DE102013205277A1

DE102013205277A1 - Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse und Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102013205277A1
Application number: DE201310205277
Authority: DE
Inventors: Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-10-31

Abstract

Es ist eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse beschrieben, wobei die Scheibenbremse eine bewegbare Bremsbacke zum Verpressen einer Bremsscheibe zwischen der Bremsbacke und einer Gegenbremsbacke der Scheibenbremse aufweist, mit einem Linearantrieb zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung, wobei der Linearantrieb ein Verstellelement zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung aufweist, und einem Betätigungselement zum Bewegen der Bremsbacke von einer Offenstellung in eine Schließstellung, wobei das Betätigungselement relativ zur Bremsbacke um eine Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet ist, wobei das Verstellelement derart mit dem Betätigungselement in Eingriff steht, dass die lineare Hubbewegung des Verstellelements eine Schwenkbewegung des Betätigungselements um die Schwenkachse erzeugt, um die Bremsbacke von der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, wobei die lineare Richtung in einem spitzen Winkel zu einer Ebene der Schwenkbewegung verläuft, wobei das Betätigungselement in einer bezüglich der Bremsscheibe axialen Richtung mittels des Verstellelements beweglich geführt ist. Dadurch kann die Bremsbacke und die Gegenbremsbacke der Scheibenbremse auf einfache und kostengünstige Weise um die Bremsscheibe zentriert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse, eine Scheibenbremse, und einen Antriebsstrang für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Anwendung in einem riemenbetriebenen Startergenerator (RSG) für Start-Stopp-, Standklima- und Generatorbetrieb. Dabei kann die Scheibenbremse insbesondere als eine elektromechanisch betätigte Hohlradbremse für eine Riemenscheibe eines Antriebsstrangs für den Startergenerators ausgebildet sein.
Aus DE 101 48 961 A1 ist ein Riementrieb mit einer Riemenscheibe zum Antreiben von Nebenaggregaten bekannt, der über ein Planetengetriebe mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Planetengetriebe weist ein Hohlrad auf, das mit Hilfe eines Bandfreilaufs gebremst werden kann, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe zu variieren.
Aus der Praxis sind ebenfalls Scheibenbremsen für das Hohlrad bekannt, die eine Bremsbacke und eine Gegenbremsbacke aufweisen, die bei Betätigung der Scheibenbremse mittels einer mehrteiligen, federbelasteten Zentriervorrichtung um die Bremsscheibe zentriert werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen aufzuzeigen, mit deren Hilfe die Bremsbacke und die Gegenbremsbacke einer Scheibenbremse auf einfache und kostengünstige Weise um die Bremsscheibe zentriert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse vorgesehen, wobei die Scheibenbremse eine bewegbare Bremsbacke zum Verpressen einer Bremsscheibe zwischen der Bremsbacke und einer Gegenbremsbacke der Scheibenbremse aufweist, mit einem Linearantrieb zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung, wobei der Linearantrieb ein Verstellelement zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung aufweist, und einem Betätigungselement zum Bewegen der Bremsbacke von einer Offenstellung in eine Schließstellung, wobei das Betätigungselement relativ zur Bremsbacke um eine Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet ist, wobei das Verstellelement derart mit dem Betätigungselement in Eingriff steht, dass die lineare Hubbewegung des Verstellelements eine Schwenkbewegung des Betätigungselements um die Schwenkachse erzeugt, um die Bremsbacke von der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, wobei die lineare Richtung in einem spitzen Winkel zu einer Ebene der Schwenkbewegung verläuft, wobei das Betätigungselement in einer bezüglich der Bremsscheibe axialen Richtung mittels des Verstellelements beweglich geführt ist.
Die erfindungsgemäße Aktorik beruht folglich auf dem Konzept, dass ein Verstellelement des Linearantriebs eine Schwenkbewegung eines Betätigungselements der Aktorik erzeugen kann, so dass die Bremsbacke von einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegbar sein kann. Aufgrund der Anstellung der linearen Richtung der Hubbewegung des Verstellelements unter einem spitzen Winkel bezüglich einer Ebene der Schwenkbewegung, die insbesondere der Ebene der Bremsscheibe entsprechen kann, kann eine Verschiebung des Betätigungselements entlang der linearen Richtung bewirkt werden. Diese Verschiebung kann eine entsprechende Bewegung der Bremsbacke in der axialen Richtung bewerkstelligen. Da das Betätigungselement in der axialen Richtung mittels des Verstellelements beweglich geführt sein kann, kann ein Betrag der Axialverschiebung des Betätigungselements und damit der Bremsbacke im Voraus definierbar sein, so dass die Axialverschiebung der Bremsbacke zur Zentrierung der Bremsbacke relativ zur Bremsscheibe verwendbar sein kann. Im Falle, dass der Wert des Axialhubs der Bremsbacke in Abhängigkeit des gewählten Werts des spitzen Winkels und eines Werts des linearen Hubs des Verstellelements entlang der linearen Richtung der Hälfte eines Werts eines gegenläufigen Axialhubs der Gegenbremsbacke zur Bremsscheibe entsprechen kann, kann sich ebenfalls die Gegenbremsbacke in einem definierten Abstand bezüglich der Bremsscheibe anordnen. Insgesamt kann eine Zwangszentrierung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke relativ zur Bremsscheibe bewirkt sein.
Insbesondere können aufgrund der beweglichen Führung des Betätigungselements mittels des Verstellelements unbeabsichtigte axiale Bewegungen des Betätigungselements, die ein Verstellen der Bremsbacke in axialer Richtung bewirken könnten, vermieden werden. Dadurch können insbesondere Vibrationen während eines Betriebs der Aktorik und der Scheibenbremse ausgeglichen werden, die zu einem ungewollten Verstellen des Betätigungselements in axialer Richtung führen könnten.
Da die Bauelemente der Aktorik, insbesondere das Betätigungselement und das Verstellelement, die Funktion einer Zentrierung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke um die Bremsscheibe ermöglichen können, kann die Scheibenbremse frei von zusätzlichen Bauteilen für eine Zentrierung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke relativ zur Bremsscheibe, wie beispielsweise einer zusätzlichen mehrteiligen Zentriervorrichtung mit entsprechenden Federn und Anstellelementen, sein. Dadurch kann die Aktorik und die Scheibenbremse besonders kostengünstig ausgebildet sein. Ferner kann die Aktorik konstruktiv besonders einfach ausgebildet sein, da die Aktorik wenige Bauteile aufweisen kann, die in einer einfachen baulichen Beziehung zueinander stehen können. Ferner kann aufgrund der Übernahme der Funktion der Zentrierung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke relativ zur Bremsscheibe durch die Aktorik ein Bauraum der Scheibenbremse besonders klein sein.
Insbesondere kann die lineare Richtung eine Ebene definieren, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung verlaufen kann. Dadurch kann eine konstruktiv besonders einfache Bauweise der Aktorik bewirkt werden.
Das Verstellelement kann eine sich durch das Verstellelement hindurchgehende Ausnehmung aufweisen, in der das Betätigungselement teilweise aufgenommen sein kann. Bei einer Bewegung des Verstellelements entlang der linearen Richtung kann automatisch eine entsprechende Bewegung des Betätigungselements entlang der linearen Richtung erzwungen werden, die die Zentrierung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke um die Bremsscheibe erzeugen kann.
Das Betätigungselement kann eine Ausnehmung aufweisen, in der ein Fortsatz des Verstellelements zumindest teilweise aufgenommen sein kann. Die Ausnehmung des Betätigungselements kann beispielsweise durch das Betätigungselement hindurchgehen oder in eine Oberfläche des Betätigungselements, die zu dem Fortsatz des Verstellelements weisen kann, eingebracht sein.
Beide Maßnahmen können eine besonders einfache bewegliche axiale Führung des Betätigungselements mittels des Verstellelements in und entgegen der axialen Richtung ermöglichen, da entsprechende Flächen des beteiligten Bauteile je nach Bewegungsrichtung miteinander in Kontakt kommen können.
Insbesondere kann sich ein Querschnitt der Ausnehmung senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstrecken, also eine Tiefe der Ausnehmung kann insbesondere senkrecht zur Schwenkachse verlaufen. Dadurch kann das Verstellelement bzw. das Befestigungselement besonders einfach gefertigt sein. Ferner kann eine Relativanordnung des Verstellelements und des Betätigungselements besonders einfach, beispielsweise senkrecht zur axialen Richtung und in der Ebene der Schwenkbewegung, ermöglicht sein.
Insbesondere können eine Form oder Konturierung des sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckenden, maximalen Querschnitts der Ausnehmung und eine Form oder Konturierung eines sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckenden, maximalen Querschnitts des Betätigungselements oder des Fortsatzes des Verstellelements im Kontaktbereich des Betätigungselements und des Verstellelements aneinander angepasst ausgebildet sein. Insbesondere kann die Form des Querschnitts der Ausnehmung konstant entlang ihrer Tiefe und die Form des Betätigungselements bzw. des Fortsatzes des Verstellelements variabel entlang der Tiefe der Ausnehmung sein. Dies kann eine optimale Führung des verschwenkbaren Betätigungselements mittels des Verstellelements ermöglichen.
Ein sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckender Querschnitt der Ausnehmung und ein sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckender Querschnitt des Betätigungselements oder des Fortsatzes des Verstellelements können einen länglichen, insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen, Querschnitt aufweisen. Insbesondere kann eine Längserstreckung des Querschnitts senkrecht zur Schwenkachse und der axialen Richtung orientiert sein. Dadurch kann ein in dieser Richtung vorgegebener, länglicher Bauraum der Aktorik optimal ausgenutzt werden, wobei zusätzlich ein axialer Bauraum der Aktorik besonders klein sein kann. Ferner kann im Falle des rechteckigen Querschnitts im Kontaktbereich zwischen dem Verstellelement und dem Betätigungselement ein Linienkontakt zwischen den entsprechenden Bauteilen gewährleistet sein, so dass eine Krafteinleitung in das Betätigungselement bzw. den Fortsatz des Verstellelements über einen größeren Flächenbereich verteilt sein kann. Dadurch kann ein Verschleiß der beteiligten Bauteile reduziert werden, und die Lebensdauer der Aktorik besonders hoch sein.
Ein sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckender, maximaler Querschnitt der Ausnehmung kann geringfügig größer als ein sich senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung erstreckender, maximaler Querschnitt des Betätigungselements oder des Fortsatzes des Verstellelements sein, so dass das Betätigungselement in der Ausnehmung des Verstellelements bzw. der Fortsatz des Verstellelements in der Ausnehmung des Betätigungselements mit Spiel gehalten sein kann. Dadurch kann eine Verminderung des Wirkungsgrads der Aktorik aufgrund geringfügiger Lageänderungen der beteiligten Bauteile bzw. deren Dimensionsvergrößerungen infolge einer betriebsbedingten Materialerwärmung vermieden werden, so dass eine optimale Funktionsweise der Aktorik während ihres Betriebs gewährleistet sein kann.
Kontaktflächen, die an sich quer, insbesondere senkrecht, zur Schwenkachse erstreckenden Begrenzungswänden die Ausnehmung und an sich im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse erstreckenden Begrenzungswänden der Ausnehmung gebildet sein können, können flächig, insbesondere flach, ausgebildet sein. Diese Maßnahme kann bei konstruktiv einfacher Bauweise des Betätigungselements bzw. des Verstellelements eine ausreichend große Fläche bereitstellen, um das Betätigungselement beweglich in der axialen Richtung zu führen. Insbesondere kann das Betätigungselement in axialer Richtung mittels zweier gegenüberliegenden Kontaktflächen der Ausnehmung des Verstellelements in der axialen Richtung geführt sein.
Insbesondere kann das Betätigungselement gabelförmig, also mit einem U-förmigen Querschnitt, ausgebildet sein, und die Ausnehmung kann im Bereich des Kontakts zwischen dem Betätigungselement und dem Fortsatz des Verstellelements eine konstante Breite aufweisen. Alternativ kann das Betätigungselement einen entlang der gesamten Tiefe der Ausnehmung gesehen konstanten Querschnitt aufweisen.
Kontaktflächen des Betätigungselements oder des Fortsatzes des Verstellelements, die sich quer, insbesondere senkrecht zur Schwenkachse erstrecken können, können flächig, insbesondere flach, ausgebildet sein und/oder weitere Kontaktflächen des Betätigungselements oder des Fortsatzes des Verstellelements, die sich im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse erstrecken können, können flächig, insbesondere flach, oder, insbesondere in ein Inneres der Ausnehmung hinein, konvex gewölbt, insbesondere zylinderförmig gewölbt ausgebildet sein. Dabei kann die Zylinderachse im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse und/oder der axialen Richtung verlaufen. Dadurch kann in der axialen Richtung gesehen ein Linienkontakt zwischen der Kontaktfläche der Begrenzungswand der Ausnehmung und der zur Schwenkachse parallelen Kontaktflächen des aufgenommenen Bauteils bewerkstelligt sein, so dass eine sichere Führung in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung und der Schwenkachse bewerkstelligt sein kann. Die flachen Kontaktflächen der Ausnehmung und des aufgenommenen Bauteils, die in der Richtung senkrecht zur Schwenkachse verlaufen können, können eine große Anlagefläche beider Bauteile bereitstellen, so dass einerseits die Axialverschiebung des Betätigungselements gewährleistet und anderseits eine ungewollte Axialbewegung des Betätigungselements verhindern werden kann.
Die Aktorik kann ferner ein Federelement mit einem ersten Endabschnitt und einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden, zweiten Endabschnitt aufweisen, wobei der erste Endabschnitt mit dem Verstellelement und der zweite Endabschnitt mit dem Betätigungselement verbunden sein kann, wobei sich das Anfederelement quer zur Schwenkachse erstrecken kann. Das Anfederelement kann insbesondere als Blattfeder ausgebildet sein. Bei einer linearen Hubbewegung des Verstellelements entlang der linearen Richtung kann das Anfederelement gebogen werden, und das Verstellelement kann das Betätigungselement entlang der linearen Richtung schieben bzw. ziehen. Aufgrund der federbelasteten Anbindung des Betätigungselements und des Verstellelements kann ein Verhaken bzw. Verklemmen des Betätigungselements und des Verstellelements vermieden werden, da das Verstellelement und das Betätigungselement nicht direkt miteinander in Eingriff kommen können. Diese Maßnahme kann ebenfalls eine bewegliche Führung des Betätigungselements mittels des Verstellelements in der axialen Richtung auf besonders einfache und kostengünstige Weise ermöglichen.
Der erste Endabschnitt des Anfederelements kann, insbesondere senkrecht und/oder parallel zur Schwenkachse gesehen, formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Verstellelement und/oder der zweite Endabschnitt des Anfederelements kann, insbesondere senkrecht und/oder parallel zur Schwenkachse gesehen, formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Betätigungselement verbunden sein, so dass eine entsprechend gerichtete unbeabsichtigte Lageänderung des ersten und/oder zweiten Endabschnitts verhindert werden kann. Ein Formschluss kann beispielsweise mittels eines als Falz ausgebildeten ersten und/oder zweiten Endabschnitts des Anfederelements bewerkstelligt sein, der in einer entsprechenden Öffnung des Betätigungselements bzw. des Verstellelements eingepresst sein kann. Ein Kraftschluss kann beispielsweise mittels Verklemmen der entsprechenden Bauteile bewirkt sein. Zusätzlich kann eine Verliersicherung vorgesehen sein, die eine unbeabsichtigte Lageänderung des ersten und/oder zweiten Endabschnitts verhindern kann, die beispielweise mittels eines durch den ersten bzw. zweiten Endbereich des Anfederelements hindurch gehenden Splints bewerkstelligt sein kann. Dies ermöglicht stets eine besonders sichere Führung des Betätigungselements mittels des Verstellelements über die Lebensdauer der Aktorik.
Insbesondere kann das Anfederelement eine derartige Steifigkeit aufweisen, dass eine Form des Anfederelements parallel zur Schwenkachse gesehen während der Schwenkbewegung im Wesentlichen unverändert bleiben kann, so dass insbesondere ein Verdrehen oder Verkippen des Anfederelements senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung vermieden werden kann. Dadurch kann eine optimale Funktion der Aktorik während der Betätigung der Scheibenbremse gewährleistet sein.
Die Aktorik kann ferner eine Übersetzungseinrichtung zum Übersetzen der Schwenkbewegung in eine Axialbewegung der Bremsbacke aufweisen, wobei die Übersetzungseinrichtung ein Rampensystem aufweisen kann, das an einem weiteren Endabschnitt des Betätigungselements angeordnet sein kann. Dabei kann die Schwenkachse durch den weiteren Endabschnitt des Betätigungselements verlaufen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Übersetzung der Schwenkbewegung in eine Axialbewegung der Bremsbacke.
Die Aktorik kann ferner frei von einer Nachstelleinrichtung zum Nachstellen eines verschleißbedingten Fehlabstands der Bremsbacke relativ zur Gegenbremsbacke ausgebildet sein. Dies kann insbesondere bei einem zu erwartenden geringen Verschleiß von Reibbelägen der Bremsbacke und/oder der Gegenbremsbacke vorteilhaft sein, da die jeweilige oben beschriebene Axialverschiebung der Bremsbacke bzw. der Gegenbremsbacke einen entsprechenden Fehlabstand zwischen der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke ausgleichen kann. Alternativ kann die Aktorik eine Nachstelleinrichtung zum Nachstellen eines verschleißbedingten Fehlabstands der Bremsbacke relativ zur Gegenbremsbacke aufweisen, die dazu eingerichtet sein kann, die Bremsbacke und die Gegenbremsbacke symmetrisch axial zu verschieben. Dadurch kann stets eine optimale Anordnung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke relativ zur Bremsscheibe unabhängig von einem Verschleißzustand der Reibbeläge, die an der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke angeordnet sein können, bewerkstelligt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Scheibenbremse, mit einer bewegbaren Bremsbacke, einer mit einem Bremssattel, insbesondere einem Schwimmsattel, der Scheibenbremse verbundenen Gegenbremsbacke und einer Aktorik, die oben beschrieben ist, zum Betätigen der Scheibenbremse, wobei die Bremsbacke zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglich an der Gegenbremsbacke geführt sein kann. Insbesondere kann die Bremsbacke an einem bewegbaren Stützkörper des Bremssattels geführt sein, der einen Sattelkörper, an dem die Gegenbremsbacke angeordnet sein kann, aufweisen kann.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle, einer mit der Antriebswelle über ein Planetengetriebe verbindbaren Riemenscheibe eines Riementriebs zum Antreiben von Nebenaggregaten und einer Scheibenbremse, die oben beschrieben ist, zum Bremsen eines Teils des Planetengetriebes, insbesondere eines Hohlrads des Planetengetriebes, zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe. Durch die einfach und kostengünstig zu realisierende und kompakt ausgebildete Aktorik für die Scheibenbremse kann eine hohe Wartungsfreundlichkeit über die Lebensdauer des Antriebsstrangs ermöglicht sein. Der Antriebstrang kann für einen riemengetriebenen Startergenerator verwendbar oder Teil des Startergenerators sein.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Scheibenbremse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel von oben in einem unbetätigten Zustand,
2 eine weitere schematische Ansicht der Scheibenbremse in 1 von oben in einem betätigten Zustand,
3 eine schematische Querschnittansicht der Scheibenbremse in 1 in dem unbetätigtem Zustand entlang der Linie X-X in 1,
4 eine weitere schematische Querschnittansicht der Scheibenbremse in 2 in dem betätigten Zustand entlang der Linie Y-Y in 2,
5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Verstellelements der Scheibenbremse in 1,
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Betätigungselements der Scheibenbremse in 1,
7 eine schematische Prinzipdarstellung des Verstellelements und des Betätigungselements in einer Ebene des Verstellelements während einer Betätigung der Scheibenbremse in 1 und
8 eine schematische perspektivische Ansicht einer Scheibenbremse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel teilweise im Schnitt und
Die in 1 bis 7 als Hohlradbremse ausgestaltete Scheibenbremse 10 für einen als riemengetriebenen Starter-Generator ausgebildeten Antriebsstrang weist eine Aktorik 12 und einen Bremssattel 14 auf. Der Bremssattel 14 weist einen bügelförmigen Sattelkörper 16, an dem eine Gegenbremsbacke 18 angeordnet ist, und einen Stützkörper 20 auf, an dem eine Bremsbacke 22 angeordnet ist. Der Bremssattel 14 ist als Schwimmsattel ausgebildet. Die Gegenbremsbacke 18 und die Bremsbacke 22 sind bezüglich einer Drehachse A einer Bremsscheibe 23 axial auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe 23 angeordnet. Eine Orientierung der Drehachse A ist in 1 bis 4, 7 angedeutet. Eine tatsächliche Position der Drehachse A unterscheidet sich allerdings von der gezeigten Position. Die Bremsscheibe 23 ist mit einem Hohlrad des Antriebsstrangs verbunden, das Teil eines zwischen einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und einer Riemenscheibe eines Riementriebs zum Antreiben von Nebenaggregaten zwischengeschalteten Planetengetriebes des Antriebsstrangs zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe des Antriebsstrangs ist. Eine Rückstelleinheit 24, die Rückstellfedern 25a–25c aufweist, ermöglicht die Rückstellung der Bremsbacke 22. Der Stützkörper 20 ist mittels der Rückstelleinheit 24 relativ zum Sattelkörper 16 axial bewegbar ausgebildet.
Die Aktorik 12 weist einen Elektromotor 26 auf, der mit einem Linearantrieb 28 verbunden ist. Der Linearantrieb 28 weist ein als Mutter ausgebildetes Verstellelement 30 auf. Die Mutter 30 steht mittels Verschraubung mit einer sich um eine Drehachse R drehbare Spindel 32 in Eingriff und ist entlang einer linearen Richtung V, deren Orientierung der Drehachse R entspricht, beweglich ausgebildet. Die Mutter 30 ist drehfest bezüglich der Drehachse R angeordnet. Ein Betätigungselement 34 der Aktorik 12 ist als Hebel ausgebildet und um eine Schwenkachse S in einer Ebene einer Schwenkbewegung E zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschwenkbar. Die erste Stellung des Hebels 34 ist einer Offenstellung der Bremsbacke 22 und einem unbetätigten Zustand der Scheibenbremse 10 und die zweite Stellung des Hebels 34 ist einer Schließstellung der Bremsbacke 22 und einem betätigten Zustand der Scheibenbremse 10 zugeordnet. Die Schwenkachse S verläuft parallel zur Drehachse A, und die Ebene E der Schwenkbewegung verläuft senkrecht zur Schwenkachse S und ist parallel zu einer Ebene der Bremsscheibe 23. Die Drehachse R der Spindel 32, d.h. die lineare Richtung V, ist unter einem überhöht dargestellten Anstellwinkel α, der etwa 2° beträgt, zur Ebene E der Schwenkbewegung angestellt. Dabei ist die Drehachse R und die lineare Richtung V in einer Ebene senkrecht zur Ebene E der Schwenkbewegung angeordnet, wobei diese Ebene zusätzlich parallel zu einer Zeichenebene in 1, 2 ist und einer Zeichenebene in 7 entspricht.
Wie in 5 gezeigt, weist die Mutter 30 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 36 auf, der mittels Verschraubung mit der Spindel 32 in Eingriff steht. Ein blockartiger Abschnitt 38 der Mutter 30 springt bezüglich der Drehachse R radial von dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 36 vor. Eine Ausnehmung 40 in dem blockartigen Abschnitt 38 erstreckt sich durch diesen hindurch und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, der in einem zusammengebauten Zustand der Scheibenbremse 10 senkrecht zur Ebene E der Schwenkbewegung verläuft. Eine Längserstreckung des Querschnitts der Ausnehmung 40 verläuft senkrecht zur Schwenkachse S und eine Breitenerstreckung der Ausnehmung 40 verläuft parallel zu Schwenkachse S. Eine Tiefenerstreckung der Ausnehmung 40 verläuft senkrecht zu den Zeichenebenen in 1, 2, 7. Somit erstrecken sich Begrenzungswände 42a, b der Ausnehmung 40 parallel zur Schwenkachse S, und Begrenzungswände 43a, 34b der Ausnehmung 40 erstrecken sich senkrecht zur Schwenkachse S. Die Begrenzungswände 42a, 42b, 43a, 43b bilden Kontaktflächen 44a, 44b, 45a, 45b für den Hebel 34. Die Begrenzungswände 42a, 42b, 43a, 43b sind flach ausgebildet.
Der in 6 gezeigte Hebel 34 weist einen Hebelkörper 46 auf, dessen erster Endabschnitt 48 als Hebelkopf ausgebildet ist. Durch einen zweiten Endabschnitt 50 des Körpers 46, der dem Hebelkopf 48 gegenüberliegt, verläuft die Schwenkachse S. Der Hebelkopf 48 ist zylinderförmig ausgebildet, und eine Zylinderachse Z des Hebelkopfes 48 verläuft parallel zur Schwenkachse S. An einer Mantelfläche 51 des zylinderförmigen Hebelkopfes 48 sind erste und zweite Kontaktflächen 52a, 52b gebildet, die einander gegenüberliegen. Flache Stirnflächen 53a, 53b des zylinderförmigen Hebelkopfes 48 bilden Kontaktflächen 54a, 54b. In einem zusammengebauten Zustand der Scheibenbremse 10 ist der Hebelkopf 48 des Hebels 34 mit Spiel in der Ausnehmung 40 der Mutter 30 aufgenommen, und die Zylinderachse Z des Zylinderkopfes 48 verläuft parallel zu den Begrenzungswänden 42a, 42b. Die Kontaktflächen 52a, 52b an der Mantelfläche 51 des Hebelkopfes 48 stehen mit den Kontaktflächen 44a bzw. 44b an Begrenzungswänden 42a bzw. 42b der Ausnehmung 40 in Eingriff. Die Kontaktflächen 54a, 54b des Hebelkopfes 48 stehen mit den Kontaktflächen 45a, 45b der Begrenzungswände 43a bzw. 43b der Ausnehmung 40 in Eingriff. Eine Länge L der Ausnehmung 40 ist geringfügig größer als ein Durchmesser d des Hebelkopfes 48, und eine Breite B der Ausnehmung 40 ist geringfügig größer als eine Breite b des Hebelkopfes 48.
Die Scheibenbremse 10 weist ferner ein einseitiges Rampensystem 56 und ein Axiallager 58 auf. Anstelle des Axiallagers 58 kann ein Wälzlager vorgesehen sein. Das Axiallager 58 ist an dem zweiten Endabschnitt 50 des Hebels 34 angeordnet, so dass der Stützkörper 20 des Bremssattels 14, d.h. die Bremsbacke 22, relativ zum Hebel 34 drehbar ausgebildet ist. Das Rampensystem 56 ist an dem zweiten Endabschnitt 50 auf der dem Axiallager 58 gegenüberliegenden Seite des Endabschnitts 50 angeordnet und steht mit dem bügelförmigen Sattelkörper 16 in Eingriff. Die Scheibenbremse 10 ist frei von einer Nachstelleinrichtung zum Nachstellen eines verschleißbedingten Fehlabstands der Bremsbacke 22 relativ zur Gegenbremsbacke 18.
Bei einem Betrieb der Scheibenbremse 10 wird der Hebel 34 von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung um die Schwenkachse S verschwenkt. Dadurch bewegt sich der Sattelkörper 16 des Bremssattels 14 entgegen der axialen Richtung, so dass sich die Gegenbremsbacke 18, vermittelt durch das einseitige Rampensystem 56, um einen Axialhub der Länge h der Bremsbacke 22 nähert (7). Aufgrund der axialen Lagerung der Bremsbacke 22 am Hebel 34 sowie der axialen Bewegbarkeit der Bremsbacke 22 bezüglich der Gegenbremsbacke 18 erfährt die Bremsbacke 22 keinen Axialhub entgegen der axialen Richtung. Da die lineare Richtung V unter dem Anstellwinkel α zur Ebene E der Schwenkbewegung und der Ebene der Bremsscheibe 23 angeordnet ist, wird die Mutter 30 und der in der Ausnehmung 40 der Mutter 30 aufgenommene Hebelkopf 48 entlang der linearen Richtung V bewegt. Dadurch erfährt der Hebelkopf 48 einen Axialhub, dessen Länge etwa h/2 entspricht und sich aufgrund der Wahl des Werts des Anstellwinkels α und dem Wert des linearen Bewegungshubs der Mutter 30, projiziert in eine in 7 dargestellte Ebene der Mutter 30, ergibt. Insgesamt erfährt die Bremsbacke 22 den Axialhub h/2 und die Bremsbacke 18 den Axialhub –h/2, da sich, aus Sicht der Gegenbremsbacke 18, die axiale Verschiebung des Sattelkörpers 16 und die axiale Verschiebung des gesamten Bremssattels 14 überlagern. Dadurch ergibt sich eine Zwangszentrierung der Gegenbremsbacke 18 und der Bremsbacke 22 um die Bremsscheibe 23, d.h. die Bremsbacke 22 und die Gegenbremsbacke 18 sind, wie vor der Betätigung des Hebels 34, in jeweils dem gleichen, anfänglichen Abstand zur Bremsscheibe 23 angeordnet.
In 7 ist der unbetätigte Zustand der Aktorik 12 mittels durchgezogener Linien dargestellt und der betätigte Zustand der Aktorik 12 mittels gestrichelter Linien. Ein schematisch gezeichnetes Gehäusebauteil 60 deutet an, dass die Mutter 30 eine entsprechende Anlagefläche hat, die sich an dem Gehäusebauteil 60 abstützt, so dass sich die Mutter 30 während ihrer linearen Hubbewegung nicht um die Drehachse R der Spindel 32 dreht.
Eine Rückstellung des Hebels 34 von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung wird durch die Rückstelleinheit 24 bewirkt, deren Rückstellfedern 25a–25c ein Auseinanderdrücken der Bremsbacke 22 und der Gegenbremsbacke 18 bewirken, so dass sich der Sattelkörper 16 des Bremssattels 14 entlang der axialen Richtung und die Bremsbacke 22 entgegen der axialen Richtung in ihre jeweiligen Ausgangsstellungen verschieben.
Die in 8 gezeigte Scheibenbremse 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist ähnlich zur Scheibenbremse 10 in 1 bis 7 ausgebildet. Allerdings weist die Mutter 30 keine Ausnehmung 40, sondern einen sich parallel zur Drehachse R der Spindel 32 in Richtung der Bremsbacke 22 und der Gegenbremsbacke 18 vorspringenden, zylinderförmig ausgebildeten Fortsatz 62 auf. Eine Zylinderachse Z des Fortsatzes 62 verläuft parallel zur Schwenkachse S des Hebels 34. Der Hebel 34 weist anstelle des zylinderförmigen Hebelkopfes 48 einen gabelförmigen Hebelkopf 48 mit einem U-förmigen Querschnitt in einer Ebene E der Schwenkbewegung auf, in dem eine zum Fortsatz 62 weisende Ausnehmung 40 eingebracht ist. Ein erster Abschnitt 64 der Ausnehmung 40, der benachbart zu einer Öffnung der Ausnehmung 40 angeordnet ist, ist ähnlich wie die Ausnehmung 40 der Mutter 30 der Scheibenbremse 10 in 1 bis 7 ausgebildet. Ein zweiter Abschnitt 66 der Ausnehmung 40 ist in Richtung zu einem zweiten Endabschnitt 50 des Hebels 34 konvex gerundet oder gebogen. Begrenzungswände 42a, 42b, 43a der Ausnehmung 40 bilden entsprechende Kontaktflächen 44a, 44b, 45a für den Fortsatz 62, dessen Kontaktflächen 52a, 52b, 54a, 54b, ähnlich wie in 6 gezeigt, an einer Mantelfläche 51 und an Stirnflächen 53a, 53b des Fortsatzes 62 angeordnet sind. Eine vierte Begrenzungswand der Ausnehmung 40 und eine vierte Kontaktfläche des Fortsatzes 62 sind zur sicheren Führung erforderlich, hier jedoch nicht dargestellt. Der erste Abschnitt 64 der Ausnehmung 40 weist folglich eine konstante Länge L und eine konstante Breite B entlang einer Tiefenrichtung der Ausnehmung 40 auf. Ein Durchmesser d des Fortsatzes 62 ist geringfügig kleiner als eine Länge L der Ausnehmung 40 und eine Breite b des Fortsatzes 62 ist geringfügig kleiner als eine Breite B der Ausnehmung 40, so dass der Fortsatz 62 mit Spiel in dem ersten Abschnitt 64 der Ausnehmung 40 aufgenommen ist. Ein Betrieb der Scheibenbremse 10 ist ähnlich zu dem Betrieb der in den 1 bis 7 gezeigten Scheibenbremse 10.
Bezugszeichenliste

10: Scheibenbremse
12: Aktorik
14: Bremssattel
16: Sattelkörper
18: Gegenbremsbacke
20: Stützkörper
22: Bremsbacke
23: Bremsscheibe
24: Rückstelleinheit
25a–25c: Rückstellfedern
26: Elektromotor
28: Linearantrieb
30: Verstellelement / Mutter
32: Spindel
34: Betätigungselement / Hebel
36: Hohlzylinderförmiger Abschnitt des Verstellelements
38: Blockförmiger Abschnitt des Verstellelements
40: Ausnehmung
42a, 42b: Begrenzungswände der Ausnehmung
43a, 43b: Begrenzungswände der Ausnehmung
44a, 44b: Kontaktflächen
45a: Kontaktfläche
46: Körper des Betätigungselements
48: Erster Endabschnitt / Hebelkopf
50: Zweiter Endabschnitt
51: Mantelfläche
52a, 52b: Kontaktflächen
53a, 53b: Stirnflächen
54a, 54b: Kontaktflächen
56: Einseitiges Rampensystem
58: Axiallager
60: Gehäusebauteil
62: Fortsatz des Verstellelements
64: Erster Abschnitt der Ausnehmung
66: Zweiter Abschnitt der Ausnehmung
A: Drehachse der Bremsscheibe
R: Drehachse der Spindel
S: Schwenkachse des Betätigungselements
Z: Zylinderachse
V: Lineare Richtung
α: Anstellwinkel
E: Ebene der Schwenkbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148961 A1 [0002]

Claims

Aktorik (12) zum Betätigen einer Scheibenbremse (10), wobei die Scheibenbremse (10) eine bewegbare Bremsbacke (22) zum Verpressen einer Bremsscheibe zwischen der Bremsbacke (22) und einer Gegenbremsbacke (18) der Scheibenbremse (10) aufweist, mit: – einem Linearantrieb (28) zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung, wobei der Linearantrieb (28) ein Verstellelement (30) zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung (V) aufweist, und – einem Betätigungselement (34) zum Bewegen der Bremsbacke (22) von einer Offenstellung in eine Schließstellung, wobei das Betätigungselement (34) relativ zur Bremsbacke (22) um eine Schwenkachse (S) verschwenkbar ausgebildet ist, wobei das Verstellelement (30) derart mit dem Betätigungselement (34) in Eingriff steht, dass die lineare Hubbewegung des Verstellelements (30) eine Schwenkbewegung des Betätigungselements (34) um die Schwenkachse (S) erzeugt, um die Bremsbacke (22) von der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, wobei die lineare Richtung (V) in einem spitzen Winkel (α) zu einer Ebene (E) der Schwenkbewegung verläuft, wobei das Betätigungselement (34) in einer bezüglich der Bremsscheibe (23) axialen Richtung mittels des Verstellelements (30) beweglich geführt ist.
Aktorik (12) nach Anspruch 1, wobei das Verstellelement (30) eine durch das Verstellelement (30) hindurchgehende Ausnehmung (40) aufweist, in der das Betätigungselement (34) teilweise aufgenommen ist.
Aktorik (12) nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (34) eine Ausnehmung (40) aufweist, in der ein Fortsatz (62) des Verstellelements (30) zumindest teilweise aufgenommen ist.
Aktorik (12) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein sich senkrecht zur Ebene (E) der Schwenkbewegung erstreckender Querschnitt der Ausnehmung (40) und ein sich senkrecht zur Ebene (E) der Schwenkbewegung erstreckender Querschnitt des Betätigungselements (34) oder des Fortsatzes (62) des Verstellelements (30) einen länglichen, insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen, Querschnitt aufweist.
Aktorik (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein sich senkrecht zur Ebene (E) der Schwenkbewegung erstreckender, maximaler Querschnitt der Ausnehmung (40) geringfügig größer als ein sich senkrecht zur Ebene (E) der Schwenkbewegung erstreckender, maximaler Querschnitt des Betätigungselements (34) oder des Fortsatzes (62) des Verstellelements (30) ist.
Aktorik (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Kontaktflächen (44a, 44b, 45a, 45b), die an sich quer, insbesondere senkrecht, zur Schwenkachse (S) erstreckenden Begrenzungswänden (43a, 43b) der Ausnehmung (40) und an sich im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse (S) erstreckenden Begrenzungswänden (42a, 42b) der Ausnehmung (40) gebildet sind, flächig, insbesondere flach, ausgebildet sind.
Aktorik (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei Kontaktflächen (54a, 54b) des Betätigungselements (34) oder des Fortsatzes (62) des Verstellelements (30), die sich quer, insbesondere senkrecht, zur Schwenkachse (S) erstrecken, flächig, insbesondere flach, ausgebildet sind und/oder wobei weitere Kontaktflächen (52a, 52b) des Betätigungselements (34) oder des Fortsatzes (62) des Verstellelements (30), die sich im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse (S) erstrecken, flächig, insbesondere flach oder konvex gewölbt, insbesondere zylinderförmig gewölbt, ausgebildet sind.
Aktorik (12) nach Anspruch 1, ferner mit: einem Anfederelement mit einem ersten Endabschnitt und einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden, zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt mit dem Verstellelement und der zweite Endabschnitt mit dem Betätigungselement verbunden ist, wobei sich das Anfederelement quer zur Schwenkachse erstreckt.
Aktorik (12) nach Anspruch 8, wobei der erste Endabschnitt des Anfederelements formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Verstellelement und/oder der zweite Endabschnitt des Anfederelements ormschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Betätigungselement verbunden sind.
Scheibenbremse (10), mit einer bewegbaren Bremsbacke (22), einer mit einem Bremssattel (14), insbesondere einem Schwimmsattel, der Scheibenbremse (10) verbundenen Gegenbremsbacke (18) und einer Aktorik (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Betätigen der Scheibenbremse, wobei die Bremsbacke (22) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglich an der Gegenbremsbacke (18) geführt ist.