DE102013205279A1

DE102013205279A1 - Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102013205279A1
Application number: DE201310205279
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

Eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse ist beschrieben. Die Scheibenbremse weist eine bewegbare Bremsbacke zum Verpressen einer Bremsscheibe zwischen der Bremsbacke und einer Gegenbremsbacke der Scheibenbremse auf. Die Aktorik weist einen Linearantrieb zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung, wobei der Linearantrieb ein Übertragungselement zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung aufweist, und ein Betätigungselement zum Bewegen der Bremsbacke von einer Offenstellung in eine Schließstellung auf, wobei das Betätigungselement relativ zur Bremsbacke um eine Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet ist. Das Übertragungselement steht derart mit dem Betätigungselement in Eingriff, dass die lineare Hubbewegung des Übertragungselements 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 sich eine Kontaktfläche des Übertragungselements und eine Kontaktfläche des Betätigungselements, die zueinander weisen, im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Dadurch kann eine reibungsarme und verschleißarme Betätigung eines Riementriebs oder eines riemengetriebenen Startergenerators ermöglicht sein.

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 des Startergenerators ausgebildet sein kann.
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.
Der Riementrieb kann allerdings bezüglich der Betätigung der auf dem Bandfreilauf basierenden Hohlradbremse mit Hinblick auf Reibung und Verschleiß nachteilig sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen aufzuzeigen, mit deren Hilfe eine reibungsarme und verschleißarme Betätigung eines Riementriebs oder eines riemengetriebenen Startergenerators ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird durch eine Aktorik zum Betätigen einer Scheibenbremse gemäß Patentanspruch 1, eine Scheibenbremse gemäß Patentanspruch 9 und einen Antriebstrang gemäß Patentanspruch 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 Übertragungselement 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 Übertragungselement derart mit dem Betätigungselement in Eingriff steht, dass die lineare Hubbewegung des Übertragungselements 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 sich eine Kontaktfläche des Übertragungselements und eine Kontaktfläche des Betätigungselements, die zueinander weisen, im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken.
Eine zueinander im Wesentlichen parallele Erstreckung der Kontaktflächen des Übertragungselements und des Betätigungselements kann eine solche Erstreckung beider Kontaktflächen bezeichnen, die durch zueinander im Wesentlichen parallel verlaufende Geraden definiert sein kann. Dabei kann der Begriff „Kontaktfläche “ eine Fläche bezeichnen, die mit der jeweils anderen Kontaktfläche in Eingriff kommen und/oder stehen kann. Insbesondere kann eine tatsächliche Kontaktstelle entlang einer und/oder entlang beider Kontaktflächen des Übertragungselements oder des Betätigungselements wandern.
Bei der erfindungsgemäßen Aktorik kann das Übertragungselement des Linearantriebs entlang der linearen Richtung derart bewegbar sein, dass das Übertragungselement eine lineare Hubbewegung entlang der linearen Richtung ausführen kann, die ein Verschwenken des Betätigungselements in einer Schwenkebene, die insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Schwenkachse des Betätigungselements verlaufen kann, bewerkstelligen kann. Mittels einer Orientierung der linearen Richtung unter einem spitzen Winkel bezüglich zu der Ebene der Schwenkbewegung können die Schwenkachse, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung verlaufen kann, und die lineare Richtung einen Winkel abweichend von 90 Grad einschließen. Dadurch kann beispielsweise ein Reibweg des Betätigungselements am Übertragungselement während seiner Schwenkbewegung von der Offenstellung in die Schließstellung, der auf einer bezüglich der Bremsscheibe axial gerichteten Bewegung des Betätigungselements und/oder einer, insbesondere gegenläufigen, axialen Bewegung der Gegenbremsbacke, insbesondere eines Bremssattels, an dem die Gegenbremsbacke befestigt sein kann, relativ zum Linearantrieb beruhen kann, minimierbar sein.
Die zueinander parallele Erstreckung der Kontaktflächen des Übertragungselements und des Betätigungselements kann während einer Betätigung des Betätigungselements, bei der die Kontaktfläche des Übertragungselements mit der Kontaktfläche des Betätigungselements in Berührung stehen kann, zu einem Linienkontakt der betreffenden Bauteile führen. Dadurch kann insbesondere im Unterschied zu einem Punktkontakt eine gleichmäßige Flächenpressung mit verminderter Bauteilbelastung zwischen dem Übertragungselement und dem Betätigungselement bewerkstelligt sein, so dass die Betätigung der Scheibenbremse reibungsarm und verschleißarm erfolgen kann. Ferner können Kantenträger im Kontaktbereich zwischen dem Betätigungselement und dem Übertragungselement vermieden werden.
Daher kann die Aktorik besonders kostengünstig gefertigt sein, da Standardmaterialien zum Fertigen der Kontaktflächen des Betätigungselements und des Übertragungselements verwendbar sein können. Insbesondere kann die Lebensdauer des Übertragungselements und des Betätigungselements besonders hoch sein und Wirkungsgradeinbußen können während der Lebensdauer der Aktorik vermieden werden. Ferner kann die Aktorik einen besonders kleinen Bauraum aufweisen, da aufgrund der gleichmäßigen Kraftbelastung entlang des Linienkontakts zwischen der Kontaktfläche des Übertragungselements und der Kontaktfläche des Betätigungselements eine besonders kleine Längserstreckung des Betätigungselements realisierbar sein kann, mittels dem die Kraft des Übertragungselements aufnehmbar sein kann.
Insbesondere können die Kontaktflächen des Übertragungselements und des Betätigungselements Stirnflächen der jeweiligen Bauteile darstellen.
Eine Erstreckung der Kontaktfläche des ÜbertragungselementÜbertragungselements und/oder des Betätigungselements und die Schwenkachse können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Insbesondere können die Erstreckung der Kontaktfläche des Übertragungselements und/oder des Betätigungselements im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung verlaufen. Wie oben dargestellt, kann das Übertragungselement einen abgeschrägten Endabschnitt aufweisen, der zum Betätigungselement weisen kann, so dass die Kontaktfläche des Übertragungselements einerseits in die lineare Richtung weisen und andererseits einen Linienkontakt entlang der vollständigen Bewegung des Betätigungselements gewährleisten kann. Dadurch kann im Vergleich zu sich im Wesentlichen senkrecht zu der linearen Richtung erstreckenden Kontaktflächen des Betätigungselements und/oder des Übertragungselements ein Bauraum der Aktorik, der entlang der axialen Richtung und der Ebene der Schwenkbewegung gemessen sein kann, besonders klein sein.
Die Kontaktfläche des Übertragungselements und/oder des Betätigungselements können sich unter einem weiteren spitzen Winkel zu einer Ebene, die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der linearen Richtung orientiert sein kann, erstrecken. Insbesondere kann sich die Kontaktfläche des jeweiligen Bauteils im Wesentlichen senkrecht zur linearen Richtung erstrecken. Die Kontaktfläche des jeweiligen Bauteils kann folglich eine Ebene definieren, die einen Richtungsvektor aufweisen kann, der im Wesentlichen parallel zu einem Richtungsvektor der Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur linearen Richtung orientiert sein kann, verlaufen kann. Dadurch kann ein Relativabstand zwischen der Kontaktfläche des Betätigungselements und des Übertragungselements während der Schwenkbewegung erhalten bleiben, so dass eine gleichmäßige Schwenkbewegung ausgeführt werden kann.
Der spitze Winkel zwischen der Ebene der Schwenkbewegung und der linearen Richtung und der weitere spitze Winkel zwischen der Kontaktfläche des Übertragungselements und der Ebene, die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der linearen Richtung orientiert sein kann, können etwa gleich groß sein. Dadurch kann eine geometrisch besonders einfache Bauweise des Übertragungselements und des Betätigungselements im Bereich ihrer Kontaktflächen bewerkstelligt sein.
Insbesondere können der spitze Winkel und der weitere spitze Winkel zumindest etwa 0,1 Grad und höchstens etwa 25 Grad, insbesondere zumindest etwa 0,5 Grad und höchstens etwa 15 Grad, weiter insbesondere zumindest etwa 1 Grad und höchstens etwa 10 Grad betragen. Mit zunehmend kleiner werdendem Wert des spitzen Winkels und des weiteren spitzen Winkels kann einerseits ein axialer Reibweg des Betätigungselements am Übertragungselement während der Betätigung des Betätigungselements vermieden werden und andererseits ein kleiner axialer Bauraum der Aktorik gewährleistet sein.
Insbesondere kann die lineare Richtung in einer Ebene definiert sein, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Schwenkbewegung verlaufen kann. Dadurch kann die Aktorik eine besonders einfache Geometrie aufweisen.
Die Kontaktfläche des Übertragungselements kann flächig, insbesondere flach, oder in Richtung zu der Kontaktfläche des Betätigungselements gewölbt oder gerundet, insbesondere konvex gewölbt oder gerundet, ausgebildet sein. Insbesondere ist die gewölbte Kontaktfläche des Übertragungselements zylinderförmig ausgebildet. Diese Maßnahmen können eine besonders einfache Fertigung des Übertragungselements ermöglichen.
Die Kontaktfläche des Betätigungselements kann flach, insbesondere flächig, oder in Richtung zu der Kontaktfläche des Übertragungselements gewölbt oder gerundet, insbesondere konvex gewölbt oder gerundet, ausgebildet sein. Insbesondere ist die gewölbte Kontaktfläche des Betätigungselements zylinderförmig ausgebildet. Diese Maßnahmen können eine besonders einfache Fertigung des Betätigungselements ermöglichen.
Insbesondere können die Kontaktflächen des Übertragungselements und des Betätigungselements jeweils flächig, insbesondere flach, oder jeweils gewölbt, insbesondere konvex gewölbt, ausgebildet sein. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die Kontaktfläche des einen Bauteils flächig, insbesondere flach, und die Kontaktfläche des anderen Bauteils gewölbt, insbesondere konvex gewölbt, ausgebildet sein kann.
Insbesondere kann bei einer Wölbung oder Rundung beider Kontaktflächen die Wölbung lediglich in einer Ebene verlaufen, also kann ein Querschnitt des jeweiligen zueinander weisenden Endabschnitts des Übertragungselements und des Betätigungselements in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Querschnitterstreckung des Querschnitts unverändert sein. Dadurch kann ein tangentialer Linienkontakt ohne Kantenträger im Kontaktbereich des Übertragungselements und des Betätigungselements erreicht sein.
Das Betätigungselement kann einen zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Endabschnitt, insbesondere einen zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Hebelkopf, aufweisen, an dem die Kontaktfläche des Betätigungselements angeordnet sein kann, wobei eine Zylinderachse des zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Endabschnitts im Wesentlichen parallel zu der Schwenkachse verlaufen kann. Insbesondere kann die Zylinderachse im Wesentlichen senkrecht zu der Schwenkebene verlaufen. Insbesondere kann das Betätigungselement als Hebel ausgebildet sein.
Insbesondere kann das Übertragungselement einen zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Endabschnitt aufweisen, an dem die Kontaktfläche des Übertragungselements angeordnet sein kann, wobei eine Zylinderachse des zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Übertragungselements parallel zu der Schwenkachse verlaufen kann. Insbesondere kann die Zylinderachse im Wesentlichen senkrecht zu der Schwenkebene verlaufen.
Aufgrund der oben erläuterten Formung des Endabschnitts des Betätigungselements bzw. des Übertragungselements kann das Betätigungselement bzw. das Übertragungselement besonders einfach ausgebildet sein, wobei stets ein Linienkontakt mit unveränderter Flächenpressung zwischen der Kontaktfläche des Betätigungselements und der Kontaktfläche des Übertragungselements bewerkstelligt sein kann.
Insbesondere kann die Schwenkachse durch einen weiteren Endabschnitt des Betätigungselements verlaufen, der dem Endabschnitt gegenüberliegen kann. Der weitere Endabschnitt kann dabei einen Endabschnitt eines Körpers des als Hebel ausgebildeten Betätigungselements darstellen.
Insbesondere kann das Übertragungselement elektromechanisch, beispielsweise mittels einer elektromechanisch betreibbaren Mutter-Spindel-Einheit, oder hydraulisch bewegbar 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, wie oben erläutert, verlaufen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Übersetzung der Schwenkbewegung in eine Axialbewegung der Bremsbacke.
Die Aktorik kann ferner ein Lager, insbesondere ein Axiallager oder ein Wälzlager, aufweisen, wobei der weitere Endabschnitt des Betätigungselements mittels des Lagers drehbar an der Bremsbacke insbesondere benachbart zu dem Rampensystem gelagert sein kann. Dies kann eine verschleißarme und reibungsarme Relativbewegung zwischen dem Betätigungselement und der Bremsbacke ermöglichen.
Die Aktorik kann ferner eine Nachstelleinrichtung zum Nachstellen eines verschleißbedingten Fehlabstands der Bremsbacke relativ zur Gegenbremsbacke aufweisen, wobei die Nachstelleinrichtung zwischen dem Rampensystem und der Bremsbacke angeordnet sein und eine axiale Verstellung der Bremsbacke relativ zur Gegenbremsbacke bewirken kann. Dadurch kann stets eine optimale Anordnung der Bremsbacke und der Gegenbremsbacke relativ zur Bremsscheibe unabhängig von einem Verschleißzustand von Reibbelägen, 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 beweglich an einem 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 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 Schnittansicht einer Scheibenbremse in einem betätigten Zustand einer Aktorik der Scheibenbremse bzw. in einer Schließstellung einer Bremsbacke der Scheibenbremse,
2 eine schematische Schnittansicht der Scheibenbremse in 1 in einem unbetätigten Zustand der Aktorik bzw. in einer Offenstellung der Bremsbacke,
3 eine Seitenansicht der Scheibenbremse in 1 in dem betätigten Zustand der Aktorik bzw. in der Schließstellung der Bremsbacke,
4 eine Seitenansicht der Scheibenbremse in 1 in dem unbetätigten Zustand der Aktorik bzw. in der Offenstellung der Bremsbacke,
5 eine schematische Prinzipdarstellung der Aktorik in 1 in einer Ebene eines Übertragungselements der Aktorik in 1 während einer Betätigung der Aktorik und
6 eine schematische Prinzipdarstellung einer weiteren Aktorik in einer Ebene eines weiteren Übertragungselements der weiteren Aktorik während einer Betätigung der weiteren Aktorik.
Die in 1 bis 5 als Hohlradbremse ausgestaltete Scheibenbremse 10 für einen als riemengetriebenen Starter-Generator ausgebildeten Antriebsstrang weist eine Aktorik 12, eine mit einem bügelförmigen Sattelkörper des Bremssattel 14 einstückig verbundene Gegenbremsbacke 16 und eine beweglich bezüglich des Sattelkörpers geführte Bremsbacke 18 an einem Stützkörper des Bremssattels 14 auf. Der Bremssattel 14 ist als Schwimmsattel ausgestaltet. Die Gegenbremsbacke 16 und die Bremsbacke 18 umgeben eine Bremsscheibe 20 der Scheibenbremse 10 axial bezüglich einer Drehachse A der Bremsscheibe 20, deren Orientierung in 1 und 2 angedeutet ist. Eine tatsächliche Position der Drehachse A unterscheidet sich von der in 1 und 2 gezeigten Position der Drehachse A. Die Bremsscheibe 20 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 Antriebstrangs zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe des Antriebsstrangs ist. Dadurch kann die als Hohlradbremse ausgebildete Scheibenbremse 10 verwendet werden, ein hinreichend großes Schleppmoment auf das Hohlrad aufzubringen, um zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe eine Untersetzung von beispielsweise 3:1 bereitzustellen. Wenn mit Hilfe eines Starters ein Drehmoment über die Riemenscheibe eingeleitet wird, kann dieses Übersetzungsverhältnis das Starten einer drehmomentstarken Brennkraftmaschine erleichtern.
Die Aktorik 12 zum Betätigen der Scheibenbremse 10 weist einen Linearantrieb 22 zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung auf. Der Linearantrieb 22 weist ein Übertragungselement 24 zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung V auf. Der Linearantrieb 22 ist als Mutter-Spindel-Einheit mit einer Mutter und einer Spindel ausgebildet, und die Spindel wird mittels eines Elektromotors des Linearantriebs 22 derart angetrieben, dass die Spindel um eine Drehachse der Spindel rotiert, die der Längsachse der Spindel entspricht. Die Rotationsbewegung der Spindel bewirkt eine Verstellung der Mutter und des Übertragungselements 24, das Teil der Mutter ist, entlang der linearen Richtung V, die parallel zur Drehachse der Spindel orientiert ist.
Ein Betätigungselement 26 zum Bewegen der Bremsbacke 18 von einer Offenstellung der Bremsbacke 18, die in 2 gezeigt ist, in eine Schließstellung der Bremsbacke 18 der Aktorik 12, die in 1 gezeigt ist, ist als Hebel ausgebildet, der um eine durch einen Endabschnitt 28 des Hebels 26 verlaufende Schwenkachse S zwischen einer ersten Stellung, die der Offenstellung der Bremsbacke 18 zugeordnet ist, und einer zweiten Stellung, die der Schließstellung der Bremsbacke 18 zugeordnet ist, verschwenkbar ist. Eine Ebene der Schwenkbewegung ist in 1 bis 5 mit E bezeichnet. Die Ebene E verläuft parallel zu einer Erstreckung der Bremsscheibe 20. Die erste Stellung des Hebels 26 entspricht einem unbetätigten Zustand des Hebels 26, der Aktorik 12 bzw. der Scheibenbremse 10 (4), und die zweite Stellung des Hebels 26 entspricht einem betätigten Zustand des Hebels 26, der Aktorik 12 bzw. der Scheibenbremse 10 (3).
Die Aktorik 12 weist ferner eine Übersetzungseinrichtung 29 zum Übersetzen der Schwenkbewegung des Hebels 26 in eine Axialbewegung der Bremsbacke 18 von ihrer Offenstellung in ihre Schließstellung auf. Die Übersetzungseinrichtung 29 weist ein einseitiges Kugelrampensystem 30 und ein Axiallager 32 auf, mittels denen der Hebel 26 relativ zur Bremsbacke 18 verschwenkbar ist.
Die Scheibenbremse 10 weist ferner eine Zentrier- und Rückstellvorrichtung 34 mit sich axial erstreckenden, vorgespannten Schraubenfedern 36 auf. Die Schraubenfedern 36 bewirken eine Rückstellung des Hebels 26 von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung und ermöglichen gleichzeitig eine Zentrierung der Bremsbacke 18 und der Gegenbremsbacke 16 relativ zur Scheibenbremse 10.
Der Stützkörper, an dem die Bremsbacke 18 angeordnet ist, ist mittels Führungsstiften 38a, 38b axial beweglich an dem Sattelkörper des Bremssattels 14 geführt.
Um einen Reibweg des Übertragungselements 24 an einem Hebelkopf 44 des Hebels 26 auszugleichen, der aufgrund eines Axialwegs 40 des Hebels 26 zwischen seiner ersten Stellung und seiner zweiten Stellung und/oder eines Axialwegs 42 des Bremssattels 14 während der Betätigung des Hebels 26 bei einer Anordnung der linearen Richtung V parallel zur Ebene E der Schwenkbewegung auftreten würde, ist die lineare Richtung V des Übertragungselements 24 unter einem spitzen Winkel α bezüglich der Ebene E der Schwenkbewegung des Hebels 26 angeordnet und das Übertragungselement 24 unter dem Winkel α zur Ebene E angestellt. Die lineare Richtung V, entlang der das Übertragungselement 24 bewegbar ist, verläuft entlang einer Längserstreckung der Mutter des Linearantriebs 22. Der Winkel α ist überhöht dargestellt und beträgt etwa 2 Grad.
Um einen Linienkontakt zwischen dem Übertragungselement 24 und dem Hebelkopf 44 des Hebels 26 während eines vollständigen Betätigungsvorgangs des Hebels 26 zwischen der ersten Stellung des Hebels 26 und der zweiten Stellung des Hebels 26 zu gewährleisten, erstrecken sich eine Kontaktfläche 46 des Übertragungselements 24 und eine Kontaktfläche 48 des Hebelkopfes 44, die jeweils zueinander weisen, zueinander im Wesentlichen parallel (5).
Die Kontaktfläche 46 des Übertragungselements 24 entspricht einer flachen Stirnseite des mit einem abgeschrägten Endabschnitt ausgebildeten Übertragungselements 24, die zu dem Hebelkopf 44 weist. Die Kontaktfläche 46 verläuft in einer Ebene K, die senkrecht zur Ebene E der Schwenkbewegung steht und unter einem spitzen Winkel β von etwa 2 Grad (überhöht dargestellt) zu einer Ebene N, die senkrecht zur linearen Richtung V orientiert ist. Die Ebenen N und K enthalten einen gemeinsamen Richtungsvektor, der senkrecht zur linearen Richtung V orientiert ist. Der Betrag des Winkels β entspricht dem Betrag des Winkels α.
Die Kontaktfläche 48 des Hebelkopfes 44 ist zylinderförmig konvex in Richtung zum Übertragungselement 24 gewölbt ausgebildet. Eine Zylinderachse Z des teilweise zylinderförmigen Hebelkopfes 44 verläuft dabei senkrecht zur Ebene E der Schwenkbewegung und parallel zur Schwenkachse S des Hebels 26 und der Drehachse A der Bremsscheibe 20. Die Zylinderachse Z schneidet dabei den Hebelkopf 44 außermittig (3–5).
Eine Nachstelleinrichtung zum Nachstellen eines verschleißbedingten Fehlabstands der Bremsbacke 18 relativ zur Gegenbremsbacke 16 ist zwischen dem Rampensystem 30 und der Bremsbacke 18 an dem Stützkörper der Bremsbacke 18 angeordnet und bewirkt eine Axialverstellung der Bremsbacke 18 in Richtung zur Gegenbremsbacke 16 hin.
Bei einem Betrieb der Scheibenbremse 10 wird eine Verstellung des Übertragungselements 24 entlang der linearen Richtung V bewirkt, so dass eine Hubbewegung des Übertragungselements 24 der Länge H, die entlang der linearen Richtung V gemessen ist, erzeugt wird. Eine Länge L der Hubbewegung, die sich bei Projektion der Länge H in die Ebene E der Schwenkbewegung ergibt, ist kleiner als die Länge H. Die Hubbewegung erzeugt eine Schwenkbewegung des Hebels 26 um die durch seinen Endabschnitt 28 verlaufende Schwenkachse S, die parallel zur Zylinderachse Z ist, so dass sich der Hebel 26 von seiner ersten Stellung (2, 4) in seine zweite Stellung (1, 3) bewegt. Dabei berühren sich die Kontaktfläche 46 des Übertragungselements 24 und die Kontaktfläche 48 des Hebelkopfes 44 entlang der axialen Richtung während des gesamten Schwenkvorgangs. Dies erzeugt eine Axialbewegung der Bremsbacke 18 zur Bremsscheibe 20 hin, die mittels der Übersetzungseinrichtung 29 vermittelt wird. Gleichzeitig bewegt sich die der Bremssattel 14 in axialer Richtung relativ zu einem lagerfesten Bauteil, der den Bremssattel 14 beweglich aufnimmt, so dass sich die Gegenbremsbacke 16 der Bremsscheibe 20 nähert.
5 zeigt zwei Betätigungszustände des Hebels 26. Das Übertragungselement 24 und der Hebelkopf 44 sind in dem unbetätigten Zustand des Hebels 26 mittels durchgezogener Linien dargestellt, während die gestrichelt gezeichneten Linien eine Stellung der entsprechenden Bauteile in einem betätigten Zustand des Hebels 26 andeuten. Die in 5 gezeigte Anordnung des Übertragungselements 24 und des Hebelkopfes 44 ist spiegelverkehrt zu ihrer Anordnung in 1 bis 4. Eine Zeichenebene entspricht der Ebene des Übertragungselements 24, also einer Mutterebene der Mutter, die durch die lineare Richtung V und die axiale Richtung bestimmt ist.
Wie in 5 dargestellt, bleibt ein tangentialer Linienkontakt zwischen der Kontaktfläche 46 des Übertragungselements 24 und der Kontaktfläche 48 des Hebelkopfes 44 während der Betätigung des Hebels 26 von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung erhalten, da der Hebel 26 mit dem Hebelkopf 44 ebenfalls entlang der linearen Richtung V verschoben wird. Eine Verschiebung des Hebelkopfs 44 ist mittels eines Pfeils 50 angedeutet. Auch bei einer Rückstellung des Hebels 26 von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung mittels der Zentrier- und Rückstellfedern 36 ist der Linienkontakt zwischen den Kontaktflächen 46, 48 des Übertragungselements 24 und des Hebelkopfes 44 gewährleistet.
Der Winkel α ist bei dem einseitigen Rampensystem 30 einem halben Axialhebelhub 40 des Hebels 26, also einem halben axialen Betätigungsweg der beweglichen Bremsbacke 18, pro in der Mutterebene projizierten Betätigungsweg, also der Länge H des Betätigungshubs des Übertragungselements 24, zugeordnet.
6 zeigt zwei Betätigungszustände eines weiteren Hebels einer weiteren, ähnlich zur Aktorik 12 ausgebildeten Aktorik. Alllerdings ist der weitere Hebelkopf 52 an seiner zu einem weiteren Übertragungselement 54 der weiteren Aktorik weisenden Seite ballig ausgebildet. Eine Stirnseite des weiteren Subelements 54 verläuft in der Ebene N. Das weitere Übertragungselement 54 und der weitere Hebelkopf 44 sind in dem unbetätigten Zustand des weiteren Hebels mittels durchgezogener Linien dargestellt, während die gestrichelt gezeichneten Linien eine Stellung der entsprechenden Bauteile in einem betätigten Zustand des weiteren Hebels andeuten. Während einer Verschiebung des weiteren Hebelkopfes 52 in der axialen Richtung stehen der weitere Hebelkopf 52 und das weitere Übertragungselement 54 mittels eines Punktkontakts miteinander in Eingriff.
Bezugszeichenliste

10: Scheibenbremse
12: Aktorik
14: Bremssattel
16: Gegenbremsbacke
18: Bremsbacke
20: Bremsscheibe
22: Linearantrieb
24: Übertragungselement
26: Betätigungselement / Hebel
28: Endabschnitt des Betätigungselements
29: Übersetzungseinrichtung
30: Rampensystem
32: Axiallager
34: Zentrier- und Rückstellvorrichtung
36: Zentrier- und Rückstellfeder
38a, 30b: Führungsstift
40: Axialweg Betätigungselement
42: Axialweg Bremssattel
44: Hebelkopf
46: Kontaktfläche des Übertragungselements
48: Kontaktfläche des Hebelkopfes
50: Pfeil
52: Weiterer Hebelkopf
54: Weiteres Übertragungselement
A: Drehachse
S: Schwenkachse
Z: Zylinderachse
E: Ebene der Schwenkbewegung
K: Ebene der Kontaktfläche des Übertragungselements
N: Ebene senkrecht zur linearen Richtung
H: Länge des Hubelhubs entlang der linearen Richtung
L: Länge des Hubelhubs in der Ebene der Schwenkbewegung
α: Spitzer Winkel
β: Spitzer Winkel

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 (18) zum Verpressen einer Bremsscheibe (20) zwischen der Bremsbacke (18) und einer Gegenbremsbacke (16) der Scheibenbremse (10) aufweist, mit: – einem Linearantrieb (22) zum Erzeugen einer linearen Hubbewegung, wobei der Linearantrieb (22) ein Übertragungselement (24) zum Übertragen der linearen Hubbewegung in einer linearen Richtung (V) aufweist, und – einem Betätigungselement (26) zum Bewegen der Bremsbacke (18) von einer Offenstellung in eine Schließstellung, wobei das Betätigungselement (26) relativ zur Bremsbacke (18) um eine Schwenkachse (S) verschwenkbar ausgebildet ist, wobei das Übertragungselement (24) derart mit dem Betätigungselement (26) in Eingriff steht, dass die lineare Hubbewegung des Übertragungselements (24) eine Schwenkbewegung des Betätigungselements (26) um die Schwenkachse (S) erzeugt, um die Bremsbacke (18) 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 sich eine Kontaktfläche (46) des Übertragungselements (24) und eine Kontaktfläche (48) des Betätigungselements (26), die zueinander weisen, im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken.
Aktorik (12) nach Anspruch 1, wobei eine Erstreckung der Kontaktfläche (46, 48) des Übertragungselements (24) und/oder des Betätigungselements (26) und die Schwenkachse (S) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Kontaktfläche (46, 48) des Übertragungselements (24) und/oder des Betätigungselements (26) unter einem weiteren spitzen Winkel (β) zu einer Ebene (N) erstreckt, die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu der linearen Richtung (V) orientiert ist.
Aktorik (12) nach Anspruch 3, wobei der spitze Winkel (α) zwischen der Ebene (E) der Schwenkbewegung und der linearen Richtung (V) und der weitere spitze Winkel (β) zwischen der Kontaktfläche (46, 48) des Übertragungselements (24) und/oder des Betätigungselements (26) und der Ebene (N), die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu der linearen Richtung (V) orientiert ist, etwa gleich groß sind.
Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktfläche (46) des Übertragungselements (24) flächig, insbesondere flach, oder in Richtung zu der Kontaktfläche (48) des Betätigungselements (26) gewölbt, insbesondere konvex gewölbt, ausgebildet ist.
Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kontaktfläche (48) des Betätigungselements (26) flach, insbesondere flächig, oder in Richtung zu der Kontaktfläche (46) des Übertragungselements (24) gewölbt, insbesondere konvex gewölbt, ausgebildet ist.
Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (26) einen zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Endabschnitt (44), insbesondere einen zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Hebelkopf, aufweist, an dem die Kontaktfläche (48) des Betätigungselements (26) angeordnet ist, wobei eine Zylinderachse (Z) des zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildeten Endabschnitts (44) im Wesentlichen parallel zu der Schwenkachse (S) verläuft.
Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit: – einer Übersetzungseinrichtung (29) zum Übersetzen der Schwenkbewegung in eine Axialbewegung der Bremsbacke (18), wobei die Übersetzungseinrichtung (29) ein Rampensystem (30) aufweist, das an einem weiteren Endabschnitt (28) des Betätigungselements (26) angeordnet ist.
Scheibenbremse, mit einer bewegbaren Bremsbacke (18), einer mit einem Bremssattel (14), insbesondere einem Schwimmsattel, der Scheibenbremse (10) verbundenen Gegenbremsbacke (16) und einer Aktorik (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zum Betätigen der Scheibenbremse (10), wobei die Bremsbacke (18) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglich an der Gegenbremsbacke (16) geführt ist.
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 (10) nach Anspruch 9 zum Bremsen eines Teils des Planentengetriebes, insbesondere eines Hohlrads des Planetengetriebes, zur Variation eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe.