DE102017128594A1

DE102017128594A1 - Kombinierter Verschleiß- und Brückenhubsensor einer Scheibenbremse und eine entsprechende Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102017128594A1
Application number: DE102017128594.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Blessing; Alexander Fuchs; Martin Verbeek
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019105953A1

Abstract

Eine Sensorvorrichtung (100) einer Scheibenbremse (1), umfasst ein Kupplungsglied (17, 117), welches koaxial zu einem Gewindestempel (6) einer zuzuordnenden Scheibenbremse (1) und hülsenartig über dem Gewindestempel (6) angeordnet mit einem Ende mit dem Gewindestempel (6) drehfest gekoppelt ist, und eine Sensoreinheit (110) als ein kombinierter Belagverschleiß- und Brückenhubsensor. Die Sensoreinheit (110) weist ein Sensorgehäuse (13), eine Antriebswelle (18, 34a), ein axial in dem Sensorgehäuse (13) verschiebbar geführtes Spielreduzierelement (21) mit mindestens einem Kraftspeicherelement (21f), mindestens ein Magnetelement (23) und mindestens ein Sensorelement (24) auf. Eine Scheibenbremse (1) ist mit der Sensorvorrichtung (100) ausgerüstet.

Description

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Verschleiß- und Brückenhubsensor einer Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auf eine entsprechende Scheibenbremse.
Im Personenkraftwagen- und im Nutzfahrzeugbereich gehören heutzutage Scheibenbremsen zum Standard. Bei der typischen Bauform einer Scheibenbremse besteht diese aus einem Bremssattel samt innerer Mechanik, aus in der Regel zwei Bremsbelägen und der Bremsscheibe.
Eine Bremsanforderung erfolgt durch einen Nutzer/Fahrer oder ein Assistenzsystem und wird beispielsweise in ein Drucksignal gewandelt, welches an einem Bremszylinder anliegt. Dann werden auf eine innere Mechanik über den pneumatisch betätigten Zylinder die Zylinderkräfte eingeleitet, durch einen Exzentermechanismus verstärkt und als Zuspannkraft über Gewindestempel auf Bremsbeläge und Bremsscheibe übertragen. Die innere Mechanik wird auch als Zuspannvorrichtung bezeichnet und weist z.B. einen Bremsdrehhebel auf, welcher mit einer Brücke, in der die Gewindestempel eingeschraubt sind, in Zusammenwirkung steht. Hierdurch werden dann die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt und bewirken eine Bremsung eines Fahrzeugs, dem die Scheibenbremse zugeordnet ist. Die Gewindestempel werden auch als Gewindespindeln bezeichnet.
Die Zuspannkräfte wirken über beide Bremsbeläge auf die Bremsscheibe. Da die Beläge konstruktiv als Verschleißteile ausgelegt werden, sind diese generell weicher als die Bremsscheibe, d.h. die Beläge erfahren über Ihre Gebrauchsdauer eine Änderung der Belagstärke, sie verschleißen. Auch die Bremsscheibe kann verschleißten. Aus diesem Verschleiß der Reibpartner Bremsbeläge und Bremsscheibe ergibt sich die Notwendigkeit, dass eine Verschleißnachstellvorrichtung die Änderung durch den Verschleiß ausgleicht und somit ein konstantes Luftspiel einstellt. Ein konstantes Luftspiel wird benötigt, um die Ansprechzeiten der Bremse klein zuhalten, die Freigängigkeit der Bremsscheibe zu gewährleisten und eine Hubreserve für Grenzbelastungsfälle vorzuhalten.
Eine Nachstellvorrichtung gleicht über die Gewindestempel den Verschleiß der Reibpartner Bremsbeläge und Bremsscheibe aus.
Ein Beispiel einer Verschleißnachstellvorrichtung einer Scheibenbremse, eine entsprechende Scheibenbremse und ein Verfahren zum Betreiben einer Verschleißnachstellvorrichtung sind in dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 beschrieben.
DE 10 2013 112 813 A1 betrifft eine Sensoreinrichtung für eine Scheibenbremse. Die Sensoreinrichtung weist ein mit mindestens einem Geber koppelbares Sensorgetriebe auf, wobei das Sensorgetriebe in einem Gehäuse als ein Planetengetriebe angeordnet ist und einen Eingang für eine von der Sensoreinrichtung zu erfassende erste Größe, die einem Verschleiß der Scheibenbremse zugeordnet ist, und einen Eingang für eine von der Sensoreinrichtung zu erfassende zweite Größe, die einem Betätigungshub der Scheibenbremse zugeordnet ist, aufweist.
DE 10 2014 100 562 A1 betrifft eine Scheibenbremse mit einer Übertragungseinheit zur Übertragung einer Drehbewegung eines Gewindestempels auf einen Sensor.
DE 10 2013 112 527 A1 beschreibt eine Auswerteeinheit mit einer Steuerschaltung, mehreren Aufnehmerschnittstellen und einer gleichbleibenden Schnittstelle zur externen Steuervorrichtung. Weiter wird ein Getriebe mit zwei Eingängen für eine Verschleißmessung und ein Hebelposition angegeben.
Für eine genauere und schnellere Regelbarkeit einer Scheibenbremse ist es von Vorteil die aktuelle Zuspannkraft zu kennen. Da Zuspannkraft und Brückenhub proportional zueinander sind (leichte Veränderungen durch Temperatur und Verschleißzustand ausgenommen), ist es sinnvoll den Brückenhub erfassen zu können.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht, eine verbesserte Sensorvorrichtung zu schaffen, welche nicht nur einen Verschleiß von Reibpartnern Bremsbeläge/Bremsscheibe, sondern auch zur Erfassung von Zuspannkraft und/oder Brückenhub verwendete werden können, wobei gleichzeitig eine kostengünstige Konstruktion angestrebt ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine verbesserte Scheibenbremse mit einer verbesserten Sensorvorrichtung bereitzustellen.
Eine Lösung der Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 geschaffen.
Die weitere Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Ein Gedanke der Erfindung besteht darin, eines Belagverschleißsensors (BVS) mit einem Brückenhubsensor zu vereinen.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung einer Scheibenbremse weist ein Kupplungsglied, welches koaxial zu einem Gewindestempel einer zuzuordnenden Scheibenbremse und hülsenartig über dem Gewindestempel angeordnet mit einem Ende mit dem Gewindestempel drehfest gekoppelt ist, und eine Sensoreinheit als ein kombinierter Belagverschleiß- und Brückenhubsensor auf. Die Sensoreinheit umfasst ein Sensorgehäuse, eine Antriebswelle, ein axial in dem Sensorgehäuse verschiebbar geführtes Spielreduzierelement mit mindestens einem Kraftspeicherelement, mindestens ein Magnetelement (23) und mindestens ein Sensorelement.
Damit lassen sich Kosten für Verschleiß- und Brückenhubmessung gering halten.
Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse, vorzugsweise druckluftbetätigt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger verschiebbar geführt angebracht ist, zwei im Bremssattel angeordneten, gegensinnig bewegbaren Bremsbelägen, einer Zuspannvorrichtung, insbesondere mit einem Bremsdrehhebel, zwei Gewindestempeln, welche in einer Brücke eingeschraubt sind, wobei die Brücke mit der Zuspannvorrichtung, vorzugsweise mit dem Bremsdrehhebel, zusammenwirkt, einer Verschleißnachstellvorrichtung mit einer Nachstelleinrichtung, welche dem einen Gewindestempel der Gewindestempel zugeordnet ist, und einer Mitnehmereinrichtung, welche dem anderen Gewindestempel der Gewindestempel zugeordnet ist, einer Sensorvorrichtung und einer Synchroneinrichtung, mittels welcher die Gewindestempel derart gekoppelt sind, dass eine Verdrehbewegung des einen Gewindestempels um eine Nachstellerachse eine entsprechende Verdrehbewegung des anderen Gewindestempels um eine Mitnehmerachse bewirkt und umgekehrt. Die Sensorvorrichtung weist ein Kupplungsglied und eine Sensoreinheit auf und ist wie oben beschrieben ausgebildet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführung ist es vorgesehen, dass das Kupplungsglied mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt ist und mit dem Spielreduzierelement unter Einwirkung einer Federkraft des vorgespannten mindestens einen Kraftspeicherelementes in Kontakt steht. Dies ermöglicht eine geringe Anzahl von mechanischen Bauteilen.
Eine Ausführung sieht vor, dass die Sensoreinheit weiterhin einen Planetenträger und ein Planetengetriebe aufweist, wobei die Antriebswelle einen ersten Eingang des Planetengetriebes bildet, und wobei der Planetenträger einen zweiten Eingang des Planetengetriebes bildet. Damit lässt sich ein kompakter Aufbau erzielen.
Es ist zur Reduzierung von Bauteilen weiterhin vorteilhalt, wenn die Antriebswelle ein Sonnenrad des Planetengetriebes aufweist.
In einer weiteren Ausführung ist das Kupplungsglied derart mit dem Planetengetriebe gekoppelt, dass das Kupplungsglied eine Drehbewegung der Gewindespindel auf die Antriebswelle überträgt, und dass das Kupplungsglied derart mit dem Spielreduzierelement gekoppelt ist, dass das Kupplungsglied eine lineare Hubbewegung der Brücke der zugeordneten Scheibenbremse als eine lineare Hubbewegung auf das Spielreduzierelement überträgt. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass das Kupplungsglied sowohl eine Drehbewegung als auch eine Hubbewegung überträgt.
In einer noch weiteren Ausführung ist das Spielreduzierelement mit dem Planetenträger dergestalt gekoppelt, dass die lineare Hubbewegung des Spielreduzierelementes in eine Drehbewegung des Planetenträgers umgewandelt wird. Vorzugsweise können das Spielreduzierelement und der Planetenträger über ein Steilgewinde gekoppelt sein. Diese Ausführung bietet nicht nur den Vorteil eines kompakten Aufbaus, sondern eine Umwandlung des axialen Brückenhubes über ein Steilgewinde bzw. ein Bewegungsgewinde, in eine Drehbewegung, bietet die Möglichkeit einer Integration in den Verschleißsensor. Außerdem benötigt diese Lösung nur eine geringe Anzahl von Bauteilen.
Eine andere Ausführung sieht vor, dass das mindestens eine Magnetelement an einem Hohlrad des Planetengetriebes angebracht ist, wobei das mindestens eine Magnetelement dem mindestens einen Sensorelement, das auf einer im Sensorgehäuse befestigten Platine angebracht ist, in einem Abstand gegenübersteht. Das Sensorelement kann bevorzugt ein Hallsensor sein. Es ergibt sich eine überlagerte Hallsensormessung, bei der mit Hilfe der Messung der Magnetfeldvektoren Bx, By und Bz, der Drehwinkel des Magneten gemessen bzw. der Verschleiß, sowie der Hub des Magneten, der dem Axialhub der Bremse entspricht, ermittelt wird.
Alternativ kann mit Hilfe der Magnetfeldstärke, der Abstand des Magneten bzw. der Brückenhub ermittelt werden. Dies ist in einer alternativen Ausführung vorteilhaft mit wenigen mechanischen Bauteilen möglich. Diese alternative Ausführung sieht vor, dass die Antriebswelle eine Aufnahme aufweist, in welcher das mindestens eine Magnetelement angebracht ist, wobei das mindestens eine Magnetelement dem mindestens einen Sensorelement, das auf einer im Sensorgehäuse befestigten Platine angebracht ist, in einem Abstand gegenübersteht, und wobei die Antriebswelle mit dem Kupplungsglied drehfest und axial verbunden ist, wobei die Antriebswelle in dem Sensorgehäuse axial verschiebbar geführt ist und eine lineare Hubbewegung der Brücke der zuzuordnenden Scheibenbremse über das Kupplungsglied erfährt.
Ein weiterer Vorteil besteht in einer höheren Genauigkeit (ggf. nur teilweise) als Messung mit einem Potentiometer. Begründung: Bei einem Potentiometer besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Weg und Spannungsabfall. Bei Messung der Magnetfeldstärke nähert sich diese mit steigendem Magnetabstand asymptotisch dem Wert null. Somit kann bei kleinem Magnetabstand (=kleinem Brückenhub; hohe Magnetfeldstärke; steiler Kennlinienabschnitt) dieser genauer gemessen werden. Mit steigendem Abstand wird die Abstandsmessung ungenauer (großer Brückenhub; schwache Magnetfeldstärke; flacher Kennlinienabschnitt.
In weiterer Ausgestaltung der alternativen Ausführung ist die Antriebswelle mit dem Kupplungsglied axial über einen Reibring gekoppelt. Der Reibring bildet eine axial schiebbare, aber schwergängige Verbindung zwischen dem Kupplungsglied bzw. einem Axialausgleichelement und dem Sonnenrad bzw. Hohlrad. Dieser dient als axialer Ausgleich, um die Gesamttoleranz der langen Toleranzkette vorteilhaft auszugleichen.
Auf diese Weise ist es möglich, dass die Antriebswelle mit dem Kupplungsglied oder mit einem Abschnitt des Kupplungsgliedes axial direkt über den Reibring gekoppelt ist.
In weiterer Ausgestaltung ist es hierzu in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass die Antriebswelle mit dem Kupplungsglied über ein Ausgleichelement gekoppelt ist, wobei das Ausgleichelement mit der Antriebswelle axial über einen Reibring gekoppelt ist.
In einer noch weiteren Ausführung weist das Ausgleichelement einen Kugelabschnitt auf, wobei der Kugelabschnitt mit dem Kupplungsglied ein Kugelgelenk bildet. Damit können beispielsweise Schrägstellungen der Brücke in Bezug zur Sensoreinheit wie auch Schrägstellungen des Koppelrades und der Anschlussbuchse vorteilhaft ausgeglichen werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Antriebswelle und das Spielreduzierelement mit dem Kupplungsglied über ein Ausgleichelement gekoppelt sind, um unterschiedliche Spiele ausgleichen zu können.
In einer Ausführung der Scheibenbremse ist die Sensorvorrichtung in vorteilhaft kompakter Bauweise in der Mitnehmereinrichtung angeordnet.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Kupplungsglied koaxial zu dem Gewindestempel und hülsenartig über dem Gewindestempel der Mitnehmereinrichtung angeordnet ist, wobei das Kupplungsglied über einen Antriebsabschnitt an einem Ende mit dem Gewindestempel drehfest gekoppelt ist, und wobei das andere Ende des Kupplungsgliedes über einen Abtriebsabschnitt mit einer Antriebswelle gekoppelt und mit einem Spielreduzierelement der Sensoreinheit in Kontakt steht. Das Kupplungsglied bildet eine vorteilhafte Verbindung zu der Sensoreinheit, die einfach und leicht montierbar ist und keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht.
Eine Ausführung sieht vor, dass der Antriebsabschnitt und der Abtriebsabschnitt koaxial zu der Mitnehmerachse und in der Richtung der Mitnehmerachse der Mitnehmereinrichtung in einem axialen Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen dem Antriebsabschnitt und dem Abtriebsabschnitt Verbindungsabschnitte angeordnet sind, welche den Antriebsabschnitt und den Abtriebsabschnitt verbinden. Dies ergibt neben einem kompakten Aufbau auch eine einfache Übertragungsmöglichkeit von Hubbewegung der Brücke und Drehbewegung des Gewindestempels.
In weiterer Ausgestaltung weist die Synchroneinrichtung der Scheibenbremse Koppelräder auf, die an der Brücke ortsfest und drehbar angeordnet sind und von denen jeweils eins mit dem jeweiligen Gewindestempel drehfest gekoppelt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Antriebsabschnitt des Kupplungsgliedes mit dem zu dem Gewindestempel der Mitnehmereinrichtung zugehörigen Koppelrad der Synchroneinrichtung drehfest gekoppelt ist.
In noch weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Kupplungsglied zwei sich gegenüberstehend angeordnete Verbindungsabschnitte aufweist, welche den Antriebsabschnitt und den Abtriebsabschnitt verbinden und wobei jeder Verbindungsabschnitt aus zwei dreieckförmigen Abschnitten, deren Spitzen verbunden sind, besteht, und wobei die Grundseite des einen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Antriebsabschnitt verbunden ist und die Grundseite des anderen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Abtriebsabschnitt verbunden ist.
Alternativ weist das Kupplungsglied vier Verbindungsabschnitte auf, welche den Antriebsabschnitt und den Abtriebsabschnitt verbinden, wobei die vier Verbindungsabschnitte pfostenartig ausgebildet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn der Abtriebsabschnitt eine Abtriebsplatte und eine hohlzylinderförmige Aufnahme aufweist, welche an der Abtriebsplatte befestigt ist, da auf diese Weise eine einfache und kompakte Kopplung zu der Sensoreinheit direkt oder indirekt über ein Ausgleichelement ermöglicht wird.
Hierzu ist es in einer Ausführung vorgesehen, dass die Aufnahme in ihrem Innenraum mit einer Kugelfläche zur Aufnahme eines Kugelabschnitts eines Ausgleichelementes und am Umfang der Innenwand der Aufnahme mit Pfosten mit Einführschrägen für Zapfen des Ausgleichelementes zum Ausrichten ausgebildet ist, wobei sich die Pfosten sich parallel zu der Mitnehmerachse in Axialrichtung erstrecken. Auf diese Weise wird ein Kugelgelenk gebildet, wobei die Kugelfläche Axialbewegungen der Brücke auf das Ausgleichelement überträgt, und wobei mittels der Zapfen Drehbewegungen des Gewindestempels auf das Ausgleichelement übertragen werden.
Ein kompakter Aufbau kann dadurch ermöglicht werden, dass die Kugelfläche zur Aufnahme des Kugelabschnitts des Ausgleichelementes in die Abtriebsplatte eingeformt ist.
Diese besonderen Formen der Kupplungsglieder bieten einen Toleranzausgleich (Versatz und Winkelfehler) bei gleichzeitiger konstanter axialer Länge, sowie eine hohe axiale Steifigkeit.
In einer noch weiteren Ausführung ist die Sensoreinheit innerhalb eines Sensorgehäuses auf bzw. in einem Verschlussträger angeordnet, wobei sich das Sensorgehäuse durch eine der Mitnehmereinrichtung zugeordnete Durchgangsöffnung einer Außenwand des Zuspannabschnitts des Bremssattels erstreckt und mit einem kappenartige Abschnitt von der Außenwand nach außen hervorsteht. Damit wird ein vorteilhafter Einbau sowie ein kompakter Aufbau erreicht.
Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik;
2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse;
3 eine schematische Seitenansicht eines Kupplungsgliedes und eine Teilschnittansicht der Sensorvorrichtung;
4 eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer Sensoreinheit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung nach 2;
5 bis 8 schematische Schnittansichten von Varianten der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung nach 2;
9 bis 13 schematische Ansichten des Kupplungsgliedes nach 3;
14 eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführung des Kupplungsgliedes;
15 eine schematische Perspektivansicht eines Ausgleichelementes; und
16 eine schematische Perspektivansicht der weiteren Ausführung des Kupplungsgliedes nach 14.

Koordinaten x, y, z dienen zur Orientierung. Hierbei verläuft die x-Richtung in Fahrrichtung eines Fahrzeugs, dem die Scheibenbremse 1, 1' zugeordnet ist. Die y-Koordinate verläuft in einer Richtung parallel zu einer Bremsscheibenachse 2a einer Bremsscheibe 2 der Scheibenbremse 1, 1'. Die z-Richtung verläuft in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der Bremsscheibenachse 2a.
Unter dem Begriff „oben“ bzw. „Oberseite“ ist die Seite des jeweiligen Bauteils zu verstehen, welche im eingebauten Zustand in der Scheibenbremse 1, 1' von der Bremsscheibe 2 der Scheibenbremse 1, 1' weg weist. Die „Unterseite“ des jeweiligen Bauteils bzw. „unten“ weist dann zu der Bremsscheibe 2 hin.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse 1' nach dem Stand der Technik.
Die Scheibenbremse 1' nach dem Stand der Technik wird im Folgenden zur Übersicht nur kurz beschrieben. Aufbau und Funktion sind in dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 ausführlich erläutert.
Die Scheibenbremse 1' ist hier eine zweistempelige Bremse und umfasst eine Bremsscheibe 2 mit einer Bremsscheibenachse 2a, Bremsbeläge 3, 3', einen Bremsträger 4, einen Bremssattel 5, eine Zuspannvorrichtung mit zwei Gewindestempeln 6, 6', einer Brücke 7 und einem Bremsdrehhebel 9, eine Verschleißnachstellvorrichtung 10 mit einer Nachstelleinrichtung 10a und einer Mitnehmereinrichtung 10b mit einem Verschleißsensor 11, sowie eine Synchroneinrichtung 16. Weiterhin ist der Scheibenbremse 1' ein Steuergerät 26 zugeordnet.
Beiderseits der Bremsscheibe 2 ist ein Bremsbelag 3, 3' mit jeweils einem Bremsbelagträger 3a, 3'a, auf dem jeweils ein Reibbelag 3b, 3'b aufgebracht ist, angeordnet. Der Bremsbelag 3, welcher sich zwischen Zuspannabschnitt 5a und der Bremsscheibe 2 befindet, wird als zuspannseitiger Bremsbelag 3 bezeichnet, wobei der Bremsbelag 3' auf der anderen Seite der Bremsscheibe 2 zwischen dem Rückenabschnitt 5b und der Bremsscheibe 2 rückenseitiger bzw. reaktionsseitiger Bremsbelag 3' genannt wird.
Die Bremsscheibe 2 ist von dem, hier als Schwimmsattel ausgeführten, Bremssattel 5 übergriffen. Der Bremssattel 5 weist einen Zuspannabschnitt 5a und einen Rückenabschnitt 5b auf und ist über Sattelführungen 4a, 4'a mit dem Zuspannabschnitt 5a an dem ortsfesten Bremsträger 4 in Richtung der Bremsscheibenachse 2a verschiebbar geführt angebracht. In dem Zuspannabschnitt 5a des Bremssattels 5 ist die Zuspannvorrichtung in einem Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a angeordnet.
Der zuspannseitige Bremsbelagträger 3a steht mit den Gewindestempeln 6, 6' über Druckstücke 6b, 6'b, die an Enden der Gewindestempel 6, 6' angeordnet sind, in Kontakt. Der andere, reaktionsseitige Bremsbelagträger 3'a ist auf der anderen Seite der Bremsscheibe im Rückenabschnitt 5b des Bremssattels 5 festgelegt. Die Gewindestempel 6, 6' sind jeweils in der Brücke 7, die auch als Traverse bezeichnet wird, in Gewinden verdrehbar angeordnet.
Die Brücke 7 steht auf einer Seite, die von der Bremsscheibe 2 weg weist, mit dem Bremsdrehhebel 9 in Kontakt, und ist auf der gegenüberliegenden zur Bremsscheibe 2 weisenden Seite mit einer Rückstellfeder 7a versehen, die sich auf einer Bodenplatte 8 abstützt.
Die Bodenplatte 8 verschließt den Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5, wobei sich die Gewindestempel 6, 6' mit den Druckstücken 6b, 6'b jeweils durch eine Öffnung durch die Bodenplatte 8 erstrecken. Dabei sind die Druckstücke 6b, 6'b jeweils durch eine Dichtung 8a, 8'a, hier ein Faltenbalg, gegenüber der Bodenplatte 8 abgedichtet.
Der Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a ist zudem im Bereich der anderen Enden der Gewindestempel 6, 6' durch eine Außenwand 5d festgelegt. In der Außenwand 5d sind Durchgangsöffnungen koaxial zu den Gewindestempeln 6, 6' eingebracht. Die zu dem Gewindestempel 6' mit der Nachstelleinrichtung 10a gehörende Durchgangsöffnung in den Innenraum 5c ist durch einen Deckel 12 dicht verschlossen. Die andere Durchgangsöffnung, welche dem anderen Gewindestempel 6 mit der Mitnehmereinrichtung 10b zugeordnet ist, ist durch ein Sensorgehäuse 13 mit dem Verschleißsensor 11 dicht verschlossen.
Die Synchroneinrichtung 16 ist mit Synchronrädern 16a, 16'a und einem Synchronmittel 16b, das hier eine Kette ist, auf der Brücke 7 angeordnet.
Die Brücke 7 und somit die in ihr eingeschraubten Gewindestempel 6, 6' sind von dem Bremsdrehhebel 9 in Richtung der Bremsscheibenachse 2a verstellbar. Eine Bewegung in y-Richtung auf die Bremsscheibe 2 zu wird als Zuspannbewegung bezeichnet, und eine Bewegung in Gegenrichtung wird Lösebewegung genannt. Mittels der Rückstellfeder 7a wird die Brücke 7 bei der Lösebewegung in die in 1 gezeigte gelöste Stellung der Scheibenbremse 1 zurück verstellt.
Ein Abstand zwischen den Bremsbelägen 3, 3' und der Bremsscheibe 2 in der gelösten Stellung wird als Lüftspiel bezeichnet.
Die Verschleißnachstellvorrichtung 11 ist zur Verschleißnachstellung eines vorher festgelegten Lüftspiels, das als Nominallüftspiel bezeichnet wird, ausgebildet. Unter dem Begriff „Nachstellung“ ist hier eine Lüftspielverkleinerung zu verstehen.
Die Verschleißnachstellvorrichtung 10 umfasst hier die Nachstelleinrichtung 10a und die Mitnehmereinrichtung 10b. Die Nachstelleinrichtung 10a ist an dem einen Gewindestempel 6' zu diesem und einer zu Nachstellerachse 6'a, welche die Mittelachse des Gewindestempels 6' ist, angeordnet. Eine detaillierte Beschreibung der Nachstelleinrichtung 10a kann dem Dokument DE 10 2012 108 672 B3 entnommen werden.
Die Mitnehmereinrichtung 10b ist koaxial zu dem anderen Gewindestempel 6 und einer Mitnehmerachse 6a, welche die Mittelachse des Gewindestempels 6 bildet, angeordnet. Im Gegensatz zu dem Gewindestempel 6' der Nachstelleinrichtung 10a ist auf den Gewindestempel 6 eine Aufsatzhülse 15 drehfest aufgesetzt. Das zuspannseitige Ende der Aufsatzhülse 15 ist als eine Kupplung 15a ausgebildet. Mittels dieser Kupplung 15a ist die Aufsatzhülse 15 mit dem Verschleißsensor 11 gekoppelt.
Ein Aufnehmerelement des Verschleißsensors 11 ist ein Winkelsensor, z.B. ein Potentiometer, und erfasst die Winkellage des Gewindestempels 6 um die Mitnehmerachse 6a. Die Auswertung dieser Winkellage lässt einen Rückschluss auf den Verschleißzustand der Bremsbeläge 3, 3' und der Bremsscheibe 2 zu, denn der Gewindestempel 6 ist über die Synchroneinrichtung 16 mit dem anderen Gewindestempel 6' gekoppelt. So dient der Verschleißsensor 11 zur Erfassung des Verschleißzustands der Bremsbeläge 3, 3' und der Bremsscheibe 2. Der Verschleißsensor 11 ist über einen Anschluss 14, die eine Schnittstelle, z.B. eine Kabelschnittstelle, durch nicht gezeigte Kabel (elektrisch oder optisch leitend) mit der Steuereinrichtung 100, welche die Auswertung vornehmen kann, verbunden.
Die Mitnehmerachse 6a, die Nachstellerachse 6'a und die Bremsscheibenachse 2a sind parallel zueinander angeordnet.
Die Nachstelleinrichtung 10a der Verschleißnachstellvorrichtung 10 steht über einen nicht gezeigten Antrieb mit dem Bremsdrehhebel 9 in Zusammenwirkung.
Die Nachstelleinrichtung 10a und die Mitnehmereinrichtung 10b sind durch die Synchroneinrichtung 16 derart gekoppelt, dass eine Verdrehbewegung des Gewindestempels 6' um die Nachtstellerachse 6'a eine entsprechende Verdrehbewegung des anderen Gewindestempels 6 um die Mitnehmerachse 6a bewirkt wird und umgekehrt. Eine Verdrehbewegung zur Nachstellung der Gewindestempel 6, 6' bei Auftreten von Belagverschleiß wird durch die Nachstelleinrichtung 10a, angetrieben durch den Bremsdrehhebel 9, erzeugt. Für eine weitere Beschreibung wird auf das Dokument DE 10 2012 108 672 B3 verwiesen.
Die Synchroneinrichtung 16 ist hier auf einer Oberseite oder Brücke 7 zwischen der Brücke 7 und dem Bremsdrehhebel 9 angeordnet und umfasst ein Koppelrad 16'a, das mit dem Gewindestempel 6' mit der Nachstelleinrichtung 10a gekoppelt ist, ein weiteres Koppelrad 16a, das mit dem anderen Gewindestempel 6 und mit der Mitnehmereinrichtung 10b gekoppelt ist, und ein Synchronmittel 16b, mit welchem die Koppelräder 16a und 16'a gekoppelt sind. Das Synchronmittel 16b ist hier eine Kette. So sind die Koppelräder 16a, 16'a als Kettenräder ausgebildet. Damit ist eine synchrone Drehbewegung der Gewindestempel 6, 6' bei Verschleißnachstellvorgängen (Antrieb durch die Nachstelleinrichtung 10a) und Einstellungen bei Wartungsarbeiten, z.B. Belagwechsel, (manueller Antrieb über ein nicht gezeigtes Betätigungsende der Mitnehmereinrichtung 10b) gewährleistet.
Gleichzeitig wird auf diese Weise der Verschleißsensor 11, der mit der Mitnehmereinrichtung 10b gekoppelt ist, in Abhängigkeit von der Verschleißnachstellung der Nachstelleinrichtung 10a verstellt.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse 1. Die Schnittansicht verläuft in einer x-y-Ebene in der Mitnehmerachse 6a der Mitnehmereinrichtung 10b durch den Gewindestempel 6 und die Sensorvorrichtung 100. 3 stellt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 dar. 4 zeigt eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer Sensoreinheit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung nach 2. 9 bis 13 zeigen schematische Ansichten des Kupplungsgliedes nach 3.
Die Sensorvorrichtung 100 bildet einen kombinierten Belagverschleiß- und Brückenhubsensor und umfasst ein Kupplungsglied 17 und eine Sensoreinheit 110. Das Kupplungsglied 17 und die Sensoreinheit 110 sind hintereinander in der Mitnehmereinrichtung 10b koaxial zu dieser und dem Gewindestempel 6 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Kupplungsglied 17 einen Antriebsabschnitt 17a, einen Abtriebsabschnitt 17b und zwei Verbindungsabschnitte 17i-k.
Der Antriebsabschnitt 17a und der Abtriebsabschnitt 17b sind koaxial zu der Mitnehmerachse 6a und in deren Richtung in einem axialen Abstand hintereinander angeordnet, wobei zwischen ihnen die Verbindungsabschnitte 17i-k angeordnet sind, welche den Antriebsabschnitt 17a und den Abtriebsabschnitt 17b verbinden.
Der Antriebsabschnitt 17a umfasst eine Anschlagplatte 17c mit einer Durchgangsöffnung DB, einen Ringabschnitt 17e, Zungen 17f, Finnen 17g und Vorsprünge 17h.
Die Anschlagplatte 17c des Antriebsabschnitts 17a ist im Wesentlichen quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgebildet und weist eine zentrale Durchgangsöffnung DB mit einem Durchmesser auf, der mit einem Außendurchmesser des Gewindestempels 6 korrespondiert. Die Durchgangsöffnung DB mündet in Richtung auf die Bremsscheibe 2 hin in den Ringabschnitt 17e. Der Ringabschnitt 17e ist an der Unterseite der Anschlagplatte 17c angebracht und ist als ein Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Ringabschnitt 17e erstreckt sich in Richtung der Mitnehmerachse 6a über eine Länge, welche hier etwa der halben Länge des Koppelrads 16a in Richtung der Mitnehmerachse 6a entspricht. Drei Zungen 17f sind auf dem freien Rand des Ringabschnitts 17e in regelmäßigen Abständen untereinander (120°) angebracht und erstrecken sich in Richtung der Mitnehmerachse 6a auf die Bremsscheibe 2 hin. Eine Länge der Zungen 17f in Richtung der Mitnehmerachse 6a entspricht etwa Länge des Ringabschnitts 17e in Richtung der Mitnehmerachse 6a. Eine Dicke der Zungen 17f entspricht einer Dicke des Ringabschnitts 17e.
An der Außenseite des Ringabschnitts 17e sind in regelmäßigen Abständen untereinander die Finnen 17g angebracht, welche sich axial in Richtung der Mitnehmerachse 6a auf die Bremsscheibe 2 hin über die axiale Länge des Ringabschnitts 17e erstrecken. Weiterhin sind die Finnen 17g bezogen auf eine jeweilige radiale Senkrechte der Außenfläche des Ringabschnitts 17e schräg nach außen hin verlaufend angeordnet, wobei ihre unteren Ecken angefast sind. Die Oberseiten der Finnen 17g sind zumindest teilweise mit der Unterseite der Anschlagplatte 17c verbunden Eine Dicke der Finnen 17g entspricht einer Dicke des Ringabschnitts 17e.
Die Anschlagplatte 17c ist zur Auflage auf den Koppelrad 16a und/oder als Montageanschlag an einem Montagerohr vorgesehen. Der Ringabschnitt 17e bildet eine Anschlagfläche an der Anschlussbuchse 16c (Alternative zur Anschlagplatte 17c).
Drei Vorsprünge 17h sind innerhalb des Ringabschnitts 17e an diesem und in der Durchgangsöffnung DB an der Anschlagplatte 17c in regelmäßigen Abständen untereinander (120°) angebracht und erstrecken sich in radialer Richtung auf die Mitnehmerachse 6a hin. Eine axiale Länge der Vorsprünge 17h entspricht der axialen Länge des Ringabschnitts 17e plus der axialen Länge der Anschlagplatte 17c. Eine Dicke der Vorsprünge 17h korrespondiert mit einer Breite einer zugeordneten Längsnut 6c des Gewindestempels 6, wobei eine radiale Länge der Vorsprünge 17h mit einer radialen Tiefe dieser Längsnut 6c des Gewindestempels 6 korrespondiert.
Der Abtriebsabschnitt 17b weist einen Zentralabschnitt ZA mit einer Aufnahme 17d, einen Außenrahmen 17m und einen Innenrahmen 17n auf. Der Zentralabschnitt ZA ist zentral in dem Innenrahmen 17n und mit diesem in dem Außenrahmen 17m angeordnet. Der Außenrahmen 17m ist mit Versteifungen 17o versehen und über weitere Versteifungen 17p mit dem Innenrahmen 17n verbunden. Auch der Innenrahmen 17n weist Versteifungen 17q auf und ist mit dem Zentralabschnitt ZA über weitere Versteifungen 17r verbunden. Der Zentralabschnitt ZA ist ein kreiszylindrischer Körper, auf dessen Oberseite die Aufnahme 17d angeordnet ist. Die Aufnahme 17d und der Zentralabschnitt ZA sind mit einem axialen Profilabschnitt 17s mit einem Profil 17t versehen, welcher sich durch die Aufnahme 17d und den Zentralabschnitt ZA koaxial zu der Mitnehmerachse 6a hindurch erstreckt.
Die Versteifungen 17o sind bogenförmigen in den inneren Eckbereichen des Außenrahmens 17m angeordnet. In den inneren Eckbereichen des Innenrahmens 17n verlaufen die Versteifungen 17q geradlinig, stehen sich gegenüber und bilden zusammen eine Rautenform. Jeweils ein Paar von Versteifungen 17q ist mit den einen Enden in den Bereichen der Verbindungen des Innenrahmens 17n mit den äußeren Versteifungen 17p gegenüberliegend zu den einen Enden des anderen Paares von Versteifungen 17q angebracht. Die anderen Enden der Paare der Versteifungen 17q sind jeweils den Bereichen der Verbindungen des Innenrahmens 17n mit den inneren Versteifungen 17r gegenüberliegend zu den anderen Enden des anderen Paares von Versteifungen 17q angebracht. Die Versteifungen 17o und 17q dienen gegen ein Verwinden bei axialem Druck.
Die Versteifungen 17p zwischen dem Außenrahmen 17m und dem Innenrahmen 17n verlaufen in radialer Richtung und dienen einem Winkelausgleich.
Die Verbindungsabschnitte 17i-k erstrecken sich parallel zu der Mitnehmerachse 6a, sind gegenüberstehend angeordnet und verbinden den Antriebsabschnitt 17a und den Abtriebsabschnitt 17b. Auf diese Weise sind der Antriebsabschnitt 17a und der Abtriebsabschnitt 17b rotatorisch und translatorisch gekoppelt.
Jeder der Verbindungsabschnitte 17i-k besteht aus zwei dreieckförmigen Abschnitten 17i, 17k, welche mit ihren Spitzen mittels einer Verbindung 17k untereinander verbunden sind. Die Flächen der dreieckförmigen Abschnitte 17i, 17k jedes Verbindungsabschnitts 17i-k liegen in parallel zueinander verlaufenden Ebenen beiderseits der Mitnehmerachse 6a. Die Verbindungen 17k sind in einer radialen Richtung verdickt ausgebildet und dienen in Kombination mit den Versteifungen 17r, mit denen die Verbindungen 17k im Wesentlichen in einer gemeinsamen radialen Ebene angeordnet sind, für einen Versatzausgleich und für eine Verbreiterung, um einen axialen Federdruck gleichmäßiger zu verteilen. Die Verbindungen 17k können auch weiter oben oder unten angeordnet sein, d.h. die dreieckförmigen Abschnitte 17i, 17k können in einem solchen Fall unterschiedlich groß sein.
Die Grundseiten der dreieckförmigen Abschnitte 17i sind jeweils mit dem Antriebsabschnitt 21a auf der Oberseite der Anschlagplatte 17c verbunden, wobei die Grundseiten der anderen dreieckförmigen Abschnitte 17j jeweils mit dem Abtriebsabschnitt 21b an der Unterseite einer jeweiligen Wand des Außenrahmens 7m verbunden sind. Im Bereich jeder Grundseite eines jeden dreieckförmigen Abschnitts 17i, 17j ist eine Verjüngung 17l eingeformt, welche parallel zu der zugehörigen Grundseite über die gesamte Länge der Grundseite verläuft. Die Verjüngungen 17l dienen in Kombination miteinander für einen Versatzausgleich.
Das Kupplungsglied 17 ist koaxial zu dem Gewindestempel 6 und zu der Mitnehmerachse 6a hülsenartig über dem Gewindestempel 6 der Mitnehmereinrichtung 10b angeordnet. Dabei erstreckt sich der Gewindestempel 6 durch die Durchgangsöffnung DA der Antriebsplatte 17c des Kupplungsgliedes 17 hindurch und erstreckt sich weiter zwischen den Verbindungsabschnitten 17i-k bis nahe an die Unterseite des Abtriebsabschnitts 17b des Kupplungsgliedes 17. Ein Abstand der Oberseite des Gewindestempels 6 zu der Unterseite des Abtriebsabschnitts 17b ist im Falle von neuen Bremsbeläge 3, 3' am geringsten und vergrößert sich in Abhängigkeit von deren Verschleiß aufgrund der Verschleißnachstellung der Nachstelleinrichtung 10a.
Das Kupplungsglied 17 ist über seinen Antriebsabschnitt 17a an einem Ende mit dem Gewindestempel 6 drehfest gekoppelt. Das andere Ende des Kupplungsgliedes 17 steht über den Abtriebsabschnitt 17b mit der Sensoreinheit 110 in Verbindung.
Der Antriebsabschnitt 17a des Kupplungsgliedes 21 ist über die Zungen 17f und Finnen 17g mit dem zu dem Gewindestempel 6 der Mitnehmereinrichtung 10b zugehörigen Koppelrad 16a der Synchroneinrichtung 16 drehfest gekoppelt. Die Finnen 17g dienen zur Klemmfixierung im Koppelrad 16a, wobei die Zungen 17f Verdrehsicherung zum Eingriff in die Anschlussbuchse 16c bilden.
Zudem stehen die inneren Vorsprünge 27h mit Nuten des Gewindestempels 6 zur axialen Führung des Kupplungsgliedes 21 und auch zur drehfesten Kopplung in Eingriff. Die inneren Vorsprünge 17h dienen in ihrer Nasenform zum einfacheren Ausrichten des Kupplungsgliedes 17 an dem Gewindestempel 6 (für Servicearbeiten).
Bei einer Bremsbetätigung bewegt sich die Brücke 7 in Richtung auf die Bremsscheibe 2 zu (in positiver y-Richtung). Das in die Brücke 7 eingepresste Koppelrad 16a wandert axial in positiver y-Richtung mit, ist aber rotatorisch um die Mitnehmerachse 6a verdrehbar und wird hier über eine Kette als Synchronmittel 16b angetrieben, wenn eine Verschleißnachstellung erfolgt. Die Anschlussbuchse 19 ist in das Koppelrad 20 eingepresst und bewegt sich mit diesem mit. Drei Zähne der Anschlussbuchse 19 greifen in den Gewindestempel 6 ein und verdrehen diesen im Falle einer Verschleißnachstellung. Durch ein Gewinde zwischen Brücke 7 und Gewindestempel 6 wird der Gewindestempel 6 nach und nach von rechts nach links (in 2) in positiver y-Richtung in die Brücke 7 eingeschraubt.
Das Kupplungsglied 17 greift in eine Anschlussbuchse 19 und/oder das Koppelrad 16a ein. Diese drei Bauteile machen in diesem Bereich die gleichen Bewegungen. Eine rotatorische Bewegung (um die Mitnehmerachse 6a), welche proportional zum Belagverschleiß ist, und eine axiale Bewegung (in Richtung der Mitnehmerachse 6a bzw. in y-Richtung), welche einem Zuspannweg entspricht bzw. proportional zu einem Winkel des Bremsdrehhebels 9 ist. Das Kupplungsglied 17 überträgt diese Bewegungen von seinem Antriebsabschnitt 17a über die Verbindungsabschnitte 17i-k auf den Abtriebsabschnitt 17b und von dort auf die Sensoreinheit 110. Das Kupplungsglied 17 ist so ausgeführt, dass es auch Winkelfehlstellungen und einen radialen Versatz ausgleichen kann ohne (bzw. nur minimal) seine axiale Länge zu verändern. Dargestellt ist in 2 (und in den weiteren 3 bis 8) der ungebremste Zustand der Scheibenbremse 1. Bei einem Bremsvorgang bewegen sich die Brücke 7, das Koppelrad 16a, die Anschlussbuchse 19, der Gewindestempel 6 und das Kupplungsglied 17 von rechts (in den 2 bis 8) nach links, d.h. in positiver y-Richtung auf die Bremsscheibe 2 zu.
Der Abtriebsabschnitt 17b des Kupplungsgliedes 17 steht mit der Sensoreinheit 110 über den Zentralabschnitt ZA und die Aufnahme 17d in Verbindung.
Die Sensoreinheit 110 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Sensorgehäuse 13, eine Antriebswelle 18, einen Planetenträger 19, ein Spielreduzierelement 21, ein Planetengetriebe 22, mindestens ein Magnetelement 23 und mindestens ein Sensorelement 24.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Antriebswelle 18 einen ersten Eingang des Planetengetriebes 22, wobei der Planetenträger 19 einen zweiten Eingang des Planetengetriebes 22 bildet.
Das Sensorgehäuse 13 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Körper, der an einem Ende offen ist und an dem anderen Ende durch einen haubenartigen Abschnitt verschlossen ist. Das Sensorgehäuse 13 ist von außerhalb des Bremssattels 5 in die Außenwand 5d des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 in eine Durchgangsbohrung 5e eingesetzt, wobei der haubenartige Abschnitt nach außen von der Wand 5d hervorsteht. Eine umlaufende Dichtung 8b, z.B. ein O-Ring, dichtet das Sensorgehäuse 13 in der Durchgangsbohrung 5e gegenüber dem Bremssattel 5 ab. Das Sensorgehäuse 13 ist mit seinem haubenartigen Abschnitt, z.B. mit Schrauben, von der Außenseite her an der Außenwand 5d des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 fixiert.
Die Antriebswelle 18, der Planetenträger 19, das Spielreduzierelement 21, das Planetengetriebe 22, das Magnetelement 23 und das Sensorelement 24 sind in dem Sensorgehäuse 13 und in einem Verschlussträger 27 angeordnet.
Der Verschlussträger 27 ist ein hohlzylindrischer Körper, dessen Mittelachse in der Mitnehmerachse 6a verläuft. An einem Ende ist der hohlzylindrische Körper mit einem Kragen 27a und an dem anderen Ende mit Laschen 27b versehen. Innerhalb des Verschlussträgers 27 ist eine Wand 27c eingeformt, welche in einer x-z-Ebene rechtwinklig zu der Mitnehmerachse 6a liegt und den Verschlusskörper 27 in axialer Richtung in zwei Hälften teilt. Der Verschlusskörper 27 ist von der Seite des Innenraums 5c des Zuspannabschnitts 5a her in das Sensorgehäuse 13 eingesetzt und mittels der Laschen 27b an nicht bezeichneten Nasen der umlaufenden Innenseite des Sensorgehäuses 13 im Bereich des haubenartigen Abschnitts fixiert, z.B. eingeklipst. Dabei liegt der Kragen 27a an dem zum Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a weisenden umlaufenden Rand des Sensorgehäuses 13 an.
Auf diese Weise ist in dem Sensorgehäuse 13 ein erster Raum R1 zwischen dem Kragen 27a und der Wand 27c des Verschlussträgers 27 festgelegt, der zum Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a offen ist. Ein zweiter Raum R2 ist zwischen der Wand 27c des Verschlussträgers 27 und dem haubenartigen Abschnitt des Sensorgehäuses 13 festgelegt, der zu einem Teil durch den Körper des Verschlussträgers 27 und zu einem anderen Teil von der umlaufenden Wand und der nicht bezeichneten Haube des haubenartigen Abschnitt des Sensorgehäuses 13 festgelegt ist.
In dem ersten Raum R1 sind ein Abschnitt der Antriebswelle 18, ein Abschnitt des Planetenträgers 19 und das Spielreduzierelement 21 angeordnet. Das Planetengetriebe 22, das Magnetelement 23 und das Sensorelement 24 befinden sich in dem zweiten Raum R2. Das Sensorelement 24 ist auf einer Platine 25 aufgebracht. Die Platine 25 ist an Domen 13a in dem haubenartigen Abschnitt des Sensorgehäuses 13 parallel zu einer Deckwand des haubenartigen Abschnitts befestigt, z.B. aufgeklipst.
Die Antriebswelle 18 weist einen zentralen Wellenkörper 180, ein Antriebsende 18a mit einem Profil 18c, ein Getriebeende 18b, zwei Führungsabschnitte 18d, 18e und einen Nutabschnitt 18f auf.
Das Antriebsende 18a ist an dem zum Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a weisenden Ende des Wellenkörpers 180 angebracht. Im Bereich dieses Endes des Wellenkörpers 180 ist der erste Führungsabschnitt 18d mit einem Durchmesser ausgebildet, welcher größer als der Durchmessen des Wellenkörpers 180 ist. In einem mittleren Bereich des Wellenkörpers 180 befindet sich der zweite Führungsabschnitt 18e, der den gleichen Durchmesser des Wellenkörpers 180 aufweist. An den zweiten Führungsabschnitt 18e schließen sich nacheinander in negativer y-Richtung der Nutabschnitt 18f, das Sonnenrad 28 und das Getriebeende 18b an.
Der Wellenkörper 180 erstreckt sich aus dem Innenraum 5c in den ersten Raum R1 und durch diesen hindurch in den zweiten Raum R2 hinein.
Das Antriebsende 18a steht aus dem ersten Raum R1 in den Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a des Bremssattels 5 hervor. Es steht mit dem Zentralabschnitt ZA und der Aufnahme 17d des Abtriebsabschnitts 17b des Kupplungsgliedes 17 dergestalt in Eingriff, dass das Profil 18c des Antriebsendes 18a in den Profilabschnitt 17s der Aufnahme 17d und des Zentralabschnitts ZA des Kupplungsgliedes 17 eingreift. Dabei ist das Antriebsende 18a in der Aufnahme 17d und in dem Zentralabschnitt ZA axial in Richtung der Mitnehmerachse 6a verschiebbar geführt, aber drehfest über den Eingriff von Profilabschnitt 17s und Profil 18c mit dem Kupplungsglied 17 gekoppelt. Mit anderen Worten, das Kupplungsglied 17 ist mit dem Antriebsende 18a der Antriebswelle 18, welche das Sonnenrad 28 aufweist, über einen Formschluss von Profilabschnitt 17s und Profil 18c rotatorisch gekoppelt, diese sind jedoch axial in Richtung der Mitnehmerachse 6a relativ zueinander verschiebbar.
Der zentrale Wellenkörper 180 der Antriebswelle 18 ist in dem ersten Raum R1 angeordnet und steht mit einem Ende durch die Wand 27c des Verschlussträgers 27 in den zweiten Raum R2 hervor, wobei sich der Nutabschnitt 18f, das Sonnenrad 28 und das Getriebeende 18b sich im zweiten Raum R2 befinden.
Der Planetenträger 19 umfasst einen Körper 19a, eine Planetenträgerplatte 19b, einen Aufnahmeabschnitt 19c und Hakenabschnitte 19d.
Der Körper 19a des Planetenträgers 19 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Körper, auf welchem auf der Außenseite ein Steilgewinde 20 angebracht ist, das mit dem Spielreduzierelement 21 zusammenwirkt, was unten weiter noch erläutert wird. In dem zum Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a weisenden Bereichs ist der Aufnahmeabschnitt 19c mit einer Bohrung B1 angeordnet, welche sich etwa über die halbe Länge des Planetenträgers 19 in negativer y-Richtung erstreckt und dann in eine Bohrung B2 mit einem kleineren Durchmesser übergeht. Am Ende dieser Bohrung B2 sind die Hakenabschnitte 19d an dem Körper 19a angebracht, welche in einer umlaufenden Ausnehmung B3 des Körpers 19a angeordnet sind, in welcher sie radial federn können. Ein äußerer Bereich des Körpers 19a des Planetenträgers 19 umgibt die Hakenabschnitte 19d und ist an seinem Ende mit einem Absatz A1 versehen, welcher mit der Planetenträgerplatte 19b verbunden ist. Auf der flanschartigen Planetenträgerplatte 19b sind Planetenräder 29 des Planetengetriebes 22 drehbar angeordnet. Der Absatz A1 des Planetenträgers 19 ist in einer Bohrung B4 der Wand 27c des Verschlussträgers 27 verdrehbar gelagert. Die flanschartige Planetenträgerplatte 19b liegt im Raum 2 an der Wand 27c an und bildet einen axialen Anschlag des Planetenträgers 19 in positiver y-Richtung.
Die Antriebswelle 18 ist in Richtung der Mitnehmerachse 6a in negativer y-Richtung in den Planetenträger 19 eingeschoben. Der Führungsabschnitt 18d ist dabei in der Bohrung B1 des Planetenträgers 19 angeordnet, und der Führungsabschnitt 18e steht mit der Bohrung B2 des Planetenträgers 19 in Kontakt. Die federnden Hakenabschnitte 19d des Planetenträgers 19 greifen in den Nutabschnitt 18f der Antriebswelle 18. Zur Erleichterung des Eingreifens der Hakenabschnitte 18f beim Zusammenbau ist der Bereich der Antriebswelle 18 zwischen dem Sonnenrad 28 und dem Nutabschnitt 18f kegelförmig ausgebildet.
Das Sonnenrad 28 ist zentral zwischen den Planetenrädern 29 angeordnet und steht mit diesen in Eingriff. Die Planetenräder 29 stehen mit einer Innenverzahnung eines Hohlrades 30 in Eingriff. Das Getriebeende 18b der Antriebswelle 18 ist in einer Durchgangsbohrung 30b des Hohlrades 30 aufgenommen und bildet so eine Achse für das Hohlrad 30. Das Hohlrad 30 ist auf der Seite, die den Planetenrädern 29 abgewandt ist, mit einem hohlen Zylinderabschnitt 30a versehen, in welchem das Magnetelement 23 befestigt ist. Der Zylinderabschnitt 30a steht mit dem Rand seines freien offenen Endes mit der Platine 25 in Kontakt, wobei sich das auf der Platine 25 angeordnete Sensorelement 24 innerhalb des Zylinderabschnitts 30a befindet.
Das Planetengetriebe 22 umfasst auf diese Weise die Planetenträgerplatte 19b mit den Planetenrädern 29, das Sonnenrad 28 auf der Antriebswelle 18 und das Hohlrad 30 auf dem Getriebeende 18b der Antriebswelle 18. Ein Federelement 26 in Form einer Federscheibe stützt sich an der Planetenträgerplatte 19b axial ab und drückt die Planetenräder 29 und das Hohlrad 30 gegen die Platine 25, damit eine Abstandstoleranz in Richtung der Mitnehmerachse 6a zwischen dem Magnetelement 23 und dem Sensorelement 24 klein bleibt. Gleichzeitig wird dadurch die Planetenträgerplatte 19b gegen die Wand 27c axial festgelegt.
Das Spielreduzierelement 21 umfasst einen Bodenabschnitt 21a, einen Zylinderabschnitt 21b, einen Innenzylinder 21c, einen Außenzylinder 21d, einen Zwischenraum 21e, mindestens ein Kraftspeicherelement 21f und einen Vorsprung 21g.
Der Innenzylinder 21c weist eine Bohrung B5 auf, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser des Körpers 19a des Planetenträgers 19 kommuniziert und um diesen herum bzw. auf diesen aufgeschoben in dem ersten Raum R1 angeordnet ist. Der Außenzylinder 21d ist koaxial um den Innenzylinder 21c herum angeordnet, wobei er durch den Zwischenraum 21e von der Außenseite des Innenzylinders 21c beabstandet ist. Die Unterseiten von Innenzylinder 21c und Außenzylinder 21d sind durch den Bodenabschnitt 21a verbunden und begrenzen den Zwischenraum 21e axial zu der Seite hin, die zur Bremsscheibe 2 weist. Die Oberseiten von Innenzylinder 21c und Außenzylinder 21d liegen in der gelösten Stellung der Scheibenbremse 1, die in den 2 bis 8 dargestellt ist, an der Seite der Wand 27c an, die zur Bremsscheibe 2 weist. Der Zwischenraum 21e ist zur Wand 27c hin unverschlossen.
In dem Zwischenraum 21e ist das mindestens eine Kraftspeicherelement 21f vorgespannt angeordnet. Es ist hier als eine Druckfeder ausgebildet und stützt sich mit einem Ende auf der Bodenplatte 21a ab, wobei das andere Ende mit der Wand 27c des Verschlussträgers 27c in Kontakt steht.
In die Innenwand der Bohrung B5 des Innenzylinders 21c ist ein Gewindegang des Steilgewindes 20 eingeformt, welches mit der Flanke des Steilgewindes 20 auf der Außenseite des Körpers 19a des Planetenträgers 19 korrespondiert und mit diesem in Eingriff steht. Somit ist das Spielreduzierelement 19 auf den Körper 19a des Planetenträgers 19 aufgeschraubt.
Die Bohrung B5 des Innenzylinders 21c ist durch einen umlaufenden Abschnitt der Bodenplatte 21a überdeckt. An diesem Abschnitt ist der Zylinderabschnitt 21b angebracht, welcher von der Unterseite des Spielreduzierelementes 21 zur Bremsscheibe 2 hervorsteht und koaxial zu dem Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 angeordnet ist, wobei im zusammengebauten Zustand zwischen dem Zylinderabschnitt 21b des Spielreduzierelementes 21 und dem Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 die Aufnahme 17d des Kupplungsgliedes 17 angeordnet ist. Eine Unterseite des Zylinderabschnitts 21b des Spielreduzierelementes 21 steht dabei mit der Oberseite des Abtriebsabschnitts 17b des Kupplungsgliedes 17 in Kontakt. Hierbei liegt die Unterseite des umlaufenden Rands des Zylinderabschnitts 21b des Spielreduzierelementes 21 auf der Oberseite eines Absatzes des Zentralabschnitts ZA des Kupplungsgliedes 17 auf. Dieser Kontakt wird durch das Kraftspeicherelemente 21f ständig unter Vorspannung gehalten, indem das Spielreduzierelement 21 durch die Vorspannkraft des Kraftspeicherelementes 21f in axialer, positiver y-Richtung gegen das Kupplungsglied 17 gedrückt wird.
Da das Spielreduzierelement 21 auf diese Weise mittels des Kraftspeicherelementes 21f gegen das Kupplungsglied 17 gedrückt wird, wird das Kupplungsglied 17 hierdurch auch immer gegen die Anschlussbuchse 19 bzw. das Koppelrad 16a gedrückt. Somit ist eine axiale Kopplung ohne Spiel sichergestellt.
Das Spielreduzierelement 21 ist mittels des Vorsprungs 21g verdrehgesichert im Verschlussträger 27 gelagert und axial verschiebbar. Der Vorsprung 21g ist hier als ein Stift ausgebildet, der seitlich an der Bodenplatte 21a angebracht ist und sich in negativer y-Richtung parallel zu der Mitnehmerachse 6a erstreckt und in einer mit ihm korrespondierenden Aufnahme in dem Verschlussträger 27 axial verschiebbar aufgenommen ist.
Das Kupplungsglied 21 ist mit dem Sonnenrad 28 über den Formschluss mit dem Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 rotatorisch gekoppelt, axial sind diese jedoch zueinander verschiebbar. Über die Planetenräder 29 wird die Drehbewegung des Sonnenrades 28 mit einer Untersetzung an das Hohlrad 30 weitergeleitet, in dem das Magnetelement 23 platziert ist. Über das Sensorelement 24, hier als ein Hallsensor ausgebildet, kann die Magnetausrichtung des Magnetelementes 23 sensiert werden und somit ein Summenverschleiß der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3' und Bremsscheibe 2 ermittelt werden. Durch die Untersetzung dreht sich das Hohlrad 30 weniger als eine Umdrehung, wohingegen sich der Gewindestempel 6 zur vollständigen Verschleißnachstellung mehrfach verdreht.
Wird die Scheibenbremse 1 betätigt, d.h. zugespannt, wandert das Spielreduzierelement 21 aufgrund der Vorspannung des Kraftspeicherelementes 21f in Richtung der Mitnehmerachse 6a auf die Bremsscheibe 2 zu, denn das Kraftspeicherelement 21f drückt das Spielreduzierelement 21 derart gegen den Abtriebsabschnitt 21b des Kupplungsgliedes 21, dass der Kontakt zwischen dem unteren Rand des Zylinderabschnitts 21b des Spielreduzierelementes 21 und dem Zentralabschnitt ZA des Kupplungsgliedes 21 ständig bestehen bleibt. Dabei führt das Spielreduzierelement 21 gegenüber dem an der Wand 27c des ortsfesten Verschlussträgers 27 auch axial ortsfesten aber um die Mitnehmerachse 6a verdrehbaren Planetenträger 19 eine axiale Bewegung sowohl beim Zuspannen als auch beim Lösen der Scheibenbremse 1 aus. Über das Steilgewinde 20, mittels welchem das Spielreduzierelement 21 und der Planetenträger 19 in Eingriff stehen, wird dabei der Planetenträger 19 in Rotation versetzt. Die auf der Planetenträgerplatte 19b angeordneten Planetenräder 29 und das Hohlrad 30 drehen sich entsprechend mit. Als Ergebnis wird das Magnetelement 23 mit einer überlagerten Drehbewegung beaufschlage, wodurch sowohl der Verschleiß (mit Getriebeuntersetzung) als auch die Hubbewegung der Brücke 7 (ohne Getriebeuntersetzung) erfasst werden können. Die Auswertung muss lediglich zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfinden. Während im ungebremsten Zustand der Verschleiß der Reibpartner Bremsbeläge 3, 3' und Bremsscheibe 2 ermittelbar ist, kann während des Bremsens der Hub der Brücke 7 erfasst werden. Die Funktion und der Aufbau eines solchen Planetengetriebes mit Getriebeüberlagerung ist in dem Dokument DE 10 2013 112 813 A1 beschrieben.
5 stellt eine schematische Schnittansicht einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 nach 2 dar.
Diese erste Variante unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 4 lediglich in der Kopplung zwischen den Bauteilen Kupplungsglied 17, Spielreduzierelement 21 und Antriebswelle 18.
Das Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 steht in dieser Variante nicht in den Innenraum 5c des Zuspannabschnitts 5a hervor, sondern ist in den zentralen Wellenkörper 180 integriert. Hierzu weist der zentrale Wellenkörper 180 einen inneren Aufnahmeabschnitt 18g mit dem Profil 18c auf, welcher sich koaxial von dem zur Bremsscheibe 2 weisenden Ende der Antriebswelle 18 in dieser durch den ersten Führungsabschnitt 18d bis zu dem zweiten Führungsabschnitt 18e erstreckt.
Der Aufnahmeabschnitt 18g ist zur Aufnahme eines Profilabschnitts 17s vorgesehen, welcher von der Aufnahme 17d des Kupplungsgliedes 17 in Richtung der Mitnehmerachse 6a in die Sensoreinheit 110 in den Aufnahmeabschnitt 18g hinein hervorsteht und mit seinem Profil 17t mit dem Profil 18c des Aufnahmeabschnitts 18g der Antriebswelle 18 in Eingriff steht. Dieser Eingriff ist so gestaltet, dass eine Drehbewegung von dem Kupplungsglied 17 auf die Antriebswelle 18 übertragen wird, wobei eine axiale Bewegung des Profilabschnitts 17s mit dem Kupplungsglied 17 relativ zu dem Aufnahmeabschnitt 18g ermöglicht ist.
Der Zentralabschnitt ZA und die Aufnahme 17d des Kupplungsgliedes 17 sind in dieser Variante aus vollem Material ohne innere Aufnahmebohrung und ohne inneres Profil. Die zylindrische Aufnahme 18d ist an ihrem freien Rand mit einer Fase versehen, welche mit einem Trichter 21h des hier axial verkürzten Zylinderabschnitts 21b des Spielreduzierelementes 21 korrespondiert und mit diesem Trichter 21h in Kontakt steht. Mit anderen Worten, das Spielreduzierelement 21 wird durch das Kraftspeicherelement 21f mit dem Trichter 21h gegen die Aufnahme 17d des Kupplungsgliedes 17 gedrückt.
Wird das Kupplungsglied 17 zuvor separat in die Scheibenbremse 1 eingebaut, ist bei dieser Variante das Finden der Spitze, d.h des Profilabschnitts 17s, und dessen Einfädeln in den Aufnahmeabschnitt 18g der Antriebswelle 18 einfacher, da das Spielreduzierelement 21 mit dem Trichter 21h über einen großen Zentriertrichter verfügt.
Ein unterer Endbereich des Antriebsendes 18a der Antriebswelle 18 ist hier in einer Bohrung des Zylinderabschnitts 21b in der in 5 gezeigten gelösten Stellung der Scheibenbremse 1 aufgenommen.
6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 nach 2. 14 stellt eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführung des Kupplungsgliedes 117 dar. In 15 ist eine schematische Perspektivansicht eines Ausgleichelementes 31 gezeigt. 16 zeigt eine schematische Perspektivansicht der weiteren Ausführung des Kupplungsgliedes 117 nach 14.
Diese zweite Variante unterscheidet sich von der ersten Variante (5) durch ein anderes Kupplungsglied 117, ein Ausgleichelement 31, eine modifizierte Antriebswelle 18 und ein modifiziertes Spielreduzierelement 21.
Zwischen dem anderen Kupplungsglied 117, das unten noch näher erläutert wird, und der Sensoreinheit 110 ist das Ausgleichelement 31 vorgesehen ist. Das Ausgleichelement 31 ist einerseits mit dem Kupplungsglied 117 und andererseits mit der Antriebswelle 18 der Sensoreinheit 110 gekoppelt.
Das Ausgleichelement 31 umfasst einen zylindrischen Körper 31a, einen Kugelabschnitt 31b mit zwei Zapfen 31d, eine Platte 31e und einen Profilabschnitt 31f.
Der zylindrische Körper 31a ist mit seinem zur Bremsscheibe 2 weisenden Ende mit dem Kugelabschnitt 31b verbunden. An dem Kugelabschnitt 31b sind beidseitig in einer Zapfenachse 31c die zylinderförmigen Zapfen 31d derart angebracht, dass sie mit ihrer Zapfenachse 31c rechtwinklig zu der Mitnehmerachse 6a angeordnet sind. Der Kugelabschnitt 31b und die Zapfen 31d sind mit dem Kupplungsglied 117 gekoppelt. Dies wird unten noch weiter erläutert.
Das andere Ende des zylindrischen Körpers 31a ist mit der Platte 31e verbunden. Ein Durchmesser der Platte 31e ist an einen mittleren Durchmesser der Bodenplatte 21a des Spielreduzierelementes 21 angepasst. Der Profilabschnitt 31f steht von der oberen Seite der Platte 31e in Richtung der Mitnehmerachse 6a in den Aufnahmeabschnitt 18g der Antriebswelle 18 hervor und steht in dem Aufnahmeabschnitt 18g mit dessen Profil 18c in Eingriff. Dabei wird eine Drehbewegung von dem Kupplungsglied 17 auf die Antriebswelle 18 übertragen, wobei eine axiale Bewegung des Profilabschnitts 17s mit dem Kupplungsglied 17 gegenüber dem Aufnahmeabschnitt 18g ermöglicht ist.
Die Antriebswelle 18 ist dergestalt modifiziert, dass der zentrale Wellenkörper 180 wie bei der ersten Variante das Antriebsende 18a mit dem Antriebsabschnitt 18g und dem Profil 18c aufweist. Die äußere Gestalt der zentralen Wellenkörpers 180 entspricht derjenigen des zentralen Wellenkörpers 180 der Antriebswelle 18 des Ausführungsbeispiels nach 2 bis 4 mit den Führungsabschnitten 18d, 18e. Die untere Stirnfläche des Antriebsendes 18a verläuft plan mit der unteren Stirnfläche des Planetenträgers 19.
Das Spielreduzierelement 21 weist keinen Zylinderabschnitt 21b auf, sondern nur den Bodenabschnitt 21a. Der Bodenabschnitt 21a ist an seiner unteren Seite mit einer umlaufenden planen Fläche 21i versehen, welchen durch das Kraftspeicherelement 21f gegen eine plane Oberseite einer Platte 31e des Ausgleichelementes 31 gedrückt wird. Die Fläche 21i der Bodenplatte 21a des Spielreduzierelementes 21 steht mit der oberen Seite der Platte 31e des Ausgleichelementes 31 in Kontakt. Dieser Kontakt wird durch die Federkraft des Kraftspeicherelementes 21f ständig aufrecht erhalten, indem das Spielreduzierelement 21 gegen die Platte 31e des Ausgleichelementes 31 gedrückt wird..
In dieser zweiten Variante umfasst das Kupplungsglied 117 einen Antriebsabschnitt 117a, einen Abtriebsabschnitt 117b und vier Verbindungsabschnitte 117i. Eine detaillierte Beschreibung des gesamten Kupplungsgliedes 117 wird im Zusammenhang mit 14 und 16 weiter unten noch angegeben. Hier folgt zunächst eine kurze Beschreibung.
Der Antriebsabschnitt 117a und der Abtriebsabschnitt 117b sind koaxial zu der Mitnehmerachse 6a und in deren Richtung in einem axialen Abstand hintereinander angeordnet, wobei zwischen ihnen die vier Verbindungsabschnitte 117i angeordnet sind, welche den Antriebsabschnitt 117a und den Abtriebsabschnitt 117b verbinden. Eine Kugelfläche 117k dient zum Ausgleich von Schrägstellungen und zur Übertragung der Axialbewegungen des Kupplungsgliedes 117 auf das Ausgleichelement 31, welches mit dem Abtriebsabschnitt 17b des Kupplungsgliedes 117 über einen Kugelabschnitt 31b und Zapfen 31d in Zusammenwirkung steht.
Der Antriebsabschnitt 117a umfasst wie der Antriebsabschnitt 17a des Kupplungsgliedes 17 nach 9 bis 13 eine Anschlagplatte 117c mit einer Durchgangsöffnung DB, einen Ringabschnitt 117e, Zungen 117f, Finnen 117g und Vorsprünge 117h.
Die Anschlagplatte 117c ist für eine Auflage auf dem Koppelrad 16a und/oder als Montageanschlag an einem Montagerohr vorgesehen. Die Vorsprünge 117h bilden eine Art Nasen zum einfacheren Ausrichten des Kupplungsgliedes 117 an dem Gewindestempel 6 (z.B. für Service). Die Außenseite des Ringabschnitts 117e bildet eine Anschlagfläche an der Anschlussbuchse 16c (dies kann auch eine Alternative zu der Anschlagplatte 117c sein). Die Finnen 117g dienen zur Klemmfixierung des Antriebsabschnitts 117a im Koppelrad 16a. Zum Eingriff in die Anschlussbuchse 16c sind die Zungen 117f vorgesehen.
Der Abtriebsabschnitt 117b weist eine Abtriebsplatte 117j und eine hohlzylinderförmige Aufnahme 117d auf. Die Abtriebsplatte 117j ist im Wesentlichen wie die Anschlagplatte 117c quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Die Aufnahme 117d ist auf der Oberseite der Abtriebsplatte 117j befestigt. Dreieckförmige Versteifungen 117n sind auf der Oberseite der Abtriebsplatte 117j so angebracht, dass sie gleichzeitig mit der zylinderförmigen Aufnahme 117d verbunden sind. Die Versteifungen 117n ermöglichen eine Versteifung der Abtriebsplatte 117j gegen Durchbiegung bei axialem Druck.
Die Aufnahme 117d ist in ihrem Innenraum zur Aufnahme des Kugelabschnitts 31b des Ausgleichelementes 31 mit einer Kugelfläche 117k im unteren Bereich ausgebildet. In diesem Beispiel ist die Kugelfläche 117k in die Abtriebsplatte 117j eingeformt.
Weiterhin weist der Innenraum der Aufnahme 117d am Umfang der Innenwand Pfosten mit Einführschrägen 117l für die Zapfen 31d zum Ausrichten auf. Die Pfosten erstrecken sich parallel zu der Mitnehmerachse 6a in Axialrichtung (y-Richtung). Die Zapfen 31d sind im zusammengebauten Zustand zwischen den Pfosten in Anschlagabschnitten 117m angeordnet und bilden mit diesen einen rotatorischen Formschluss zwischen dem Ausgleichelement 31 und dem Kupplungsglied 117.
Auf diese Weise ist ein Kugelgelenk zwischen dem Kugelabschnitt 31b des Ausgleichelementes 31 und dem Kupplungsglied 117 gebildet, wobei die Zapfen 31d des Ausgleichelementes 31 mit den Pfosten des Kupplungsgliedes 117 den rotatorischen Formschluss bilden.
Die Verbindungsabschnitte 117i erstrecken sich parallel zu der Mitnehmerachse 6a, sind in den Eckbereichen der Oberseite der Anschlagplatte 117c und der gegenüberliegenden Unterseite der Abtriebsplatte 117j angeordnet, mit diesen jeweils fest verbunden und verbinden den Antriebsabschnitt 117a mit dem Abtriebsabschnitt 117b. Auf diese Weise sind der Antriebsabschnitt 117a und der Abtriebsabschnitt 117b rotatorisch und translatorisch gekoppelt. Die Verbindungsabschnitte 117i dienen als flexible Stützen zu einem Versatzausgleich.
Auch dieses andere Kupplungsglied 117 ist koaxial zu dem Gewindestempel 6 und zu der Mitnehmerachse 6a hülsenartig über dem Gewindestempel 6 der Mitnehmereinrichtung 10b angeordnet. Dabei erstreckt sich der Gewindestempel 6 durch die Durchgangsöffnung DA der Antriebsplatte 17c des Kupplungsgliedes 117 hindurch und erstreckt sich weiter zwischen den Verbindungsabschnitten 17i bis nahe an die Unterseite des Abtriebsabschnitts 17b des Kupplungsgliedes 17.
In 7 ist eine schematische Schnittansicht einer dritten Variante der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 nach 2 dargestellt.
Der Unterschied der dritten Variante zu den vorhergehenden Ausführung besteht darin, dass hier der axiale Hub der Brücke 7 nicht in eine überlagerte Drehbewegung auf den zweiten Eingang des Planetengetriebes 22 (Planetenträger 19) transformiert wird, sondern in axialer Richtung bestehen bleibt. Mit anderen Worten, der erste Eingang des Planetengetriebes 22, der durch die Antriebswelle 18 gebildet ist, bleibt als solcher bestehen. Der zweite Eingang des Planetengetriebes 22, der durch den Planetenträger 19 gebildet ist, überträgt hier keine Drehbewegung auf das Planetengetriebe 22, sondern überträgt die Hubbewegung der Brücke 7 dergestalt auf das gesamte Planetengetriebe 22, dass dieses komplett die Hubbewegung erfährt, wobei ein Abstand des im Hohlrad 30 angeordneten Magnetelementes 23 zu dem ortsfesten Sensorelement 24 verändert wird.
Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungen ist hier der Planetenträger 19 drehfest im Verschlussträger 27 gelagert, ist aber axial verschiebbar. Hierzu ist die Wand 27c des Verschlussträgers 27 mit einem hohlzylindrischen Führungskörper 27e verbunden, in dessen Bohrung B6 ein sich axial erstreckendes Profil 27f eingeformt ist. In der Bohrung B6 ist der Planetenträger 19 mit seinem Körper 19a, welcher an einem Außenabschnitt ein Profil 19e aufweist, angeordnet. Das Profil 19e steht in Eingriff mit dem Profil 27f des Führungskörpers 27e. Auf diese Weise ist der Planetenträger 19 axial in Richtung der Mitnehmerachse 6a verschiebbar, aber drehfest gelagert.
Die Außenwand des Führungskörpers 27e des Verschlussträgers 27 wird in dieser dritten Variante als Innenzylinder des Spielreduzierelementes 21 verwendet. Das Spielreduzierelement 21 weist somit nur den Außenzylinder 21d mit einem Kragen 21j an seinem zur Wand 27c weisenden Ende und den Bodenabschnitt 21a auf. Das Kraftspeicherelement 21f ist zwischen dem Außenzylinder 21d und dem Führungskörper 27e in der oben beschriebenen Weise angeordnet. Ein Hubweg des Spielreduzierelementes 21 in positiver y-Richtung, als auf die Bremsscheibe 2 hin, wird durch in den ersten Raum R1 weisende Nasen 27d axial begrenzt.
Der Bodenabschnitt 21a des Spielreduzierelementes 21 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen, durch welche sich der Körper 31a des Ausgleichselementes 31 in den ersten Raum R1 erstreckt. Der Bodenabschnitt 21a steht mit einer Schulter 31g des Ausgleichselementes 31a an dem Körper 31a in Kontakt. Die Federkraft des vorgespannten Kraftspeicherelementes 31f drückt das Spielreduzierelement 21 wie oben beschrieben beständig gegen diese Schulter 31g und somit gegen das Kupplungsglied 117.
Im Bereich der Schulter 31g ist der Körper 31a des Ausgleichelementes 31 in negativer y-Richtung durch einen Profilabschnitt 31h und ein sich daran weiter anschließendes Führungsende 31i in den ersten Raum R1 hinein in das Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 verlängert.
Der Profilabschnitt 31h steht mit einem Profil eines Aufnahmeabschnitts 18g in dem Antriebsende 18a der Antriebswelle 18 in Eingriff. Damit ist die Übertragung einer Drehbewegung von dem Ausgleichelement 31 auf die Antriebswelle 18 ermöglicht.
Der Führungsabschnitt 31j ist in einem Führungsabschnitt 18h der Antriebswelle 18 aufgenommen und trägt in seinem Endbereich einen Reibring 32, der eine bestimmte axiale Kraftübertragung zwischen dem Ausgleichelement 31 und der Antriebswelle 18 zulässt.
Das Getriebeende 18b der Antriebswelle 18 ist mit einem Axialsicherungselement 33 versehen. Das Axialsicherungselement 33 umfasst einen Aufnahmeabschnitt 33a mit einem Kragen 33b und einer Bohrung 33c.
Das Getriebeende 18b der Antriebswelle 18 ist in die Bohrung 33c des Aufnahmeabschnitt 33a des Axialsicherungselementes 33 aufgeschoben und fest mit diesem verbunden, z.B. geklemmt, geklebt, geklipst o.dgl.
Der Aufnahmeabschnitt 33a ist in einer Durchgangsbohrung 30b des Hohlrades 30 angeordnet, wobei der Kragen 33b mit der Seite des Hohlrades 30 in Kontakt steht, die zu dem haubenartigen Abschnitt des Sensorgehäuses 13 weist.
Auf diese Weise bildet das Axialsicherungselement 33 eine Axialsicherung zum axialen Zusammenhalt des Planetengetriebes 22, da sich dieses durch die Hubbewegung der Brücke 7 und somit des Kupplungsgliedes 117, des Ausgleichelementes 31, des Spielreduzierelementes 21, des Planetenträgers 19 und der Antriebswelle 18 ebenfalls axial bewegt. Das Axialsicherungselement 33 bildet mit seinem Kragen 33b einen axialen Anschlag für das Hohlrad 30. Über die feste Verbindung des Aufnahmeabschnitts 33a des Axialsicherungselementes 33 mit der Antriebswelle 18, über deren Nutabschnitt 18f und die darin eingerasteten Hakenabschnitte 19d des Planetenträgers 19 wird das Planetengetriebe 22 axial zusammengehalten.
Da sich die Antriebswelle 18 und das Hohlrad 30 unterschiedlich schnell drehen, kann das Axialsicherungselement 33 die gleiche Drehgeschwindigkeit wie die Antriebswelle 18 und somit wie das Sonnenrad 28 oder wie das Hohlrad 30 annehmen. Das Hohlrad 30 wird über die (drei) Planetenräder 29 zentriert. Das Axialsicherungselement 33 weist keine Führungs- oder Zentrierfunktion auf.
Bei einer Bremsbetätigung werden die Bauteile Kupplungsglied 117, Ausgleichelement 31, Spielreduzierelement 21, Reibring 32, Sonnenrad 28 (Antriebswelle 18), Planetenträger 19, Planetenräder 25, Hohlrad 30, Axialsicherungselement 33 und Magnetelement 24 axial in positiver y-Richtung auf die Bremsscheibe 2 zu bewegt. Der Abstand zwischen Magnetelement 23 und Sensorelement 24 ist hier mit dem Bezugszeichen Y1 bezeichnet und verändert sich entsprechend dem Hub der Brücke 7.
Da das Sensorelement 24 mit sich vergrößerndem Abstand Y1 zum Magnetelement 23 eine geringere Magnetfelddichte misst, kann durch die gemessene Intensität ein Rückschluss auf den Hub der Brücke 7 gemacht werden. Der Verschleiß wird weiterhin über Ausrichtung der Magnetfeldvektoren gemessen. Das Magnetelement 23 dreht sich durch die Untersetzung des Planetengetriebes 22 weniger als eine Umdrehung über den kompletten Verschleißweg. Die Federscheibe 26 entfällt, weil das Magnetelement 23 nun keinen konstanten Abstand Y1 zum Sensorelement 24 haben darf. Für einen konstanten Startwert wird allerdings der Reibring 32 erforderlich. Er stellt sicher, dass der Abstand Y1 zwischen Magnetelement 23 und Sensorelement 24 im ungebremsten Zustand möglichst gleich und klein ist, obwohl die Toleranzkette vom Sensorelement 24 zum Magnetelement 23 ohne das auf der Platine 25 aufliegende Hohlrad 3o lang ist (Toleranzkette: Sensorelement 24, Platine 25, Dom 13a, Sensorgehäuse 13, Bremssattel 5, DU-Lager, Bremsdrehhebel 9, Wälzlager, Brücke 7, Koppelrad 16a, Anschlussbuchse 16c, Kupplungsglied 117, Ausgleichelement 31, Sonnenrad 28 auf Antriebswelle 18, Planetenträger 19, Planetenrad 29, Hohlrad 30, Magnetelement 23). Dazu wird vor der Montage der Sensoreinheit 110 das Kupplungsglied 117 in die Bremse gesteckt. Das (Axial-) Ausgleichelement 31 ist Teil der Sensoreinheit 110 und wird im unverbauten Zustand der Sensoreinheit 110 vom Spielreduzierelement 21 bzw. vom Kraftspeicherelement 21f in positiver y-Richtung auf die Bremsscheibe 2 hin gedrückt, so dass die über den Reibring 32 verbundene Innenmechanik, bestehend aus den Bauteilen Antriebswelle 18 mit Sonnenrad 28, Planetenträger 19, Planetenräder 29, Hohlrad 30, Axialsicherungselement 33, Magnetelement 23, ebenfalls in diese Richtung platziert ist. Da das Hohlrad 30 oder der Planetenträger 19 früher an dem Verschlussgehäuse 27 (z.B. Wand 27c) anliegt als das Spielreduzierelement 21 an den Nasen 27d des Verschlussträgers 27, kann letzterer zusammen mit dem (Axial-)Ausgleichelement 31 weiter in positiver y-Richtung verfahren. Das (Axial-)Ausgleichelement 31 befindet sich hierdurch in Bezug zum Sonnenrad 28/Antriebswelle 18 in einem ausgefahrenen Zustand. Bei der Montage der Sensoreinheit 110 werden die Teile (Axial-)Ausgleichelement 31, Reibring 32 (Axialausgleich), Sonnenrad 28/Antriebswelle 18, Planetenträger 19, Planetenräder 29, Hohlrad 30, Axialsicherungselement 33, Magnetelement 23 durch das Kupplungsglied 117 von der Bremsscheibe 2 weg in negativer y-Richtung gedrückt, bis das Hohlrad 30 mit seinem Zylinderabschnitt 30a an der Platine 25 anstößt. Hierdurch wird ein eindeutiger Ausgangsabstand (Abstand Y1) mit kurzer Toleranzkette zwischen Magnetelement 23 und Sensorelement 24 geschaffen. Ab dem Aufliegen des Hohlrades 30 mit dem Zylinderabschnitt 30a auf der Platine 25 bewegen sich nur noch das (Axial-)Ausgleichelement 31 und der Reibring 32 in negativer y-Richtung, bis die Sensoreinheit 110 komplett befestigt ist. Zwischen der Antriebswelle 18/Sonnenrad 28 und dem Reibring 32 besteht vorrübergehend eine bewusst schwergängige Relativbewegung. Alternativ sind auch Reibverbindungen zwischen Reibring 32 und (Axial-)Ausgleichelement 31 oder direkt zwischen dem (Axial-)Ausgleichelement 31 und dem Sonnenrad 28 (Antriebswelle 18) vorstellbar.
Zur Übertragung der Drehbewegung gibt es zwischen dem (Axial-)Ausgleichelement 31 und der Antriebswelle 18 wie oben beschrieben eine rotatorisch formschlüssige Verbindung.
Durch das dauerhaft vorgespannte Kraftspeicherelement 21f besteht die Gefahr, dass die Kunststoffteile insbesondere das Kupplungsglied 117 im Laufe der Zeit fließen oder sich verformen. Dies könnte zu einem steigenden Abstand Y1 zwischen Magnetelement 23 und Sensorelement 24 führen. Hierfür gibt es folgende Abhilfe. Wie bereits beschrieben muss der mögliche Verfahrweg des Spielreduzierelementes 21 größer sein als der des Planetenträgers 19 oder der des Hohlrades 30. Hierdurch wird das (Axial-)Ausgleichelement 31 bei unverbauter Sensoreinheit in den ausgefahren Zustand gebracht (in Bezug zur Antriebswelle 18/zum Sonnenrad 28). Wählt man die maximal möglichen Verfahrwege von Spielreduzierelement 21 und Hohlrad 30 bzw. Planetenträger 19 geschickt, so kann man erreichen, dass bei starken Bremsungen der Planetenträger 19 bzw. das Hohlrad 30 am Verschlussträger 27 anschlagen. Hierdurch fährt das (Axial-)Ausgleichelement 31 vorübergehend in seine ausgefahrene Position (in Bezug zum Sonnenrad 28/zur Antriebswelle 18). Beim Lösen der Bremse fährt das Hohlrad 30 dann gegen die Platine 25, und der vordefinierte Abstand Y1 zwischen dem Magnetelement 23 und dem Sensorelement 24 ist wieder eingestellt. Hierbei könnte jedoch nicht der komplette Hub der Brücke 7 gemessen werden.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vierten Variante der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 nach 2.
Das Konzept der vierten Variante vereinfacht den mechanischen Aufbau der Sensoreinheit 110 in bedeutendem Maße.
Im Unterschied zu der dritten Variante entfällt hier die komplette Getriebeuntersetzung mit dem Planetengetriebe 22. Ein Hohlrad 34 wird hier direkt (oder über den Reibring 32) zum (Axial-) Ausgleichelement 31 reibschlüssig axial gekoppelt. Allerdings wird eine Elektronik erforderlich, welche mehrere Umdrehungen messen und auch bei Stromverlust den Umdrehungsstatus abfragen kann. Auch hier wird durch den axialen Abstand Y1 des Magnetelementes 23 zum Sensorelement 24 der Hub der Brücke 7 ermittelt.
Eine Antriebswelle 34a in Form eines Rohrkörpers weist wie der zentrale Wellenkörper 180 in der dritten Variante einen inneren Profilabschnitt 34b im Raum R1 und einen hier verlängerten inneren Führungsabschnitt 34d auf.
Das (Axial-) Ausgleichelement 31 weist den Profilabschnitt 31h und einen verlängerten Führungsabschnitt 31i mit dem darauf angeordneten Reibring 32 auf. Diese Funktionsbauteile sind wie in der dritten Variante für die Antriebswelle 18 beschrieben hier in der Antriebswelle 34a angeordnet.
Die Antriebswelle 34a ist sowohl in einem im Raum R1 befindlichen Rohrabschnitt 27g als auch in dessen Verlängerung in einem weiteren Rohrabschnitt 27h im Raum R2 angeordnet. Die Rohrabschnitte 27g, 27h sind hier Bestandteile des Verschlussträgers 27 und in der Wand 27c des Verschlussträger 27 gehalten.
Der Rohrkörper 34 weist ein Verbindungsende 34c am Ende des Führungsabschnitts 34 im Raum R2 auf. Das Führungsende 34c ist mit einer Basisplatte 34e des Hohlrads 34 fest verbunden. Die Basisplatte 34e ist mit einem Zylinderabschnitt 34 verbunden, der eine Aufnahme 34g aufweist, welche zur Platine 25 weisend offen ist und mit dem Rand in der gelösten Stellung auf der Platine 25 aufliegt. In der Aufnahme ist mindestens ein Magnetelement 23 exzentrisch zwischen einem Abschnitt der Innenseite des Zylinderabschnitts 34f und einer Wand 34h angeordnet.
Das Magnetelement 23 ist in dem Abstand Y1 von dem Sensorelement 24 angeordnet.
Die übliche Magnetausrichtung mit dem Magnetelement 23 für ein Sensorelement 23 eines Winkelsensors ist in der dritten Variante in 7 dargestellt. In der vierten Variante in 8 zeigen die Polenden des Magnetelementes 23 in axiale y-Richtung, um größere Abstände messen zu können (unbestätigte These; allerdings wird dies in Herstellerbeispielen für Abstandsmessungen so angegeben). Um bei dieser Ausrichtung dennoch einen Drehwinkel messen zu können, ist das Magnetelement 23 mit einem Versatz vom Drehzentrum platziert.
Realisierbar ist auch ein Magnet mit axialer Ausrichtung und exzentrischer Lage, um größere Abstände und gleichzeitig den Winkel messen zu können (siehe beispielsweise B2).
Das Sensorelement 23 ist auf der Platine 25 mechanisch befestigt und elektrisch mit weiteren Bauteilen/Steuerungseinrichtungen verbunden, wobei die Platine 25 mit dem Anschluss 14 (1) elektrisch leitend verbunden ist. Der Anschluss 14 ist für eine Verbindung der Sensoreinheit 110 mit einer übergeordneten Steuereinheit vorgesehen.
Die Kupplungsglieder 17 und 117 sind derart ausgebildet, dass sie folgende Eigenschaften besitzen, um den Hub der Brücke 7 realistisch wiedergeben zu können:

• Schrägstellungen der Brücke 7 in Bezug zur Sensoreinheit 110 (dadurch auch Schrägstellung des Koppelrades 16a und der Anschlussbuchse 16c) müssen ausgeglichen werden können
• Versatz des Koppelrades 16a und/oder der Anschlussbuchse 16c zur Sensoreinheit 110 muss ausgeglichen werden können
• Trotz der Ausgleichsbewegungen muss die axiale Länge des jeweiligen Kupplungsgliedes 17, 117 möglichst konstant sein
• Hohe axiale Steifigkeit (idealerweise auch bei dauerhafter Federkraft des Kraftspeicherelementes 21f im Spielreduzierelement 21)

Die Erfindung ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
So kann z.B. ein Anschlag für das Hohlrad 30 und/oder den Planetenträger 19 vorgesehen sein, damit auch bei axial relaxierenden Bauteilen der Magnet-Sensor-Abstand Y1 im ungebremsten Zustand konstant bleibt. (Mit anderen Worten: Längerer möglicher Verschiebeweg für das Spielreduzierelement 21 als für den Planetenträger 19 oder das Hohlrad 30.)
Bezugszeichenliste

1,1': Scheibenbremse
2: Bremsscheibe
2a: Bremsscheibenachse
3, 3': Bremsbelag
3a, 3'a: Trägerplatte
3b, 3'b: Reibbelag
4: Bremsträger
4a, 4'a: Sattelführung
4b: Trägerbeam
5: Bremssattel
5a: Zuspannabschnitt
5b: Rückenabschnitt
5c: Innenraum
5d: Außenwand
5e: Durchgangsbohrung
6, 6': Gewindestempel
6a: Mitnehmerachse
6'a: Nachstellerachse
6b, 6'b: Druckstück
6c: Längsnut
7: Brücke
7a: Rückstellfeder
8: Bodenplatte
8a, 8'a, 8b: Dichtung
9: Bremsdrehhebel
10: Verschleißnachstellvorrichtung
10a: Nachstelleinrichtung
10b: Mitnehmereinrichtung
11: Verschleißsensor
12: Deckel
13: Sensorgehäuse
13a: Dom
13b: Nase
14: Anschluss
14a: Verbindung
15: Aufsatzhülse
15a: Kupplung
16: Synchroneinrichtung
16a, 16'a: Koppelrad
16b: Synchronmittel
16c: Anschlussbuchse
17: Kupplungsglied
17a: Antriebsabschnitt
17b: Abtriebsabschnitt
17c: Anschlagplatte
17d: Aufnahme
17e: Ringabschnitt
17f: Zunge
17g: Finne
17h: Vorsprung
17i, 17j: Verbindungsabschnitt
17k: Verbindung
17l: Verjüngung
17m: Außenrahmen
17n: Innenrahmen
17o, 17p, 17q, 17r: Versteifung
17s: Profilabschnitt
17t: Profil
18: Antriebswelle
18a: Antriebsende
18b: Getriebeende
18c: Profil
18d, 18e: Führungsabschnitt
18f: Nutabschnitt
18g: Aufnahmeabschnitt
18h: Führungsabschnitt
19: Planetenträger
19a: Körper
19b: Planetenträgerplatte
19c: Aufnahmeabschnitt
19d: Hakenabschnitt
19e: Profil
20: Steilgewinde
21: Spielreduzierelement
21a: Bodenabschnitt
21b: Zylinderabschnitt
21c: Körper
21d: Mantel
21e: Zwischenraum
21f: Kraftspeicherelement
21g: Vorsprung
21h: Trichter
21i: Fläche
21j: Kragen
22: Planetengetriebe
23: Magnetelement
24: Sensorelement
25: Platine
26: Federelement
27: Verschlussträger
27a: Kragen
27b: Lasche
27c: Wand
27d: Nase
27e: Führungskörper
27f: Profil
27g, 27h: Rohrabschnitt
28: Sonnenrad
29: Planetenrad
30: Hohlrad
30a: Zylinderabschnitt
30b: Durchgangsbohrung
31: Ausgleichelement
31a: Körper
31b: Kugelabschnitt
31c: Zapfenachse
31d: Zapfen
31e: Platte
31f: Profilabschnitt
31g: Schulter
31h: Profilabschnitt
31i: Führungsabschnitt
31j: Führungsende
32: Reibring
33: Axialsicherungselement
33a: Aufnahmeabschnitt
33b: Kragen
33c: Bohrung
34: Hohlrad
34a: Antriebswelle
34b: Profilabschnitt
34c: Verbindungsende
34d: Führungsabschnitt
34e: Basisplatte
34f: Zylinderabschnitt
34g: Aufnahme
34h: Wand
100: Sensorvorrichtung
110: Sensoreinheit
117: Kupplungsglied
117a: Antriebsabschnitt
117b: Abtriebsabschnitt
117c: Anschlagplatte
117d: Aufnahme
117e: Ringabschnitt
117f: Zunge
117g: Finne
117h: Vorsprung
117i: Verbindungsabschnitt
117j: Abtriebsplatte
117k: Kugelfläche
117l: Einführschräge
117m: Anschlagabschnitt
117n: Versteifung
180: Wellenkörper
A1: Absatz
B1, B2, B3, B4, B5, B6: Bohrung
DB: Durchgangsöffnung
R1, R2: Raum
x, y, z: Koordinaten
Y1: Abstand
ZA: Zentralabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012108672 B3 [0006, 0048, 0060, 0065]
DE 102013112813 A1 [0007, 0115]
DE 102014100562 A1 [0008]
DE 102013112527 A1 [0009]

Claims

Sensorvorrichtung (100) einer Scheibenbremse (1), aufweisend ein Kupplungsglied (17, 117), welches koaxial zu einem Gewindestempel (6) einer zuzuordnenden Scheibenbremse (1) und hülsenartig über dem Gewindestempel (6) angeordnet mit einem Ende mit dem Gewindestempel (6) drehfest gekoppelt ist, und eine Sensoreinheit (110) als ein kombinierter Belagverschleiß- und Brückenhubsensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (110) ein Sensorgehäuse (13), eine Antriebswelle (18, 34a), ein axial in dem Sensorgehäuse (13) verschiebbar geführtes Spielreduzierelement (21) mit mindestens einem Kraftspeicherelement (21f), mindestens ein Magnetelement (23) und mindestens ein Sensorelement (24) umfasst.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (17, 117) mit der Antriebswelle (18, 34a) drehfest gekoppelt ist und mit dem Spielreduzierelement (21) unter Einwirkung einer Federkraft des vorgespannten mindestens einen Kraftspeicherelementes (21f) in Kontakt steht.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (110) weiterhin einen Planetenträger (19) und ein Planetengetriebe (22) aufweist, wobei die Antriebswelle (18) einen ersten Eingang des Planetengetriebes (22) bildet, und wobei der Planetenträger (19) einen zweiten Eingang des Planetengetriebes (22) bildet.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (18) ein Sonnenrad (28) des Planetengetriebes (22) aufweist.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (17, 117) derart mit dem Planetengetriebe (22) gekoppelt ist, dass das Kupplungsglied (17, 117) eine Drehbewegung der Gewindespindel (6) auf die Antriebswelle (18, 34a) überträgt, und dass das Kupplungsglied (17, 117) derart mit dem Spielreduzierelement (21) gekoppelt ist, dass das Kupplungsglied (17, 117) eine lineare Hubbewegung der Brücke (7) der zugeordneten Scheibenbremse (1) als eine lineare Hubbewegung auf das Spielreduzierelement (21) überträgt.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielreduzierelement (21) mit dem Planetenträger (19) dergestalt gekoppelt ist, dass die lineare Hubbewegung des Spielreduzierelementes (21) in eine Drehbewegung des Planetenträgers (19) umgewandelt wird.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielreduzierelement (21) und der Planetenträger (19) über ein Steilgewinde (20) gekoppelt sind.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetelement (23) an einem Hohlrad (30) des Planetengetriebes (22) angebracht ist, wobei das mindestens eine Magnetelement (23) dem mindestens einen Sensorelement (24), das auf einer im Sensorgehäuse (13) befestigten Platine (25) angebracht ist, in einem Abstand gegenübersteht.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (34a) eine Aufnahme (34f) aufweist, in welcher das mindestens eine Magnetelement (23) angebracht ist, wobei das mindestens eine Magnetelement (23) dem mindestens einen Sensorelement (24), das auf einer im Sensorgehäuse (13) befestigten Platine (25) angebracht ist, in einem Abstand (Y1) gegenübersteht, und wobei die Antriebswelle (34a) mit dem Kupplungsglied (17, 117) drehfest und axial verbunden ist, wobei die Antriebswelle (34a) in dem Sensorgehäuse (13) axial verschiebbar geführt ist und eine lineare Hubbewegung der Brücke (7) der zuzuordnenden Scheibenbremse (1) über das Kupplungsglied (17, 117) erfährt.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (34a) mit dem Kupplungsglied (17, 117) axial über einen Reibring (32) gekoppelt ist.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (34a) mit dem Kupplungsglied (17, 117) über ein Ausgleichelement (31) gekoppelt ist, wobei das Ausgleichelement (31) mit der Antriebswelle axial über einen Reibring (32) gekoppelt ist.
Sensorvorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichelement (31) einen Kugelabschnitt (31b) aufweist, wobei der Kugelabschnitt (31b) mit dem Kupplungsglied (117) ein Kugelgelenk bildet.
Sensorvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (18, 34a) und das Spielreduzierelement (21) mit dem Kupplungsglied (17, 117a) über ein Ausgleichelement (31) gekoppelt sind.
Scheibenbremse (1), vorzugsweise druckluftbetätigt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel (5), der an einem ortsfesten Bremsträger (4) verschiebbar geführt angebracht ist, zwei im Bremssattel (5) angeordneten, gegensinnig bewegbaren Bremsbelägen (3, 3'), einer Zuspannvorrichtung, insbesondere mit einem Bremsdrehhebel (9), zwei Gewindestempeln (6, 6'), welche in einer Brücke (7) eingeschraubt sind, wobei die Brücke (7) mit der Zuspannvorrichtung, vorzugsweise mit dem Bremsdrehhebel (9), zusammenwirkt, einer Verschleißnachstellvorrichtung (11) mit einer Nachstelleinrichtung (10a), welche dem einen Gewindestempel (6') der Gewindestempel (6, 6') zugeordnet ist, und einer Mitnehmereinrichtung (10b), welche dem anderen Gewindestempel (6) der Gewindestempel (6, 6') zugeordnet ist, einer Sensorvorrichtung (100) und einer Synchroneinrichtung (16), mittels welcher die Gewindestempel (6, 6') derart gekoppelt sind, dass eine Verdrehbewegung des einen Gewindestempels (6') um eine Nachstellerachse (6'a) eine entsprechende Verdrehbewegung des anderen Gewindestempels (6) um eine Mitnehmerachse (6a) bewirkt und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100) ein Kupplungsglied (17, 117) und eine Sensoreinheit (110) aufweist und nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100) in der Mitnehmereinrichtung (10b) angeordnet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (17, 117) koaxial zu dem Gewindestempel (6) und hülsenartig über dem Gewindestempel (6) der Mitnehmereinrichtung (10b) angeordnet ist, wobei das Kupplungsglied (17, 117) über einen Antriebsabschnitt (17a, 117a) an einem Ende mit dem Gewindestempel (6) drehfest gekoppelt ist, und wobei das andere Ende des Kupplungsgliedes (17, 117) über einen Abtriebsabschnitt (17b, 117b) mit einer Antriebswelle (18, 34a) gekoppelt und mit einem Spielreduzierelement (21) der Sensoreinheit (110) in Kontakt steht.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (17a, 117a) und der Abtriebsabschnitt (17b, 117b) koaxial zu der Mitnehmerachse (6a) und in der Richtung der Mitnehmerachse (6a) der Mitnehmereinrichtung (10b) in einem axialen Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen dem Antriebsabschnitt (17a, 117a) und dem Abtriebsabschnitt (17b, 117b) Verbindungsabschnitte (17i, 17k, 17l; 117i) angeordnet sind, welche den Antriebsabschnitt (17a, 117a) und den Abtriebsabschnitt (17b, 117b) verbinden.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 17, wobei die Synchroneinrichtung (16) Koppelräder (16a, 16'a) aufweist, die an der Brücke (7) ortsfest und drehbar angeordnet sind und von denen jeweils eins mit dem jeweiligen Gewindestempel (6, 6') drehfest gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (17a, 117a) des Kupplungsgliedes (17, 117) mit dem zu dem Gewindestempel (6) der Mitnehmereinrichtung (10b) zugehörigen Koppelrad (16a) der Synchroneinrichtung (16) drehfest gekoppelt ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (17) zwei sich gegenüberstehend angeordnete Verbindungsabschnitte (17i, 17k, 17l) aufweist, welche den Antriebsabschnitt (17a) und den Abtriebsabschnitt (17b) verbinden und wobei jeder Verbindungsabschnitt (17i, 17k, 17l) aus zwei dreieckförmigen Abschnitten, deren Spitzen verbunden sind, besteht, und wobei die Grundseite des einen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Antriebsabschnitt (17a) verbunden ist und die Grundseite des anderen dreieckförmigen Abschnitts mit dem Abtriebsabschnitt (17b) verbunden ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsglied (117) vier Verbindungsabschnitte (117i) aufweist, welche den Antriebsabschnitt (117a) und den Abtriebsabschnitt (117b) verbinden, wobei die vier Verbindungsabschnitte (117i) pfostenartig ausgebildet sind.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsabschnitt (117b) eine Abtriebsplatte (117j) und eine hohlzylinderförmige Aufnahme (117d) aufweist, welche an der Abtriebsplatte (117j) befestigt ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (117d) in ihrem Innenraum mit einer Kugelfläche (117k) zur Aufnahme eines Kugelabschnitts (31b) eines Ausgleichelementes (31) und am Umfang der Innenwand der Aufnahme (117d) mit Pfosten mit Einführschrägen (117l) für Zapfen (31d) des Ausgleichelementes (31) zum Ausrichten ausgebildet ist, wobei sich die Pfosten sich parallel zu der Mitnehmerachse (6a) in Axialrichtung erstrecken.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelfläche (117k) zur Aufnahme des Kugelabschnitts (31b) des Ausgleichelementes (31) in die Abtriebsplatte (117j) eingeformt ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (110) innerhalb eines Sensorgehäuses (13) auf bzw. in einem Verschlussträger (27) angeordnet ist, wobei sich das Sensorgehäuse (13) durch eine der Mitnehmereinrichtung (10b) zugeordnete Durchgangsöffnung einer Außenwand (5d) des Zuspannabschnitts (5a) des Bremssattels (5) erstreckt und mit einem kappenartigen Abschnitt von der Außenwand (5d) nach außen hervorsteht.