DE102020130318A1

DE102020130318A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbetriebsbremse zur Betätigung eines Bremskolbens

Info

Publication number: DE102020130318A1
Application number: DE102020130318.1A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Plewnia
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbetriebsbremse zur Axialverstellung eines Bremskolbens, wobei die Betätigungsvorrichtung ein mit Wälzkörpern bestücktes Rampengetriebe umfasst. Das Rampengetriebe weist Rampen mit variabler Steigung auf, wobei die variable Steigung so gestaltet ist, dass sie alle für einen Bremsvorgang im Fahrbetrieb eines zugehörigen Fahrzeugs notwendigen translatorischen Axialbewegungen des Bremskolbens bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung bewirken kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Messsystem zur Bestimmung einer Position eines Bremskolbens in einer Fahrzeugbetriebsbremse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbetriebsbremse zur Axialverstellung eines Bremskolbens, wobei die Betätigungsvorrichtung ein mit Wälzkörpern bestücktes Rampengetriebe umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Messsystem zur Bestimmung einer Position eines Bremskolbens in einer Fahrzeugbetriebsbremse.
Allgemein werden gattungsgemäße Fahrzeugbetriebsbremsen eingesetzt, um ein Fahrzeug während des Fahrbetriebs abzubremsen. Gattungsgemäße Fahrzeugbetriebsbremsen werden elektromechanisch betrieben und sind verbreitet als Scheibenbremsen ausgeführt.
Derartige Betätigungsvorrichtungen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der EP1056960B1 und in der DE19850923A1 beschrieben.
Gemeinsam ist diesen Betätigungsvorrichtungen, dass sie die Rotationsbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors in eine translatorische Bewegung des Bremskolbens zur Axialverstellung eines Bremsbelags oder mehrerer Bremsbeläge relativ zu einer Bremsscheibe, wobei einerseits hohe Zustellkräfte und andererseits eine hohe Dynamik der Zustellbewegung mit jeweils feiner Dosierbarkeit gefordert sind, umsetzen.
In der EP1056960B1 ist eine Fahrzeugbetriebsbremse beschrieben, bei welcher die Umwandlung der Rotationsbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors in eine translatorische Bewegung des Bremskolbens mittels eines Wälzspindeltriebs erfolgt. Wälzspindelantriebe haben auf der einen Seite einen guten mechanischen Wirkungsgrad, sind auf der anderen Seite aber teuer.
Die DE19850923A1 offenbart zur Umwandlung der Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung eine Kombination aus einem einfachen Gewindetrieb, d.h. einem Gewindetrieb ohne Wälzkörpern und einer mit Wälzkörpern bestückten Rampeneinheit. Nachteilig bei diesem Aufbau ist es, dass das Anlegen der Bremsbeläge und der erste Kraftaufbau mit dem Gewindetrieb bewerkstelligt wird und nur die weitere Zustellung des Bremskolbens von der Rampeneinheit übernommen wird, da einfache Gewindetriebe einen schlechten Wirkungsgrad haben und verschleißanfällig sind. Die im Fahrbetrieb am häufigsten vorkommende Bremsbetätigung ist aber das Anlegen der Bremsbeläge und der erste Kraftaufbau.
Die Aufgabe der Erfindung liegt somit darin eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbetriebsbremse zu entwickeln, bei der die Umwandlung der Rotationsbewegung, die der Elektromotor liefert, in eine translatorische Bremskolbenbewegung mit hohem Wirkungsgrad erfolgt und die kostengünstig herstellbar ist.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein System zu schaffen, in welchem eine Fahrzeugbetriebsbremse sicher betrieben werden kann.
Diese Aufgaben werden durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein Messsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind mit den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist in erster Linie für die Verwendung in einer Scheibenbremse verschiedener Bauart (z.B. Festsattelbremse, Schwimmsattelbremse) mit einem Bremsbelag oder mehreren Bremsbelägen geeignet. Aber auch die Verwendung der Erfindung in anderen Bremsentypen (z.B. Trommelbremse) ist möglich. Anstelle des Begriffs Bremsscheibe wird deshalb nachfolgend der allgemeinere Begriff Bremskörper verwendet. Eine Fahrzeugbetriebsbremse mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung dient dazu ein fahrendes Fahrzeug abzubremsen oder im Stillstand wegrollsicher zu halten. Der in der Praxis häufigste Bremsvorgang ist ein leichtes Abbremsen des Fahrzeugs. Dabei wird in einem ersten Stadium des Bremsvorgangs der Bremsbelag an den Bremskörper angelegt und dann wird in einem weiteren Stadium der Bremsbelag weiter gegen den Bremskörper gespannt, wodurch eine relativ geringe Bremskraft aufgebaut wird. Bei stärkerem Abbremsen, was einem dritten Stadium entspricht, wird der Bremsbelag stärker gegen den Bremskörper gedrückt, wodurch eine hohe Bremskraft aufgebaut wird. Wenn sofort eine hohe Bremskraft erforderlich ist, werden bei Betätigung der Bremse nacheinander die genannten drei Bremsstadien durchlaufen.
Mit den Bezeichnungen „geringe Bremskraft“ oder „hohe Bremskraft“ sind nicht zwei bestimmte Bremskraftwerte gemeint, sondern es handelt sich um Bremskraftbereiche. Geringe Bremskräfte werden also für leichte Bremsungen benötigt, die im Fahrbetrieb sehr häufig vorkommen und hohe Bremskräfte werden für die vergleichsweise weniger häufig vorkommende Bremsungen, die eine starke Geschwindigkeitsreduzierung zur Folge haben oder die das Fahrzeug zum Stillstand bringen, benötigt.
Die Bewegung des Bremsbelags wird durch die Axialverstellung oder auch Translationsbewegung eines Bremskolbens bewirkt. Dies gilt sowohl für das leichte häufige, als auch für starkes Bremsen. Bei einem Bremsvorgang oder beim Lösen der Bremse wird jeweils die Betätigungsreinrichtung betätigt, wodurch die Rotationsbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors in die Translationsbewegung des Bremskolbens umgewandelt wird. Beim Bremsvorgang dreht die Abtriebswelle in eine Richtung, die eine translatorische Bewegung des Bremskolbens und des Bremsbelags in die Wirkrichtung hervorruft. Beim Lösen der Bremse dreht die Abtriebswelle in die entgegengesetzte Richtung, die eine translatorische Bewegung des Bremskolbens entgegen der Wirkrichtung hervorruft. Wirkrichtung (W) meint hier eine translatorische Bewegungsrichtung der jeweils betreffenden Komponenten in Richtung zum Bremskörper. Bezogen auf den Bremskolben verlaufen entsprechende Bewegungen fluchtend oder parallel zu dessen Längsachse bzw. dessen Rotationssymmetrieachse. Die Umwandlung der Rotationsbewegung erfolgt über ein mit variabler Steigung ausgeführtes Rampengetriebe. Wenn in der weiteren Beschreibung der Erfindung der Begriff Rampengetriebe verwendet wird, ist dabei von einem mit Wälzkörpern bestücktes Rampengetriebe auszugehen. Solche Rampengetriebe haben einen sehr guten Wirkungsgrad. Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass bei allen Bremsungen im Fahrbetrieb und insbesondere auch bei den häufig vorkommenden leichten Bremsungen für die Umwandlung der Rotationsbewegung der Motorwelle in die Translationsbewegung des Bremskolbens der hohe Wirkungsgrad des Rampengetriebes zum Tragen kommt.
Die prinzipielle Funktionsweise von Rampengetrieben ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Besonderheit des Rampengetriebes, welches in der erfindungsgemäßen Fahrzeugbetriebsbremse eingesetzt wird, ist die, dass die Rampe oder die Rampen eine variable Steigung aufweist bzw. aufweisen. Wie schon erläutert werden bei einem Bremsvorgang im Fahrbetrieb drei wesentliche Stadien durchlaufen. Der Streckenabschnitt, den der Bremsbelag zusammen mit dem Bremskolben in dem ersten Stadium bei dem Anlegen an den Bremskörper zurücklegt, wird Anstellweg oder auch Lüftspiel genannt. In dem weiteren Stadium legt der Bremskolben relativ viel Translationsweg zurück und erzeugt dabei aber nur geringe Spannkräfte. In diesem Stadium wird das schon oben beschriebene Bremsen mit geringer Bremskraft erzielt. Hier weitet sich der Bremssattel elastisch auf. An dieser Stelle kann der Bremsvorgang beendet werden, wenn keine stärkere Bremskraft benötigt wird. In dem weiteren Stadium werden mit einem relativ kleinem Bremskolbenweg hohe Spannkräfte erzielt. Hier wirkt der Bremssattel mit seiner Steifigkeit den Spannkräften entgegen und weitet sich weniger auf als in dem vorhergehenden Stadium. Das Rampengetriebe ist so aufgebaut, dass alle notwendigen Translationsbewegungen des Bremskolbens und des Bremsbelags für die beschriebenen Stadien erfindungsgemäß durch das Rampengetriebe generiert werden.
Somit arbeitet die Betätigungsvorrichtung bei allen Bremsstadien mit einem sehr guten Wirkungsgrad.
Insbesondere weisen die Rampen des Rampengetriebes eine variable Steigung auf. Das Funktionsprinzip eines Rampengetriebes ist das der schiefen Ebene. Da bei einem Rampengetriebe die schiefe Ebene durch einen rampenartig verlaufenden Nutgrund einer zugehörigen kreisbogenförmig geformten Nut gebildet wird, ist die Wirkungsweise eines Rampengetriebes auch vergleichbar mit der eines Keils oder der einer Schraube. Bei dem Rampengetriebe sind die Rampen konzentrisch bezüglich einer gemeinsamen Drehachse auf einer Rampenscheibe angeordnet. Das Rampengetriebe enthält zwei Rampenscheiben, die relativ zueinander verdrehbar sind und deren Drehachsen zueinander koaxial angeordnet sind. Die Rampenscheiben haben jeweils eine Arbeitsseite, auf welcher die Rampen angeordnet sind. Die Rampenscheiben sind in dem Rampengetriebe so angeordnet, dass sich ihre Arbeitsseiten gegenüberliegen und dass die jeweiligen Rampen der einen Rampenscheibe über Wälzkörper mit entsprechenden Rampen der anderen Rampenscheibe in Wirkverbindung stehen. Es ist generell auch möglich nur auf einer Rampenscheibe Rampen anzuordnen und die Arbeitsseite der korrespondierenden Rampenscheibe eben auszuführen. Auf einer Rampenscheibe können jeweils drei Rampen angeordnet werden. Alternativ ist auch eine Ausführung mit jeweils weniger oder mehr Rampen auf der Rampenscheibe möglich. Bei dem Rampengetriebe ist eine erste Rampenscheibe mit einer Eingangswelle fest verbunden. Eine weitere korrespondierende Rampenscheibe ist mit einem Übertragungsteil fest verbunden.
Rampen mit geringer Steigung haben eine größere Kraftübersetzung als Rampen mit einer größeren Steigung. Das bedeutet, dass bei gleichem Drehmoment der Eingangswelle bei einer kleinen Rampensteigung eine größere Schubkraft auf das Übertragungsteil, welches den Bremskolben antreibt, erzeugt wird, als bei größerer Rampensteigung. Zur Erzeugung einer bestimmten Translationsbewegung des Übertragungsteils bei Rampen mit geringer Rampensteigung ist zugunsten der größeren Kraftübersetzung aber eine größere Drehung der Eingangswelle und der mit der Eingangswelle verbundenen Rampenscheibe notwendig als bei Rampen mit größerer Rampensteigung. Kleine Rampensteigungen bringen eine feine Dosierbarkeit des translatorischen Bremskolbenvorschubs und der Bremskolbenkraft mit sich. Aufgrund der koaxialen Anordnung der Rampen und eines durch die Fahrzeugbetriebsbremse und die Einbauverhältnisse der Fahrzeugbetriebsbremse in einem Fahrzeug vorgegebenen begrenzten Bauraums ist die Weglänge der Rampen begrenzt. Außerdem ist die Dimensionierung des Elektromotors, welcher die Eingangswelle antreibt aus Gewichtsgründen und Kostengründen begrenzt. D.h. es kann nicht ein beliebig großes Drehmoment zur Verfügung gestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Rampen weisen eine variable Steigung auf. Die variable Steigung ist so ausgeführt, dass unter Berücksichtigung der vorgenannten Randbedingungen die drei wesentlichen Stadien eines Bremsvorgangs ausgeführt werden können und die dafür jeweils notwendigen Translationswege des Bremskolbens erzielt und die jeweils notwendigen Spannkräfte der Fahrzeugbetriebsbremse aufgebaut werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die Rampen, welche mit der variablen Steigung ausgeführt sind, jeweils in ihrer Gesamterstreckung aufeinanderfolgend angeordnete Rampenabschnitte auf, die sich in ihrer Steigung voneinander unterscheiden. Diese Anordnung der Rampenabschnitte entspricht der Abfolge der Stadien, die bei einem Bremsvorgang nacheinander durchlaufen werden. Beispielsweise ist einem Stadium eines Bremsvorgangs, in welchem ein geringer Hub des Kolbens erforderlich ist und/oder in dem eine feine Dosierung des Bremskolbenvorschubs oder der Bremskolbenkraft erforderlich ist, ein Rampenabschnitt mit geringer Steigung zugeordnet und einem Stadium eines Bremsvorgangs, in welchem ein großer Hub des Bremskolbens erforderlich ist, ist ein Rampenabschnitt mit großer Steigung zugeordnet. Geringer Hub und großer Hub ist hier in Relation zueinander zu verstehen. Auch sind die Angaben der Steigungen „geringe Steigung“ und „große Steigung“ in Relation zueinander zu verstehen. Die Steigung des jeweiligen Rampenabschnitts kann für sich betrachtet wiederum variabel oder konstant sein. Mit der Vergleichsangabe „geringe Steigung“ und „große Steigung“ ist jeweils der Mittelwert der Steigung eines Rampenabschnitts gemeint.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Rampe einen Rampenabschnitt (A), einen Rampenabschnitt (B) und einen Rampenabschnitt (C) auf. Die Rampenabschnitte sind entsprechend ihrer Buchstabenbenennung und der alphabetischen Abfolge dieser Buchstaben aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei ist von den aufeinanderfolgend angeordneten Rampenabschnitten die Steigung des Rampenabschnitts (B) im Mittel größer als die Steigung des vorangehenden Rampenabschnitts (A) und/oder des nachfolgenden Rampenabschnitts (C). Hinsichtlich des Bremsvorgangs ist der Rampenabschnitt (A) dem Stadium des Anlegens des Bremsbelags and den Bremskörper, der Rampenabschnitt (B) dem Stadium des leichten Bremsens und der Rampenabschnitt (C) dem Stadium des starken Bremsens zugeordnet.
Vorzugsweise ist der Rampenverlauf des Rampenabschnitts (B) zumindest teilweise progressiv und/oder der Rampenverlauf des Rampenabschnitts (C) zumindest teilweise degressiv. Beispielsweise kann der Rampenverlauf des Rampenabschnitts (B) innerhalb seines Verlaufs von einem linearen in einen progressiven, d.h. überproportionalen Verlauf übergehen. Im Rampenabschnitt (C) kann der Rampenverlauf beispielsweise von einem linearen in einen degressiven, d.h. unterproportionalen oder von einem degressiven in einen linearen Verlauf übergehen. Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung einer Rampe mit einem Rampenabschnitt (A), welcher im Wesentlichen einen linearen Anstieg hat, einen sich an den Rampenabschnitt (A) anschließenden Rampenabschnitt (B), welcher zumindest einen Rampenabschnitt mit einem progressiven Anstieg aufweist und einen sich an den Rampenabschnitt (B) anschließenden Rampenabschnitt (C), welcher einen degressiven und/oder linearen Anstieg aufweist, wobei die Steigung des Rampenabschnitts (B) im Mittel größer als die Steigung des vorangehenden Rampenabschnitts (A) und/oder des nachfolgenden Rampenabschnitts (C) ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Rampe ist die Steigung des Rampenabschnitts (B), unabhängig davon, ob die Rampenverläufe der einzelnen Rampenabschnitte linear, progressiv oder degressiv verlaufen, im Mittel größer als die Steigung des vorangehenden Rampenabschnitts (A) und mindestens doppelt so groß oder noch bevorzugter mindestens 5-fach so groß oder noch bevorzugter in etwa 10-fach so groß wie die Steigung des nachfolgenden Rampenabschnitts (C).
Anwendbar auf alle vorgenannten Ausführungsformen liegt in bevorzugter Ausgestaltung die Steigung des Rampenabschnitts (A) im Mittel in einem Bereich zwischen 3% und 7%, die Steigung des Rampenabschnitts (B) im Mittel in einem Bereich zwischen 7% und 11% und die Steigung des Rampenabschnitts (C) im Mittel in einem Bereich zwischen 0,5% und 3%.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rampenabschnitt (C) mindestens genau so lang, wie einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Rampenabschnitt (C) mindestens um das 1,5 fache länger, als einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Rampenabschnitt (C) mindestens doppelt so lang wie einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B).
Vorzugsweise haben die Rampenabschnitte (A) und (B) in Kombination mit einer der drei zuvor genannten Längenverhältnisse von Rampenabschnitt (C) zu den Rampenabschnitten (A) und (B), in etwa die gleiche Länge.
In vorteilhafter Weise ist der Übergang zwischen Rampenabschnitten, die aufeinander folgend angeordnet sind und die sich in ihrer Steigung voneinander unterscheiden, jeweils tangential ausgebildet. D.h. über die gesamte Länge der Rampe weist die Rampe einen stetigen Kurvenverlauf auf. Es sind sozusagen keine Kanten oder Sprünge vorhanden, über welche die Wälzkörper beim Abrollen auf den Rampen rollen müssen.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind dabei die Kurvenradien im Verlauf einer kompletten Rampe, über die der Wälzkörper im Bremsbetrieb rollt und die vom Blickpunkt des mit der Rampe in direkter Wirkverbindung stehenden Wälzkörpers aus betrachtet, konkav verlaufen, die also in Richtung des Wälzkörpers hin gekrümmt sind, größer oder gleich dem Radius des Wälzkörpers.
Die Betätigungsvorrichtung gemäß den vorstehend erläuterten Ausgestaltungsmöglichkeiten umfasst ein Gehäuse, welches eine Kolbenseite und eine Antriebsseite aufweist und welches eine Zylinderbohrung aufweist, die zu der Kolbenseite hin offen ist und die auf der Antriebsseite durch einen Gehäuseboden begrenzt ist. Der Gehäuseboden weist eine Durchgangsöffnung auf. Ferner umfasst die Betätigungsvorrichtung den Bremskolben, welcher in der Zylinderbohrung translatorisch beweglich, d.h. in oder gegen die Wirkrichtung (W) beweglich, aber gegen Verdrehung gesichert, geführt ist und auf der Kolbenseite des Gehäuses in Wirkverbindung mit einem Bremsbelag bringbar ist, eine Abdichtung, welche ein Eindringen von Schmutz in das Gehäuse und/oder ein Austreten von Schmiermittel aus dem Gehäuse in die Umgebung verhindert, eine Eingangswelle, welche auf der Antriebsseite des Gehäuses mit einem Wellenabschnitt und einem als Rampenscheibe ausgebildetem Flansch in das Gehäuse ragt, ein Axiallager, mit welchem die Antriebswelle in der Zylinderbohrung gegenüber dem Gehäuseboden abgestützt und gelagert ist, ein Übertragungsteil, welches einen Schaft und einen als Rampenscheibe ausgebildetem Flansch aufweist, das Rampengetriebe, welches durch die Flansche der Antriebswelle und des Übertragungsteils und mindestens einem Wälzkörper gebildet wird, ein elastisches Bauteil, welches vorzugsweise als Federpaket ausgebildet ist, und einen Käfig, welcher das elastische Bauteil und das Rampengetriebe in der Weise umgreift, dass durch das elastische Bauteil das Rampengetriebe vorgespannt ist.
Das Übertragungsteil und der Bremskolben stehen über ein selbsthemmendes Gewinde in Wirkverbindung.
Die Wälzkörper des Rampengetriebes können als Kugeln, als Rollen oder als Kegelrollen ausgeführt werden. Das Rampengetriebe weist in bevorzugter Ausgestaltung wenigstens drei Wälzkörper auf.
Die Antriebswelle ist gegenüber dem Gehäuse in einer bevorzugten Ausführung gegen eine Axialverschiebung gesichert, beispielsweise über einen Wellensicherungsring und einer Gleitscheibe, die zwischen dem Wellensicherungsring und dem Gehäuse angeordnet ist.
Damit sich bei der Betätigung der Betätigungsvorrichtung, d.h. bei der Rotation der Antriebswelle, der Käfig, welcher das elastische Bauteil und das Rampengetriebe umgreift, nicht unkontrolliert mitrotiert, ist gemäß einer ersten Alternative der Käfig gegenüber dem Gehäuse mit einer Drehsicherung drehgesichert. Vorzugsweise ist die Drehsicherung als Formschlussverbindung zwischen Käfig und Gehäuse ausgebildet und noch bevorzugter als eine Formschlussverbindung, bei welcher ein Fortsatze am Käfig in eine entsprechende Aufnahme des Gehäuses eingreift. Gemäß einer zweiten Alternative zur Drehsicherung des Käfigs ist der Käfig gegenüber dem Übertragungsteil drehgesichert. Vorzugsweise ist die Drehsicherung als Formschlussverbindung zwischen dem Käfig und dem Übertragungsteil ausgebildet und noch bevorzugter als eine Formschlussverbindung, bei welcher ein Nocken oder eine Ausbuchtung am Flansch des Übertragungsteils in eine Ausnehmung des Käfigs eingreift. Bei der zweiten Alternative zur Drehsicherung des Käfigs befindet sich in vorteilhafter Ausgestaltung zwischen dem Käfig und dem Gehäuseboden ein Gleitlager, vorzugsweise in Form einer Gleitscheibe. Bevorzugter gegenüber der Gleitscheibe zwischen dem Käfig und dem Gehäuseboden ist der Einsatz einer Bundbuchse, die sowohl ein Gleitlager zwischen dem Käfig und dem Gehäuseboden als auch ein Gleitlager zwischen der Durchgangsöffnung, welche sich im Gehäuseboden befindet, und der Antriebswelle bildet. Bei dem Einsatz einer Gleitscheibe oder einer Bundbuchse werden im Falle eines Nachstellens unerwünschte Reibungskräfte, die zwischen Käfig und Gehäuse wirken, minimiert. Während des Nachstellvorgangs rotiert der Käfig bei der zweiten Alternative zur Drehsicherung des Käfigs nämlich mit der Antriebswelle mit.
Beide Alternativen zur Drehsicherung oder Dreheinschränkung des Käfigs sind mit allen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Betätigungsvorrichtung kombinierbar.
Das Axiallager, mit welchem die Antriebswelle in der Zylinderbohrung gegenüber dem Gehäuseboden abgestützt ist, ist innerhalb des Käfigs angeordnet und ist vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt.
Die Drehsicherung des Bremskolbens erfolgt mittels einer Drehsicherung. Gemäß einer ersten Alternative erfolgt die Drehsicherung über Formschluss zwischen Bremskolben und Bremsbelag, vorzugsweise über einen Fortsatz an der Stirnseite des Bremskolbens und einer korrespondierenden Aufnahme in der Bremsbelagrückenplatte oder die Drehsicherung des Bremskolbens erfolgt gemäß einer zweiten Alternative über Formschluss zwischen Bremskolben und Gehäuse, wobei die formschlüssige Verbindung dieser zweiten Alternative eine translatorische Bewegung des Bremskolbens weiterhin zulässt. Vorzugsweise ist die Formschlussverbindung dieser zweiten Alternative als eine Kombination von Nut und Führungselement, ausgebildet, wobei das Führungselement ein Stift, ein Nutenstein, eine Schraube oder ein ähnliches Bauteil sein kann. Weiter bevorzugt ist dabei die Anordnung der Nut in dem Bremskolben und die Anordnung des Führungselementes, in Form einer der vorgenannten Ausgestaltungen, ortsfest im Gehäuse.
Beide Formschlussalternativen zur Drehsicherung des Bremskolbens sind mit allen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Betätigungsvorrichtung kombinierbar.
Die Teile der Betätigungsvorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, sind in vorteilhafter Weise als vorgefertigte Einheit ausgebildet. Dies betrifft den Bremskolben, das Übertragungsteil, die Eingangswelle, das Rampengetriebe, den Käfig und das Axiallager. Alternativ wird die vorgefertigte Einheit aus dem Übertragungsteil, der Eingangswelle, dem Rampengetriebe, dem Käfig und dem Axiallager gebildet. Bei der Montage der Betätigungsvorrichtung kann die vorgefertigte Einheit in das Gehäuse eingesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Betätigungsvorrichtung durch einen Elektromotor betätigbar. Dabei kann ein Drehmoment der Abtriebswelle des Elektromotors auf Eingangswelle der Betätigungsvorrichtung übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Betätigungsvorrichtung eine Nachstelleinrichtung, mit welcher der Bremskolben in Wirkrichtung bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung automatisch dann nachgestellt wird, wenn sich der Anstellweg (s) des Bremskolbens von einer Ruhepositon hin zu einer Kontaktposition, bei welcher ein an dem Bremskolben angeordneter Bremsbelag mit einem der Fahrzeugbetriebsbremse zugehörigen Bremskörper in Kontakt kommt, soweit vergrößert hat, dass ein für den Betriebszustand der Fahrzeugbetriebsbremse vorgegebener Anstellweg (s) in seiner Weglänge überschritten wird.
Im Fahrbetrieb, in dem die Fahrzeugbetriebsbremse nicht betätigt wird, hat der Bremsbelag keinen Kontakt zum Bremskörper. Vielmehr soll ein Luftspalt zwischen Bremsbelag und Bremskörper gegeben sein, um ein Schleifen des Bremsbelags an dem Bremskörper zu vermeiden. Dies mindert den Kraftstoffverbrauch und den Bremsbelagverschleiß. In diesem Zustand befinden sich Bremskolben und Bremsbelag in ihrer Ruheposition. Der Weg, den der Kolben bzw. der Bremsbelag von der Ruheposition in Wirkrichtung bis zu dem Punkt, bei dem der Bremsbelag und der Bremskörper in Kontakt kommen, definiert den Anstellweg (s). Der Anstellweg (s) hat eine vordefinierte Weglänge. In geeigneter Weise liegt der vordefinierte Anstellweg (s) für jeden Bremsbelag im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm. Besonders geeignet ist ein vordefinierter Anstellweg (s) bezogen auf jeden Bremsbelag von 0,2 mm bis 0,5 mm.
Für den Fall, dass die Fahrzeugbetriebsbremse als Schwimmsattelbremse ausgeführt ist, legt der Bremskolben bekannterweise konstruktionsbedingt relativ zu dem Gehäuse, in dem er geführt wird, den doppelten Weg des definierten Anstellweg (s) zurück. Wenn z.B. der Anstellweg (s) mit 0,2 mm vordefiniert ist, so legt der Bremskolben relativ zum Gehäuse, in dem er geführt wird, einen Weg von 2 x s = 0,4 mm zurück, da in diesem Fall jeweils zwei Bremsbeläge an den Bremskörper mit einer Betätigungsvorrichtung anzulegen sind.
Durch bestimmte Vorgänge, wie z.B. einem Bremsbelagwechsel oder aufgrund von Bremsbelagverschleiß kommt es dazu, dass der vordefinierte Anstellweg (s) überschritten wird, d.h. dass sich der Abstand zwischen der Ruhestellung und der Kontaktposition vergrößert. Der Anstellweg (s) muss auf ein bestimmtes Maß, wie oben beschrieben, begrenzt werden, da sich sonst mit sich vergrößerndem Anstellweg (s) auch der Pedalweg bei der Betätigung der Fahrzeugbetriebsbremse zu weit vergrößern würde.
Das elastische Bauteil ist hinsichtlich seines elastischen Verhaltens so ausgelegt, dass bei der Betätigung der Betätigungsvorrichtung, wenn man von der Ruheposition ausgeht, aufgrund einer geringen Rollreibung im Rampengetriebe solange eine Relativdrehung zwischen der Antriebswelle und dem Übertragungsteil erfolgt, bis das Übertragungsteil soweit translatorisch in Wirkrichtung bewegt worden ist, dass der vordefinierte Anstellweg (s) oder die vordefinierten Anstellwege überwunden sind. Diese translatorische Bewegung wird durch das Rampengetriebe und seinem Rampenabschnitt (A) erzeugt. Bei diesem Vorgang wird das elastische Bauteil komprimiert und es übt eine Kraft auf das Übertragungsteil aus. Das Übertragungsteil wiederum leitet diese Kraft entgegen der Wirkrichtung in das Rampengetriebe ein. Ist der vordefinierte Anstellweg (s) oder sind die vordefinierten Anstellwege überwunden, haben die Wälzkörper im Rampengetriebe den Übergang von Rampenabschnitt (A) zu Rampenabschnitt (B) erreicht. Ist der Abstand zwischen dem Bremsbelag in Ruhestellung und des Bremskörpers größer als der vordefinierte Anstellweg (s) und dreht die Eingangswelle weiter, erfolgt aufgrund der weiteren Komprimierung des elastischen Bauteils und der dadurch hervorgerufenen größeren auf die Rampenscheiben wirkende Gesamtkraft, eine Drehmitnahme des Übertragungsteils im Rampengetriebe. Die Gesamtkraft summiert sich auf aus der Vorspannkraft, mit der das Rampengetriebe vorgespannt ist und aus der, die sich durch die zusätzliche Komprimierung des elastischen Bauteils ergibt.
Durch die Drehmitnahme des Übertragungsteils erfolgt bei fortschreitender Drehung der Antriebswelle eine Betätigung des selbsthemmenden Gewindes, mit welchem das Übertagungsteil und der Bremskolben in Wirkverbindung stehen. Dieses Gewinde ist so ausgelegt, dass die Selbsthemmung erst bei einer bestimmten Gewindekraft auftritt, die in axialer Richtung auf das Gewinde wirkt. Im Falle eines Nachstellvorgangs ist die Gewindekraft noch so gering, dass das Gewinde noch nicht selbsthemmend wirkt, sondern dass es als Spindeltrieb fungiert und der Kolben bei fortschreitender Drehung von Eingangswelle und Übertragungsteil in Wirkrichtung translatorisch bewegt wird.
Der Wechsel von Relativdrehung zwischen Eingangswelle und Übertragungsteil hin zu der Drehmitnahme des Übertragungsteils erfolgt bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung zeitgleich zu dem Übergang vom Rampenabschnitt (A) hin zum Rampenabschnitt (B).
Natürlich schließt „zeitgleich“ eine gewisse zeitliche Streuung ein, die sich aus verschiedenen Einflussgrößen, wie z.B. Reibungskräfte, ergeben. Durch die unterschiedliche Steigung von Rampenabschnitt (A) gegenüber Rampenabschnitt (B), insbesondere bei einer größeren Steigung des Rampenabschnitts (B) gegenüber der Steigung des Rampenabschnitts (A), wird diese funktionale und zeitliche Abhängigkeit hinsichtlich der Streuung optimiert.
Das Nachstellen des Bremskolbens in Wirkrichtung erfolgt bei fortschreitender Betätigung der Betätigungsvorrichtung durch die Drehung des Übertragungsteils und durch das Gewinde solange, bis der Bremsbelag die Kontaktposition erreicht. Bei weiter fortschreitender Betätigung der Betätigungsreinrichtung wird eine Bremskraft aufgebaut, die als Reaktionskraft über den Bremsbelag und den Bremskolben in die Betätigungsvorrichtung geleitet wird und die Gesamtkraft in der Betätigungsvorrichtung weiter erhöht. Dadurch erhöht sich auch die Gewindekraft, wodurch die Selbsthemmung des selbsthemmenden Gewindes aktiviert wird. Der Nachstellvorgang ist damit beendet und die Fahrzeugbetriebsbremse arbeitet damit im regulären Bremsbetrieb, in welchem die schon beschriebenen Bremsstadien durchlaufen werden können. Die Nachstellfunktion ist hier also mit Hilfe einer preiswert herstellbaren Gewindespindel realisiert.
Die Vorgänge in der Fahrzeugbetriebsbremse bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung sowohl bei Bremsvorgängen, als auch beim Lösen der Bremse im regulären Bremsbetrieb wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die verschiedenen Bremsstadien beschrieben.
Die Vorgänge in der Fahrzeugbetriebsbremse während dem ersten Stadium eines Bremsvorgangs, nämlich dem Anlegen der Bremsbeläge an den Bremskörper, d.h. dem Überwinden des Anstellweges, wurde bereits beschrieben. In einem Satz zusammengefasst, gelangen in diesem Stadium die Wälzkörper im Rampengetriebe an den Übergangspunkt von Rampenabschnitt (A) zu Rampenabschnitt (B) und Bremskolben samt Bremsbelag bewegen sich soweit translatorisch in Wirkrichtung, dass der Bremsbelag mit dem Bremskörper in Kontakt kommt.
Während dem zweiten Stadium eines Bremsvorgangs kommt der Rampenabschnitt (B) des Rampengetriebes in Eingriff. Es muss nur eine geringe Bremskraft aufgebaut, aber ein größerer Weg des Bremskolbens überwunden werden. Dies wird mit der im Mittel größeren Steigung des Rampenabschnitts (B) im Vergleich zur im Mittel kleineren Steigung des Rampenabschnitts (A) erreicht. Ab dem Erreichen der Wälzkörper des Wechsels von Rampenabschnitt (A) zu Rampenabschnitt (B) entfaltet das selbsthemmende Gewinde seine Selbsthemmung und ermöglicht die entsprechende Zustellung des Bremskolbens.
Bei weiterem oder stärkerem Bremsvorgang, was dem dritten Stadium eines Bremsvorgangs entspricht, wird die Betätigungsvorrichtung weiter betätigt und der Rampenabschnitt (C) des Rampengetriebes kommt in Eingriff. Hier bewirkt bereits eine geringe weitere Zustellung des Bremskolbens eine vergleichsweise starke Erhöhung der Bremskraft. Entsprechend ist die die Steigung des Rampenabschnitts (C) im Mittel geringer ausgebildet, als die mittlere Steigung von Rampenabschnitt (B).
Das selbsthemmende Gewinde dient also während einem Bremsvorgang ohne Nachstellung rein als Kraftübertragungsmittel der Bremskraft von dem Übertragungsteil auf den Bremskolben. Von der Ruheposition bis zum Erreichen der maximalen Zustellung des Bremskolbens und somit der maximalen Bremskraft, erfolgt die Umwandlung der Rotationsbewegung der Abtriebswelle in die Translationsbewegung des Bremskolbens ausschließlich in dem Rampengetriebe mit seinem sehr guten Wirkungsgrad. Das selbsthemmende Gewinde hingegen wird nur für den Nachstellvorgang benötigt. Es wird somit ein optimales Zusammenspiel des selbsthemmenden Gewinde und dem Rampengetriebe erzielt.
Beim Lösen der Bremse laufen die zuvor beschriebenen Prozesse in umgekehrter Reihenfolge ab. Das Rampengetiebe wechselt vom Rampenabschnitt (C) in den Rampenabschnitt (B), wodurch sich die hohe Bremskraft auf eine geringe Bremskraft abschwächt. Bei weiterem Lösen der Bremse erfolgt im Rampengetriebe der Wechsel von Rampenabschnitt (B) zu Rampenabschnitt (A). Wird die Bremse nicht mehr betätigt, durchläuft das Rampengetriebe den Rampenabschnitt (A), wodurch der vordefinierte Anstellweg (s) eingestellt wird.
Die charakteristische Rampenkontur hilft einer elektrischen Steuerereinheit, die zum Betrieb der erfindungsgemäßen Fahrzeugbetriebsbremse eingesetzt wird und welche den Elektromotor ansteuert, über den Größenverlauf der Gesamtkraft, falls ein Kraftsensor zum Einsatz kommt und/oder über den Größenverlauf der Stromaufnahme oder anderer Größen genau zu erkennen, welcher Rampenbereich des Rampengetriebes gerade im Eingriff ist und somit auch die Position des Bremskolbens und des Bremsbelags zu bestimmen. Insbesondere kann so beim Lösen der Bremse der Übergangspunkt von dem Rampenabschnitt (B) hin zum Rampenabschnitt (A) von der elektrischen Steuereinheit genau erkannt werden und die elektrische Steuereinheit kann den ab diesem Übergangspunkt vordefinierten Anstellweg (s) mit entsprechender Ansteuerung des Elektromotors einstellen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Messsystem zur Bestimmung einer Position eines Bremskolbens in einer Fahrzeugbetriebsbremse, wobei die Fahrzeugbetriebsbremse eine Betätigungsvorrichtung mit einem Rampengetriebe umfasst, welches Rampen mit einer Steigung aufweist, wobei das Messsystem umfasst:
Mittel zur Erfassung mindestens einer Größe, die für die in der Fahrzeugbetriebsbremse aufgrund von Bremsvorgängen wirkende Spannkraft charakteristisch ist,
Mittel, welche die mindestens eine charakteristische Größe in elektrische Signale umwandeln, und eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet, aus der Steigung der Rampe und dem elektrischen Signal eine Position des Bremskolbens bezüglich der Fahrzeugbetriebsbremse zu bestimmen.
Mit zunehmender Zustellung des Bremskolbens in Wirkrichtung steigt die Gesamtkraft, die auf das Rampengetriebe ausgeübt wird. Ab Kontaktposition des Bremsbelags an dem Bremskörper erzeugt die Fahrzeugbetriebsbremse ein Bremsmoment, welches sich mit zunehmender Zustellung des Bremskolbens, wenn der sich ebenfalls verändernde Kraftanteil des elastischen Elements unberücksichtigt bleibt, proportional zur Gesamtkraft verändert. Proportional zur Gesamtkraft ist auch die Stromaufnahme. Zur Erfassung der Gesamtkraft oder des Bremsmomentes können Kraftsensoren und/oder Drehmomentsensoren eingesetzt werden. Zur Bestimmung der Stromaufnahme kann ein Strommessgerät eingesetzt werden. Die Steuereinheit ist so aufgebaut und eingerichtet, dass sie aus den erfassten Größen, die alternativ oder auch kombiniert erfasst werden können und die als elektrische Signale per Kabel oder Funk von den Sensoren und/oder Messgeräten an die Steuereinheit geleitet werden, und der bekannten Geometrie des Rampengetriebes, d.h. der Rampensteigung, die Position des Bremskolbens berechnen kann. Eine Referenzierung des Messsystems erfolgt idealerweise dann, wenn der Bremsbelag mit dem Bremskörper in Kontakt gekommen ist. Dann weiß die Steuereinheit, wie sie oder wie lange sie den Elektromotor ansteuern muss, um den vordefinierten Anstellweg (s) einzustellen.
Das Rampengetriebe mit den Rampen und ihren variablen Steigungen schafft auch im Zusammenwirken mit dem Messsystem besondere Vorteile. Insbesondere bei der Verwendung der Rampen mit den verschiedenen Rampenabschnitten (A), (B) und (C), deren Steigungen sich voneinander unterscheiden, ergeben sich im Messverlauf der Messgrößen markante Messwertveränderungen, die deutlicher die jeweilige Stellung der Rampenscheiben indizieren. Besonders der wichtige Übergang von Rampenabschnitt (A) zu Rampenabschnitt (B) kann so von der Steuereinheit genauer und sicherer erfasst und ausgewertet werden. Dadurch kann die Steuereinheit über den Elektromotor den vordefinierten Anstellweg genauer einstellen.
Zwei Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Darstellungen der Erfindung nachfolgend erläutert:

1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung, bei der außerdem ein Bremsbelag und eine Bremsscheibe angedeutet sind.
2 zeigt eine Rampenscheibe mit Sicht auf die Rampen (10)
3 zeigt den Rampenverlauf eines Rampenpaares abgewickelt über die gestreckte Länge der kreisbogenförmig geformten Nut
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung
5 zeigt schematisch den Aufbau der Fahrzeugbetriebsbremse mit dem Messsystem

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsvorrichtung (3) Bestandteil der Fahrzeugbetriebsbremse (1), welche als Scheibenbremse ausgeführt ist. Die Betätigungsvorrichtung (3) ist in dem Bremsensattelrahmen (2) aufgenommen. Die Betätigungsvorrichtung (3) umfasst ein Gehäuse (5), welches eine Kolbenseite (39) und eine Antriebsseite (40) aufweist und welches eine Zylinderbohrung (6) aufweist, die zu der Kolbenseite (39) hin offen ist und die auf der Antriebsseite (40) durch einen Gehäuseboden (7) begrenzt ist. Der Gehäuseboden (7) weist eine Durchgangsöffnung (23) auf. Ferner umfasst die Betätigungsvorrichtung (3) den Bremskolben (4), welcher in der Zylinderbohrung (6) translatorisch beweglich, d.h. in oder gegen die Wirkrichtung (W) beweglich, aber gegen Verdrehung gesichert, geführt ist. Auf der Kolbenseite (39) des Gehäuses (5) ist der Bremskolben (4) mit einem Bremsbelag (12) verbunden, so dass der Bremskolben (4) den Bremsbelag (12) in oder gegen die Wirkrichtung (W) translatorisch bewegen kann. Die Drehsicherung des Bremskolbens (4) erfolgt ebenfalls über die Verbindung von Bremskolben (4) und Bremsbelag (12). Die Drehsicherung erfolgt über einen Fortsatz (14) am Bremskolben (4), welcher formschlüssig in die Belagrückenplatte des Bremsbelags (12) eingreift. Eine umlaufende Dichtung (33), welche ein Eindringen von Schmutz in das Gehäuse (5) und/oder ein Austreten von Schmiermittel aus dem Gehäuse (5) in die Umgebung verhindert, ist auf der Kolbenseite (39) des Gehäuses (5) zwischen dem Bremskolben (4) und der Zylinderbohrung (6) dichtend angeordnet. Eine Eingangswelle (21), welche auf der Antriebsseite (40) des Gehäuses (5) mit einem Wellenabschnitt (22) und einem als Rampenscheibe (18) ausgebildetem Flansch (19) ragt in das Gehäuse (5). Ein Axiallager (20) stützt die Eingangswelle (21) in der Zylinderbohrung (6) gegenüber dem Gehäuseboden (7) ab, wodurch die Eingangsswelle (21) gegenüber dem Gehäuse (5) drehbar gelagert ist. Ein Übertragungsteil (24), welches einen Schaft (15) und einen als Rampenscheibe (16) ausgebildetem Flansch (15) aufweist, ist so angeordnet, dass ein Rampengetriebe (8) durch die Rampenscheiben (16, 18) der Eingangswelle (21) und des Übertragungsteils (24) und drei Wälzkörpern (9) gebildet wird. Ein Tellerfederpaket (28) ist auf dem Schaft (25) des Übertragungsteils (24) angeordnet. Ein Käfig (29) umgreift das Tellerfederpaket (28) und das Rampengetriebe (8) und bewirkt durch die Komprimierung des Tellerfederpakets (28) eine Vorspannung in dem Käfig (29) und somit in dem Rampengetriebe (8).
Das Übertragungsteil (24) und der Bremskolben (4) stehen über ein selbsthemmendes Gewinde (26) in Wirkverbindung.
Die Antriebswelle (21) ist gegenüber dem Gehäuse (5) auf der Gehäuseaußenseite gegen eine Axialverschiebung mit einem Wellensicherungsring (32) und einer Gleitscheibe (31) gesichert.
Damit sich bei der Betätigung der Betätigungsvorrichtung (3), d.h. bei der Rotation der Antriebswelle, der Käfig (29), welcher das elastische Bauteil (28) und das Rampengetriebe (8) umgreift, nicht unkontrolliert mitrotiert, ist der Käfig (29) gegenüber dem Gehäuse (5) mit einer Drehsicherung (30) drehgesichert. Dabei greift ein Fortsatz am Käfig (29) in eine entsprechende Aufnahme des Gehäuses (5) ein.
Das Axiallager (20), mit welchem die Eingangswelle (21) in der Zylinderbohrung (6) gegenüber dem Gehäuseboden (7) abgestützt ist, ist innerhalb des Käfigs (29) angeordnet und ist als Wälzlager ausgeführt.
Die Teile der Betätigungsvorrichtung (3), die innerhalb des Gehäuses (5) angeordnet sind, sind als vorgefertigte Einheit ausgebildet. Dies betrifft den Bremskolben (4), das Übertragungsteil (24), die Eingangswelle (21), das Rampengetriebe (8), den Käfig (29) und das Axiallager (20). Bei der Montage der Betätigungsvorrichtung (3) wird die vorgefertigte Einheit in das Gehäuse (5) eingesetzt.
Das zweite Ausführungsbeispiel ist vom Grundaufbau sehr ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich in der Art der Verdrehsicherung des Bremskolbens (4) und in der Lagerung und Drehsicherung im Bereich des Rampengetriebes (8) und des Käfigs (29). Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Der Käfig (29) ist nun gegenüber dem Übertragungsteil (24) drehgesichert. Die Drehsicherung (30') ist als Formschlussverbindung zwischen dem Käfig (29) und dem Übertragungsteil (24) ausgebildet. Dabei greift ein Nocken (37), der sich am Außenumfang des Flansches (15) des Übertragungsteils (24) befindet in eine schlitzförmige Ausnehmung (36) des Käfigs (29), die eine translatorische Bewegung des Übertragungsteils (24) zulässt, ein. Zwischen dem Käfig (29) und dem Gehäuseboden (7) befindet sich der Kragen einer Bundbuchse (38), die in der Durchgangsöffnung (23) des Gehäusebodens (7) eingesetzt ist. Der Kragen dient als Gleitlager zwischen dem Käfig (29) und Gehäuseboden (7); die Buchse als Gleitlager zwischen der Durchgangsöffnung (23) und der Eingangswelle (21). Während des Nachstellvorgangs rotiert der Käfig (29) mit der Eingangswelle (21) mit.
Die Drehsicherung des Bremskolbens (4) erfolgt über Formschluss zwischen Bremskolben (4) und Gehäuse (5), wobei die formschlüssige Verbindung dieser zweiten Alternative eine translatorische Bewegung des Bremskolbens (4) weiterhin zulässt. Die Formschlussverbindung dieser zweiten Alternative ist als eine Kombination von Nut (35) und Führungselement (34) ausgebildet, wobei das Führungselement (34) ein Stift ist und ortsfest im Gehäuse (5) eingelassen ist. Die Nut (35) ist in die Umfangsfläche des Bremskolbens (4) eingebracht. Der Stift ragt in die Nut.
Das Messsystem (50) zur Bestimmung der Bremskolbenpositionen ist in 5 schematisch dargestellt. Das Messsystem (50) umfasst Mittel (52, 53) zur Erfassung einer Größe, die für die in der Fahrzeugbetriebsbremse (1) wirkende Spannkraft charakteristisch ist. Die erfassten Größendaten werden in elektrische Signale umgewandelt und an eine Steuereinheit geleitet. Die Steuereinheit steuert den Elektromotor (41) an. Die Abtriebswelle (42) des Elektromotors (41) treibt die Eingangswelle (21) an. Die Größenerfassung (52) von Kräften und/oder Drehmomenten erfolgt im Bereich der Fahrzeugbetriebsbremse (1). Die Erfassung der Stromaufnahme (53) des Elektromotors (41) erfolgt im Schaltkreis der Motorstromversorgung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1056960 B1 [0003, 0005]
DE 19850923 A1 [0003, 0006]

Claims

Betätigungsvorrichtung (3) für eine Fahrzeugbetriebsbremse (1), wobei die Betätigungsvorrichtung (3) einen Bremskolben (4) und ein mit Wälzkörpern (9) bestücktes Rampengetriebe (8) umfasst, wobei die Betätigungsvorrichtung (3) dazu ausgelegt ist den Bremskolben (4) zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rampengetriebe (8) Rampen (10) mit variabler Steigung aufweist, wobei die variable Steigung so gestaltet ist, dass sie alle für einen Bremsvorgang im Fahrbetrieb eines zugehörigen Fahrzeugs notwendigen translatorischen Axialbewegungen des Bremskolbens (4) bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung (3) bewirken kann.
Betätigungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei die variable Steigung dergestalt ist, dass die Rampen (10), welche mit der variablen Steigung ausgeführt sind, jeweils in ihrer Gesamterstreckung aufeinanderfolgend angeordnete Rampenabschnitte (11) aufweist, die sich in ihrer Steigung voneinander unterscheiden.
Betätigungsvorrichtung (3) nach Anspruch 2, wobei von den aufeinanderfolgend angeordneten Rampenabschnitten (11) die Steigung eines Rampenabschnitts (B) im Mittel größer ist als die Steigung eines dem Rampenabschnitt (B) vorangehenden Rampenabschnitts (A) und/oder eines dem Rampenabschnitt (B) nachfolgenden Rampenabschnitts (C).
Betätigungsvorrichtung (3) nach Anspruch 3, wobei der Rampenverlauf des Rampenabschnitts (B) zumindest teilweise progressiv ist und/oder wobei der Rampenverlauf des Rampenabschnitts (C) zumindest teilweise degressiv ist.
Betätigungsvorrichtung (3) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Rampenabschnitt (C) mindestens genau so lang ist, wie einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B) oder wobei der Rampenabschnitt (C) mindestens um das 1,5-fache länger ist, als einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B) oder wobei der Rampenabschnitt (C) mindestens doppelt so lang ist, wie einer der beiden Rampenabschnitte (A) oder (B).
Fahrzeugbetriebsbremse (1), umfassend: eine Betätigungsvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mindestens einen Bremsbelag (12) und mindestens einen Bremskörper (13), wobei der Bremskörper (13) vorzugsweise eine Bremsscheibe ist.
Fahrzeugbetriebsbremse (1) nach Anspruch 6, wobei die Fahrzeugbetriebsbremse (1) ferner einen Elektromotor (41) umfasst mit welchem die Betätigungsvorrichtung (3) betätigbar ist.
Fahrzeugbetriebsbremse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Betätigungsvorrichtung (3) eine Nachstelleinrichtung umfasst, mit welcher der Bremskolben (4) in Axialrichtung bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung (3) automatisch dann nachgestellt wird, wenn sich der Anstellweg (s) des Bremskolbens (4) von einer Ruheposition hin zu einer Kontaktposition, bei welcher ein an dem Bremskolben (4) angeordneter Bremsbelag (12) mit dem Bremskörper (13) in Kontakt kommt, soweit vergrößert hat, dass ein für den Betriebszustand der Fahrzeugbetriebsbremse (1) vorgegebener Anstellweg (s) in seiner Weglänge überschritten wird.
Messsystem (50) zur Bestimmung einer Position eines Bremskolbens (4) in einer Fahrzeugbetriebsbremse (1), wobei die Fahrzeugbetriebsbremse (1) eine Betätigungsvorrichtung (3) mit einem Rampengetriebe (8) umfasst, wobei das Rampengetriebe (8) Rampen (10) mit variabler Steigung aufweist, wobei das Messsystem (50) umfasst: Mittel (52, 53) zur Erfassung mindestens einer Größe, die für die in der Fahrzeugbetriebsbremse (1) aufgrund von Bremsvorgängen wirkende Spannkraft charakteristisch ist, Mittel, welche die mindestens eine charakteristische Größe in elektrische Signale umwandeln, und eine Steuereinheit (51), die dazu eingerichtet ist, aus der Steigung der Rampen (10) und dem elektrischen Signal die Position des Bremskolbens (4) bezüglich der Fahrzeugbetriebsbremse (1) zu bestimmen.
Messsystem (50) nach Anspruch 9, wobei die Fahrzeugbetriebsbremse (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 ausgestaltet ist.