DE102022123658A1

DE102022123658A1 - Scheibenbremse und Zuspanneinheit mit einer Dämpfungseinheit

Info

Publication number: DE102022123658A1
Application number: DE102022123658.7A
Authority: DE
Inventors: Jochen Frank
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse (10), insbesondere elektromechanische Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, umfassend ein Druckstück (100) mit einer Gewindebohrung (110), das zur Montage in einem Bremssattel eingerichtet ist, und eine Zuspanneinheit (300) mit einer Nachstellschraube (310), die mit der Gewindebohrung (110) in Eingriff und zur Einstellung einer Bremsbelagsposition um eine Schraubachse (A) drehbar ist. Die Erfindung schlägt vor, dass die Zuspanneinheit (300) ein Dämpfungselement (410) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Nachstellschraube (310) relativ zu dem Druckstück (100) zu dämpfen. Ferner betrifft die Erfindung eine Zuspanneinheit für eine solche Scheibenbremse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere elektromechanische Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, umfassend ein Druckstück mit einer Gewindebohrung, das zur Montage in einem Bremssattel eingerichtet ist und eine Zuspanneinheit mit einer Nachstellschraube, die mit der Gewindebohrung in Eingriff und zur Einstellung einer Bremsbelagsposition um eine Schraubachse drehbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zuspanneinheit zur Einstellung einer Bremsbelagsposition einer Scheibenbremse.
Scheibenbremsen, insbesondere Nutzfahrzeugscheibenbremse der eingangs genannten Art, sind allgemein bekannt und werden in Fahrzeugen aller Art, unter anderem in Lastkraftwagen, Bussen und dergleichen eingesetzt. Nach Erhalt eines Betätigungssignals, z. B. von einem Bremspedal in der Fahrerkabine oder von einem elektronischen Steuergerät, wird durch einen Bremszylinder eine Betätigungskraft erzeugt und über einen Schwenkhebel auf den Bremssattel übertragen. In dem Bremssattel ist ein Druckstück angeordnet, welches durch die Schwenkbewegung des Hebels in Richtung Bremsscheibe bewegt wird. Das Druckstück ist mit zumindest einem der Bremsbeläge wirkverbunden. Nach Überwindung eines Lüftspiels zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe wird dann bei Kontakt eine Reibkraft aufgebracht, wenn einer der Bremsbeläge durch das Druckstück und/oder einer der Bremsbeläge durch die resultierende Verschiebung des Bremssattels gegen die Bremsscheibe der Scheibenbremse gedrückt wird.
Ferner weist die Scheibenbremse eine Zuspanneinheit auf, die eine Nachstelleinheit umfasst, um den Bremsverschleiß zu kompensieren, der im Laufe der Zeit beim Vorwärtsbewegen der inneren Bremsbeläge zur Bremsscheibe entsteht. Eine solche Nachstelleinheit umfasst eine Nachstellschraube, die mit einer Gewindebohrung des Druckstücks in Eingriff ist. Durch Rotation der Nachstellschraube in der Gewindebohrung lässt sich die Position der Nachstellschraube in axialer Richtung bzw. in Richtung der Schraubachse und damit das Lüftspiel einstellen.
Im Betrieb kommt es aufgrund der Beschaffenheit der Fahrbahn regelmäßig zu Vibrationen und Erschütterungen der Scheibenbremse und damit der Zuspanneinheit. Die Erschütterungen wirken dabei auf die Nachstellschraube, welche sich infolgedessen relativ zu dem Druckstück entlang der Schraubachse bewegt. Ferner führen auch die hochdynamischen Belastungen der Scheibenbremse, beispielsweise im Falle einer Vollbremsung, zu Schwingungen der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück. Diese Relativbewegung der Nachstellschraube bedingt eine Veränderung des Lüftspiels zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe. Die Veränderung des Lüftspiels birgt dabei ein Sicherheitsrisiko im Betrieb des jeweiligen Fahrzeugs. So führt eine Relativbewegung der Nachstellschraube derart, dass diese sich in Richtung des Druckstücks bewegt, zu einer Vergrößerung des Lüftspiels und damit einem Abfall der Bremsleistung.
Kommt es hingegen infolge von Erschütterungen durch die Fahrbahn bzw. den hochdynamischen Betrieb der Bremse zu einer Bewegung der Nachstellschraube in Schraubrichtung von dem Druckstück weg, so reduziert sich das Lüftspiel und die Bremse stellt zu. Dies birgt ebenso ein Sicherheitsrisiko, da der ordnungsgemäße Betrieb der Scheibenbremse nicht länger gesichert ist.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebssicherheit von Scheibenbremsen weiter zu erhöhen.
Die Erfindung löst die zugrundeliegende Aufgabe in einem ersten Aspekt in Bezug auf eine Scheibenbremse dadurch, dass die Zuspanneinheit der Scheibenbremse ein Dämpfungselement aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück zu dämpfen. In anderen Worten werden die Schwingungen der Nachstellschraube infolge von Betriebsbedingten Vibrationen durch Oszillatoren innerhalb des Fahrzeugs und Erschütterungen aufgrund einer unebenen Fahrbahn gedämpft. Diese Schwingungen führen, wie vorstehend erläutert, zu einer Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück entlang der Schraubachse. Die Erfinder erkannten diesbezüglich, dass durch eine Reduzierung der Schwingungen der Nachstellschraube durch ein entsprechendes Dämpfungselement eine unbeabsichtigte Veränderung des Lüftspiels im Betrieb vermieden oder zumindest minimiert wird. Ein Dämpfungselement im Sinne der Erfindung dissipiert dabei einen Teil der kinetischen Energie der Nachstellschraube. Durch diese Energiedissipation werden die Schwingungen und infolgedessen auch die Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück reduziert. Eine Dämpfung lässt dabei auch weiterhin eine Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück zu, sodass der Betrieb der Zuspanneinheit zum Einstellen des Lüftspiels und zur Betätigung der Bremsbeläge weiter gesichert ist.
Es soll verstanden werden, dass das Dämpfungselement im Sinne der Erfindung zur Dämpfung der Bewegung der Nachstellschraube in einer beliebigen Anzahl von Raumrichtungen eingerichtet ist. Weiterhin soll verstanden werden, dass eine Nachstelleinheit einen Teil der Zuspanneinheit ausbildet, dem sämtliche Komponenten der Zuspanneinheit zur Kompensation des Bremsbelagsverschleißes zugeordnet sind. Die Erfindung wird im Folgenden dabei lediglich unter Bezugnahme auf die Zuspanneinheit erläutert, welche die Nachstelleinheit und folglich auch sämtliche ihrer Komponenten umfasst.
Vorzugsweise ist das Dämpfungselement dazu eingerichtet, die Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück mit einer Dämpfungskomponente in Richtung der Schraubachse und vorzugsweise einer Dämpfungskomponente in radialer Richtung zu dämpfen. Durch eine Dämpfung der Nachstellschraube in Richtung der Schraubachse wird eine mit einer Lüftspieländerung einhergehende Bewegung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück vermieden bzw. reduziert. Die Impulsenergie durch die Erschütterungen, welche auf die Nachstellschraube wirken, wird somit von dem Dämpfungselement zumindest in Teilen in Wärme umgewandelt und damit dissipiert. Durch die Dämpfung mit einer Dämpfungskomponente in radialer Richtung, wird auch die Bewegung der Nachstellschraube die zu einer Drehbewegung führende Bewegung der Nachstellschraube in radialer Richtung effektiv gemindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Dämpfungselement ein Polymer auf, welches unter Betriebsbedingungen entropieelastische Eigenschaften aufweist. Unter Betriebsbedingungen wird vorliegend ein Temperaturbereich zwischen 40°C und 100°C verstanden. Entropieelastizität bezeichnet bei Polymeren die Eigenschaft, nach einer Verformung infolge einer Streckung von ganzen Makromolekülen oder Molekülsegmenten wieder in den entropisch günstigeren Knäuelzustand zurückzukehren. Sie beruht auf einer reversiblen Entropieänderung in den Makromolekülen der Materialmatrix, die aus langen Ketten gleicher Bausteine bestehen. Entropieelastizität tritt bei allen Polymeren im Temperaturbereich oberhalb der Glasübergangstemperatur auf. Bei teilkristallinen Thermoplasten wird der entropieelastische Zustandsbereich nach oben durch den Kristallitschmelzbereich begrenzt, bei Elastomeren (z. B. Gummi, Silikonkautschuk) durch den Beginn thermischer Zersetzungsprozesse. Polymere mit entropieelastischen Eigenschaften zeichnet sich im entsprechenden Temperaturbereich durch eine nichtlineare Spannungs-Dehnungskennlinie, Dämpfungs- und verformungshistorische Effekte sowie eine ausgeprägte Inkompressibilität aus. Sofern vorliegend von entropieelastischen Eigenschaften gesprochen wird, so weisen diese auch Polymere mit viskoelastischen Eigenschaften auf. Die Viskoelastizität von Polymeren beruht auf einer verzögerten Gleichgewichtseinstellung der Makromoleküle zueinander bei oder nach mechanischer Belastung. Der Anteil der jeweiligen Dehnungskomponenten an der Gesamtdehnung wird bestimmt durch Sekundärbindungen und Molekülverhakungen. Die zeitabhängige Dehnungskomponente wird bestimmt durch Streck-, Entknäuelungs- und Entschlaufungsvorgänge. Das reversible elastische Verhalten wird dabei durch die Entropieelastizität des viskoelastischen Werkstoffs bedingt. Je nach Temperatur, Beanspruchungsdauer und -geschwindigkeit kommt es dann zu irreversiblen viskosen Molekülabgleitungen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Druckstück eine Ausnehmung auf, wobei das Dämpfungselement in der Ausnehmung angeordnet ist. Somit kann das Dämpfungselement wiederholgenau relativ zu dem Druckstück und der Nachstellschraube angeordnet werden. Die Ausnehmung ist dabei bevorzugt derart angeordnet, dass das in der Ausnehmung angeordnete Druckstück in Kontakt mit der Nachstellschraube kommt, derart, dass die Relativbewegung bzw. Schwingung der Nachstellschraube zu dem Druckstück gedämpft wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Zuspanneinheit eine Dämpfungs- und Hemmeinheit auf, welche das Dämpfungselement und einen Halteabschnitt aufweist, wobei der Halteabschnitt zum Festlegen der Position des Dämpfungselements relativ zum Druckstück eingerichtet ist. Somit wird das Dämpfungselement durch den Halteabschnitt an einer definierten Position relativ zum Druckstück festgelegt und gehalten, derart, dass die Nachstellschraube relativ zum Druckstück und der Dämpfungs- und Hemmeinheit bewegbar bleibt. Somit ist die Funktionsfähigkeit der Nachstellschraube weiterhin gesichert und das Dämpfungselement, welches an einer definierten Position relativ zum Druckstück festgelegt ist, dämpft die Bewegung der Nachstellschraube relativ zum Druckstück. Eine ungewollte Veränderung des Lüftspiels infolge von Erschütterungen, die zu einer Relativbewegung bzw. Schwingung der Nachstellschraube relativ zum Drückstück führen, wird somit gemindert.
Vorzugsweise weist die Nachstellschraube eine Anzahl von Außengewindegängen auf und das Dämpfungselement und/oder der Halteabschnitt ist mit zumindest einem der Außengewindegänge in Eingriff. Dadurch, dass das Dämpfungselement und/oder der Halteabschnitt mit zumindest einem der Außengewindegänge in Eingriff ist, können Kräfte in radialer Richtung und in Richtung der Schraubachse von der Nachstellschraube auf das Dämpfungselement und/oder den Halteabschnitt übertragen werden. Die Dämpfung weist somit eine Dämpfungskomponente in radialer Richtung und eine Dämpfungskomponente in Richtung der Schraubachse auf.
Weiter bevorzugt weist das Dämpfungselement ein Innengewinde auf, welches mit mindestens einem der Außengewindegänge in Eingriff ist. Die Effektivität des Dämpfungselements wird durch einen solchen Gewindeeingriff erhöht. Die Erfindung erkennt vorteilhaft, dass die Bereitstellung eines Dämpfungselements mit einem Innengewinde, welches mit dem Außengewinde oder zumindest einem der Außengewindegänge der Nachstellschraube in Eingriff ist, den Betrieb der Nachstellschraube nicht behindert und gleichzeitig eine unmittelbare Dämpfung und damit Energiedissipation der auf die Nachstellschraube wirkenden Impulse bewirkt. Eine Relativbewegung der Nachstellschraube relativ zum Druckstück, welche zu einer Veränderung des Lüftspiels führen würde, wird somit vermieden. Ein solches Dämpfungselement kann die Relativbewegung der Nachstellschraube zum Druckstück somit deutlich effizienter dämpfen als ein Dämpfungselement zur mittelbaren Dämpfung der Relativbewegung der Nachstellschraube, etwa über den Halteabschnitt.
Vorzugsweise ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit koaxial zur Nachstellschraube angeordnet. Somit kann die Dämpfungs- und Hemmeinheit die Bewegung der Nachstellschraube relativ zum Druckstück in radialer Richtung optimal dämpfen. Sofern die Dämpfungs- und Hemmeinheit bzw. das Dämpfungselement durch den Halteabschnitt ferner an einer definierten Position am Druckstück festgelegt ist, können ferner auch Schwingungen der Nachstellschraube in Richtung der Schraubachse auf diese Weise gedämpft werden.
Weiter bevorzugt liegt die Dämpfungs- und Hemmeinheit abschnittsweise an einer Außenkontur der Nachstellschraube an. Somit kann die Dämpfungs- und Hemmeinheit beispielsweise koaxial zu einer Achse angeordnet sein, welche um einen definierten Winkel versetzt zur Schraubachse verläuft. Dabei liegt die Dämpfungs- und Hemmeinheit weiterhin an zumindest einem Abschnitt der Außenkontur der Nachstellschraube an und kann auf diese Weise Schwingungen in radialer Richtung mit einer Dämpfungskomponente in eben dieser Richtung dämpfen und bevorzugt auch Bewegungen in Richtung der Schraubachse dämpfen, wobei zumindest eine Dämpfungskomponente in Richtung der Schraubachse wirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Dämpfungselement und der Halteabschnitt integral ausgebildet. In anderen Worten sind der Halteabschnitt und das Dämpfungselement einteilig ausgebildet Diese integrale Komponente erfüllt somit gleichzeitig eine Dämpfungs- und Haltefunktion. Die Dämpfungs- und Hemmeinheit wird dadurch kompakter und die Kraftleitung zwischen dem Dämpfungselement und dem Halteabschnitt optimiert.
Besonders bevorzugt ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit als Ring ausgebildet, wobei der Halteabschnitt bevorzugt radial außerhalb vom Dämpfungselement verläuft. Das Dämpfungselement liegt somit bevorzugt zumindest abschnittsweise an einer Außenkontur der Nachstellschraube an und kann somit unmittelbar Schwingungen der Nachstellschraube dämpfen. Die auf das Dämpfungselement wirkenden Kräfte werden auf den Halteabschnitt übertragen, welcher dazu eingerichtet ist, die Position des Dämpfungselements relativ zum Druckstück festzulegen und die vom Dämpfungselement übertragenen Kräfte, in das Druckstück zu leiten.
Vorzugsweise weist der Halteabschnitt einen ersten E-Modul auf und das Dämpfungselement weist einen zweiten E-Modul auf, wobei der erste E-Modul höher ist als der zweite E-Modul. Somit weist das Dämpfungselement eine geringere Steifigkeit auf und dissipiert Energie, bevor der Halteabschnitt sich elastisch und später auch plastisch verformen kann. Der Halteabschnitt weist dabei bevorzugt einen E-Modul in solcher Höhe auf, dass die Position der Dämpfungs- und Hemmeinheit relativ zum Druckstück derart festgelegt ist, dass eine Rotation der Nachstellschraube um die Schraubachse die Position der Dämpfungs- und Hemmeinheit unberührt lässt und diese weiterhin in ihrer Position relativ zum Druckstück festgelegt ist. Der E-Modul des Halteabschnitts ist dabei bevorzugt in Abhängigkeit von den auf die Nachstellschraube wirkenden Drehmomenten im Betrieb der Scheibenbremse gewählt.
Vorzugsweise weist der Halteabschnitt einen metallischen Werkstoff auf. Ein metallischer Werkstoff, insbesondere Stahl, weist dabei eine ausreichend hohe Steifigkeit auf, um die Position der Dämpfungs- und Hemmeinheit relativ zu dem Druckstück festzulegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Halteabschnitt form- und/oder kraftschlüssig mit dem Druckstück in Eingriff, derart, dass eine Rotation der Dämpfungs- und Hemmeinheit um die Schraubachse gesperrt ist. Somit wird die Position der Dämpfungs- und Hemmeinheit ungeachtet der im Betrieb auftretenden Rotation der Nachstellschraube um die Schraubachse zuverlässig durch den Halteabschnitt festgelegt. Eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung stellt dabei eine auch unter Betriebsbedingungen zweckmäßige Lösung zum Festlegen der Position des Dämpfungselements dar. Insbesondere wird eine solche Verbindung nicht durch Verschmutzungen und Temperaturschwankungen nachteilig beeinflusst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Halteabschnitt einen Außendurchmesser auf und die Ausnehmung weist einen Innendurchmesser auf, wobei der Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser und der Halteabschnitt in die Ausnehmung eingepresst ist. Somit wird der Halteabschnitt über eine Presspassung mit dem Druckstück verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Halteabschnitt ein Formschlusselement, insbesondere einen sich radial nach außen erstreckenden Vorsprung auf. Das Formschlusselement ist dabei mit einer korrespondierenden Aufnahme des Druckstücks in Eingriff. Durch eine solche formschlüssige Verbindung wird in zuverlässiger Weise die Bewegung der Dämpfungs- und Hemmeinheit um die Schraubachse gesperrt, sodass eine dauerhafte und zuverlässige Positionierung der Dämpfungs- und Hemmeinheit im Betrieb sichergestellt ist.
Vorzugsweise weist das Dämpfungselement ein Elastomer auf, welches durch Aufvulkanisieren mit dem Halteabschnitt verbunden ist. Der Halteabschnitt weist dabei bevorzugt einen metallischen Werkstoff auf. Die Verbindung eines elastomeren Dämpfungselements mit dem Halteabschnitt durch Aufvulkanisieren stellt eine zweckmäßige und fertigungstechnisch gut handhabbare Verbindung dar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dämpfungs- und Hemmeinheit ein Federelement auf, welches dazu eingerichtet ist, eine Federkraft in Richtung eines distalen Endes der Nachstellschraube aufzubringen und die Bewegung der Nachstellschraube entlang der Schraubachse in Richtung des Druckstücks zu hemmen. Bevorzugt ist das Federelement eine Blattfeder. Diese ist bevorzugt in der Ausnehmung des Druckstücks angeordnet und übt auf den Halteabschnitt und/oder das Dämpfungselement eine Federkraft in Richtung des distalen Endes der Nachstellschraube aus. Das Federelement wirkt somit als Hemmelement, welches die Nachstellschraube gegen das Druckstück verspannt und verhindert, dass die Nachstellschraube sich entlang der Schraubachse in Richtung des Druckstücks bewegt.
Vorzugsweise ist das Polymer ein Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer mit einem Füllstoffanteil von mindestens 5 phr, wobei der Füllstoff einen der folgenden umfasst: mineralische Füllstoffe, insbesondere Kieselsäure, Silikate oder Schichtsilikate; kohlenstoffhaltige Füllstoffe, insbesondere Ruß oder Graphit; und glashaltige Füllstoffe. Durch Füllstoffe in dem Dämpfungselement wird die Festigkeit, Steifigkeit und insbesondere Verschleißbeständigkeit des Dämpfungselements erhöht. Insbesondere in Anwendungen, in welchen das Dämpfungselement direkt mit der Nachstellschraube in Eingriff ist, ist dies besonders vorteilhaft. Somit werden die vorteilhaften Eigenschaften eines Elastomers für die Dämpfung der Nachstellschraube genutzt und gleichzeitig durch die Füllstoffe ausreichende mechanische Eigenschaften sichergestellt.
Einen bedeutenden Einfluss auf die Materialeigenschaften des Elastomers haben so genannte Verstärkerfüllstoffe, auch als aktive Füllstoffe bezeichnet. Sofern im Rahmen der Erfindung von Füllstoffen die Rede ist, so sind darunter aktive Füllstoffe zu verstehen. Durch Art und Menge der Füllstoffe lassen sich dem Verwendungszweck angepasste physikalische Eigenschaften erzielen. Maßgeblich verantwortlich für die verstärkende Wirkung sind die spezifische Oberfläche, die Struktur sowie die Oberflächenaktivität der Füllstoffe. Das Prinzip beruht auf der Wechselwirkung des Füllstoffs mit der Polymermatrix oder, einen ausreichend hohen Füllgrad vorausgesetzt, auf der Bildung von Füllstoffnetzwerken, die dem chemischen Polymernetzwerk überlagert sind. Aktive Füllstoffe haben einen Partikeldurchmesser zwischen 10 und 100 nm (Nanoteilchen), inaktive Füllstoffe dagegen einen Partikeldurchmesser zwischen 500 und 1000 nm. Die erzielbaren mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Abriebverhalten oder Weiterreißfestigkeit von der Struktur und Oberfläche der Ruße sowie vom Füllstoffgehalt sind dabei abhängig vom Füllstoffgehalt.
Die Erfindung wurde vorstehend in einem ersten Aspekt in Bezug auf eine Scheibenbremse beschrieben. Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt eine Zuspanneinheit zur Einstellung einer Bremsbelagsposition einer Scheibenbremse, insbesondere einer Scheibenbremse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, mit einer Nachstellschraube, die mit einer Gewindebohrung eines Druckstücks der Scheibenbremse in Eingriff bringbar und zur Einstellung einer Bremsbelagsposition um eine Schraubachse drehbar ist. Die Erfindung löst die eingangs genannte Aufgabe in Bezug auf die Zuspanneinheit gemäß dem zweiten Aspekt durch ein Dämpfungselement, welches dazu eingerichtet ist, die Bewegung bzw. Schwingung der Nachstellschraube relativ zu dem Druckstück zu dämpfen. Die Zuspanneinheit für eine Scheibenbremse mit einem solchen Dämpfungselement macht sich die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Vorteile und die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Scheibenbremse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verwiesen, welche ebenso Vorteile und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Zuspanneinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung darstellen.
Vorzugsweise weist die Zuspanneinheit eine Aktuator-Ringanordnung auf, die zur Rotation der Nachstellschraube um die Schraubachse eingerichtet ist. Weiter bevorzugt weist die Zuspanneinheit ferner eine Feder auf, insbesondere eine Schlingfeder, welche zur funktionsfähigen Kopplung der Aktuator-Ringanordnung mit der Nachstellschraube eingerichtet ist. Durch eine solche Aktuator-Ringanordnung kann die Nachstellschraube automatisiert betätigt werden und so das Lüftspiel eingestellt bzw. im Betrieb nachgestellt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen. Vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweisen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmalen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu den in den Ansprüchen beanspruchten Gegenständen. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, sowie anhand der folgenden Figuren. Im Einzelnen zeigen:

1: einen Ausschnitt einer Fahrzeugscheibenbremse gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch;
2: eine Zuspanneinheit und eine Dämpfungs- und Hemmeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht;
3a: eine unverspannte Zuspanneinheit und eine Dämpfungs- und Hemmeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer teilgeschnittenen Seitenansicht;
3b: die Zuspanneinheit und eine Dämpfungs- und Hemmeinheit gemäß 3a in einer geschnittenen Seitenansicht;
4: die Zuspanneinheit und eine Dämpfungs- und Hemmeinheit gemäß 3a in einem vorgespannten Zustand in einer teilgeschnittenen Seitenansicht;
5a: eine und eine Dämpfungs- und Hemmeinheit in einer perspektivischen Ansicht; und
5b: die Dämpfungs- und Hemmeinheit gemäß 5a in einer geschnittenen Seitenansicht

Die 1 zeigt einen Teil einer Fahrzeugscheibenbremse 10 und die Komponenten der Scheibenbremse.
Gemäß 1 umfasst die Scheibenbremse 10 ein Druckstück 100, das zur Montage in einem Bremssattel (nicht gezeigt) der Bremse 10 eingerichtet ist. Vorzugsweise umfasst die Bremse 10 ferner einen Hebel 200, der zur wirksamen Kopplung mit einem Bremszylinder (nicht dargestellt) eingerichtet ist, und eine Zuspanneinheit 300, die zur Einstellung einer Bremsbelagsposition (nicht dargestellt) eingerichtet ist. Der Hebel 200 wird über ein Schwenklager 500 schwenkbar gegen das Druckstück 100 abgestützt.
Das Druckstück 100 umfasst eine Gewindebohrung 110 (vgl. 2), in die eine entsprechend gewindete Nachstellschraube 310 der Zuspanneinheit 300 eingreift.
Wie in 1 am besten dargestellt, umfasst der Hebel 200 einen Schwenkarm 210 mit zwei voneinander beabstandete Schaftabschnitten, der in Wirkverbindung mit dem Bremszylinder (nicht gezeigt) und dem Druckstück 100 steht. Der Hebel 200 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der durch den Bremszylinder (nicht gezeigt) aufgebrachten Kraft F eine Relativbewegung des Druckstücks 100 in Richtung der Bremsscheibe (nicht gezeigt) zu bewirken.
Die Zuspanneinheit 300 umfasst eine Aktuator-Ringanordnung 320, die um die Nachstellschraube 310 angeordnet ist. Die Aktuator-Ringanordnung 320 ist funktionsfähig mit der Nachstellschraube 310 über eine Feder 330 gekoppelt, wobei die Feder 330 zwischen der Aktuator-Ringanordnung 320 und der Nachstellschraube 310 angeordnet ist. Im Betrieb zur Einstellung der Bremsbelagsposition bewirkt die Aktuator-Ringanordnung 320 eine Drehung der Nachstellschraube 310 um eine Schraubachse A in Richtung der Bremsscheibe (nicht dargestellt).
Im Betrieb zum Einstellen der Bremsbelagsposition kann der Schwenkhebel 200 auch mit der Zuspanneinheit 300 zusammenwirken, wobei die Bewegung des Hebels 200 mit der Aktuator-Ringanordnung 320 zusammenwirkt und eine Drehung der Nachstellschraube 310 um die Schraubachse A bewirkt.
2 zeigt einen Teil der Scheibenbremse 10 gemäß 1 mit dem Druckstück 100, der Zuspanneinheit 300 und einer Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Das Druckstück 100 weist die Gewindebohrung 110 auf, in der die Nachstellschraube 310 der Zuspanneinheit 300 aufgenommen ist. Die Nachstellschraube 310 ist dabei in der Gewindebohrung 110 in Richtung der Schraubachse A bewegbar. Die Nachstellschraube 310 weist ein Außengewinde 312 auf, mit welchem sie mit der Gewindebohrung 110 in Eingriff ist. Durch eine Bewegung der Nachstellschraube 310 in Schraubrichtung in Richtung des Druckstücks 100 wird das Lüftspiel zwischen Bremsscheibe und Bremsbelägen (nicht gezeigt) vergrößert. Durch eine Bewegung der Nachstellschraube 310 entlang der Schraubachse A hin zu ihrem distalen Ende 314 wird das Lüftspiel zwischen Bremsscheibe und Bremsbelägen (nicht gezeigt) vergrößert.
Zur Dämpfung einer unerwünschten Relativbewegung der Nachstellschraube 310 relativ zum Druckstück 100 ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 vorgesehen. Diese dämpft die Bewegung der Nachstellschraube 310 relativ zum Druckstück 100 zumindest in Richtung der Schraubachse A. Vorzugsweise ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 auch zum Dämpfen in radialer Richtung R eingerichtet. Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 weist ein Dämpfungselement 410 und einen Halteabschnitt 420 auf. Das Dämpfungselement 410 und der Halteabschnitt 420 sind vorliegend integral als Ring ausgebildet, welcher koaxial zur Schraubachse A angeordnet ist und einen Abschnitt der Nachstellschraube 310 umfänglich umgibt. Das Dämpfungselement 410 ist dabei mit zumindest zwei Außengewindegängen 312.1, 312.2 der Nachstellschraube 310 in Eingriff. Das Dämpfungselement 410 weist zum Eingriff mit dem Außengewinde 312 ein korrespondierendes Innengewinde 416 auf und ist zumindest teilweise aus einem Polymer 412, insbesondere einem Elastomer 414 hergestellt. Der Halteabschnitt 420 ist bevorzugt zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff 422 hergestellt. Das Dämpfungselement 410 und der Halteabschnitt 420 sind in einer Ausnehmung 120 des Druckstücks 100 angeordnet. Der Halteabschnitt 420 ist dabei beabstandet zu einer Wandung 121 der Ausnehmung 120 angeordnet. Der Halteabschnitt 420 weist einen Außendurchmesser D1 auf und die Ausnehmung 120 weist einen Innendurchmesser D2 auf, der größer ist als der Außendurchmesser D1. Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 ist somit lediglich formschlüssig mit der Ausnehmung 120 in Eingriff. Alternativ oder zusätzlich zum Formschluss kann der Außendurchmesser D1 größer sein als der Innendurchmesser D2, sodass die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 in die Ausnehmung 120 eingepresst ist.
Auf diese Weise ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 kraftschlüssig mit dem Druckstück 100 verbunden. Durch ein solches Einpressen des Halteabschnitts 420 in die Ausnehmung 120 ist die Position der Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 relativ zu dem Druckstück 100 festgelegt. In diesem Fall wird eine Relativbewegung der Nachstellschraube 310 beispielsweise in Richtung der Schraubachse A hin zu dem Druckstück 100 sowie in Richtung des distalen Endes 314 der Nachstellschraube 310 gedämpft.
In Ausführungsbeispielen, in welchen die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 lediglich in die Ausnehmung 120 eingelegt ist (vgl. 2), dämpft diese zumindest eine Relativbewegung der Nachstellschraube 310 in Richtung des Druckstücks 100 entlang der Schraubachse A.
Die 3a und 3b zeigen einen Ausschnitt der Bremse 10 gemäß 1 mit einem Druckstück 100 und einer Zuspanneinheit 300 sowie einer Dämpfungs- und Hemmeinheit 400' gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Druckstück 100 und die Zuspanneinheit 300 sind identisch zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ausgebildet, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen zur Ausbildung des Druckstücks 100 und der Zuspanneinheit 300 verwiesen wird. Gleiche Bauteile weisen vorliegend identische Bezugszeichen auf.
Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400' unterscheidet sich von dem vorstehend in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Federelement 430, welches vorliegend als Blattfeder 432 ausgebildet ist. Die Blattfeder 432 ist dazu eingerichtet, durch Zusammenwirken mit dem Halteabschnitt 420 und dem Dämpfungselement 410 die Nachstellschraube 310 in Richtung ihres distalen Endes 314 gegenüber dem Druckstück 100 vorzuspannen und auf diese Weise eine ungewollte Relativbewegung der Nachstellschraube 310, insbesondere entlang der Schraubachse A in Richtung des Druckstücks 100, infolge von Erschütterungen zu verhindern. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement 410 auch zum Dämpfen in radialer Richtung R eingerichtet. Das Dämpfungselement 410 und der Halteabschnitt 420 erfahren dabei durch die Blattfeder 432 eine Federkraft, welche in Richtung des distalen Endes 314 entlang der Schraubachse A wirkt. In den 3a und 3b wird die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400' dabei in einem unverspannten Zustand gezeigt.
In 4 ist die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400' hingegen in ihrem verspannten Zustand gezeigt. Sofern beim Einschrauben der Nachstellschraube 310 die von dem Federelement 430 aufgebrachte Federkraft überwunden wird, so wird das als Blattfeder 432 ausgebildete Federelement 430 flach gegen eine Anlagefläche 122 der Ausnehmung 120 gedrückt, wobei auch weiterhin eine Federkraft in Richtung des Halteabschnitts 420 aufgebracht wird. Diese in Richtung des Halteabschnitts 420 bzw. des distalen Endes 314 der Nachstellschraube 310 wirkende Kraft führt im Betrieb zu einer Verspannung der Nachstellschraube 310, sodass eine Schraubbewegung und damit eine Relativbewegung der Nachstellschraube 310 entlang der Schraubachse A verhindert bzw. gehemmt wird. Dieser Zustand beschreibt vorliegend den verspannten Zustand der Dämpfungs- und Hemmeinheit 400'. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement 410 auch zum Dämpfen in radialer Richtung R eingerichtet.
Die 5a und 5b zeigen eine Detaildarstellung der Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 gemäß 2. Die gezeigte Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 kann auch um ein Federelement 430 ergänzt werden, wie in den 3a bis 4 gezeigt. Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 weist in bekannter Weise ein Dämpfungselement 410 auf, welches ein Polymer 412 umfasst. Bevorzugt ist das Polymer 412 ein Elastomer 414. Radial außerhalb des Dämpfungselements 410 ist ein Halteabschnitt 420 angeordnet. Der Halteabschnitt 420 ist bevorzugt integral, also einteilig mit dem Dämpfungselement 410 ausgebildet. Bevorzugt weist der Halteabschnitt 420 einen metallischen Werkstoff auf, sodass eine ausreichende Steifigkeit bereitgestellt ist, um den auf die Nachstellschraube 310 wirkenden Drehmomenten standzuhalten. Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 ist dabei als Ring ausgebildet und das Dämpfungselement 410 weist ein Innengewinde 416 auf, welches dazu eingerichtet ist, mit zumindest zwei Gewindegängen 312.1, 312.2 des Außengewindes 312 (vgl. 2) in Eingriff zu sein. Wie insbesondere 5b zeigt, weist das Dämpfungselement 410 eine radiale Erstreckung E auf.
Die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 weist ferner ein sich vom Halteabschnitt 420 radial nach außen erstreckendes Formschlusselement 440 auf. Das Formschlusselement 440 ist dazu eingerichtet, mit einer korrespondierenden Aufnahme 130 des Druckstücks 100 (vgl. 2 bis 4) in Eingriff gebracht zu werden. Die Aufnahme 130 ist in den 2 bis 4 lediglich hinsichtlich ihrer Position angedeutet, wird allerdings nicht gezeigt. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 und dem Druckstück 100 bereitgestellt. Auf die Nachstellschraube 310 (vgl. 2 bis 4) wirkende Drehmomente können somit über die Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 in das Druckstück 100 geleitet werden. Gleichzeitig wird eine Bewegung der Nachstellschraube 310 entlang der Schraubachse A (vgl. 2 bis 4) weiterhin zugelassen, da der Eingriff zwischen der Dämpfungs- und Hemmeinheit 400 über das Innengewinde 416 des Dämpfungselements 410 eine Bewegung der Nachstellschraube 310 grundsätzlich zulässt. Aufgrund der Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements 410, welches zumindest eine Dämpfungskomponente in Richtung der Schraubachse A und/oder zumindest eine Dämpfungskomponente in radialer Richtung aufweist, werden Schwingungen der Nachstellschraube 310 gedämpft, welche infolge von Erschütterungen im Betrieb der Nachstellschraube 310 auftreten. Auf diese Weise wird die unbeabsichtigte Veränderung des Lüftspiels vermieden bzw. zumindest reduziert.
Ferner ist es dabei im Sinne der Erfindung ebenso vorgesehen, dass der Halteabschnitt 420 und das Dämpfungselement 410 alternativ auch zweiteilig ausgebildet sind und beispielsweise lediglich durch Formschluss miteinander verbunden sind.
Bezugszeichen

10: Scheibenbremse
100: Druckstück
110: Gewindebohrung
120: Ausnehmung
121: Wandung
122: Anlagefläche
130: Aufnahme
200: Hebel
210: Schwenkarm
300: Zuspanneinheit
310: Nachstellschraube
312: Außengewindegänge
312.1, 312.2: Gewindegänge
314: distales Ende
320: Aktuator-Ringanordnung
322: Torsionsfeder
330: Schlingfeder
340: Einstellscheibe
400, 400': Dämpfungs- und Hemmeinheit
410: Dämpfungselement
412: Polymer
414: Elastomer
416: Innengewinde Dämpfungselement
420: Halteabschnitt
430: Federelement
432: Blattfeder
440: Formschlusselement
500: Schwenklager
D1: Außendurchmesser
D2: Innendurchmesser
A: Schraubachse
R: radiale Richtung
E: radiale Erstreckung

Claims

Scheibenbremse (10), insbesondere elektromechanische Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, umfassend: - ein Druckstück (100) mit einer Gewindebohrung (110), das zur Montage in einem Bremssattel eingerichtet ist, - eine Zuspanneinheit (300) mit einer Nachstellschraube (310), die mit der Gewindebohrung (110) in Eingriff und zur Einstellung einer Bremsbelagsposition um eine Schraubachse (A) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuspanneinheit (300) ein Dämpfungselement (410) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Nachstellschraube (310) relativ zu dem Druckstück (100) zu dämpfen.
Scheibenbremse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (410) dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Nachstellschraube (310) relativ zu dem Druckstück (100) mit einer Dämpfungskomponente in Richtung der Schraubachse (A) und einer Dämpfungskomponente in radialer Richtung (R) zu dämpfen.
Scheibenbremse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (410) ein Polymer (412) umfasst, welches unter Betriebsbedingungen entropieelatische Eigenschaften aufweist.
Scheibenbremse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (100) eine Ausnehmung (120) aufweist und das Dämpfungselement (410) in der Ausnehmung (120) angeordnet ist.
Scheibenbremse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuspanneinheit (300) eine Dämpfungs- und Hemmeinheit (400, 400') aufweist, welche das Dämpfungselement (410) und einen Halteabschnitt (420) aufweist, wobei der Halteabschnitt (420) zum Festlegen der Position des Dämpfungselements (410) relativ zum Druckstück (100) eingerichtet ist.
Scheibenbremse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstellschraube (310) eine Anzahl von Außengewindegängen (312) aufweist und das Dämpfungselement (410) und/oder der Halteabschnitt (420) mit zumindest einem der Außengewindegänge (312) in Eingriff ist.
Scheibenbremse (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (410) ein Innengewinde (412) aufweist, welches mit mindestens einem der Außengewindegänge (312) in Eingriff ist.
Scheibenbremse (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs- und Hemmeinheit (400, 400') koaxial zur Nachstellschraube (310) angeordnet ist und/oder abschnittsweise an einer Außenkontur der Nachstellschraube (310) anliegt.
Scheibenbremse (10) nach Anspruch 5 bis 8, gekennzeichnet das Dämpfungselement (410) und der Halteabschnitt (420) integral ausgebildet sind.
Scheibenbremse (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (420) einen ersten E-Modul und das Dämpfungselement (410) einen zweiten E-Modul aufweist, wobei der erste E-Modul höher ist als der zweite E-Modul.
Scheibenbremse (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (420) form- und/oder kraftschlüssig mit dem Druckstück (100) in Eingriff ist, derart, dass eine Rotation der Dämpfungs- und Hemmeinheit (400, 400') um die Schraubachse (A) gesperrt ist.
Scheibenbremse (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (420) einen Außendurchmesser (D1) aufweist und die Ausnehmung einen Innendurchmesser (D2) aufweist, wobei der Außendurchmesser (D1) größer ist als der Innendurchmesser (D2) und der Halteabschnitt (420) in die Ausnehmung (120) eingepresst ist.
Scheibenbremse (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (420) ein Formschlusselement (430), insbesondere einen sich radial nach außen erstreckenden Vorsprung, aufweist, welches mit einer korrespondierenden Aufnahme (130) des Druckstücks (100) in Eingriff ist.
Scheibenbremse (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs- und Hemmeinheit (400, 400') ein Federelement (430), insbesondere eine Blattfeder (432) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, eine Federkraft in Richtung eines distalen Endes (314) der Nachstellschraube (310) aufzubringen und die Bewegung der Nachstellschraube (310) entlang der Schraubachse (A) in Richtung des Druckstücks (100) zu hemmen.
Zuspanneinheit (300) zur Einstellung einer Bremsbelagsposition einer Scheibenbremse, insbesondere einer Scheibenbremse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Nachstellschraube_(310), die mit einer Gewindebohrung (110) eines Druckstücks (100) der Scheibenbremse (10) in Eingriff bringbar und zur Einstellung einer Bremsbelagsposition um eine Schraubachse (A) drehbar ist, gekennzeichnet durch ein Dämpfungselement (410), welches dazu eingerichtet ist, die Bewegung der Nachstellschraube (310) relativ zu dem Druckstück (100) zu dämpfen.
Zuspanneinheit (300) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch - eine Aktuator-Ringanordnung (320), die zur Rotation der Nachstellschraube (310) um die Schraubachse (A) eingerichtet ist, und - eine Feder, insbesondere eine Schlingfeder (330), welche zur funktionsfähigen Kopplung der Aktuator-Ringanordnung (320) mit der Nachstellschraube (310) eingerichtet ist.