DE10209567A1

DE10209567A1 - Scheibenbremse und Verfahren zur Ansteuerung eines Nachstellsystems einer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE10209567A1
Application number: DE10209567A
Authority: DE
Inventors: Johann Baumgartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2002-11-21

Abstract

Eine Scheibenbremse mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel (1) und einer Zuspanneinrichtung zum Zuspannen von Bremsbelägen sowie mit einem Nachstellsystem zum Ausgleich des Bremsbelagverschleißes weist wenigstens eine Nachstell-Dreheinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb (5) auf, wobei in Ergänzung des elektromotorischen Antriebes ((5) zum Einstellen des Soll-Lüftspiels eine das Lösen der Nachstellerdreheinrichtung unterstützende Löseeinrichtung genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 20.

Es sind bereits Zuspannvorrichtungen für Scheibenbremsen bekannt, bei denen eine von der Bremszuspannung unabhängige Verschleißnachstellvorrichtung elektro mechanisch angetrieben wird.

So können zur Lüftspieleinstellung beispielsweise Abstandssensoren genutzt werden, deren Signale zur Steuerung des Stellantriebes der Nachstellvorrichtung dienen.

Derartige Steuerungen sind aufgrund des Aufwandes zur Sensierung und zur elektroni schen Ansteuerung jedoch aufwendig und auch störanfällig. Systeme dieser Art wer den beispielsweise in der EP 0 995 921 A2, in der EP 0 995 923 A2 und in der PCT/WO 99/08018 beschrieben.

Eine deutlich einfachere und darüber hinaus zuverlässige Betriebsweise des mit einem elektromechanischen Antrieb betätigten Verschleißnachstellsystems ist möglich, wenn die Dreheinrichtung bei nicht betätigter Bremse die Bremsbacken mit der Brems scheibe kurz in Kontakt bringt und dann von dieser Position ausgehend um einen vorbe stimmten Betrag, der dem Soll-Lüftspiel entspricht, wieder zurückstellt. Eine derartige Betriebsweise ist in der DE 197 31 696 A1 beschrieben. Steuerungen dieser Art haben sich an sich bewährt. Sie bedürfen jedoch hinsichtlich eines besonderen Betriebsfalles einer weiteren Verbesserung.

Wird gerade in dem Moment, in dem das Nachstellsystem die Bremsbacken zur Ein stellung des Lüftspiels an die Bremsscheibe anlegt, eine erneute Bremsung eingeleitet und wärmen sich zudem Bremsbacken und Bremsscheibe infolge der bei der entste henden Wärmeentwicklung spürbar auf, kann als Folge der Ausdehnung die Bremse auch nach Beendigung dieses Bremsvorgangs so verspannt bleiben, daß der relativ klein dimensionierte Antriebsmotor des Verschleißnachstellsystems aufgrund des als Folge der Verspannung entstehenden Reibwiderstandes in den selbsthemmend ausge legten Nachstellgewinden zwischen der Nachstellmutter und der Nachstellspindel das Nachstellsystem nicht mehr zurückdrehen kann. Infolge dieser Effekte ist das Lüftspiel an der Bremse nicht wiederherstellbar. Infolge dieses Effektes schleift die Bremse während der Fahrt, was eine weitere hohe Bremstemperatur und einen extrem hohen Verschleiß mit sich bringt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Scheibenbremse derart weiterzuentwickeln, daß in verfahrensmäßiger und konstruktiver Hinsicht in einfacher und zuverlässiger Weise eine Sicherung des Lüftspiels der Bremse gewährleistet wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe in Hinsicht auf die Scheibenbremse durch den Ge genstand des Anspruches 1 und in Hinsicht auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruches 20.

Nach der Idee der Erfindung ist vorgesehen, daß das Nachstellsystem zusätzlich zum elektromotorischen Antrieb eine das Lösen der Nachstelldreheinrichtung unterstüt zende Löseeinrichtung aufweist.

Ergibt sich im Betrieb der Scheibenbremse eine Betriebssituation, in welcher der elek tromotorische Antrieb aufgrund der Verspannung der Bremse das Lösespiel nicht mehr korrekt einstellen kann, unterstützt die zusätzliche Löseeinrichtung diesen Löseprozeß. Durch die gemeinsame Wirkung aus dem elektromotorischen Antrieb und der ergän zenden Löseeinrichtung bleibt das Lösespiel trotz der Verspannung der Bremse präzise einstellbar.

Es bietet sich an, die Löseeinrichtung rein mechanisch auszulegen. Alternativ ist es auch denkbar, elektromechanisch oder elektronisch betätigte Systeme zur Unterstüt zung der Lösewirkung einzusetzen. Hier bieten sich beispielsweise Piezo-Elemente an, welche bei Bestromung die Verspannung der Bremse aufheben können.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nachstelldreheinrichtung eine Nachstellmutter aufweist, in der eine Drehspindel ein geschraubt ist, welche an einem ihrer Enden ein auf den Bremsbelag wirkendes Druckstück aufweist, wobei die Löseeinrichtung auf die Nachstellmutter oder die Drehspindel einwirkt.

Diese einfache konstruktive Realisierung der Nachstelldreheinrichtung mit einer Nachstellmutter und einer Drehspindel, welche jeweils von einem Elektromotor ange trieben werden, macht es möglich, auf jeder Seite der Scheibenbremse eine separate Nachstelldreheinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb vorzusehen. Dies bietet sich beispielsweise bei Scheibenbremsen an, die als Festsättel ausgeführt sind oder als Bremssattel mit einem sehr geringen Verschiebe- oder Verschwenkweg.

Alternativ ist es denkbar, daß die Nachsteller-Dreheinrichtung eine Drehspindel auf weist, auf die eine Nachstellmutter aufgeschraubt ist, welche an einem ihrer Enden ein auf den Bremsbelag wirkendes Druckstück aufweist, wobei die Löseeinrichtung auf die Nachstellmutter oder die Drehspindel einwirkt.

In Hinsicht auf die Löseeinrichtung für eine Nachstelldreheinrichtung mit Nachstell mutter und Drehspindel sind verschiedenste mechanische Realisierungen denkbar.

Zweckmäßig ist das Rampenprofil direkt in die Stirnfläche der Nachstellmutter oder der Drehspindel eingeformt, insbesondere eingeprägt.

Zweckmäßig ist das Abstützelement der Bremssattel oder ein Element der Zuspann einheit. Dabei kann das (weitere) Rampenprofil direkt in den Bremssattel oder das Element der Zuspanneinheit eingeformt sein.

Vorteilhaft - da leicht fertigbar - ist das Rampenprofil in eine Rampenscheibe einge formt, die auf der Stirnfläche der Nachstellmutter oder der Drehspindel unverdrehbar aufliegt.

Eine besonders preiswerte Variante zeichnet sich dadurch aus, daß die Löseeinrichtung dadurch ausgebildet wird, daß die Druckabstützfläche der Nachstellmutter mit einem Rampenprofil versehen ist, wobei auf der Druckabstützfläche eine Abstützscheibe mit einem entgegengesetzten Rampenprofil anliegt und wobei die ebene Rückseite der Abstützscheibe an einer Abstützfläche eines Abstützelementes anliegt.

Dieses Abstützelement kann beispielsweise der Bremssattel sein oder aber auf der Seite der Zuspannvorrichtung ein Bremshebel oder ein zwischen Bremshebel und Drehspindel bzw. Nachstellmutter gesetztes zusätzliches Kraftübertragungselement.

Vorzugsweise wird die Löseeinrichtung lediglich auf der der Zuspanneinrichtung ge genüberliegenden Seite der Bremse angeordnet. Zum Lösen bzw. Einstellen des Lüft spiels in dem eingangs beschriebenen Sonderfall der verspannten Bremse genügt es, wenn die Bremse zumindest einseitig aus ihrer Verspannung gelöst wird. Aufgrund der Abstützung der Drehspindeln am Bremssattel bietet es sich an, die entsprechende Löse einrichtung zwischen Bremssattel und Druckstück anzuordnen. Selbstverständlich ist auch eine Variante mit Löseeinrichtung auf beiden Seiten der Bremsscheibe oder aber auf der Seite der Zuspannvorrichtung denkbar.

Durch die Erfindung wird es auf einfache Weise möglich, bei jeder Aktivierung des Nachstellsystems den Bremshebel und/oder die Kolbeneinheit um einen vorbestimm ten Betrag durch einen auch bei verspannter Bremse wieder durch die Stelleinrichtung lösbaren oder selbsttätig lösenden Mechanismus in Richtung der Bremsscheibe zu ver schieben, nachdem zuvor der elektromechanische Stellantrieb mit Unterstützung der Löseeinrichtung die Druckstücke so weit von der Bremsscheibe wegbewegt hat, daß bei einem ggf. unzulässig kleinen Lüftspiel infolge von Erwärmung und Verspannung der Bremse mindestens der Betrag des Soll-Lüftspiels erreicht wird.

Die Verschleißnachstelleinrichtung wird dabei solange betätigt, bis die Bremsbacken Kontakt mit der Bremsscheibe haben. Danach wird durch Lösen des Lüftspiel- Sicherungsmechanismus das Soll-Lüftspiel wiederhergestellt, indem der Bremshebel und/oder die Kolbeneinheit durch den Stellantrieb oder selbsttätig wieder um den be stimmten Betrag von der Bremsscheibe wegbewegt werden.

Dieses Verfahren erleichtert auch das Einstellen des Lüftspiels an sich, da das Soll- Lüftspiel durch den Betrag des Zustellhubes des Lüftspiel-Sicherungsmechanismus bzw. des Lösemechanismus als festes Konstruktionsmerkmale vorgegeben ist und nicht durch elektronisch gesteuertes Zurückstehen der Nachstellspindeln eingestellt werden muß.

Alternativ zu dem beschriebenen Rampensystem ist es auch möglich, eine Art Klemm rollenfreilauf oder einen Klemmkörperfreilauf als Löseeinrichtung vorzusehen. Auch diese beiden Varianten der Löseeinrichtung sind preiswert konstruktiv realisierbar und auch besonders kompakt zwischen Nachstellmutter und Bremssattel oder einem ande ren Abstützelement anbringbar. So ist es möglich, an der Stirnfläche der Nachstell mutter bzw. in einem auf diese aufgesetzten Ring Vertiefungen einzulassen, welche die Klemmkörper aufnehmen. Im Falle eines Klemmrollensystems sind diese Vertie fungen vorzugsweise rampenförmig. Im Falle des Klemmkörpersystems werden sie vorzugsweise parallel zur Abstützfläche ausgebildet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zunächst zur Lüftspieleinstellung in einer Ansteuerung des Antriebsmotors zunächst ein Rückstellen der Drehstellspindeln zur Sicherung des Mindestlüftspiels erfolgen. Danach erfolgt eine erneute Ansteuerung im Sinne einer Zustellbewegung der Nachstelldrehspindeln, wobei gleichzeitig die Zu stellbewegung der Lüftspielsicherung ausgelöst wird. Nach einer ausreichend bemes senen Wartezeit, die so ausgelegt ist, daß die Bremsbacken an die Bremsscheibe an legbar sind, wird mit dem Stellantrieb ein rückdrehender Löseimpuls für die Lüftspiel sicherung eingeleitet, um das Soll-Lüftspiel zu sichern. Auf diese Weise wird mit sehr einfachen Mitteln und geringem Sensierungs- und Steuerungsaufwand eine sehr zu verlässig arbeitende elektromechanische Verschleißnachstellung realisiert.

Alternativ zum Abwarten einer Wartezeit kann auch über eine Sensierung des Endes der Drehbewegung des Motors (Stoperkennung) oder über einen Überstromsensor der Haltezeitpunkt des Stellantriebs ermittelt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Scheibenbremse mit einem Nach stellsystem zum Nachstellen des Belagverschleißes;

Fig. 2 bis 4 Schnitte durch Elemente verschiedener Varianten von Löseeinrichtungen für Verschleißnachstellsysteme;

Fig. 5, 6 Schnitte durch Elemente von Nachstelldreheinrichtungen;

Fig. 7 eine Sprengansicht einer Nachstellmutter mit Rampenscheibe und eine Ansicht der zusammengesetzten Elemente; und

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Scheibenbremse.

Zunächst sei Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt im wesentlichen ein Nachstellmodul für eine Scheibenbremse, die einen Bremssattel 1 aufweist.

Dargestellt ist hier der der Zuspannvorrichtung gegenüberliegende Bereich der Bremse.

Die Zuspannvorrichtung kann beispielsweise nach Art der gattungsgemäßen Druck schrift ausgebildet sein.

Allerdings betrifft die vorliegende Konstruktion auch eine Festsattelscheibenbremse oder eine Scheibenbremse mit nur sehr geringem Verschiebe- oder Verschwenkweg des Bremssattels, wobei vorzugsweise auch auf der der Zuspannvorrichtung gegen überliegenden Seite der Bremsscheibe eine Nachstellung des Bremsbelagverschleißes erfolgen muß (siehe Fig. 8).

In einer Ausnehmung des Bremssattels 1 ist ein Nachstellmodul 2 angeordnet. Dieses Nachstellmodul 2 umfaßt eine erste Montageplatte 3 und eine an die erste Montage platte 3 angesetzte zweite Montageplatte 4. Hier ist auf der Montageplatte 3 ein Elek tromotor 5 angeordnet, welcher über ein Getriebe 6 mit Zahnrädern 7 und 8 eine Kette 9 antreibt, welche um zwei parallel zueinander angeordnete Nachstelldreheinrichtun gen 10, 11 herumgeführt ist, die jeweils eine Drehspindel 12, 13 aufweisen, welche in Nachstellmuttern 14, 15 verschraubt sind, auf die jeweils Zahnräder 16, 17 aufgesetzt sind, mit denen die Kette 9 kämmt. Es ist auch denkbar, den Elektromotor außen am Bremssattel anzuordnen und über eine den Bremssattel durchsetzende Welle mit dem Getriebe zu verbinden (nicht dargestellt).

An ihrem von der Bremsscheibe abgewandten, d. h. zum Bremssattel hin liegenden Ende ist die Nachstelldreheinrichtung am Bremssattel 1 abgestützt. An ihrem zur Bremsscheibe hin gewandten Ende weisen die Nachstelldrehspindeln 12, 13 jeweils Druckstücke 18, 19 auf, welche auf die hier nicht dargestellten Bremsbeläge einwirken.

Zum Nachstellen der Bremse werden die Nachstellmuttern mittels des Elektromotors 3 und des Getriebes sowie der Zahnräder 7, 8 und der Kette 9 verdreht, so daß die Dreh spindeln 12, 13 in Richtung der Bremsscheibe verschoben werden.

Zwischen den Nachstellmuttern 14, 15 und dem Bremssattel 1 sind - rein beispielhaft - bei der linken Nachstellmutter 15 und der rechten Nachstellmutter 14 jeweils verschiedene Elemente angeordnet, um die Erfindung an zwei verschiedenen Varianten näher zu erläutern. In der Praxis werden die Löseeinrichtungen 20, 21 identisch aus gelegt.

Erfindungsgemäß wird das Lösen der Drehspindeln von Bremsbelägen bzw. das Lösen der Bremsbeläge von der Bremsscheibe durch mechanisch wirkende Löseeinrichtun gen 20, 21 erleichtert. Das bedeutet, daß die Wirkung des Elektromotors 5 beim Lösen der Nachstelleinrichtung 10, 11 unterstützt wird.

Bei dem im linken Bereich der Zeichnung sowie in Fig. 2 dargestellten Funktions prinzip der Löseeinrichtung 20 ist die Abstützfläche der Nachstellmutter 15 mit einem Rampenprofil 22 versehen (siehe Fig. 2), welches mit einem entsprechenden Rampenprofil 23 einer Abstützscheibe 24 zusammenwirkt, welche sich axial an die Nachstellmutter 15 anschließt und die mit ihrer von der Nachstellmutter abgewandten Fläche am Bremssattel 1 abgestützt ist. Die ebene Rückseite der Abstützscheibe 24 gewährleistet in dieser Form am Bremssattel die Weiterleitung der Reaktionskraft aus dem Kolbensystem.

Bei einer Betätigung der Bremse wird die aus der Zuspannkraft der Bremse resultie rende Reaktionskraft vom Druckstück 19 über das Nachstellgewinde zwischen der Drehspindel 13 und der Nachstellmutter 15 auf die Nachstellmutter 15 und über deren bremsscheibenabgewandte und mit dem Rampenprofil versehene Stirnfläche auf die Abstützscheibe 24 und von dort auf die Abstützfläche am Bremssattel 1 abgeleitet.

Dies erleichtert das Lösen der Nachstelldreheinrichtung auf einfache mechanische Weise.

Das Rampenprofil kann direkt in die entsprechende Stirnfläche der Nachstellmutter 15 eingeprägt werden oder auf andere Weise dort eingebracht sein. Das Rampenprofil kann auch in einer zusätzlichen Rampenscheibe enthalten sein, die auf der Stirnfläche der Nachstellmutter aufliegt (hier nicht dargestellt).

Bei einem Lüftspieleinstellvorgang durch den elektromechanischen Antrieb 5 erfolgt zunächst eine Verdrehung der Nachstellmutter 15 im Sinne eines Herausdrehens des mit dem Nachstellgewindebolzen bzw. der Drehspindel 13 verbundenen oder ein stückig ausgebildeten Druckstückes 19.

Bei Beginn der Verstellbewegung verdreht sich die Nachstellmutter 15 zunächst gegen die Rampenscheibe 24 um einen vorbestimmten Verdrehwinkel, bis ein Anschlag er reicht wird. Daraufhin verschiebt sie sich entsprechend der Steigung des Rampen profils um einen vorbestimmten Betrag mitsamt dem eingeschraubten Druckstück 19 gegen die Bremsscheibe.

Der Betrag dieser Verschiebung entspricht dem konstruktiv vorgegebenen Soll- Lüftspiel.

Bei diesem ersten, begrenzten Teil der Stellbewegung kann auch bereits eine Verstel lung des Druckstückes 19 relativ zur Nachstellmutter 15 über das Nachstellgewinde erfolgen. In diesem Fall ergibt sich das Soll-Lüftspiel aus der Summe der axialen Ver stellbewegungen der Nachstellmutter 15 relativ zum Bremssattel 1 und zum Druck stück 19 relativ zur Nachstellmutter 15.

Es ist auch möglich, die Verstellung des Druckstückes 24 relativ zur Nachstellmutter 15 im Bereich der zu Lüftspielsicherung vorgesehenen Verdrehung der Nachstellmut ter 15 zu vermeiden, indem die Verdrehsicherung des Druckstückes 15 bzw. des Nach stellgewindebolzens (Drehspindel 13) mit einem Schwenkspiel versehen wird, welches im Betrag dem zur Lüftspielsicherung notwendigen Verdrehwinkel der Nachstellmut ter 15 entspricht.

Zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit der Löseeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Verdrehhemmung der Abstützscheibe 24 gegen die Abstützfläche am Bremssattel 1 in jedem Betriebszustand größer ist als die Verdrehhemmung zwischen der Nachstellmutter 15 und der Abstützscheibe 24.

Dies bedeutet, daß bei Beginn der Verdrehbewegung der Nachstellmutter 15 die Ab stützscheibe mit dem Rampenprofil 23 während der Verschiebung der Nachstellmutter 15 in der Rampenverzahnung eine Abstützfläche zum Bremssattel ohne Verdrehung haften und erst nach Erreichen des Verdrehanschlages im Sinne der eigentlichen Nachstellbewegung des Druckstückes 19 mit der Nachstellmutter 15 weitergedreht werden soll.

Eine derartige Verdrehhemmung der Rampenscheibe ist auf einfache Weise realisier bar.

So kann beispielsweise einer reibungserhöhende Beschichtung auf der Abstützfläche der Rampenscheibe 24 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine reibungsmindernde Beschichtung auf der Seite des Rampenprofils 22, 23 vorzu sehen.

Eine Reibungserhöhung ist beispielsweise durch eine Diamantstaubbeschichtung bis zu Reibwerten von 0,5 möglich. Eine Reibungsminderung kann auf einfache Weise durch eine Gleitlackbeschichtung realisiert werden.

Alternativ ist es auch möglich, zur Erhöhung der Verdrehhemmung eine Art Brems mechanismus an der Rampenscheibe 24 vorzusehen. Dies ist beispielsweise durch eine Reibkraft am Umfang der Rampenscheibe 24, vorzugsweise durch ein schleifendes Federelement nach Art eines Toleranzringes (hier nicht dargestellt) realisierbar.

Alternativ ist es auch möglich, nach Art der Fig. 2 und 3 anstelle eines Rampensy stems eine Löseeinrichtung 21 nach Art eines Klemmrollen- oder Klemmkörperfrei laufes zur Axialverstellung einzusetzen.

Wie im rechten Teil der Fig. 1 sowie in Fig. 3 und Fig. 4 erkennbar, sind sowohl bei einer Realisierung als Klemmrollenfreilauf als auch bei einer Realisierung als Klemmkörperfreilauf an der Stirnfläche der Nachstellmutter 14 oder - hier dargestellt - in einem zwischen Nachstellmutter und Abstützscheibe 24 angeordneten Ring 26 Ausnehmungen 25 vorgesehen, welche die Klemmkörper 27 oder die Klemmrollen 28 aufnehmen.

Im Falle eines Klemmrollensystems (Fig. 3) sind diese Vertiefungen 26 mit einer Rampenform versehen. Im Falle des Klemmkörpersystems (Fig. 2) verlaufen sie dage gen parallel zur Abstützfläche.

Bei dem Klemmkörpersystem verschwenken die Klemmkörper 27 infolge ihrer frei laufartigen Klemmwirkung bei beginnender Verstellbewegung. Der dabei entstehende Höhenunterschied der Klemmkörper bewirkt die axiale Verstellung der Nachstell mutter 14.

Bei dem Klemmrollensystem der Fig. 4 greift dagegen bei beginnender Verstell bewegung die freilaufartige Sperrwirkung der Klemmrollen 28. Da wegen der Verdreh hemmung der oberen, in dem Fall ebenen Abstützscheibe 24 diese nicht bewegt wer den kann, rollen die Klemmrollen 28 an den Rampenebenen hoch und bewirken dabei die Axialverstellung der Nachstellmutter 14.

Vorzugsweise erfolgt der weitere Ablauf der Lüftspieleinstellung derart, daß über ein weiteres Verdrehen der Nachstellmutter 14 das Druckstück 18 so weit heraus geschraubt wird, daß die Bremsbacke bzw. der Bremsbelag mit der Bremsscheibe in Kontakt gelangt. Durch die nunmehr wirkenden Reibkräfte im Kraftübertragungsweg (Druckstückanlagefläche, Nachstellgewinde, Rampenscheibenabstützfläche) wird die weitere Nachstellbewegung gestoppt. Nach Erkennen dieses Zustandes z. B. über die Stromaufnahme des Elektromotors bzw. nach einer ausreichend bemessenen Haltezeit in diesem Zustand wird die Nachstellmutter 14 um den zur Freigabe des Lüftspiels notwendigen Verdrehwinkel zurückgedreht.

In dem kritischen Fall, daß gerade in dem Moment, bei dem während eines Lüftspiel einstellvorgangs die Bremsbacken an die Bremsscheibe angelegt sind, eine erneute Bremsung eingeleitet wird, kann nunmehr die Nachstellmutter 14 durch den elektri schen Verstellmechanismus auch bei verspannter Bremse auf einfache Weise in ihre das Lüftspiel wiederherstellende Ausgangsposition zurückgedreht werden. Dies ist möglich, da der Verdrehwiderstand in dem Klemmkörper, Kugelrampen- oder Gleit rampenmechanismus in Löserichtung aufgrund der gewählten Geometrien an den Rampen- bzw. im Klemmsystem so gering ist, daß das Lösen mit sehr geringem Kraft aufwand möglich wird bzw. nahezu selbsttätig erfolgt.

So ist es beispielsweise möglich, bei dem Rampensystem der Fig. 1 und 2 den Ram penwinkel mit ca. 10° derart zu wählen, daß bei den gegebenen Reibverhältnissen (Stahl auf Stahl, gehärtet) bereits eine Selbsthemmungsfreiheit eintritt.

Im Fall des Lüftspieleinstellvorgangs muß beim Anlegen der Bremsbacken die ent stehende Reaktionskraft anteilig durch entsprechende Stellkräfte der Nachstell- Dreheinrichtung kompensiert werden, da über die selbsthemmungsfreie Gleitrampe eine Rückdrehkraft erzeugt wird.

Erfolgt nunmehr eine Betriebsbremsung mit hoher Kraft, wird die Verstellkraft des Nachstell-Drehantriebes überwunden und die Nachstellmutter 14, 15 wird selbsttätig in ihre das Lüftspiel sichernde Ausgangsposition zurückgedreht. Bei Verwendung eines Kugelrampen- oder Klemmkörpersystems erfolgt dieser Vorgang in äquivalenter Form.

Bei einer Scheibenbremse der gattungsgemäßen Ausführungsart mit einem Schiebe sattel ist es auch möglich, daß beim Einleiten eines Lüftspiel-Einstellvorgangs der Bremshebel um einen bestimmten, dem Mindestlüftspiel entsprechenden Betrag im Sinne einer Zuspannbewegung zugestellt wird. Die Lüftspieleinstellung erfolgt dann in der in der DE 197 31 696 A1 beschriebenen Weise. Nach dem Anlegen der Brems backen wird der Hebel wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt und damit das Luftspiel eingestellt. Der das Lüftspiel sichernde Vorhub des Bremshebels kann durch einen separaten Steller erfolgen, vorzugsweise jedoch durch den elektromechanischen Verstellantrieb, in dem über ein vom gleichen Stellantrieb betriebenes Element wie z. B. einen Exzenternocken bei Beginn der Verstellbewegung der Vorhub des Brems hebels erzeugt wird.

Es ist auch möglich, bei der gattungsgemäßen Bremse die Traverse relativ zum Bremshebel um den Betrag des Lüftspiels in Richtung der Bremsscheibe zu verschie ben. So wird z. B. im Falle einer durch die Exzenterachse verlaufende Nachstell- Synchronisationswelle mit Kegelrädern an den Enden bei Betätigung des Nachstell systems durch mit der Synchronisationswelle verbundene Exzenter- oder Kurven scheiben der Exzenterbolzen um den Betrag des vorgegebenen Lüftspiels von seinem Sitz in der Traverse abgehoben.

Nach Fig. 6 weist die Nachstellerdreheinrichtung 10 die Nachstellmutter 14 auf, in welche die Drehspindel 12 eingeschraubt ist, welche an einem ihrer Enden das auf den Bremsbelag wirkende Druckstück 18 aufweist. Das Rampenprofil ist einerseits im Bremssattel 1 und andererseits an der Stirnseite der Nachstellmutter 24 ausgebildet.

Nach Fig. 5 weist dagegen die Nachstellmutter 14 das Druckstück 18 auf (es ist hier an diese angeformt) und die Drehspindel 12 mit einem schraubenartigen Kopf stützt sich an ihrem von der Nachstellmutter abgewandten axialen Ende - also im Bereich ihres Kopfes - selbst an einer Rampenscheibe 24 ab und weist im Bereich der Stirnseite des Kopfes selbst ein entsprechendes Rampenprofil auf.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Nachstellmutter 14, die an ihrer Stirn seite das Rampenprofil aufweist. Auf diese Stirnseite ist die Rampenscheibe 24 auf setzbar, welche von einer Reibfeder 29 als die Verdrehhemmung erhöhendes Brems element umfasst wird.

Zapfen 30 an der Rampenscheibe 24 greifen zur Gewährleistung der Lösefunktion in geeignet dimensionierte Ausnehmungen 31 der Nachstellmutter und dienen als Ver drehwinkelsicherung. Am rechten Rand der Fig. 7 ist eine aus den im linken Teil der Fig. 7 dargestellten Elementen vormontierte Einheit zu erkennen.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch eine Schwenksattel-Scheibenbremse, bei welcher die in Fig. 1 bis 7 gezeigten Elemente einsetzbar sind.

Die Zuspannvorrichtung umfasst einen von einer Kolbenstange eines Bremszylinders (hier nicht dargestellt) betätigbaren Drehhebel 32, welcher über hier nicht erkennbare Lagerelemente wie Kugeln am Bremssattel 1 abgestützt ist. Der Drehhebel 32 wirkt an seiner vom Bremssattel 1 abgewandten Seite an einer oder zwei Stellen auf ein Zwischenelement 33 ein, welches an einem seiner Ende einen halbkugelartigen Ansatz 34 aufweist.

Wird der Drehhebel 32 verschwenkt, bewirkt das untere exzenterartige Ende (hier nicht zu erkennen) des Drehhebels 32 ein Vorschieben des Zwischenelementes 33 in Richtung der Bremsscheibe 41. Das Zwischenelement 33 wiederum drückt eine Nach stellmutter 14 nach vorn, in welcher ein Stellspindel mit Druckstück verschraubt ist, welches an einem Bremsbelag 35 anliegt und dies bei Bremsungen vorschiebt.

Damit mit zunehmendem Bremsbelagverschleiß dieser nicht durch eine entsprechend große Schwenkbewegung des Bremssattels 1 ausgeglichen werden muß, ist auch auf der der Zuspannvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 41 eine Nachstellvorrichtung vorgesehen (ein oder zwei Nachstelldrehantriebe), deren Nach stellmuttern 14 sich hier jeweils an Rampenscheiben 24 abstützten, deren ebene Rück seiten an der Bremssattelinnenoberfläche liegen.

Der Bremssattel 1 muß nur den Arbeitshub beim Zuspannen der Bremse durch ein Verschwenken überbrücken. Dies wird durch eine Art elastische Feder 36 realisiert, welche zwischen dem Bremssattel 1 und einem an einer Radachse befestigten Ansatz 37 angeordnet ist, wobei der Verschwenkwinkel von zwei Anschlägen 38, 39 zwischen einem untern Ansatz 40 des Bremssattels und dem Radachsenansatz 37 befestigt ist.

Auf der der Zuspannvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe sind die Rampenscheiben 24 zwischen Bremssattel und Nachstellmutter angeordnet.

Bezugszeichenliste

1

Bremssattel

2

Nachstellmodul

3

Montageplatte

4

Montageplatte

5

Elektromotor

6

Getriebe

7

Zahnrad

8

Zahnrad

9

Kette

10

Nachstelldreheinrichtung

11

Nachstelldreheinrichtung

12

Drehspindel

13

Drehspindel

14

Nachstellmutter

15

Nachstellmutter

16

Zahnrad

17

Zahnrad

18

Druckstück

19

Druckstück

20

Löseeinrichtung

21

Löseeinrichtung

22

Rampenprofil

23

Rampenprofil

24

Abstützscheibe

25

Ausnehmung

26

Ring

27

Klemmkörper

28

Klemmrolle

29

Reibfeder

30

Zapfen

31

Ausnehmungen

32

Drehhebel

33

Zwischenelement

34

Ansatz

35

Bremsbelag

36

Feder

37

Ansatz

38

Anschlag

39

Anschlag

40

Ansatz

41

Bremsscheibe

Claims

1. Scheibenbremse, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit

a) einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel (1),
b) einer im Bremssattel angeordneten Zuspanneinrichtung zum Zuspannen von Bremsbelägen;
c) sowie wenigstens einem im Bremssattel angeordneten, vorzugsweise als Nachstellmodul (2) ausgelegten Nachstellsystem zum Ausgleich von Bremsbelag- und/oder Scheibenverschleiß durch Verstellen des Abstan des zwischen Bremsbelag (7) und Bremsscheibe (3),
d) wobei das Nachstellsystem wenigstens eine Nachsteller-Dreheinrichtung (10, 11) aufweist, auf welche ein elektromotorischer Antrieb (5) ein wirkt,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Nachstellsystem in Ergänzung des elektromotorischen Antriebes (15) zumindest eine das Lösen der Nachsteller-Dreheinrichtung (10, 11) unterstützende Löseeinrichtung aufweist.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstel ler-Dreheinrichtung (10, 11) eine Nachstellmutter (14, 15) aufweist, in der eine Drehspindel (12, 13) eingeschraubt ist, welche an einem ihrer Enden ein auf den Bremsbelag wirkendes Druckstück (18, 19) aufweist, wobei die Löseein richtung (20, 21) auf die Nachstellmutter (14, 15) oder die Drehspindel (12, 13) einwirkt.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstel ler-Dreheinrichtung (10, 11) eine Drehspindel (12) aufweist, auf die eine Nach stellmutter (14) aufgeschraubt ist, welche an einem ihrer Enden ein auf den Bremsbelag wirkendes Druckstück (18) aufweist, wobei die Löseeinrichtung (20, 21) auf die Nachstellmutter oder die Drehspindel einwirkt.

4. Scheibenbremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Löseeinrichtung die Druckabstützfläche der Nachstellmutter (14, 15) mit einem Rampenprofil (22, 23) versehen ist, wobei auf der Druckabstützfläche eine Rampenscheibe (24) mit einem entgegengesetzten Rampenprofil (22, 23) an liegt und wobei eine ebene Rückseite der Abstützscheibe (24) an einer Abstütz fläche an einem Abstützelement (1) anliegt.

5. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rampenprofil direkt in die Stirnfläche der Nachstellmutter (15) oder der Drehspindel (12) eingeformt, insbesondere eingeprägt ist.

6. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Abstützelement der Bremssattel (1) oder ein Element der Zuspanneinheit ist.

7. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rampenprofil direkt in den Bremssattel (1) oder das Element der Zuspanneinheit eingeformt ist.

8. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rampenscheibe (24) auf der Stirnfläche der Nachstellmutter (14) oder der Drehspindel (12) unverdrehbar aufliegt.

9. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verdrehhemmung der Rampenscheibe (24) gegen die Abstütz fläche am Bremssattel derart ausgelegt ist, daß sie in jedem Betriebszustand größer ist als die Verdrehhemmung zwischen der Nachstellmutter (15) oder der Drehspindel und der Rampenscheibe (24).

10. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rampenscheibe (24) mit einer reibungserhöhenden Be schichtung auf der Abstützfläche der Rampenscheibe (24) und/oder einer rei bungsmindernden Beschichtung auf der Seite des Rampenprofils versehen ist.

11. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die reibungserhöhende Beschichtung eine Diamantstaub beschichtung ist.

12. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die reibungsmindernde Beschichtung eine Gleitlackbeschichtung ist.

13. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß gegen die Rampenscheibe (24) ein die Verdrehhemmung erhöhendes Bremselement, insbesondere ein schleifendes Federelement nach Art eines Toleranzringes oder einer Reibfeder (29) einwirkt.

14. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Löseeinrichtung als Klemmrollen- oder Klemmkörper- Freilauf ausgelegt ist.

15. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Stirnfläche der Nachstellmutter und/oder in einen aufge setzten Ring Vertiefungen (26) eingelassen sind, welche Klemmkörper (27) oder Klemmrollen (28) aufnehmen.

16. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vertiefungen (26) eine Rampenform aufweisen.

17. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vertiefungen (26) zur Ausbildung eines Klemmkörper- Systems parallel zur Abstützfläche ausgebildet sind.

18. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rampenwinkel beim Gleitrampensystem derart ausgelegt ist, daß Selbsthemmungsfreiheit erreicht wird.

19. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Löseeinrichtung (20, 21) elektromechanisch ausgelegt ist.

20. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Löseeinrichtung (20, 21) als Piezzo-System ausgelegt ist, wo bei Piezzo-Körper vorgelegt sind, welche bei Bestromung ihre Geometrie derart verändern, daß die Lösebewegung des Nachstellmechanismus unterstützt wird.

21. Verfahren zur Steuerung des Nachstellsystems einer Scheibenbremse, insbesondere einer Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zunächst zur Lüftspieleinstellung ein Rückstellen der Nachdrehspindel zur Sicherung des Mindestlüftspiels erfolgt,
woraufhin eine erneute Ansteuerung im Sinne einer Zustellbewegung der Nachstelldrehspindeln erfolgt,
wobei die Zustellbewegung der Lüftspielsicherung ausgelöst wird und woraufhin nach einer ausreichend bemessenen Wartezeit, die so ausge legt ist, daß die Bremsbacken bzw. -beläge an die Bremsscheiben anleg bar sind - oder nach einer Ermittlung des Haltezeitpunktes des Motors mittels einer Sensierung des Endes der Drehbewegung des Motors (Stoperkennung) oder mit einem Überstromsensor - mit dem Antrieb ein rückdrehender Löseimpuls für die Lüftspielsicherung eingeleitet wird, um das Soll-Lüftspiel zu sichern, und
wobei das Lösen der Bremse mit elektromechanischen Antrieb (5) unter der Wirkung einer zusätzlichen Löseeinrichtung (20, 21) erfolgt.