Es
besteht das Problem, dass sich ein Verschiebeweg, um den der Reibbremsbelag
zur Betätigung
der Scheibenbremse verschoben werden muss, bis er an der Bremsscheibe
anliegt, mit zunehmender Abnutzung des Reibbremsbelags verlängert.
Erläuterung
und Vorteile der Erfindung
Die
erfindungsgemäße Scheibenbremse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Rückwegbegrenzung für den Reibbremsbelag
auf, die einen Weg begrenzt, um den der Reibbremsbelag beim Lösen der
Bremse von der Bremsscheibe abgehoben wird. Der Reibbremsbelag wird
dadurch beim Lösen der
Scheibenbremse nicht immer quer von der Bremsscheibe weg in seine
ursprüngliche
Ausgangslage bewegt mit der Folge eines mit der Abnutzung des Reibbremsbelags
zunehmenden Abstands zwischen dem Reibbremsbelag und der Bremsscheibe, sondern
der Abstand (Lüftspiel)
zwischen dem Reibbremsbelag und der Bremsscheibe ist begrenzt.
Des
Weiteren weist die erfindungsgemäße Scheibenbremse
eine Abstützung
für den
Reibbremsbelag auf, an der sich der Reibbremsbelag beim Bremsen
in einem Stützwinkel
schräg
zur Bremsscheibe abstützt.
Die Abstützung
ist nur in Richtung der Bremsscheibe beweglich und weist eine Rückwegsperre
auf. Die Abstützung
ist zur Bremsbetätigung
nur in Richtung zur Bremsscheibe und nicht von dieser weg bewegbar.
Zu einem Wechsel des Reibbremsbelags kann die Abstützung von der
Bremsscheibe weg rückstellbar
sein. Der Begriff Rückwegsperre
im Unterschied zu Rückwegbegrenzung
beim Reibbremsbelag ist gewählt
worden, weil beim Reibbremsbelag ein begrenzter Rückweg möglich sein
soll, um den Reibbremsbelag beim Lösen der Scheibenbremse von
der Bremsscheibe abheben zu können.
Bei der Abstützung
für den
Reibbremsbelag ist dies nicht notwendig. Trotzdem kann auch bei
der Abstützung
ein begrenzter Rückweg
von der Bremsscheibe weg möglich
sein, es können
also grundsätzlich
die Rückwegbegrenzung
des Reibbremsbelags und die Rückwegsperre
der Abstützung gleich
ausgebildet sein.
Zusätzlich sieht
die Erfindung ein Federelement vor, das die Abstützung in Richtung der Bremsscheibe
beaufschlagt.
Zum
Bremsen wird der Reibbremsbelag der erfindungsgemäßen Scheibenbremse
wie bei bekannten, eine Selbstverstärkung aufweisenden Scheibenbremsen,
von der Betätigungseinheit
gegen die Bremsscheibe gedrückt.
Die Selbstverstärkungseinrichtung
bewirkt die gewünschte
Selbstverstärkung.
Beim Lösen
der Scheibenbremse ist der Rückweg,
um den der Reibbremsbelag von der Bremsscheibe abgehoben wird, durch
die Rückwegbegrenzung
begrenzt. Mit zunehmender Abnutzung des Reibbremsbelags kehrt dieser
also nicht mehr in seine ursprüngliche
Ausgangslage zurück
sondern bleibt seiner Abnutzung entsprechend näher an der Bremsscheibe, so
dass das Lüftspiel
zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbremsbelag in etwa konstant
bleibt. Als Folge des nicht mehr in seine ursprüngliche Ausgangslage zurückkehrenden
Reibbremsbelags wird die Abstützung
vom Federelement zur Bremsscheibe hin verschoben. Die Rückwegsperre
verhindert, dass sich die Abstützung
bei der nächsten
Bremsbetätigung
von der Bremsscheibe weg bewegt. Es bewegen sich somit mit zunehmender
Abnutzung des Reibbremsbelags der Reibbremsbelag und die Abstützung in
Richtung der Bremsscheibe, so dass sich das Lüftspiel zwischen dem Reibbremsbelag
und der Bremsscheibe und ein Verschiebeweg des Reibbremsbelags parallel
zur Bremsscheibe bei Betätigung
der Scheibenbremse nicht oder nur begrenzt vergrößern. Die Bewegung des Reibbremsbelags
und der Abstützung
in Richtung der Bremsscheibe mit zunehmender Abnützung des Reibbremsbelags können kontinuierlich
oder schrittweise folgen.
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass sich der Verschiebeweg des Reibbremsbelags
zur Betätigung der
Scheibenbremse nicht oder nur begrenzt vergrößert. Dies hat den Vorteil,
dass sich eine Zuspannzeit beim Betätigen der Scheibenbremse nicht
durch Abnutzung des Reibbremsbelags verlängert.
Des
Weiteren kann die erfindungsgemäße Scheibenbremse
kleiner bauend ausgeführt
werden da sich der zum Bremsen erforderliche Verschiebeweg des Reibbremsbelags
parallel zur Bremsscheibe nicht durch Abnutzung des Reibbremsbelags
verlängert.
Ein
weiterer und erheblicher Vorteil kommt bei Scheibenbremsen mit sich über den
Verschiebeweg des Reibbremsbelags ändernder Selbstverstärkung hinzu.
Solche sich mit der Verschiebung des Reibbremsbelags ändernde
Selbstverstärkungen sind
vorgeschlagen worden, um beispielsweise zur Überwindung des Lüftspiels
zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbremsbelag den Reibbremsbelag
schnell quer zur Bremsscheibe zu bewegen und bei großen Bremskräften eine
größere Selbstverstärkung zu
erzielen. Bei einem Keil- oder Rampenmechanismus wird die sich ändernde
Selbstverstärkung
durch einen sich in Längsrichtung
des Keils verändernden
Keilwinkel erreicht. Ändert
sich bei einer solchen Selbstverstärkung der Verschiebeweg des
Reibbremsbelags zur Überwindung
des Lüftspiels
infolge der Abnutzung des Reibbremsbelags ändert sich damit die bei einer
bestimmten Andruckkraft wirksame Selbstverstärkung, da sich der Reibbremsbelag
an einer anderen als der konstruktiv vorgesehenen Stelle der Rampe
befindet und sich damit unter einem anderen Stützwinkel als dem vorgesehenen
abstützt.
Bei der erfindungsgemäßen Scheibenbremse
ist dies anders, da sich der Reibbremsbelag durch die sich entsprechend
der Abnutzung des Reibbremsbelags der Bremsscheibe nähernde Abstützung bei
einer bestimmten Andruckkraft stets zumindest näherungsweise an derselben Stelle
der Abstützung
und damit unter dem vorgesehenen Stützwinkel abstützt.
Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Die
erfindungsgemäße Scheibenbremse
ist insbesondere zu einer elektromechanischen Betätigung (Anspruch
4) vorgesehen, das Andrücken
des Reibbremsbelages gegen die Bremsscheibe erfolgt also insbesondere
mittels eines Elektromotors über ein
Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe beispielsweise in Form
eines Schraubgetriebes, wobei zwischen dem Elektromotor und dem
Schraubgetriebe ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein kann. Die
Selbstverstärkung
ist insbesondere mechanisch vorgesehen (Anspruch 2).
Anspruch
9 sieht eine Rückstelleinrichtung vor,
mit der die Abstützung
und/oder die Rückwegbegrenzung
zum Wechsel der Reibbremsbeläge
in ihre Ausgangsstellung rückstellbar
ist.
Zeichnung
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen:
1 eine schematisierte, vereinfachte
Darstellung einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse mit
Blickrichtung radial von innen, d. h. aus Richtung einer gedachten
Achse einer Bremsscheibe; und
2 die Darstellung einer
abgewandelten Ausführungsform
der in 1 gezeigten Scheibenbremse
gemäß der Erfindung.
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 weist
einen Bremssattel 12 auf, in dem zwei Reibbremsbeläge 14, 16 einliegen.
Zwischen den beiden Reibbremsbelägen 14, 16 befindet sich
eine Bremsscheibe 18. Einer der beiden Reibbremsbeläge 14 ist
fest im Bremssattel 12 angeordnet oder wird parallel zur
Bremsscheibe 18 über
einen nicht gezeichneten Stator (Bremsenhalter) abgestützt. Der
andere Reibbremsbelag 16 ist zum Bremsen mit einer Betätigungseinheit 20 gegen
die Bremsscheibe 18 drückbar.
Der Bremssattel 12 ist als sog. Schwimmsattel ausgebildet,
er ist quer zur Bremsscheibe 18 verschieblich, so dass
durch Andrücken
des beweglichen Reibbremsbelags 16 sich der Bremssattel 12 quer
zur Bremsscheibe 18 verschiebt und den festen Reibbremsbelag 14 gegen
die andere Seite der Bremsscheibe 18 drückt.
Die
Betätigungseinheit 20 ist
elektromechanisch, sie umfasst einen Elektromotor 22 mit
angeflanschtem Untersetzungsgetriebe 24 und einem Spindeltrieb,
der ein Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe bildet, das die
drehende Antriebsbewegung des Elektromotors 22 bzw. des
Untersetzungsgetriebes 24 in eine translatorische Bewegung zum
Drücken
des Reibbremsbelags 16 gegen die Bremsscheibe 18 bildet.
Vom Spindeltrieb ist in der Zeichnung eine Spindel 26 zu
sehen. Im Übrigen
befindet sich der Spindeltrieb in einem Gehäuse des Untersetzungsgetriebes
und ist deswegen in der Zeichnung nicht sichtbar. Ebenso sind vom
Elektromotor 22 und vom Untersetzungsgetriebe 24 nur
die Gehäuse
zu sehen. Die Spindel 26 drückt mit ihrem Stirnende gegen
eine Keilplatte 28, auf deren der Bremsscheibe 18 zugewandter
Seite der beweglichen Reibbremsbelag 16 befestigt ist.
Die
Scheibenbremse 10 weist eine mechanische Selbstverstärkungseinrichtung 30 auf.
Die Selbstverstärkungseinrichtung 30 umfasst
außer
der Keilplatte 28 eine Abstützung 32 und zwischen
der Keilplatte 28 und der Abstützung 32 angeordnete Wälzkörper 34 auf.
Die Abstützung 32 umfasst
eine Grundplatte 36 und eine Rampenplatte 38,
die auf einer der Keilplatte 28 und der Bremsscheibe 18 zugewandten
Seite der Grundplatte 36 an der Grundplatte 36 befestigt
ist. Die Spindel 26 des Spindeltriebs der Betätigungseinheit 20 durchsetzt
die Abstützung 32 durch
ein Loch hindurch. Als Zugfedern ausgebildete Federelemente 40 verbinden
die Keilplatte 28 und die Rampenplatte 38 federelastisch
miteinander und beaufschlagen die Abstützung 32 mit einer
in Richtung der Bremsscheibe 18 wirkenden Federkraft.
Die
Keilplatte 28 und mit ihr zusammen der bewegliche Reibbremsbelag 16 sind
parallel zur Bremsscheibe 18 im Bremssattel 12 verschiebbar.
Die
Keilplatte 28 weist auf ihrer der Bremsscheibe 18 abgewandten
Seite im Querschnitt V-förmige
Vertiefungen 42 auf. Wangenflächen der V-förmigen Vertiefungen 42 bilden
Keilflächen,
die V-förmigen
Vertiefungen 42 bilden Doppelkeile, die auch unterschiedliche
Keilwinkel haben können.
Die die Doppelkeile bildenden V-förmigen Vertiefungen 42 werden
nachfolgend als Doppelkeile oder einfach als Keile und wie die Vertiefungen
selbst mit der Bezugszahl 42 bezeichnet.
Die
Rampenplatte 38 weist gleichartige, im Querschnitt V-förmige Vertiefungen 44 auf,
die den Doppelkeilen 42 gegenüberliegend angeordnet sind. Diese
V-förmigen Vertiefungen 44 bilden
Doppelrampen und werden nachfolgend als Solche oder vereinfachend
als Rampen bezeichnet werden. Die Wälzkörper 34, die im dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung als Walzen ausgeführt
sind, liegen in den einander gegenüberliegenden V-förmigen Vertiefungen,
die die Doppelkeile 42 und die Doppelrampen 44 bilden
ein.
Die
Selbstverstärkungseinrichtung 30 funktioniert
wie folgt:
Drückt
die Betätigungseinheit 20 zum
Bremsen den beweglichen Reibbremsbelag 16 gegen die drehende
Bremsscheibe 18, übt
diese eine Reibungskraft auf den Reibbremsbelag 16 aus,
die den Reibbremsbelag 16 parallel zu Bremsscheibe 18 und
in deren Drehrichtung im Bremssattel 12 verschiebt. Mit
dem Reibbremsbelag 16 verschiebt sich die Keilplatte 28 und
infolgedessen wälzen
die Wälzkörper 34 auf
den Doppelkeilen 42 und den Doppelrampen 44. Die Wälzkörper 34 wälzen jeweils
auf einer Keilfläche
der Doppelkeile 42 und einer korrespondierenden, diagonal
gegenüberliegenden
Rampenfläche
der Doppelrampen 44. Die jeweils andere Keilfläche und
Rampenfläche
ist für
eine Verschiebung des Reibbremsbelags 16 in entgegengesetzter
Richtung bei umgekehrter Drehrichtung der Bremsscheibe 18 vorgesehen. Über die
Wälzkörper 34 stützt sich
der Reibbremsbelag 16 an der Rampenplatte 38 der
Abstützung 32 ab.
Das Verschieben des beim Bremsen gegen die Bremsscheibe 18 gedrückten Reibbremsbelags 16 bewirkt
durch die Abstützung über die
Wälzkörper 34 an
den Rampen- und Keilflächen
eine Kraftkomponente senkrecht zur Bremsscheibe 18, also
eine zusätzliche
Andruckkraft des Reibbremsbelags 16 gegen die Bremsscheibe 18.
Diese Andruckkraft wirkt zusätzlich
zu der von der Betätigungseinheit 20 aufgebrachten
Andruckkraft. Die Scheibenbremse 10 weist somit eine Selbstverstärkung auf, die
die Bremskraft erhöht.
In
Schlitze 46 der Keilplatte 28 ist eine elastisch
biegbare Platte 48 eingesetzt. Die Platte 48 steht
seitlich aus der Keilplatte 28 vor, durch die Führung in
den Schlitzen 46 ist die Keilplatte 28 parallel zur
Bremsscheibe 18 gegenüber
der elastischen Platte 48 verschiebbar. Die elastische
Platte 48 ist durchgehend ausgebildet was in der Zeichnung durch
Strichlinien im Mittelbereich der elastischen Platte 48 angedeutet
ist. Außenränder der
elastischen Platte 48 sind durch eine Fase 50 schräg ausgebildet,
sie liegen unter elastischer Vorspannung der Platte 48 an
ihnen zugewandten Innenflächen 49 des
Bremssattels 12 an.
Wird
zum Bremsen der Reibbremsbelag 16 von der Betätigungseinheit 20 gegen
die Bremsscheibe 18 gedrückt, biegt sich die Platte 48 elastisch.
Wird die Scheibenbremse 10 nach dem Bremsen wieder gelöst stellt
sich die elastische Platte 48 wieder in ihre ebene, entspannte
Ursprungsform zurück.
Dabei hebt die elastische Platte 48 den beweglichen Reibbremsbelag 16 von
der Bremsscheibe 18 ab. Vergrößert sich die Bewegung des
Reibbremsbelags 16 beim Drücken gegen die Bremsscheibe 18 infolge
einer Abnutzung des Reibbremsbelags 16, gleiten die Außenränder der
elastischen Platte 48 in Richtung der Bremsscheibe 18 an
den Innenflächen 49 des
Bremssattels entlang. Dies hat zur Folge, dass der Reibbremsbelag 16 beim
Lösen der
Scheibenbremse 10 nicht mehr bis in seine Ausgangslage von
der Bremsscheibe 18 weg abgehoben wird, sondern um einen
Verschiebeweg der Außenränder der elastischen
Platte 48 weniger. Der Verschleiß der Reibbremsbeläge 14, 16 wird
dadurch ausgeglichen. Die mit den Innenflächen 49 des Bremssattels 12 zusammenwirkende
elastische Platte 48 bildet eine Rückwegbegrenzung für den Reibbremsbelag 16.
Die
Grundplatte 36 der Abstützung 32 weist an
ihren Seiten Klinken 54 auf, die federelastisch nach außen gedrückt werden
und mit Verzahnungen 52 des Bremssattels 12 in
Eingriff stehen. Die mit den Verzahnungen 52 zusammenwirkenden
Klinken 54 bilden eine Rückwegsperre für die Abstützung 32,
die Abstützung 32 lässt sich
nur in Richtung zur Bremsscheibe 18 und nicht von dieser
weg bewegen.
Hat
sich die elastische Platte 48 infolge von Verschleiß der Reibbremsbeläge 14, 16 entlang
der Innenflächen 49 des
Bremssattels 12 in Richtung der Bremsscheibe 18 verschoben,
ziehen die Federelemente 40, die die Keilplatte 28 mit
der Rampenplatte 38 verbinden, die Rampenplatte 38 und
mit ihr die Abstützung 32 in
Richtung der Bremsscheibe 18, so dass die Klinken 54 um
einen Zahn in Richtung der Bremsscheibe 18 versetzt mit
den Verzahnungen 52 in Eingriff gelangen. Durch Verschleiß der Reibbremsbeläge 14, 16 stellt
sich also auch die Abstützung 32 in
Richtung der Bremsscheibe 18 nach. Die die Rückwegbegrenzung
des Reibbremsbelags 16 bildende elastische Platte 48 und
die die Rückwegsperre
der Abstützung 32 bildenden
Sperrklinken 54 bilden eine Nachstelleinrichtung, die einen
Verschleiß der
Reibbremsbeläge 14, 16 selbsttätig ausgleicht.
Dadurch wird vermieden, dass ein Verschiebeweg des Reibbremsbelags 16 parallel
zur Bremsscheibe 18 beim Bremsen mit zunehmender Abnutzung
der Reibbremsbeläge 14, 16 größer wird.
Die
die Rückwegbegrenzung
des Reibbremsbelags 16 bildende elastische Platte 48,
die mit den Innenflächen 49 des
Bremssattels 12 zusammenwirkt, wirkt reibschlüssig. Die
die Rückwegsperre der
Abstützung 32 bildenden
Klinken 54, die mit den Verzahnungen 52 des Bremssattels 12 zusammenwirken,
wirken formschlüssig.
Zum
Wechsel der Reibbremsbeläge 14, 16 weist
die Scheibenbremse 10 eine Rückstelleinrichtung 56 auf.
Diese umfasst einen fest auf der Spindel 26 angeordneten,
d. h. sich mit der Spindel 26 mitbewegenden ersten Ring 58 und
einen auf der Spindel 26 axial verschieblichen zweiten
Ring 60, der sich in Höhe
der Klinken 54 befindet. Der erste Ring 58 befindet
sich zwischen der Bremsscheibe 18 und dem zweiten Ring 60.
Die Klinken 54 sind durch Zugseile 62 mit dem
zweiten Ring 60 verbunden. Der zweite Ring 60 ist
durch einen radial von ihm nach außen stehenden Stift 64,
der in ein Langloch 66 im Bremssattel 12 eingreift,
drehfest und axial verschieblich gehalten. Das Langloch 66,
das in der Zeichnung mit Strichlinien angedeutet ist, verläuft achsparallel
zur Spindel 26 und bildet eine Längsführung für den zweiten Ring 60.
Zur
Rückstellung
der Abstützung 32 wird
die Spindel 26 rückgedreht,
d. h. sie bewegt sich von der Bremsscheibe 18 weg. Mit
der Spindel 26 bewegt sich der erste Ring 58 von
der Bremsscheibe 18 weg, stößt gegen den zweiten Ring 60 und
nimmt diesen mit. Mit den Zugseilen 62 zieht der zweite
Ring 60 die Klinken 54 außer Eingriff von den Verzahnungen 52, wodurch
die Grundplatte 36 der Abstützung 32 von der Bremsscheibe 18 weg
beweglich wird. Über
den zweiten Ring 60 nimmt der erste Ring 58 die
Grungplatte 36 mit der rückdrehenden Spindel 26 mit
in ihre Ausgangsstellung. Die Keilplatte 28 und die Rampenplatte 38 lassen
sich in ihre Ausgangsstellung zurückdrücken.
2 zeigt eine Scheibenbremse 10 mit
einer anders ausgeführten
Vorrichtung zur Verschleißwegkompensation
und mit einer anderen Rückstelleinrichtung 56.
Im übrigen
sind die beiden Scheibenbremsen 10 gleich ausgebildet und
funktionieren in gleicher Weise. Zur Vermeidung von Wiederholungen
wird zur Erläuterung
von 2 insoweit auf obenstehende
Erläuterungen
der 1 verwiesen. Für gleich
Bauteile werden in 1 und 2 gleich Bezugszahlen verwendet.
Zur
Ausbildung der Rückstelleinrichtung 56 ist
die Grundplatte 36 der Abstützung 32 der Scheibenbremse 10 aus 2 als Kreisringscheibe mit
einem Aussengewinde 68 ausgebildet, das mit einem Innengewinde 70 des
Bremssattels 12 in Eingriff steht. Die Gewinde 68, 70 sind
selbsthemmungsfreie Steilgewinde. Ein rohrförmiger Ansatz 72 der
Rampenplatte 38 durchgreift die Grundplatte 36.
Der Ansatz 72 weist einen nach aussen stehenden Flansch 73 auf,
zwischen dem und der Grundplatte 36 Druckfedern 74 achsparallel
angeordnet sind, die sich über ein
gemeinsames Axiallager 76 an der Grundplatte 36 abstützen. Bei
an der Rampenplatte 38 anliegender Grundplatte 36 sind
die Druckfedern 74 entspannt und liegen nicht an der Grundplatte 36 an.
Bewegt
sich die Rampenplatte 38 bei einer Bremsbetätigung infolge
von Verschleiß der
Reibbremsbeläge 14, 16 in
Richtung der Bremsscheibe 18, drücken die Druckfedern 74 die
Grundplatte 36 in Richtung der Bremsscheibe 18.
Da
die Gewinde 68, 70 selbsthemmungsfrei sind und
die Grundplatte 36 wegen des Axiallagers 76 frei
drehbar ist, bewegt sich die Grundplatte 36 in einer Schraubbewegung
in Richtung der Bremsscheibe 18. Liegt die Grundplatte 36 an
der Rampenplatte 38 an, verhindert Reibung zwischen der
Grundplatte 36 und der Rampenplatte 38 eine Drehung
der Grundplatte 36, so dass die Grundplatte 36 die
Rampenplatte 38 axial abstützt.
Zur
Rückstellung
wird die Spindel 26 rückgedreht.
Ein fest auf der Spindel 26 angeordneter Ring 78 stößt gegen
einen nach innen stehenden Flansch 80 der Grundplatte 36 und
bewegt diese in einer schraubenden Bewegung weg von der Bremsscheibe 18.
Die Druckfedern 74 werden gespannt und die Rampenplatte 38 wird
von der Bremsscheibe 18 weggezogen. Mit der Rampenplatte 38 wird über die Zugfedern 40 die
Keilplatte 28 ebenfalls von der Bremsscheibe 18 weggezogen.