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Die
Erfindung betrifft eine elektromechanische Reibungsbremse gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Elektromechanische
Reibungsbremsen sind an sich bekannt. Sie sind üblicherweise als Scheibenbremsen
ausgeführt,
allerdings nicht grundsätzlich
auf diese Bremsenbauform beschränkt.
Sie weisen einen Reibbremsbelag auf, der zum Bremsen mit einer elektromechanischen
Betätigungseinrichtung an
einen zu bremsenden Bremskörper
drückbar
ist. Bei einer Scheibenbremse ist der Bremskörper eine Bremsscheibe, bei
beispielsweise einer Trommelbremse ist der Bremskörper eine
Bremstrommel. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung bekannter
elektromechanischer Reibungsbremsen weist einen Elektromotor und
ein mit dem Elektromotor antreibbares Zahnradgetriebe zum Drücken des
Reibbremsbelags an den Bremskörper
auf. Ein Beispiel einer derartigen elektromechanischen Reibungsbremse
offenbart die
DE 199
45 543 A1 .
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Es
sind auch selbstverstärkende
derartige elektromechanische Reibungsbremsen bekannt. Diese weisen üblicherweise
zusätzlich
einen Keilmechanismus zur Erzielung der Selbstverstärkung auf. Dabei
ist der Reibbremsbelag in Drehrichtung der Bremsscheibe beweglich
und weist einen Keil auf seiner der Bremsscheibe abgewandten Rückseite auf,
der sich an einem schräg
in einem Keilwinkel zur Bremsscheibe verlaufenden Widerlager abstützt. Wird
der Reibbremsbelag beim Bremsen an die drehende Bremsscheibe gedrückt, übt die Bremsscheibe
eine Reibungskraft auf den Reibbremsbelag aus, die den Reibbremsbelag
in Richtung eines enger werdenden Keilspalts zwischen dem Widerlager
und der Bremsscheibe beaufschlagt. Die Abstützung des Reibbremsbelags über den
Keil am Widerlager bewirkt eine Keilkraft mit einer Kraftkomponente
quer zur Bremsscheibe. Diese Kraftkomponente bildet eine Andruckkraft,
die zusätzlich
zu einer von der Betätigungseinrichtung
aufgebrachten Andruckkraft vom Keilmechanismus aufgebracht wird.
Auf diese Weise wird die Selbstverstärkung erzielt. Ein Beispiel einer
derartigen Reibungsbremse offenbart die
DE 102 01 555 A1 .
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Die
Zahnradgetriebe der Betätigungseinheiten
der bekannten Reibungsbremsen weisen geradverzahnte Zahnräder auf
und vermeiden dadurch Axialkräfte
auf Drehlagerungen der Zahnräder.
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Erläuterung
und Vorteile der Erfindung
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Bei
der erfindungsgemäßen elektromechanischen
Reibungsbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weisen alle oder
zumindest ein Teil der Zahnräder
des Zahnradgetriebes der Betätigungseinheit
eine Schrägverzahnung
auf. Insbesondere beim Betätigen,
d. h. beim Drücken
des Reibbremsbelags an den Bremskörper, bewirken die Schrägverzahnungen
Axialkräfte
auf die Zahnräder,
die erfindungsgemäß durch
Drehlagerungen der schrägverzahnten
Zahnräder
aufgefangen werden, die die schrägverzahnten
Zahnräder
axial abstützen.
Die Drehlagerungen stützen
die schrägverzahnten
Zahnräder
in mindestens einer Achsrichtung gegen die beim Betätigen der
Reibungsbremse von den Schrägverzahnungen
bewirkten Axialkräfte
ab. Als Drehlagerungen müssen
keine reinen Axiallager verwendet werden, es genügen beispielsweise auch Radiallager,
die aufgrund ihrer Konstruktion in der Lage sind, auch eine Axialkraft
in mindestens einer Achsrichtung zu übertragen. Es können also
beispielsweise herkömmliche
Radial-Kugellager oder auch Radial-Rollenlager verwendet werden,
letztere nur dann, wenn sie zur Übertragung
einer Axialkraft in der Lage sind. Des Weiteren kommen beispielsweise
auch Schräg-Kugellager
und Kegelrollenlager zur Drehlagerung der schrägverzahnten Zahnräder in Betracht.
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Die
erfindungsgemäße Drehlagerung
der Zahnräder
des Zahnradgetriebes der Betätigungseinheit
der Reibungsbremse ermöglicht
die Verwendung schrägverzahnter
Zahnräder.
Schrägverzahnte Zahnräder haben
im Vergleich mit geradverzahnten Zahnrädern den Vorteil, dass sie
aufgrund ihres größeren Überdeckungsgrades
ruhiger laufen als geradverzahnte Zahnräder. Das zu übertragende
Drehmoment wird durch schrägverzahnte
Getriebestufen geringer moduliert, Drehmomentschwankungen werden
also verringert. Diese Modulation wird auf einen Motorstrom des
Elektromotors der Betätigungseinheit
aufgeprägt
und erschwert bei geradverzahnten Zahnrädern eine eventuelle Ermittlung
einer Andruckkraft des Reibbremsbelags an den Bremskörper durch
Messung des Motorstroms. Des Weiteren sind schrägverzahnte Zahnräder für höhere Drehzahlen
geeignet, sie können
bei gleichen Abmessungen größere Drehmomente übertragen
und sind weniger empfindlich gegen Zahnformfehler.
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Ein
weiterer und erheblicher Vorteil der Erfindung ist eine erhöhte Sicherheit
gegen unbeabsichtigtes und selbsttätiges Lösen einer Feststelleinrichtung
der Reibungsbremse wie sie in Anspruch 2 vorgesehen ist, insbesondere
wenn die Feststelleinrichtung reibschlüssig beispielsweise mit einem
schaltbaren Klemmfreilauf gemäß Anspruch
3 arbeitet. Durch eine solche Feststelleinrichtung wird die erfindungsgemäße Reibungsbremse,
die zunächst
eine Betriebsbremse ist, zu einer Feststellbremse (Parkbremse) weitergebildet.
Zum Feststellen der Reibungsbremse wird diese betätigt und
der Klemmfreilauf in eine Schaltstellung geschaltet, in der er eine Drehung
oder sonstige Bewegung der Betätigungseinheit
nur in Betätigungsrichtung
zulässt
und gegen eine Drehung oder sonstige Bewegung in Löserichtung
sperrt. Der Elektromotor der Betätigungseinheit wird
abgeschaltet, die betätigte
Reibungsbremse entspannt sich dadurch etwas und dreht dabei den Klemmfreilauf
ein kurzes Stück
in Sperrrichtung, bis der Freilauf sperrt. Die Reibungsbremse behält diesen
betätigten
Zustand unbestromt bei. Zum Lösen muss
der Freilauf wieder ein kurzes Stück in Betätigungsrichtung der Reibungsbremse
gedreht und entweder in eine Grundstellung geschaltet werden oder er
gelangt von selbst in die Grundstellung. In der Grundstellung ist
eine Welle des schaltbaren Klemmfreilaufs in beiden Richtungen frei
drehbar. In der Feststellbremsstellung wird der Klemmfreilauf durch eine
Verspannung der betätigten
Reibungsbremse gehalten.
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Die
Verspannung der Reibungsbremse bewirkt über die Schrägverzahnung
des Zahnrads der Welle des Klemmfreilaufs eine Axialkraft, die von
der Drehlagerung der Welle des Klemmfreilaufs abgestützt wird.
Die Axialkraft im geschalteten, d. h. sperrenden Klemmfreilauf bei
betätigter
Reibungsbremse wirkt immer in derselben Richtung. Dies gilt auch
für die
Wellen des Zahnradgetriebes der Betätigungseinheit der Reibungsbremse,
sofern die Wellen schrägverzahnte
Zahnräder
aufweisen. Die Axialkraft sorgt dafür, dass die Wellen axial spielfrei
sind, sofern eine Gegenkraft die jeweilige Axialkraft nicht übersteigt. Eine
Axialbewegung der Welle des Klemmfreilaufs im verspannten Zustand
wird dadurch vermieden, auch wenn sich durch eine schwingende Beanspruchung die
Höhe der
Axialkraft ändern
kann. Die Erfindung vermeidet auf diese Weise einen sog. Mikrogleitvorgang
aufgrund einer Axialbewegung der Welle des Klemmfreilaufs, der zu
einem Durchrutschen der Welle des Klemmfreilaufs in kleinen Schritten
führen und
damit letztendlich den Klemmfreilauf nach einiger Zeit lösen kann.
Wegen der Gefahr des Lösens des
Klemmfreilaufs erscheint eine Schrägverzahnung des Zahnrads der
Welle des Klemmfreilaufs wichtiger als an den übrigen Verzahnungen des Zahnradgetriebes
der Betätigungseinheit
der Reibungsbremse.
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Die
weiteren Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Anspruch
4 sieht vor, ein Zahnrad einer Welle des Klemmfreilaufs mit einer
Schrägverzahnung auszubilden,
den Klemmfreilauf mit einer Drehlagerung axial gegen die von der
Schrägverzahnung
beim Betätigen
der Reibungsbremse verursachte Axialkraft abzustützen und die Drehlagerung nahe
am Klemmfreilauf anzuordnen. Mit nahe am Klemmfreilauf ist gemeint,
dass die Drehlagerung beispielsweise nicht auf einer dem Klemmfreilauf
abgewandten Seite des Elektromotors der Betätigungseinheit, sondern dass
die Drehlagerung der Welle des Klemmfreilaufs beispielsweise zwischen
dem Elektromotor und dem Klemmfreilauf oder auf einer dem Elektromotor
abgewandten Seite des Klemmfreilaufs nahe am Klemmfreilauf angeordnet
ist. Dadurch wird eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen
der Welle und Klemmkörpern
des betätigten
Klemmfreilaufs oder zwischen den Klemmkörpern und einem Gehäuse des
Klemmfreilaufs beispielsweise in Folge von Temperaturänderungen
vermieden oder jedenfalls klein gehalten. Auch durch diese Ausgestaltung der
Erfindung wird einem Mikrogleitvorgang der Welle im Klemmfreilauf
entgegengewirkt.
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Anspruch
5 sieht eine gemeinsames Gehäuse
der Drehlagerung der Welle des Klemmfreilaufs und des Klemmfreilaufs
selbst vor, wobei das Gehäuse
eine in etwa gleiche Temperaturdehnung wie die Welle aufweist. Letzteres
lässt sich
durch Verwendung des gleichen Werkstoffs für Gehäuse und Welle erreichen. Dadurch
wird eine Relativbewegung der Welle des Klemmfreilaufs im Klemmfreilauf
in axialer Richtung bei Temperaturänderung vermieden. Die im vorstehenden
Absatz erläuterten
Mikrogleitungen der Welle im Klemmfreilauf, die den Klemmfreilauf
lösen können, wird
dadurch vermieden.
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Anspruch
6 sieht vor, dass die Reibungsbremse nur eine Betätigungsrichtung
aufweist, wie dies bei elektromechanischen Reibungsbremsen ohne
Selbstverstärkung
oder mit Selbstverstärkung in
nur einer Drehrichtung des Bremskörpers der Fall ist. In diesem
Fall bewirken die schrägverzahnten Zahnräder eine
Axialkraft stets in derselben Achsrichtung, in entgegengesetzter
Richtung treten allenfalls vergleichsweise niedrige Achskräfte auf.
Es genügt
daher eine axiale Abstützung
der schrägverzahnten
Zahnräder
durch ihre Drehlagerungen in einer Achsrichtung.
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Können Axialkräfte in beiden
Drehrichtungen auftreten, sieht Anspruch 6 eine axiale Abstützung der
schrägverzahnten
Zahnräder
in beiden Achsrichtungen vor. Axialkräfte in beiden Drehrichtungen
treten beispielsweise bei elektromechanischen Reibungsbremsen mit
Selbstverstärkung
in beiden Drehrichtungen des Bremskörpers auf, wenn die Zustellung
des Reibbremsbelags drehrichtungsabhängig erfolgt. Zur Selbstverstärkung in
beiden Drehrichtungen sind Doppelkeile oder einander entgegengesetzt
schräge
Keile auf der der Bremsscheibe abgewandten Rückseite des Reibbremsbelags
bekannt.
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Anspruch
7 sieht bei zwei gleichachsigen, fest, d. h. unbeweglich, miteinander
verbundenen schrägverzahnten
Zahnrädern
vor, dass deren Verzahnungen Schrägungen in gleicher Richtung
aufweisen, wobei Schrägungswinkel
dem Betrag nach gleich oder verschieden sein können. Solche Zahnräder üblicherweise
auf einer gemeinsamen Welle werden zur Verwirklichung mehrstufiger
Zahnradgetriebe verwendet. Die Schrägungen in gleicher Richtung bewirken
einen zumindest teilweisen Ausgleich der Axialkräfte eines angetriebenen und
eines antreibenden, schrägverzahnten
Zahnrads.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Betätigungseinheit
einer erfindungsgemäßen elektromechanischen
Reibungsbremse;
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2 einen
Querschnitt eines Klemmfreilaufs der Reibungsbremse entlang Linie
II-II in 1 in einer Grundstellung des
Klemmfreilaufs; und
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3 den
Klemmfreilauf aus 2 in einer Schaltstellung.
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Die
Zeichnung ist als schematisierte und vereinfachte Darstellung zu
verstehen.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße, elektromechanische Reibungsbremse 10 ist
als Scheibenbremse ausgebildet. Sie weist einen Reibbremsbelag 12 auf,
der zum Bremsen mit einer elektromechanischen Betätigungseinheit 14 an eine
Bremsscheibe 16 drückbar
ist, die einen Bremskörper
bildet. Die elektromechanische Betätigungseinheit 14 weist
ein dreistufiges Zahnradgetriebe 18 und einen Elektromotor 20 auf,
von dem der klaren Darstellung wegen nur ein Anker 22 (Rotor)
und eine Motorwelle 24 dargestellt sind. Des Weiteren ist
ein schaltbarer Klemmfreilauf 26 vorgesehen, mit dem die
Reibungsbremse 10 in betätigter Stellung feststellbar
ist. Der Klemmfreilauf 26 bildet eine Feststelleinrichtung,
mit der die Reibungsbremse 10 zu einer Feststellbremse
(Parkbremse) weitergebildet ist. Es ist nicht zwingend, dass der
Klemmfreilauf 26 an der Motorwelle 24 angeordnet
ist, er kann beispielsweise auch an einer anderen Getriebewelle
des Zahnradgetriebes 18 vorgesehen werden.
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Die
Motorwelle 24 des Elektromotors 22 ist beispielsweise
durch ein spanendes Verfahren mit einer Verzahnung versehen, die
ein erstes Zahnrad 30 des Zahnradgetriebes 18 bildet.
Das erste Zahnrad 30 kämmt
mit einem zweiten, im Durchmesser größeren Zahnrad 32,
das fest (starr) mit einem dritten Zahnrad 34 ist. Das
dritte Zahnrad 34 ist gleichachsig mit dem zweiten Zahnrad 32 und
weist einen kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad 32 auf.
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Das
dritte Zahnrad 34 kämmt
mit einem vierten Zahnrad 36, das einen größeren Durchmesser als
das dritte Zahnrad 34 aufweist. Das vierte Zahnrad 36 ist
fest mit einem fünften
Zahnrad 38, das einen kleineren Durchmesser als das vierte
Zahnrad 36 aufweist. Das fünfte Zahnrad 38 kämmt mit
einer bogenförmigen
Zahnstange 40, deren Verlauf noch zu erläutern sein
wird. Die Zahnstange 40 ist einstückig mit einem Bremsbelagträger 42,
auf dessen der Bremsscheibe 16 zugewandter Seite der Reibbremsbelag 12 angebracht
ist. Der Bremsbelagträger 42 ist um
eine nicht dargestellte Drehachse der Bremsscheibe 16 schwenkbar
und außerdem
in Richtung der Bremsscheibe 16, d. h. axial zu dieser,
beweglich.
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Ein
zweiter, nicht dargestellter Reibbremsbelag ist auf einer gegenüberliegenden
Seite der Bremsscheibe 16 angeordnet, er liegt in an sich
bekannter Weise in einem ebenfalls nicht dargestellten Bremssattel
ein, der als Schwimmsattel ausgeführt, d. h. quer zur Bremsscheibe 16 verschiebbar
ist. Wird der dargestellte Reibbremsbelag 12 zum Bremsen an
die Bremsscheibe 16 gedrückt, bewirkt dies in an sich
bekannter Weise eine Querverschiebung des Bremssattels, der dadurch
den nicht dargestellten Reibbremsbelag an die andere Seite der Bremsscheibe 16 drückt, so
dass die Bremsscheibe 16 gebremst wird.
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Es
bilden jeweils das erste und das zweite Zahnrad 30,32,
das dritte und das vierte Zahnrad 34, 36 und das
fünfte
Zahnrad 38 mit der Zahnstange 40 eine Getriebestufe
des Zahnradgetriebes 18. Alle Zahnräder 30, 32, 34, 36, 38 und
die Zahnstange 40 weisen eine Schrägverzahnung auf. Die Motorwelle 24 mit
dem ersten Zahnrad 30 bildet eine erste Getriebewelle des
Zahnradgetriebes 18. Die Motorwelle 24 ist an
einem dem Elektromotor 20 fernen Ende mit einem Radial-Kugellager 44 drehbar
gelagert. Das Kugellager 44 ist in der Lage, auch Axialkräfte zu übertragen,
es bildet somit eine Drehlagerung, die die Motorwelle 24 und
damit das erste Zahnrad 30 gegen eine durch die Schrägverzahnung
bewirkte Axialkraft abstützt.
Es genügt
eine Abstützung
in einer Axialrichtung, da eine Betätigung der Reibungsbremse 10 immer
in derselben Richtung, d. h. in einer Drehrichtung des Elektromotors 20 erfolgt
und deswegen die von der Schrägverzahnung
bewirkte Axialkraft (auch beim Lösen
der Reibungsbremse 10) in derselben Achsrichtung wirkt.
Falls trotzdem eine Axialkraft in entgegengesetzter Richtung wirkt,
kann ein in der Zeichnung mit Strichlinien angedeuteter Zapfen 46 an
einem Stirnende der Motorwelle 24 vorgesehen sein, der
die Motorwelle 24 im genannten Fall axial abstützt. Sofern
hohe Axialkräfte
auch in entgegengesetzter Richtung auftreten können sollte das Kugellager 44 als
Festlager ausgeführt
werden, das die Motorwelle 24 axial in beiden Richtungen
abstützt.
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Am
anderen, dem ersten Zahnrad 30 fernen Ende ist die Motorwelle 24 mit
einem Nadellager 48 gelagert. Das Nadellager 48 bildet
ein Radiallager, das die Motorwelle 24 nicht axial abstützt.
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Das
zweite und das dritte Zahnrad 32, 34 sind drehfest
auf eine zweite Getriebewelle 50 aufgesetzt, die wie die
Motorwelle 24 mit einem Radial-Kugellager 52 an einem Ende
und mit einem Nadellager 54 am anderen Ende gelagert ist.
Das Kugellager 52, das auch Axialkräfte übertragen kann, ist als Festlager
ausgebildet, d. h. es ist durch einen Sicherungsring 54 (Seegerring),
der in eine umlaufend Nut in der Getriebewelle 50 eingesetzt
ist und durch einen Gehäusedeckel 56 axial
in beiden Richtungen fixiert. Das Kugellager 52 bildet
somit eine Drehlagerung für die
Zahnräder 32, 34,
die diese axial in beiden Richtungen abstützt. Sofern eine Axialkraft
nur in einer Richtung auftreten kann genügt eine vereinfachte Ausführung mit
einer Drehlagerung, die axial nur in einer Achsrichtung abstützt beispielsweise
ohne den Sicherungsring 54 (nicht dargestellt).
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Ebenso
wie das zweite und das dritte Zahnrad 32, 34 sind
auch das vierte und das fünfte
Zahnrad 36, 38 drehfest auf eine dritte Getriebewelle 58 aufgesetzt,
die ebenfalls mit einem als Festlager ausgeführten Radial-Kugellager 60 an
einem und mit einem Nadellager 62 am anderen Ende drehbar
gelagert ist. Auch hier bildet das Kugellager 60 eine Drehlagerung,
die die Getriebewelle 58 in beiden oder in einer vereinfachten
Ausführung
in einer Richtung axial abstützt.
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Zur
Abstützung
der Getriebewellen 50, 58 in der entgegengesetzten
Achsrichtung können
in der Zeichnung mit Strichlinien angedeutete Zapfen 64, 66 an
Stirnenden der Getriebewellen 50, 58 vorgesehen
sein.
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Zur
Betätigung
der Scheibenbremse 10 wird der Elektromotor 22 durch
Bestromen in einer Betätigungsrichtung
angetrieben. Über
das Zahnradgetriebe 18 wird der Bremsbelagträger 42,
der um die gedachte Drehachse der Bremsscheibe 16 schwenkbar ist,
verschwenkt. Quer zur Bremsscheibe 16 stützt sich
der Bremsbelagträger 42 über Kugeln 68,
die auf einer der Bremsscheibe 16 angewandten Rückseite des
Bremsbelagträgers 42 angeordnet
sind, an Widerlagern 70 ab. Die Kugeln 68, von
denen in 1 nur eine sichtbar ist, liegen
in Rinnen 72, 74 ein, die im Bremsbelagträger 42 und
im Widerlager 70 ausgebildet sind. Die Rinnen 72, 74 verlaufen
auf einer gedachten Kreisbogenlinie um die Drehachse der Bremsscheibe 16,
wobei die Rinnen 72 im Bremsbelagträger 42 in entgegengesetzter
Richtung wie die Rinnen 74 im Widerlager 70 verlaufen.
Auch nimmt eine Tiefe der Rinnen 72 im Bremsbelagträger 42 in entgegengesetzter
Richtung wie eine Tiefe der Rinnen 74 im Widerlager 70 ab.
Durch das Verschwenken des Bremsbelagträgers 42 bei Betätigung der Scheibenbremse 10 wälzen die
Kugeln 68 in den Rinnen 72, 74 und drücken, da
die Tiefe der Rinnen 72, 74 abnimmt, den Bremsbelagträger 42 mit
dem Reibbremsbelag 12 an die Bremsscheibe 16.
Die Bremsscheibe 16 wird dadurch gebremst. Aufgrund ihrer abnehmenden
Tiefe bilden die Rinnen 72, 74 Keil- oder Rampenflächen bzw.
Keil- oder Rampenbahnen.
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Dreht
sich die Bremsscheibe 16 in Schwenkrichtung des Bremsbelagträgers 42, übt sie eine Reibungskraft
auf den an sie gedrückten
Reibbremsbelag 12 aus, die den Bremsbelagträger 42 in
dessen Schwenkrichtung beaufschlagt. Die schräg in einem Winkel zur Bremsscheibe 16 verlaufenden
Rinnen 72, 74 bewirken durch diese Reibungsbeaufschlagung
nach dem sog. Keilprinzip eine Kraft quer zur Bremsscheibe 16,
die den Reibbremsbelag 12 zusätzlich an die Bremsscheibe 16 drückt. Dadurch wird
eine von der Betätigungseinheit 14 aufgebrachte Bremskraft
verstärkt.
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Die
Zahnstange 40 verläuft
wie bereits oben dargelegt auf einer gedachten Kreisbogenbahn um die
gedachte Drehachse der Bremsscheibe 16, um die der Bremsbelagträger 42 schwenkbar
ist. Zugleich verläuft
die Zahnstange 40 schräg
in einem Winkel quer zur Bremsscheibe 16 um die Bewegung des
Bremsbelagträgers 42 quer
zur Bremsscheibe 16 bei Betätigung der Reibungsbremse 10 auszugleichen.
Die Zahnstange 40 verläuft
also schraubenlinienförmig.
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Um
die Axialkräfte
durch die Schrägverzahnungen
teilweise oder vollständig
auszugleichen weisen die Schrägverzahnungen
der fest miteinander verbundenen Zahnräder 32, 34; 36, 38 Schrägungen in
gleicher Richtung auf, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
Es kann deswegen u. U. auf eine Drehlagerung, die die Getriebewellen 50, 58 axial
abstützt, verzichtet
werden (nicht dargestellt).
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Der
in 2 dargestellte Klemmfreilauf 26 der Reibungsbremse 10 weist
Rollen 76 als Klemmkörper
auf, die zwischen der Motorwelle 24 und einer feststehenden,
zur Motorwelle 24 koaxialen Hülse 78 angeordnet
sind. Die Rollen 76 werden von einem Rollenkäfig 80 äquidistant
gehalten. Der Rollenkäfig 80 weist
Federzungen 82 auf, die die Rollen 76 nach außen gegen
die Hülse 78 drücken. Die
Hülse 78 weist
keilförmige
Taschen 84 auf, in die die Rollen 76 von den Federzungen 82 gedrückt werden. 2 zeigt
eine Grundstellung des Freilaufs 26, in der die Motorwelle 24 in
beiden Richtungen frei drehbar ist. Mittels eines monostabilen Elektromagneten 86 ist der
Klemmfreilauf 26 schaltbar. Über einen Stößel 88 drückt der
Elektromagnet 26, wenn er bestromt wird, eine der Rollen 76 radial
nach innen gegen die Motorwelle 24. Dies ist die sog. Schaltstellung
des Klemmfreilaufs 26, die in 3 dargestellt
ist. Wird die Motorwelle 24 in 3 entgegen
dem Uhrzeigersinn gedreht, wälzt
die vom Stößel 88 gegen
die Motorwelle 24 gedrückte
Rolle 76 in der Hülse 78. Über den
Rollenkäfig 80 nimmt
diese Rolle 76 die übrigen Rollen 76 in
Umfangsrichtung mit. Die Rollen 76 wälzen dadurch in den keilförmigen Taschen 84 der
Hülse 78,
sie werden dabei von Keilflächen 90 der
Taschen 84 radial nach innen gegen die Motorwelle 24 gedrückt und
klemmen diese fest. Die Motorwelle 24 lässt sich deswegen nur ein kurzes
Stück in
dieser Sperrrichtung genannten Drehrichtung drehen. Bei umgekehrter
Drehrichtung der Motorwelle 24, d. h. in 3 im
Uhrzeigersinn, stoßen
die Rollen 76 an Enden 92 der Taschen 84,
sie werden von den Federzungen 82 des Rollenkäfigs 80 nach
außen
gedrückt und
stoßen
nicht gegen die Motorwelle 24. In dieser Drehrichtung ist
die Motorwelle 24 also auch in der Schaltstellung des Klemmfreilaufs 26 frei
drehbar. Der Klemmfreilauf 26 ist so angeordnet, dass seine Freilaufrichtung
in der Schaltstellung der Betätigungsrichtung
der Reibungsbremse 10 und dass die Sperrrichtung des Freilaufs 28 einer
Löserichtung
der Reibungsbremse 10 entspricht.
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Zum
Feststellen der Reibungsbremse 10 wird diese in oben beschriebener
Weise durch Bestromen des Elektromotors 22 betätigt und
dadurch der Reibbremsbelag 12 gegen die Bremsscheibe 16 gedrückt. Durch
Bestromen des Elektromagneten 86 wird der Klemmfreilauf 26 in
die Schaltstellung geschaltet. Anschließend wird die Bestromung des Elektromotors 20 abgestellt.
Da die Reibungsbremse 10 unter mechanischer Spannung steht,
entsteht ein Rückdrehmoment,
das die Motorwelle 24 in Löserichtung dreht. Wegen des
in der Schaltstellung befindlichen Freilaufs 26 lässt sich
die Motorwelle 24 nur ein kurzes Stück verdrehen und wird dann
vom Klemmfreilauf 26 wie oben beschrieben gegen Weiterdrehen
gesperrt. Die Bestromung des Elektromagneten 26 kann ebenfalls
abgestellt werden, die Vorspannung der betätigten Scheibenbremse 10 hält den Klemmfreilauf 26 in
der Sperrstellung. Die Scheibenbremse 10 ist in betätigter Stellung
festgestellt (Parkbremsfunktion). Durch erneutes Bestromen des Elektromotors 22 in
Betätigungsrichtung
lässt sich
der Freilauf 26 und anschließend die Reibungsbremse 10 lösen.
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Durch
die Anordnung des die Motorwelle 24 axial abstützenden
Kugellagers 44 axial unmittelbar neben dem die Feststelleinrichtung
der Scheibenbremse 10 bildenden Klemmfreilauf 26 werden
Relativbewegungen der Motorwelle 24 gegenüber den Rollen 76 und
der Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 in axialer Richtung durch Temperaturdehnungen
vermieden. Dadurch werden Mikrogleitvorgänge zwischen der Motorwelle 24,
den Rollen 76 und der Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 vermieden, die den Klemmfreilauf 26 ungewollt
lösen könnten. Auch
die Schrägverzahnung
des ersten Zahnrads 30, das durch die mechanische Vorspannung
der betätigten Reibungsbremse 10 eine
Axialkraft in einer Achsrichtung bewirkt, verhindert axiale Relativbewegungen zwischen
der Motorwelle 24, den Rollen 76 und der Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 und damit die genannten Mikrogleitvorgänge, die
den gesperrten Klemmfreilauf 26 ungewollt lösen könnten.
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Die
Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 bildet zugleich auch einen Außenring
des Kugellagers 44 der Motorwelle 24 des Elektromotors 20,
die zugleich auch die Welle des Klemmfreilaufs 26 ist.
Die Hülse 78 besteht
aus demselben Werkstoff wie die Motorwelle 24, hat also
denselben Temperaturdehnungskoeffizienten. Dadurch wird eine Axialbewegung
der Motorwelle 24, die zugleich die Welle des Klemmfreilaufs 26 ist,
in der Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 bei Temperaturänderung vermieden. Auch dies
ist eine Maßnahme,
um die im vorhergehenden Absatz erläuterten Mikrogleitvorgänge der
Motorwelle 24, also der Welle des Klemmfreilaufs, im Klemmfreilauf 26, die
den gesperrten Klemmfreilauf 26 lösen können, zu verhindern. Die zugleich
auch den Außenring
des Kugellagers 44 der Motorwelle 24 bildende
Hülse 78 des
Klemmfreilaufs 26 kann auch als gemeinsames Gehäuse von
Klemmfreilauf 26 und Kugellager 44 aufgefasst
werden.