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Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare
Scheibenbremse für
ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine derartige Scheibenbremse ist
bekannt aus der WO 96/03301 A1. Die bekannte Scheibenbremse weist
einen Bremssattel auf, in dem zwei Bremsbeläge gehalten sind, deren einer
zum Aufbringen einer Bremskraft an eine Seite einer zwischen den
Bremsbelägen
rotierenden Bremsscheibe andrückbar
ist, wodurch der andere, gegenüberliegende
Bremsbelag infolge einer Reaktionskraft vom Bremssattel an die gegenüberliegende
Seite der Bremsscheibe angedrückt
wird. Zum Andrücken
des einen Bremsbelags weist die bekannte Scheibenbremse eine Betätigungseinrichtung
mit einem Rollengewindetrieb auf, der von einem Elektromotor antreibbar
ist. Um zu verhindern, daß bei
einem Ausfall einer Steuerelektronik der Scheibenbremse während einer
Bremsung ein durch eine Hysterese der Betätigungseinheit verursachtes
Restbremsmoment an der Bremsscheibe wirkt, ist eine vorzugsweise
spiralförmige
Rückstellfeder
vorgesehen, die an einer Spindelmutter des Rollengewindetriebs angreift
und diese entgegen der Betätigungsdrehrichtung
verstellt, so daß die
Bremsbeläge
von der Bremsscheibe abgehoben werden.
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Die bekannte Scheibenbremse hat den Nachteil,
daß sie
bei Ausfall ihrer Steuerelektronik während einer Bremsung durch
Hysterese ihrer Betätigungseinrichtung
nicht vollständig
löst, so
daß ein Restbremsmoment
an der Bremsscheibe wirkt. Hinzu kommt, daß sie sich bei mechanischem
Blockieren ihrer Betätigungseinrichtung,
beispielsweise infolge Eindringens von Schmutz, durch Verkanten oder
durch Festfressen der Teile des Rollengewindetriebs infolge mangelnder
Schmierung, nicht mehr lösen
läßt. Weiterer
Nachteil ist, daß beim
Bremskraftaufbau zusätzlich
die Kraft der Rückstellfeder überwunden
werden muß,
wozu der Elektromotor entsprechend größer dimensioniert und stärker bestromt
werden muß.
Dies verursacht einen Dynamik- und Wirkungsgradverlust. Zum Halten
der aufgebauten Bremskraft muß der
Elektromotor weiterhin so stark bestromt werden, daß er den
Bremsbelag gegen die Kraft der Rückstellfeder
mit einer geforderten Andruckkraft an der Bremsscheibe angedrückt hält, was
thermische Probleme mit sich bringt. Die bekannte Scheibenbremse
läßt sich
nicht als Feststellbremse verwenden. Darüber hinaus vergrößert sich ein
Lüftspiel,
also ein Abstand zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe bei
gelöster
Scheibenbremse, mit zunehmender Abnutzung der Bremsbeläge. Durch
diesen Effekt muß beim
Betätigen
eine immer größer werdende
Federkraft überwunden
werden.
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Diese Nachteile gilt es zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Scheibenbremse weist eine
Rückstelleinrichtung
auf, die auf einer der Betätigungseinrichtung
gegenüberliegenden
Seite der Bremsscheibe angeordnet ist und mit der sich der Bremsbelag
auf dieser gegenüberliegenden
Seite von der Bremsscheibe abheben und damit die Scheibenbremse
lösen läßt. Die
Rückstelleinrichtung
ist völlig
unabhängig
von der Betätigungseinrichtung. Dies
hat den Vorteil, daß sich
die erfindungsgemäße Scheibenbremse
in jedem Fall lösen
läßt, also
nicht nur bei einem Ausfall ihrer Steuerelektronik, des Elektromotors
der Betätigungs einrichtung,
sondern auch bei einem mechanischem Blockieren der Betätigungseinrichtung.
Weiterer Vorteil ist, daß die
Rückstelleinrichtung
den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Scheibenbremse nicht verringert.
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Auch wenn die erfindungsgemäße Scheibenbremse
als Feststellbremse Verwendung findet, läßt sie sich – vorausgesetzt
sie weist voneinander unabhängige
Stromversorgungen für
die Betätigungs-
und die Rückstelleinrichtung
auf – in
jedem Fall lösen,
damit ein mit ihr ausgerüstetes
Kraftfahrzeug verfügbar
ist. Hinzu kommt der Vorteil einer verbesserten Gewichtsverteilung
am Bremssattel infolge der Anordnung der Betätigungseinrichtung mit ihrem
Elektromotor auf einer Seite und der Rückstelleinrichtung auf der
gegenüberliegenden
Seite der Bremsscheibe. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Ausbildung
des Bremssattels als Schwimm- oder Faustsattel, da ein seine Verschiebbarkeit
verschlechterndes Kippmoment auf seine Führungen verringert ist. Weiterhin
wird der verfügbare
Bauraum in einem Fahrzeugrad bessser genutzt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die
beiden Figuren zeigen zwei Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse
im Schnitt bzw. Teilschnitt.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die in 1 dargestellte,
erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 weist
einen Bremssattel 12 auf, in dem zwei Bremsbeläge 14, 16 beiderseits
einer Bremsscheibe 18 angebracht sind. Im Bremssattel 12 ist
auf einer Seite der Bremsscheibe 18 eine Betätigungseinrichtung 20 untergebracht.
Diese weist einen an sich bekannten Rollengewindetrieb mit einer
Gewindespindel 22, mit achsparallelen Gewinderollen 24 und
eine die Gewindespindel 22 umgebende, koaxiale Spindelmutter 26 auf.
Die Gewinderollen 24 befinden sich in einem Ringspalt zwischen
der Gewindespindel 22 und der Spindelmutter 26 und stehen
mit der Gewindespindel 22 und der Spindelmutter 26 in
Eingriff. Bei rotierendem Antrieb der Spindelmutter 26 laufen
die Gewinderollen 24 wie Planetenräder eines Planetengetriebes
um die Gewindespindel 22 um und treiben die Gewindespindel 22 zu
einer axialen Verschiebebewegung an.
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Der in 1 rechts
dargestellte Bremsbelag 14 ist drehfest an einem Stirnende
der Gewindespindel 22 angebracht. Er wird durch die Verschiebebewegung
der Gewindespindel 22 an eine Seite der Bremsscheibe 18 angedrückt. Der
Bremssattel 12 ist in an sich bekannter Weise als Schwimmsattel (Faustsattel)
ausgebildet, d. h. er ist achsparallel zur Gewindespindel 22 verschiebbar.
Durch Andrücken des
Bremsbelags 14 an die Bremsscheibe 18 wird der
Schwimmsattel 12 verschoben und drückt dadurch den gegenüberliegenden
Bremsbelag 16 an die gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe 18 an,
wodurch die Bremsscheibe 18 gebremst wird. Durch Rotation
der Spindelmutter 26 mit entgegengesetztem Drehsinn werden
die Bremsbeläge 14, 16 wieder
von der Bremsscheibe 18 abgehoben und die Scheibenbremse 10 gelöst.
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Die Spindelmutter 26 ist
mit zwei Radiallagern 28, 36 im Bremssattel 12 gelagert
und stützt sich über ein
Axiallager 32 an diesem ab.
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Zum rotierenden Antrieb der Spindelmutter 26 weist
die Betätigungseinrichtung 20 einen
Hohlwellen-Elektromotor 34 auf. Die Spindelmutter 26 bildet
zugleich einen Rotor bzw. eine Hohlwelle des Elektromotors 34.
Sie ist mit in ihrem Umfang eingelassenen Permanentmagneten 38 versehen.
Ein Stator 40 des Elektromotors 34 ist im Bremssattel 12 fest angebracht.
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Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 18 ist
eine Rückstelleinrichtung 42 am Bremssattel 12 der
erfindungsgemäßen Scheibenbremse 10 angebracht.
Die Rückstelleinrichtung 42 weist
einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel 44 und einer
aufgeschraubten Spindelmutter 46 auf. Die Spindelmutter 46 ist
mit einem Radialnadellager 48 im Bremssattel 12 gelagert
und stützt
sich über
ein axiales Rollenlager 50 gegen einen die Rückstelleinrichtung 42 abdeckenden
Deckel 52 ab, der lösbar mit
dem Bremssattel 12 verbunden, beispielsweise verschraubt
ist. Der in 1 links
dargestellte Bremsbelag 16 ist drehfest an einem Stirnende
der Gewindespindel 44 des Spindeltriebs angebracht. Durch
rotierenden Antrieb der Spindelmutter 46 läßt sich
dieser Bremsbelag 16 an die Bremsscheibe 18 andrücken und
vor allem auch wieder von ihr abheben.
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Zum rotierenden Antrieb weist die
Spindelmutter 46 der Rückstelleinrichtung 42 ein
mit ihr einstückiges
Zahnrad 54 auf, mit dem eine Gewindeschnecke 56 kämmt, die
drehfest auf einer Welle eines Rückstell-Elektromotors 58 angebracht
ist.
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Die Rückstelleinrichtung 42 ist
durch ihr Spindelgetriebe 44, 46 und ihr Schneckengetriebe 54, 56 selbsthemmend,
d. h. sie verstellt sich nicht und der mit ihr bewegbare Bremsbelag 16 verschiebt sich
nicht, wenn mittels der Betätigungseinrichtung 20 eine
Bremskraft erzeugt wird, wobei der Bremsbelag 16 an die
Bremsscheibe 18 angedrückt
wird. Die erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 wird
im Normalfall ausschließlich
mit dem Elektromotor 34 der Betätigungseinrichtung 20 betätigt (Bremsen
und Bremselösen),
der Rückstell-Elektromotor 58 bleibt unbestromt.
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Die Verwendung eines Schwimmsattels
als Bremssattel 12 hat den Vorteil, daß eine Betätigungseinrichtung 20 zum
Andrücken
einer Bremsbacke 14 an die Bremsscheibe 18 genügt. Sie
hat den weiteren Vorteil, daß es
im Fehlerfall, d. h. bei Ausfall der Betätigungseinrichtung 20 bei
angezogender Bremse genügt,
den auf der gegenüberliegenden
Seite wie die Betätigungseinrichtung 20 der
Bremsscheibe 18 befindlichen Bremsbelag 16 von
der Bremsscheibe 18 abzuheben, um über eine Verschiebbung des Schwimmsattels 12 auch
den anderen Bremsbelag 14 von der Bremsscheibe 18 abzuheben
und somit die Scheibenbremse 10 vollständig zu lösen.
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Weiterer Vorteil der neuerungsgemäßen Scheibenbremse 10 ist,
daß sich
bei Ausfall der Betätigungseinrichtung 20 mittels
der Rückstelleinrichtung 42 eine
Hilfsbremsfunktion aufrechterhalten läßt. Hinzu kommt eine einfache
Lüftspieleinstellung, d.
h. die Einstellung der beiden Spalte zwischen den beiden Bremsbelägen 14, 16 und
der Bremsscheibe 18: Vergrößert sich das Lüftspiel
durch Abnutzung der Bremsbeläge 14, 16 und
der Bremsscheibe 18, so wird der Zustellweg, bis beide
Bremsbeläge 14, 16 bei
Betätigung
der Scheibenbremse 10 an der Bremsscheibe 18 zur
Anlage kommen, größer und die
Zustellzeit verlängert
sich. Der Zeitpunkt, an dem beide Bremsbeläge 14, 16 an
der Bremsscheibe 18 zur Anlage kommen, ist einfach feststellbar,
da die Kraft zum Andrücken
der Bremsbeläge 14, 16 an
die Bremsscheibe 18 und damit die Stromaufnahme des Elektromotors 34 der
Betätigungseinrichtung 20 sprungartig
ansteigen.
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Verlängert sich die Zustellzeit über einen
vorgegebenen Wert, wird nach dem Lösen der neuerungsgemäßen Scheibenbremse 10 das
Lüftspiel mittels
der Rückstelleinrichtung 42 geringfügig verkleinert.
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Die beiden Elektromotoren 34, 58 sind
an voneinander unabhängige
Stromversorgungen angeschlossen, um das Lösen der Scheibenbremse 10 im Fehlerfall
ihrer Betätigungseinrichtung 20 und
bei Ausfall der Stromversorgung des Elektromotors 34 der
Betätigungseinrichtung 20 sicherzustellen.
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Die in 2 dargestellte
Scheibenbremse 60 weist einen Rollengewindetrieb 62 und
einen Hohlwellen-Elektromotor 64 als
Rückstelleinrichtung auf.
Der Rollengewindetrieb 62 hat eine Gewindespindel 66,
an deren Stirnseite der Bremsbelag 16 drehfest angebracht
ist. Gewinderollen 68 stehen mit der Gewindespindel 66 und
einer diese umgebende Spindelmutter 70 in Eingriff.
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In einen Umfang der Spindelmutter 70 sind Permanentmagnete 72 eingelassen,
die Spindelmutter 70 bildet zugleich einen Rotor des Elektromotors 64 der
Rückstelleinrichtung 62.
Ein Stator 74 ist im Bremssattel 60 fest angebracht.
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Um die Selbsthemmung der Rückstelleinrichtung 62 sicherzustellen,
kann beispielsweise eine nicht dargestellte, elektromagnetisch lösbare Haltebremse
vorgesehen werden, die die Spindelmutter 70 arretiert.
Auch kann beispielsweise ein Trapezspindeltrieb anstelle des Rollengewindetriebs 62 vorgesehen
werden, der eine höhere
Selbsthemmung aufweist.
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Die Rückstelleinrichtung mit dem
Rollengewindetrieb 62 und dem Hohlwellen-Elektromotor 64 ist
eine verkleinerte Ausbildung des Rollengewindetriebs 22, 24, 26 und
des Elektromotors 34 der Betätigungseinrichtung 20 der
in 1 dargestellten Scheibenbremse 10 und
funktioniert wie jene Betätigungseinrichtung 20.
Die Rückstelleinrichtung 62, 64 tritt
an die Stelle der Rückstelleinrichung 42 der
in 1 dargestellten Scheibenbremse 10.
Im übrigen ist
die in 2 dargestellte
Scheibenbremse 60 ebenso aufgebaut und funktioniert in
derselben Weise wie die in 1 dargetellte
Scheibenbremse 10, insbesondere weist sie eine ebensolche,
in 2 nicht sichtbare
Betätigungseinrichtung
auf.