DE19851668A1

DE19851668A1 - Wheel brake arrangement for motor vehicle has electric motor, spring storage device acting upon non-linear gear set containing cam drive in direction of brake application

Info

Publication number: DE19851668A1
Application number: DE1998151668
Authority: DE
Inventors: Bernd Kesch; Matthias Schanzenbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-11
Also published as: JP2000145844A

Abstract

The arrangement has a drive with a non-linear gear set (52) driven by the drive and a frictional brake lining that can be pressed against a brake body. A spring storage device (48) acts upon the non-linear gear set in the direction of brake application. The drive contains an electric motor and the non-linear gear set contains a cam drive.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Radbremsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a wheel brake device with the features of Preamble of claim 1.

Eine derartige Radbremsvorrichtung ist bekannt aus der DE 44 45 347 A1. Die bekannte Radbremsvorrichtung weist als Antrieb einen Elektromotor auf, der - über ein Planetengetriebe - einen Nocken verdreht. Der Nocken verschiebt einen Kolben, wobei die Verschiebung des Kolbens eine Andruckkraft eines Reibbremsbelags gegen einen Bremskörper wie beispielsweise eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel und somit eine Bremskraft bzw. ein Bremsmoment bewirkt. Der Nocken der bekannten Radbremsvorrichtung kann eine nichtlineare Steigung aufweisen, so daß sich ein Übersetzungsverhältnis, also eine Strecke, um die der Kolben bei einem bestimmten Drehwinkel des Nockens verschoben wird, mit zunehmender Drehung des Nockens und der Verschiebung des Kolbens ändert. Das Übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß bei einem bestimmten Drehwinkels des Nockens der die Bremskraft bewirkende Kolben bei geringer Bremskraft, also zu Beginn der Drehung des Nockens einen großen Weg zurücklegt, und daß mit zunehmender Bremskraft, also mit fortschreitender Drehung des Nockens der Weg des Kolbens kleiner, dafür aber die Kolbenkraft bei gleichbleibendem Drehmoment am Nocken größer wird. Der Nocken bildet ein nichtlineares Getriebe, das den Vorteil hat, daß ein Lüftspiel, also ein Spalt zwischen Reibbremsbelag und Bremskörper schnell überwunden und eine Bremskraft schnell aufgebaut werden kann. Die Erhöhung der Bremskraft erfolgt zwar durch die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zunehmend langsamer jedoch mit gleichbleibendem Drehmoment des Nockens. Es genügt somit ein verhältnismäßig kleiner und leistungsschwacher Elektromotor zur Betätigung der bekannten Radbremsvorrichtung. Nachteil der bekannten Radbremsvorrichtung ist, daß der Elektromotor die gesamte zur Bremsung notwendige Energie aufbringen muß, und daß die aufgewendete Energie verloren ist.Such a wheel brake device is known from DE 44 45 347 A1. The Known wheel brake device has an electric motor as the drive, which - via a planetary gear - twists a cam. The cam moves you Piston, the displacement of the piston a pressure force of a Friction brake lining against a brake body such as one Brake disc or a brake drum and thus a braking force or a Braking moment causes. The cam of the known wheel brake device can have a non-linear slope so that there is a gear ratio, thus a distance by which the piston at a certain angle of rotation Cam is moved, with increasing rotation of the cam and the Displacement of the piston changes. The gear ratio is chosen so that at a certain angle of rotation of the cam the braking force causing pistons with low braking force, i.e. at the beginning of the rotation of the Nockens has come a long way and that with increasing braking power, so with progressive rotation of the cam the path of the piston becomes smaller, but the piston force is greater with constant torque on the cam becomes. The cam forms a non-linear gear, which has the advantage that a Air gap, i.e. a gap between the friction brake pad and the brake body quickly overcome and a braking force can be built up quickly. The increase the braking force occurs through the change in the gear ratio increasingly slower, however, with constant cam torque. A comparatively small and underpowered electric motor is therefore sufficient for actuating the known wheel brake device. Disadvantage of the known Wheel brake device is that the electric motor is all for braking necessary energy and that the energy expended is lost is.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Radbremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Federspeicher auf. Dies kann beispielsweise eine Stahlfeder sein es kann auch eine Kunststoff- oder Gummifeder oder beispielsweise eine Gasdruckfeder Verwendung finden. Der Federspeicher beaufschlagt ein nichtlineares Getriebe in einer Andrückrichtung, also in der Richtung, in der der Reibbremsbelag gegen den Bremskörper gedrückt wird. Als Antrieb ist ein Elektromotor vorgesehen, es können allerdings beispielsweise auch ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb oder ein Elektromagnet oder ein Linearmotor als Antrieb der erfindungsgemäßen Radbremsvorrichtung vorgesehen werden. Als nichtlineare Getriebe können außer einem Nockentrieb beispielsweise auch ein nichtlinearer Keil oder ein nichtlineares hydraulisches Getriebe Verwendung finden. Im Federspeicher der erfindungsgemäßen Radbremsvorrichtung ist die zur Bremsung notwendige Energie zumindest näherungsweise gespeichert, d. h. der Federspeicher weist bei nicht betätigter Radbremsvorrichtung eine Vorspannung auf, die zum Aufbringen einer maximalen Bremskraft in etwa ausreicht. Wird die Radbremsvorrichtung nach einer Bremsung gelöst, gelangt die aufgewendete Energie wieder zurück in den Federspeicher, d. h. die zum Bremsen aufgewendete Energie wird weitgehend zurück gewonnen. Der als Antrieb der Radbremsvorrichtung beispielsweise vorgesehene Elektromotor dient hauptsächlich der Steuerung der Bremskraft und nur zu einem geringen Teil zum Aufbau der Bremskraft. Die zum Aufbau der Bremskraft notwendige Energie entstammt zum überwiegenden Teil dem Federspeicher. Die Nichtlinearität des verwendeten Getriebes ist vorzugsweise so gewählt, daß in jeder Stellung der Radbremsvorrichtung näherungsweise ein Gleichgewicht zwischen der vom Federspeicher auf das nichtlineare Getriebe ausgeübten Kraft bzw. dem auf das nichtlineare Getriebe ausgeübten Moment und der Andruckkraft besteht, mit der das nichtlineare Getriebe den Reibbremsbelag gegen den Bremskörper drückt.The wheel brake device according to the invention with the features of the claim 1 has a spring mechanism. This can be a steel spring, for example it can also be a plastic or rubber spring or, for example, a Find gas spring. The spring loaded nonlinear gear in a pressing direction, i.e. in the direction in which the Friction brake pad is pressed against the brake body. As a drive is a Electric motor provided, but it can also be, for example pneumatic or hydraulic drive or an electromagnet or a Linear motor as the drive of the wheel brake device according to the invention be provided. As a non-linear gearbox, in addition to a cam drive for example, a non-linear wedge or a non-linear hydraulic Use gears. In the spring accumulator of the invention Wheel braking device is at least the energy necessary for braking stored approximately, d. H. the spring accumulator points when not actuated Wheel brake device on a bias to apply a maximum braking force is approximately sufficient. The wheel brake device after released during braking, the energy expended is returned to the Spring accumulator, d. H. the energy used for braking is largely won back. The one that drives the wheel brake device, for example provided electric motor is mainly used to control the braking force and only to a small extent to build up the braking force. The to build the Most of the energy required for braking power comes from Spring accumulator. The non-linearity of the gear used is preferably so chosen that approximately in each position of the wheel brake device Balance between that of the spring accumulator on the nonlinear gear applied force or the torque exerted on the non-linear transmission and the pressing force with which the non-linear transmission Friction brake pad presses against the brake body.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine zum Bremsen notwendige Kraft im wesentlichen vom Federspeicher aufgebracht wird, so daß ein kleiner und leistungsschwacher Antrieb zur Betätigung der Radbremsvorrichtung ausreicht. Es gibt damit keine Wärmeprobleme, bei Verwendung eines Elektromotors als Antrieb ist die Belastung eines elektrischen Bordnetzes eines mit der erfindungsgemäßen Radbremsvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs gering. Weiterer Vorteil ist die Rückgewinnung der zu einer Bremsung aufgewandten Energie, die ebenfalls zu einer Verringerung der Wärmeentwicklung und Bordnetzbelastung führt. Weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Radbremsvorrichtung ist deren verbesserte Dynamik durch kleinere und leichtere Massen. Insbesondere bei Verwendung eines Elektromotors als Antrieb wird dessen rotatorische Massenträgheit auf einen Bruchteil verringert. Eine Bremskraft läßt sich dadurch schnell auf- und wieder abbauen. Der Antrieb dient idealerweise im wesentlichen nur zur Überwindung der Reibung der Radbremsvorrichtung und zur Kompensation einer nicht ideal auf die Andruckkraft des Reibbremsbelags gegen den Bremskörper und die Federrate des Federspeichers abgestimmte Nichtlinearität des Getriebes, der Antrieb greift idealerweise im wesentlichen nur steuernd und korrigierend auf das statisch im Kräftegleichgewicht befindliche System der Radbremsvorrichtung ein.The invention has the advantage that a force necessary for braking in is essentially applied by the spring accumulator, so that a small and underperforming drive for actuating the wheel brake device is sufficient. There are therefore no heat problems when using an electric motor as Drive is the load on an electrical system with one Motor vehicle equipped wheel brake device according to the invention low. Another advantage is the recovery of the brakes Energy that also leads to a reduction in heat and On-board electrical system load leads. Another advantage of the invention Wheel brake device is its improved dynamics through smaller and lighter ones Masses. Especially when using an electric motor as a drive whose rotational inertia is reduced to a fraction. A Braking force can be quickly built up and removed again. The drive serves ideally, essentially only to overcome the friction of the Wheel brake device and to compensate for a not ideal on the Pressing force of the friction brake lining against the brake body and the spring rate the non-linearity of the gearbox, the drive engages ideally essentially only controlling and correcting the static im Force balance system of the wheel brake device.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.The subclaims have advantageous refinements and developments of in the main claim invention to the subject.

drawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with the aid of one in the drawing Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Radbremsvorrichtung; Fig. 1 is a schematic representation of a wheel-braking device according to the invention;

Fig. 2 einen nichtlinearen Keiltrieb zur Erläuterung des Erfindungsprinzips; und Figure 2 shows a nonlinear wedge drive for explaining the principle of the invention. and

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Radbremsvorrichtung im Schnitt. Fig. 3 shows a wheel brake device according to the invention in section.

Explanation of the principle of the invention

Die in Fig. 1 schematisch und vereinfacht dargestellte, erfindungsgemäße Radbremsvorrichtung 10 weist einen Nocken 12 auf, der drehfest auf einer Welle 14 eines Elektromotors 16 angebracht ist. Am Umfang des Nockens 12 liegt ein Stößel 18 an, der im noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel der Erfindung durch einen Kolben ersetzt ist. An einem dem Nocken 12 abgewandten Ende des Stößels 18 ist ein Reibbremsbelag 20 angeordnet, der zur Erzeugung einer Bremskraft bzw. eines Bremsmoment mit dem Stößel 18 gegen eine Bremsscheibe 22 drückbar ist, die drehfest mit einem nicht dargestellten Fahrzeugrad verbunden ist.The wheel brake device 10 according to the invention, shown schematically and in simplified form in FIG. 1, has a cam 12 which is attached in a rotationally fixed manner to a shaft 14 of an electric motor 16 . A tappet 18 bears on the circumference of the cam 12 and is replaced by a piston in the exemplary embodiment of the invention to be described below. At one of the cams 12 remote from the end of the plunger 18, a friction brake pad 20 is arranged which can be pressed to generate a braking force or a braking torque to the plunger 18 against a brake disc 22 fixed for rotation with a vehicle wheel not shown is connected.

An der Motorwelle 14 und damit am Nocken 12 greift eine Spiralfeder 24 an deren der Motorwelle 14 fernes Ende ortsfest an einem unbeweglichen Widerlager 26 angebracht ist.On the motor shaft 14 and thus on the cam 12 , a spiral spring 24 engages at the end remote from the motor shaft 14, which is fixedly attached to an immovable abutment 26 .

Eine Steigung des Umfangs des Nockens 12 ist nicht konstant, die Steigung des Umfangs des Nockens 12 ist in der gelösten Stellung der Radbremsvorrichtung 10 am größten und nimmt mit zunehmender Verstellung der Radbremsvorrichtung 10, d. h. mit zunehmender Drehung des Nockens 12, ab. Der mit dem Stößel 18 zusammenwirkende Nocken 12 bildet ein nichtlineares Getriebe, dessen Funktion anhand des in Fig. 2 schematisch dargestellten, nichtlinearen Keiltrieb 28 erläutert werden soll. Der nichtlineare Keiltrieb 28 weist einen Keil 30 auf, dessen Keilfläche 32 eine sich verändernde Steigung aufweist. Die Keilfläche 32 ist also keine ebene Fläche, sondern eine - im dargestellten Ausführungsbeispiel konvex gekrümmte Fläche. Die Steigung der Keilfläche 32 ist an einer Keilspitze 34 groß und nimmt über die gesamte Länge des Keils 30 kontinuierlich ab. Mit dem Keil 30 wirkt ein Kolben 36 zusammen, der rechtwinklig zur Verschieberichtung des Keils 30 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 36 liegt an der Keilfläche 32 des Keils 30 an. Durch eine Verschiebung des Keils 30 in Richtung des Pfeils f wird der Kolben 36 in Richtung des Pfeils p verschoben. Durch die abnehmende Steigung der Keilfläche 32 bewegt sich der Kolben 36 zu Beginn der Verschiebung des Keils 30 schnell. Mit zunehmendem Verschiebeweg des Keils 30 bewegt sich der Kolben 36 aufgrund der abnehmenden Steigung der Keilfläche 32 zwar langsamer, dafür nimmt die auf den Kolben 36 ausgeübte Kraft zu. Das Übersetzungsverhältnis des nichtlinearen Keiltriebs 28, mit dem eine Verschiebung des Keils 30 in eine Verschiebung des Kolbens 36 umgesetzt wird, ändert sich mit zunehmender Verschiebung des Keils 30 ins Langsame.A slope of the circumference of the cam 12 is not constant, the slope of the circumference of the cam 12 is in the released position of the wheel brake 10 is largest and decreases with increasing displacement of the wheel braking device 10, that is, with increasing rotation of the cam 12 decreases. The cam 12 cooperating with the tappet 18 forms a non-linear gear, the function of which is to be explained with reference to the non-linear wedge drive 28 shown schematically in FIG. 2. The non-linear wedge drive 28 has a wedge 30 , the wedge surface 32 of which has a changing slope. The wedge surface 32 is therefore not a flat surface, but rather a surface which is convexly curved in the exemplary embodiment shown. The slope of the wedge surface 32 is large at a wedge tip 34 and decreases continuously over the entire length of the wedge 30 . A piston 36 interacts with the wedge 30 and is displaceably guided at right angles to the direction of displacement of the wedge 30 . The piston 36 bears against the wedge surface 32 of the wedge 30 . By moving the wedge 30 in the direction of arrow f, the piston 36 is moved in the direction of arrow p. Due to the decreasing slope of the wedge surface 32 , the piston 36 moves rapidly at the beginning of the displacement of the wedge 30 . With increasing displacement of the wedge 30 , the piston 36 moves slower due to the decreasing slope of the wedge surface 32, but the force exerted on the piston 36 increases. The transmission ratio of the non-linear wedge drive 28 , with which a displacement of the wedge 30 is converted into a displacement of the piston 36 , changes as the displacement of the wedge 30 increases .

Der Keil 30 kann als eine Abwicklung des Nockens 12 in Fig. 1 angesehen werden. Die Steigung des Umfangs 19 des Nockens 12 nimmt mit dem Drehwinkel des Nockens 12 ebenso ab wie die Steigung der Keilfläche 32 mit dem Verschiebeweg des Keils 30. Dies bedeutet, das Übersetzungsverhältnis, mit der eine Drehung des Nockens 12 in eine Verschiebung des Stößels 18 umgesetzt wird, nimmt mit zunehmender Drehung des Nockens 12 ab. Dafür nimmt die Kraft, mit der der Nocken 12 über den Stößel 18 den Reibbremsbelag 20 gegen die Bremsscheibe 22 drückt, bei gleichbleibenden Drehmoment am Nocken 12 mit zunehmender Drehung des Nockens 12 zu.The wedge 30 can be viewed as a development of the cam 12 in FIG. 1. The slope of the circumference 19 of the cam 12 decreases with the angle of rotation of the cam 12, as does the slope of the wedge surface 32 with the displacement of the wedge 30 . This means that the transmission ratio with which a rotation of the cam 12 is converted into a displacement of the tappet 18 decreases with increasing rotation of the cam 12 . For this purpose, the force with which the cam 12 presses the friction brake lining 20 against the brake disk 22 via the tappet 18 increases with increasing torque on the cam 12 with increasing rotation of the cam 12 .

Die Steigung des Umfangs 19 des Nockens 12 ist so gewählt, daß bei an der Bremsscheibe 22 anliegendem Reibbremsbelag 20 näherungsweise ein Gleichgewicht besteht zwischen der Andruckkraft, mit der der Reibbremsbelag 20 gegen die Bremsscheibe 22 gedrückt wird, wobei diese Andruckkraft so groß wie die vom Nocken 12 auf den Stößel 18 ausgeübte Kraft ist, und dem von der Spiralfeder 24 auf den Nocken 12 ausgeübten Drehmoment. Die Federkraft bzw. The slope of the circumference 19 of the cam 12 is selected such that when the friction brake lining 20 is resting on the brake disk 22 there is approximately a balance between the pressing force with which the friction brake lining 20 is pressed against the brake disk 22 , this pressing force being as great as that of the cam 12 is force exerted on the plunger 18 , and the torque exerted on the cam 12 by the spiral spring 24 . The spring force or

das Federmoment der Spiralfeder 24 und die Andruckkraft des Reibbremsbelags 20 gegen die Bremsscheibe 22 gleichen einander also näherungsweise aus, und zwar in jeder Winkelstellung des Nockens 12, d h. unabhängig von der Höhe der Andruckkraft des Reibbremsbelags 20 an die Bremsscheibe 22. Die zum Andrücken des Reibbremsbelags 20 gegen die Bremsscheibe 22 notwendige Kraft und Energie stammt im wesentlichen aus der Spiralfeder 24 und wird beim Lösen der Radbremsvorrichtung 10 in die Spiralfeder 24 zurückgespeichert. Der Elektromotor 16 dient im wesentlichen dazu, die Reibung der Radbremsvorrichtung 10 beim Zuspannen und Lösen der Radbremsvorrichtung 10 zu überwinden, mit dem Elektromotor 16 wird die Andruckkraft des Reibbremsbelags 20 gegen die Bremsscheibe 10 im wesentlichen nur gesteuert und nur zu einem geringen Teil aufgebracht. Auch läßt sich mit dem Elektromotor 16 eine Abweichung vom gewünschten Gleichgewicht zwischen dem von der Spiralfeder 24 auf den Nocken 12 ausgeübten Drehmoment und der Andruckkraft des Reibbremsbelags 20 gegen die Reibbremse 22 kompensieren.the spring torque of the spiral spring 24 and the pressing force of the friction brake pad 20 against the brake disc 22 approximately equalize each other, in every angular position of the cam 12 , that is. regardless of the amount of pressure of the friction brake pad 20 against the brake disc 22 . The force and energy required to press the friction brake pad 20 against the brake disc 22 essentially originates from the spiral spring 24 and is stored back into the spiral spring 24 when the wheel brake device 10 is released . The electric motor 16 essentially serves to overcome the friction of the wheel brake 10 during application and release of the wheel brake 10, with the electric motor 16, the pressing force of the friction brake lining 20 is controlled only against the brake disc 10 is substantially and applied only to a small extent. With the electric motor 16, a deviation from the desired balance between the torque exerted by the spiral spring 24 on the cam 12 and the pressing force of the friction brake pad 20 against the friction brake 22 can be compensated for.

Description of the embodiment

Die in Fig. 3 dargestellte, erfindungsgemäße Radbremsvorrichtung 38 ist als Scheibenbremsvorrichtung ausgebildet. Ein Elektromotor 40, der ein integriertes oder angebautes Getriebe, beispielsweise ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Planetengetriebe aufweisen kann, ist an einen Bremssattel 42 der Radbremsvorrichtung 38 angeflanscht und treibt eine Nockenwelle 54 an, die mit Rollenlagern 46 im Bremssattel 42 drehbar gelagert ist. Eine aus einem Flachbandstahl gewickelte Spiralfeder 48 umschließt die Nockenwelle 44 an einer Stelle zwischen dem Elektromotor 40 und dem Bremssattel 42. Ein inneres Ende der Spiralfeder 48 ist mit der Nockenwelle 44, ein äußeres Ende mit einem rohrförmigen Gehäuse 50 vernietet, das drehfest am Elektromotor 40 angebracht ist. Die Spiralfeder 48 greift mit Vorspannung an der Nockenwelle 44 an. Die Nockenwelle 44 weist einen mit ihr einstückigen Nocken 52 auf, dessen Seitenansicht in etwa mit derjenigen des in Fig. 1 dargestellten Nockens 12 übereinstimmt. The wheel brake device 38 according to the invention shown in FIG. 3 is designed as a disk brake device. An electric motor 40 , which can have an integrated or attached gear, for example a planetary gear (not shown in the drawing), is flanged to a brake caliper 42 of the wheel brake device 38 and drives a camshaft 54 which is rotatably mounted in the brake caliper 42 with roller bearings 46 . A coil spring 48 wound from a flat steel strip surrounds the camshaft 44 at a point between the electric motor 40 and the brake caliper 42 . An inner end of the spiral spring 48 is riveted to the camshaft 44 , an outer end to a tubular housing 50 which is attached to the electric motor 40 in a rotationally fixed manner. The coil spring 48 engages the camshaft 44 with a prestress. The camshaft 44 has a cam 52 integral with it, the side view of which roughly corresponds to that of the cam 12 shown in FIG. 1.

An einem Umfang des Nockens 52 liegt ein Lagerring 54 eines Rollenlagers 56 an, in welchem ein Kolbenbolzen 58 aufgenommen ist. Der Kolbenbolzen 58 ist in zwei Kolbenaugen 60 eines ein vorderes und ein hinteres Kolbenteil 62, 64 aufweisenden Kolbens eingepreßt. Durch Drehung der Nockenwelle 44 wird über das Rollenlager 56 und den Kolbenbolzen 58 der Kolben 62, 64 verschoben.A bearing ring 54 of a roller bearing 56 bears on a circumference of the cam 52 , in which a piston pin 58 is received. The piston pin 58 is pressed into two piston eyes 60 of a piston having a front and a rear piston part 62 , 64 . Rotation of the camshaft 44 displaces the pistons 62 , 64 via the roller bearing 56 and the piston pin 58 .

Am vorderen Kolbenteil 62 ist ein Reibbremsbelag 66 angebracht, der mit dem Kolben 62, 64 gegen eine Bremsscheibe 68 drückbar ist, die drehfest mit einem nicht dargestellten Fahrzeugrad verbunden ist. Der Bremssattel 42 ist als sog. Schwimmsattel ausgebildet, so daß in an sich bekannter Weise durch das Andrücken des Reibbremsbelags 66 gegen eine Seite der Bremsscheibe 68 ein gegenüberliegender Reibbremsbelag 70 gegen die andere Seite der Bremsscheibe 66 gedrückt wird.A friction brake lining 66 is attached to the front piston part 62 and can be pressed with the pistons 62 , 64 against a brake disk 68 , which is non-rotatably connected to a vehicle wheel (not shown). The brake caliper 42 is designed as a so-called floating caliper so that, in a manner known per se, pressing the friction brake lining 66 against one side of the brake disk 68 presses an opposite friction brake lining 70 against the other side of the brake disk 66 .

Das vordere Kolbenteil 62 ist als zylindrisches, einseitig geschlossenes Hohlteil ausgebildet, in das das konisch ausgebildete hintere Kolbenteil 64 mit einem Konus 72 eingreift. Zwischen dem Konus 72 und dem hohlen, vorderen Kolbenteil 62 sind Klemmkugeln 74 angeordnet. Wird das hintere Kolbenteil 64 vom Nocken 52 in Richtung der Bremsscheibe 68 verschoben, werden die Klemmkugeln 74 vom Konus 72 des zweiten Kolbenteils 64 radial nach außen gegen das die Klemmkugeln 74 umgebende vordere Kolbenteil 62 gedrückt. Die Klemmkugeln 74 verklemmen das hintere Kolbenteil 64 im vorderen Kolbenteil 62, es entsteht ein Kraftschluß, so daß sich das vordere Kolbenteil 62 mit dem hinteren Kolbenteil 64 mitbewegt und die Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 drückt. Wir das hintere Kolbenteil 64 zurückverschoben, lösen sich die Klemmkugeln 74 und der Kraftschluß zwischen dem vorderen und dem hinteren Kolbenteil 62, 64 ist aufgehoben.The front piston part 62 is designed as a cylindrical hollow part which is closed on one side and into which the conical rear piston part 64 engages with a cone 72 . Clamping balls 74 are arranged between the cone 72 and the hollow, front piston part 62 . If the rear piston part 64 is displaced by the cam 52 in the direction of the brake disk 68 , the clamping balls 74 are pressed radially outward by the cone 72 of the second piston part 64 against the front piston part 62 surrounding the clamping balls 74 . The clamping balls 74 clamp the rear piston part 64 in the front piston part 62 , there is a positive connection, so that the front piston part 62 moves with the rear piston part 64 and presses the friction brake pads 66 , 70 against the brake disk 68 . When we move the rear piston part 64 back, the clamping balls 74 loosen and the frictional connection between the front and rear piston parts 62 , 64 is released.

Zum Rückstellen des vorderen Kolbenteil 62 ist ein Dichtring 76 mit rechteckigem Schnurquerschnitt vorgesehen, der in eine Nut im Bremssattel 42 eingelegt ist und der am Außenumfang des vorderen Kolbenteils 62 anliegt. Beim Verschieben des vorderen Kolbenteils 62 in Richtung der Bremsscheibe 68 wird der Dichtring 76 elastisch verformt. Wird anschließend das hintere Kolbenteil 64 zurückbewegt, verschiebt der Dichtring 76 aufgrund seiner Elastizität das vordere Kolbenteil 62 ebenfalls zurück und die Reibbremsbeläge 66, 70 werden von der Bremsscheibe 68 abgehoben. Die beiden ineinander greifenden Kolbenteile 62, 64, der Konus 72 und die Klemmkugeln 74 bilden eine Nachstelleinrichtung, die zusammen mit dem Dichtring 76 bewirken, daß bei zurückgezogenem hinteren Kolbenteil 64 die Reibbremsbeläge 66, 70 unabhängig von ihrer Abnutzung stets einen bestimmten Abstand von der Bremsscheibe 68 haben.To reset the front piston part 62 , a sealing ring 76 with a rectangular cord cross section is provided, which is inserted into a groove in the brake caliper 42 and which bears against the outer circumference of the front piston part 62 . When the front piston part 62 is moved in the direction of the brake disk 68 , the sealing ring 76 is elastically deformed. If the rear piston part 64 is subsequently moved back, the sealing ring 76 also displaces the front piston part 62 due to its elasticity and the friction brake linings 66 , 70 are lifted off the brake disk 68 . The two intermeshing piston parts 62 , 64 , the cone 72 and the clamping balls 74 form an adjusting device which, together with the sealing ring 76, ensure that when the rear piston part 64 is retracted, the friction brake pads 66 , 70 are always a certain distance from the brake disc, regardless of their wear Have 68 .

Des weiteren kann die erfindungsgemäße Radbremsvorrichtung 38 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Löseeinrichtung aufweisen, mit der sie sich im Fehlerfall, beispielsweise bei einem Defekt des Elektromotors 40 oder bei einem Ausfall seiner Stromversorgung lösen läßt. Derartige Löseeinrichtungen sind an sich bekannt, sie lassen sich beispielsweise mechanisch, mittels eines Elektromotors oder eines Elektromagneten lösen. Es wird beispielhaft hingewiesen auf die in der DE 196 31 592 A1 oder der DE 42 29 042 A1 offenbarten Löseeinrichtungen.Furthermore, the wheel brake device 38 according to the invention can have a release device, not shown in the drawing, with which it can be released in the event of a fault, for example if the electric motor 40 is defective or if its power supply fails. Such release devices are known per se, they can be released mechanically, for example, by means of an electric motor or an electromagnet. Reference is made, for example, to the release devices disclosed in DE 196 31 592 A1 or DE 42 29 042 A1.

Die Funktion der erfindungsgemäßen, in Fig. 3 dargestellten Radbremsvorrichtung 38 ist anhand der Schemadarstellung in Fig. 1 bereits erläutert worden. Durch Drehung des Nockens 52 wird der Kolben 62, 64 verschoben und es werden die Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 gedrückt oder von ihr abgehoben. Die Kontur des Nockens 52, also die Steigung seines Umfangs, ist so gewählt, daß ein von der Spiralfeder 48 auf den Nocken 52 ausgeübtes Federmoment und eine Andruckkraft, mit der der Nocken 52 die Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 drückt, in jeder Stellung des Nockens 52 und damit bei jeder Höhe der Andruckkraft im Gleichgewicht stehen. Die Steigung des Umfangs des Nockens 52 gleicht eine beim Zuspannen der Radbremsvorrichtung 38 abnehmende Vorspannung der Spiralfeder 48 aus und bewirkt, daß trotz der abnehmenden Vorspannung der Spiralfeder 48 die vom Nocken 52 auf die Reibbremsbeläge 66, 70 ausgeübte Andruckkraft zunimmt. Die Spiralfeder 48 weist auch bei maximaler Verschiebung des Kolbens 62, 64, d. h. bei maximaler Andruckkraft, noch eine zur Bewirkung dieser Andruckkraft ausreichende Vorspannung auf. Der Elektromotor 40 dient lediglich zum Verändern der Andruckkraft der Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68, er bringt jedoch nur einen kleinen Teil des zum Verändern der Andruckkraft notwendigen Moments auf, das notwendige Moment wird im wesentlichen von der Spiralfeder 48 aufgebracht und die notwendige Energie beim Lösen der Radbremsvorrichtung 38 wieder in die Spiralfeder 48 zurückgespeichert.The function of the wheel brake device 38 according to the invention, shown in FIG. 3, has already been explained with reference to the diagram in FIG. 1. By rotating the cam 52 , the piston 62 , 64 is displaced and the friction brake linings 66 , 70 are pressed against the brake disk 68 or lifted off it. The contour of the cam 52 , that is, the slope of its circumference, is chosen so that a spring moment exerted by the spiral spring 48 on the cam 52 and a pressing force with which the cam 52 presses the friction brake pads 66 , 70 against the brake disk 68 in each Position the cam 52 and thus in equilibrium at any level of the pressing force. The slope of the circumference of the cam 52 compensates for a decrease in the preload of the coil spring 48 when the wheel brake device 38 is applied and, despite the decreasing preload of the coil spring 48 , causes the pressure force exerted by the cam 52 on the friction brake pads 66 , 70 to increase. The spiral spring 48 also has a sufficient preload to effect this pressure force even when the piston 62 , 64 is displaced to the maximum, ie at maximum pressure force. The electric motor 40 only serves to change the pressing force of the friction brake pads 66 , 70 against the brake disk 68 , but it only applies a small part of the torque required to change the pressing force, the necessary moment is essentially applied by the spiral spring 48 and the necessary energy stored in the spiral spring 48 when the wheel brake device 38 is released.

Die Nachstelleinrichtung 62, 64, 72, 74 ist notwendig, damit der bei nicht betätigter Radbremsvorrichtung 38 vorhandene Spalt zwischen den Reibbremsbelägen 66, 70 und der Bremsscheibe 68 unabhängig von einer Abnutzung der Reibbremsbeläge 66, 70 stets konstant ist. Diese Nachstellung ist notwendig, damit der Nocken 52 zur Aufbringung einer bestimmten Andruckkraft der Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 nicht mit zunehmender Abnutzung der Reibbremsbeläge 66, 70 um einen größeren Winkel gedreht werden muß, was zu einem Ungleichgewicht zwischen dem Federmoment der Spiralfeder 48 und der Andruckkraft der Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 führen würde, da das Gleichgewicht zwischen dem Federmoment der Spiralfeder 48 und der Andruckkraft der Reibbremsbeläge 66, 70 gegen die Bremsscheibe 68 von der Winkelstellung der Nocke 52 abhängt.The adjusting device 62 , 64 , 72 , 74 is necessary so that the gap between the friction brake linings 66 , 70 and the brake disk 68 which is present when the wheel brake device 38 is not actuated is always constant regardless of wear of the friction brake linings 66 , 70 . This readjustment is necessary so that the cam 52 does not have to be rotated by a larger angle with increasing wear of the friction brake linings 66 , 70 in order to apply a certain pressing force of the friction brake linings 66 , 70 against the brake disk 68 , which leads to an imbalance between the spring torque of the spiral spring 48 and the pressing force of the friction brake pads 66 , 70 against the brake disk 68 would lead, since the balance between the spring torque of the spiral spring 48 and the pressing force of the friction brake pads 66 , 70 against the brake disk 68 depends on the angular position of the cam 52 .

Claims

1. Wheel brake device for a motor vehicle, with a drive, with a non-linear gear which is driven by the drive, and with a friction brake pad which can be pressed against a brake body by driving the non-linear gear, characterized in that the wheel brake device ( 10 ; 38 ) has a spring accumulator ( 24 ; 48 ) which acts on the non-linear gear ( 12 ; 52 ) in a pressing direction.

2. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the drive has an electric motor ( 16 ; 40 ).

3. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the non-linear gear has a non-linear cam drive ( 12 , 18 ; 52 , 56 , 58 , 62 , 64 ), wherein a cam ( 12 ; 52 ) of the cam drive ( 12 , 18 ; 52 , 56 , 58 , 62 , 64 ) is acted upon by the spring accumulator ( 24 ; 48 ) and the cam ( 12 ; 52 ) presses the friction brake lining ( 66 , 70 ) directly or indirectly against the brake body ( 68 ).

4. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the non-linearity of the transmission ( 12 ; 52 ) is selected so that there is a spring force / a spring torque of the spring accumulator ( 24 ; 48 ) and a pressing force with which the friction brake lining ( 66 , 70 ) is pressed against the brake body ( 68 ), at least approximately compensate in every position of the transmission ( 12 ; 52 ).

5. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the non-linear gear ( 12 ; 52 ) until the friction brake lining ( 66 , 70 ) on the brake body ( 68 ) has a large transmission ratio or a small reduction ratio.

6. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the wheel brake device ( 38 ) has an adjusting device ( 62 , 64 , 72 , 74 ) with which the width of a non-actuated wheel brake device ( 38 ) between the friction brake lining ( 66 , 70 ) and the brake body ( 68 ) existing gap is adjustable.

7. Wheel brake device according to claim 1, characterized in that the wheel brake device ( 10 ; 38 ) has a release device for releasing the wheel brake device ( 10 ; 38 ) in the event of a fault.