WO2011091985A1 - Scheibenbremse mit reduziertem restschleifmoment - Google Patents

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housing
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Lucas Automotive GmbH
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    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0038—Surface treatment
    • F16D2250/0046—Coating

Definitions

  • the invention relates to a disc brake for a motor vehicle, wherein the disc brake comprises at least one brake disc, at least one friction lining and at least one actuating device which is suitable, a
  • the actuating device comprises at least one actuating piston which is movably received in a housing of the disc brake, and a sealing element which has a first sealing surface which is adapted to make a sealing contact with a contact surface of the housing, and a second sealing surface which is adapted thereto is to make a sealing contact with a contact surface of the actuating piston to seal the actuating piston relative to the housing.
  • Disc brake assemblies of various types are known in the art.
  • the document DE 10 2006 018 953 AI shows a disc brake assembly with a fixed and a movable friction lining and an actuating device for pressing the movable friction lining against the brake disc.
  • the actuating device has a brake piston, which is accommodated axially displaceably in a bore of a floating caliper and is sealed in the bore by means of a sealing ring, for example a quadring.
  • the brake piston must be repositioned, that is, it can follow the brake pad wear, in order to avoid further enlargement of the clearance.
  • the actuating force exceeds the static friction limit of the sealing element at the contact surface with the brake piston, so that the sealing element is consequently repositioned relative to the brake piston.
  • Such repositioning into a more distant, i.e. the brake pad nach Wegende, position is necessary within a predefined frame and is used for the automatic repositioning of the brake pad to the brake disc and thus also avoiding larger actuation paths.
  • Such an effect reversal of the desired effect of the sealing element can occur in particular when the disc brake not only a hydraulic braking force generating device, but also a mechanical force generating device can act together or separately, such as an electromechanically driven parking brake.
  • a mechanical force generating device can act together or separately, such as an electromechanically driven parking brake.
  • the sealing element is not, as otherwise, in addition to the bias during assembly also hydraulically biased applied to the actuating piston.
  • the static friction between the sealing element and the actuating piston is lower than usual due to the lack of additional hydraulic bias.
  • an undesired "slippage" of the actuating piston relative to the sealing element is facilitated.
  • a disc brake of the type described in which at least one of the sealing surfaces comprises a sliding surface which is designed such that it maintains the sealing contact with the contact surface during a movement of the actuating piston relative to the housing and also a low-friction movement of the piston relative to the housing.
  • this counteracts the displacement of the associated actuating piston a low resistance, so that the known from the prior art elastic restoring effect of the sealing element (roll-back effect) can not adjust.
  • the low-friction seal with the aid of the sealing element according to the invention enables a simple return of the actuating piston to its starting position.
  • the sealing element may further be made of a rubber-elastic material. In this way, a particularly good sealing effect of the sealing element can be achieved in particular in a hydraulic actuator.
  • the sealing element may be formed in a groove-like recess of the housing or the actuating piston. In one embodiment, the groove-like recess is at least partially formed on the inner peripheral surface of the housing. Alternatively, however, the groove-like recess may also be formed at least partially on the outer peripheral surface of the actuating piston.
  • the groove-like recess may be integrally formed with the housing or the actuating piston, or formed by a plurality of such a groove forming elements.
  • the sealing element is made of a low-friction material, for example of a rubber-elastic material having a relatively low coefficient of friction, such as EPDM (ethylene-propylene-diene rubber).
  • EPDM elastomers also have the advantage that they have a high chemical resistance.
  • the sealing element may have a friction-reducing coating, at least in the region of the sliding surface, by means of which the static friction between the sealing element and the respective contact surface can be significantly reduced.
  • the sealing element may also have at least in the region of the sliding surface at least one protruding in the direction of the respective contact surface contact portion. Also several, forming a profiled contact surface
  • the sealing element may have a substantially rectangular cross-sectional shape, which is characterized by four bead-shaped contact sections which are spaced apart from one another and formed at the corners.
  • the contacted by the sliding surface of the sealing element contact surface is made of a low-friction material or coated with such. Also by this measure, the effective friction force can be significantly reduced.
  • the sealing groove with respect to a longitudinal axis of the actuating piston has a radial height and an axial width, the ratio of which is in a range of 0.68 to 0.75.
  • the radial height is defined as the radial extent of the sealing groove relative to the longitudinal axis of the actuating piston, while the axial width denotes the extent of the sealing groove along the longitudinal axis of the actuating piston.
  • a ratio of 0.71 has been found in practice.
  • the sealing element has an enveloping surface, i. a corresponding with the shape of the sealing envelope shape, which inscribes the sealing element whose enclosed volume in a developed state of the sealing element by twelve to eighteen percent greater than the free volume formed by the groove and provided for receiving the sealing element.
  • the sealing element When the sealing element is received in a built-in state in the groove, its envelope decreases due to the elastic deformation of the sealing element, so that the sealing element can be accommodated in the groove.
  • the invention relates to a sealing element for use in a disc brake according to the features mentioned above.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a disc brake according to the invention in a partially sectioned side view
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a disk brake according to the invention in a view according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detailed view of the detail A in FIG. 1.
  • the disc brake 10 comprises a brake disc 12, a brake caliper 14 (not shown) coupled to a wheel suspension of the vehicle, which surrounds the brake disc 12, and friction linings 16, 18, which are received in the brake caliper 14 opposite one another.
  • the friction linings 16, 18 face the friction surfaces of the brake disk 12 and generate a desired braking force in contact with the brake disk 12.
  • the disc brake 10 also has an actuating device 20, which serves to bring the friction linings 16, 18 into abutment against the brake disc 12.
  • the actuating device 20 has for this purpose an actuating piston 22 which is received in a bore 24 within a housing 26, wherein the longitudinal axis L of the actuating piston 22 coincides with a bore axis of the housing bore 24.
  • the actuation of the actuating piston 22 takes place hydraulically in the embodiment shown in FIG. 1, wherein the actuating piston 22 forms a hydraulic pressure chamber D together with the housing 26.
  • a sealing element 28 is further provided for sealing the actuating piston 22 relative to the housing 26.
  • the sealing element 28 is received in a groove 30 which is formed in the housing 26.
  • the sealing element 28 has a first sealing surface, which makes a sealing contact with the inner peripheral surface 46 of the housing 26, in the illustrated embodiment, the groove bottom 32 of the groove 30.
  • the sealing element 28 has a second sealing surface, which makes a sealing contact with the outer peripheral surface 42 of the actuating piston 22.
  • the sealing surface is provided in the embodiment of the sealing element 28 illustrated in FIGS. 1 to 3 by four bead-shaped contact portions 34a, 34b and 38a, 38b of the sealing element 28 that are spaced apart from one another and formed at the respective corners of the sealing element 28.
  • the two contacting with the inner peripheral surface 46 of the housing 26 contact portions 34a, 34b, the first sealing surface and the two contact with the outer peripheral surface 42 of the actuating piston 22 in contact portions 38a, 38b, the second sealing surface.
  • the second sealing surface acts as a sliding surface, which allows a possible low-friction sliding of the actuating piston 22 relative to the sealing element 28 and the housing 26.
  • the sealing groove 30 has with respect to the longitudinal axis L of the actuating piston 22 has a radial height H and an axial width B, the ratio to each other in a range of 0.68 to 0.75. In practice, a preferred ratio of 0.71 has proven to be particularly advantageous.
  • the associated sealing element 28 has an overlap of twelve to eighteen percent with respect to the sealing groove 30, i. the volume of the envelope of the sealing element 28 in a developed state of the sealing element 28 is twelve to eighteen percent greater than the free volume of the sealing groove 30.
  • this is correspondingly elastically deformed, so that it can be absorbed in the sealing groove 30.
  • fluid 36 is supplied via an inlet 36 into the pressure chamber D, whereby an overpressure is formed in the latter, which causes an expansion of the chamber D.
  • the actuating piston 22 is moved relative to its home position along its longitudinal axis L toward the brake disk 12, i. 1 moves to the right, while the housing 26 moves together with the floating brake caliper 14 with respect to its initial position to the left, causing the brake pads 16 and 18 come into contact with the brake disc 12.
  • the actuating piston 22 slides relative to the housing 26 substantially resistance a little way out of the bore 24 of the housing 26 out.
  • the release process of the disc brake 10 is additionally supported by the fact that the disc brake 10 has elasticities when pressurized, which include both elasticities of the brake caliper 14 and the friction linings 16, 18, these resetting when the brake 10 is released together with the friction linings 16, 18 , In this way, a possible simple and effective reset of the actuating piston 22 and the brake caliper 14 is made possible relative to each other, whereby residual grinding moments on the brake disc 12 can be avoided.
  • the disc brake 110 can be actuated purely hydraulically, purely mechanically or in combination hydraulically and mechanically, as is known, for example, with respect to so-called parking brakes.
  • the actuator 120 also includes in this embodiment an actuating piston 122 which is received in a bore 124 of a housing 126.
  • the actuating piston 122 is displaced by means of an activating member 150 by mechanical actuation in a known manner relative to the brake caliper 114, i. the brake piston 122 is displaced to the right in the illustration shown in FIG. 2, while the brake caliper 114 is displaced to the left, so that the friction linings 116, 118 come into contact with the brake disc 112.
  • the mechanical actuating force is applied both to the actuating piston 122 and to the housing 126
  • the design of the sealing member 128 in the manner described with respect to Figs. 1 and 3 contributes to allow a virtually resistance-free relative movement of the actuating piston 122 relative to the housing 126, whereby residual grinding moments on the brake disc 112 after the Loosening the disc brake 110 can be effectively reduced or at least significantly reduced and at the same time a slight clearance is provided.

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Abstract

Eine Scheibenbremse (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Scheibenbremse (10) wenigstens eine Bremsscheibe (12), wenigstens einen Reibbelag (14, 16) sowie wenigstens eine Betätigungseinrichtung (20) umfasst, welche geeignet ist, eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe (12) und dem Reibbelag (14, 16) zu bewirken, so dass dieser wenigstens abschnittsweise in reibbremsender Anlage mit der Bremsscheibe (12) gelangt, wobei die Betätigungseinrichtung (20) wenigstens einen Betätigungskolben (22) umfasst, der in einem Gehäuse (26) der Scheibenbremse (10) bewegbar aufgenommen ist, und ein Dichtelement (28), das eine erste Dichtfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Gehäuses (26) herzustellen, sowie eine zweite Dichtfläche, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Betätigungskolbens (22) herzustellen, um den Betätigungskolben (22) gegenüber dem Gehäuse (26) abzudichten, wobei wenigstens eine der Dichtflächen eine Gleitfläche umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Bewegung des Betätigungskolbens (22) relativ zu dem Gehäuse (26) den dichtenden Kontakt mit der Kontaktfläche aufrechterhält und ferner eine reibungsarme Bewegung des Betätigungskolbens (22) relativ zu dem Gehäuse (26) zulässt.

Description

Scheibenbremse mit reduziertem Restschleifmoment
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Scheibenbremse wenigstens eine Bremsscheibe, wenigstens einen Reibbelag sowie wenigstens eine Betätigungseinrichtung umfasst, welche geeignet ist, eine
Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbelag zu bewirken, so dass dieser wenigstens abschnittsweise in reibbremsender Anlage mit der Bremsscheibe gelangt. Die Betätigungseinrichtung umfasst wenigstens einen Betätigungskolben, der in einem Gehäuse der Scheibenbremse bewegbar aufgenommen ist, sowie ein Dichtelement, das eine erste Dichtfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Gehäuses herzustellen, sowie eine zweite Dichtfläche, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Betätigungskolbens herzustellen, um den Betätigungskolben gegenüber dem Gehäuse abzudichten.
Aus dem Stand der Technik sind Scheibenbremsanordnungen in verschiedener Bauart bekannt. So zeigt beispielsweise das Dokument DE 10 2006 018 953 AI eine Scheibenbremsanordnung mit einem festen und einem beweglichen Reibbelag und einer Betätigungseinrichtung zum Drücken des beweglichen Reibbelags gegen die Bremsscheibe. Die Betätigungseinrichtung weist hierzu einen Bremskolben auf, der axial verschieblich in einer Bohrung eines Schwimmsattels aufgenommen und mittels eines Dichtrings, beispielsweise eines Quadrings, in der Bohrung abgedichtet ist.
Wird der bewegliche Reibbremsbelag mit dem Kolben in einer Betätigungsrichtung gegen die Bremsscheibe gedrückt, so verformt sich der Dichtring elastisch. Beim Lösen der Schwimmsattelbremse nimmt der Dichtring seine ursprüngliche Form wieder an und zieht auf diese Weise den Kolben entgegen der Betätigungsrichtung ein Stück weit zurück in die Bohrung des Bremssattels. Der bewegliche Reibbelag wird von der Bremsscheibe abgehoben, so dass ein sogenanntes Lüftspiel zwischen der Bremsscheibe und dem beweglichen Reibbelag entsteht. Der Begriff„Lüftspiel" meint hierbei einen Spalt zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbelag. Der elastische Rückstelleffekt des Dichtelements ist in der Praxis auch als sogenannter„Roll-Back- Effekt" bekannt. Das durch den Stand der Technik erreichbare Lüftspiel hat zwar den Vorteil, Restschleifmomente zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbelag der Scheibenbremse aufheben zu können, verbindet dies aber mit dem Nachteil eines verlängerten Betätigungswegs der Bremse, da das Lüftspiel überkommen werden muss, bis die Bremse eine Wirkung zeigt, also der Weg, den der Kolben zurücklegen muss, bis durch seine Bewegung der Reibbelag an die Bremsscheibe angelegt wird.
Weiterhin muss dann, wenn bereits ein signifikanter Bremsbelagverschleiß aufgetreten ist, der Bremskolben neu positioniert werden, also dem Bremsbelagverschleiß folgen können, um eine weitere Vergrößerung des Lüftspiels zu vermeiden.
In einem solchen Fall überschreitet die Betätigungskraft die Haftreibungsgrenze des Dichtelements an der Kontaktfläche mit dem Bremskolben, so dass das Dichtelement infolgedessen relativ zu dem Bremskolben neu positioniert wird. Eine solche Neupositionierung in eine weiter entfernte, d.h. den Bremsbelag nachrückende, Position ist innerhalb eines vordefinierten Rahmens notwendig und dient der automatischen Neupositionierung des Bremsbelags zur Bremsscheibe und somit auch einer Vermeidung von größeren Betätigungswegen.
Es kann jedoch vorkommen, dass eine solche Neupositionierung bereits dann auftritt, wenn noch kein entsprechender Verschleiß an den Bremsbelägen aufgetreten ist, was insbesondere auf die Bandbreite an möglichen Haftreibungszuständen des Dichtelements gegenüber dem Betätigungskolben zurückgeht. In einem solchen Fall kann sich der ansonsten vorteilhafte, elastische Rückstelleffekt umkehren und dazu führen, dass nach einer Bremsung der Bremsbelag nicht mehr, wie ursprünglich beabsichtigt, von der Bremsscheibe weggezogen wird. Stattdessen wirkt das relativ zu dem Reibbelag neu positionierte Dichtelement ggfs. sogar einer Rückstellbewegung entgegen, so dass der Reibbelag an der Bremsscheibe verbleibt oder sogar von dem Dichtelement gegen die Bremsscheibe gedrückt wird, was zu signifikanten, nach dem Beenden der Bremsung weiterhin wirksamen Restschleif momenten führen kann.
Eine solche Wirkungsumkehr der gewünschten Wirkung des Dichtelements kann insbesondere dann auftreten, wenn auf die Scheibenbremse nicht nur eine hydraulische Bremskrafterzeugungseinrichtung, sondern auch eine mechanische Krafterzeugungseinrichtung gemeinsam oder getrennt voneinander einwirken können, wie zum Beispiel die einer elektromechanisch angetriebenen Feststellbremse. In dem besonders nachteiligen Fall einer rein mechanischen Beaufschlagung des Betätigungskol- bens entfällt nämlich die hydraulische Druckbeaufschlagung, wodurch das Dichtelement nicht, wie sonst, zusätzlich zu der Vorspannung beim Zusammenbau auch noch hydraulisch vorgespannt am Betätigungskolben anliegt. Infolgedessen fällt die Haftreibung zwischen dem Dichtelement und dem Betätigungskolben mangels der zusätzlichen hydraulischen Vorspannung niedriger als üblich aus. Hierdurch wird ein unerwünschtes„Durchrutschen" des Betätigungskolbens gegenüber dem Dichtelement erleichtert.
Die vorstehend genannten Nachteile können zwar durch aufwändige konstruktive Maßnahmen bzw. eine besondere Materialwahl bezüglich des Dichtelements vermieden werden, jedoch sind diese Maßnahmen besonders kostenintensiv.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenbremse der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, welche das Auftreten von hohen Restschleifmomenten verhindert sowie ein geringes Lüftspiel bis zur spürbaren Aktivierung der Bremse bietet und dabei auf die oben genannten kostenintensiven Maßnahmen verzichten kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei der wenigstens eine der Dichtflächen eine Gleitfläche umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Bewegung des Betätigungskolbens relativ zu dem Gehäuse den dichtenden Kontakt mit der Kontaktfläche aufrechterhält und ferner eine reibungsarme Bewegung des Kolbens relativ zu dem Gehäuse zulässt.
Bei einer solchen Ausführung des Dichtelements setzt dieses der Verschiebung des zugeordneten Betätigungskolbens einen geringen Widerstand entgegen, so dass sich der aus dem Stand der Technik bekannte elastische Rückstelleffekt des Dichtelements (Roll-Back-Effekt) nicht einstellen kann. Auf diese Weise werden die vorstehend erläuterten nachteiligen Effekte einer unerwünschten Neupositionierung und die daraus resultierenden Restschleifmomente wirksam verhindert. Gleichzeitig ermöglicht die reibungsarme Abdichtung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dichtelements eine einfache Rückstellung des Betätigungskolbens in seine Ausgangsstellung.
Das Dichtelement kann ferner aus einem gummielastischen Material hergestellt sein. Auf diese Weise kann insbesondere bei einer hydraulischen Betätigungseinrichtung eine besonders gute dichtende Wirkung des Dichtelements erzielt werden. Ferner kann das Dichtelement in einer nutartigen Ausnehmung des Gehäuses oder des Betätigungskolbens ausgebildet sein. Bei einer Ausführungsform ist die nutartige Ausnehmung wenigstens teilweise an der Innenumfangsfläche des Gehäuses ausgebildet. Alternativ kann die nutartige Ausnehmung jedoch auch wenigstens teilweise an der Außenumfangsfläche des Betätigungskolbens ausgebildet sein. Die nutartige Ausnehmung kann dabei einteilig mit dem Gehäuse bzw. dem Betätigungskolben ausgebildet sein, oder durch mehrere eine solche Nut bildende Elemente gebildet werden.
Besonders vorteilhaft ist das Dichtelement aus einem reibungsarmen Material hergestellt, beispielsweise aus einem gummielastischen Material, das einen verhältnismäßig geringen Reibungskoeffizienten aufweist, wie beispielsweise EPDM (Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk). EPDM-Elastomere bieten zudem den Vorteil, dass sie eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Dichtelement zumindest im Bereich der Gleitfläche eine reibungsvermindernde Beschichtung aufweisen, durch welche die Haftreibung zwischen dem Dichtelement und der jeweiligen Kontaktfläche signifikant vermindert werden kann.
Das Dichtelement kann zudem zumindest im Bereich der Gleitfläche wenigstens einen sich in Richtung zu der jeweiligen Kontaktfläche vorspringenden Kontaktabschnitt aufweisen. Auch mehrere, eine profilierte Kontaktfläche bildende
Kontaktabschnitte sind hierbei denkbar. So kann bereits dadurch die Reibung zwischen der Gleitfläche und der jeweiligen Kontaktfläche verringert werden, dass die effektive Reibungsfläche auf die vorspringenden Kontaktabschnitte reduziert ist.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Dichtelement eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen, die durch vier, voneinander beabstandete und an den Ecken angeformte wulstförmige Kontaktabschnitte gekennzeichnet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die von der Gleitfläche des Dichtelements kontaktierte Kontaktfläche aus einem reibungsarmen Material hergestellt oder mit einem solchen beschichtet ist. Auch durch diese Maßnahme kann die effektive Reibungskraft deutlich herabgesetzt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Dichtnut bezüglich einer Längsachse des Betätigungskolbens eine radiale Höhe sowie eine axiale Breite aufweist, deren Verhältnis zueinander in einem Bereich von 0,68 bis 0,75 liegt. Die radiale Höhe ist dabei als die bezüglich der Längsachse des Betätigungskolbens radiale Ausdehnung der Dichtnut definiert, während die axiale Breite die Ausdehnung der Dichtnut entlang der Längsachse des Betätigungskolbens bezeichnet. Als besonders bevorzugtes Verhältnis hat sich in der Praxis ein Verhältnis von 0,71 erwiesen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement eine umhüllende Fläche aufweist, d.h. eine mit der Form der Dichtnut korrespondierende Hüllform, die das Dichtelement einschreibt, deren umschlossenes Volumen in einem ausgebauten Zustand des Dichtelements um zwölf bis achtzehn Prozent größer ist, als das durch die Nut gebildete und zur Aufnahme des Dichtelements vorgesehene Freivolumen. Wenn das Dichtelement in einem eingebauten Zustand in die Nut aufgenommen ist, verringert sich seine Umhüllende infolge der elastischen Verformung des Dichtelements, so dass das Dichtelement in der Nut aufgenommen werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein Dichtelement zur Verwendung in einer Scheibenbremse gemäß den vorstehend genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse in einer teilgeschnittenen Seitenansicht;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse in einer Ansicht gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine Detailansicht des Ausschnitts A in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der die Scheibenbremse hydraulisch betätigt wird. In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, die, sofern sie die gleichen Elemente aufweist, mit denselben Referenzzeichen versehen ist. Allerdings ist diesen zusätzlich die Ziffer ,, vorangestellt. Die Scheibenbremse 10 umfasst eine Bremsscheibe 12, eine mit einer Radaufhängung des Fahrzeugs (nicht dargestellt) gekoppelte Bremszange 14, welche die Bremsscheibe 12 umgreift, sowie Reibbeläge 16, 18, welche in der Bremszange 14 gegenüberliegend aufgenommen sind. Die Reibbeläge 16, 18 sind den Reibflächen der Bremsscheibe 12 zugewandt und erzeugen in Anlage an die Bremsscheibe 12 eine gewünschte Bremskraft.
Die Scheibenbremse 10 weist ferner eine Betätigungseinrichtung 20 auf, die dazu dient, die Reibbeläge 16, 18 in Anlage an die Bremsscheibe 12 zu bringen. Die Betätigungseinrichtung 20 weist hierzu einen Betätigungskolben 22 auf, der in einer Bohrung 24 innerhalb eines Gehäuses 26 aufgenommen ist, wobei die Längsachse L des Betätigungskolbens 22 mit einer Bohrachse der Gehäusebohrung 24 zusammenfällt. Die Betätigung des Betätigungskolbens 22 erfolgt in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hydraulisch, wobei der Betätigungskolben 22 zusammen mit dem Gehäuse 26 eine hydraulische Druckkammer D ausbildet.
Zur Abdichtung des Betätigungskolbens 22 gegenüber dem Gehäuse 26 ist ferner ein Dichtelement 28 vorgesehen. Wie in Fig. 1 zu sehen und in Fig. 3 detaillierter dargestellt ist, ist das Dichtelement 28 in einer Nut 30 aufgenommen, die in dem Gehäuse 26 ausgebildet ist. Das Dichtelement 28 weist eine erste Dichtfläche auf, die einen dichtenden Kontakt mit der Innenumfangsfläche 46 des Gehäuse 26, in der dargestellten Ausführungsform dem Nutboden 32 der Nut 30, herstellt. Ferner hat das Dichtelement 28 eine zweite Dichtfläche, die einen dichtenden Kontakt mit der Au- ßenumfangsfläche 42 des Betätigungskolbens 22 herstellt.
Die Dichtfläche wird bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform des Dichtelements 28 durch vier voneinander beabstandete, an den jeweiligen Ecken des Dichtelements 28 angeformte, wulstförmige Kontaktabschnitte 34a, 34b und 38a, 38b des Dichtelements 28 bereitgestellt. Dabei bilden die beiden mit der Innenumfangsfläche 46 des Gehäuses 26 in Kontakt stehenden Kontaktabschnitte 34a, 34b die erste Dichtfläche und die beiden mit der Außenumfangsfläche 42 des Betätigungskolbens 22 in Kontakt stehenden Kontaktabschnitte 38a, 38b die zweite Dichtfläche aus. Die zweite Dichtfläche wirkt dabei als eine Gleitfläche, die ein möglichst reibungsarmes Gleiten des Betätigungskolbens 22 relativ zu dem Dichtelement 28 und dem Gehäuse 26 zulässt. Die Dichtnut 30 weist bezüglich der Längsachse L des Betätigungskolbens 22 eine radiale Höhe H sowie eine axiale Breite B auf, deren Verhältnis zueinander in einem Bereich von 0,68 bis 0,75 liegt. In der Praxis hat sich ein bevorzugtes Verhältnis von 0,71 als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ferner weist das zugeordnete Dichtelements 28 bezüglich der Dichtnut 30 eine Überdeckung von zwölf bis achtzehn Prozent auf, d.h. das Volumen der Umhüllenden des Dichtelements 28 in einem ausgebauten Zustand des Dichtelements 28 ist um zwölf bis achtzehn Prozent größer als das Freivolumen der Dichtnut 30. In einem eingebauten Zustand des Dichtelements 28, wie in Fig. 3 gezeigt, wird dieses entsprechend elastisch verformt, so dass es in der Dichtnut 30 aufgenommen werden kann.
Bei einer Betätigung der Scheibenbremse 10 wird über einen Zulauf 36 Fluid in die Druckkammer D zugeführt, wodurch sich in dieser ein Überdruck bildet, der eine Ausdehnung der Kammer D bewirkt. Bei einer solchen Ausdehnung wird der Betätigungskolben 22 relativ zu seiner Ausgangsstellung entlang seiner Längsachse L in Richtung zu der Bremsscheibe 12, d.h. in Fig. 1 nach rechts bewegt, während das Gehäuse 26 zusammen mit der schwimmend gelagerten Bremszange 14 sich bezüglich seiner Ausgangsstellung nach links verlagert, wodurch die Bremsbeläge 16 und 18 in Anlage mit der Bremsscheibe 12 gelangen. Dabei gleitet der Betätigungskolben 22 relativ zu dem Gehäuse 26 im Wesentlichen widerstandsarm ein Stück weit aus der Bohrung 24 des Gehäuses 26 heraus.
Nach Beendigung einer Bremsbeaufschlagung wird das Fluid über den Zulauf 36 wieder aus der Druckkammer D ausgelassen. Aufgrund der geringen Reibungskräfte kann der Betätigungskolben 22 in diesem Fall ohne nennenswerten Widerstand von dem Dichtelement 28 wieder zurück in seine Ausgangsstellung in die Bohrung 24 des Gehäuses 26 hineingleiten.
Unterstützt wird der Lösevorgang der Scheibenbremse 10 zusätzlich dadurch, dass die Scheibenbremse 10 bei einer Druckbeaufschlagung Elastizitäten aufweist, die sowohl Elastizitäten der Bremszange 14 als auch der Reibbeläge 16, 18 umfassen, wobei sich diese beim Lösen der Bremse 10 mitsamt den Reibbelägen 16, 18 zurücksetzen. Auf diese Weise wird eine möglichst einfache und wirkungsvolle Rückstellung des Betätigungskolbens 22 und der Bremszange 14 relativ zueinander ermöglicht, wodurch Restschleif momente an der Bremsscheibe 12 vermieden werden können.
In der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform kann die Scheibenbremse 110 rein hydraulisch, rein mechanisch oder kombiniert hydraulisch und mechanisch betätigt werden, wie dies beispielsweise in Bezug auf sogenannte Feststellbremsen bekannt ist. Die Betätigungseinrichtung 120 umfasst auch bei dieser Ausführungsform einen Betätigungskolben 122, der in einer Bohrung 124 eines Gehäuse 126 aufgenommen ist.
Der Betätigungskolben 122 wird mittels eines Aktivierungsglieds 150 durch mechanische Betätigung in bekannter Weise relativ zu der Bremszange 114 verlagert, d.h. der Bremskolben 122 wird in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung nach rechts verlagert, während die Bremszange 114 nach links verlagert wird, so dass die Reibbeläge 116, 118 in Anlage mit der Bremsscheibe 112 gelangen. So wird über das Aktivierungsglied 150 mittels eines Ü bertrag ungskolbens 152 die mechanische Betätigungskraft sowohl auf den Betätigungskolben 122 als auch auf das Gehäuse 126
übertragen, um diese relativ zueinander zu verlagern. Es ist ferner eine herkömmliche Verschleiß-Nachstellanordnung 154 vorgesehen, die nachfolgend nicht weiter erläutert wird.
Auch bei dieser Ausführungsform trägt die Ausführung des Dichtelements 128 in der bezüglich der Fig. 1 und 3 beschriebenen Art und Weise dazu bei, eine nahezu widerstandfreie Relativbewegung des Betätigungskolbens 122 relativ zu dem Gehäuse 126 zu ermöglichen, wodurch Restschleif momente an der Bremsscheibe 112 nach dem Lösen der Scheibenbremse 110 wirksam vermindert oder zumindest nennenswert verringert werden können und gleichzeitig ein geringes Lüftspiel bereitgestellt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Scheibenbremse (10; 110) für ein Kraftfahrzeug,
wobei die Scheibenbremse (10; 110) wenigstens eine Bremsscheibe (12; 112), wenigstens einen Reibbelag (14, 16; 114, 116) sowie wenigstens eine Betätigungseinrichtung (20; 120) umfasst, welche geeignet ist, eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe (12; 112) und dem Reibbelag (14, 16; 114, 116) zu bewirken, so dass dieser wenigstens abschnittsweise in reibbremsender Anlage mit der Bremsscheibe (12; 112) gelangt,
wobei die Betätigungseinrichtung (20; 120) wenigstens einen Betätigungskolben (22; 122) umfasst, der in einem Gehäuse (26; 126) der Scheibenbremse (10; 110) bewegbar aufgenommen ist, und
ein Dichtelement (28; 128), das eine erste Dichtfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Gehäuses (26; 126) herzustellen, sowie eine zweite Dichtfläche, die dazu ausgebildet ist, einen dichtenden Kontakt mit einer Kontaktfläche des Betätigungskolbens (22; 122) herzustellen, um den Betätigungskolben (22; 122) gegenüber dem Gehäuse (26; 126) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Dichtflächen eine Gleitfläche umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Bewegung des Betätigungskolbens (22; 122) relativ zu dem Gehäuse (26; 126) den dichtenden Kontakt mit der Kontaktfläche aufrechterhält und ferner eine reibungsarme Bewegung des Betätigungskolbens (22; 122) relativ zu dem Gehäuse (26; 126) zulässt.
2. Scheibenbremse (10; 110) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28; 128) aus einem gummielastischen Material hergestellt ist.
3. Scheibenbremse (10; 110) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass Dichtelement (28; 128) in einer nutartigen Ausnehmung (30; 130) des Gehäuses (26; 126) oder des Betätigungskolbens (22; 122) aufgenommen ist.
4. Scheibenbremse (10; 110) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die nutartige Ausnehmung (30; 130) wenigstens teilweise an der Innenumfangsfläche (46; 146) des Gehäuses (26; 126) ausgebildet ist.
5. Scheibenbremse (10; 110) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die nutartige Ausnehmung (30; 130)wenigstens teilweise an der Außenumfangsfläche (42; 142) des Betätigungskolbens (22; 122) ausgebildet ist.
6. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28; 128) aus einem reibungsarmen Material, wie beispielsweise einem reibungsarmen gummielastischen Material hergestellt ist.
7. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28; 128) zumindest im Bereich der Gleitfläche eine reibungsvermindernde Beschichtung aufweist.
8. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28; 128) zumindest im Bereich der Gleitfläche wenigstens einen sich in Richtung zu der jeweiligen Kontaktfläche vorspringenden Kontaktabschnitt (38a,b; 138a,b) aufweist.
9. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Gleitfläche kontaktierte Kontaktfläche aus einem reibungsarmen Material hergestellt oder mit einem solchen beschichtet ist.
10. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtnut (30; 130) bezüglich einer Längsachse (L) des Betätigungskolbens (22) eine radiale Höhe sowie eine axiale Breite aufweist, deren Verhältnis zueinander in einem Bereich von 0,68 bis 0,75 liegt.
11. Scheibenbremse (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28; 128) eine umhüllende Fläche aufweist, wobei das von dieser eingeschlossene Volumen um zwölf bis achtzehn Prozent größer ist als das Volumen der das Dichtelement (28; 128) aufnehmenden Nut (30; 130).
12. Dichtelement (28; 128) zur Verwendung in einer Scheibenbremse (10; 110) mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 11.
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