DE10029708A1

DE10029708A1 - Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10029708A1
Application number: DE2000129708
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Zielfleisch; Alexander Zernickel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-12-20

Abstract

Bei einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem rotationssymmetrischen Betätigungsorgan, welches innerhalb eines eine Bremsscheibe (17) und zwei Bremsbeläge (16, 18) enthaltenden Gehäuses (1) über eine Bewegungen übertragende Rampeneinheit zu der Bremsscheibe (17) hin und von dort fort axial verstellbar sowie über eine Antriebswelle (2) mit einem die jeweilige Verstellung bewirkenden Elektromotor verbunden ist, ist erfindungsgemäß das Betätigungsorgan als topfförmiger Bremskolben (3) ausgeführt, in welchem die Rampeneinheit angeordnet und mit einem in den Bremskolben (3) hineinragenden Ende der Antriebswelle (2) bewegungsmäßig verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem rotationssymmetrischen Betätigungsorgan, welches innerhalb eines eine Bremsscheibe und zwei Bremsbeläge enthaltenden Gehäuses über eine Bewegungen übertragende Rampeneinheit zu der Bremsscheibe hin und von dort fort axial verstellbar sowie über eine Antriebswelle mit einem die jeweilige Verstellung bewirkenden Elektromotor verbunden ist.

Hintergrund der Erfindung

Aus der Druckschrift DE 196 21 533 A1 ist eine elektromotorische Bremsvorrichtung bekannt, die eine Nachstelleinrichtung enthält, um ein Lüftspiel zwischen einer Bremsscheibe und zwei benachbarten Bremsbelägen einstellen zu können. Zum Betätigen der Bremse benötigt diese Vorrichtung einen Elektro-Betriebsmotor, welcher bei Drehung in einer Richtung eine Axialkraft erzeugt, die über eine Rampeneinheit auf einen Bremsbelag in Richtung zu der Bremsscheibe hin übertragen wird. Zum Lösen der Scheibenbremse wird der Betriebsmotor mit entgegengesetzter Drehrichtung betrieben. Die Nachstelleinrichtung zum Einstellen des Lüftspiels, also eines bestimmten Gesamtspaltes zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe benötigt für den Antrieb einen Elektro-Nachstellmotor, der an einer von der Stromversorgung des Betriebsmotors unabhängigen Stromversorgung angeschlossen ist. Durch diese Ausbildung mit zwei Elektromotoren ergibt sich für die vorbekannte Bremsvorrichtung daher der Nachteil einer aufwendigen Konstruktion.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und es insbesondere ermöglicht, nur einen Elektromotor zu verwenden, welcher sowohl die Bremsfunktion als auch die Nachstellfunktion in Gang setzt. Auf diese Weise sollen sich die Kosten für die Bremsvorrichtung drastisch reduzieren lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Betätigungsorgan als topfförmiger Bremskolben ausgeführt ist, in welchem die Rampeneinheit angeordnet und mit einem in den Bremskolben hineinragenden Ende der Antriebswelle bewegungsmäßig verbunden ist.

Die Rampeneinheit kann einen die Antriebswelle umgebenden Satz von mehreren Zylinderrollen enthalten, welcher zwischen einer eine Rampe aufweisenden ersten Rampenscheibe und einer eine Rampe aufweisenden zweiten Rampenscheibe angeordnet und dort axial abgestützt ist, wobei die erste Rampenscheibe mit der Antriebswelle bewegungsmäßig und die zweite Rampenscheibe mit einem in dem Gehäuse eingeschraubten Gewindering formschlüssig verbunden ist.

Die erste Rampenscheibe kann für die bewegungsmäßige Verbindung eine Innenverzahnung aufweisen, mit welcher sie sich mit einem Zahnritzel der Antriebswelle im Eingriff befindet. Die zweite Rampenscheibe kann für die bewegungsmäßige Verbindung von einer Tellerfeder beaufschlagt sein, die innerhalb des Bremskolbens an einem dessen Öffnung begrenzenden Bord abgestützt ist.

Die erste Rampenscheibe kann an einem Boden des Bremskolbens über einen Axialnadelkäfig abgestützt sein, während die zweite Rampenscheibe an einem in dem Gehäuse eingeschraubten Gewindering axial abgestützt sein kann. Dabei kann der Gewindering an dem Mantel der Antriebswelle über einen Radialnadelkranz drehbar gelagert sein.

Das Gewinde des Gewinderinges kann in seiner Steigung gleichläufig zu der Steigung der Rampen der beiden Rampenscheiben ausgebildet sein. An den Rampenscheiben können Rampenschultern ausgebildet sein, welche die jeweiligen Wege der Zylinderrollen auf den Rampen begrenzen.

Mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist der Vorteil erzielbar, dass für die Drehung der Antriebswelle, durch welche sowohl das Bremsen als auch das Nachstellen des Bremsbetätigungsorgangs bewirkt wird, nur ein einziger Elektromotor erforderlich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung;

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch die Rampeneinheit der Bremsvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch eine abgewandelte Rampeneinheit.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung weist eine in einem Gehäuse 1 drehbar gelagerte Antriebswelle 2 auf, die von einem nicht dargestellten Elektromotor über ein Getriebe angetrieben wird. Sie ragt mit einem Ende in einen topfförmigen Bremskolben 3 hinein und versetzt eine erste Rampenscheibe 4 in eine Drehbewegung. Hierzu weist die Antriebswelle 2 an ihrem in dem Bremskolben 3 befindlichen Ende ein Zahnritzel 5 auf, welches sich mit einer Innenverzahnung der ersten Rampenscheibe 4 im Eingriff befindet. Die erste Rampenscheibe 4 stützt sich über einen Axialnadelkäfig 6 an dem Boden des Bremskolbens 3 ab.

Die erste Rampenscheibe 4 ist Teil einer Rampeneinheit, welche die Antriebswelle 2 innerhalb des Bremskolbens 3 umgibt. Zwischen der ersten Rampenscheibe 4 und einer zweiten Rampenscheibe 7 sind mehrere, beispielsweise drei Zylinderrollen 8 angeordnet, die sich jeweils an einer Rampe 9 der ersten Rampenscheibe 4 und an einer Rampe 10 der zweiten Rampenscheibe 7 abwälzen können. Beim Abwälzen wird eine Axialbewegung der ersten Rampenscheibe 4 gegenüber der zweiten Rampenscheibe 7 eingeleitet.

Die zweite Rampenscheibe 7 stützt sich axial an einem Gewindering 11 ab, der mit seinem Außengewinde 12 in einer Gewindebohrung des Gehäuses 1 eingeschraubt ist. In Richtung des Gewinderinges 11 weist die zweite Rampenscheibe 7 einen hülsenförmigen Fortsatz auf, welcher aus einer von einem Bord 13 des Bremskolbens 3 begrenzten Öffnung aus dem Kolben herausragt. Dieser hülsenförmige Fortsatz und der Gewindering 11 weisen eine formschlüssige Verbindung auf. Der Gewindering 11 ist über einen Radialnadelkranz 14 an der Antriebswelle 2 radial abgestützt und drehbar gelagert.

Innerhalb des Bremskolbens 3 befindet sich zwischen dem Bord 13 und der zweiten Rampenscheibe 7 eine Tellerfeder 15, welche mit einem Ende an dem Bord 13 und mit dem anderen Ende an der zweiten Rampenscheibe 7 axial abgestützt ist. Die Tellerfeder 15 kann an dem Bremskolben 3 über ein nicht dargestelltes Axiallager abgestützt sein, damit sich der Bremskolben 3 mit der Drehung der zweiten Rampenscheibe 7 nicht mitdreht.

Der Bremskolben 3 ist in der Bohrung des Gehäuses 1 axial verschiebbar angeordnet. Er befindet sich hinter dem Gewindering 11, wobei seine den Bord 13 und die Öffnung aufweisende Stirnseite dem Gewindering 11 zugewandt ist. An der von dem Gewindering 11 abgewandten Stirnseite des Bremskolbens 13 schließen sich ein an dem Bremskolben 3 befestigter innerer Bremsbelag 16, eine Bremsscheibe 17 und ein in dem Gehäuse 1 befestigter äußerer Bremsbelag 18 an.

Wenn die Antriebswelle 2 in einer Drehrichtung angetrieben wird, rollen die Zylinderrollen 8 an den Rampen 9 und 10 der Rampeneinheit ab. Die zweite Rampenscheibe 7 wirkt dabei als stehende Rampenscheibe, die sich an dem Gewindering 11 abstützt. Die erste Rampenscheibe 4 wird von den Zylinderrollen 8 axial zu dem Boden des Bremskolbens 3 hin gedrückt, so dass der Kolben sich zu der Bremsscheibe 17 hin bewegt. Bei dieser Bewegung wird die Tellerfeder 15 von dem Bord 13 mit einer Axialkraft zur Bremsscheibe 17 hin beaufschlagt und federt ein. Der Bremskolben 3 übt einen axialen Hub aus, welcher ein Einklemmen der Bremsscheibe 17 zwischen dem inneren Bremsbelag 16 und dem äußeren Bremsbelag 18 und damit das Bremsen bewirkt.

Durch Verdrehen der Antriebswelle in der anderen Drehrichtung erfolgt ein Rücklauf des Bremskolbens 3 und damit ein Lösen der Bremsbeläge 16 und 18 von der Bremsscheibe 17. Die Tellerfeder 15 federt zurück. Es wird bei der Rückwärtsdrehung der Antriebswelle 2 zunächst der Satz der Zylinderrollen 8 auf den Rampen 9 und 10 der Rampenscheiben 4 und 7 abrollen. Jede Zylinderrolle 8 rollt an der jeweiligen Rampe 9 der ersten Rampenscheibe 4 bis zu einer Rampenschulter 19 und an der entsprechenden Rampe 10 der Rampenscheibe 7 bis zu einer Rampenschulter 20. Die Rampenscheiben blockieren in Lösungsrichtung.

Wenn nun gleichzeitig der Bremskolben 3 beim Rücklauf durch die Tellerfeder 15 von der Bremskraft befreit ist, findet eine Verstellung des Gewinderinges 11 in dem Gehäuse 1 statt, wenn das dem Außengewinde 12 des Gewinderinges 11 entsprechende Innengewinde des Gehäuses 1 in der Steigung gleichläufig zu der Steigung S der Rampen 9 und 10 ausgeführt ist. Dann wirkt das Rückstellmoment der Antriebswelle 2 über die Rampenschulter 19 auf die Zylinderrollen 8 und über diese auf die Rampenschulter 20 ein. Der Gewindering 11 dreht sich ebenso um die Antriebswelle 2, wie die zweite Rampenscheibe 7, weil diese beiden Teile formschlüssig miteinander verbunden sind und daher rotativ und axial dieselben Bewegungen ausführen müssen zur Erzielung der gewünschten Spalte an den Bremsscheiben.

Zwischen der den Bord 13 aufweisenden Stirnseite des Bremskolbens 3 und der benachbarten Stirnseite des Gewinderinges 11 kann ein Motorschalter 21 eines Motor-Steuersystems angebracht werden, welches Signale auf den die Antriebswelle 2 antreibenden Elektromotor abgibt, der auch steuertechnisch mit einer Drehwinkelmesseinrichtung in Verbindung stehen kann. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den benachbarten Stirnseiten des Bremskolbens 13 und des Gewinderinges 11 konstant gehalten werden. Die Nachstellung des Bremskolbens beim Bremsbelagverschleiß erfolgt dadurch, dass beim Bremsvorgang zunächst die Bremskraft aufgebaut werden muss und der Gewindering 11 in Zustellrichtung mitgenommen wird. Mit ansteigender Bremskraft kommt der Gewindering zum Stehen und die Wälzkörper rollen auf den Rampen ab.

Zur Sicherung einer eindeutigen Lage der Rollkörper und zur Erhöhung der Startreibung in der Rampeneinheit, damit sich der Gewindering 11 gegenüber dem Gehäuse 1 bis zu einem gewissen Grade dreht, können in den Rampen 9 und 10 als Arretierung wirkende Vertiefungen bzw. Rollrampenstartstufen 25 und 26 vorgesehen werden.

Statt eines Satzes von Zylinderrollen kann für die Rampeneinheit auch ein Satz mehrerer andersartiger Wälzkörper verwendet werden.

Die erste Rampenscheibe kann an einem Boden des Bremskolbens auch über andere Axialkräfte übertragende Lagerbauformen wie z. B. Schrägkugellager abgestützt sein.

Im Fall der Verwendung von anderen Wälzkörpern als Zylinderrollen begrenzen die an den Rampenscheiben ausgebildeten Rampenschultern die jeweiligen Wege dieser Wälzkörper auf den Rampen.

Die Antriebswelle 2 weist an ihrem in dem Bremskolben 3 befindlichen Ende ein Zahnritzel 5 auf, welches sich mit einer Innenverzahnung der ersten Rampenscheibe 4 im Eingriff befindet. Zur Reibungsreduzierung kann das Zahnritzel durch ein Linearwälzelement ersetzt werden. Die erste Rampenscheibe 4 kann sich statt über einen Axialnadelkäfig 6 auch über ein anderes Axiallager an dem Boden des Bremskolbens 3 abstützen.

Der Gewindering 11 oder die Rampenscheibe 7 können an der Antriebswelle über Radiallager, beispielsweise über eine Radialnadelhülse, radial abgestützt und drehbar gelagert sein.

Innerhalb des Bremskolbens 3 befindet sich zwischen dem Bord 13 und der zweiten Rampenscheibe 7 eine Feder, beispielsweise ein Tellerfeder 15. Zur Reibungsreduzierung ist es denkbar, die Feder axial wälzgelagert abzustützen.

Die Zylinderrollen 8 der Rampeneinheit sind in einem Käfig 22 aufgenommen, der für die Synchronisation zwischen Rampenscheiben und Wälzkörpern von großer Bedeutung ist.

Fig. 3 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch eine Rampeneinheit mit Rampenschultern in Zustellrichtung und Rollrampenstartstufen. An den Rampenscheiben 4 und 7 sind Begrenzungsschultern 23 und 24 vorgesehen, damit bei der Demontage ein Zurückdrehen des Gewindes gewährleistet ist. Diese Ausführung weist Rollrampenstartstufen 25 und 26 auf.

Bezugszahlenliste

1

Gehäuse

2

Antriebswelle

3

Bremskolben

4

erste Rampenscheibe

5

Zahnritzel

6

Axialnadelkäfig

7

zweite Rampenscheibe

8

Zylinderrolle

9

Rampe

10

Rampe

11

Gewindering

12

Außengewinde

13

Bord

14

Radialnadelkranz

15

Tellerfeder

16

innerer Bremsbelag

17

Bremsscheibe

18

äußerer Bremsbelag

19

Rampenschulter

20

Rampenschulter

21

Motorschalter

22

Käfig

23

Begrenzungsschulter

24

Begrenzungsschulter

25

Rollrampenstartstufe

26

Rollrampenstartstufe
S Steigung

Claims

1. Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem rotationssymmetrischen Betätigungsorgan, welches innerhalb eines eine Bremsscheibe (17) und zwei Bremsbeläge (16, 18) enthaltenden Gehäuses (1) über eine Bewegungen übertragende Rampeneinheit zu der Bremsscheibe (17) hin und von dort fort axial verstellbar sowie über eine Antriebswelle (2) mit einem die jeweilige Verstellung bewirkenden Elektromotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan als topfförmiger Bremskolben (3) ausgeführt ist, in welchem die Rampeneinheit angeordnet und mit einem in den Bremskolben (3) hineinragenden Ende der Antriebswelle (2) bewegungsmäßig verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampeneinheit einen die Antriebswelle (2) umgebenden Satz von mehreren Zylinderrollen (8) enthält, welcher zwischen einer eine Rampe (9) aufweisenden ersten Rampenscheibe (4) und einer eine Rampe (10) aufweisenden zweiten Rampenscheibe (7) angeordnet und dort axial abgestützt ist, wobei die erste Rampenscheibe (4) mit der Antriebswelle (2) bewegungsmäßig und die zweite Rampenscheibe (7) mit einem in dem Gehäuse (1) eingeschraubten Gewindering (11) formschlüssig verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rampenscheibe (4) für die bewegungsmäßige Verbindung eine Innenverzahnung aufweist, mit welcher sie sich mit einem Zahnritzel (5) der Antriebswelle (2) im Eingriff befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rampenscheibe (7) für die bewegungsmäßige Verbindung von einer Tellerfeder (15) beaufschlagt ist, die innerhalb des Bremskolbens (3) an einem dessen Öffnung begrenzenden Bord (13) abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rampenscheibe (4) an einem Boden des Bremskolbens (3) über einen Axialnadelkäfig (6) abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rampenscheibe (7) mit einem in dem Gehäuse (1) eingeschraubten Gewindering (11) formschlüssig verbunden und an diesem axial abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering (11) an dem Mantel der Antriebswelle (2) über einen Radialnadelkranz (14) drehbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Außengewinde (12) des Gewinderinges (11) entsprechende Innenge winde des Gehäuses (1) in seiner Steigung gleichläufig zu der Steigung (S) der Rampen (9, 10) der beiden Rampenscheiben (4, 7) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rampenscheiben (4, 7) Rampenschultern (19, 20) ausgebildet sind, welche die jeweiligen Wege der Zylinderrollen (8) auf den Rampen (9, 10) begrenzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rampenscheiben (4, 7) Begrenzungsschultern (23, 24) ausgebildet sind, um die Abrollwege in Zustellrichtung zu begrenzen.