DE102006000763B3

DE102006000763B3 - Elektromechanische Bremse mit Notöffnungseinrichtung

Info

Publication number: DE102006000763B3
Application number: DE200610000763
Authority: DE
Inventors: Martin Schautt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2026-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Fahrzeugbremse (10), mit einem elektrischen Aktuator, der auf eine Bremsanforderung hin eine Betätigungskraft erzeugt und auf zumindest ein Reibglied (14) wirkt, um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft gegen ein abzubremsendes Bauteil der Bremse zu drücken, und einer zwischen dem Reibglied (14) und dem elektrischen Aktuator angeordneten Selbstverstärkungseinrichtung (28), die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft führt. Um eine Notöffnung der Bremse (10) zu ermöglichen, wird eine das Reibglied (14) gegen das abzubremsende Bauteil pressende Zuspannkraft über wenigstens einen eine erste Höhe (H¶1¶) aufweisenden Stapel (54) aus übereinander angeordneten Elementen, die sich mit jeweils benachbarten Elementen in Berührung befinden, übertragen, die von einer Halteeinrichtung in einer ersten Stellung derselben in einem instabilen Gleichgewicht gehalten werden, und es nimmt bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung die Halteeinrichtung eine zweite Stellung ein, in der der Stapel (54) aus übereinander angeordneten Elementen derart freigegeben ist, dass er zusammenfallen und eine zweite Höhe (H¶2¶) einnehmen kann, die kleiner als die erste Höhe (H¶1¶) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Fahrzeugbremse mit einem elektrischen Aktuator, der auf eine Bremsanforderung hin eine Betätigungskraft erzeugt und auf zumindest ein Reibglied wirkt, um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft gegen ein abzubremsendes Bauteil der Bremse zu drücken, und mit einer zwischen dem Reibglied und dem elektrischen Aktuator angeordneten Selbstverstärkungseinrichtung, die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft führt.

Elektromechanischen Bremsen mit einer Selbstverstärkungseinrichtung, beispielsweise bekannt aus dem deutschen Patent DE 198 19 564 C2 , liegt das Funktionsprinzip zugrunde, mit einer relativ kleinen, von einem elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft ein Reibglied der Bremse in Kontakt mit dem abzubremsenden Bauteil der Bremse zu bringen, das beispielsweise eine Bremsscheibe sein kann. Die sich drehende Bremsscheibe übt auf das Reibglied eine Mitnahmekraft aus, sobald das Reibglied in Kontakt mit der Bremsscheibe gerät. Häufig umfasst die Selbstverstärkungseinrichtung eine Keilanordnung mit einer oder mehreren Keilflächen. Solchermaßen ausgestaltete Bremsen werden als elektromechanische Keilbremsen bezeichnet. Die zuvor erwähnte Mitnahmekraft bewegt bei einer solchen Bremse das Reibglied auf der oder den Keilflächen der Keilanordnung entlang, die unter einem Keilwinkel zur Bremsscheibe angeordnet sind. Durch das Herauflaufen auf den Keilflächen wird das Reibglied stärker an die Bremsscheibe gepresst, so dass die auf das Reibglied wirkende Zuspannkraft selbsttätig stark erhöht wird, d.h. ohne dass der elektrische Aktuator der Bremse eine höhere Betätigungskraft aufbringen muss. In Abhängigkeit von dem zwischen dem Reibglied und der Bremsscheibe jeweils herrschenden Reibkoeffizient und vom gewählten Keilwinkel können bei einer solchen Bremse Zustände auftreten, in denen das Reibglied selbst nach Wegfall der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft immer stärker an die Bremsscheibe gepresst wird, weil das Reibglied die Keilfläche(n) immer weiter hinaufläuft. Mittels des elektrischen Aktuators kann in solchen Fällen eine entsprechende Gegenkraft aufgebracht werden, um ein Blockieren der Bremse zu verhindern.

Ist der elektrische Aktuator aus irgendeinem Grund nicht dazu in der Lage, eine zum Lösen der elektromechanischen Bremse notwendige Kraft auszuüben, ist eine Einrichtung vonnöten, die eine Notöffnung der Bremse ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Fahrzeugbremse mit einer solchen Einrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer elektromechanischen Fahrzeugbremse gelöst, die die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Bei einer Fahrzeugbremse mit den eingangs genannten Merkmalen wird demnach eine das Reibglied gegen das abzubremsende Bauteil pressende Zuspannkraft über wenigstens einen eine erste Höhe aufweisenden Stapel aus übereinander angeordneten Elementen übertragen, die sich mit jeweils benachbarten Elementen in Berührung befinden. Die übereinander angeordneten Elemente werden von einer Halteeinrichtung in einer ersten Stellung derselben in einem instabilen Gleichgewicht gehalten. Bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung nimmt die Halteeinrichtung eine zweite Stellung ein, in der der Stapel aus übereinander angeordneten Elementen derart freigegeben ist, dass er zusammenfallen und eine zweite Höhe einnehmen kann, die kleiner als die erste Höhe ist. Unter dem Begriff "Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Zustände verstanden, in denen der elektrische Aktuator nicht in der Lage ist, eine unerwünscht hohe Bremskraft zu reduzieren. Durch den bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung zusammenfallenden Stapel aus übereinander angeordneten Elementen verringert sich die Länge des Übertragungsweges der Zuspannkraft, die das Reibglied gegen das abzubremsende Bauteil presst, um einen Betrag entsprechend der Differenz zwischen der ersten Höhe und der zweiten Höhe. Durch die so erzielte Verkürzung des Kraftübertragungsweges der Zuspannkraft verliert das Reibglied den Kontakt mit dem abzubremsenden Bauteil, d.h. die Bremse wird blitzartig gelöst. Zu einem Blockieren der Bremse aufgrund einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung kann es somit nicht mehr kommen.

Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung lösbar in ihrer ersten Stellung arretiert. Auf diese Weise wird einem unbeabsichtigten Übergang der Halteeinrichtung aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung entgegengewirkt, zu der es beispielsweise durch im Fahrbetrieb auftretende Vibrationen kommen könnte. Die Arretierung der Halteeinrichtung in ihrer ersten Stellung wird bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung automatisch aufgehoben oder überwunden, so dass der Übergang der Halteeinrichtung in ihre zweite Stellung nicht behindert ist.

In konstruktiv vorteilhafter Weise wird die das Reibglied gegen das abzubremsende Bauteil pressende Zuspannkraft über zwei zueinander parallele, voneinander beabstandete Stapel aus übereinander angeordneten Elementen übertragen. Auf diese Weise kann die Flächenbelastung der einzelnen Elemente verringert werden und es ergeben sich weitere vorteilhafte konstruktive Lösungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann dann ein Halteelement der Halteeinrichtung zwischen den beiden Stapeln aus übereinander angeordneten Elementen angeordnet sein. Eine solche Anordnung ist zum einen bauraumsparend und ermöglicht es zum anderen, beide Stapel mit nur einem Halteelement in der ersten Stellung der Halteeinrichtung auf ihrer ersten Höhe zu halten, mit der die Zuspannkraft ungestört auf das Reibglied oder die Reibglieder übertragen werden kann.

Bei Ausführungsformen, bei denen ein Halteelement der Halteeinrichtung zwischen den beiden Stapeln angeordnet ist, weist dieses Halteelement vorzugsweise eine erste Breite und eine zweite Breite auf, die kleiner als die erste Breite ist. In der ersten Stellung der Halteeinrichtung ist dann die erste Breite des Halteelements zwischen den beiden Stapeln aus übereinander angeordneten Elementen wirksam, wohingegen in der zweiten Stellung der Halteeinrichtung die zweite Breite des Halteelements wirksam ist. Mit anderen Worten, in der ersten Stellung der Halteeinrichtung sorgt die größere erste Breite des Halteelements dafür, dass die beiden Stapel aus übereinander angeordneten Elementen auf ihrer ersten Höhe gehalten werden, während die kleinere zweite Breite in der zweiten Stellung der Halteeinrichtung ein Zusammenfallen der beiden Stapel und somit eine Reduzierung auf ihre zweite Höhe ermöglicht.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein solches Halteelement drehbar zwischen den beiden Stapeln aus übereinander angeordneten Elementen angebracht. Das Halteelement kann im einfachsten Fall eine Platte sein, deren Breite deutlich größer als ihre Dicke ist (die Dicke entspricht dabei der zweiten Breite).

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Halteelement in Richtung der Höhenerstreckung der Stapel verschieblich zwischen den beiden Stapeln angeordnet. Ein solches Halteelement kann beispielsweise einen sich kontinuierlich oder auch stufenförmig ändernden Durchmesser aufweisen, wobei in der ersten Stellung der Halteeinrichtung der größere Durchmesser zwischen den Stapeln wirksam ist, während in der zweiten Stellung der Halteeinrichtung ein durch Verschiebung des Halteelements entsprechend positionierter kleinerer Durchmesser zwischen den Stapeln wirkt. Sowohl die vorerwähnte Drehung des Halteelements als auch eine Verschiebung des Halteelements können sehr schnell ausgeführt werden, wodurch eine Notöffnung der Bremse nahezu verzögerungsfrei erfolgt.

Grundsätzlich ist es bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse bevorzugt, dass jeder Stapel aus übereinander angeordneten Elementen federnd derart vorgespannt ist, dass eine zwangsweise Berührung jeweils benachbarter Elemente gewährleistet ist. Durch die federnde Vorspannung werden Relativbewegungen der einzelnen Elemente untereinander und damit ein unerwünschter Verschleiß an den Berührflächen auch im unbelasteten Zustand verhindert, d.h. wenn keine Zuspannkraft übertragen wird. Ferner werden durch die federnde Vorspannung Klappergeräusche vermieden, zu denen es bei Vibrationen durch aneinander schlagende Elemente kommen könnte.

Die Elemente, aus denen der oder jeder Stapel besteht, können jede Größe und Gestalt haben, die zur Erzielung eines instabilen Gleichgewichtes in übereinandergeordnetem Zustand führt und gewährleistet, dass der gebildete Stapel nach einer Freigabe durch die Halteeinrichtung zusammenfallen, d.h. seine Höhe reduzieren kann. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Elemente Walzen, d.h. Körper mit kreiszylindrischer Außengestalt. Gemäß einer Ausführungsform sind alle Walzen eines Stapels exakt übereinander angeordnet, d.h. die Mittelpunkte ihrer kreisförmigen Querschnitte befinden sich auf einer Linie. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist wenigstens eine Walze eines Stapels seitlich versetzt zu den anderen Walzen des Stapels angeordnet, damit der Stapel nach seiner Freigabe durch die Halteeinrichtung zuverlässig zusammenfällt. Gemäß einer Weiterbildung ist jede zweite Walze zur selben Seite hin seitlich versetzt angeordnet, um ein definiertes Zusammenfallen des Stapels nach einer Freigabe desselben durch die Halteeinrichtung zu gewährleisten. Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird das zuverlässige Zusammenfallen des Walzenstapels bzw. der Walzenstapel durch die Verwendung unterschiedlicher Walzendurchmesser erreicht. Wenn sich ein Walzenstapel mit seiner einen Längsseite an einer geraden Wand abstützt und wenigstens eine Walze des Wal zenstapels einen größeren oder kleineren Durchmesser als die übrigen Walzen hat, fällt dieser Walzenstapel nach seiner Freigabe durch die Halteeinrichtung selbsttätig zusammen. Selbstverständlich können in einem Walzenstapel auch mehrere Walzen unterschiedlichen Durchmessers Verwendung finden, beispielsweise können sich Walzen größeren und kleineren Durchmessers abwechseln. Schließlich ist es auch möglich, ein zuverlässiges Zusammenfallen eines Walzenstapels durch federnd elastische Mittel zu gewährleisten, die auf den Walzenstapel eine ihn zum Zusammenfallen bringende Kraft ausüben, beispielsweise von der Seite, die dann zur Wirkung kommt, wenn der Walzenstapel von der Halteeinrichtung freigegeben worden ist.

Um nach einer Freigabe des Stapels durch die Halteeinrichtung in jedem Fall und insbesondere ohne einen äußeren Impuls ein Zusammenfallen des bzw. jedes Stapels sicherzustellen, stützt sich vorzugsweise der oder jeder Stapel aus übereinander angeordneten Elementen auf zumindest einer Seite auf einer Fläche ab, die bezüglich der Richtung der Zuspannkraft nicht rechtwinklig verläuft. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das sich solchermaßen abstützende, unterste und/oder oberste Element des Stapels nach einer Freigabe durch die Halteeinrichtung sich sofort seitlich wegbewegt, wodurch der gesamte Stapel zuverlässig zusammenfällt. Die Ausführung der Stapelabstützung auf einer bezüglich der Richtung der Zuspannkraft nicht rechtwinkligen Fläche kann ohne weiteres mit Ausführungsformen kombiniert werden, bei denen wenigstens eine Walze eines Stapels seitlich versetzt zu den anderen Walzen des Stapels angeordnet ist.

Elektromechanische Fahrzeugbremsen weisen in der Regel eine Nachstelleinrichtung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß auf, zu dem es im Betrieb der Bremse durch Abrieb des Reibbelags kommt. Eine solche Nachstelleinrichtung sorgt dafür, dass die durch Abrieb des Reibbelags verminderte Reibbelagdicke kompensiert wird, indem das Reibglied, an dem der Reibbe lag befestigt ist, ein entsprechendes Maß in Richtung auf das abzubremsende Glied hin bewegt wird. Auf diese Weise wird ein Abstand, den der Reibbelag im unbetätigten Zustand der Bremse vom abzubremsenden Glied hat, immer zumindest näherungsweise konstant gehalten. Das Ansprechverhalten der Bremse bleibt damit unabhängig vom Abnutzungsgrad der Reibbeläge im Wesentlichen gleich. Wenn eine solche Nachstelleinrichtung vorhanden ist, dann steht vorzugsweise die Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse in betrieblicher Verbindung mit einem Antrieb der Nachstelleinrichtung, wobei der Antrieb ein Drehantrieb ist und eine Drehung des Antriebs in einer ersten Drehrichtung eine Nachstellbewegung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß erzeugt und eine Drehung des Antriebs in einer zweiten Drehrichtung die Halteeinrichtung aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung bewegt. Bei einer solchen Ausführungsform wird also nur ein einziger Antrieb für die Nachstelleinrichtung und die erfindungsgemäße Notöffnungseinrichtung benötigt. Eine kurze Drehung des Nachstelleinrichtungsantriebs entgegen der für eine Nachstellung des Reibbelags erforderlichen Drehrichtung gibt den oder die Stapel aus übereinander angeordneten Elementen frei.

Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse, bei denen sich ein Halteelement der Halteeinrichtung zwischen zwei Stapeln aus übereinander angeordneten Elementen befindet, ist die vorgenannte Ausführungsform vorzugsweise dahingehend weitergebildet, dass die Stapel und das Halteelement in eine Nachstellschraube der Nachstelleinrichtung integriert sind. Diese Nachstellschraube führt durch Drehung in der ersten Drehrichtung die Nachstellbewegung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß aus, wobei zugleich das mit ihr in betrieblicher Verbindung stehende Halteelement in einer Stellung gehalten wird, in der die Stapel am Zusammenfallen gehindert sind. Bei einer Drehung der Nachstellschraube in der zweiten Drehrichtung wird das Halteelement in eine Stellung bewegt, in der die Stapel aus übereinander angeordneten Elementen freigegeben sind, so dass sie zusammenfallen können.

Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bremse kann das Halteelement so ausgestaltet sein, dass es bei einer Bewegung aus der Freigabestellung in die Haltestellung die zusammengefallenen Elemente des bzw. jedes Stapels wieder übereinander anordnet und somit die erste Höhe des Stapels wieder herstellt. Beispielsweise kann das Halteelement auf seiner Außenfläche Vorsprünge aufweisen, die bei einer Drehung des Halteelements aus der Freigabestellung in die Haltestellung Elemente des zusammengefallenen Stapels wieder anheben und im Stapel positionieren, um den Stapel wieder aufzubauen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse wird im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 eine räumliche Darstellung wesentlicher Teile eines Ausführungsbeispiels einer als Scheibenbremse ausgeführten erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse,
2 eine räumliche Ansicht der Fahrzeugbremse aus 1 von schräg hinten und unten,
3 einen Längsschnitt durch die in den 1 und 2 dargestellte Fahrzeugbremse in einem Zustand, der eine Notöffnungseinrichtung der Fahrzeugbremse in einem Ausgangszustand wiedergibt,
4 einen Ausschnitt aus 3 in vergrößerter Darstellung,
5 die Schnittdarstellung aus 3 in einem Zustand, der die Notöffnungseinrichtung in einem aktivierten, d.h. ausgelösten Zustand zeigt,
6 eine Welle der Notöffnungseinrichtung in räumlicher Ansicht, und
7 ein Halteelement der Notöffnungseinrichtung in räumlicher Ansicht.
1 zeigt in räumlicher Darstellung den eigentlichen Kern einer allgemein mit 10 bezeichneten elektromechanischen Fahrzeugscheibenbremse. In einem Gehäuse 11 der Bremse 10, das aus einem ersten Gehäuseteil 12 und einem zweiten Gehäuseteil 13 besteht, ist ein elektrischer Aktuator (nicht dargestellt) untergebracht, der auf eine Bremsanforderung hin eine Betätigungskraft erzeugt und auf zumindest ein Reibglied 14 wirkt, um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft gegen eine Bremsscheibe 16 (siehe 3) zu drücken. Das Reibglied 14 besteht aus einer Reibbelagträgerplatte 18 und einem darauf beispielsweise durch Kleben befestigten Reibbelag 20, der bei einer Bremsung in reibschlüssigen Eingriff mit der ihm zugewandten Oberfläche der Bremsscheibe 16 kommt.
Ein hier nur angedeuteter Bremssattel 22 (siehe 3) überspannt die Bremsscheibe 16 und trägt in dem Fachmann bekannter und deshalb hier nicht dargestellter Weise an einem Arm einen weiteren Reibbelag, der dem Reibbelag 20 gegenüberliegt und bei einer Bremsung mit der vom Reibbelag 20 abgewandten Oberfläche der Bremsscheibe 16 in Berührung kommt.
Im Betrieb nutzen sich die Reibbeläge durch den Reibkontakt mit der sich drehenden Bremsscheibe 16 ab, d.h. die Dicke des Reibbelags 20 (und jedes anderen Reibbelags der Bremse 10) nimmt im Laufe der Zeit ab. Damit bei zunehmenden Reibbelagverschleiß der Betätigungsweg der Bremse 10 nicht ebenfalls zunimmt, ist eine Nachstelleinrichtung 24 (siehe 2) zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß vorgesehen, die die Reibbelagträgerplatte 18 entsprechend der abnehmenden Dicke des Reibbelags 20 näher zur Bremsscheibe 16 hin bewegt, damit das so genannte Lüftspiel der Bremse 10, also der Betätigungsweg der Bremse, der im unbetätigten Zustand überwunden werden muss, bis der Reibbelag 20 in Kontakt mit der Bremsscheibe 16 gelangt, zumindest annähernd gleich bleibt. Die Nachstelleinrichtung 24 hat einen Antrieb 26 (siehe 2), dessen Funktion im Zusammenhang mit der Nachstelleinrichtung 24 später noch näher erläutert wird.
Damit der elektrische Aktuator gewichts- und stromsparend sowie darüber hinaus kompakt ausgelegt werden kann, weist die Bremse 10 des Weiteren eine Selbstverstärkungseinrichtung 28 (siehe 3) auf, die funktionell zwischen dem Reibbelag 14 und dem elektrischen Aktuator angeordnet ist und zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft führt. Die wesentlichen Elemente dieser Selbstverstärkungseinrichtung 28 sind eine erste Keilplatte 30, im gezeigten Ausführungsbeispiel gebildet durch die Reibbelagträgerplatte 18, deren vom Reibbelag 20 abgewandte Rückseite mit einer Reihe von im Querschnitt V-förmigen Keilflächen 32 versehen ist, eine in einer Ausnehmung 34 des zweiten Gehäuseteils 13 verschieblich geführte zweite Keilplatte 36 mit den Keilflächen 32 zugewandten Keilflächen 38, und zwischen den beiden Keilplatten 30, 36 angeordneten Rollen 40, die die Keilflächen 32, 38 hinauf und hinunter rollen können.
Zur Betätigung der Fahrzeugscheibenbremse 10 wird von dem nicht gezeigten elektrischen Aktuator die erste Keilplatte 30 etwas in einer zur Drehrichtung der Bremsscheibe 16 tangentialen Richtung verschoben, wodurch die Rollen 40 die Keilflächen 32 hinauflaufen und das Reibglied 14 sich zur Bremsscheibe 16 hin bewegt. Sobald der Reibbelag 20 die Oberfläche der sich drehenden Bremsscheibe 16 berührt, wird von der sich drehenden Bremsscheibe 16 eine Mitnahmekraft auf das Reibglied 14 ausgeübt, die versucht, die Rollen 40 weiter die Keilflächen 32 hinauflaufen zu lassen, wodurch das Reibglied 14 ohne Erhöhung der Betätigungskraft des elektrischen Aktuators stark gegen die Bremsscheibe 16 gepresst wird. Die somit entstehende Zuspannkraft, die das Reibglied 14 gegen die Bremsscheibe 16 presst, stützt sich über das zweite Gehäuseteil 13 und eine in einem Fortsatz 42 des Gehäuseteils 13 drehbar aufgenommene Nachstellschraube 44, die Teil der Nachstelleinrichtung 24 ist, sowie ein zentrisch in der Nachstellschraube 44 angeordnetes Druckstück 46 am Bremssattel 22 ab (siehe 3).
Um bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung 28 den Reibbelag 20 schnell von der Bremsscheibe 16 lösen zu können, ist eine Notöffnungsvorrichtung 48 (siehe 3) vorhanden, die nunmehr zusammen mit der Nachstelleinrichtung 24 genauer beschrieben wird.
Zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß muss die Nachstellschraube 44, die mittels eines Gewindes 50 in dem Fortsatz 42 aufgenommen ist, aus dem Fortsatz 42 herausgeschraubt werden. Im gleichen Maße, wie die Nachstellschraube 44 aus dem Fortsatz 42 des zweiten Gehäuseteils 13 herausgeschraubt wird, bewegt sich das zweite Gehäuseteil 13 relativ zum ersten Gehäuseteil 12 auf die Bremsscheibe 16 zu. Damit sich die über das Druckstück 46 am Bremssattel 22 abstützende Nachstellschraube 44 leichter drehen lässt, hat die am Bremssattel 22 anliegende Fläche des Druckstücks 46 eine leicht ballige Form, die in den Figuren nicht dargestellt ist.
Unterhalb des Druckstücks 46 befindet sich in der Nachstellschraube 44 eine Ausnehmung 52, in der zwei Stapel 54, 55 aus übereinander angeordneten Walzen 56 untergebracht sind. Die beiden Stapel 54, 55 sind mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet. Die Walzen 56 bestehen aus Stahl und haben eine kreiszylindrische Form. Die dem Druckstück 46 nächste Walze 56 jedes Stapels 54, 55 stützt sich am Druckstück 46 ab, wohingegen die letzte Walze 56 am entgegengesetzten Ende jedes Stapels 54, 55 auf einer Fläche 58 (siehe 4) aufliegt, die den Boden der Ausnehmung 52 bildet. In den Figuren sind die jeweils äußersten Walzen 56 mit halb kreisförmigem Querschnitt dargestellt, jedoch braucht dies nicht so zu sein, sondern es können als jeweils äußerste Walzen ebenfalls solche mit kreiszylindrischer Gestalt eingesetzt werden.
Die 3 und 4 zeigen eine Ausgangsstellung, in der die Mittelpunkte der kreisförmigen Querschnitte der Walzen 56 genau übereinander, d.h. auf einer Geraden angeordnet sind. Die Stapel 54, 55 befinden sich somit in einem instabilen Gleichgewicht, in dem sie durch ein Halteelement 60 gehalten werden, dessen Gestalt genauer aus 7 hervorgeht.
Das Halteelement 60 ist in etwa paddelförmig, mit einem dünnen Stiel 62, an dessen freiem Ende ein Mitnehmer 64 angebracht ist. Am anderen Ende des Stiels 62 ist ein plattenförmiger Körper 66 befestigt, der zwei diametral gegenüberliegende, abgerundete Kanten 68 und zwei ebenfalls diametral gegenüberliegende, nicht abgerundete Kanten 70 aufweist. Der plattenförmige Körper 66 legt mit seiner Breitseite eine erste Breite W₁ und mit seiner Schmalseite eine zweite Breite W₂ fest, die deutlich kleiner als die erste Breite W₁ ist. Mittels eines kreiszylindrischen Stummels 72 und eines Abschnitts 74 des Stiels 62, der einen gegenüber dem Rest des Stiels 62 größeren Durchmesser aufweist, ist das Halteelement 60 drehbar im Druckstück 46 bzw. in der Nachstellschraube 44 gelagert.
In einer in den 3 und 4 wiedergegebenen ersten Stellung des Halteelements 60 ist der plattenförmige Körper 66 so positioniert, dass seine Schmalseiten in Berührung mit den Walzen 56 der Stapel 54, 55 sind, d.h. die erste Breite W₁ des plattenförmigen Körpers 66 überbrückt den Abstand zwischen den beiden Stapeln 54, 55 und drückt die Walzen 56 jedes Stapels gegen die Innenwand der Ausnehmung 52 (Haltestellung). Auf diese Weise werden beide Stapel 54, 55 zwangsweise in einem Zustand gehalten, in dem sie eine erste Höhe H₁ haben (siehe 4). Damit es bei allfälligen Vibrationen zu keinen durch die Walzen 56 erzeugten Klappergeräuschen kommt, ist das Druckstück 46 federnd in Richtung auf den Boden der Ausnehmung 52 vorgespannt, beispielsweise mittels mehrerer, hier nicht dargestellter Federn, die sich zwischen der Innenseite des Druckstücks 46 und dem Boden 58 der Ausnehmung 52 erstrecken.
In dem in den 3 und 4 dargestellten Zustand kann sich eine bei einem Bremsvorgang entstehende Zuspannkraft vom Reibglied 14 über die Rollen 40, die zweite Keilplatte 36, das zweite Gehäuseteil 13 und weiter über das Gewinde 50, die Nachstellschraube 44 sowie schließlich über die beiden Stapel 54 und 55 und das Druckstück 46 am Bremssattel 22 abstützen. Das Druckstück 46 steht in diesem Zustand etwas aus der Nachstellschraube 44 hervor, so dass zwischen der dem Bremssattel 22 zugewandten Rückseite der Nachstellschraube 44 und der entsprechenden Fläche des Bremssattels 22 ein Abstand x gebildet ist (siehe 4). Die beiden Stapel 54, 55 stellen somit einen Teil des Kraftübertragungsweges der Zuspannkraft dar. Tritt in der Bremse 10 ein Defekt auf, insbesondere ein Defekt der Selbstverstärkungseinrichtung 28, der es nicht mehr erlaubt, den Reibbelag 20 von der Bremsscheibe 16 zu lösen, wird das Halteelement 60 der Notöffnungsvorrichtung 48 aus seiner sich rechtwinklig zwischen den Stapeln 54, 55 erstreckenden ersten Stellung um etwa 90 Grad in eine zweite Stellung gedreht, in der die zweite Breite W₂ des plattenförmigen Körpers 66 rechtwinklig zwischen den beiden Stapeln 54, 55 angeordnet ist (siehe 5). Der plattenförmige Körper 66 drückt in dieser zweiten Stellung die Walzen 56 der Stapel 54, 55 nicht mehr gegen die Umfangswand der Ausnehmung 52, sondern gibt zwischen den Stapeln 54, 55 Raum frei, so dass die Stapel 54, 55 zusammenfallen können und dabei ihre Höhe auf eine zweite Höhe H₂ verringern (Freigabestellung, siehe 5). Das federnd in Richtung auf den Boden der Ausnehmung 52 vorgespannte Druckstück 46 folgt dieser Bewegung und rutscht in die Ausnehmung 52 hinein, so dass die Rückseite der Nachstellschraube 44 in flächigen Kontakt mit der ihr zu gewandten Fläche des Bremssattels 22 gerät (siehe 5). Auf diese Weise verkürzt sich der Kraftübertragungsweg für die Zuspannkraft blitzartig um das Maß x, was ein sofortiges Lösen des Reibbelags 20 von der Bremsscheibe 16 zur Folge hat. Eine etwaige Blockiergefahr der Bremse 10 ist damit beseitigt.
Um das Halteelement 60 zwischen seiner ersten Stellung und seiner zweiten Stellung hin und her bewegen zu können, reicht der am freien Ende des Stiels 62 angeordnete Mitnehmer 64 in eine Bohrung 76 einer Welle 78, die mittels eines durchmesser- größeren Abschnitts 80 drehbar im zweiten Gehäuseteil 13 gelagert ist. Auf einem durchmesserkleineren Abschnitt 82 der Welle 78 ist ein Schneckenrad 84 drehfest angeordnet, beispielsweise durch Aufschrumpfen oder, wie dargestellt, mittels einer Nut- und Federverbindung. In das Schneckenrad 84 greift eine Schnecke 86 ein, die vom Antrieb 26 der Nachstelleinrichtung 24 über eine Welle 88 in Drehung versetzt werden kann (siehe 2).
Die Bohrung 76 der Welle 78 hat zwei sich gegenüberliegende kreissektorförmige Ausnehmungen 90, so dass die radial äußeren Enden des Mitnehmers 64 in der Bohrung 76 ein Spiel in Umfangsrichtung entsprechend der Winkelerstreckung der kreissektorförmigen Ausnehmungen 90 haben. Dreht der Antrieb 26 der Nachstelleinrichtung 24 die Schnecke 86 in eine erste Richtung, so wird diese Drehbewegung auf das Schneckenrad 84 und die drehfest mit ihm verbundene Welle 78 übertragen. Sobald seitliche Flächen 92 des Mitnehmers 64 in Kontakt mit Anschlagflächen 94 geraten, die in der Bohrung 76 durch die kreissektorförmigen Ausnehmungen 90 gebildet sind, überträgt sich diese Drehbewegung auch auf das Halteelement 60 und drängt den plattenförmigen Körper 66 in seine in 4 wiedergegebene erste Stellung. Eine fortgesetzte Drehung des Antriebs 26 in derselben Drehrichtung wird von dem plattenförmigen Körper 66 über die Walzen 56 auf die Nachstellschraube 44 übertragen und schraubt diese aus dem Fortsatz 42 heraus.
Auf diese Weise kann ein durch Abnutzung dünner gewordener Reibbelag 20 wieder näher zur Bremsscheibe 16 hin bewegt werden (Nachstellfunktion zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß).
Damit das Halteelement 60 seine erste Stellung nicht unbeabsichtigt verlässt, ist es auf nicht dargestellte Art und Weise in dieser ersten Stellung verrastet. Zum Auslösen der Notöffnungsvorrichtung 48 ist es jedoch erforderlich, dass das Halteelement 60 seine erste Stellung verlässt und in seine zweite Stellung bewegt wird. Hierzu wird der Antrieb 26 der Nachstelleinrichtung 24 in umgekehrter, zweiter Drehrichtung aktiviert, so dass nach Überwinden des Umfangsspiels, welches der Mitnehmer 64 in der Bohrung 76 hat, diese Drehbewegung auf das Halteelement 60 übertragen wird und der plattenförmige Körper 66 seine in 5 wiedergegebene Stellung einnimmt, in der die Stapel 54, 55 mangels seitlicher Abstützung durch den plattenförmigen Körper 66 des Halteelements 60 zusammenfallen. Ein eventuelles Weiterdrehen des Antriebs 26 in derselben Drehrichtung, nachdem das Halteelement 60 seine zweite Stellung eingenommen hat, ist unschädlich und würde lediglich dazu führen, dass die Nachstellschraube 44 sich in den Fortsatz 42 des zweiten Gehäuseteils 13 hineindreht.
Um nach einem Übergang des Halteelements 60 aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung ein Zusammenfallen der Stapel 54, 55 zu erleichtern, kann die Bodenfläche 58 der Ausnehmung 52, auf der sich die Stapel 54, 55 abstützen, in einer Richtung geneigt sein, die ein Zusammenfallen der Stapel 54, 55 unterstützt. Beispielsweise kann die Bodenfläche zum Zentrum der Nachstellschraube 44 hin geneigt sein, wie in 4 mit gestrichelten Linien angedeutet. Alternativ und/oder zusätzlich kann wenigstens eine Walze 56 jedes Stapels 54, 55 seitlich versetzt zu den anderen Walzen 56 angeordnet sein (nicht gezeigt). Gemäß einer nicht dargestellten Alternative ist jede zweite Walze 56 seitlich versetzt zu den übrigen Walzen 56 angeordnet.
Bei einer Rückkehr des Halteelements 60 aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung sorgen die abgerundeten Kanten 68 des plattenförmigen Körpers 66 dafür, dass die Walzen 56 der zusammengefallenen Stapel 54, 55 wieder in eine übereinander angeordnete Position gemäß 4 gedrückt werden. Die nicht abgerundeten Kanten 68 des plattenförmigen Körpers 66 wirken nach Erreichen der ersten Stellung des Halteelements 60 wie ein Anschlag und verhindern eine weitere Drehung des Halteelements 60 relativ zu den Walzen 56.

Claims

Elektromechanische Fahrzeugbremse (10), mit – einem elektrischen Aktuator, der auf eine Bremsanforderung hin eine Betätigungskraft erzeugt und auf zumindest ein Reibglied (14) wirkt, um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft gegen ein abzubremsendes Bauteil der Bremse zu drücken, und – einer zwischen dem Reibglied (14) und dem elektrischen Aktuator angeordneten Selbstverstärkungseinrichtung (28), die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft führt, dadurch gekennzeichnet, dass – eine das Reibglied (14) gegen das abzubremsende Bauteil pressende Zuspannkraft über wenigstens einen eine erste Höhe (H₁) aufweisenden Stapel (54) aus übereinander angeordneten Elementen, die sich mit jeweils benachbarten Elementen in Berührung befinden, übertragen wird, die von einer Halteeinrichtung in einer ersten Stellung derselben in einem instabilen Gleichgewicht gehalten werden, und dass – bei einer Fehlfunktion der Selbstverstärkungseinrichtung die Halteeinrichtung eine zweite Stellung einnimmt, in der der Stapel (54) aus übereinander angeordneten Elementen derart freigegeben ist, dass er zusammenfallen und eine zweite Höhe (H₂) einnehmen kann, die kleiner als die erste Höhe (H₁) ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung lösbar in ihrer ersten Stellung arretiert ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuspannkraft über zwei zueinander parallele, voneinander beabstandete Stapel (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen übertragen wird.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (60) der Halte einrichtung zwischen den beiden Stapeln (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen angeordnet ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (60) eine erste Breite (W₁) und eine zweite Breite (W₂) aufweist, die kleiner als die erste Breite (W₁) ist, und dass in der ersten Stellung der Halteeinrichtung die erste Breite (W₁) des Halteelements (60) und in der zweiten Stellung der Halteeinrichtung die zweite Breite (W₂) des Halteelements (60) zwischen den beiden Stapeln (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen wirksam ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (60) drehbar zwischen den beiden Stapeln (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen angeordnet ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (60) in Richtung der Höhenerstreckung der Stapel verschieblich zwischen den beiden Stapeln (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen angeordnet ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stapel (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen federnd derart vorgespannt ist, dass eine zwangsweise Berührung jeweils benachbarter Elemente gewährleistet ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übereinander angeordneten Elemente Walzen (56) sind.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Walzen (56) eines Stapels (54; 55) exakt übereinander liegen.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Walze (56) eines Stapels (54; 55) seitlich versetzt zu den anderen Walzen (56) angeordnet ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stapel (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen sich auf zumindest einer Seite auf einer zur Richtung der Zuspannkraft nicht rechtwinkligen Fläche abstützt.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachstelleinrichtung (24) zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß vorhanden ist und die Halteeinrichtung in betrieblicher Verbindung mit einem Antrieb (26) der Nachstelleinrichtung (24) steht, wobei der Antrieb (26) ein Drehantrieb ist und eine Drehung des Antriebs (26) in einer ersten Drehrichtung eine Nachstellbewegung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß erzeugt und eine Drehung des Antriebs (26) in einer zweiten Drehrichtung die Halteeinrichtung aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung bewegt.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 13 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapel (54, 55) aus übereinander angeordneten Elementen und das Halteelement (60) in eine Nachstellschraube (44) der Nachstelleinrichtung (24) integriert sind.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abzubremsende Bauteil der Bremse eine Bremsscheibe (16) ist.