DE102014111547A1 - Clamping device for a lever-operated disc brake - Google Patents
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Abstract
Eine Scheibenbremse, insbesondere eine mittels einer Kolbenstange eines pneumatisch oder elektromotorisch betriebenen Bremszylinders betätigbare Scheibenbremse, mit einem Bremssattel, der vorzugsweise rahmenartig einen Randbereich einer Bremsscheibe, an welcher beidseitig mindestens ein Bremsbelag angeordnet ist, übergreift, wobei der Bremssattel auf einer Zuspannseite der Bremsscheibe in einer Öffnung eine Zuspannvorrichtung (1) aufnimmt, welche wenigstens folgende Merkmale aufweist: a) einen innen liegenden, d.h. im Inneren des Bremssattels angeordneten Drehhebel (5) mit einer vorzugsweise parallel zu der Bremsscheibe ausgerichteten Hebelachse (9a), wobei ein Antriebswirkhebelarm (30) und ein Abtriebswirkhebelarm (31) des Drehhebels (5) in der Hebelachse (9a) einen Versatzwinkel (γ) bilden; b) wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit (22), die eine Spindelachse (12) und wenigstens einen senkrecht zur Bremsscheibe beweglichen Zuspannkolben aufweist, und die zum Überwinden des Arbeitshubes bzw. zum Anlegen des zuspannseitigen Zuspannkolbens mit dem Bremsbelag an die Bremsscheibe infolge eines Verschwenkens des Drehhebels (5) bei Bremsungen ausgelegt ist, wobei die wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit (22) eine Kugelrampeneinheit (20) mit einer Rampenantriebsscheibe (13), Rampenkugeln (18) und einer Rampenreaktionsscheibe (14) aufweist, c) wobei eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehhebel (5) und der wenigstens einen Wälzkörperzuspanneinheit (22) als ein Koppelmechanismus (26) mit wenigstens einem abgerundeten Koppelelement (27) ausgebildet ist. Der Versatzwinkel (γ) ist kleiner als 90° und liegt in einem Bereich von 60° bis 80°, wenn die Scheibenbremse als Axialbremse ausgebildet ist, oder der Versatzwinkel (γ) ist kleiner als 180° und liegt in einem Bereich von 150° bis 170°, wenn die Scheibenbremse als Radialbremse ausgebildet ist.A disc brake, in particular a disc brake which can be actuated by means of a piston rod of a pneumatically or electromotively operated brake cylinder, with a brake caliper, which preferably engages over an edge region of a brake disc on which at least one brake pad is arranged on both sides, wherein the brake caliper engages on an application side of the brake disc in a brake disc Opening an application device (1) receives, which has at least the following features: a) an inner, ie in the interior of the brake caliper arranged rotary lever (5) with a preferably parallel to the brake disc aligned lever axis (9a), wherein a Antriebswirkhebelarm (30) and a Abtriebswirkhebelarm (31) of the rotary lever (5) in the lever axis (9a) an offset angle (γ) form; b) at least one Wälzkörperzuspanneinheit (22) having a spindle axis (12) and at least one movable perpendicular to the brake disk Zuspannkolben, and for overcoming the working stroke or for applying the zuspannseitigen Zuspannkolbens with the brake pad to the brake disc as a result of pivoting the rotary lever ( 5) is designed for braking, wherein the at least one Wälzkörperzuspanneinheit (22) comprises a ball ramp unit (20) with a Rampenantriebsscheibe (13), Rampenkugeln (18) and a ramp reaction disc (14), c) wherein a drive connection between the rotary lever (5) and the at least one Wälzkörperzuspanneinheit (22) as a coupling mechanism (26) with at least one rounded coupling element (27) is formed. The offset angle (γ) is smaller than 90 ° and is in a range of 60 ° to 80 ° when the disc brake is formed as an axial brake, or the offset angle (γ) is smaller than 180 ° and is in a range of 150 ° to 170 °, when the disc brake is designed as a radial brake.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zuspannvorrichtung einer drehhebelbetätigten Scheibenbremse, insbesondere einer mittels einer Kolbenstange eines pneumatisch oder elektromotorisch betriebenen Bremszylinders betätigbaren Scheibenbremse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an application device of a rotary lever-actuated disc brake, in particular a disc brake which can be actuated by means of a piston rod of a pneumatically or electromotively operated brake cylinder, according to the preamble of
Pneumatisch betätigte Scheibenbremsen weisen in der Regel einen als Schiebesattel, Schwenksattel oder Festsattel ausgebildeten Bremssattel auf, in welchem eine Zuspannvorrichtung angeordnet ist, welche dazu dient, Bremsbeläge beidseits einer Bremsscheibe und die Bremsscheibe miteinander in Wirkverbindung zu bringen, um durch Reibung eine Bremswirkung zu erzielen.Pneumatically actuated disc brakes usually have designed as a sliding caliper, swivel saddle or fixed caliper caliper, in which a brake application device is arranged, which serves to bring brake pads on both sides of a brake disc and the brake disc with each other in operative connection to achieve a braking effect by friction.
Pneumatisch betätigte Scheibenbremsen gehören mittlerweile zur Standardausrüstung bei schweren Nutzfahrzeugen. Derartige Scheibenbremsen benötigen zur Erzeugung der geforderten Zuspannkraft eine mechanische Übersetzung, da die Kraft der pneumatisch beaufschlagten Bremszylinder wegen des Druckniveaus (derzeit ca. 10 bar) und der limitierten Baugröße der Bremszylinder beschränkt ist. Bei den derzeit bekannten pneumatisch betätigten Scheibenbremsen finden sich Übersetzungsverhältnisse zwischen 10:1 und 20:1.Pneumatically operated disc brakes are now standard equipment for heavy commercial vehicles. Such disc brakes need to generate the required application force a mechanical translation, since the force of the pneumatically actuated brake cylinder is limited because of the pressure level (currently about 10 bar) and the limited size of the brake cylinder. In the currently known pneumatically actuated disc brakes are ratios between 10: 1 and 20: 1.
Derartige Zuspannmechanismen bzw. -vorrichtungen haben sich in unterschiedlichsten Ausführungen mittlerweile auf dem Markt etabliert. Die Kraftübersetzung wird hierbei über einen Hebel mit zwei verschiedenen Hebelarmlängen dargestellt. Dabei wirkt die Bremszylinderkraft am langen Hebelarm und erzeugt so über das Hebelverhältnis am kurzen Hebelarm eine hohe Kraft, welche zum Anpressen der Bremsbeläge an die Bremsscheibe benötigt wird. Zur besseren Verteilung erfolgt die Einleitung der Zuspannkraft in den Bremsbelag häufig über zwei sogenannte Druckstücke, die wiederum über Gewinde- bzw. Zuspannstempel (mit einer Gewindespindel und einer ein Gewinde aufweisenden Hülse oder Traverse) mit der Übersetzungsmechanik gekoppelt sind. Es gibt aber auch Systeme, die mit nur einem Druckstück und einem Gewindestempel ausgeführt sind. Such Zuspannmechanismen or devices have now established in various designs on the market. The power transmission is represented by a lever with two different Hebelarmlängen. In this case, the brake cylinder force acts on the long lever arm and thus generates on the lever ratio on the short lever arm, a high force, which is required for pressing the brake pads to the brake disc. For better distribution, the application of the application force in the brake pad is often done via two so-called plungers, which in turn are coupled via threaded or Zuspannstempel (with a threaded spindle and a threaded sleeve or traverse) with the translation mechanism. But there are also systems that are designed with only one pressure piece and a threaded temple.
Neben dem oben erwähnten Hebelsystem kann auch ein Rampenmechanismus oder ein Gewindemechanismus zur Kraftübersetzung zum Einsatz kommen. In addition to the above-mentioned lever system, a ramp mechanism or a threaded mechanism for power transmission can also be used.
In der
Ein Merkmal dieser Konzepte ist eine so genannte Kugelrampeneinheit, welche mit Hilfe eines in die Bremse integrierten Betätigungshebels angetrieben wird. Bei Verdrehung bzw. Verschwenkung des Betätigungshebels und Übertragung der Bewegung über ein Koppelelement, beispielsweise Kegelradsegmente, Kugel, abgeflachte Kugel, Koppelstange u.dgl., wird eine Rampenantriebsscheibe der Kugelrampeneinheit in eine Schwenkbewegung versetzt. Die Kugelrampeneinheit besteht aus zwei Rampenscheiben, die mit der jeweiligen Rampenscheibe gegensinnig zueinander angeordnet sind, und zwischen denen sich Kugeln zur Verringerung von Reibung befinden.A feature of these concepts is a so-called ball ramp unit, which is driven by means of an operating lever integrated in the brake. Upon rotation or pivoting of the actuating lever and transmission of movement via a coupling element, such as bevel gear segments, ball, flattened ball, coupling rod, etc., a ramp drive pulley of the ball ramp unit is set in a pivoting movement. The ball ramp unit consists of two ramp discs, which are arranged with the respective ramp disc in opposite directions, and between which there are balls to reduce friction.
Dies ist von Wichtigkeit für eine Dosierbarkeit der Bremse. Diese Eigenschaft wird durch die Höhe der so genannten Hysterese zum Ausdruck gebracht. Unter dem Begriff Hysterese wird hier ein Unterschied der Zuspannkraft bei Druckaufbau und Druckabbau verstanden.This is important for a meterability of the brake. This property is expressed by the amount of so-called hysteresis. The term hysteresis is here understood to mean a difference in the application force during pressure build-up and pressure reduction.
Die Hysterese wird neben dem Rollwiderstand der Rampenkugeln, Lagerwälzkörper auch von Gleitbewegungen des Zylinderstößels in einer Hebelpfanne, der Hebelschwenklagerung und dem Abroll- und Gleitverhalten der Bewegungsübertragungselemente vom Betätigungshebel auf die Kugelrampeneinheit beeinflusst. The hysteresis is influenced by the rolling resistance of the Rampenkugeln, Lagerwälzkörper also sliding movements of the cylinder plunger in a lever pan, the lever pivot bearing and the rolling and sliding behavior of the motion transmission elements from the operating lever on the ball ramp unit.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Zuspannvorrichtung mit einem verbesserten Hystereseverhalten und gleichzeitig mit einem einfachen konstruktiven Aufbau bereitzustellen.Therefore, the object of the invention is to provide an improved application device with an improved hysteresis and at the same time with a simple structural design.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.The invention solves this problem by the subject matter of
Demgemäß umfasst eine erfindungsgemäße Scheibenbremse, insbesondere eine mittels einer Kolbenstange eines pneumatisch oder elektromotorisch betriebenen Bremszylinders betätigbare Scheibenbremse, einen Bremssattel, der vorzugsweise rahmenartig einen Randbereich einer Bremsscheibe, an welcher beidseitig mindestens ein Bremsbelag angeordnet ist, übergreift, wobei der Bremssattel auf einer Zuspannseite der Bremsscheibe in einer Öffnung eine Zuspannvorrichtung aufnimmt, welche wenigstens folgende Merkmale aufweist: a) einen innen liegenden, d.h. im Inneren des Bremssattels angeordneten Drehhebel mit einer vorzugsweise parallel zu der Bremsscheibe ausgerichteten Hebelachse, wobei ein Antriebswirkhebelarm und ein Abtriebswirkhebelarm des Drehhebels in der Hebelachse einen Versatzwinkel bilden; b) wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit, die eine Spindelachse und wenigstens einen senkrecht zur Bremsscheibe beweglichen Zuspannkolben aufweist, und die zum Überwinden des Arbeitshubes bzw. zum Anlegen des zuspannseitigen Zuspannkolbens mit dem Bremsbelag an die Bremsscheibe infolge eines Verschwenkens des Drehhebels bei Bremsungen ausgelegt ist, wobei die wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit eine Kugelrampeneinheit mit einer Rampenantriebsscheibe, Rampenkugeln und einer Rampenreaktionsscheibe aufweist, c) wobei eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehhebel und der wenigstens einen Wälzkörperzuspanneinheit als ein Koppelmechanismus mit wenigstens einem abgerundeten Koppelelement ausgebildet ist. Der Versatzwinkel ist kleiner als 90° und liegt in einem Bereich von 60° bis 80°, wenn die Scheibenbremse als Axialbremse mit einer Krafteinleitung in den Antriebswirkhebelarm des Drehhebels in axialer Richtung zur Bremsscheibe ausgebildet ist, oder der Versatzwinkel ist kleiner als 180° und liegt in einem Bereich von 150° bis 170°, wenn die Scheibenbremse als Radialbremse mit einer Krafteinleitung in den Antriebswirkhebelarm des Drehhebels in radialer Richtung einer Bremsscheibenachse zur Bremsscheibe ausgebildet ist.Accordingly, a disc brake according to the invention, in particular a disc brake operable by means of a piston rod of a pneumatically or electromotively operated brake cylinder, a brake caliper, preferably frame-like an edge region of a brake disc, on which both sides at least one brake pad is disposed overlaps, wherein the caliper on a Zuspannseite the brake disc in an opening receives a brake application device, which has at least the following features: a) an inner, that is arranged in the interior of the caliper pivot lever with a preferably aligned parallel to the brake lever lever axis, wherein a Antriebswirkhebelarm and a Abtriebswirkhebelarm the rotary lever in the lever axis form an offset angle ; b) at least one Wälzkörperzuspanneinheit having a spindle axis and at least one movable perpendicular to the brake disk Zuspannkolben, and which is designed to overcome the working stroke or for applying the zuspannseitigen Zuspannkolbens with the brake pad to the brake disc as a result of pivoting the rotary lever during braking, wherein the at least one Wälzkörperzuspanneinheit having a ball ramp unit with a ramp drive pulley, ramp balls and a ramp reaction disc, c) wherein a drive connection between the rotary lever and the at least one Wälzkörperzuspanneinheit is formed as a coupling mechanism with at least one rounded coupling element. The offset angle is less than 90 ° and is in a range of 60 ° to 80 ° when the disc brake is formed as an axial brake with an introduction of force in the Antriebswirkhebelarm the rotary lever in the axial direction to the brake disc, or the offset angle is less than 180 ° and is in a range of 150 ° to 170 °, when the disc brake is formed as a radial brake with an introduction of force in the Antriebswirkhebelarm the rotary lever in the radial direction of a brake disc axis to the brake disc.
Unter den Begriffen „axial“ und „radial“ sind hier die Bezugsrichtungen des Bremszylinders bzw. deren Wirkrichtungen zu der Bremsscheibe zu verstehen. Der Begriff „axial“ bedeutet, dass die Bezugsrichtung des Bremszylinders zu der Bremsscheibe axial in Richtung der Bremsscheibenachse verläuft. Eine Scheibenbremse mit einer solchen Wirkrichtung parallel zur Bremsscheibenachse, d.h. axial zur Bremsscheibe, wird als „Axialbremse“ bezeichnet. Der Begriff „radial“ bedeutet, dass die Bezugsrichtung des Bremszylinders zu der Bremsscheibe bzw. zu der Bremsscheibenachse radial verläuft. Diese Art der Scheibenbremse wird als „Radialbremse“ bezeichnet.The terms "axial" and "radial" are to be understood here as the reference directions of the brake cylinder or their directions of action relative to the brake disk. The term "axial" means that the reference direction of the brake cylinder to the brake disc extends axially in the direction of the brake disc axis. A disc brake with such a direction of action parallel to the disc axis, i. axially to the brake disc, is referred to as "Axialbremse". The term "radial" means that the reference direction of the brake cylinder extends radially to the brake disk or to the brake disk axis. This type of disc brake is called a "radial brake".
Im Rahmen der Entwicklung und Erprobung hat sich gezeigt, dass besonders das Verhalten des Koppelelementes des Koppelmechanismus einen deutlichen Einfluss auf die Hysterese der Zuspannmechanik und somit der Scheibenbremse ausübt. Dieses Verhalten wird überraschenderweise durch den Versatzwinkel des Antriebswirkhebelarms und des Abtriebswirkhebelarms beeinflusst.As part of the development and testing has been shown that especially the behavior of the coupling element of the coupling mechanism exerts a significant influence on the hysteresis of Zuspannmechanik and thus the disc brake. This behavior is surprisingly influenced by the offset angle of the drive rocker arm and the output rocker arm.
Unter dem Antriebswirkhebelarm ist die rechnerische Länge des für die Übersetzung des Drehhebels zugrundeliegenden Hebels von dem Angriffspunkt der Betätigungskraft bzw. von einer Ebene, welche durch diesen Angriffspunkt verläuft, bis zu der Hebelachse des Drehhebels zu verstehen. Dementsprechend ist der Abtriebswirkhebelarm die rechnerische Länge des für die Übersetzung des Drehhebels zugrundeliegenden Hebels von der Hebelachse des Drehhebels bis zu einem Mittelpunkt des Koppelelementes bzw. zu der entsprechenden Ebene, welche durch diesen Mittelpunkt verläuft.Under the Antriebswirkhebelarm the arithmetic length of the underlying for the translation of the rotary lever lever from the point of application of the actuating force or from a plane which passes through this point to understand the lever axis of the rotary lever. Accordingly, the Abtriebschwirkhebelarm the arithmetic length of the underlying for the translation of the rotary lever lever from the lever axis of the rotary lever to a center of the coupling element or to the corresponding plane which passes through this center.
Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass der Rollweg und der Gleitweg des Koppelelementes durch die erfindungsgemäße Auslegung des Drehhebels so verringert werden kann, dass ein ungünstiger Einfluss der dadurch generierten Reibarbeit auf die gesamte Hysterese der Zuspannvorrichtung deutlich reduziert wird.In particular, it has been found that the rolling path and the sliding path of the coupling element can be reduced by the inventive design of the rotary lever so that an unfavorable influence of the friction work generated thereby is significantly reduced to the entire hysteresis of the application device.
Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass entgegen der ursprünglichen Gestaltung des Drehhebels mit einem Versatzwinkel von 90° bei einer Axialbremse ein Versatzwinkel im Bereich von 60° bis 80° vorteilhaft ist, wobei ein Versatzwinkel von 75° bevorzugt wird.Further investigations have shown that, contrary to the original design of the rotary lever with an offset angle of 90 ° with an axial brake an offset angle in the range of 60 ° to 80 ° is advantageous, with an offset angle of 75 ° is preferred.
Bei einer Radialbremse ist entgegen der ursprünglichen Gestaltung des Drehhebels mit einem Versatzwinkel von 180° ein Versatzwinkel im Bereich von 150° bis 170° von Vorteil. Einen besonderen Vorteil, d.h. eine wesentlich verringerte Hysterese kann hierbei mit einem Versatzwinkel von 155° erreicht werden.In a radial brake, contrary to the original design of the rotary lever with an offset angle of 180 °, an offset angle in the range of 150 ° to 170 ° is advantageous. A particular advantage, i. a significantly reduced hysteresis can be achieved here with an offset angle of 155 °.
Auf diese Weise kann durch diese Auslegung des Drehhebels eine im Gegensatz zum Stand der Technik vorteilhaft geringere Verlustarbeit und somit eine kleinere Hysterese erzielt werden.In this way, in contrast to the prior art advantageously lower loss work and thus a smaller hysteresis can be achieved by this design of the rotary lever.
Aufgrund der Gestaltung des Drehhebels kann zur Erzielung einer geringen Hysterese eine möglichst lange, so genannte Subtraktionsphase zwischen Bewegungsabläufen, z.B. Gleiten und Abrollen des Koppelelementes, erreicht werden. Dadurch kann fast im ganzen Arbeitsbereich des Koppelelementes, das hier bevorzugt als Kugel ausgebildet ist, eine Addition von Bewegungsabläufen, also eine so genannte Additionsphase, vermieden werden.Due to the design of the rotary lever may be to achieve a low hysteresis as long as possible, so-called subtraction phase between movements, e.g. Sliding and unwinding of the coupling element, can be achieved. As a result, an addition of movement sequences, that is to say a so-called addition phase, can be avoided almost in the entire working range of the coupling element, which is preferably designed here as a ball.
Außerdem kann in einer weiteren Ausführung die Verlustarbeit zur Erzielung einer geringeren Hysterese weiter verringert werden, wenn die Hebelachse in einer Höhenrichtung der Scheibenbremse um einen Abstand zu einer Ebene der Spindelachse versetzt angeordnet ist, wenn die Scheibenbremse als Axialbremse ausgebildet ist. Dadurch wird eine Positionierung des Koppelelementes des Koppelmechanismus vorteilhaft beeinflusst.In addition, in another embodiment, the loss work to achieve a lower hysteresis can be further reduced when the lever axis is offset in a height direction of the disc brake by a distance to a plane of the spindle axis when the disc brake is formed as an axial brake. This advantageously influences a positioning of the coupling element of the coupling mechanism.
Der Drehhebel kann unterschiedlich aufgebaut sein. So weist er in einer Ausführung einen an einem Antriebsende von einer Kolbenstange eines Bremszylinders oder eines sonstigen Antriebs betätigbaren Hebelarm auf. Zum anderen Ende hin weist der Drehhebel wenigstens ein Antriebssegment auf, wobei das wenigstens ein abgerundete Koppelelement als wenigstens eine Kugel, eine Halbkugel oder dgl. ausgebildet ist und an dem Antriebssegment angebracht ist.The rotary lever can be designed differently. Thus, in one embodiment, it has a lever arm which can be actuated at a drive end by a piston rod of a brake cylinder or another drive. Towards the other end, the rotary lever has at least one drive segment, wherein the at least one rounded coupling element is designed as at least one ball, a hemisphere or the like and is attached to the drive segment.
In einer weiteren Ausführung weitet sich der Drehhebel von dem Antriebsende zu seinem anderen Ende hin gabelartig in zwei oder auch mehr Hebelarme auf und weist an einem Ende oder beiden Enden des gabelartigen Bereiches jeweils ein Antriebssegment auf, wobei das wenigstens ein abgerundete Koppelelement jeweils als wenigstens eine Kugel, eine Halbkugel oder dgl. ausgebildet ist und an dem Antriebssegment angebracht ist. Der Drehhebel kann auf diese Weise bei einer einstempeligen Scheibenbremse die Wälzkörperzuspanneinheit zwischen seinen Armen aufnehmen, wodurch ein kompakter Aufbau gewährleistet ist. Außerdem kann der Drehhebel auch bei einer zweistempeligen Bremse Verwendung finden.In a further embodiment, the rotary lever widens from the drive end to its other end like a fork in two or more lever arms and has at one end or both ends of the fork-like region in each case a drive segment, wherein the at least one Rounded coupling element is in each case as at least one ball, a hemisphere or the like. Formed and attached to the drive segment. The rotary lever can record the Wälzkörperzuspanneinheit between his arms in this way in a einstempeligen disc brake, whereby a compact construction is ensured. In addition, the rotary lever can also be used in a two-stamped brake.
In einer weiteren Ausführung ist das abgerundete Koppelelement eine Kugel, welche in dem jeweiligen Antriebssegment des Drehhebels in einer Kalotte kardanisch gelagert ist, wodurch sich Reibungsverluste verringern.In a further embodiment, the rounded coupling element is a ball which is gimbal-mounted in the respective drive segment of the rotary lever in a calotte, whereby friction losses are reduced.
Eine zusätzliche Ausführungsform ist nach Anspruch 7 die Ausgestaltung mit zwei vorzugsweise parallel zueinander ausgerichteten Wälzkörpereinheiten, insbesondere Kugelrampenmechanismen, welche durch den in diesem Fall vorteilhaft zentral bzw. mittig zwischen diesen positionierten Drehhebel angetrieben werden.An additional embodiment according to
In einer Ausführung sind die drehbaren Teile der wenigstens einen Wälzkörperzuspanneinheit, insbesondere die Kugelrampeneinheiten oder die sonstigen Kugeleinheiten, von einem Zuspannkolben durchsetzt, die auf eines oder mehrere Druckstücke einwirken, wodurch sich ein kompakter Aufbau ergibt.In one embodiment, the rotatable parts of the at least one Wälzkörperzuspanneinheit, in particular the ball ramp units or the other ball units, penetrated by a Zuspannkolben acting on one or more plungers, resulting in a compact design.
Der Antrieb vom Drehhebel zu der/den Wälzkörpereinheit/en, insbesondere den Kugelrampeneinheiten bzw. -mechanismen, erfolgt durch eine Antriebsverbindung, die eine Kugel, Halbkugel, Teilkugel oder Koppelstange sein kann, wobei eine Kugel besonders bevorzugt ist. The drive from the rotary lever to the / the Wälzkörpereinheit / s, in particular the ball ramp units or mechanisms, is effected by a drive connection, which may be a ball, hemisphere, part ball or coupling rod, with a ball is particularly preferred.
Es ist vorgesehen, dass die Zuspannkolben als längenveränderliche Gewindehülse/Gewindespindelkombinationen ausgebildet ist/sind, der oder die eine zentrische Öffnung in der wenigstens einen Wälzkörperzuspanneinheit durchsetzen. Auch dies trägt zu einem raumsparenden Aufbau bei.It is envisaged that the clamping piston is designed as a variable-length threaded sleeve / threaded spindle combinations / which, or enforce a centric opening in the at least one Wälzkörperzuspanneinheit. This also contributes to a space-saving design.
Dadurch dass die Rampenreaktionsscheibe ortsfest im Bremsengehäuse eingebaut ist kann das Reaktionsmoment somit direkt in das Bremsengehäuse bzw. den Bremssattel eingeleitet werden. Reibungsverluste werden hierdurch weiter verringert.The fact that the ramp reaction disc is fixedly mounted in the brake housing, the reaction torque can thus be introduced directly into the brake housing or the caliper. Frictional losses are thereby further reduced.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Rampenantriebsscheibe um eine Spindelachse verschwenkbar und längs der Spindelachse in einer Zuspannrichtung in Richtung einer Bremsscheibenachse axial verschiebbar. So werden Reaktionsmomente der Kugelrampenanordnung über die Rampenreaktionsscheibe in den Bremssattel geleitet, wobei aus der Schwenkbewegung der Rampenantriebsscheibe gleichzeitig mit ihr eine Axialbewegung zum Zuspannen der Bremse erzeugt wird.In a particularly preferred embodiment, the ramp drive disk is pivotable about a spindle axis and axially displaceable along the spindle axis in an application direction in the direction of a brake disk axis. Thus, reaction moments of the ball ramp assembly are passed through the ramp reaction disc in the caliper, wherein from the pivotal movement of the ramp drive disc simultaneously with it an axial movement for applying the brake is generated.
Es ist in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass die wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit zumindest folgendes aufweist: die Rampenantriebsscheibe mit Rampen, die mit dem Drehhebel über den Koppelmechanismus mit wenigstens einem abgerundeten Koppelelement gekoppelt ist, Rampenwälzkörper und eine Rampenreaktionsscheibe mit Rampen, wobei die Rampen für die Rampenwälzkörper vorgesehen sind und vorzugsweise rampenförmige Laufbahnen sind, wobei die Rampenreaktionsscheibe fest im Bremssattel eingebaut ist, das Axiallager welches zusammen mit der Rampenantriebsscheibe axial verschiebbar ist, eine Trägerplatte, welche das Axiallager und eine Gewindehülse trägt, und jeweils einen der Zuspannkolben, welcher die wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit mittig durchsetzt. So wird eine robuste Anordnung bei beengten Platzverhältnissen gewährleistet.It is provided in a preferred embodiment that the at least one Wälzkörperzuspanneinheit at least the following: the Rampenantriebsscheibe with ramps, which is coupled to the rotary lever via the coupling mechanism with at least one rounded coupling element, Rampenwälzkörper and a ramp reaction disc with ramps, wherein the ramps for Rampenwälzkörper are provided and are preferably ramped raceways, wherein the ramp reaction disc is fixedly mounted in the brake caliper, the thrust bearing which is axially displaceable together with the Rampenantriebsscheibe, a support plate which carries the thrust bearing and a threaded sleeve, and in each case one of the Zuspannkolben, which at least one Wälzkörperzuspanneinheit interspersed in the middle. This ensures a robust arrangement in confined spaces.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die wenigstens eine Wälzkörperzuspanneinheit in axialer Richtung der Spindelachse so aufgebaut, dass die Rampenreaktionsscheibe mit einer Oberseite, die von der Bremsscheibe abgewandt ist, fest im Bremssattel eingebaut ist, wobei an der der Oberseite gegenüberliegenden Seite der Rampenreaktionsscheibe die Rampen angeordnet sind, dass den Rampen gegenüberliegend die Rampen der Rampenantriebsscheibe angeordnet sind, wobei die Rampenwälzkörpern zwischen den Rampen diese kontaktierend angeordnet sind, dass an der den Rampen gegenüberliegenden Seite der Rampenantriebsscheibe Wälzkörperaufnahmen angeordnet sind, denen Wälzkörperaufnahmen der Axiallagerscheibe gegenüberliegen, wobei die Wälzkörper des Axiallagers zwischen den Wälzkörperaufnahmen diese kontaktierend angeordnet sind, dass die Axiallagerscheibe sowohl in einer Bohrung der Trägerplatte eingesetzt ist und um eine Gewindehülse, welche mit dem Zuspannkolben in Verbindung steht, herum koaxial angeordnet ist.In a further preferred embodiment, the at least one Wälzkörperzuspanneinheit in the axial direction of the spindle axis is constructed so that the ramp reaction disc with a top, which faces away from the brake disc, is firmly installed in the brake caliper, wherein arranged on the opposite side of the top of the ramp reaction disc, the ramps are that the ramps of the ramp drive disc are arranged opposite one another, wherein the Rampenwälzkörpern between the ramps are arranged contacting, that are arranged on the ramps opposite side of the ramp drive pulley Wälzkörperaufnahmen, facing Wälzkörperaufnahmen the Axiallagerscheibe, the rolling elements of the thrust bearing between the Wälzkörperaufnahmen these are arranged contacting, that the thrust washer is inserted both in a bore of the support plate and a threaded sleeve, which with the clamping piston in Verbindun g stands, is arranged coaxially around.
Die Rampenantriebsscheibe gibt die in axialer Richtung wirkende Kraft über das reibungsarme Axiallager, das als Wälzlager ausgebildet ist, in die Axiallagerscheibe ab, die über die Trägerplatte und die Gewindehülse die Kraft an den Gewindestempel und das Druckstück weiterleitet. Das vom Axiallager verursachte Lagerdrehmoment ist so gering, dass die Aufnahme und Weitergabe an den Bremssattel unproblematisch sind. The ramp drive disc outputs the force acting in the axial direction on the low-friction thrust bearing, which is designed as a rolling bearing, in the thrust bearing from which passes on the support plate and the threaded sleeve, the force to the threaded rod and the pressure piece. The bearing torque caused by the thrust bearing is so low that the pickup and transfer to the caliper are unproblematic.
Die erfindungsgemäße Anordnung bietet neben einem im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verbesserten Hystereseverhalten noch weitere zahlreiche Vorteile.The arrangement according to the invention, in addition to a considerably improved hysteresis behavior compared to the prior art, offers many other advantages.
So ist durch die bevorzugte konstruktive Gestaltung der Bauteile eine spanlose und kostengünstige Herstellung der Bauteile möglich. Thus, a non-cutting and cost-effective production of the components is possible by the preferred structural design of the components.
Durch die konzeptbedingte Anordnung der Bauteile ergibt sich für das Sattelgehäuse eine sehr kompakte Bauweise.Due to the conceptual arrangement of the components results in a very compact design for the caliper housing.
Durch den direkten Kraftfluss ergeben sich geringere Verformungswege an der Mechanik und am Bremssattel (keine Kraftumlenkung, in der Hauptkraftrichtung, keine Biegebelastung an den Komponenten, durch die weit außerhalb der Mitte stattfindende Krafteinleitung in den Bremssattel ergibt sich eine geringere Biegebelastung für das Sattelgehäuse). Hieraus resultiert ein relativ geringer Hubbedarf.The direct power flow results in lower deformation paths on the mechanism and on the brake caliper (no force deflection, in the main force direction, no bending stress on the components, due to the far outside of the center held force introduction into the caliper results in a lower bending load for the caliper housing). This results in a relatively low lifting requirement.
Bei einer zweistempeligen Ausführung der Scheibenbremse ist auch die hohe Richtwirkung auf den Bremsbelag vorteilhaft, da die Zuspannmechanik direkt im Sattel mit großer Stützweite gelagert ist. Hieraus resultiert ein geringer Umfangsschrägverschleiß.In a two-temple design of the disc brake and the high directivity on the brake pad is advantageous because the Zuspannmechanik is stored directly in the saddle with large span. This results in a small circumferential oblique wear.
Besonders vorteilhaft ist eine eindeutige lineare Bewegung der Zuspannelemente (Druckstücke) realisierbar. Hieraus resultieren die Vorteile einer günstigen Krafteinleitung in den Bremsbelag und einer einfachen Erfassung des Zuspannwegs zur Realisierung von Zusatzfunktionen.Particularly advantageous is a clear linear movement of the application elements (plungers) can be realized. This results in the advantages of a favorable introduction of force in the brake pad and a simple detection of the Zuspannwegs for the realization of additional functions.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:The invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:
Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse
Bremsenkoordinaten U, V, X dienen zur Orientierung. Dabei verläuft die U-Richtung in einer Hauptfahrtrichtung eines nicht gezeigten Fahrzeugs, dem die Scheibenbremse
Die Zuspannvorrichtung
Der Bremssattel
Mit der Zuspannvorrichtung
Die Zuspannvorrichtung
Die Begriffe „Unterseite“ und „Oberseite“ von verschiedenen Bauteilen der Zuspannvorrichtung
Ein besonderes Merkmal der Zuspannvorrichtung
Die Zuspannvorrichtung
Die Wälzkörperzuspanneinheit
Die Rampenreaktionsscheibe
An ihrer Unterseite ist die Rampenreaktionsscheibe
Die Rampenantriebsscheibe
An dem Umfang der Rampenantriebsscheibe
Die Unterseite der Rampenantriebsscheibe
Die Axiallagerscheibe
Das Innengewinde
An dem unteren Ende der Gewindespindel
Die Rampen
Die Zuspannvorrichtung
Der Drehhebel
Zwischen den gabelartig gespreizten Hebelarmen
Beide Enden der Hebelarme
Die Hebellagerbolzen
Dabei ist das Ende des Antriebssegmentes
In dem Antriebssegment
Der Drehhebel
Der Drehhebel
Bei einem Zuspannen und Lösen der Bremse wird eine Verschwenkung des Drehhebels
Zum Zuspannen der Scheibenbremse
Besonders vorteilhaft ist, dass sich die Reaktionskräfte zum Verschieben des Bremssattels
Zu erwähnen ist, dass in
Die Zuspannung an dem reaktionsseitigen Bremsbelag
In der gezeigten Ausführungsform der Zuspannvorrichtung
Die Rampeneinheit
Neben dem Rollwiderstand der Rampenkugeln
Bei der Scheibenbremse
Der erste Drehhebel
Weiterhin sind in den
Der Antriebswirkhebelarm
Eine parallel zur Spindelachse
Der Abtriebswirkhebelarm
Die Verschwenkbewegung des Drehhebels
In der in
Wenn die Scheibenbremse
Während eines solchen kompletten Arbeitshubes des ersten Drehhebels
Im Unterschied zu dem ersten Drehhebel
Bei dieser Anordnung beträgt der Scheitelwinkel β in der Ausgangsstellung in
Zur Verdeutlichung zeigen die
Die
In den
Der Abtriebswirkhebelarm
Das Koppelelement
Schema-Koordinaten x, y, z dienen zur Orientierung in den schematischen
In
In Bezug auf die
Im Folgenden wird für das Koppelelement
Die Relativbewegung der Übertragungskugel
Eine genauere Analyse dieses Bewegungsablaufs hat ergeben, dass in Abhängigkeit vom Verschwenkwinkel des Drehhebels
Wenn die Stellung nach
In der Stellung nach
Nach Einnahme der zugespannten Stellung nach
Die Rampenantriebsscheibe
Die oben beschriebenen Vorgänge sind in der Kurve der
Im Sinne einer geringen Hysterese sollte eine möglichst lange Subtraktionsphase angestrebt werden. Wie oben schon erwähnt, erkennt man bei genauerer Betrachtung der Bewegungsabläufe von Drehhebel
Während sich im ersten Teil der Zuspannbewegung die Übertragungskugel
Die
Der zweite Drehhebel
In dem ersten Teil des Bewegungsablaufs bis zum halben Hub (
Weiterhin ist zu bemerken, dass die Übertragungskugel
So zeigt
Der Drehhebel
Dies wird auch durch die Kurve der
In dem vorliegenden Fall des Ausführungsbeispiels mit dem zweiten Drehhebel
In
Da bei dieser Ausführung der radialen Scheibenbremse
In dem Drehhebel
Dieser Zusammenhang gilt analog für alle anderen, möglichen Bremszylinderanordnungen.This relationship applies analogously to all other possible brake cylinder arrangements.
Durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Erfindung nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.By the embodiments described above, the invention is not limited, but modifiable within the scope of the appended claims.
So ist z.B. denkbar, dass die Zuspannvorrichtung
Anstelle einer Kugel als Koppelelement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1’1, 1 '
- Zuspannvorrichtung application device
- 22
- Bremsträger brake carrier
- 2a2a
- Bremsscheibenachse brake disc axis
- 33
- Bremssattel caliper
- 3a3a
- Hebelgehäuse lever housing
- 3b3b
- Befestigungsflansch mounting flange
- 3c3c
- Öffnung opening
- 4, 4a4, 4a
- Bremsbelag brake lining
- 4b, 4c4b, 4c
- Rückenplatte backplate
- 55
- Drehhebel lever
- 5a5a
- Antriebsende drive end
- 66
- Hebelarm lever arm
- 6a6a
- Versteifung stiffening
- 6b6b
- Stützarm support arm
- 6c6c
- Lagerbolzenhülse Bearing bolt sleeve
- 77
- Vertiefung deepening
- 88th
- Antriebsegment drive segment
- 99
- Hebellagerbolzen Lever bearing bolt
- 9a9a
- Hebelachse lever axis
- 9b9b
- Scheitelachse apex axis
- 1010
- Scheibenbremse disc brake
- 1111
- Rückstellfeder Return spring
- 1212
- Spindelachse spindle axis
- 1313
- Rampenantriebsscheibe Ramp sheave
- 1414
- Rampenreaktionsscheibe Ramp reaction disc
- 14a14a
- Oberseite top
- 14b14b
- Befestigungsabschnitt attachment section
- 14c14c
- Befestigungselement fastener
- 1515
- Axiallagerscheibe axial bearing
- 1616
- Gewindehülse threaded sleeve
- 16a16a
- Innengewinde inner thread
- 1717
- Gewindespindel screw
- 17a17a
- Außengewinde external thread
- 1818
- Rampenkugel ramp ball
- 18a, 18b18a, 18b
- Rampen ramps
- 1919
- Wälzkörper rolling elements
- 19a, 19b19a, 19b
- Wälzkörperaufnahme rolling body
- 2020
- Kugelrampeneinheit Ballramp unit
- 2121
- Axiallager thrust
- 2222
- Wälzkörperzuspanneinheit Wälzkörperzuspanneinheit
- 2323
- Druckstück Pressure piece
- 2424
- Trägerplatte support plate
- 2525
- Deckplatte cover plate
- 2626
- Koppelmechanismus coupling mechanism
- 2727
- Koppelelement coupling element
- 2828
- Kalotte dome
- 28a28a
- Referenz Kalotte Reference dome
- 2929
- Koppelabschnitt coupling section
- 3030
- Antriebswirkhebelarm Antriebswirkhebelarm
- 3131
- Abtriebswirkhebelarm Abtriebswirkhebelarm
- 3232
- Mittelpunkt Focus
- 3333
- Referenz Koppelelement Reference coupling element
- HH
- Zylinderhub Cylinder
- RSRS
- Rückenseite back page
- ZSZS
- Zuspannseite application side
- U, V, XU, V, X
- Bremsenkoordinaten brakes coordinates
- VV
- Höhenrichtung height direction
- V1V1
- Abstand distance
- XX
- Zuspannrichtung the application direction
- x, y, zx, y, z
- Schema-Koordinaten Schema coordinates
- αα
- Kugelrollwinkel Ball roll angle
- ββ
- Scheitelwinkel vertex angle
- γγ
- Versatzwinkel offset angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 0248385 A1 [0053] EP 0248385 A1 [0053]
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