DE102021112398A1

DE102021112398A1 - Scheibenbremse mit einer Nachstelleinheit, sowie Kraftfahrzeug mit einer diesbezüglichen Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102021112398A1
Application number: DE102021112398.4A
Authority: DE
Inventors: Roman-Marius Mittendorf
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17
Also published as: WO2022238221A1; CN117242276A; EP4337877A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, die einen Bremsträger, zwei Bremsbeläge, einen Bremssattel, der auf dem Bremsträger axial verschiebbar gelagert ist, eine Zuspanneinrichtung, die ein Druckstück mit einem Innengewinde aufweist und mittels der die Bremsbeläge an eine Bremsscheibe anpressbar sind, und eine Nachstelleinheit, die eine Stellspindel (22) zum Einstellen eines Lüftspiels der Scheibenbremse aufweist. Die Stellspindel (22) ist mit einem Außengewinde (28) ausgestattet, mit dem sie in das Innengewinde des Druckstücks eingeschraubt ist, und ist axial mittels eines Rückstellwerkzeugs durch eine Drehbewegung rückstellbar. Die Scheibenbremse (1) enthält zudem einen zylinderförmigen Adapter (32.1), der an einem Ende der Stellspindel (22), das den Bremsbelägen abgewandt ist, in eine Vertiefung (30) der Stellspindel (22) eingesetzt ist, wobei der Adapter (32.1) in seiner Mitte einen Hohlraum (34) aufweist, der als eine Werkzeugschnittstelle für das Rückstellwerkzeug ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einem Bremsträger, einem Bremssattel und einer Nachstelleinheit, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, verwendet wird.
Scheibenbremsen in Nutzfahrzeugen weisen Bremsbeläge mit einem Reibmittel auf, die in Abhängigkeit einer Betätigung eines Bremswertgebers von einer Zuspanneinrichtung auf eine mit einem abzubremsenden Rad verbundene Bremsscheibe gedrückt werden, um eine Bremswirkung auf die Bremsscheibe und das Rad übertragen zu können.
Bei Scheibenbremsen kommt es infolge von Bremsvorgängen zu einem Verschleiß von den Bremsbelägen und der Bremsscheibe. Daher besitzen insbesondere in Nutzfahrzeugen verwendete Druckluftscheibenbremsen eine Nachstelleinheit mit einer Stellspindel, welche zur Aufgabe hat, ein Lüftspiel, das heißt, einen Abstand zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe, durch eine bedarfsgerechte Nachstellung der Stellspindel weitestgehend konstant zu halten.
Ist das nutzbare Reibmittel der Bremsbeläge schließlich verschlissen, so muss für einen anstehenden Bremsbelagwechsel die Stellspindel mittels einer Rückstelleinheit in ihre anfängliche Ausgangsposition bzw. in ihre Neustellung gebracht werden. Im Grunde ist dieses Vorgehen bei jedem Hersteller gleich und unterscheidet sich lediglich durch die verwendete Rückstelleinheit, da diese herstellerspezifisch bzw. bremsenspezifisch ausgeführt ist.
Das Zurücksetzen der Stellspindel darf dabei aber nicht beliebig weit erfolgen und muss in festgelegten Grenzen stattfinden, da ansonsten die Funktion der Druckluftscheibenbremse erheblich beeinträchtigt werden kann; beispielsweise können durch das Zurücksetzen der Stellspindel definierte Positionen von inneren Bauteilen der Druckluftscheibenbremse verloren gehen. Oftmals berufen sich Hersteller dabei auf genaue Instruktionen und Abfolgen in ihrer Wartungsanleitung, in welcher die Thematik des fachgerechten und schadensfreien Rückstellvorganges der Stellspindel beim Bremsbelagwechsel aufgeführt ist.
Die DE 10 2014 111 229 A1 offenbart eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug mit einem Bremssattel, einem Bremsträger, auf dem der Bremssattel axial verschiebbar gelagert ist, einem zuspannseitigen und einem reaktionsseitigen Bremsbelag, einer Zuspanneinrichtung, mittels der die Bremsbeläge an eine Bremsscheibe anpressbar sind und die eine verstellbare Stellspindel aufweist zum Ausgleich einer verschleißbedingten Änderung eines Lüftspiels und die zum Bremsbelag hin relativ zum Bremssattel verstellbar ist. An dem Bremssattel oder einem daran angeschlossenen Teil ist hierbei ein Anschlagelement angeordnet, mit dem der Verschiebeweg zumindest des zuspannseitigen Bremsbelages hin zur Bremsscheibe begrenzt ist. Hierdurch kann ein Verschleiß der Bremsbeläge über ein zulässiges Verschleißmaß hinaus verhindert werden.
Die WO 2021/032262 offenbart eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, die ein entlang einer axialen Achse der Scheibenbremse angeordnetes Druckstück, eine Stellspindel mit einem Gewinde und eine Nachstelleinheit zum Einstellen des Lüftspiels der Scheibenbremse aufweist, wobei die Stellspindel axial zumindest abschnittsweise durch eine mit einer Gewindeeinheit versehenen Öffnung des Druckstücks geführt ist, und wobei die Stellspindel in dem Gewindegang einen Anschlag aufweist. Hierdurch wird verhindert, dass die Stellspindel axial in Richtung der Bremsscheibe zu weit gedreht wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenbremse mit einem Bremsträger, einem Bremssattel und einer kostengünstigen Nachstelleinheit anzugeben, wobei der Bremssattel eine Werkzeugschnittstelle für ein Rückstellwerkzeug aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer diesbezüglichen Scheibenbremse.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse gemäß Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 12 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, die einen Bremsträger, zwei Bremsbeläge, einen Bremssattel, der auf dem Bremsträger axial verschiebbar gelagert ist, eine Zuspanneinrichtung, die ein Druckstück mit einem Innengewinde aufweist und mittels der die Bremsbeläge an eine Bremsscheibe anpressbar sind, und eine Nachstelleinheit, die eine Stellspindel zum Einstellen eines Lüftspiels der Scheibenbremse enthält, aufweist. Die Stellspindel besitzt ein Außengewinde, mit der sie in das Innengewinde des Druckstücks eingeschraubt ist, und die Stellspindel ist mittels eines Rückstellwerkzeugs durch eine Drehbewegung axial rückstellbar, beispielsweise für einen Bremsbelagwechsel. Die Scheibenbremse enthält zudem einen zylinderförmigen Adapter, der an einem Ende der Stellspindel, das den Bremsbelägen abgewandt ist, in eine Vertiefung der Stellspindel eingesetzt ist, wobei der Adapter in seiner Mitte einen Hohlraum aufweist, der als eine Werkzeugschnittstelle für das Rückstellwerkzeug ausgestaltet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vertiefung der Stellspindel als eine axial verlaufende, zylinderförmig ausgeführte Öffnung in der Stellspindel ausgestaltet, und der Hohlraum des Adapters ist als ein durchgehendes, axial verlaufendes Loch ausgestaltet.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Adapter an einer der Stellspindel abgewandten Seite eine kegelförmige Vertiefung auf, in deren Mitte der Hohlraum angeordnet ist, zur Führung des Rückstellwerkzeugs hin zu dem Hohlraum bei einem Einsetzen des Rückstellwerkzeugs in eine Öffnung des Bremssattels.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Adapter durch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise durch einen Pressvorgang, und/oder mittels einer Klebeverbindung in der Vertiefung der Stellspindel befestigt.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Adapter eine zylinderförmige Erweiterung auf, mit dem der Adapter mit der Erweiterung voran in die Vertiefung der Stellspindel eingesetzt ist.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist ein äußerer Umfang der Erweiterung eine Kontur auf, beispielsweise rechteckförmige Erhebungen, und die Vertiefung der Stellspindel ist mit einer hierzu korrespondierenden Kontur für einen Formschluss zwischen dem Adapter und der Stellspindel ausgestaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Scheibenbremse einen Anschlag mit einer Drehbegrenzung für das Zurückstellen der Stellspindel auf, wobei eine Anschlagfläche für die Drehbegrenzung adapterseitig in einem Bereich einer Seite des Adapters, die den Bremsbelägen abgewandt ist, angeordnet ist, oder eine Anschlagfläche der Stellspindel für die Drehbegrenzung in einem Bereich eines Endes der Stellspindel, das den Bremsbelägen abgewandt ist, angeordnet ist.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Adapter zur Realisierung des Drehbegrenzungsanschlags an einem äußeren Umfang eine zahnartige Kontur an einer der Stellspindel abgewandten Seite auf, und eine Öffnung des Bremssattels weist eine hierzu korrespondierende Kontur an einer der Stellspindel zugewandten Seite auf, durch die der Drehbegrenzungsanschlag gebildet ist. Die zahnartige Kontur des Adapters ist beispielsweise durch eine oder mehrere sägezahnförmige, rechteckige oder trapezförmige Erhebungen oder Vertiefungen realisiert.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weisen der Adapter oder die Stellspindel eine konische Anschlagfläche an einem den Bremsbelägen abgewandten Ende auf, und der Bremssattel oder ein separates Bauteil des Bremssattels weisen eine Öffnung mit einer konischen Anschlagfläche an einer der Stellspindel zugewandten Seite auf. Die konische Anschlagfläche des Adapters oder der Stellspindel geraten bei einem Zurückstellen der Stellspindel hierbei mit der konischen Anschlagfläche der Öffnung in Eingriff, so dass die konischen Anschlagflächen hierdurch einen Anschlag mit einer Drehbegrenzung bewirken.
Die Scheibenbremse ist insbesondere als eine Gleitsattel-Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug ausgestaltet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, das mit einer derartigen Scheibenbremse ausgestattet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Scheibenbremse mit einem Bremsträger und einem Bremssattel für ein Kraftfahrzeug;
2 eine Stellspindel und einen die Stellspindel umgebenden Bereich des Bremssattels der 1;
3.1-3.2 ein Ausführungsbeispiel eines an der Stellspindel der 2 befestigten Adapters;
4.1-4.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines an der Stellspindel der 2 befestigten Adapters;
5.1-5.2 ein Ausführungsbeispiel für eine Scheibenbremse der 1, das zur Realisierung eines Drehbegrenzungsanschlags einer Stellspindel eine zahnartige Anschlagskontur an einem an der Stellspindel befestigten Adapter aufweist;
6.1-6.4 ein Ausführungsbeispiel für eine Scheibenbremse der 1, das zur Realisierung eines Drehbegrenzungsanschlags eine Anschlagskontur mit einer konischen Anschlagfläche an einer Stellspindel aufweist; und
7.1-7.2 ein Ausführungsbeispiel für eine Scheibenbremse der 1, das zur Realisierung eines Drehbegrenzungsanschlags eine Anschlagskontur mit einer konischen Anschlagfläche an einem an der Stellspindel befestigten Adapter aufweist.

Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung.
In der 1 ist eine Scheibenbremse 1 für ein Kraftfahrzeug in einer seitlichen Draufsicht dargestellt. Die Scheibenbremse 1 weist einen Bremsträger 2 und einen Bremssattel 4 auf, wobei der Bremssattel 4 eine Bremsscheibe, in der 1 nicht dargestellt, zumindest teilweise umfasst. In dem Bremsträger 2 sind ein erster, reaktionsseitiger Bremsbelag 6 und ein zweiter, zuspannenseitiger Bremsbelag 7 angeordnet, die in dem Bremsträger 2 axial verschiebbar geführt sind. An dem Bremssattel 4 ist ein Niederhaltebügel 8 angeordnet, der über eine Niederhaltefeder 10 eine Kraft auf den Bremsbelag 6 ausübt und über eine Niederhaltefeder 11 eine Kraft auf den Bremsbelag 7 ausübt.
Der Bremssattel 4 ist beweglich in Bezug auf den Bremsträger 2 angeordnet und gleitet axial auf Führungsbolzen, die in Führungen 12, 13 des Bremsträgers 2 angeordnet sind. Die Führungen 12, 13 sind durch Schutzkappen 14, 15 abgedichtet. Die Scheibenbremse 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Gleitsattel-Scheibenbremse ausgestaltet.
In dem Bremssattel 4 ist mittig eine Zuspanneinrichtung angeordnet, die ein Druckstück 20 und eine Stellspindel 22, 2, aufweist. Bei einer Betätigung der Scheibenbremse 1 wird über die Zuspanneinrichtung der zuspannseitige Bremsbelag 7 und in der Folge der gegenüberliegende, reaktionsseitige Bremsbelag 6 gegen die Bremsscheibe gepresst. Durch die Stellspindel 22 ist ein Lüftspiel, ein Abstand zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen 6, 7, für die Bremsbeläge 6, 7 einstellbar. Müssen die Bremsbeläge 6, 7 ausgetauscht werden, weil sie verschlissen sind, so muss die Stellspindel 22 mit Hilfe eines Rückstellwerkzeugs zurückgedreht werden. Durch eine Öffnung 16 in dem Bremssattel 4, die hier durch eine Schutzkappe 18 abgedichtet ist, ist die Stellspindel 22 für das Rückstellwerkzeug erreichbar. Die Öffnung 16 ist ausreichend groß bemessen, derart, dass das Rückstellwerkzeug durch die Öffnung 16 in den Bremssattel 4 eingesetzt werden kann für einen Rückstellvorgang der Stellspindel 22.
In der 2 ist die Stellspindel 22 zusammen mit einem die Stellspindel 22 umgebenden Bereich des in der 1 dargestellten Bremssattels 1 schematisch in einem Querschnitt dargestellt. Die Zuspanneinrichtung enthält insbesondere das Druckstück 20, die Stellspindel 22 und einen Druckteller 24. Der Druckteller 24 ist an der den Bremsbelägen 6, 7 zugewandten Seite der Stellspindel 22 befestigt. Die Stellspindel 22 besitzt ein Außengewinde 28 und weist an einem Ende der Stellspindel 22, das den Bremsbelägen abgewandt ist, eine Vertiefung 30 auf. Das Druckstück 20 weist axial zu der Bremsscheibe eine Öffnung mit einem Innengewinde 26 auf, in die die Stellspindel 22 eingeschraubt ist, so dass der Druckteller 24 durch eine Verdrehung der Stellspindel 22 axial in Richtung der Bremsbeläge 6, 7 verschiebbar ist. Hierdurch ist das Lüftspiel der Bremsbeläge 6, 7, der Scheibenbremse 1 einstellbar. Stellspindeln dieser Art sind auch als Nachstellspindeln bekannt.
Durch einen Bremsvorgang erfolgt ein Abrieb der Bremsbeläge 6, 7, was zur Folge hat, dass das Lüftspiel mit zunehmendem Abrieb der Bremsbeläge größer wird. Mit einem zunehmend größeren Lüftspiel vergrößert sich hierdurch ein Hebelweg zum Zuspannen der Scheibenbremse 1, wodurch eine Bremsung mit einer Verzögerung einsetzt, so dass ein die Scheibenbremse 1 aufweisendes Fahrzeug, aufgrund des größeren Lüftspiels, mit einer Verzögerung abgebremst wird.
Ist die nutzbare Bremsbelagmasse der Bremsbeläge 6, 7 verschlissen, so muss für einen anstehenden Bremsbelagwechsel die Stellspindel 22 mittels eines Rückstellwerkzeugs in ihre ursprüngliche Ausgangsposition gebracht werden. Hierbei wird das Rückstellwerkzeug durch die Öffnung 16 in den Bremssattel 4 eingeführt und nachfolgend die Stellspindel 22 manuell, in Richtung entgegengesetzt zur Bremsscheibe, mittels einer Rotationsbewegung von einer Person axial herausgedreht.
Die Stellspindel 22 ist in der 3.1 in einem Schnitt dargestellt. Die Vertiefung 30 der Stellspindel 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine axial verlaufende, zylinderförmig ausgeführte Öffnung 30 ausgestaltet, in die ein Adapter 32.1 eingesetzt ist. Der Adapter 32.1 sitzt vollständig, wie in der 3.1 dargestellt, oder zumindest teilweise in der Vertiefung 30 der Stellspindel 22.
Der Adapter 32.1 ist ein zylinderförmiges Bauteil, das in seiner Mitte einen Hohlraum 34 aufweist, der als eine Werkzeugschnittstelle für ein Rückstellwerkzeug ausgestaltet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 34 als ein axial verlaufendes, durchgehendes Loch mit einer Sechskantstruktur, als Innensechskant, ausgestaltet. Der Adapter 32.1 ist beispielsweise aus Metall und kann durch bekannte Herstellungsverfahren, wie durch eine Kaltumformung oder durch Sintern, usw., hergestellt werden.
Der Adapter 32.1 sitzt mit einer kraftschlüssigen Verbindung in der Vertiefung 30 der Stellspindel 22, beispielsweise mit einem Presssitz, bewirkt durch einen Pressvorgang. Der Adapter 32.1 kann alternativ auch unter Verwendung eines Klebemittels mit der Stellspindel 22 befestigt sein, oder kann zusätzlich zu einem Presssitz mit der Stellspindel 22 verklebt sein, so dass der Adapter 32.1 dauerhaft an der Stellspindel 22 befestigt ist.
Bei der Auslegung der kraftschlüssigen Verbindung ist zu beachten, dass in die Werkzeugschnittstelle ein spezifisches Drehmoment eingeleitet wird, welches von dem Adapter 32.1 auf die Stellspindel 22 übertragen werden muss. Die Werkzeugschnittstelle kann hierbei für firmenspezifische Anforderungen von Kunden entsprechend ausgestaltet sein. Die Scheibenbremse 1 kann daher durch eine geeignete Gestaltung des Adapters 32.1 an verschiedenste Kundenanforderungen angepasst werden.
Der Adapter 32.1 ist in der 3.2 in einer seitlichen Draufsicht dargestellt. Der Adapter 32.1 weist an einer der Stellspindel 22 abgewandten Seite 38 vorteilhafterweise eine kegelförmige Vertiefung 36 auf, in deren Zentrum der Hohlraum 34 angeordnet ist, so dass bei einem Einsetzen des Rückstellwerkzeugs eine Führung des Rückstellwerkzeugs in die Werkzeugschnittstelle des Adapters 32.1 erfolgt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist ein Adapter 32.2 eine zylinderförmige, koaxiale Erweiterung 40 auf, wobei der Adapter 32.2 mit der zylinderförmigen Erweiterung 40 voran in die Vertiefung 30 der Stellspindel eingesetzt ist, 4.1, 4.2. Auf einem äußeren Umfang der Erweiterung 40 ist eine Kontur, beispielsweise mit Erhebungen 42, für einen Formschluss mit der Stellspindel 22 ausgestaltet. Die Vertiefung 30 der Stellspindel 22 weist eine hierzu korrespondierende Kontur mit entsprechenden Einkerbungen 44 auf, die an die Kontur der Erweiterung 40 angepasst ist. Hierdurch ist ein optimaler Formschluss zwischen der Stellspindel 22 und dem Adapter 32.2 für eine maximale Drehmomentübertragung von dem Rückstellwerkzeug auf die Stellspindel 22 hergestellt. Durch die Erhebungen 42 kann zusätzlich eine Verklemmung zwischen der Stellspindel 22 und dem Adapter 32.2 bewirkt werden.
Die Verwendung des Adapters 32.1 oder 32.2 in der Scheibenbremse 1 hat den Vorteil, dass keine konstruktiven Veränderungen an der Stellspindel 22 vorgenommen werden müssen. Es wird keine kostenintensive Rückstelleinheit benötigt, wie gegenwärtig häufig verwendet, da das Rückstellwerkzeug direkt in die Werkzeugschnittstelle des Adapters 32.1, bzw. 32.2, eingesetzt werden kann. Die Adapter 32.1, 32.2 bieten zudem eine hohe Flexibilität, da sie an beliebige Formen der Stellspindel 22 angepasst werden können. Für die Herstellung und das Einsetzen eines derartigen Adapters in die Stellspindel 22 bei der Herstellung der Scheibenbremse 1 sind nur einfache Montageschritte notwendig.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist ein Adapter 32.3 eine zahnartige Kontur 50 an einer der Stellspindel 22 abgewandten Seite 52 auf, wie in 5.1 und 5.2 dargestellt. Die Öffnung 16 des Bremssattels 4, 1, weist eine hierzu korrespondierende zahnartige Kontur auf, durch die die Öffnung 16 einen Drehbegrenzungsanschlag für die Stellspindel 22 bildet.
Der Adapter 32.3 weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an einem äußeren Umfang der Seite 52 rechteckförmige Erhebungen 54 auf, durch die die zahnartige Kontur 50 realisiert ist. Die Öffnung 16 weist hierbei an der dem Adapter 32.3 zugewandten Seite eine zahnartige Kontur mit Vertiefungen auf, die der zahnartigen Kontur 50 des Adapter 32.3 entsprechen, und die in Eingriff mit der zahnartigen Kontur 50 geraten, wenn der Adapter 32.3 bis zu dem Drehbegrenzungsanschlag der Öffnung 16 zurückgedreht wird. Hierbei rasten die Erhebungen 54 des Adapter 32.3 in die Vertiefungen der Öffnung 16 ein, so dass hierdurch ein Weiterdrehen der Stellspindel 22 verhindert wird. Anstatt der rechteckförmigen Erhebungen 54 können die Konturen des Adapters 32.3 und der Öffnung 16 beispielsweise auch trapezförmige Erhebungen, bzw. Vertiefungen, verrundete rechteckförmige Erhebungen oder sonstige Formen aufweisen.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass ein einfacher axialer Anschlag, bei dem ein Adapter lediglich axial auf eine Begrenzung aufläuft, zwar eine weitere axiale Verschiebung einer mit diesem Adapter verbundenen Stellspindel unterbindet, aber nicht eine weitere Rotation der Stellspindel verhindert und folglich keine Schutzfunktion für eine Scheibenbremse liefert. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Stellspindel auf eine Kontur des Bremssattels aufläuft. Eine weitere Rotation der Stellspindel kommt in solch einem Zustand dem Prinzip eines Gewindetriebs gleich. Bei einem Gewindetrieb wird die Drehbewegung einer Schraube in eine Linearbewegung der Mutter umgewandelt. Das Prinzip des Gewindetriebs hat dann zur Konsequenz, dass ein Druckstück, das dann dem Muttergewinde entspricht, in Richtung der Bremsscheibe verschoben wird. Durch die Verschiebung des Druckstücks erhöht sich wiederum das Spiel zwischen mehreren Bauteilen der Scheibenbremse, wie dem Druckstück, einem Nadellager, einem Hebel und einem Gleitstein der Scheibenbremse, unkontrolliert und unbemerkt. Wird das Spiel zwischen diesen Bauteilen zu groß, so kommt es schließlich zu einer De-Positionierung dieser Bauteile und hierdurch zu einem Funktionsverlust der Scheibenbremse.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zur Begrenzung einer Drehbewegung einer Stellspindel 62 in Rückstellrichtung ein konischer Anschlag an einem Bremssattel 60 für eine Endposition der Stellspindel 62 vorgesehen, wie nachfolgend anhand der 6.1 - 6.4 erläutert.
Die 6.1 zeigt schematisch ein Druckstück 64 mit einer ein Innengewinde aufweisenden Öffnung, in die die Stellspindel 62 eingeschraubt ist. Die Stellspindel 62 kann in Rückstellrichtung zurückgedreht werden, bis sie eine konische Anschlagfläche 68, 6.3, des Bremssattels 60 erreicht. Der Bremssattel 60 besitzt eine Öffnung 66 und ist in der 6.1 nur schematisch angedeutet. Die Stellspindel 62 weist eine konische Anschlagfläche 70 auf, die der konischen Anschlagfläche 68 des Bremssattels 60 entspricht, wie in der 6.2 vergrößert dargestellt. Erreicht die konische Anschlagfläche 70 der Stellspindel 62 die konische Anschlagfläche 68 des Bremssattels 60, wenn die Stellspindel 62 zurückgestellt wird, so interagieren die beiden Anschlagflächen 68 und 70 und es tritt eine Reibkraft F_R auf, wie nachfolgend anhand der 6.2 und 6.3 erläutert.
Der Lösungsansatz des konischen Anschlags basiert auf dem physikalischen Wirkprinzip einer schiefen Ebene. Erreicht die Stellspindel 62 bei einem Rückstellvorgang die definierte Endposition, so entsteht ein Kontakt zwischen der konischen Anschlagfläche 70 der Stellspindel 62 und der konischen Anschlagfläche 68 des Bremssattels 60. Durch eine weitere Drehung der Stellspindel 62 wird schließlich ein Verspannungszustand zwischen der Stellspindel 62 und dem Bremssattel 60 hervorgerufen. Bedingt durch die konische Ausführung der beiden Kontaktflächen ist die Summe einer resultierenden, senkrecht auf die Kontaktfläche wirkenden Normalkraft F_N größer als eine Verspannungskraft F. Entscheidend für die Verstärkung der resultierenden Normalkraft F_N ist ein Öffnungswinkel α der Kontaktflächen 68, 70. Als Folge des Verspannungszustands wirkt der Drehbewegung der Stellspindel 62 nun die aus der Normalkraft F_N und einer aus einem Reibbeiwert µ der Kontaktflächen resultierenden Reibkraft F_R entgegen. Unter Berücksichtigung eines Wirkradius r_w ergibt sich ein Widerstandmoment M_T, das wiederum einer weiteren Verdrehung der Stellspindel 62 entgegenwirkt und mit zunehmender Verdrehung den Verdrehwiderstand kontinuierlich erhöht. Die Reibkraft F_R kann gemäß F_R = µ · F_N mit F_N = F / sinα berechnet werden.
Das Widerstandmoment M_T kann nachfolgend aus der Verspannungskraft F, Reibkraft F_R, Reibbeiwert µ und dem Wirkradius r_w anhand der folgenden Formel berechnet werden: $M_{T} = r_{w} \cdot F_{R} = r_{w} \cdot μ \cdot F_{N} = r_{w} \cdot μ \cdot F/sin α$
In der 6.4 ist in einem Diagramm der Zusammenhang zwischen Widerstandsmoment M_T und Verspannungskraft F für verschiedene Öffnungswinkel α und Reibbeiwerte µ dargestellt. Hieraus ergibt sich, dass bei der Auslegung der konischen Anschlagflächen 68, 70 ein kleiner Öffnungswinkel α, z.B. α < 15°, sowie ein möglichst großer Reibbeiwert µ, z.B. µ > 0,15, zu bevorzugen ist.
Vorteilhaft bei diesem Lösungsansatz ist, dass der konische Anschlag 68 sowohl direkt an dem Bremssattel 60, durch Adaption des Rohlings und/oder Anpassung des maschinellen Bearbeitungskonzepts, als auch unter Verwendung eines separaten Bauteils, das an dem Bremssattel 60 befestigt ist, realisiert werden kann. Das separate Bauteil besitzt hierbei eine Öffnung, in die ein Rückstellwerkzeug eingesetzt werden kann für einen Rückstellvorgang der Stellspindel 62. Bei Verwendung des separaten Bauteils besteht ein weiterer Vorteil in einer erhöhten Flexibilität der konstruktiven Auslegung der Anschlagfläche des separaten Bauteils.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Scheibenbremse 1 mit einem Drehbegrenzungsanschlag in Rückstellrichtung der Stellspindel 22 ist in den 7.1 und 7.2 dargestellt. Hierbei wird ein konischer Anschlag zur Begrenzung der Drehbewegung der Stellspindel 22 verwendet, wie vorangehend anhand der 6.1 - 6.3 erläutert. Die Scheibenbremse 1 weist einen Adapter 32.4 auf, der nur teilweise in die Stellspindel 22 eingesetzt ist und mit einem Ende aus der Vertiefung 30 der Stellspindel 22 herausragt. An einer der Stellspindel 22 abgewandten Seite 74 weist der Adapter 32.4 an seinem äußeren Umfang eine konische Anschlagfläche 72 auf. Ein Bremssattel, beispielsweise der Bremssattel 60, 6.1, enthält eine konische Anschlagfläche, die mit der konischen Anschlagfläche 72 korrespondiert zur Realisierung eines Drehbegrenzungsanschlags für die Stellspindel 22.
Wird mit Hilfe eines Rückstellwerkzeugs die Stellspindel 22 zurückgedreht, so wird hierdurch ein Weiterdrehen der Stellspindel 22 verhindert, wenn die konische Anschlagfläche 72 des Adapters 32.4 die konische Anschlagfläche des Bremssattels 60 erreicht. Die Geometrie der konischen Anschlagfläche des Bremssattels 60 und der konischen Anschlagfläche 72 der Stellspindel 22 und die Materialeigenschaften des Adapters 32.4 und der Öffnung des Bremssattels 60 sind hierbei derart gewählt, dass ein Anschlag mit einer Drehbegrenzung entsteht, wie vorangehend anhand der 6.1 - 6.4 erläutert.
Alle hierin erwähnten Beispiele wie auch bedingte Formulierungen sind ohne Einschränkung auf solche speziell angeführten Ausführungsbeispiele zu verstehen. Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenbremse
2: Bremsträger
4: Bremssattel
6, 7: Bremsbeläge
8: Niederhaltebügel
10, 11: Niederhaltefedern
12, 13: Führungen des Bremsträgers
14, 15: Schutzkappen der Führungen
16: Öffnung des Bremssattels 4
18: Schutzkappe der Öffnung 16
20: Druckstück
22: Stellspindel
24: Druckteller
26: Innengewinde des Druckstücks
28: Außengewinde der Stellspindel
30: Vertiefung der Stellspindel
32.1-32.4: Adapter
34: Hohlraum des Adapters
36: kegelförmige Vertiefung des Adapters 32.1
38: Seite des Adapters 32.1
40: zylinderförmige Erweiterung
42: Erhebungen der zylinderförmigen Erweiterung
44: Einkerbungen
50: zahnartige Kontur des Adapters 32.3
52: Seite des Adapters 32.3
54: Erhebungen des Adapters 32.3
60: Bremssattel
62: Stellspindel
64: Druckstück
66: Öffnung des Bremssattels 60
68: konische Anschlagfläche des Bremssattels 60
70: konische Anschlagfläche der Stellspindel 62
72: konische Anschlagfläche des Adapters 32.4
74: Seite des Adapters 32.4
α: Öffnungswinkel
µ: Reibbeiwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014111229 A1 [0006]
WO 2021/032262 [0007]

Claims

Scheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremsträger (2), zwei Bremsbelägen (6,7), einem Bremssattel (4, 60), der auf dem Bremsträger axial verschiebbar gelagert ist, einer Zuspanneinrichtung, die ein Druckstück (20) mit einem Innengewinde (26) aufweist und mittels der die Bremsbeläge an eine Bremsscheibe anpressbar sind, und mit einer Nachstelleinheit, die eine Stellspindel (22, 62) zum Einstellen eines Lüftspiels der Scheibenbremse aufweist, wobei die Stellspindel mit einem Außengewinde (28) ausgestattet ist, mit dem sie in das Innengewinde des Druckstücks eingeschraubt ist, und wobei die Stellspindel axial durch eine Drehbewegung mittels eines Rückstellwerkzeugs rückstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse (1) einen zylinderförmigen Adapter (32.1-32.4) enthält, der an einem Ende der Stellspindel (22, 62), das den Bremsbelägen abgewandt ist, in eine Vertiefung (30) der Stellspindel (22, 62) eingesetzt ist, und dass der Adapter (32.1-32.4) in seiner Mitte einen Hohlraum (34) aufweist, der als eine Werkzeugschnittstelle für das Rückstellwerkzeug ausgestaltet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung (30) der Stellspindel (22, 62) als eine axial verlaufende, zylinderförmig ausgeführte Öffnung in der Stellspindel (22, 62) ausgestaltet ist, und der Hohlraum (34) des Adapters (32.1-32.4) als ein durchgehendes, axial verlaufendes Loch ausgestaltet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Adapter (32.1 - 32.4) an einer der Stellspindel (22, 62) abgewandten Seite (38) eine kegelförmige Vertiefung (36) aufweist, in deren Mitte der Hohlraum (34) angeordnet ist, zur Führung des Rückstellwerkzeugs hin zu dem Hohlraum (34) bei einem Einsetzen des Rückstellwerkzeugs in eine Öffnung (16, 66) des Bremssattels (4, 60).
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Adapter (32.1-32.4) durch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise durch einen Pressvorgang, und/oder mittels einer Klebeverbindung in der Vertiefung (30) der Stellspindel (22, 62) befestigt ist.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Adapter (32.2-32.4) eine zylinderförmige Erweiterung (40) aufweist, mit dem der Adapter (32.2-32.4) mit der Erweiterung (40) voran in die Vertiefung (30) der Stellspindel (22, 62) eingesetzt ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 5, wobei auf einem äußeren Umfang der Erweiterung (40) eine Kontur, beispielsweise mit rechteckförmigen Erhebungen (42), ausgestaltet ist, und die Vertiefung (30) der Stellspindel (22, 62) eine hierzu korrespondierende Kontur (44) aufweist für einen Formschluss zwischen dem Adapter (32.2-32.4) und der Stellspindel (22, 62).
Scheibenbremse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Scheibenbremse einen Anschlag mit einer Drehbegrenzung für das Zurückstellen der Stellspindel (22, 62) aufweist, und wobei eine Anschlagfläche (50, 70, 72) für die Drehbegrenzung adapterseitig in einem Bereich einer Seite (52, 74) des Adapters (32.3, 32.4), die den Bremsbelägen abgewandt ist, angeordnet ist, oder eine Anschlagfläche (70) der Stellspindel (62) für die Drehbegrenzung in einem Bereich eines Endes der Stellspindel (62), das den Bremsbelägen abgewandt ist, angeordnet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 7, wobei der Adapter (32.3) zur Realisierung des Drehbegrenzungsanschlags an einem äußeren Umfang eine zahnartige Kontur (50) an einer der Stellspindel (22) abgewandten Seite (52) aufweist, und wobei die Öffnung (16) des Bremssattels (4) eine hierzu korrespondierende Kontur an einer der Stellspindel (22) zugewandten Seite aufweist, durch die der Drehbegrenzungsanschlag gebildet ist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 8, wobei die zahnartige Kontur (50) des Adapters (32.3) eine oder mehrere sägezahnförmige, rechteckige oder trapezförmige Erhebungen (54) oder Vertiefungen aufweist.
Scheibenbremse (1) nach Anspruch 7, wobei der Adapter (32.4) oder die Stellspindel (62) eine konische Anschlagfläche (72, 70) an einem den Bremsbelägen abgewandten Ende aufweisen, der Bremssattel (60) oder ein separates Bauteil des Bremssattels eine Öffnung (66) mit einer konischen Anschlagfläche (68) an einer der Stellspindel (22, 62) zugewandten Seite aufweisen, und die konische Anschlagfläche (72, 70) des Adapters (32.4) oder der Stellspindel (62) mit der konischen Anschlagfläche (68) der Öffnung (66) in Eingriff geraten bei einem Zurückstellen der Stellspindel (22, 62) und die konischen Anschlagflächen (68, 72, 70) hierdurch einen Anschlag mit einer Drehbegrenzung bewirken.
Scheibenbremse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Scheibenbremse als eine mit Druckluft betriebene Gleitsattel-Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, das eine Scheibenbremse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.