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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugscheibenbremse mit zwei Rückstellanordnungen zur Rückstellung einer Bremsbelaganordnung.
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Kraftfahrzeugscheibenbremsen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Kraftfahrzeugscheibenbremsen weisen gewöhnlich einen Bremsträger und Bremsbelaganordnungen, die durch eine Bremsbetätigung mit einer zugehörigen Bremsscheibe, d.h. mit den Bremsscheibenseiten einer solchen Bremsscheibe in Kontakt gebracht werden können. Zu diesem Zweck sind die Bremsbelaganordnungen gewöhnlich in dem Bremsträger geführt und in einer axialen Richtung verstellbar. Die Bremsbelaganordnungen weisen gewöhnlich einen Belagträger und einen Reibbelag auf. Wenn eine Bremsbelaganordnung mit ihrem Reibbelag mit der Bremsscheibe in Kontakt gebracht wird, d.h. wenn die Kraftfahrzeugscheibenbremse betätigt wird, kann dies eine Drehbewegung der Bremsscheibe um eine Drehachse abbremsen, die parallel zu einer axialen Richtung verläuft.
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Bei Kraftfahrzeugen wird es immer wichtiger Energie einzusparen. Bei Bremssystemen, insbesondere Scheibenbremsen, führen Bremsbeläge, d.h. Reibbeläge, die bei nicht betätigter Bremse an einer Bremsscheibe schleifen, zu einer unerwünschten Bremskraft. Dies wirkt sich negativ auf den Energieverbrauch aus. Zudem wird durch das Schleifen der Bremsbeläge Feinstaub erzeugt und der Bremsbelag verschleißt schneller. Ein zu großer oder variierender Abstand zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag wirkt sich negativ auf die Fahrsicherheit oder den Fahrkomfort aus.
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Zur Beseitigung derartiger Nachteile sind im Stand der Technik bereits Kraftfahrzeugscheibenbremsen bekannt, in welchen Bremsbeläge nach einem Betätigungsvorgang mittels Rückstellmechanismen zurückgestellt werden. Durch die Rückstellung soll ein Luftspalt zwischen dem Bremsbelag und einer Bremsscheibe eingestellt werden. Ein solcher Luftspalt, auch Lüftspiel genannt, bedeutet eine kontaktfreie und damit auch reibungsfreie Relativbewegung (-drehung) zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe. Die Einsatzbedingungen von Kraftfahrzeugbremsen, wie Verschmutzung, Staub, Verschleiß, Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Schwingungsbelastungen, Extrembelastungen durch außergewöhnliche Fahr- oder Bremsmanöver, usw. erschweren oder verhindern teilweise eine zuverlässige Rückstellung oder Positionierung der Bremsbelaganordnungen in Relation zur Bremsscheibe. Insbesondere stellt das Durchfahren von (engen) Kurven mit hoher Geschwindigkeit, dem s.g. „cornering“ in diesem Zusammenhang ein Problem dar. Bei solchen extremen Fahrmanövern, die nur selten im Betrieb eines Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr vorkommen (Gefahrsituationen, überhöhte Geschwindigkeit, etc.), werden die Bremsbeläge bei betätigter Bremse, je nach Kurvenrichtung entweder weiter nach innen, d.h. in Richtung des Radträgers oder weiter nach außen, d.h. in Richtung der äußeren Felgenschulter einer Radfelge, bzw. der Radaußenseite ausgelenkt, als wie es der Fall ist, wenn bei Geradeausfahrt oder bei normaler Kurvenfahrt gebremst wird. Der Effekt der größeren Auslenkung rührt daher, dass sich beim Cornering die Bremsscheibe elastisch verbiegt und damit auch im Bereich der Bremsbeläge ausgelenkt wird. Erfolgt während des Cornerings ein Bremsvorgang, d.h. der oder die Bremsbeläge liegen an der Bremsscheibe an, hat dieses Verbiegen der Bremsscheibe auch Auswirkungen auf den oder die Bremsbeläge. Beispielsweise würde sich bei einer Schwimmsattelbremse eines rechten Kraftfahrzeugrades bei einer Linkskurve die Bremsscheibe im Bereich der Bremse zur Fahrzeugaußenseite verbiegen. Entsprechend würden auch die Bremsbeläge in diese Richtung ausgelenkt werden. Dieser Effekt beeinflusst bekannte Rückstellmechanismen negativ und führt dazu, dass ein Lüftspiel nicht immer gleichbleibend und in gewünschter Weise eingestellt wird. Die
DE 10 2013 016 779 A1 und die
DE 10 2019 210 316 A1 betreffen Kraftfahrzeugscheibenbremsen mit Rückstellmechanismen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Kraftfahrzeugscheibenbremse bereitzustellen, welche unter den verschiedenen Einsatzbedingungen einer solchen Kraftfahrzeugscheibenbremsen bei gelöster Bremse eine reibungsfreie Rotation der Bremsscheibe in Bezug zu dem Bremsbelag und eine zuverlässige Bremsenaktivierung gewährleistet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch eine Kraftfahrzeugscheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheibenbremse umfasst einen Bremsträger, eine in dem Bremsträger geführte und eine in einer axialen Richtung verstellbare Bremsbelaganordnung und eine erste und eine zweite Rückstellanordnung. Die Bremsbelaganordnung weist einen Belagträger und einen Reibbelag auf. Die erste und die zweite Rückstellanordnung dienen der Erzeugung eines Lüftspiel zwischen dem Reibbelag und einer Bremsscheibenseite einer im montierten Zustand vorhandenen Bremsscheibe mittels Rückstellkräften. Die erste Rückstellanordnung ist in der Weise ausgelegt, dass sie bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse in einem ersten Betriebszustand Rückstellkräfte bis zu einer maximalen Rückstellkraft FR1 erzeugt. Die zweite Rückstellanordnung ist in der Weise ausgelegt, dass sie bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse in dem ersten Betriebszustand Rückstellkräfte bis zu einer maximalen Rückstellkraft FR2 erzeugt. Dabei ist die maximale Rückstellkraft FR1 der ersten Rückstellanordnung größer als die maximale Rückstellkraft FR2 der zweiten Rückstellanordnung. Vorzugsweise ist die maximale Rückstellkraft FR1 der ersten Rückstellanordnung wenigstens 2 Mal größer als die maximale Rückstellkraft FR2 der zweiten Rückstellanordnung. Besonders bevorzugt ist die maximale Rückstellkraft FR1 der ersten Rückstellanordnung wenigstens 3 Mal größer als die maximale Rückstellkraft FR2 der zweiten Rückstellanordnung. Die maximale Rückstellkraft FR1 der ersten Rückstellanordnung kann auch wenigstens 6 Mal größer als die maximale Rückstellkraft FR2 der zweiten Rückstellanordnung betragen. Die erste Rückstellanordnung kann also Rückstellkräfte erzeugen bis hin zu einer maximalen Rückstellkraft FR1. Vorzugsweise sind es Rückstellkräfte, welche die erste Rückstellanordnung in dem eingebauten Zustand durch eine Bremsenbetätigung erzeugen kann. Die zweite Rückstellanordnung kann Rückstellkräfte erzeugen bis hin zu einer maximalen Rückstellkraft FR2. Vorzugsweise sind es Rückstellkräfte, welche die zweite Rückstellanordnung in dem eingebauten Zustand durch eine Bremsenbetätigung erzeugen kann.
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Der Bremsträger ist vorzugsweise so gestaltet, dass er an ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise an den Radträger eines Kraftfahrzeugs montierbar ist. Die Kraftfahrzeugscheibenbremse steht im in einem Kraftfahrzeug montierten Zustand in Wechselwirkung mit einer Bremsscheibe. Wenn in der Beschreibung und in den Patentansprüchen auf eine Bremsscheibe oder auch andere Fahrzeug- oder Bremsenkomponenten Bezug genommen wird, so dient dies dazu die unterschiedlichen Elemente des Erfindungsgegenstands klar zu definieren und die Wirkungsweise der Erfindung zu erläutern.
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Die Bremsbelaganordnung kann durch eine Bremsbetätigung mit der Bremsscheibe in Kontakt gebracht werden. Genauer gesagt wird dabei der Reibbelag der Bremsbelaganordnung mit einer Bremsscheibenseite in Kontakt gebracht. Wenn die Bremsbelaganordnung mit einer Bremsscheibe in Kontakt gebracht wird, kann dies eine Drehbewegung der Bremsscheibe um eine Drehachse abbremsen, die parallel zu einer axialen Richtung verläuft. Das in Kontakt bringen der Bremsbeläge mit der Bremsscheibe kann auch als Bremsvorgang bezeichnet werden und wird durch eine Bremsbetätigung hervorgerufen. Dadurch, dass bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse die erste Rückstellanordnung eine höhere maximale Rückstellkraft als die zweite Rückstellanordnung erzeugt, ist eine sichere Rückstellung der Bremsbelaganordnung gewährleistet. D.h. auch bei Verschmutzungen oder einem Verklemmen der Bremsbelaganordnung gegenüber der Führung in dem Bremsträger, was durch die Einsatzbedingungen der Kraftfahrzeugscheibenbremse hervorgerufen werden kann, wird die Bremsbelaganordnung in dem ersten Betriebszustand beim Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse sicher von der Bremsscheibe getrennt und es wird das gewünschte Lüftspiel zwischen Reibbelag und der Bremsscheibenseite zuverlässig hergestellt. Vorzugsweise wirken die erste und die zweite Rückstellanordnung bei Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse zeitlich parallel. Dadurch wird er Effekt der sicheren Rückstellung der Bremsbelaganordnung verstärkt. Die zuverlässige Erzeugung eines Lüftspiels bei gelöster Kraftfahrzeugscheibenbremse gewährleistet eine reibungsfreie Rotation der Bremsscheibe in Bezug zu dem Bremsbelag. Aus sicher rückgestellter Position ist dann auch wieder problemlos eine erneute Bremsenbetätigung unter weitgehend gleichbleibenden Pedalwegen möglich.
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Unter einem ersten Betriebszustand ist ein Betriebszustand zu verstehen, bei welchem keine außergewöhnlichen Einflüsse auf die Kraftfahrzeugscheibenbremse, wie sie beim Cornering auftreten, einwirken. Oder anders formuliert ist es ein Betriebszustand, bei welchem keine Bremsscheibenbiegungen auftreten, die einen Einfluss in unerwünschtem Ausmaß auf die Positionierung der Bremsbelaganordnung hat. In jedem Fall ist der erste Betriebszustand ein Zustand, bei welchem keine Biegung einer zugehörigen Bremsscheibe in axialer Richtung erfolgt, oder noch nicht erfolgt ist oder bei welchem eine geringere Biegung einer zugehörigen Bremsscheibe in axialer Richtung erfolgt oder erfolgt ist im Vergleich zu einem zweiten Betriebszustand, bei welchem größere Biegungen der Bremsscheibe erfolgen oder erfolgt sind.
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Vorzugsweise ist die erste und die zweite Rückstellanordnung in der Weise ausgelegt, dass bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse in dem ersten Betriebszustand bei jeder Betätigungsphase oder -intensität die Rückstellkraft der ersten Rückstellanordnung größer ist als die zeitlich parallel wirkende Rückstellkraft der zweiten Rückstellanordnung.
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Vorzugsweise umfasst die erste Rückstellanordnung eine erste Federanordnung und die zweite Rückstellanordnung eine zweite Federanordnung.
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Vorzugsweise ist der mögliche Federweg sF1,2 der zweiten Federanordnung um ein vielfaches größer als der mögliche Federweg sF1,1 der ersten Federanordnung. Bevorzugt ist der mögliche Federweg sF1,2 der zweiten Federanordnung mindestens 5 Mal größer als der mögliche Federweg sF1,1 der ersten Federanordnung. Bevorzugt ist der mögliche Federweg sF1,2 der zweiten Federanordnung mindestens 10 Mal größer als der mögliche Federweg sF1,1 der ersten Federanordnung. Bevorzugt handelt es sich bei den maximal möglichen Federwegen jeweils um elastische Federweg. Es handelt sich hierbei jeweils um Federwege der ersten und der zweiten Federanordnung, welche im eingebauten Zustand der Federanordnungen in der Kraftfahrzeugscheibenbremse durch eine Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse möglich sind. Vorzugsweise ist die erste Federanordnung so gestaltet und verbaut, dass sie durch eine Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse ausschließlich elastisch verformt wird. Die zweite Federanordnung kann ebenfalls so gestaltet und verbaut sein, dass sie durch eine Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse ausschließlich elastisch verformt wird. Diese Gestaltung der Bremsbelaganordnung, durch welche die entsprechenden Federwege gegeben sind, sorgt in Verbindung mit den höheren Rückstellkräften, insbesondere der höheren maximalen Rückstellkraft der ersten Rückstellanordnung für eine sichere Rückstellung und der Einstellung eines gewünschten Lüftspiels beim Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse. Wie schon oben erläutert begünstigt eine sichere und gleichförmige Rückstellung auch die Bremsenaktivierung bzw. Bremsenbetätigung mit weitgehend gleichbleibenden Pedalwegen. Der Ausdruck gleichbleibende Pedalwege bezieht sich auf eine wiederholende Bremsenbetätigung, welche bei der Nutzung eines Kraftfahrzeugs üblicherweise stattfindet.
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Vorzugsweise ist die Federsteifigkeit der ersten Federanordnung größer als die Federsteifigkeit der zweiten Federanordnung. Bevorzugt ist die Federsteifigkeit der ersten Federanordnung mindestens 2 Mal größer als die Federsteifigkeit der zweiten Federanordnung. Noch bevorzugter ist die Federsteifigkeit der ersten Federanordnung mindestens 5 Mal größer als die Federsteifigkeit der zweiten Federanordnung. Die erste Rückstellanordnung erzeugt auf diese Weise bei Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse eine ausschlaggebende Rückstellkraft, durch welche ein gewünschtes Lüftspiel beim Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse sicher hergestellt werden kann.
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Bevorzugt ist die erste Rückstellanordnung dergestalt oder sie ist in der Weise eingebaut, dass der mögliche Federweg sF1,1 gleich dem zu erzielenden Lüftspiel ist. Es ist natürlich genauso bevorzugt möglich, dass die erste Federanordnung dergestalt und dass sie in der Weise eingebaut ist, dass der mögliche Federweg sF1,1 gleich dem zu erzielenden Lüftspiel ist. Durch diese Ausgestaltung bzw. diese Anordnung ist der mögliche Federweg entsprechend begrenzt. Bevorzugt erfährt die erste Federanordnung innerhalb des möglichen Federwegs sF1,1 ausschließlich eine elastische Verformung. Dadurch, dass der Federweg sF1,1 begrenzt ist und gleich dem zu erzielenden Lüftspiel ist, wird das gewünschte Lüftspiel nach einem Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse in dem ersten Betriebszustand besonders zuverlässig eingestellt. Auch die Betätigung der Bremse kann deshalb besonders gut mit weitgehend gleichbleibenden Pedalwegen erfolgen.
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Bevorzugt ist es, wenn die erste Federanordnung eine Tellerfeder umfasst. Die erste Federanordnung kann auch aus einer einzigen Tellerfeder bestehen. Die Tellerfeder, welche die erste Federanordnung umfasst oder aus welcher die erste Federanordnung besteht, kann in dem Größenbereich, welcher für die Montage in einer Kraftfahrzeugscheibenbremse infrage kommt, so ausgelegt sein, dass ihr maximaler Federweg gleich dem zu erzielenden Lüftspiel oder in etwa gleich dem zu erzielenden Lüftspiel ist. Eine solche Tellerfeder bietet bei diesen Eigenschaften auch die Eigenschaft einer ausreichend großen Federsteifigkeit bzw. sie erzeugt eine ausreichend große Federkraft, bzw. Rückstellkraft.
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Die zweite Federanordnung umfasst bevorzugt zumindest einen Federarm oder einen Federbügel. Ein solcher Federarm oder ein solcher Federbügel kann in der Weise gestaltet sein, dass er einen im Vergleich zu einer Tellerfeder größeren Federweg ermöglicht. Ein entsprechender Federarm kann als ein im wesentlichen linear verlaufender Schenkel gestaltet sein. Er kann auch als ein einfach oder mehrfach umgebogener Schenkel gestaltet sein. Er kann als ein Schenkel gestaltet sein, der im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet ist. Die verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten eines solchen Federarms ermöglichen seinen Einbau an verschiedene Positionen in der Kraftfahrzeugscheibenbremse und auch die Krafteinleitungspunkte, an welchen Kräfte von der zweiten Federanordnung in den Bremsträger oder in die Bremsbelaganordnung übertragen werden, können flexibel bzgl. ihrer Position gewählt werden. Die zweite Federanordnung kann bevorzugt zwei Federarme umfassen, welche entsprechend der vorangegangenen Beschreibung einer möglichen Federarmgestaltung gestaltet sein können. Vorzugsweise sind die Federarme in dem Fall einer zweifachen Ausführung identisch oder spiegelbildlich gestaltet. Bei einer möglichen Ausführung als Federbügel können zwei Federarme an einem oder beiden Federarmenden jeweils miteinander mit einem Verbindungselement verbunden sein. Eine zweiarmige Ausführung erhöht die Rückstellkraft der zweiten Rückstellanordnung. Generell trägt die zweite Rückstellanordnung zur sicheren Rückstellung der Bremsbelaganordnung bei. Noch größer ist dieser Effekt bei einer zwei- oder mehrarmigen Ausführung der zweiten Federanordnung.
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Bevorzugt weist der Bremsträger wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Führungsnut auf, in oder an welcher die Bremsbelaganordnung mittels eines Führungsabschnitts, welcher Bestandteil des Belagträgers ist, geführt ist. Der Bremsträger weist einen Außenwandbereich auf, der quer zu der axialen Richtung ausgerichtet ist. Bevorzugt stützt sich die erste Rückstellanordnung an diesem Außenwandbereich ab. Die erste Rückstellanordnung stützt sich bevorzugt unmittelbar an diesem Außenwandbereich ab. Bevorzugt ist es die erste Federanordnung, die sich entsprechend an diesem Außenwandbereich abstützt.
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Zwischen der wenigstens einen Führungsnut und dem Führungsabschnitt kann ein an die Form der wenigstens einen Führungsnut angepasstes Führungselement zur Führung des Führungsabschnitts in oder an der Führungsnut angeordnet sein und die zweite Rückstellanordnung kann mit dem Führungselement verbunden sein. Vorzugsweise kann die zweite Rückstellanordnung mit dem Führungselement einstückig verbunden sein. Bevorzugt ist es die zweite Federanordnung, die entsprechend mit dem Führungselement verbunden sein kann. Vorteilhaft dabei, d.h. bei der Verbindung der zweiten Rückstellanordnung bzw. der zweiten Federanordnung mit der Führungselement ist, es, dass ein in der Regel sowieso vorhandenes Führungselement entsprechend ergänzt werden kann. Die einstückige Variante bietet Kostenvorteile bei der Herstellung und eine erhöhte Robustheit. Die vorangehend beschriebenen Ausführungen, dass die erste Rückstellanordnung bzw. die erste Federanordnung sich an dem Außenwandbereich abstützt und dass die zweite Rückstellanordnung bzw. die zweite Federanordnung mit dem Führungselement verbunden ist, können beide in der Kraftfahrzeugscheibenbremse umgesetzt werden oder auch nur eine der beiden möglichen Ausführungsformen.
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Alternativ zur Ausführungsform, bei welcher die zweite Rückstellanordnung bzw. die zweite Federanordnung mit dem Führungselement verbunden ist, ist es ebenfalls möglich, dass sich die zweite Rückstellanordnung ebenfalls an dem Außenwandbereich, welcher quer zu einer axialen Richtung ausgerichtet ist, abstützt. Bevorzugt erfolgt diese Abstützung der zweiten Rückstellanordnung unmittelbar an diesem Außenwandbereich. Bevorzugt ist es dabei die zweite Federanordnung, die sich entsprechend an diesem Außenwandbereich abstützt. Es ist auch bevorzugt möglich, dass sich sowohl die erste als auch die zweite Rückstellanordnung oder bevorzugt die erste und zweite Federanordnung an diesem Außenwandbereich des Bremsträgers abstützt. Diese genannten Abstützungen an dem Außenwandbereich kann bei einer der beiden Abstützungen oder bei beiden Abstützungen unmittelbar erfolgen. Die Abstützung an dem Bremsträger bzw. an seinem Außenwandbereich sorgt für eine sichere Kraftübertragung zwischen der ersten Rückstellanordnung und dem Bremsträger und der zweiten Rückstellanordnung und dem Bremsträger. Besonders zuverlässig und exakt ist die Kraftübertragung, wenn sich die Rückstellanordnungen (die erste und die zweite oder beide) direkt bzw. unmittelbar an dem Bremsträger bzw. an seinem Außenwandbereich abstützen. Besonders die Abstützung der ersten Rückstellanordnung an dem Außenwandbereich des Bremsträgers wirkt sich vorteilhaft im Hinblick auf eine sichere Einstellung des Lüftspiels und im Hinblick auf eine zuverlässige und gleichmäßige Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse, d.h. auch im Hinblick auf gleich bleibende Pedalwege, aus.
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Die Kraftfahrzeugscheibenbremse kann einen Verschleißausgleich zur Kompensation eines auftretenden Reibbelagverschleißes aufweisen. Dabei überträgt in einer möglichen Ausführung die erste Rückstellanordnung und die zweite Rückstellanordnung die Rückstellkräfte jeweils über den Verschleißausgleich auf die Bremsbelaganordnung. In einer bevorzugten Ausführung überträgt die erste Rückstellanordnung die Rückstellkräfte über den Verschleißausgleich auf die Bremsbelaganordnung und die zweite Rückstellanordnung überträgt die Rückstellkräfte nicht über den Verschleißausgleich auf die Bremsbelaganordnung. Bevorzugt steht die zweite Rückstellanordnung unmittelbar in Wirkverbindung mit der Bremsbelaganordnung, insbesondere mit dem Belagträger. Geeignet ist eine unmittelbare Verbindung mittels Verschrauben, Vernieten, Verstemmen, Stoffschluss oder auch einer formschlüssigen Verbindung, wie z.B. ein Hintergreifen. Der Verschleißausgleich kann ein Koppelelement (Stift, Hülse, Stange) und eine Durchgangsöffnung, in welcher das Ausgleichselement reibschlüssig geführt ist, umfassen. Bevorzugt befindet sich eine solche Durchgangsöffnung in der Trägerplatte der Bremsbelaganordnung. Ein solcher Verschleißausgleich kompensiert den im Laufe des Betriebs einer Kraftfahrzeugscheibenbremse auftretenden Verschleiß am Reibbelag der Bremsbelaganordnung, indem bei Überschreitung eines maximal möglichen Federwegs der ersten Rückstellanordnung oder bei Überschreitung einer bestimmten Rückstellkraft der ersten Rückstellanordnung eine axiale Relativbewegung, d.h. ein axialer Ausgleich zwischen Ausgleichselement und Durchgangsöffnung, erfolgt. Erfindungsgemäß erfolgt diese Relativbewegung vorzugsweise dann, wenn bei Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse die axiale Bewegung der Bremsbelaganordnung den möglichen Federwerg sF1,2 der ersten Federanordnung überschreitet. Ein solcher Verschleißausgleich hat den Vorteil, dass auch bei fortschreitendem Verschleiß zuverlässig ein gleichbleibendes Lüftspiel beim Lösen der Bremse eingestellt wird. Dies sorgt bei verschiedenen Verschleißzuständen für Reibungsfreiheit zwischen Reibbelag und Bremsscheibe und einer sicheren Bremsenbetätigung. Durch den Verschleißausgleich wird trotz Reibbelagsverschleiß gewährleistet, dass der Bremspedalweg bei sich wiederholender Bremsenbetätigung gleich bleibt.
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Die erste Rückstellanordnung kann durch Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse in einem zweiten Betriebszustand keine Rückstellkraft oder ausschließlich Rückstellkräfte erzeugen, die kleiner als die maximale Rückstellkraft FR1 sind.
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Bevorzugt ist die Kraftfahrzeugscheibenbremse in der Weise gestaltet ist, dass in einem zweiten Betriebszustand ausschließlich die zweite Rückstellanordnung durch Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse eine Rückstellkraft erzeugt. Bevorzugt ist die Kraftfahrzeugscheibenbremse in der Weise gestaltet, dass bei einem Rückstellvorgang in einem zweiten Betriebszustand innerhalb eines axialen Rückstellabschnitts ausschließlich die zweite Rückstellanordnung eine Rückstellkraft erzeugt. Bevorzugt ist es derjenige axiale Rückstellabschnitt, welcher bis hin zum Erreichen des gewünschten Lüftspiels durchlaufen wird. Bevorzugt kann die Kraftfahrzeugscheibenbremse auch in der Weise gestaltet sein, dass bei einem Rückstellvorgang in einem zweiten Betriebszustand innerhalb eines axialen Rückstellabschnitts die zweite Rückstellanordnung eine höhere Rückstellkraft erzeugt, als eine zeitgleich wirkende Rückstellkraft der ersten Rückstellanordnung. Bevorzugt ist des derjenige axiale Rückstellabschnitt, welcher bis hin zum Erreichen des gewünschten Lüftspiels durchlaufen wird. Bei der Rückstellung werden die Bremsbelaganordnung, Teile oder Bereiche der Rückstellanordnung (bspw. Teilbereiche der Rückstellfedern) und ggf. der Verschleißausgleich oder Elemente davon axial bewegt. Der Weg, den die genannten Elemente zurücklegen ist gleich dem Lüftspiel, welches beim Lösen der Bremse hergestellt wird. Diese Elemente „durchlaufen“ also in axialer Richtung Rückstellabschnitte, die summiert dem gesamten zurückgelegten Weg entsprechen.
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Bevorzugt ist die erste Federanordnung dergestalt bzw. in der Weise eingebaut, dass durch Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse in einem zweiten Betriebszustand der tatsächliche Federweg sF2,1 kleiner als das zu erzielenden Lüftspiel. Dabei ist die zweite Federanordnung dergestalt bzw. in der Weise eingebaut, dass die zweite Federanordnung das zu erzielende Lüftspiel zumindest abschnittsweise allein herstellt. Mit tatsächlicher Federweg sF2,1 ist die bei einer Bremsenbetätigung erfolgende elastische Verformung der ersten Federanordnung in axialer Richtung. D.h. mit dieser tatsächlichen Verformung wird der maximal mögliche Federweg, d.h. die maximal mögliche elastische Verformung der ersten Federanordnung im eingebauten Zustand nicht ausgeschöpft.
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Die zweite Rückstelleinrichtung übernimmt in dem zweiten Betriebszustand eine Backup-Funktion. Ist die Funktion der im ersten Betriebszustand dominierenden ersten Rückstellanordnung im zweiten Betriebszustand gestört oder eingeschränkt, sichert die zweite Rückstellanordnung die Einstellung des notwendigen Lüftspiels. Als vorteilhaft erweist sich dabei, wenn die zweite Rückstellanordnung als zweite Federanordnung ausgebildet ist, welche einen größeren möglichen Federweg bereitstellt als die erste Federanordnung. Wenn die in dem zweiten Betriebszustand erfolgende Auslenkung einer Bremsbelaganordnung zu einer unerwünschten Betätigung des Verschleißausgleichs führt und somit zu einem Spiel im Bereich der ersten Federanordnung, so dass der mögliche Federweg der ersten Federanordnung nicht mehr ausreicht um das gewünschte Lüftspiel einzustellen, kann die zweite Federanordnung die vollständige Rückstellung alleine übernehmen. Diese dominierende Rückstellfunktion übernimmt die zweite Federanordnung solange, bis das Spiel der ersten Federanordnung, bspw. durch einen fortschreitenden Reibbelagverschleiß, nicht mehr vorhanden ist. Ein solches Spiel kann bspw. zwischen der zweiten Federanordnung und einem Außenwandbereich des Bremsträgers entstehen. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Kraftfahrzeugscheibenbremse erfolgt die Rückstellung der Bremsbelaganordnung also auch in einem durch extreme Fahrmanöver verursachten zweiten Betriebszustand in zuverlässiger Weise. Wie schon vorher beschrieben dient dies ebenfalls einer zuverlässigen Bremsenaktivierung.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Es handelt sich dabei um die Erläuterung von zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung. Der Übersichtlichkeit wegen sind nicht immer alle dargestellten Elemente in einer Figur mit einem Bezugszeichen versehen. Entsprechende Elemente oder Bereiche sind dann aber mindestens in einer anderen Figur gekennzeichnet und die Zuordnung ist dort zu entnehmen.
- 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheibenbremse
- 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheibenbremse
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 ist in den 1 bis 3 schematisch dargestellt. In einem Bremsträger 10 ist eine Bremsbelaganordnung 20 in einer axialen Richtung 2 beweglich geführt. Die axiale Richtung 2 verläuft parallel zur Rotationsachse einer im eingebauten Zustand zugehörigen Bremsscheibe. Eine Bremsscheibe ist in den Figuren nicht dargestellt. Die Bremsbelaganordnung 20 weist einen Belagträger 21 und einen Reibbelag 22 auf. Der Reibbelag 22 kann im Betrieb bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 mit einer zugehörigen Bremsscheibe bzw. mit einer Bremsscheibenseite in Kontakt gebracht werden, um eine Bremswirkung zu erzielen. Dabei wird die Bremsbelaganordnung 20 parallel zu der axialen Richtung 2 verschoben. Bei Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 wird die Bremsbelaganordnung 20 in Richtung einer zugehörigen Bremsscheibe verschoben. Beim Lösen der Bremse 1 wird die Bremsbelaganordnung 20 wieder zurückgestellt, d.h. von der Bremsscheibe weg bewegt. Die Bremsbelaganordnung 20 wird dabei soweit zurückgestellt, dass ein Lüftspiel zwischen der Bremscheibe und dem Reibbelag 22 hergestellt wird.
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Die Bremsbelaganordnung 20 weist ferner Führungsabschnitte 23 auf, welche der Führung der Bremsbelaganordnung 20 an oder in Führungsnute 11, welche Bestandteil des Bremsträgers 10 sind, dienen. In den Figuren ist jeweils nur ein Teilbereich der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 und daher jeweils nur eine Führungsnut 11 und ein Führungsabschnitt 23 dargestellt. Bevorzugt umfasst die Bremsbelaganordnung 20 zwei Führungsabschnitte 23, die jeweils an oder in einer separaten zugehörigen Führungsnut 11 des Bremsträgers 10 geführt sind. D.h. der Bremsträger 10 umfasst für eine Bremsbelaganordnung 20 bevorzugt zwei Führungsnute 11. Die Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 umfasst eine erste Rückstellanordnung 30 und eine zweite Rückstellanordnung 40, die jeweils im Bereich einer Führungsnut 11 und dem zugehörigen Führungsabschnitt 23 wirksam sind. Die erste Rückstellanordnung 30 umfasst wiederum eine erste Federanordnung 31 und die zweite Rückstellanordnung 40 umfasst wiederum eine zweite Federanordnung 41. Die Rückstellanordnungen (30, 40) und die Federanordnungen (31, 41) sind in der Weise gestaltet und angeordnet, dass sie zusammen die Rückstellung der Bremsbelaganordnung 20 bewerkstelligen können. Die Kombination aus der ersten und der zweiten Rückstellanordnung (30, 40) kann in einer Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 ebenfalls mehrfach vorkommen, bevorzugt ist pro Bremsbelaganordnung 20 die Kombination aus einer ersten und einer zweiten Rückstellanordnung (30, 40) zweimal vorgesehen.
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Die erste Federanordnung 31 umfasst eine Tellerfeder 32, die sich an einem Außenwandbereich 12 des Bremsträgers 10 abstützt. Die erste Rückstellanordnung 30 weist auch eine Scheibe 33 auf. Die Scheibe 33 stellt zusammen mit einem Koppelelement 51, welches als Hülse ausgeführt ist und welches ebenso auch Bestandteil eines Verschleißausgleichs 50 ist, eine Wirkverbindung zwischen der Tellerfeder 32 und dem Außenwandbereich 12 des Bremsträgers 10 und der Bremsbelaganordnung 20 her. Über diese Wirkverbindung können in erster Linie Rückstellkräfte in axialer Richtung 2 übertragen werden. Die Tellerfeder 32 kann alternativ auch direkt mit dem Koppelelement 51 in Wirkverbindung stehen. Die Tellerfeder 32 weist eine im Vergleich zu üblichen Federelementen im Gebiet der Bremsbelagrückstellung hohe Federsteifigkeit auf. Mit dieser Eigenschaft und dadurch, dass die Tellerfeder 32 so gewählt und eingebaut ist, dass der mögliche Federweg maximal ausgenutzt wird, bzw. dass der mögliche Federweg in axialer Richtung begrenzt ist, lässt sich eine hohe Rückstellkraft erzeugen, die eine sichere Rückstellung der Bremsbelaganordnung 20 auch bei allen gegebenen Einsatzbedingungen der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 gewährleistet ist. Außerdem bewirkt die Wegbegrenzung der Tellerfeder, dass das gewünschte Lüftspiel beim Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 jeweils exakt eingestellt wird.
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Das Koppelelement 51 ist reibschlüssig in einer Durchgangsöffnung 24, welche sich vorzugsweise in dem Führungsabschnitt 23 des Belagträgers 21 befindet, aufgenommen und ragt in axialer Richtung 2 durch den Belagträger 21 hindurch. Die zweite Federanordnung 41 ist als ein Federarm 42 ausgeführt, welcher von der Bremsscheibenseite 3 gegen den Belagträger 21 drückt. Insbesondere wird der Federarm 42 bei einer Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 elastisch vorgespannt und drückt dadurch gegen den Belagträger 21, wodurch beim Lösen der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 die Bremsbelaganordnung 20 zurückgestellt werden kann. Der Federarm 42 ist vorzugsweise mit einem Führungselement 16 verbunden, welches in und an die Führungsnut 11 eingepasst ist. Durch die vorzugsweise einstückige Ausgestaltung von Führungselement 16 mit Federarm 42 ergibt sich ein kostengünstiges und robustes Bauteil. Somit wirkt die zweite Federanordnung 41 unterstützend zur ersten Federanordnung 31 und sie kann bei bestimmten Betriebszständen der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 auch allein die Rückstellfunktion übernehmen.
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Der Verschleißausgleich 50 wird aus dem als Spannstift bzw. Spannhülse ausgebildetes Koppelelement 51 und der Durchgangsöffnung 24 gebildet. Das Koppelelement 51 ist reibschlüssig in der Durchgangsöffnung 24 geführt. Bis zu einer bestimmten Kraft, die in axialer Richtung 2 zwischen dem Koppelelement 51 und dem Belagträger 21 wirkt, erfolgt eine Mitnahme zwischen Belagträger 21 und Koppelelement 51. Die Reibschlussverbindung ist so ausgelegt, dass die verfügbaren Rückstellkräfte, welche die erste und die zweite Rückstellanordnung (30, 40) im eingebauten Zustand aufbauen können - ggf. auch zusammenwirkend - keine Aktivierung des Verschleißausgleichs 50, d.h. kein Durchrutschen des Koppelelements 51 in der Durchgangsöffnung 24, bewirken. Erst, wenn der maximal mögliche Federweg der ersten Federanordnung 31, der in dem eingebauten Zustand möglich ist, überschritten wird und dabei die Kraft, welche die Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 bzw. ein Betätigungselement (z.B. Kolben) der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 entsprechend ansteigt, wird der Verschleißausgleichs 50 aktiviert. D.h. das Koppelelement 51 rutscht in diesem Fall in der Durchgangsöffnung 24 durch. Eine solche Aktivierung tritt dann ein, wenn z.B. ein Verschleiß des Reibbelags entsteht und sich dadurch das Lüftspiel in unerwünschter Weise vergrößert. Durch das Durchrutschen des Koppelelement 51 in der Durchgangsöffnung 24 wird der Verschleiß wieder kompensiert. Der Verschleißausgleich 50 in Kombination mit der ersten und der zweiten Rückstellanordnung (30, 40) unterstützt die zuverlässige Einstellung des gewünschten Lüftspiels. Die zuverlässige Rückstellung und Lüftspieleinstellung sorgt für eine ungehinderte und verschleißfreie Rotation einer zugehörigen Bremsscheibe bei gelöster Kraftfahrzeugscheibenbremse 1. Außerdem gewährleistet die gleichmäßige Einstellung des gewünschten Lüftspiels eine zuverlässige und sichere Bremsenaktivierung.
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Die in den 1 bis 3 dargestellte Situation stellt sich bei einer im Einsatz befindlichen Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 in einem ersten Betriebszustand ein. Dieser erste Betriebszustand stellt sich ein, wenn der Verschleißausgleich nicht in unerwünschter Weise, z.B. durch extreme Kurvenfahrt (Cornering) mit gleichzeitigem Bremsmanöver, betätigt wurde und sich dadurch ein axiales Spiel in der ersten Rückstellanordnung 30, d.h. innerhalb der Verbindungskette Bremsträger 10 - erste Rückstellanordnung 30 - Bremsbelaganordnung 20 einstellt. Was den ersten Betriebszustand weiter ausmacht, ist bereits eingehend im allgemeinen Beschreibungsteil erläutert und es wird darauf verwiesen. Insbesondere in 2 ist zu sehen, dass in dieser Verbindungskette von Bremsträger 10 - erste Rückstellanordnung 30 - Bremsbelaganordnung 20 kein Spiel vorhanden ist. Die Tellerfeder 32 liegt spielfrei an dem Außenwandbereich 12 des Bremsträgers 10 an, die Scheibe 33 liegt spielfrei an der Tellerfeder 32 an, das Koppelelement 51 schließt sich ebenfalls spielfrei an der Scheibe 33 an und ist reibschlüssig in dem Belagträger 21 aufgenommen.
In einem zweiten Betriebszustand würde sich hingegen ein Spiel an einer Stelle der vorgenannten Verbindungskette, insbesondere zwischen Tellerfeder 32 und dem Au-ßenwandbereich 12 einstellen. In diesem Fall kann die zweite Rückstellanordnung 40 die Rückstellung dennoch bewerkstelligen.
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Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 ist in der 4 schematisch dargestellt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der ersten Ausführungsform durch die Gestaltung der zweiten Rückstellanordnung 40. Was die sonstige Gestaltung und die Funktion der zweiten Ausführungsform angeht, wird auf die Beschreibung zur ersten Ausführungsform verwiesen. Die zweite Rückstellanordnung 40 ist in 4 dargestellt. Sie umfasst eine zweite Federanordnung 41. Diese ist durch zwei identisch aufgebaute Federarme 42 gebildet. Die Federarme 42 sind durch einen Verbindungssteg 43 miteinander verbunden. Der Verbindungssteg 43 ist an dem Belagträger 21 befestigt. Die freien Enden stützen sich jeweils an einem Außenwandbereich 12 des Bremsträgers 10 ab. Der Federarm 42 verläuft ausgehend von dem Verbindungssteg 43 zunächst parallel zur axialen Richtung 2 in Richtung der Außenseite 4 des Bremsträgers 10, d.h. in Richtung der äußeren Felgenschulter eines montierten Rades. Über zwei abgewinkelte Schenkel nähert sich die Orientierung des Federarms 42 einer Ebene an, die rechtwinklig zur axialen Richtung 2 ausgerichtet ist. Es schließt sich ein weiterer abgewinkelter Schenkel an, der in Richtung des Außenwandbereichs 12 verläuft und sich dort abstützt. An dem Abstützpunkt ist das freie Ende umgebördelt, wodurch ein stabiler Anlagepunkt gebildet ist. Insgesamt bildet der Federarm 42 somit einen Bogen. Dieser Federarm 42 kann vorgespannt verbaut sein oder er kann so verbaut sein, dass er durch die Betätigung der Kraftfahrzeugscheibenbremse 1 eine Rückstellkraft aufbaut. Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsform ist es, dass die zweite Federanordnung 41 die notwendige zusätzliche Rückstellkraft erzeugt, dass sie variabel platzierbar ist und dass sie nach Bedarf verbaut werden kann aber auch leicht entfernbar ist.
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Für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann also zusammenfassend festgestellt werden, dass vor allem durch die Anordnung der ersten und der zweiten Rückstellanordnung 30, 40 mit ihren spezifischen Eigenschaften bei gelöster Bremse eine reibungsfreie Rotation der Bremsscheibe in Bezug zu dem Bremsbelag 22 und eine zuverlässige Bremsenaktivierung gewährleistet ist. Der Verschleißausgleich 50 trägt ebenfalls zu diesem Ergebnis bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013016779 A1 [0004]
- DE 102019210316 A1 [0004]