DE10309480A1

DE10309480A1 - Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse

Info

Publication number: DE10309480A1
Application number: DE10309480A
Authority: DE
Inventors: Christof Dr. Maron; Georg Halasy-Wimmer; Stefan Johannes Schmitt; Jochen Thiesing; Jürgen VÖLKEL
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-03-11

Abstract

Es wird eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, die im wesentlichen aus einer Antriebseinheit (3) bzw. einem Elektromotor (10), einem Betätigungselement (7), mittels dessen einer (4) von zwei in einem Bremssattel verschiebbar angeordneten Reibbelägen (4, 5) mit einer Bremsscheibe (6) in Eingriff gebracht wird, sowie einem Untersetzungsgetriebe (12) besteht. DOLLAR A Um bei einer elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse eine thermische Entlastung zu gewährleisten, sind Mittel (27, 28) vorgesehen, die bei Bedarf durch Ansteuerung der Antriebseinheit (3) eine Vergrößerung des Abstands (L¶i¶, L¶a¶) zwischen den Bremsbelägen (4, 5) und der Bremsscheibe (6) über das im Betrieb einzustellende Maß hinaus ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, mit einem auf einem Halter angeordneten Bremssattel, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkende Reibbeläge begrenzt verschiebbar angeordnet sind, sowie mit einer Antriebseinheit, deren Betätigungselement einen der Reibbeläge direkt mit der Bremsscheibe in Eingriff bringt, während der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff gebracht wird, wobei die Antriebseinheit aus einem Elektromotor sowie einem wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und dem ersten Bremsbelag angeordneten Untersetzungsgetriebe besteht, und wobei das Betätigungselement durch einen Teil des Untersetzungsgetriebes gebildet ist, der durch eine sowohl Druck- als auch Zugkraft übertragende Verbindung mit dem ersten Reibbelag gekoppelt ist und dessen Bewegung in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung durch einen axialen Anschlag begrenzt wird.
Eine derartige elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/60285 bekannt. Bei der vorbekannten Scheibenbremse ist das Untersetzungsgetriebe als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet, dessen Spindel unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes durch einen senkrecht zur Achse des Kugelgewindetriebes angeordneten Elektromotor angetrieben wird. Das Sonnenrad des Planetengetriebes weist eine Schrägverzahnung auf, die mit einem vom Elektromotor angetriebenen Kegelzahnrad im Eingriff steht. Gleichzeitig bildet die Spindel das mit dem ersten Reibbelag zusammenwirkende Betätigungselement, dessen zugkraftübertragende Verbindung mit dem ersten Reibbelag mittels eines Gewindebolzens erfolgt. Der genannten Veröffentlichung sind jedoch keine Maßnahmen zur thermischen Entlastung der genannten Scheibenbremse zu entnehmen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der eine thermische Entlastung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Mittel vorgesehen sind, die bei Bedarf (durch Ansteuerung der Betätigungseinheit) eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe über das im Betrieb einzustellende Maß hinaus ermöglichen.
Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass zwischen dem zweiten Bremsbelag und dem Bremssattel eine sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragende Verbindung vorgesehen ist, wobei außerhalb des Bremssattels ein Anschlag für den ersten Reibbelag angeordnet ist, der bei der Bewegung des Betätigungselementes in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung derart wirksam wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Bremssattel und der Bremsscheibe stattfindet.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist der Anschlag am Halter ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass der Anschlag gegenüber dem Bremssattel bzw. der Antriebseinheit derart angeordnet ist, dass beim Anlegen des ersten Reibbelags der Verfahrweg des Betätigungselementes in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung bzw. der Abstand bis zu seinem Anschlag in eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe jeweils um eine Hälfte des Abstands zwischen dem Betätigungselement und seinem Anschlag umgesetzt wird.
Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn das Untersetzungsgetriebe als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist, dessen Gewindemutter das Betätigungselement bildet.
Die vorhin gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig durch ein Verfahren zur Einstellung des Abstands zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe einer elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse dadurch gelöst, dass der Abstand zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe bei Bedarf durch Ansteuerung der Betätigungseinheit über das sich im Betrieb einzustellende Maß hinaus vergrößert wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der erste Belag durch Ansteuerung der Betätigungseinheit in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung an einen gegenüber dem Bremssattel bzw. der Betätigungseinheit fest angeordneten Anschlag angelegt wird, wonach der Bremssattel bzw. die Antriebseinheit gegenüber der Bremsscheibe derart bewegt wird, dass der Verfahrweg des Betätigungselementes in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung bzw. der Abstand bis zu seinem Anschlag in eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe jeweils um eine Hälfte des Abstands zwischen dem Betätigungselement und seinem Anschlag umgesetzt wird.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen, elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse mit neuwertigen Bremsbelägen im Axialschnitt in dem im Betrieb einzustellenden Lüftspiel,
2 die elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß 1 mit einem vergrößerten Lüftspiel des ersten Reibbelags,
3 die elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß 1 mit einem vergrößerten Lüftspiel der beiden Reibbeläge,
4 und 5 die elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß 1 mit teilweise verschlissenen Reibbelägen in der 1 und 3 entsprechenden Darstellung, und
6 ein Detail der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Untersetzungsgetriebe und dem ersten Reibbelag der Scheibenbremse gemäß 1 bis 5.
Die in der Zeichnung gezeigte, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Bremssattel bzw. Schwimmsattel 1, der in einem im Schnitt gezeigten feststehenden Halter 2 verschiebbar gelagert ist, einer teilweise im Axialschnitt dargestellten Antriebseinheit 3 sowie einer Bremsscheibe 6. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel 1 derart angeordnet, dass sie der linken und der rechten Seitenfläche der Bremsscheibe 6 zugewandt sind.
Nachstehend wird der in der Zeichnung rechts gezeigte Reibbelag 4 als erster bzw. innerer Reibbelag und der andere, mit 5 bezeichnete Reibbelag als zweiter bzw. äußerer Reibbelag bezeichnet. Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungselements 7 durch die Betätigungseinheit 3 direkt mit der Bremsscheibe 6 in Eingriff bringbar ist, wird der zweite Reibbelag 5 durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung vom Bremssattel 1 aufgebrachten Reaktionskraft gegen die gegenüberliegende Seitenfläche der Bremsscheibe 6 gedrückt, so dass auf die Bremsscheibe 6 eine Bremskraft ausgeübt wird. Der zweite Reibbelag 5 ist dabei mit dem Bremssattel 1 fest verbunden.
Die Betätigungseinheit, die mittels nicht gezeigter Befestigungsmittel am Bremssattel 1 angebracht ist, besteht im wesentlichen aus zwei trennbaren, unabhängig voneinander prüfbaren Baugruppen bzw. Modulen, und zwar aus einer Antriebseinheit bzw. einem Elektromotor 10 sowie einem den ersten Reibbelag 4 betätigenden Untersetzungsgetriebe 12.
Das Untersetzungsgetriebe 12 ist bei dem gezeigten Beispiel als ein Kugelgewindetrieb 16 bis 18 ausgebildet, das in einem Getriebegehäuse 19 gelagert ist. Der Kugelgewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 16 sowie einer Gewindespindel 17, wobei zwischen der Gewindemutter 16 und der Gewindespindel 17 mehrere Kugeln 18 angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindespindel 17 umlaufen und die Gewindemutter 16 in eine axiale bzw. translatorische Bewegung versetzen. Das Getriebegehäuse 19 kann auch einteilig mit dem vorhin erwähnten Bremssattel ausgeführt sein.
Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass der nicht näher dargestellte Rotor des Elektromotors 10 die Gewindespindel 17 antreibt, während die Gewindemutter 16, die das vorhin erwähnte Betätigungselement 7 bildet, mit dem ersten Reibbelag 4 derart gekoppelt ist, dass eine Übertragung sowohl von Druck- als auch Zugkräften stattfindet. Außerdem ist ein topfförmiges, den Kugelgewindetrieb 16 – 18 radial umgreifendes Führungsteil 20 vorgesehen, das sich am Getriebegehäuse 19 axial abstützt und in dem die Gewindemutter 16 gelagert ist. Die Lagerung der Gewindemutter 16 im Führungsteil 20 erfolgt sowohl in ihrem dem ersten Reibbelag 4 zugewandten Bereich mittels eines im Führungsteil 20 angeordneten ersten Gleitringes 25 als auch in ihrem dem Reibbelag 4 abgewandten Endbereich mittels eines auf der Gewindemutter 16 angeordneten zweiten Gleitringes 26.
Wie weiterhin der 1 zu entnehmen ist, wird die Bewegung des ersten bzw. inneren Reibbelags 4 beim Lösen der erfindungsgemäßen Scheibenbremse von einem Anschlag begrenzt, der am Halter 2 ausgebildet ist und mit dem Bezugszeichen 27 versehen ist. Die translatorische Bewegung der Gewindemutter 16 beim Lösen der Bremse wird von einem Anschlag 28 begrenzt, der innerhalb des vorhin erwähnten Führungsteiles 20 angeordnet ist.
In der in 1 dargestellten inaktiven Position sämtlicher Komponenten befindet sich das dem ersten Reibbelag 4 abgewandte Ende der Gewindemutter 16 in einem axialen Abstand vom Anschlag 28. Der Abstand, der mit S_i bezeichnet wird, entspricht dem Verfahrweg der Gewindemutter 16 in der Löserichtung. Die beiden Reibbeläge 4, 5 befinden sich in einem Abstand von der Bremsscheibe 6, der dem sich im Betrieb einzustellenden Lüftspiel entspricht und mit L_i bzw. L_a bezeichnet wird.
Wird nun die Gewindespindel 17 in der Drehrichtung angetrieben, die dem Lösevorgang der dargestellten Scheibenbremse entspricht, so bewegt sich die Gewindemutter 16 in der Zeichnung nach rechts, d.h., auf ihren Anschlag 28 zu. Dabei nimmt sie den ersten bzw. inneren Reibbelag 4 bis zu seinem Anschlag 27 am Halter 2 mit, an dem er zunächst zur Anlage kommt. Der Verfahrweg der Gewindemutter 16 ist allerdings noch nicht verbraucht. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Dadurch wird zwischen der Bremsscheibe 6 und dem inneren Reibbelag 4 ein Abstand eingestellt, der wesentlich größer als das vorhin genannte Lüftspiel L_i ist. Wenn die Drehrichtung der Gewindespindel 17 beibehalten wird, ziehen sich die Antriebseinheit 3 sowie der Bremssattel 1 zu dem an einer weiteren Bewegung in der Löserichtung gehinderten inneren Reibbelag 4 hin, d.h., in der Zeichnung nach links. Diese Bewegung dauert bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Gewindemutter 16 an ihrem Anschlag 28 zur Anlage kommt. Infolgedessen wird der vorhin erwähnte Abstand bzw. der Verfahrweg S_i jeweils zur Hälfte auf das Lüftspiel L_i bzw. L_a gleichmäßig verteilt, so dass der auf diese Art und Weise eingestellte Abstand zwischen der Bremsscheibe 6 und dem inneren bzw. äußeren Reibbelag 4 bzw. 5 L_i + 0,5 S_i bzw. L_a + 0,5 S_i beträgt (3).
Bei einer elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse mit teilweise verschlissenen Reibbelägen 41, 51, die in 4 und 5 dargestellt ist, ist der zur Verfügung stehende Abstand bzw. Verfahrweg S_i1 (4) selbstverständlich größer, so dass auch das durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellte Lüftspiel L_i, L_a um den Verschleißbetrag größer ist (5).
6 zeigt schließlich eine konstruktive Lösung der druck- sowie zugkraftübertragenden Verbindung zwischen dem Untersetzungsgetriebe 12 und dem ersten bzw. inneren Reibbelag 4. Zu diesem Zweck ist die Rückenplatte 29 des ersten Reibbelags 4 mit einem formschlüssigen, vorzugsweise U-förmigen Mittel 30 versehen, das einen radialen Kragen 31 aufnimmt, der am dem ersten Reibbelag 4 zugewandten Ende der Gewindemutter 16 ausgebildet ist. Durch diese Maßnahmen ist gewährleistet, dass der erste Reibbelag 4 bei einer Rückwärtsbewegung der Gewindemutter 16 mitgenommen wird.
Wenn ein Konflikt zwischen Bremsdynamik (optimal bei minimalem Lüftspiel) und Temperatur der Bremsscheibe (größtmögliches Lüftspiel) auftritt, ist es jederzeit möglich, jeden beliebigen Wert zwischen dem Mindest-Betriebslüftspiel L_i/L_a und maximal einzustellendem Lüftspiel L_i + 0,5 S_i1 bzw. L_a + 0,5 S_i1 (4, 5) einzustellen.
Das Verfahren kann im Prinzip nach jeder Betätigung der Bremse eingesetzt werden, in vorteilhafter Weise auch zur Minimierung der Restmomente nach dem Lösen der Bremse aus einer Feststellbremsfunktion. So können beispielsweise nach einer längeren Standzeit an die Bremsscheibe angerostete Reibbeläge von der Bremsscheibe restmomentfrei gelöst werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind selbstverständlich auch zahlreiche Modifikationen denkbar. So kann z. B. der erste Reibbelag mit der Gewindemutter durch Verschrauben oder Verkleben kraftübertragend verbunden werden bzw. durch eine geeignete Feder an der Gewindemutter gefesselt werden. Auch der zweite Reibbelag kann am Bremssattel durch Einhängen, Verschrauben oder Verkleben gefesselt werden bzw. durch eine separate Feder gehalten werden. Zur besseren Kühlung der Bremsscheibe und zur Verringerung des Wärmeeintrags in den Bremssattel kann der Bereich des Bremssattels über der Bremsscheibe einen größeren radialen Freigang als die übrigen Bereiche aufweisen.

Claims

Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, mit einem auf einem Halter angeordneten Bremssattel, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkende Reibbeläge begrenzt verschiebbar angeordnet sind, sowie mit einer Antriebseinheit, deren Betätigungselement einen der Reibbeläge direkt mit der Bremsscheibe in Eingriff bringt, während der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff gebracht wird, wobei die Antriebseinheit aus einem Elektromotor sowie mindestens einem wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und dem ersten Bremsbelag angeordneten Untersetzungsgetriebe besteht, und wobei das Betätigungselement durch einen Teil des Untersetzungsgetriebes gebildet ist, der durch eine sowohl Druck- als auch Zugkraft übertragende Verbindung mit dem ersten Reibbelag gekoppelt ist und dessen Bewegung in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung durch einen axialen Anschlag begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (27, 28) vorgesehen sind, die bei Bedarf durch Ansteuerung der Antriebseinheit (3) eine Vergrößerung des Abstands (L_i, L_a) zwischen den Bremsbelägen (4, 5) und der Bremsscheibe (6) über das im Betrieb einzustellende Maß hinaus ermöglichen.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Bremsbelag (5) und dem Bremssattel (1) eine sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragende Verbindung vorgesehen ist, wobei außerhalb des Bremssattels (1) ein Anschlag (27) für den ersten Reibbelag (4) angeordnet ist, der bei der Bewegung des Betätigungselementes (7 bzw. 16) in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung derart wirksam wird, dass eine Relativbewegung zwischen dem Bremssattel (1) und der Bremsscheibe (6) stattfindet.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (27) am Halter (2) ausgebildet ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (27) des ersten Reibbelags (4) gegenüber dem Bremssattel (1) bzw. der Antriebseinheit (3) derart angeordnet ist, dass beim Anlegen des ersten Reibbelags (4) am Anschlag (27) der Verfahrweg des Betätigungselementes (7 bzw. 16) in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung bzw. der Abstand (S_i) bis zu seinem Anschlag (28) in eine Vergrößerung des Abstands (L_i, L_a) zwischen den Reibbelägen (4,5) und der Bremsscheibe (6) in einem dem Verschleiß der Reibbeläge (4,5) proportionalen Verhältnis, vorzugsweise jeweils um eine Hälfte des Abstands (S_i) umgesetzt wird.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (12) als Kugelgewindetrieb (16 – 18) ausgebildet ist, dessen Gewindemutter (16) das Betätigungselement (7) bildet.
Verfahren zur Einstellung des Abstands zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe einer elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, mit einem auf einem Halter (Rahmen) angeordneten Bremssattel, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkende Reibbeläge begrenzt verschiebbar angeordnet sind, sowie mit einer Antriebseinheit, deren Betätigungselement einen der Reibbeläge direkt mit der Bremsscheibe in Eingriff bringt, während der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff gebracht wird, wobei die Antriebseinheit aus einem Elektromotor sowie mindestens einem wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und dem ersten Bremsbelag angeordneten Untersetzungsgetriebe besteht, und wobei das Betätigungselement durch einen Teil des Untersetzungsgetriebes gebildet ist, der durch eine sowohl Druck- als auch Zugkraft übertragende Verbindung mit dem ersten Reibbelag gekoppelt ist und dessen Bewegung in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung durch einen axialen Anschlag begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (L_i, L_a) zwischen den Bremsbelägen (4, 5) und der Bremsscheibe (6) bei Bedarf durch Ansteuerung der Antriebseinheit (3) über das im Betrieb einzustellende Maß hinaus vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Belag (4) durch Ansteuerung der Antriebseinheit (3) in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung an einen gegenüber dem Bremssattel (1) bzw. der Antriebseinheit (3) fest angeordneten Anschlag (27) angelegt wird, wonach der Bremssattel (1) bzw. die Antriebseinheit (3) gegenüber der Bremsscheibe (6) derart bewegt wird, dass der Verfahrweg des Betätigungselementes (7 bzw. 16) in der der Betätigungsrichtung entgegengesetzten Richtung bzw. der Abstand (S_i) bis zu seinem Anschlag (28) in eine Vergrößerung des Abstands (L_i, L_a) zwischen den Reibbelägen (4, 5) und der Bremsscheibe (6) in einem dem Verschleiß der Reibbeläge (4,5) proportionalen Verhältnis, vorzugsweise jeweils um eine Hälfte des Abstands (S_i) zwischen dem Betätigungselement (7, bzw. 16) und seinem Anschlag (28) umgesetzt wird.