DE19628771A1

DE19628771A1 - Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse

Info

Publication number: DE19628771A1
Application number: DE1996128771
Authority: DE
Inventors: Frank Schumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-07-18
Also published as: DE19628771B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Scheibenbremse ist bekannt aus der WO 96/03301. Die bekannte Scheibenbremse weist einen Bremssattel auf, in dem zwei Bremsbeläge gehalten sind, deren einer zum Aufbringen einer Bremskraft an eine Seite einer zwischen den Bremsbelägen rotierenden Bremsscheibe andrückbar ist, wodurch der andere, gegenüberliegende Bremsbelag infolge einer Reaktionskraft vom Bremssattel an eine gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe angedrückt wird. Zum Andrücken des einen Bremsbelags weist die bekannte Scheibenbremse eine Betätigungseinrichtung mit einem Rollengewindetrieb auf, der von einem Elektromotor antreibbar ist. Um zu verhindern, daß bei einem Ausfall einer Steuerelektronik der Scheibenbremse während einer Bremsung ein durch eine Hysterese der Betätigungseinheit verursachtes Restbremsmoment an der Bremsscheibe wirkt, ist eine vorzugsweise spiralförmige Rückstellfeder vorgesehen, die an einer Spindelmutter des Rollengewindetriebs angreift und diese entgegen der Betätigungsdrehrichtung verstellt, so daß die Bremsbeläge von der Bremsscheibe abgehoben werden.

Die bekannte Scheibenbremse hat den Nachteil, daß sie bei Ausfall ihrer Steuerelektronik während einer Bremsung durch Hysterese ihrer Betätigungseinrichtung nicht vollständig löst, so daß ein Restbremsmoment an der Bremsscheibe wirkt. Hinzu kommt, daß sie sich bei mechanischem Blockieren ihrer Betätigungseinrichtung, beispielsweise infolge Eindringens von Schmutz, durch Verkanten oder durch Festfressen der Teile des Rollengewindetriebs infolge mangelnder Schmierung, nicht mehr lösen läßt. Weiterer Nachteil ist, daß beim Bremskraftaufbau zusätzlich die Kraft der Rückstellfeder überwunden werden muß, wozu der Elektromotor entsprechend größer dimensioniert und stärker bestromt werden muß. Dies verursacht einen Dynamik- und Wirkungsgradverlust. Zum Halten der aufgebauten Bremskraft muß der Elektromotor weiterhin so stark bestromt werden, daß er den Bremsbelag gegen die Kraft der Rückstellfeder mit einer geforderten Andruckkraft an der Bremsscheibe angedrückt hält, was thermische Probleme mit sich bringt. Die bekannte Scheibenbremse läßt sich nicht als Feststellbremse verwenden. Darüber hinaus vergrößert sich ein Lüftspiel, also ein Abstand zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe bei gelöster Scheibenbremse, mit zunehmender Abnutzung der Bremsbeläge. Durch diesen Effekt muß beim Betätigen eine immer größer werdende Federkraft überwunden werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Scheibenbremse weist eine Rückstelleinrichtung auf, die auf einer gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe wie die Betätigungseinrichtung angeordnet ist und mit der sich der Bremsbelag auf dieser gegenüberliegenden Seite von der Bremsscheibe abheben und damit die Scheibenbremse lösen läßt. Die Rückstelleinrichtung ist völlig unabhängig von der Betätigungseinrichtung. Dies hat den Vorteil, daß sich die erfindungsgemäße Scheibenbremse in jedem Fall lösen läßt, also nicht nur bei einem Ausfall ihrer Steuerelektronik, des Elektromotors der Betätigungs einrichtung, sondern auch bei einem mechanischem Blockieren der Betätigungseinrichtung. Weiterer Vorteil ist, daß die Rückstelleinrichtung den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Scheibenbremse nicht verringert.

Auch wenn die erfindungsgemäße Scheibenbremse als Feststell bremse Verwendung findet, läßt sie sich - vorausgesetzt sie weist voneinander unabhängige Stromversorgungen für die Betätigungs- und die Rückstelleinrichtung auf - in jedem Fall lösen, damit ein mit ihr ausgerüstetes Kraftfahrzeug verfügbar ist. Hinzu kommt der Vorteil einer verbesserten Gewichtsverteilung am Bremssattel infolge der Anordnung der Betätigungseinrichtung mit ihrem Elektromotor auf einer Seite und der Rückstelleinrichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Ausbildung des Bremssattels als Schwimm- oder Faustsattel, da ein seine Verschiebbarkeit verschlechterndes Kippmoment auf seine Führungen verringert ist. Weiterhin wird der verfügbare Bauraum in einem Fahrzeugrad bessser genutzt.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse im Schnitt bzw. Teilschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 weist einen Bremssattel 12 auf, in dem zwei Bremsbeläge 14, 16 beiderseits einer Bremsscheibe 18 angebracht sind. Im Bremssattel 12 ist auf einer Seite der Bremsscheibe 18 eine Betätigungseinrichtung 20 untergebracht. Diese weist einen an sich bekannten Rollengewindetrieb mit einer Gewindespindel 22, mit achsparallelen Gewinderollen 24 und eine die Gewindespindel 22 umgebende, koaxiale Spindelmutter 26 auf. Die Gewinderollen 24 befinden sich in einem Ringspalt zwischen der Gewindespindel 22 und der Spindelmutter 26 und stehen mit der Gewindespindel 22 und der Spindelmutter 26 in Eingriff. Bei rotierendem Antrieb der Spindelmutter 26 laufen die Gewinderollen 24 wie Planetenräder eines Planetengetriebes um die Gewindespindel 22 um und treiben die Gewindespindel 22 zu einer axialen Verschiebebewegung an.

Der in Fig. 1 rechts dargestellte Bremsbelag 14 ist drehf est an einem Stirnende der Gewindespindel 22 angebracht. Er wird durch die Verschiebebewegung der Gewindespindel 22 an eine Seite der Bremsscheibe 18 angedrückt. Der Bremssattel 12 ist in an sich bekannter Weise als Schwimmsattel (Faustsattel) ausgebildet, d. h. er ist achsparallel zur Gewindespindel 22 verschiebbar. Durch Andrücken des Bremsbelags 14 an die Bremsscheibe 18 wird der Schwimmsattel 12 verschoben und drückt dadurch den gegenüberliegenden Bremsbelag 16 an die gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe 18 an, wodurch die Bremsscheibe 18 gebremst wird. Durch Rotation der Spindelmutter 26 mit entgegengesetztem Drehsinn werden die Bremsbeläge 14, 16 wieder von der Bremsscheibe 18 abgehoben und die Scheibenbremse 10 gelöst.

Die Spindelmutter 26 ist mit zwei Radiallagern 28, 30 im Bremssattel 12 gelagert und stützt sich über ein Axiallager 32 an diesem ab.

Zum rotierenden Antrieb der Spindelmutter 26 weist die Betätigungseinrichtung 20 einen Hohlwellen-Elektromotor 34 auf. Die Spindelmutter 26 bildet zugleich einen Rotor bzw. eine Hohlwelle des Elektromotors 34. Sie ist mit in ihrem Umfang eingelassenen Permanentmagneten 38 versehen. Ein Stator 40 des Elektromotors 34 ist im Bremssattel 12 fest angebracht.

Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 18 ist eine Rückstelleinrichtung 42 am Bremssattel 12 der erfindungsgemäßen Scheibenbremse 10 angebracht. Die Rückstelleinrichtung 42 weist einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel 44 und einer aufgeschraubten Spindelmutter 46 auf. Die Spindelmutter 46 ist mit einem Radialnadellager 48 im Bremssattel 12 gelagert und stützt sich über ein axiales Rollenlager 50 gegen einen die Rückstelleinrichtung 42 abdeckenden Deckel 52 ab, der lösbar mit dem Bremssattel 12 verbunden, beispielsweise verschraubt ist. Der in Fig. 1 links dargestellte Bremsbelag 16 ist drehfest an einem Stirnende der Gewindespindel 44 des Spindeltriebs angebracht. Durch rotierenden Antrieb der Spindelmutter 46 läßt sich dieser Bremsbelag 16 an die Bremsscheibe 18 andrücken und vor allem auch wieder von ihr abheben.

Zum rotierenden Antrieb weist die Spindelmutter 46 der Rückstelleinrichtung 42 ein mit ihr einstückiges Zahnrad 54 auf, mit dem eine Gewindeschnecke 56 kämmt, die drehfest auf einer Welle eines Rückstell-Elektromotors 58 angebracht ist.

Die Rückstelleinrichtung 42 ist durch ihr Spindelgetriebe 44, 46 und ihr Schneckengetriebe 54, 56 selbsthemmend, d. h. sie verstellt sich nicht und der mit ihr bewegbare Bremsbelag 16 verschiebt sich nicht, wenn mittels der Betätigungseinrichtung 20 eine Bremskraft erzeugt wird, wobei der Bremsbelag 16 an die Bremsscheibe 18 angedrückt wird. Die erfindungsgemäße Scheibenbremse 10 wird im Normalfall ausschließlich mit dem Elektromotor 34 der Betätigungseinrichtung 20 betätigt (Bremsen und Bremselösen), der Rückstell-Elektromotor 58 bleibt unbestromt.

Die Verwendung eines Schwimmsattels als Bremssattel 12 hat den Vorteil, daß eine Betätigungseinrichtung 20 zum Andrücken einer Bremsbacke 14 an die Bremsscheibe 18 genügt. Sie hat den weiteren Vorteil, daß es im Fehlerfall, d. h. bei Ausfall der Betätigungseinrichtung 20 bei angezogender Bremse genügt, den auf der gegenüberliegenden Seite wie die Betätigungseinrichtung 20 der Bremsscheibe 18 befindlichen Bremsbelag 16 von der Bremsscheibe 18 abzuheben, um über eine Verschiebbung des Schwimmsattels 12 auch den anderen Bremsbelag 14 von der Bremsscheibe 18 abzuheben und somit die Scheibenbremse 10 vollständig zu lösen.

Weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Scheibenbremse 10 ist, daß sich bei Ausfall der Betätigungseinrichtung 20 mittels der Rückstelleinrichtung 42 eine Hilfsbremsfunktion aufrecht erhalten läßt. Hinzu kommt eine einfache Lüftspielein stellung, d. h. die Einstellung der beiden Spalte zwischen den beiden Bremsbelägen 14, 16 und der Bremsscheibe 18:
Vergrößert sich das Lüftspiel durch Abnutzung der Bremsbeläge 14, 16 und der Bremsscheibe 18, so wird der Zustellweg, bis beide Bremsbeläge 14, 16 bei Betätigung der Scheibenbremse 10 an der Bremsscheibe 18 zur Anlage kommen, größer und die Zustellzeit verlängert sich. Der Zeitpunkt, an dem beide Bremsbeläge 14, 16 an der Bremsscheibe 18 zur Anlage kommen, ist einfach feststellbar, da die Kraft zum Andrücken der Bremsbeläge 14, 16 an die Bremsscheibe 18 und damit die Stromaufnahme des Elektromotors 34 der Betätigungseinrichtung 20 sprungartig ansteigen.

Verlängert sich die Zustellzeit über einen vorgegebenen Wert, wird nach dem Lösen der erfindungsgemäßen Scheibenbremse 10 das Lüftspiel mittels der Rückstelleinrichtung 42 geringfügig verkleinert.

Die beiden Elektromotoren 34, 58 sind an voneinander unabhängige Stromversorgungen angeschlossen, um das Lösen der Scheibenbremse 10 im Fehlerfall ihrer Betätigungseinrichtung 20 und bei Ausfall der Stromversorgung des Elektromotors 34 der Betätigungseinrichtung 20 sicherzustellen.

Die in Fig. 2 dargestellte, erfindungsgemäße Scheibenbremse 60 weist einen Rollengewindetrieb 62 und einen Hohlwellen- Elektromotor 64 als Rückstelleinrichtung auf. Der Rollengewindetrieb 62 hat eine Gewindespindel 66, an deren Stirnseite der Bremsbelag 16 drehfest angebracht ist. Gewinderollen 68 stehen mit der Gewindespindel 66 und einer diese umgebende Spindelmutter 70 in Eingriff.

In einen Umfang der Spindelmutter 70 sind Permanentmagnete 72 eingelassen, die Spindelmutter 70 bildet zugleich einen Rotor des Elektromotors 64 der Rückstelleinrichtung 62. Ein Stator 74 ist im Bremssattel 60 fest angebracht.

Um die Selbsthemmung der Rückstelleinrichtung 62 sicherzu stellen, kann beispielsweise eine nicht dargestellte, elektromagnetisch lösbare Haltebremse vorgesehen werden, die die Spindelmutter 70 arretiert. Auch kann beispielsweise ein Trapezspindeltrieb anstelle des Rollengewindetriebs 62 vorgesehen werden, der eine höhere Selbsthemmung aufweist.

Die Rückstelleinrichtung mit dem Rollengewindetrieb 62 und dem Hohlwellen-Elektromotor 64 ist eine verkleinerte Ausbildung des Rollengewindetriebs 22, 24, 26 und des Elektromotors 34 der Betätigungseinrichtung 20 der in Fig. 1 dargestellten Scheibenbremse 10 und funktioniert wie jene Betätigungseinrichtung 20. Die Rückstelleinrichtung 62, 64 tritt an die Stelle der Rückstelleinrichung 42 der in Fig. 1 dargestellten Scheibenbremse 10. Im übrigen ist die in Fig. 2 dargestellte Scheibenbremse 60 ebenso aufgebaut und funktioniert in derselben Weise wie die in Fig. 1 dargetellte Scheibenbremse 10, insbesondere weist sie eine ebensolche, in Fig. 2 nicht sichtbare Betätigungseinrichtung auf.

Claims

1. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, mit einem Bremssattel, an dem auf einer Seite einer Bremsscheibe eine einen Elektromotor aufweisende Betätigungseinrichtung angebracht ist, mit der ein Bremsbelag an eine Bremsscheibe andrückbar und wieder von ihr abhebbar ist, und mit einer Rückstelleinrichtung, mit der die Scheibenbremse lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (42; 62, 64) auf einer gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe (18) am Bremssattel (12) angebracht ist und mit ihr ein zweiter, auf einer gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe (18) angeordneter Bremsbelag (16) von der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe (18) abhebbar ist.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel (12) ein Schwimmsattel ist.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (42; 62, 64) elektromechanisch ist.

4. Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (42; 62, 64) einen Elektromotor (58; 64) aufweist.

5. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (42; 62, 64) selbsthemmend ist.

6. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (20) und die Rückstelleinrichtung (42; 62, 64) zwei voneinander unabhängige Stromversorgungen aufweisen.