DE19711382A1 - Feststellbremsvorrichtung an einem Bremssattel einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse - Google Patents
Feststellbremsvorrichtung an einem Bremssattel einer hydraulisch betätigbaren BetriebsbremseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Feststellbremsvorrichtung an einem
Bremssattel einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse, bei
der die Feststellbremsvorrichtung einen elektrischen Antrieb
umfaßt, der auf mindestens einen Kolben der Betriebsbremse
wirkt.
Eine derartige Feststellbremsvorrichtung ist aus der
EP 0 739 871 A1 bekannt. Dort wird u. a. eine Schwimmsattel
bremse beschrieben, die über eine hydraulische Betriebsbremse
und eine elektromechanische Feststellbremse verfügt. Die Fest
stellbremse wirkt auf einen Kolben der hydraulischen Betriebs
bremse. Hierzu ist am Bremssattel ein elektrischer Antrieb an
geordnet. Er besteht aus einem Elektromotor, einem Schnecken
getriebe und einem Schraubgetriebe. Der Elektromotor treibt
über das Schneckengetriebe eine Gewindespindel an, die koaxial
in einer zentralen Bohrung des Hydraulikkolbens liegt. In der
Bohrung stützt sie sich über eine verdrehsteife Mutter am Kol
ben ab. Bei einer Betätigung der Feststellbremse schraubt der
elektrische Antrieb die Mutter gegen den Hydraulikkolben und
diesen wiederum gegen den benachbarten Bremsbelag.
Im Gegensatz zur konventionell mittels eines Seilzugs betätig
ten Feststellbremse hat diese Konstruktion eine große Steifig
keit. Der lange, elastische Seilzug herkömmlicher Feststell
bremsen wird durch ein relativ starres Getriebe ersetzt. Daraus
ergibt sich bei der zuvor beschriebenen elektromechanischen
Feststellbremse, zumindest nach einer Fahrt mit stark
belasteter bzw. heißer Betriebsbremse ein Nachlassen der Brem
senklemmkraft nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs. Das Ab
kühlen der Bremsanlage erzeugt - u. a. durch das Schrumpfen der
Bremsscheibe in axialer Richtung - ein das Nachlassen der
Bremsenklemmkraft verursachendes Lüftspiel zwischen den Brems
belägen und der Bremsscheibe.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine elektro
mechanische Feststellbremsvorrichtung zu schaffen, bei der die
Bremsenklemmkraft nahezu unabhängig von thermischen Einflüssen
im Bereich des Bremssattels ist. Dabei soll der Aufbau der
Vorrichtung wenig Bauraum beanspruchen und nahezu wartungsfrei
sein.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Zwischen dem Motor des elektrischen Antriebs und wenigstens
einem Kolben der hydraulischen Betriebsbremse ist mindestens
ein bei Betätigung der Feststellbremse ladbarer mechanischer
Federspeicher mit mindestens einem integrierten Federelement
angeordnet. Dabei spannt das Federelement den Kolben in Rich
tung auf die Bremsscheibe vor.
Bei Schwimmsattel- und pendelsattelbremsen wird in der Regel
nur ein elektromechanischer, mit Federspeicher versehener An
trieb benötigt. Festsattelbremsen benötigen mindestens zwei
einander gegenüberliegende Feststellbremsvorrichtungen.
Ein in einer Feststellbremsvorrichtung integrierter Federspei
cher kann direkt oder indirekt den Hydraulikkolben der Be
triebsbremse gegen die Bremsscheibe pressen. Für die direkte
Belastung des Kolbens kann jeder thermisch belastbare Feder
speicher verwendet werden, der seine gespeicherte Federenergie
über einen Linearhub abgeben kann. Als Federelemente können
beispielsweise je nach erforderlicher Federrate Schraubenfe
dern, Blattfedern oder Tellerfedern eingesetzt werden. Auch
eine Kombination gleich- oder verschiedenartiger Federn ist
denkbar.
Ein Torsionsfederspeicher kann nur indirekt auf den Hydraulik
kolben wirken. Er benötigt mindestens ein Getriebe oder einen
Mechanismus, der die Torsion des Federspeichers in eine lineare
Bewegung umwandelt. Die Umwandlung kann beispielsweise mit
Hilfe eines Gewindespindelgetriebes, eines Exzentergetriebes,
eines Geradschubkurbelgetriebes oder dergleichen erfolgen.
Ein Torsionsfederspeicher enthält mindestens ein Torsionsfe
derelement. Dies kann u. a. eine Schraubenfeder, eine Spiral
feder oder ein Torsionsstab sein. Beispielsweise kann es bei
einen Antrieb mit einem Schneckengetriebe, vgl.
EP 0 739 871 A1, auch ein Teil des Schneckenrades sein. Hierzu
ist der Zahnkranz des Schneckenrades mit seiner Nabe über ra
diale, speichenartig angeordnete Blattfedern verbunden, so daß
sich die Nabe gegenüber dem Zahnkranz um einige Winkelgrade
verdrehen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht
oder nur teilweise zitierten Unteransprüchen und der nachfol
genden Beschreibung mehrerer schematisch dargestellter Ausfüh
rungsformen:
Fig. 1 Feststellbremsvorrichtung mit zweistufigem Schraub
radgetriebe und direkt wirkendem Federspeicher;
Fig. 2 Feststellbremsvorrichtung mit einem kombinierten
Schraubrad- und Exzentergetriebe sowie einem direkt
wirkenden Federspeicher;
Fig. 3 Feststellbremsvorrichtung mit zweistufigem Schraub
radgetriebe und indirekt wirkendem Federspeicher.
Fig. 1 bis 3 zeigen vereinfacht eine Schwimmsattelbremse mit
verschieden ausgeführten Feststellbremsvorrichtungen.
Die Schwimmsattelbremse umgreift mit einer Bremssattelfaust (1)
eine Bremsscheibe (14). Im rechten Bereich der
Bremssattelfaust (1) sitzt in einer Kolbenkammer (2) ein Kol
ben (5), der bei einer Betätigung der Betriebsbremse die
Bremsbeläge (11, 12) hydraulisch gegen die Bremsscheibe (14)
preßt. Die Bremsflüssigkeit strömt hierzu über die Bohrung (3)
in die Kolbenkammer (2). Zwischen dem rechten Bremsbelag (12)
und dem Kolben (5) sowie zwischen dem linken Bremsbelag (11)
und der Bremssattelfaust (1) liegt je eine Rückenplatte (10).
Am Bremssattel der Kombinationsbremse in Fig. 1 ist eine
Feststellbremsvorrichtung angeordnet, die den Kolben (5) mit
Hilfe eines zweistufigen Getriebes (31, 32) und (21, 23) eines
Elektromotors (41) verstellt. Der am Bremssattel befestigte
Elektromotor (41) treibt ein Schneckengetriebe (31, 32) an, das
über einen Gewindespindeltrieb (21, 23) den Kolben (5) in
axialer Richtung verstellt.
Dazu sitzt in einer zentralen Bohrung (6) des Kolbens (5) eine
Gewindehülse (21) mit einem Innengewinde, in das eine Gewinde
spindel (23) eingreift. Die Gewindehülse (21) stützt sich im
Kolben (5) über ein Tellerfederpaket (51) am Boden der Kolben
bohrung (6) ab. Die im Bereich des Tellerfederpakethubs axial
verschiebbare Gewindehülse (21) sitzt verdrehsicher im Kol
ben (5). Die Verdrehsicherung bildet beispielsweise eine an der
Gewindehülse (21) angeordnete Nase (22), die in eine im
Kolben (5) eingefräste Nut (7) eingreift.
Der Kolben (5) wird über einen Kolbendichtring (8) und eine
nicht dargestellte Staubkappe in der Regel verdrehsicher in der
Bremssattelfaust (1) gehalten.
Das rechte Ende der Gewindespindel (23) ist aus der Bremssat
telfaust (1) herausgeführt. Auf ihrem freien Ende ist ein
Schneckenrad (31) angeordnet. Zwischen der Bremssattelfaust (1)
und dem Schneckenrad (31) sitzt eine Wälzlagerung (26), die die
Gewindespindel (23) zumindest axial lagert.
Das Schneckenrad (31) kämmt mit einer Schnecke (32), die auf
der verlängerten Welle (42) des Elektromotors (41) sitzt.
Im Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und bei unbetätigter Be
triebsbremse befindet sich die Gewindehülse (21) in einer hin
teren Position, so daß das Tellerfederpaket (51) unbelastet
ist. Der Kolben (5) kann sich bei einer hydraulischen Betäti
gung der Betriebsbremse - unbeeinträchtigt durch die Teile der
Feststellbremsvorrichtung - zwischen seiner Arbeits- und Ruhe
position bewegen. Nach einem Anhalten zum Anstellen des Kraft
fahrzeugs kann die Feststellbremsvorrichtung durch ein Bestro
men des Elektromotors (41) betätigt werden. Der Elektromo
tor (41) dreht über das selbsthemmende Schneckengetriebe (31,
32) die Gewindespindel (23). Letztere schraubt die Gewinde
hülse (21) beispielsweise solange nach links, bis der Elektro
motor (41) beim Erreichen einer steuerungstechnisch vorgegebe
nen Leistungsaufnahme abschaltet. Die Gewindespindel (23) legt
hierbei das Tellerfederpaket (51) nicht nur am Boden der Kol
benbohrung (6) an, sondern spannt das Tellerfederpaket (51)
beispielsweise um mehrere Zehntel Millimeter vor.
Nach dem Abkühlen der Bremsanlage, also nach einem axialen
Schrumpfen der Bremsscheibe (14), der Bremsbeläge (11, 12) und
der Rückenplatten (10), wird der Kolben (5) durch die Wirkung
des Federspeichers (51) nachgeführt, so daß die Bremswirkung
der Feststellbremse nahezu unverändert bleibt.
Eine vergleichbare Lösung mit einem direkt wirkenden Feder
speicher (52) ist in Fig. 2 dargestellt. Der Elektromotor (41)
ist hier gegenüber Fig. 1 um 90° versetzt angeordnet. Das
durch ihn angetriebene Schneckengetriebe (31, 32) verdreht eine
Exzenterwelle (34) , deren Exzenter (35) einen Stößel (24)
koaxial zum Kolben (5) bewegt. Der Stößel (24) belastet bei
Betätigung der Feststellbremse über eine Tellerfedersäule (52)
den Kolben (5). Bei nicht betätigter Feststellbremse liegen die
Tellerfedern der Tellerfedersäule (52) gering belastet oder
vollständig entlastet zwischen der Kolbenbohrung (6) und dem
Stößel (24).
In der Fig. 3 ist eine Variante dargestellt, bei der der Fe
derspeicher (53) zwischen zwei Getrieben (31, 32) und (21, 23)
angeordnet ist. Der Elektromotor (41) treibt über das
Schneckengetriebe (31, 32) die Gewindespindel (23) an. Zwischen
der Schneckenradwelle (33) und der Gewindespindel (23) ist
beispielsweise eine Schraubenfeder (53) als Torsionsfeder
speicher angeordnet. Die Gewindespindel (23) stützt sich wie in
Fig. 1 am Kolben (5) über eine Gewindehülse (21) ab.
Beim Betätigen der Feststellbremsvorrichtung schraubt der Ge
triebezug die Gewindespindel (23) bzw. den Kolben (5) gegen den
Bremsbelag (12). Der Schwimmsattel (1) umgreift zangenartig die
Scheibenbremse (14). Nach dem Klemmen der Bremse wird die
Schneckenradwelle (33) gegenüber der Gewindespindel (23) durch
ein Weiterdrehen um einen ggf. steuerungstechnisch ein
stellbaren Winkel im Federspeicher (53) tordiert. In der Folge
dreht sich bei abgeschaltetem Elektromotor (41) und bei
blockiertem Schneckengetriebe (31, 32) die Gewindespindel (23)
beim axialen Schrumpfen der Bremsscheibe (14) soweit um ihre
Längsachse, daß eine mindestens erforderliche Bremsenklemmkraft
erhalten bleibt.
Für den Fall, daß der maximale Torsionswinkel unter 360° liegt,
kann der Federspeicher (53) mit einer Kupplung überbrückt sein.
Wenn die Kupplung beispielsweise 300° Torsion zuläßt, treibt
die Schneckenradwelle (33) die Gewindespindel (23) zum
Schließen der Feststellbremsvorrichtung nach einer spannenden
Verdrehung um 300° direkt an. Zum Lösen der Feststellbremse
wird nach einer Rückdrehung um ca. 300° - nach einem teilweise
Entspannen des Federspeichers (53) - die Gewindespindel (23)
direkt angetrieben. Das hat den Vorteil, daß zum Lösen der
Feststellbremse die Torsionsfeder (53) nicht erst in
Gegenrichtung gespannt werden muß. Die Feststellbremse öffnet
dadurch schneller.
Ein weiteres Lösungskonzept sieht vor, den Torsionsspei
cher (53) aus Fig. 3 in die Konstruktion aus Fig. 2 zu inte
grieren. Der Federspeicher (53) wird dort zwischen der
Schneckenradwelle (33) und der Exzenterwelle (34) angeordnet.
Anstelle des Federspeichers (52) wird im Bereich des Kol
bens (5) eine Rückhubmechanik für den Stößel (24) eingebaut.
1
Bremssattelfaust
2
Kolbenkammer
3
Bohrung
5
Kolben
6
Kolbenbohrung, zentral
7
Nut
8
Kolbendichtring
10
Rückenplatte
11
,
12
Bremsbeläge, links, rechts
14
Bremsscheibe
21
Gewindehülse
22
Nase
23
Gewindespindel
24
Stößel
26
Wälzlagerung
31
Schneckenrad
32
Schnecke
33
Schneckenradwelle
34
Exzenterwelle
35
Exzenter
41
Elektromotor
42
Motorwelle
51
Tellerfederpaket, Federspeicher
52
Tellerfedersäule, Federspeicher
53
Schraubenfeder, Federspeicher (Torsion)
Claims (5)
1. Feststellbremsvorrichtung an einem Bremssattel einer
hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse, bei der die Fest
stellbremsvorrichtung einen elektrischen Antrieb umfaßt, der
auf mindestens einen Kolben der Betriebsbremse wirkt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß zwischen dem Motor (41) des elektrischen Antriebs und dem Kolben (5) mindestens ein bei Betätigung der Feststellbremse ladbarer mechanischer Federspeicher (51; 52; 53) mit mindestens einem integrierten Federelement angeordnet ist, wobei das Federelement den Kolben (5) in Richtung auf die Bremsscheibe (14) vorspannt.
2. Feststellbremsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Federspeicher (51; 52) im Kolben (5) ange
ordnet ist.
3. Feststellbremsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Federspeicher (51; 52) einen linearen Hub
hat.
4. Feststellbremsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Federspeicher (53) mindestens ein Torsions
federelement enthält.
5. Feststellbremsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Federspeicher (53) auf ein Gewindespindel
(21, 23) oder Exzentergetriebe (34, 35, 24) wirkt.
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Family
ID=7823856
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