DE19902708B4

DE19902708B4 - Betätigungsvorrichtung für eine Bremse

Info

Publication number: DE19902708B4
Application number: DE19902708A
Authority: DE
Inventors: Dr. Rieth Peter E.; Rudolf Thiel; Jürgen Bauer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: DE19902708A1

Abstract

Betätigungsvorrichtung für eine Bremse mit einem Betätigungselement (4), das unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsmechanismus mit einem in einem Gehäuse (1) verschiebbar angeordneten Kolben (2) zusammenwirkt, durch den ein Reibbelag (3) betätigbar ist, wobei der Übersetzungsmechanismus zusammen mit dem Betätigungselement (4) und mit dem Kolben (2) verschiebbar ausgebildet ist und durch Wirkung einer auf den Kolben (2) entgegen der Betätigungskraft einwirkenden Gegenkraft mit dem Gehäuse (1) in eine kraftschlüssige Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolben (2) und dem Betätigungselement (4) ein Verbindungselement (16) vorgesehen ist, das ein Mitnehmen des Kolbens (2) bei einem Rückstellen des Betätigungselements (4) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine Betätigungsvorrichtung für eine Bremse ist z. B. aus der DE – 196 15 186 C1 bekannt. Die vorbekannte Betätigungsvorrichtung weist eine Spindel auf, die durch die Umwandlung der Rotationsbewegung eines Läufers eines Elektromotors in eine Translationsbewegung bewegbar ist, und einer mechanischen Übersetzung in Gestalt eines Hebelmechanismus, der die Axialkraft vervielfacht und auf einen Kolben überträgt, der einen Bremsbelag an eine Bremsscheibe andrückt und somit ein Bremsmoment erzeugt. Durch die mechanische Übersetzung wird die Anforderung an das Drehmoment des Elektromotors verringert und damit eine kleinere Baugröße und ein geringeres Gewicht der Betätigungsvorrichtung erreicht.
Bei einer Abnahme der Dicke der Bremsbeläge durch im Betrieb auftretenden Verschleiß oder bei Veränderungen z. B. der Länge der Betätigungsvorrichtung in axialer Richtung durch z. B. thermische Ausdehnung ist bei der bekannten Vorrichtung jedoch keine unter den im Betrieb auftretenden Bedingungen gleichbleibende Übersetzung der Kraft mit Hilfe des eingesetzten Hebelmechanismus gewährleistet. Dadurch kann das Bremsmoment dann nicht mehr über einen einfachen linearen Zusammenhang durch das Antriebsmoment des Elektromotors eingestellt werden. Dies kann gegebenenfalls zu einer Überlastung oder sogar zur Zerstörung des eingesetzten Elektromotors führen und damit zu einem Ausfall der Bremsanlage.
In der DE 1 027 080 A wird eine Scheibenbremse mit axial beweglichen Scheiben mit Reibbelägen und einer zwischen diesen Scheiben liegenden weiteren Scheibe als Spreizvorrichtung beschrieben, wobei die weitere Scheibe das Bremsmoment auf einen feststehenden Radnabenträger überträgt, mit dem sie drehfest verbunden ist, sich jedoch in der Achsrichtung verschieben lässt.
Eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung für eine Bremse ist aus der DE 196 29 937 A1 bekannt. Die Betätigungsvorrichtung umfasst eine selbstverstärkende Hebelübertragung zwischen einem ersten axialen Hubantrieb einerseits und einem zweiten axialen Hubantrieb für die Bremsbeläge sowie eine den Verschleiß der Bremsbeläge selbsttätig ausgleichende mechanische Nachstellvorrichtung nach Art einer Ratschen-Abstützung der Hebelübertragung relativ zu dem Bremssattel.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung für eine Bremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß ein Einstellen eines Lüftspiels beim Rückstellen bzw. Lösen der Bremse sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Um auf einfache Art das Lösen der Bremse zu ermöglichen, ist zwischen dem Kolben und dem Betätigungselement ein Verbindungselement vorgesehen, das ein Mitnehmen des Kolbens beim Rückstellen des Betätigungselements gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Übersetzungsmechanismus durch mehrere sowohl an dem Kolben als auch an dem Betätigungselement anliegende Kraftübertragungselemente gebildet. Dadurch ist auf einfache konstruktive Weise eine besonders wirksame Kraftübertragung zwischen Betätigungselement und Kolben gewährleistet.
Vorteilhafterweise sind die Kraftübertragungselemente mit mehreren im Gehäuse nebeneinander ausgebildeten Abstützflächen in Eingriff bringbar.
Um ein Verdrehen der Kraftübertragungselemente untereinander zu verhindern, können die Kraftübertragungselemente miteinander verbunden sein. Die Verbindung der Kraftübertragungselemente kann in einer bevorzugten Ausführungsform elastisch ausgebildet sein. Dadurch ist trotz einer radialen Führung der Kraftübertragungselemente noch eine gewisse Beweglichkeit jedes einzelnen Kraftübertragungselementes gewährleistet.
Vorzugsweise sind die Abstützflächen durch nebeneinanderliegende konzentrische Ringe gebildet, um eine einfache Bauweise zu gewährleisten. Die Abstützflächen begrenzen Ringräume, die bei der Betätigung die zugeordneten Enden der Kraftübertragungselemente aufnehmen.
Die Ringe können axial begrenzt verschiebbar sein, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Kolben bei allen im Betrieb auftretenden Zuständen sicherzustellen.
Die Ringe sind in einer bevorzugten Ausführungsform in axialer Richtung durch ein Federelement vorgespannt, um ihre Position im kraftlosen Zustand vorzugeben und dennoch ein gewisses Maß an Beweglichkeit im Falle des Kraftschlusses zu gewährleisten.
Vorzugsweise sind die Ringe im axialen Schnitt dreieckförmig ausgebildet. Dadurch wird eine optimale Kraftübertragung zwischen den Kraftübertragungselementen und dem Betätigungselement bei der gegebenen Geometrie geboten.
In einer bevorzugten Bauausführung kann das Betätigungselement als eine von einem Elektromotor angetriebene Spindel, die in axialer Richtung verstellbar ist, ausgebildet sein. Die Ansteuerung des Elektromotors kann durch ein Signal erfolgen, das von der Betätigung eines Bremspedals abgeleitet wird. Eine derartige Ausführung ist insbesondere für eine Bremse vom Typ Brake-by-Wire (BBW) geeignet.
Das Betätigungselement kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das Betätigungselement einer hydraulisch vorgespannten Feststellbremse sein.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung für eine Bremse.
Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Erfindung bezieht sich auf eine rein mechanische Betätigung einer Bremse z. B. durch einen Elektromotor.
Die Figur zeigt ein zweiteiliges Gehäuse 1 mit einer Bohrung 20, in der ein Kolben 2 abgedichtet geführt ist. Der Kolben 2 wirkt mit einem Reibbelag 3 zusammen, der zum Abbremsen eine Kraft auf eine nicht gezeigte Bremsscheibe einer Scheibenbremse ausüben kann. Ein in axialer Richtung verschiebbares Betätigungselement 4, das z. B. über ein nicht gezeigtes Rotations-Translations-Getriebe z. B. durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben werden kann, überträgt eine Bremskraft auf den Kolben 2. Die Kraftübertragung erfolgt mittels eines Übersetzungsmechanismus, der mehrere Kraftübertragungselemente 5 umfaßt, die im gezeigten Beispiel als Hebel ausgebildet sind. Die Kraftübertragungselemente 5 stützen sich an einer Aufnahme 6 ab, die über einen Mitnehmer 7 und eine axiale Lagerung 8 am Betätigungselement 4 anliegt. Die Kraftübertragungselemente 5 sind z. B. als gestanzte Blechteile ausgebildet und werden von einer radial beweglichen Halterung 9, die z. B. aus Kunststoff bestehen kann, gehalten und positioniert. Zur gleichmäßigen Anlage am Ende des Kolbens 2 ist eine Wurmfeder 10 vorgesehen.
Die oben aufgeführte Bohrung 20 ist in einem ersten Gehäuseteil 30 als Stufenbohrung ausgebildet, deren Stufe größeren Durchmessers in dem dem Reibbelag 3 abgewandten Bereich des ersten Gehäuseteiles 30 ausgebildet ist. Innerhalb des Bereichs der Stufe mit größerem Durchmesser befinden sich mehrere nebeneinander anliegende Ringe 11, die ein Ringpaket bilden. Die Ringe 11 weisen im axialen Schnitt eine dreieckige Form auf und erfüllen zugleich die Funktion einer Führung des Kolbens 2. Das Ringpaket wird einerseits an einem Anschlag 21 der Stufenbohrung 20 und andererseits durch ein vorzugsweise kompressibles Element, das ein O-Ring 14 sein kann, fixiert. Der O-Ring 14 befindet sich in einer Umfangsnut 15, die in einem zweiten Gehäuseteil 31 ausgebildet ist, das sich an der dem Reibbelag 3 abgewandten Seite des Gehäuses 1 befindet. Der Abstand zwischen dem letzten Ring 11 des Ringpakets und dem zweiten Gehäuseteil 31 bestimmt die Größe eines Spaltes 13. Durch die vom O-Ring 14 aufgebrachte Vorspannung ist die Position des Spaltes 13 festgelegt.
Bei einer Bewegung des Betätigungselements 5 in Betätigungsrichtung, bei der eine Betätigungskraft aufgebracht wird, bewegen sich die Kraftübertragungselemente 5 zusammen mit dem Kolben 2 bzw. dem Betätigungselement 4 und der Reibbelag 3 wird an die Bremsscheibe herangeführt. Sobald der Reibbelag 3 an der Bremsscheibe anliegt und sich zur Betätigungskraft eine Gegenkraft aufbaut, rutschen die Kraftübertragungselemente 5 über das Ende des Kolbens 2 radial nach außen und treffen auf eine Abstützfläche 12 bzw. Flanke eines der Ringe 11.
Die Kraftübertragungselemente 5 gehen eine kraftschlüssige Verbindung mit diesem Ring 11 ein, bei der aus der Betätigungskraft resultierende Teilkräfte in das Gehäuse 1 eingeleitet werden. Bei einer weiteren Bewegung des Betätigungselements 4 wird die Betätigungskraft über die nun an den Kraftübertragungselementen 5 entstandenen Hebelarme auf den Kolben 2 übertragen. Trifft bei der Betätigung ein Kraftübertragungselement 5 auf die Spitze eines der Ringe 11, dann kann sich dieser entgegen der Vorspannkraft des Dichtrings 14 geringfügig bewegen. Der Verstellbereich des Ringes 11 ist dabei durch die Größe des Spalts 12 vorgegeben.
Um ein Rückstellen bzw. Lösen der Bremse zu ermöglichen, befindet sich zwischen dem Betätigungselement 4 und dem Kolben 2 ein Verbindungselement 16. Durch dieses Verbindungselement 16, das nur Zugkräfte aufnehmen kann und z. B. ein Seil sein kann, ist eine Bewegung des Kolbens 2 entgegen der Betätigungsrichtung möglich. Das Rückstellen wird durch eine Bewegung des Betätigungselements 4 entgegen der Betätigungsrichtung durchgeführt. Der Kolben 2 wird durch das Verbindungselement 16 zurückgezogen und es wird damit ein Lüftspiel zwischen dem Reibbelag 3 und der Bremsscheibe eingestellt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Kolben
3: Reibbelag
4: Betätigungselement
5: Kraftübertragungselement
6: Aufnahme
7: Mitnehmer
8: axiale Lagerung
9: Halterung
10: Wurmfeder
11: Ring
12: Abstützfläche
13: Spalt
14: Dichtring
15: Nut
16: Verbindungselement
20: Stufenbohrung
21: Anschlag
30: erster Gehäuseteil
31: zweiter Gehäuseteil

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Bremse mit einem Betätigungselement (4), das unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsmechanismus mit einem in einem Gehäuse (1) verschiebbar angeordneten Kolben (2) zusammenwirkt, durch den ein Reibbelag (3) betätigbar ist, wobei der Übersetzungsmechanismus zusammen mit dem Betätigungselement (4) und mit dem Kolben (2) verschiebbar ausgebildet ist und durch Wirkung einer auf den Kolben (2) entgegen der Betätigungskraft einwirkenden Gegenkraft mit dem Gehäuse (1) in eine kraftschlüssige Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolben (2) und dem Betätigungselement (4) ein Verbindungselement (16) vorgesehen ist, das ein Mitnehmen des Kolbens (2) bei einem Rückstellen des Betätigungselements (4) bewirkt.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsmechanismus durch mehrere sowohl an dem Kolben (2) als auch an dem Betätigungselement (4) anliegende Kraftübertragungselemente (5) gebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungselemente (5) mit mehreren im Gehäuse (1) nebeneinander ausgebildeten Abstützflächen (12) in Eingriff bringbar sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungselemente (5) miteinander verbunden sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Kraftübertragungselemente (5) elastisch ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen (12) durch nebeneinanderliegende konzentrische Ringe (11) gebildet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (11) axial begrenzt verschiebbar sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (11) in axialer Richtung durch ein Federelement (15) vorgespannt sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (11) im axialen Schnitt dreieckförmig ausgebildet sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (4) als eine von einem Elektromotor angetriebene, axial verstellbare Spindel ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (4) das Betätigungselement einer Feststellbremse ist.