DE69925489T2 - Betätigungsvorrichtung mit zentraler abstützung sowie bremssattel mit einer solchen betätigungsvorrichtung - Google Patents

Betätigungsvorrichtung mit zentraler abstützung sowie bremssattel mit einer solchen betätigungsvorrichtung Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, umfassend ein Gehäuse, welches einen Schraubmechanismus und einen Motor enthält, welcher zum Antrieb mit dem Schraubmechanismus verbunden ist, wobei der Schraubmechanismus als Antwort auf eine Rotationsbewegung des Motors eine Linearbewegung bereitstellt, und eine Schraube und eine Mutter umfasst, von denen eine bezüglich des Gehäuses mittels eines Rollelementlagers rotierbar abgestützt ist, und ein sich bezüglich des Schraubmechanismus axial erstreckendes Abstützungsmittel, wobei das Abstützungsmittel in das Gehäuse eingreift und den Schraubmechanismus abstützt, um so die auf den Schraubmechanismus ausgeübten Axialbelastungen aufzunehmen, wobei das Abstützungsmittel ein Schaft- oder Röhrenelement umfasst, welches ortsfest am Gehäuse befestigt ist, wobei die Mutter oder die Schraube hinsichtlich des Schaft- oder Röhrenelements rotierbar abgestützt ist.
  • Eine solche Betätigungsvorrichtung ist in der DE-U-8618815 offenbart. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrichtung dieses Typs mit einer verbesserten Belastungs-Abstützungsfunktion bereitzustellen. Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, dass das Wälzkörperlager ein Abstützungslager zum Aufnehmen der auf den Schraubmechanismus ausgeübten Axialbelastungen ist, und dass das Abstützungslager ein 4-Punktkontakt-Lager ist, wobei der Belastungswinkel der beiden Kontaktpunkte, welche die axialen Druckkräfte auf den Schraubmechanismus aufnehmen, kleiner als der andere Belastungswinkel ist.
  • Das Abstützungsmittel ermöglicht eine stabile Positionierung oder Zentrierung der Betätigungsvorrichtung und sorgt für ein genaues und wiederholbares Verschieben, als Antwort auf Steuersignale. Ferner kann das Abstützungsmittel teilweise oder vollständig innerhalb des Schraubmechanismus aufgenommen sein, wodurch die Gesamtabmessungen reduziert werden.
  • Das Schaft- oder Röhrenelement kann sich mit einem Ende in den Schraubmechanismus erstrecken und stützt das Abstützungslager an oder in der Nähe des Endes ab.
  • Des Weiteren ist das Abstützungslager vorzugsweise ein vollständig komplementäres Lager.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung liegt das Abstützungslager innerhalb des Schraubmechanismus. Das Abstützungslager stützt die Schraube des Schraubmechanismus rotierbar ab.
  • Des Weiteren kann die Schraube ringförmig oder hülsenförmig sein, und der äußere Laufring des Abstützungslagers kann teilweise oder ganz in die innere Fläche der ringförmigen oder hülsenförmigen Schraube integriert sein.
  • Ferner kann der innere Laufring des Abstützungslagers teilweise oder ganz in das Schaft- oder Röhrenelement integriert sein.
  • Zum Zwecke der Steuerung der Belastung der Betätigungsvorrichtung, und folglich der Bremskraft, greift das Schaft- oder Röhrenelement in das Gehäuse durch eine Kraftmesszelle ein. Die Kraftmesszelle kann ein piezoelektrisches Material oder einen in eine Folie eingebetteten Kraftsensor umfassen.
  • Der Motor kann in den Schraubmechanismus durch eine Untersetzungsgetriebevorrichtung eingreifen. Das Untersetzungsgetriebe kann in einem Untersetzungsgetriebemodul enthalten sein.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Bremssattel für eine Scheibenbremse, umfassend ein Klauenstück, welches zwei sich gegenüberliegende Bremsklötze trägt, zwischen welchen eine Bremsscheibe aufgenommen werden kann, und eine Betätigungsvorrichtung um die Bremsklötze aufeinander zu und voneinander weg zu verschieben, wobei ein Abstützungsmittel vorgesehen ist, welches sich hinsichtlich des Schraubmechanismus axial erstreckt, und wobei das Abstützungsmittel in das Gehäuse eingreift und den Schraubmechanismus abstützt.
  • Gemäß der Erfindung sind zumindest zwei parallele Schraubmechanismen vorgesehen worden, wobei jeder ein Abstützungsmittel umfasst.
  • Mehrere weitere Ausgestaltungen sind ebenso denkbar. Beispielsweise können alle oder einige Komponenten der Betätigungsvorrichtung mittels eines Hartdrehprozesses erhalten werden oder können mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht beschichtet sein. Auf diese Weise kann ein Verschleiß reduziert werden. Die Betätigungsvorrichtung kann geschmiert und auf Lebensdauer versiegelt werden.
  • Die in dem Untersetzungsgetriebe verwendeten Zahnräder können aus einem metallischen Material, einem nicht-metallischen Material oder einem metallischen Pulvermaterial bestehen.
  • Das Antriebsmittel kann elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch, z.B. mit einer Feder, induziert werden.
  • Der Abstützungsschaft oder die Abstützungsröhre kann einen äußeren Flansch umfassen, welcher eine Einheit damit bildet, oder welcher damit (laser-)verschweißt, verschraubt, verklebt, verlötet usw. ist.
  • Das Wiederzuführungsmittel für die Kugeln oder Rollen des Kugelgewindespindelmechanismus (Rillen, Löcher oder Röhren) können in der Mutter oder der Schraube liegen.
  • Die Erfindung wird mit Bezug zu den in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen weiter erklärt.
  • 1–4 zeigen mehrere Ausgestaltungen eines Bremssattels umfassend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung.
  • 1 zeigt einen Bremssattel 1 zusammen mit einem Teil einer Bremsscheibe 2. Die Bremsscheibe 2 ist zwischen zwei Bremsklötzen 3, 4 eingeschlossen, welche von einem Klauenstück 5 des Bremssattels 1 getragen werden.
  • Der Bremsklotz 3 ist fest mit dem Flansch 6 des Klauenstücks 5 verbunden; der Bremsklotz 4 greift in eine Betätigungsvorrichtung ein, welche als Ganzes mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist.
  • Die Betätigungsvorrichtung 7 umfasst ein Gehäuse 9, welches mit dem Klauenstück 5 verbunden ist.
  • Der Motor 10 umfasst einen Stator 31, welcher mit dem Gehäuse 9 verbunden ist und einen Rotor 32, welcher mit einer Abstützungsbuchse 75 verbunden ist, welche wiederum mittels Rillenkugellager 76 hinsichtlich des Abstützungsschafts 61 rotierbar abgestützt wird.
  • Diese Ausgestaltung zeigt einen Bremssattel mit einem Motor 10, einem Untersetzungsgetriebe 50 und einem Schraubmechanismus 60.
  • Nach der Erfindung ist der Abstützungsschaft 61 hinsichtlich des Gehäuses 9 sowohl in Axial- als auch in Drehrichtung be festigt. Das Ende des mit dem Gehäuse 9 verbundenen Abstützungsschafts 61 wird von einer Kraftmesszelle 28 zum Messen der auf den Abstützungsschaft 61 ausgeübten Axialkraft abgestützt. Der Schaft 61 ist im Gehäuse 9 mittels eines in Rillen aufgenommenen Arretierrings 96 arretiert.
  • An seinem anderen Ende ragt der Abstützungsschaft 61 in den Schraubmechanismus 60. Insbesondere trägt dieses Ende ein teilweise oder ganz integriertes 4-Punktkontakt-Winkelabstützungslager 62. Der innere Lagerring 63 des Abstützungslagers 62 bildet eine Einheit mit dem Abstützungsschaft 61; der äußere Lagerring 64 davon ist in die Schraube 65 des Schraubmechanismus 60 integriert.
  • Der Schraubmechanismus 60 kann des Weiteren Rollen 66 oder Kugeln und eine Mutter 67 umfassen, welche mittels einer Rille 19 und einem Bolzen 20 axial versetzbar aber nicht rotierbar ist.
  • Die Mutter 67 ist mittels eines Kopfs 98 geschlossen, welcher auch eine Einheit mit der Mutter 67 (Kolben) bilden kann. Der Kopf 98 trägt eine hitzeisolierende Keramikscheibe 97.
  • Die Schraube 65 trägt eine erste Gruppe von Planetengetrieberädern 68, welche in ein erstes Sonnengetrieberad 69 sowie in ein mit dem Gehäuse 9 verbundenes erstes Ringzahnrad 70 eingreifen. Das Sonnengetrieberad 69 ist auf einem Träger 71 aufgenommen, welcher das zweite Paar Planetengetrieberäder 72 trägt. Die Planetengetrieberäder 72 greifen in ein zweites Ringzahnrad 73 sowie ein zweites Sonnengetrieberad 74 ein.
  • Das Sonnengetrieberad 74 ist mit einer Abstützungshülse 75 verbunden, welche hinsichtlich des Abstützungsschafts 71 mittels Lager 76 rotierbar abgestützt ist.
  • Durch Steuern des Motors 10 wird die Schraube 65 durch die Untersetzung 50 rotiert. Folglich wird die Mutter 67 in Axialrichtung bewegt und der gegenseitige Abstand der Bremsklötze 3, 4 wird auf diese Weise verändert. Das Abstützungslager für den Motor kann auch mit Sensoren ausgestattet sein.
  • Alle Axialkräfte, welche vom Kontakt zwischen den Bremsklötzen 3, 4 und der Bremsscheibe 2 resultieren, werden durch das 4-Punktkontakt-Winkelabstützungslager 62 getragen, welches die Axialkräfte über den Abstützungsschaft 61 auf das Gehäuse 9 überträgt.
  • Die Ausgestaltung der 2 weist einen Motor 80 auf, welcher im rechtwinklig zum Schraubmechanismus 81 ist. Der Schaft 82 des Motors 80 ist mit einem Kegelritzel 83 verbunden, welches wiederum in ein Kegelrad 84 eingreift. Mittels Lager 85 wird das Kegelrad 85 hinsichtlich des Gehäuses 9 rotierbar abgestützt.
  • Das Kegelrad 85 bildet eine Einheit mit dem Sonnenrad 86, welches wiederum über Planetengetrieberäder 87 und ein Ringzahnrad 89 den Schraubmechanismus antreibt.
  • In der Ausgestaltung der 3 befindet sich das Kegelritzel 83 zwischen dem Kegelrad 84 und dem Schraubmechanismus 81, wodurch ein kompakterer Bremssattel erhalten wird.
  • Die 4-Punktkontakt-Winkelabstützungslager 62 haben asymmetrische Lastwinkel für eine verbesserte Aufnahmefähigkeit einer axialen Druckbelastung.
  • Die Ausgestaltung der 4 zeigt ein Detail mit einem Teil eines Bremssattels 4, welcher mittels zweiter Betätigungsvorrichtungen 90, 91 betätigt wird, welche beide mit einem einzigen Motor 92 angetrieben werden. Der Motor 92 greift in ei ne Hülse 93 ein, welche ein Sonnenrad 94 aufweist, welches mittels Antriebszahnrädern 95 beide Schraubmechanismen 90, 91 antreibt. Alternativ können beide Betätigungsvorrichtungen mit einem eigenen Motor versehen sein.
  • In 1 bis 4 sind die Gehäuse befestigt, indem sie in den Bremssattel einfädeln. Jedoch ist eine Befestigung durch Verschrauben auch möglich.

Claims (23)

  1. Betätigungsvorrichtung (7), umfassend ein Gehäuse (9), welches einen Schraubmechanismus (60, 81) und einen Motor (10, 80) enthält, welcher zum Antrieb mit dem Schraubmechanismus (60, 81) verbunden ist, wobei der Schraubmechanismus als Antwort auf eine Rotationsbewegung des Motors eine Linearbewegung bereitstellt, und eine Schraube (65) und eine Mutter (67) umfasst, von denen eine bezüglich des Gehäuses (9) mittels eines Wälzkörperlagers (62) rotierbar abgestützt ist, und ein sich bezüglich des Schraubmechanismus axial erstreckendes Abstützungsmittel (61), wobei das Abstützungsmittel (61) in das Gehäuse (9) eingreift und den Schraubmechanismus (60, 81) abstützt, um so die auf den Schraubmechanismus ausgeübten Axialbelastungen aufzunehmen, wobei das Abstützungsmittel (61) ein Schaft- oder Röhrenelement umfasst, welches ortsfest am Gehäuse (9) befestigt ist, wobei die Mutter (67) oder die Schraube (65) hinsichtlich des Schaft- oder Röhrenelements (61) rotierbar abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzkörperlager (62) ein Abstützungslager zum Aufnehmen der auf den Schraubmechanismus (60, 81) ausgeübten Axialbelastungen ist, und dass das Abstützungslager (62) ein 4-Punktkontakt-Lager ist, wobei der Belastungswinkel der beiden Kontaktpunkte, welche die axialen Druckkräfte auf den Schraubmechanismus aufnehmen, kleiner als der andere Belastungswinkel ist.
  2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaft- oder Röhrenelement (61) zumindest teilweise innerhalb des Schraubmechanismus (60, 81) aufgenommen ist.
  3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Schaft- oder Röhrenelement (61) mit einem Ende in den Schraubmechanismus (60, 81) erstreckt und das Abstützungslager (62) an oder in der Nähe des Endes abstützt.
  4. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstützungslager (62) ein vollständig komplementäres Kugellager oder Rollenlager ist.
  5. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstützungslager (62) innerhalb des Schraubmechanismus (60, 81) liegt.
  6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Abstützungslager (62) die Schraube (65) des Schraubmechanismus (60, 81) rotierbar abstützt.
  7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schraube (65) ringförmig oder hülsenförmig ist, und der äußere Laufring des Abstützungslagers (62) zumindest teilweise in die innere Fläche der ringförmigen oder hülsenförmigen Schraube (65) integriert ist.
  8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der innere Laufring des Abstützungslagers (62) zumindest teilweise in das Schaft- oder Röhrenelement (61) integriert ist.
  9. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaft- oder Röhrenelement (22, 61) in das Gehäuse durch eine Kraftmesszelle (28) eingreift.
  10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kraftmesszelle (28) ein piezoelektrisches Material umfasst.
  11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kraftmesszelle (28) einen in eine Folie eingebetteten Kraftsensor umfasst.
  12. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Schaft- oder Röhrenelement (61) Kraftsensoren zum Messen der Axialbelastung davon vorgesehen sind.
  13. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (10) in den Schraubmechanismus (60, 81) durch eine Untersetzungsgetriebevorrichtung (50) eingreift, welches aus einer oder mehreren Untersetzungsstufen besteht.
  14. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Untersetzungsgetriebevorrichtung (50) zumindest teilweise vom Abstützungsmittel (61) abgestützt wird.
  15. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schraubmechanismus (60, 81) in einem Schraubmechanismusmodul enthalten ist.
  16. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Untersetzungsgetriebevorrichtung (50) in einem Untersetzungsgetriebemodul enthalten ist.
  17. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (80) bezüglich des Schaftelements nicht ausgerichtet ist.
  18. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Motorachse die Schaftelementachse kreuzt oder schneidet, und wobei der Motor in das Schaftelement mittels einer Übertragung mit einem Untersetzungs-Rechtwinkel-Getriebe (83, 84) eingreift.
  19. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das axial versetzbare Element des Schraubmechanismus (60, 81) ein Teil eines Kolbens (98) ist, welcher in einer Gleitfassung in einem im Gehäuse vorgesehenen Zylinder gleitbar abgestützt ist.
  20. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schraubmechanismus (60, 81) eine Kugelgewindespindel oder eine Rollengewindespindel umfasst.
  21. Bremssattel (1) für eine Scheibenbremse, umfassend ein Klauenstück (5), welches zwei sich gegenüberliegende Bremsklötze (3, 4) trägt, zwischen welchen eine Bremsscheibe (2) aufgenommen werden kann, und eine Betätigungsvorrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um die Bremsklötze (3, 4) aufeinander zu und voneinander weg zu verschieben, wobei ein Abstützungsmittel (61) vorgesehen ist, welches sich hinsichtlich des Schraubmechanismus (60) axial erstreckt, wobei das Abstützungsmittel (61) in das Gehäuse (9) eingreift und den Schraubmechanismus (60) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei parallele Schraubmechanismen (60) vorgesehen sind, wobei jeder ein Abstützungsmittel (61) umfasst.
  22. Bremssattel nach Anspruch 21, wobei beide Schraubmechanismen (60) mit ein und demselben Motor (92) oder getrennt angetrieben werden.
  23. Bremssattel nach Anspruch 21 oder 22, wobei zwischen einem Bremsklotz (4) und der Betätigungsvorrichtung (7) eine hitzeisolierende Zwischenlage (97) angeordnet ist.
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