Selbstverstärkende elektromechanische Teilbelagscheibenbremse mit verbesserter Reibbelagführung
Die Erfindung betrifft selbstverstärkende elektromechanische Teilbelagscheibenbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Bei solchen Scheibenbremsen bringt ein elektrischer Aktuator eine Betätigungskraft auf, die den oder die Reibbeläge der Bremse an die sich drehende Bremsscheibe anlegt. Eine Selbstverstärkungseinrichtung in Gestalt einer Keilanordnung nutzt die in der sich drehenden Bremsscheibe enthaltene kinetische Energie zum weiteren Zustellen der Reibbeläge, d.h. die Reibbeläge werden mit einer gegenüber der Aktuatorkraft deutlich erhöhten Kraft, die nicht von dem elektrischen Aktuator aufgebracht wird, gegen die Bremsscheibe gepresst. Das Grundprinzip einer solchen Bremse ist aus dem deutschen Patent 198 19 564 bekannt.
Wendet man das Selbstverstärkungsprinzip auf eine Teilbelagscheibenbremse herkömmlicher Bauart an, z.B. auf eine Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse für Kraftfahrzeuge, bringt der Einsatz einer üblichen Keilanordnung eine Reihe von Nachteilen mit sich: Während eine herkömmliche hydraulische Reibbelagbetätigung den Reibbelag bezüglich der Bremsscheibe lediglich axial hin und her bewegt, verlagert eine übliche Keilanordnung den Reibbelag im Rahmen der Zustellbewegung nicht nur axial, sondern auch tangential zur Bremsscheibe. Damit der Reibbelag auch bei voll zugespannter Bremse noch mit seiner gesamten Reibbelagfläche die Bremsscheibe berührt (und nicht etwa mit einem Teil der Reibbelagfläche über den äuße- ren Rand der Bremsscheibe hinausragt), muss der Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Bremsscheibenrand entsprechend größer gewählt werden, wodurch Größe und Gewicht der Bremse zunehmen.
Vollständig genutzt werden kann eine solche größere Bremsscheibenfläche allerdings nicht, da sich wie bereits erwähnt aufgrund der Keilanordnung der Reibpfad in Abhängigkeit des gewünschten Bremsmomentes ändert, so dass bei einer Bremsung mit vorgegebenem Bremsmoment immer nur ein Teil der zwischen dem inneren und dem äußeren Bremsscheibenrand festgelegten Fläche in Berührung mit dem Reibbelag ist. Auch ändert sich bei der tangentialen Verschiebung des Reibbelages der wirksame Hebelarm der Bremse, was eine korrekte Erfassung des Bremsmomentes erschwert. Ferner können Riefen in der Bremsscheibenoberfläche die tangentiale Verschiebung des Reibbelages behindern.
Wünschenswert wäre eine elektromechanische Teilbelagscheibenbremse, die das Prinzip der Kraftselbstverstärkung mittels einer Keilanordnung kombiniert mit der kompakt bauenden, millionenfach bewährten Art von Scheibenbremsen, die einen die Bremsscheibe übergreifenden Sattel aufweisen und bei denen sich der Reibpfad während des Bremsens nicht ändert. Bremsen dieser Art sind als Festsattelbremse oder auch als Schwimmsattelbremse ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teilbelagscheibenbremse bereitzustellen, die dem zuvor angegebenen Wunsch Rechnung trägt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer selbstverstärkenden elektromechani- schen Teilbelagscheibenbremse gelöst, die die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Die erfindungsgemäße Scheibenbremse, die sich insbesondere für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen eignet, hat zur Selbstverstärkung der in die Bremse eingeleitenden Betätigungskraft eine Keilanordnung mit einer auf einen Reibbelag unmittelbar einwirkenden Druckplatte und einem mit der Druckplatte zusammenwirkenden Widerlager. Das Widerlager ist gegenüber Bewegungen in einer zur Bremsscheibe parallelen Ebene fixiert während die Druckplatte relativ zum Widerlager in Umfangsrichtung der Bremsscheibe verschiebbar ist. Die Bewegung der Druckplat- te in Umfangsrichtung der Bremsscheibe führt zur Zustellung der Bremse. Hierzu sind in der Druckplatte mehrere sich in Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstreckende erste Laufbahnen eingelassen, die jede einen tiefsten Punkt und zwei sich von diesem tiefsten Punkt entgegengesetzt in Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstreckende Rampen aufweisen. In dem Widerlager ist gegenüber jeder ersten Laufbahn der Druckplatte eine analog zur ersten Laufbahn ausgebildete zweite Laufbahn eingelassen. Jedes Paar aus einer ersten Laufbahn und einer zugehörigen zweiten Laufbahn bildet eine Aufnahme für einen Wälzkörper, der zwischen jeder ersten Laufbahn und jeder zweiten Laufbahn angeordnet ist. Diejenigen Rampen jeder Aufnahme, die für ein Zustellen des Reibbelages (mit dem Begriff "Zustellen" ist hier die Bewegung des Reibbelages zur Bremsscheibe hin gemeint) bei einer Bremsung einer sich in
Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe zuständig sind, weisen einen dem Keilwinkel α einer üblichen Keilanordnung entsprechenden Anstiegswinkel auf. Mit dem Begriff "Hauptdrehrichtung" ist hier diejenige Drehrichtung der Bremsscheibe gemeint, in die sich die Bremsscheibe üblicherweise dreht. Bei einer KraftfahrzeugScheibenbremse beispielsweise ist die Hauptdrehrichtung die Vorwärtsdrehung, weil die Vorwärtsfahrt dem mit Abstand häufigsten Fahrzustand eines Fahrzeuges entspricht.
Die beschriebene Anordnung aus ersten und zweiten Laufbahnen mit dazwischen befindlichen Wälzkörpern bewirkt eine schraubenförmige Zustellbewegung, d.h. der Reibbelag der erfindungsgemäßen Scheibenbremse bewegt sich beim Bremsen nicht tangential zur Bremsscheibe, sondern in Umfangsrichtung der Bremsscheibe, d.h. er folgt genau der Ringform der Bremsscheibe. Der Reibpfad, d.h. eine gedachte Spur, die der Reibbelag beim Bremsvorgang auf der Bremsscheibenoberfläche hinterlassen würde, ändert sich bei der erfindungsgemäßen Bremse nicht, unabhängig davon, wie stark gebremst wird. Die Bauweise einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse kann deshalb ebenso kompakt sein wie die einer herkömmlichen Fest- oder Schwimmsat- telscheibenbremse ohne Selbstverstärkungseinrichtung. Gegebenenfalls in der
Bremsscheibenoberfläche vorhandenen Riefen stören die Reibbelagbewegung nicht, da die Reibbelagoberfläche nicht quer zu den Riefen bewegt wird. Aufgrund des konstanten Reibpfades bleibt auch der wirksame Hebelarm immer gleich.
Bei einer linearen Keilanordnung, bei der sich Druckplatte und Widerlager linear relativ zueinander verschieben, ist der Keilwinkel α maßgebend für den Grad an Selbstverstärkung. Der Keilwinkel ist der Winkel, unter dem die zusammenwirkenden Keilflächen von Druckplatte und Widerlager in bezug auf eine Ebene (z.B. die Bremsscheibenoberfläche) angeordnet sind, auf die die Kraft übertragen werden soll. Die erfindungsgemäße Scheibenbremse verwendet jedoch keine lineare Keilanordnung, sondern eine solche, bei der Druckplatte und Widerlager schraubenförmig gegeneinander verdreht werden, um den Reibbelag zuzustellen, d.h. zur Bremsscheibe hin zu bewegen. Bei den erwähnten, in die Druckplatte und das Widerlager eingelassenen Rampen handelt es sich folglich um schraubenlinienförmige Rampen, für die gilt, dass das Verhältnis ξ zwischen dem auf die Bremsscheibendrehachse bezogenen Verdrehwinkel φ und dem Zustellweg x einen definierten Wert hat. Das Verhältnis
ξ - -x φ ist so zu wählen, dass es dem aus dem linearen Fall bekannten Keilwinkel α entspricht. Dazu ist die Kenntnis des wirksamen Bremsscheibenradius rwirk erforderlich. Der wirksame Bremsscheibenradius rwirk ist derjenige Radius, an dem eine idealisiert an einem Punkt angreifende Reibkraft FR wirken muss, um das gleiche Reibmoment MR wie die reale, flächig an der Reibbelagfläche angreifende Reibkraft FR zu erzeu- gen. Der wirksame Bremsscheibenradius berechnet sich aus
M \r - μ - pN - dA FR \μ - pN - dA
A mit rwirk = wirksamer Bremsscheibenradius FR Reibkraft
MR = Reibmoment
A = Reibbelagfläche μ = lokaler Reibkoeffizient an dem betrachteten Flächenelement pN = lokaler Anpressdruck an dem betrachteten Flächenelement
R = Radius des betrachteten Flächenelements
Für das gesuchte Verhältnis ξ ergibt sich dann
X = - = rM,r, - tan α , φ was bedeutet, dass die Bahn, der der spätere Angriffspunkt der Reibkraft bei seiner Annäherung an die Bremsscheibe folgt, gegenüber der Bremsscheibenebene um den Winkel α geneigt ist. Der Einfachheit halber wird im folgenden immer vom Keilwinkel α gesprochen, es versteht sich jedoch, dass damit die unter dem Winkel α zur
Bremsscheibenoberfläche geneigte schraubenförmige Annäherungsbahn des Kraftangriffspunktes der Reibkraft gemäß den vorstehenden Erläuterungen gemeint ist.
Der Keilwinkel kann über den gesamten Zustellweg gleich bleiben, er kann sich jedoch auch in Abhängigkeit des Zustellweges ändern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibenbremse nimmt der Keilwinkel α mit zunehmendem Zustellweg ab. Auf diese Weise wird in Extremsituationen, d.h. bei minimalem Reibkoeffizienten und sehr hohem geforderten Reib- bzw. Bremsmoment, das Maß der Selbstverstärkung erhöht, ohne dass es in Normalsituationen zu einem unerwünschten "Festgehen" der Bremse aufgrund eines zu hohen Selbstverstärkungsgrades kommt.
Die für ein Zustellen des Reibbelages bei einer Bremsung einer sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe zuständigen Rampen können denselben Keilwinkel α aufweisen wie die bereits erwähnten, für das Zustellen des Reibbelages bei einer Bremsung der sich in Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe zustän-
digen Rampen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die erstgenannten Rampen mit einem vom Keilwinkel der letztgenannten Rampen verschiedenen Anstiegswinkel auszuführen, beispielsweise steiler, um den für eine Betätigung notwendigen Pedalweg zu verringern. Das bei einem größerem Keilwinkel geringere Maß an Selbstverstärkung kann toleriert werden, da das für ein Abbremsen der sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe erforderliche Bremsmoment üblicherweise wesentlich niedriger ist.
Zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Scheibenbremse eignet sich grundsätzlich jede Art von Wälzkörper. Gemäß einer Ausführungsform sind die Wälzkörper Kugeln. Die Laufbahnen in der Druckplatte und dem Widerlager weisen dabei einen zumindest annähernd halbkreisförmigen Querschnitt auf, so dass die in der Laufbahn abrollende Kugel die Laufbahn linienförmig und nicht nur punktförmig berührt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Wälzkörper Zylinderrollen. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform in jeder Wälzkörperaufnahme zwei Zylinderrollen längs einer gemeinsamen Zylinderrollenachse nebeneinander angeordnet. Das Abrollverhalten von zwei kurzen, nebeneinander angeordneten Zylinderrollen ist deutlich günstiger als das Abrollverhalten einer durchgehenden Zylinderrolle entsprechender Länge, da die Differenz der Abrollradien zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Ende einer kurzen Zylinderrolle geringer ist. Der Anteil an Gleitreibung wird dadurch reduziert, es überwiegt die Rollreibung.
Um eine synchrone Bewegung der Wälzkörper zu gewährleisten, können diese mittels eines Käfigs geführt sein. Ferner können Federn oder ähnliche Mittel vorgesehen sein, die einen permanenten Kontakt zwischen den Wälzkörpern (unabhängig von deren Form) und den Laufbahnen sicherstellen. Bei Ausführungsformen, bei denen zwei Zylinderrollen längs einer gemeinsamen Zylinderrollenachse nebeneinander angeordnet sind, erfolgt vorzugsweise die radiale Führung der beiden Zylinderrollen an ihrer Außenseite durch jeweils einen die erste Laufbahn seitlich begrenzenden Bund der Druckplatte und an ihrer Innenseite durch einen Steg, der zwischen den beiden Zylinderrollen angeordnet ist und sich von dem Widerlager in die Wälzkörperaufnahme hinein erstreckt.
Um eine exakte Dosierung der gewünschten Bremswirkung zu erreichen, wird bei der erfindungsgemäßen Bremse wie bereits erwähnt zumindest ein Reibbelag direkt betätigt. Hierzu weisen bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Scheibenbremse einen elektrischen Aktuator mit zwei Elektromotoren auf, deren Drehbewegung zur Hin und Herverschiebung der Druckplatte in Umfangsrichtung der Bremsscheibe über einen Spindeltrieb auf die Druckplatte übertragen wird. Ein Elektromotor ist dabei auf der einen Seite der Druckplatte angeordnet und der andere Elektromotor auf der entgegengesetzten Seite der Druckplatte. Ein solchermaßen ausgeführter elektrischer Aktuator ermöglicht eine spielfreie Positionierung der Druckplatte unabhängig davon, ob die Keilanordnung gerade als Zugkeil oder als Druckkeil wirkt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Scheibenbremse stützt sich das Widerlager an einem die Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel ab, der bei einem Bremsvorgang einen weiteren Reibbelag gegen die andere Seite der Bremsscheibe drückt (Schwimmsattelprinzip). Das Widerlager ist dabei mit dem Bremssattel zur Bremsscheibe hin und von dieser weg bewegbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, die bei Schwimmsattel- und Festsattelbremsen anwendbar ist, sind zumindest die für ein Zustellen des Reibbelages bei einer Bremsung der sich in Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe zuständigen Rampen so geformt, dass bei dem Zustellvorgang, d.h. bei der Bewegung des Reib- belages zur Bremsscheibenoberfläche hin, die Druckplatte nicht nur zur Bremsscheibe hin bewegt, sondern auch relativ zur Bremsscheibenoberfläche gekippt wird. Auf diese Weise wird einer durch eine Aufweitung des Bremssattels hervorgerufenen Fehlstellung des Reibbelages entgegengewirkt und es kann sichergestellt werden, dass die Reibbelagfläche immer genau parallel mit der Bremsscheibenoberfläche in Kontakt kommt. Eine ungleichmäßige Verteilung des Anpressdrucks und ein ungleichmäßiger Reibbelagverschleiß wird so vermieden.
Vorzugsweise wird das zuvor beschriebene Maß der Verkippung der Druckplatte mit zunehmenden Verdrehwinkel zwischen der Druckplatte und dem Widerlager größer, um auf diese Weise die mit steigendem Bremsmoment zunehmende Aufweitung des Bremssattels zu kompensieren.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen elektromechani- schen Teilbelagscheibenbremse mit Selbstverstärkung werden im folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Teilbelagscheibenbremse in räumlicher Darstellung von schräg oben,
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit abgenommenen Bremssattel und Widerla- ger,
Fig. 3 eine Ansicht der Bremse aus Fig. 1 in räumlicher Darstellung von schräg unten mit ausgeblendeter Druckplatte,
Fig. 4 die Ansicht aus Fig. 1 mit der Bremse in Bremsstellung für eine sich in Hauptdrehrichtung drehende Bremsscheibe,
Fig. 5 die Ansicht aus Fig. 1 mit der Bremse in Bremsstellung für eine sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehende Bremsscheibe,
Fig. 6a - 6c Detailansichten der Keilanordnung bei gelöster Bremse (Fig. 6a), Bremsung in Hauptdrehrichtung (Fig. 6b), und Bremsung entgegen der Hauptdrehrichtung (Fig. 6c),
Fig. 7a - 7c Ansichten entsprechend Fig. 6a bis 6c für ein abgewandeltes, zweites Ausführungsbeispiel, und
Fig. 8 den Schnitt VIII - VIII aus Fig. 7a.
Fig. 1 zeigt schematisch eine allgemein mit 10 bezeichnete elektromechanische
Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse für ein Kraftfahrzeug. Das Gehäuse 12 der Bremse 10 ist in Fig. 1 gestrichelt wiedergegeben, um einen Blick auf die im Gehäuse 12 angeordneten Bauteile zu ermöglichen. Das Gehäuse 12 ist zur Anbringung an einem fahrzeugfesten Bauteil vorgesehen, beispielsweise zur Anbringung an einem Achsschenkel (nicht dargestellt).
Der Bremse 10 zugeordnet ist eine Bremsscheibe 14, die um eine Achse A drehbar ist und die mit einem abzubremsenden Bauteil, beispielsweise mit einem Fahrzeugrad, drehfest verbunden ist (nicht gezeigt).
Ein Schwimmsattel 16 ist am Gehäuse 12 der Bremse 10 parallel zur Drehachse A der Bremsscheibe 14 verschiebbar geführt. Der Schwimmsattel 16 übergreift die Brems-
scheibe 14 und wirkt mit jedem seiner beiden Arme 16a und 16b auf einen Bremsklotz 18 bzw. 20. Jeder Bremsklotz 18, 20 besteht aus einem Reibbelag 18a, 20a sowie einer Trägerplatte, auf der der Reibbelag 18a, 20a befestigt ist, beispielsweise durch Kleben. In den Figuren ist nur die Trägerplatte 20b gezeigt. Während der fahrzeugäußere Bremsklotz 20 unmittelbar von dem Arm 16b des Schwimmsattels 16 betätigt wird, ist zwischen den fahrzeuginneren Bremsklotz 18 und dem zugeordneten Arm 16a des Schwimmsattels 16 eine Keilanordnung 22 vorhanden, die zur Selbstverstärkung der in die Bremse 10 eingeleiteten Betätigungskraft dient.
Die wichtigsten Bauteile der Keilanordnung 22 sind eine Druckplatte 24, die unmittelbar auf den Bremsklotz 18 einwirkt, und ein Widerlager 26, auf dessen eine Seite der Arm 16a des Schwimmsattels 16 einwirkt und an dessen gegenüberliegender Seite sich die Druckplatte 24 abstützt. Sowohl die Druckpatte 24 als auch das Widerlager 26 haben eine kreisringsegmentförmige Gestalt. Die Druckpatte 24 kann auch unmit- telbar mit dem Reibbelag 18a verbunden sein, beispielsweise durch Kleben, und so die Funktion der Trägerplatte mit übernehmen.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen, sind in die dem Widerlager 26 zugewandte Fläche der Druckplatte 24 mehrere sich in Umfangsrichtung der Bremsscheibe 14 erstreckende erste Laufbahnen 28 eingelassen, die je einen tiefsten Punkt P und zwei sich davon in entgegengesetzten Richtungen erstreckende Rampen 30, 32 umfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier erste Laufbahnen 28 vorhanden, jedoch können bei nicht gezeigten, abgewandelten Ausführungsbeispielen mehr oder weniger erste Laufbahnen 28 vorhanden sein.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass in der der Druckplatte 24 zugewandten Fläche des¬ Widerlagers 26 an Stellen, die den ersten Laufbahnen 28 gegenüber liegen, zweite Laufbahnen 34 eingelassen sind, die analog den ersten Laufbahnen 28 ausgebildet sind. Jedes Paar aus einer ersten Laufbahn 28 und einer zugehörigen zweiten Lauf- bahn 34 bildet eine Aufnahme für einen Wälzkörper, der zwischen jeder ersten Laufbahn 28 und jeder zweiten Laufbahn 34 angeordnet ist und in den durch die Laufbahnen 28, 34 gebildeten Aufnahmen abrollen bzw. sich abwälzen kann.
Bei dem in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper Kugeln 36. Das Profil der Laufbahnen 28 und 34 ist den verwendeten Wälzkörpern angepasst, d.h. die Laufbahnen 28 und 34 des in den Figuren 1 bis 6 wiedergegebenen ersten Ausführungsbeispieles haben eine den Kugeln 36 angepasste Quer-
schnittskontur. Die Berührung jeder Kugel 36 in den Laufbahnen 28, 34 ist somit linienförmig und nicht nur punktförmig, was die Führung der Kugeln 36 verbessert und die in den Aufnahmen auftretende Materialbelastung verringert.
In den Figuren dargestellt sind vier Aufnahmen mit je einer darin angeordneten
Kugel 36. Mindestens drei Aufnahmen mit einer Kugel sind zur geometrisch bestimmten Führung erforderlich. Ohne weiteres können jedoch deutlich mehr als vier Kugeln (in entsprechenden Aufnahmen) verwendet werden, dabei kann die Zahl der Kugeln gerade oder ungerade sein. Generell gilt, dass mehr Kugeln die Belastung der Keilan- Ordnung 22 vergleichmäßigen und die Belastbarkeit der Keilanordnung insgesamt erhöhen. Jede Kugel 36 stellt einen Krafteinleitungspunkt dar, und viele Krafteinleitungspunkte reduzieren die Anforderung an die innere Steifigkeit von Druckplatte 24 und Widerlager 26, so dass diese Teile leichter ausgeführt werden können.
Zur Betätigung der Scheibenbremse 10 dient ein elektrischer Aktuator, der im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei Linearaktuatoren 38, 40 gebildet ist. Jeder Linea- raktuator 38, 40 weist einen Elektromotor 42, 42' mit integrierter Spindelmutter und einem Drehwinkelgeber sowie eine als Spindel ausgebildete Schubstange 44, 44' auf. Kugelgelenke 46, 46' und 48, 48' koppeln die Linearaktuatoren 38, 40 zum einen an das Gehäuse 12 der Bremse 10 und zum anderen an die Druckplatte 24 an. Durch Ansteuern der beiden Elektromotoren 42, 42' kann die Druckplatte 24 entlang einer kreisförmigen, der Bremsscheibe 14 folgenden Bahn hin und her verschoben werden.
Der geschilderte Aufbau aus Druckplatte 24, Widerlager 26 und dazwischen ange- ordneten Aufnahmen mit darin befindlichen Kugeln 36 bildet eine Kugelrampenanordnung zur Selbstverstärkung der in die Bremse eingeleiteten Betätigungskraft, bei der die Druckpatte 24 relativ zum Widerlager 26 in Winkelrichtung φ verdrehbar ist. Die Laufbahnen 28, 34 sind so ausgeführt, dass sich für die Bahn des Flächenschwerpunktes des inneren Reibbelages 18a zwischen der Bewegungskomponente tangential zur Bremsscheibe und der Bewegungskomponente in Zustellrichtung x, die parallel zur Drehachse A ist, ein Verhältnis von tanα ergibt, wobei α der für selbstverstärkende Bremsen typische Keilwinkel α ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 6 wird nun die Funktion der Scheibenbrem- se 10 näher erläutert. Zum Betätigen der Bremse wird mittels der beiden Linearaktuatoren 38, 40 die Druckplatte 24 in Drehrichtung der Bremsscheibe 14 verschoben. Dabei laufen die Kugeln 36 aus ihrer in Fig. 6a wiedergegebenen Ausgangstellungen,
in der sie am tiefsten Punkt P jeder Laufbahn 28, 34 ruhen, die Rampen 30 hinauf (siehe Fig. 6b), wodurch die Druckplatte 24 und mit ihr der Bremsklotz 18 in Drehrichtung der Bremsscheibe 14 und gleichzeitig in Richtung x zur Bremsscheibenoberfläche hin bewegt wird (Zustellvorgang).
Sobald der Reibbelag 18a in Kontakt mit der Bremsscheibe 14 kommt, entsteht eine Reaktionskraft, die über die Druckplatte 24 und das Widerlager 26 auf den Schwimmsattel 16 übertragen wird. In bekannter und daher hier nicht weiter erläuterter Weise verschiebt sich darauf hin der Schwimmsattel 16 relativ zum Gehäuse 12 der Bremse 10, wodurch auch der Reibbelag 20a des Bremsklotzes 20 in Kontakt mit der Bremsscheibe 14 kommt.
Im weiteren Verlauf des Bremsvorganges sorgt die Keilanordnung 22 dafür, dass ein Teil der in der sich drehenden Bremsscheibe 14 enthaltenen kinetischen Energie in eine normal zur Bremsscheibenoberfläche gerichtete Zustellkraft gewandelt wird, so dass die beiden Linearaktuatoren 38, 40 nur einen geringen Teil der für ein gefordertes Bremsmoment benötigten Zustellkraft aufbringen müssen. In Fig. 4 ist die Bremse 10 in zugespanntem Zustand zum Abbremsen einer sich in Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe 14 wiedergegeben. Die Reibbeläge 18a, 20a stehen sich in diesem zugespannten Zustand genau gegenüber, während sie im gelösten Zustand (siehe Fig. 1) einen Winkelversatz zueinander aufweisen.
Die Ansteuerung der Linearaktuatoren 38, 40 erfolgt durch eine nicht gezeigte elektronische Regeleinheit, die eine von einem Sensor (nicht dargestellt) gemessene Reib- kraft mit einem vorgegebenen Reibkraftsollwert vergleicht und eventuelle
Abweichungen ausregelt. Die Regelung positioniert mitteis der zwei Linearaktuatoren 38, 40 die Druckplatte 24 so, dass auch bei Schwankungen des Reibkoeffizienten die gewünschte Reibkraft eingehalten wird. Die beiden unabhängig voneinander ansteuerbaren Linearaktuatoren 38, 40 ermöglichen eine spielfreie Positionierung der Druckpatte 24: Bei geringen geforderten Betätigungskräften, d.h. in Bereichen, in denen der Reibkoeffizient μ dem tanα entspricht, wirken die beiden Linearaktuatoren 38, 40 gegeneinander und eliminieren so jegliches Spiel. Sind größere Betätigungskräfte erforderlich, was der Fall ist, wenn Wert des Reibkoeffizienten μ stark von tanα abweicht, wird einer der Linearaktuatoren 38, 40 umgesteuert, so dass sich die Betätigungskräfte beider Aktuatoren 38, 40 addieren.
Soll eine sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehende Bremsscheibe 14 abgebremst werden, verschieben die Linearaktuatoren 38, 40 die Druckplatte 24 wiederum in Drehrichtung der Bremsscheibe 14, jetzt allerdings entgegengesetzt zur zuvor beschriebenen Bremsung (siehe Fig. 6c). Die Kugeln 36 bewegen sich dabei auf den Rampen 32 hoch, die den gleichen oder einen anderen Steigungswinkel als die Rampen 30 aufweisen können. Fig. 5 zeigt die Bremse 10 in zugespannter Stellung beim Abbremsen der sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe 14.
Eine allgemein mit 50 bezeichnete und nicht weiter erläuterte Nachstelleinrichtung kann das Widerlager 26 parallel zur Drehachse A der Bremsscheibe 14 verschieben, um den im Betrieb der Bremse 10 auftretenden Reibbelagverschleiß auszugleichen.
Die Figuren 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Keilanordnung 22, bei der statt Kugeln 36 Zylinderrollen Verwendung finden, die in entsprechend ange- passten Aufnahmen angeordnet sind. Wie der in Fig. 8 wiedergegebene Schnitt VIII-VIII aus Fig. 7a zeigt, sind in jeder aus einer ersten Laufbahn 28' und einer zweiten Laufbahn 34' gebildeten Aufnahme zwei Zylinderrollen 52, 54 längs einer gemeinsamen Zylinderrollenachse Z nebeneinander angeordnet. Die radiale Führung der beiden Zylinderrollen 52, 54 erfolgt an ihrer Außenseite durch jeweils einen die erste Laufbahn 28' seitlich begrenzenden Bund 56, 58, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit der Druckplatte 24 ausgebildet ist, und an ihrer Innenseite durch einen Steg 60, der am Widerlager 26 in der zweiten Laufbahn 34' ausgebildet ist und sich in die Aufnahme hinein zwischen die beiden Zylinderrollen 52, 54 erstreckt (siehe Fig. 8).
Die Funktion der Keilanordnung 23 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der in Fig. 6 illustrierten Funktion, d.h. für ein Abbremsen einer sich in Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe 14 laufen die Zylinderrollen 52, 54 aus ihrer in Fig. 7a wiedergegebenen Ausgangstellung die Rampen 30' hoch (siehe Fig. 7b), während für ein Abbremsen einer sich entgegen der Hauptdrehrichtung drehenden Bremsscheibe 14 die Rampen 32' benutzt werden (siehe Fig. 7c).
Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen können insbesondere die Rampen 30 so geformt sein, dass beim Zustellvorgang die Druckplatte 24 nicht nur zur Brems- Scheibe 14 hin bewegt, sondern auch relativ zur Bremsscheibenebene gekippt wird. Mit einer solchen Ausgestaltung kann der bei hohen Zuspannkräf en durch eine Aufweitung des Bremssattels 16 hervorgerufenen Fehlstellung des Reibbelages 18a
entgegengewirkt werden, d.h. die Reibbelagfläche wird immer parallel zur Bremsscheibenoberfläche gehalten. Vorzugsweise wird das Maß der Verkippung der Druckplatte 24 mit zunehmendem Verdrehwinkel zwischen der Druckplatte 24 und dem Widerlager 26 größer, um auf diese Weise einer mit zunehmender Zuspannkraft größer werdenden Aufweitung des Bremssattels 16 Rechnung zu tragen.