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Dokumentenidentifikation DE102006023612A1 22.11.2007
Titel Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung mit einer Rasten- oder Keilanordnung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Baier-Welt, Christian, Dr., 64372 Ober-Ramstadt, DE;
Blendel, Monika, 65812 Bad Soden, DE;
Emmel, Lars, 65719 Hofheim, DE;
Pfeiffer, Stefan, 65817 Eppstein, DE;
Powileit, Hendrik, 61389 Schmitten, DE;
Rigorth, Marcel, 64832 Babenhausen, DE;
Würges, Mathias, 61462 Königstein, DE;
Zuber, Heinrich, 65824 Schwalbach, DE
DE-Anmeldedatum 19.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023612
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F16D 65/52(2006.01)A, F, I, 20060519, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Bremse, insbesondere eine elektromechanische Bremse, mit einem Reibglied (6, 7), das mittels eines Aktuators (2) gegen die Reibfläche eines zu bremsenden Elements (5) gedrückt bzw. davon gelöst werden kann. Die Bremse enthält eine besonders einfach konstruierte Nachstelleinrichtung (30), die ein in Richtung des abzubremsenden Elements (5) bewegliches erstes Bauteil (8; 14; 20; 27) und ein relativ zum ersten Bauteil (8; 14; 20; 27) bewegliches zweites Bauteil (1; 15; 18; 29) umfasst, das eine Rückwärtsbewegung des ersten Bauteils (8; 14; 20; 27) blockiert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bremse, insbesondere eine elektromechanische Bremse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte elektromechanische Bremsen umfassen üblicherweise einen elektrisch betätigten Aktuator, meist einen Elektromotor, der ein Reibglied mit einem Reibbelag gegen ein abzubremsendes Element, wie z.B. eine Bremsscheibe drückt bzw. davon löst. Der Verstellweg der Bremsbeläge ist i. d. R. verhältnismäßig gering. Mit zunehmendem Verschleiß der Bremsbeläge ist es daher erforderlich, die Beläge in Richtung der Bremsscheibe nachzustellen, um die Funktion der Bremse weiterhin zu gewährleisten. Aus dem Stand der Technik, wie z.B. der DE-101 39 910 A1, der DE-102 27 271 B4, der DE-103 05 702 A1 oder der DE-102 52 301 B4, sind verschiedene Belagverschleiß-Nachstelleinrichtungen bekannt, mit denen das Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe nachgestellt werden kann. Bekannte Nachstelleinrichtungen enthalten üblicherweise einen eigenen Aktuator, z.B. einen Elektromotor und weitere Bauteile. Die gesamte Radbremse wird dadurch relativ komplex und aufwändig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremse, insbesondere eine elektromechanische Bremse, zu schaffen, die eine Belagverschleiß-Nachstellvorrichtung umfasst, welche wesentlich einfacher aufgebaut ist und darüber hinaus relativ wenig Bauraum benötigt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Bremse mit einer Nachstelleinrichtung auszustatten, die ein bewegliches erstes Bauteil und ein relativ zum ersten Bauteil bewegliches zweites Bauteil umfasst, das eine Rückwärtsbewegung des ersten Bauteils blockiert. Das erste Bauteil ist erfindungsgemäß mit dem Reibglied verkoppelt, so dass das Reibglied bei einer Vorwärtsbewegung des ersten Bauteils näher an das abzubremsende Element (z.B. eine Bremsscheibe) rückt. Je nach Ausführungsform der Bremse kann das erste Bauteil in vorgegebenen Stufen oder stufenlos verstellt werden. Dieser Aufbau der Nachstelleinrichtung hat den wesentlichen Vorteil, dass nur zwei Bauteile notwendig sind, um die Bremse nachzustellen.

Die Nachstelleinrichtung ist vorzugsweise selbst-nachstellend ausgebildet, d.h. für das Nachstellen der Bremse ist kein zusätzlicher elektromotorischer Antrieb erforderlich. Hierzu ist vorzugsweise das erste und/oder zweite Bauteil mit einer geeigneten Einrichtung, wie z.B. einer Feder, vorgespannt. Die Bremse stellt sich somit mit zunehmendem Verschleiß automatisch nach.

Gemäß einer ersten Bauform der Erfindung ist die Nachstelleinrichtung als Rastenanordnung ausgebildet. Das erste Bauteil umfasst in diesem Fall ein erstes Rastmittel und das zweite Bauteil ein korrespondierendes zweites Rastmittel, im einfachsten Fall eine Verzahnung. Die Nachstelleinrichtung ist dabei so ausgelegt, dass sich das erste Bauteil mit zunehmendem Verschleiß der Bremsbeläge stufenweise in Richtung des abzubremsenden Elements bewegt, eine Rückwärtsbewegung aber durch das zweite Bauteil blockiert wird.

Das erste Bauteil kann beispielsweise als Zahnstange realisiert sein. Das zweite Bauteil ist in diesem Fall z.B. ein Rastelement, das an der Zahnstange angreift.

Das erste Bauteil kann wahlweise auch als Kolben realisiert sein. Das zweite Bauelement kann ein bewegliches Rastelement sein, das z.B. am Außenumfang des Kolbens angeordnet ist und z.B. an einem Gehäuse oder einem anderen Element angreift.

Bei den Rastmitteln handelt es sich im einfachsten Fall z.B. um eine Verzahnung. Die einzelnen Zähne der Verzahnung können z.B. auch federbelastet sein, so dass sie sich bei einer Bewegung des ersten Bauteils zurückziehen können.

Gemäß einer zweiten Bauform der Erfindung ist die Nachstelleinrichtung als Keilanordnung ausgebildet. Das zweite Bauteil umfasst in diesem Fall ein Keilelement, das gegen das erste Bauteil wirkt und letzteres mit zunehmendem Verstellweg weiter in Vorwärtsrichtung bewegt. Das erste Bauteil stützt sich vorzugsweise rückseitig am Keilelement ab.

Das Keilelement hat gemäß einer ersten Ausführungsform vorzugsweise eine plane Keilfläche, die an einer korrespondierenden Keilfläche, vorzugsweise des ersten Bauteils, entlang gleitet. Dadurch kann die Bremse stufenlos nachgestellt werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das Keilelement als Stufenkeil mit mehreren Stufen ausgebildet, der ebenfalls gegen das erste Bauteil wirkt und letzteres mit zunehmendem Verstellweg weiter in Vorwärtsrichtung bewegt. Die Verstellung des Keils erfolgt in diesem Fall jedoch stufenweise, wobei der Breitenunterschied der Stufen den Verstellweg bestimmt.

Das zweite Bauteil ist vorzugsweise in einer zur Bewegungsrichtung des ersten Bauteils senkrechten Richtung bewegbar.

Das zweite Bauteil ist außerdem vorzugsweise mittels einer geeigneten Einrichtung, wie z.B. einer Federanordnung, vorgespannt. Dadurch wird zum einen die Vorwärtsbewegung des ersten Bauteils ermöglicht, und die Bremse kann zum anderen bei Bedarf gelöst werden, wenn das zweite Bauelement entgegen der Federkraft zurück bewegt wird.

Die Nachstelleinrichtung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sich das zweite Bauteil direkt oder indirekt an einem Gehäuseelement oder einem anderen Widerlager abstützt. Das zweite Bauteil gleitet vorzugsweise in einem Gehäuseansatz.

Der Aktuator ist vorzugsweise zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Bauteil angeordnet und mit letzterem vorzugsweise mechanisch verkoppelt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1a eine elektromechanische Bremse mit einer Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

1b die Bremse von 1a bei abgefahrenen Bremsbelägen;

2a eine elektromechanische Bremse mit einer Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

2b die Bremse von 2a bei abgefahrenen Bremsbelägen;

3a eine elektromechanische Bremse mit einer Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

3b die Bremse von 3a bei abgefahrenen Bremsbelägen;

4a eine elektromechanische Bremse mit einer Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

4b die Bremse von 4a bei abgefahrenen Bremsbelägen.

1a zeigt eine Seitenansicht einer elektromechanischen Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einer Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Bremse umfasst in bekannter Weise einen Aktuator 2, wie z.B. einen Elektromotor, mit dem ein Bremsbelag 6 gegen eine Bremsscheibe 5 gedrückt bzw. davon gelöst werden kann. Die Bremse ist hier nach dem Schwimmsattelprinzip aufgebaut, so dass bei einer Betätigung der Bremse auch der auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Bremsbelag 7 gegen die Bremsscheibe 5 gepresst wird. Die Bremszange ist mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet.

Die Bremse umfasst ferner ein Bremsengehäuse 3, in dem die Belagverschleiß-Nachstelleinrichtung 30 angeordnet ist, die sich bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer Zahnstange 8 (erstes Bauteil) und einem Rastelement 1 (zweites Bauteil) zusammensetzt. Zahnstange 8 und Rastelement 1 weisen jeweils eine Verzahnung 11 bzw. 12 auf, die in der Betriebsbremsposition ineinander greifen. Die Zahnstange 8 ist mittels einer Feder 9 in Richtung der Bremsscheibe 5 vorgespannt. Ebenso ist das Rastelement 1 mittels einer Feder 10 vorgespannt.

Wenn der kumulierte Verschleiß von Belag 6, 7 und Scheibe 5 größer ist als die Zahnlänge x bewegt sich die Zahnstange 8, angetrieben durch die Druckfeder 9, selbsttätig in Richtung A der Scheibe 5. Das Zahnsegment 12 des Rastelements 1 rastet dann in den jeweils nächsten Zahn 11 der Zahnstange 8 ein und blockiert gleichzeitig eine Rückwärtsbewegung der Zahnstange 8. Durch die Vorwärtsbewegung der Zahnstange 8 wandert auch der Aktuator 2 und der Reibbelag 6 näher an die Bremsscheibe 5, so dass sich das Lüftspiel x der Bremse verkleinert.

Das Rastelement 1 ist im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung A, in einer Richtung B (bzw. in Gegenrichtung) bewegbar.

Die Druckfeder 10 hält das Rastelement in der eingerasteten Position. Das Rastelement 1 gleitet in einem Gehäuseansatz 13, der die Bremskräfte bei einer Betriebsbremsung aufnimmt.

Eine Nachstellung der Bremse ist während einer Betriebsbremsung nicht möglich, da die Zuspannkraft der Bremse wesentlich höher ist als die von der Nachstellfeder 9 aufgebrachte Kraft.

Zum Wechseln der Bremsbeläge 6, 7 wird zunächst das Rastelement 1 gelöst und die Zahnstange 8 vollständig zurückgesetzt. Die Bremse justiert sich anschließend selbständig.

Wahlweise könnte die dargestellte Bremse auch als Feststellbremse ausgelegt werden, um das Fahrzeug gegen ungewolltes Losrollen zu sichern. In diesem Fall wird die Nachstellfeder 9 durch einen elektromotorischen Nachstellmechanismus ersetzt, mit dem die Zahnstange 8 und die übrigen Elemente 2, 6 verstellt werden können. Um die Bremse lösen zu können, müsste in diesem Fall ein weiterer Aktuator zum Lösen des Rastelements 1 vorgesehen sein.

1b zeigt die Radbremse von 1a mit abgefahrenen Bremsbelägen 6, 7. Wie zu erkennen ist, hat die Nachstellfeder 9 die Zahnstange 8 weiter in Richtung der Bremsscheibe bewegt und damit das entstandene Lüftspiel kompensiert.

2a zeigt eine schematische Seitenansicht einer elektromechanischen Bremse mit einer Nachstelleinrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Bremse ist dabei im Wesentlichen identisch aufgebaut wie diejenige von 1a und unterscheidet sich nur in der Konstruktion der Nachstelleinrichtung 30.

Die Nachstelleinrichtung 30 umfasst einen Druckkolben 14, der an seinem Außenumfang mehrere Zahnelemente 15 aufweist, die in radialer Richtung mittels Federn 16 vorgespannt sind. Die Zahnelemente 15 sind dadurch in den Druckkolben 14 hinein versenkbar.

Der Druckkolben 14 wird von einer Nachstellfeder 9 in Richtung der Bremsscheibe 5 vorgespannt und bewegt sich mit zunehmendem Verschleiß der Bremsbeläge 6, 7 jeweils um eine Raststellung weiter in Richtung der Bremsscheibe 5. In der eingerasteten Position stehen die Zahnelemente 5 über den Umfang des Kolbens 14 in entsprechende Ausnehmungen 17 vor und verhindern die Rückwärtsbewegung des Kolbens 14 bei einer Betätigung der Bremse. Die Ausnehmungen 17 sind in einem Abschnitt des Bremsengehäuses 3 angeordnet. Die Anzahl der Rastelemente 15 ist variabel.

Die dargestellte Bremse kann wiederum als Feststellbremse ausgelegt werden, wenn die Nachstellfeder 9 durch einen elektrischen Antrieb ersetzt wird.

2b zeigt die Radbremse von 2a mit abgefahrenen Bremsbelägen 6, 7. Wie zu erkennen ist, hat die Nachstellfeder 9 den Druckkolben 14 weiter in Richtung der Bremsscheibe 5 bewegt und damit das entstandene Lüftspiel kompensiert.

3a zeigt eine schematische Seitenansicht einer Scheibenbremse mit einer Nachstelleinrichtung 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Nachstelleinrichtung 30 umfasst ein Keilelement 18, das im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung A bewegbar ist und in einem Gehäuseansatz 13 gleitet. Das Keilelement ist dabei mittels einer Feder 10 in Richtung des Pfeils B vorgespannt.

Das Keilelement 18 hat eine Keilfläche 22, die mit einer korrespondierenden Keilfläche 21 eines Druckelements 20 zusammenwirkt. Das Keilelement 18 bildet gleichzeitig ein Widerlager für die Elemente 2, 6 und 20. Die Neigung &agr; der Keilfläche 22 ist so auszulegen, dass das Keilelement 18 bei einer Betätigung der Bremse in seiner Position bleibt und nicht entgegen der Federkraft nach oben gedrückt wird.

Bei einer Bewegung des Keilelements 18 in Richtung des Pfeils B wird der Reibbelag 6 näher an die Bremsscheibe 5 gerückt. Die Bremskräfte werden in diesem Fall durch das Keilelement 18 hindurch zu einem Stützelement 19 geleitet, das am Gehäuse 3 ansteht. Durch die Federkraft der Feder 10 stellt sich die Bremse automatisch und stufenlos nach, wenn die Bremsbeläge 6, 7 bzw. der Bremsscheibe 5 verschleißen.

3b zeigt wiederum die Radbremse von 3a mit abgefahrenen Bremsbelägen 6, 7. Wie zu erkennen ist, hat der Keil 18 den Bremsbelag 6 weiter in Richtung der Bremsscheibe 5 bewegt und damit das entstandene Lüftspiel kompensiert.

4a zeigt eine schematische Seitenansicht einer Scheibenbremse mit einer Nachstelleinrichtung 30 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Nachstelleinrichtung 30 umfasst hier einen Stufenkeil 29 mit mehreren Stufen 25. Der Keil 29 ist zwischen zwei Stufenelementen 27 und 28 angeordnet. Das Stufenelement 27 ist dabei in Richtung A, zur Bremsscheibe 5 hin, bewegbar, wogegen das Stufenelement 28 ortsfest angeordnet ist. Die Richtung A ist also eine erste Vorwärtsrichtung, welche den Bremsbelägen 6, 7 als Reibglied bzw. zur Bremsscheibe 5 als abzubremsendes Element, hingerichtet ist. Der Stufenkeil 29 ist wiederum mittels einer Feder 10 in Richtung des Pfeils B vorgespannt. Der Pfeil B definiert also eine zweite Vorwärtsrichtung, welche zur Zahnstange 8, bzw. dem Druckkolben 14 bzw. dem Element 20 bzw. dem Stufenelement 27 hingerichtet ist. Wenn der kumulierte Verschleiß der Bremsbeläge 6, 7 und der Bremsscheibe 5 größer ist als der Längenunterschied zweier benachbarter Stufen 25, rutscht der Keil 29 eine Stufe tiefer zwischen die Stufenelemente 27, 28.

Zwischen den Stufenelementen 27, 28 ist eine Druckfeder 24 angeordnet, die das Stufenelement 27 in Richtung der Bremsscheibe 5 drückt. Dadurch stellt sich die Bremse selbsttätig nach. Zusätzlich können auch die seitlichen Flanken der Stufen 25 und/oder die Stufen 26 angeschrägt sein (siehe Vergrößerungsdarstellung), um das Nachstellen zu erleichtern.

Zum Wechseln der Bremsbeläge 6, 7 wird der Stufenkeil 29 gezogen und die Stufenelemente 27, 28 wieder vollständig zurückgesetzt. Die Bremse justiert sich danach wiederum selbständig.

Die Bremse kann auch als Feststellbremse ausgebildet werden, indem wiederum die Druckfeder 24 durch einen elektromotorischen Nachstellmechanismus ersetzt wird.

4b zeigt die Radbremse von 4a mit abgefahrenen Bremsbelägen 6, 7. Wie zu erkennen ist, hat der Stufenkeil 29 den Bremsbelag 6 weiter in Richtung der Bremsscheibe 5 bewegt und damit das entstandene Lüftspiel kompensiert.

1
Rastelement
2
Aktuator
3
Gehäuse
4
Bremszange
5
Bremsscheibe
6
erster Reibbelag
7
zweiter Reibbelag
8
Zahnstange
9
Druckfeder
10
Druckfeder
11
Verzahnung
12
Verzahnung
13
Gehäuseansatz
14
Druckkolben
15
Zahnelement
16
Druckfeder
17
Ausnehmung
18
Keilelement
19
Stützelement
20
Druckstange
21
Keilfläche der Druckstange 20
22
Keilfläche des Keilelements 18
23
Gehäuseansatz
24
Druckfeder
25
Stufen des Stufenkeils
26
Stufe des Stufenelements
27
erstes Stufenelement
28
zweites Stufenelement
29
Stufenkeil
30
Nachstelleinrichtung
A
Nachstellrichtung
B
Bewegungsrichtung des zweiten Bauteils


Anspruch[de]
Bremse, insbesondere elektromechanische Bremse, mit einem Reibglied (6, 7), das mittels eines Aktuators (2) gegen die Reibfläche eines abzubremsenden Elements (5) gedrückt bzw. davon gelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine Nachstelleinrichtung (30) umfasst, die ein bewegliches erstes Bauteil (8; 14; 20; 27), das auf ein Reibglied (6, 7) wirkt, und ein relativ zum ersten Bauteil (8; 14; 20; 27) bewegliches zweites Bauteil (1; 15; 18; 29) umfasst, das eine Rückwärtsbewegung des ersten Bauteils (8; 14; 20; 27) blockiert. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (8; 14; 20; 27) in einer ersten Vorwärtsrichtung (A) vorgespannt ist. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (1; 15; 18; 29) in einer zweiten Vorwärtsrichtung (B) vorgespannt ist. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (8; 14; 20; 27) ein erstes Rastmittel (11; 15) und das zweite Bauteil (1; 15; 18, 29) ein korrespondierendes zweites Rastmittel (12, 17) umfasst. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil eine Zahnstange (8) ist. Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil ein Rastelement (1) ist, das an der Zahnstange (8) angreift. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil ein Kolben (14) ist. Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil ein relativ zum Kolben (14) bewegliches Rastmittel (15) ist. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil ein Keilelement (18) ist. Bremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (18) eine plane Keilfläche (22) aufweist. Bremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement ein Stufenkeil (29) ist. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (1; 3; 18; 29) in einer zur Bewegungsrichtung (A) des ersten Bauteils (8; 14; 20; 27) senkrechten Richtung (B) bewegbar ist. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (8; 14; 20; 27) und/oder zweite Bauteil (1; 3; 18; 29) eine Verzahnung (11, 12, 15, 17) aufweist. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Bauteil (1; 3; 18; 29) direkt oder indirekt an einem Gehäuse (3) abstützt.






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