Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Radbremse für Fahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus US-A-4 809 824 ist schon eine solche Radbremse bekannt, bei welcher der Schraubspindeltrieb eine mit einer Mutter zusammenwir¬ kende Spindel aufweist. Auf der drehbar in einem Kolben einer Zuspanneinrichtung aufgenommenen Mutter ist gleichachsig ein relativ zu dieser drehbares Zahnrad eines ersten Getriebezuges eines Räder¬ getriebes gelagert. Ein zweiter Getriebezug ist mit der Spindel verbunden und durch eine elektromagnetisch schaltbare Kupplung mit einem elektrischen Antriebsmotor verbindbar. Der erste Getriebezug hat ein geringfügig größeres Übersetzungsverhältnis als der zweite Getriebezug. Beide Getriebezüge sind im gleichen Drehsinn antreibbar.

Zum Zuspannen der Radbremse wird der Elektromotor eingeschaltet und die elektromagnetische Kupplung geschlossen. Die angetriebene Spindel bewegt den an einem Bremsbelag angreifenden Kolben der Zuspanneinrichtung mit relativ schnellem Vorschub gegen eine

Bremsscheibe der Radbremse, während das auf der Mutter gelagerte Zahnrad des ersten Getriebezuges frei dreht. Nach Überwinden des Lüftspiels ruft die auf den Kolben wirkende Reaktionskraft einen Reibschluß zwischen diesem Zahnrad und der Mutter hervor, so daß auch diese im Drehsinn der Spindel angetrieben wird. Dabei bewirkt die Differenz der Drehgeschwindigkeiten von Mutter und Spindel eine stark verringerte Vorschubgeschwindigkeit des Kolbens.

Zum Halten der Zuspannkraft wird der Elektromotor abgeschaltet, während die elektromagnetische Kupplung geschlossen bleibt. Da das Zahnrad auf der Mutter mit dieser reibschlüssig gekuppelt ist, tritt eine Selbsthemmung durch Verspannen des Rädergetriebes auf.

Das Lösen der Radbremse erfolgt durch Trennen der elektromagne¬ tischen Kupplung. Dadurch wird die Selbsthemmung des Rädergetriebes aufgehoben und der Kolben durch Antrieb der Mutter zurückgezogen. Solange der Reibschluß zwischen dieser und dem auf ihr gelagerten Zahnrad besteht, kann das Rückstellen des Kolbens vom im gleichen Drehsinn wie beim Zuspannen der Bremse drehenden Elektromotor unter¬ stützt werden.

Diese bekannte Radbremse weist zwar ein Rädergetriebe sowie eine Zuspanneinrichtung in sehr kompakter Bauform auf, jedoch ist der Wirkungsgrad des Rädergetriebes und des Schraubspindeltriebs beim Zuspannen der Radbremse sehr ungünstig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Radbremse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber folgende Vorteile:

Die zweite Kupplung ist beim Zuspannen der Bremse in beliebiger axialer Stellung der Spindel durch Trennen der ersten Kupplung einschaltbar. Hierdurch kann auf einfache Weise das Übersetzungs¬ verhältnis gewechselt und eine veränderte Charakteristik der Brems¬ betätigung erzielt werden. Auch beim Lösen der Bremse ist es durch Steuern des von der elektromagnetisch schaltbaren, ersten Kupplung übertragbaren Momentes möglich, den Verlauf der Spannkraft zu beein¬ flussen. Zusätzlich kann durch Antrieb des Motors in gegenüber dem Zuspannen entgegengesetzter Drehrichtung und Rutschen der ersten Kupplung das Lüftspiel der Bremsbeläge eingestellt werden.

Insgesamt zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch einen günstigen Wirkungsgrad des Rädergetriebes mit Schraubspindeltrieb sowie durch verbesserte Steuerbarkeit durch entsprechende Betriebs¬ weise von Elektromotor und elektromagnetisch schaltbarer, erster Kupplung aus.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch eine Radbremse mit einem aus Stirnzahnrädern gebildeten Rädergetriebe zwischen einem Elektro¬ motor und einer Spanneinrichtung als erstes Ausführungsbeispiel und Figur 2 schematisch eine Radbremse mit einem Planetengetriebe zwischen einem Elektromotor und einer Spanneinrichtung als zweites Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Rad¬ bremse 10 für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist

eine Spanneinrichtung 11 auf, welche von einem Elektromotor 12 mittels eines aus Stirnzahnrädern gebildeten Rädergetriebes 13 antreibbar ist. Das Rädergetriebe 13 hat zwei jeweils von einem Zahnradpaar gebildete Getriebezüge 14 und 15. Beide Getriebezüge 14 und 15 weisen ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis auf, wobei das Übersetzungsverhältnis des ersten Getriebezuges 14 größer ist als das des zweiten Getriebezuges 15. Das antriebsseitige Rad 16 des ersten Getriebezuges 14 ist auf der Motorwelle 17 des Elektro¬ motors 12 befestigt. Der erste Getriebezug 14 ist somit unmittelbar vom Elektromotor 12 antreibbar. Dieser ist in zwei Drehrichtungen schaltbar. Das antriebsseitige Rad 18 des zweiten Getriebezuges 15 verläuft gleichachsig zum Rad 16 des ersten Getriebezuges 14. Das Rad 18 des zweiten Getriebezuges 15 ist gleichfalls vom Elektromotor 12 antreibbar, und zwar mittels einer zwischen den beiden Rädern 16 und 18 angeordneten ersten Kupplung 19. Die Kupplung 19 ist elektro¬ magnetisch schaltbar und kann durch entsprechende Stromsteuerung sowohl schlupffrei als auch mit Schlupf betrieben werden. Ihre eine Hälfte 20 ist mit dem Rad 16 des ersten Getriebezuges 14, ihre andere Hälfte 21 mit dem Rad 18 des zweiten Getriebezuges 15 verbun¬ den.

Das Rad 16 kämmt mit einem abtriebsseitigen Rad 24 des ersten Getriebezuges 14, das Rad 18 mit einem abtriebsseitigen Rad 25 des zweiten Getriebezuges 15. Die beiden parallelen Getriebezüge 14 und 15 weisen die gleiche Räderzahl auf. Bei geschlossener erster Kupp¬ lung 19 drehen daher die abtriebsseitigen Räder 24 und 25 im gleichen Drehsinn. Das abtriebsseitige Rad 25 des zweiten Getriebe¬ zuges 15 ist drehfest mit einer Spindel 26 eines Schraubspindel¬ triebs 27 für die Betätigung der Spanneinrichtung 11 verbunden. Zwischen den beiden gleichachsig gelagerten abtriebsseitigen

Rädern 24 und 25 der beiden Getriebezüge 14 und 15 ist eine zweite Kupplung 28 angeordnet. Ihre eine Hälfte 29 steht mit dem Rad 24 des ersten Getriebezuges 14, ihre andere Kupplungshälfte 30 mit dem Rad 25 des zweiten Getriebezuges 15 in Verbindung. Beide Kupplungs¬ hälften 29 und 30 sind durch Klemmkörper 31 drehrichtungsabhängig kuppelbar. Die zweite Kupplung 28 vermag Drehmomente vom ersten Getriebezug 14 zum zweiten Getriebezug 15 zu übertragen, wenn die Drehzahl des Rades 24 größer oder gleich der Drehzahl des Rades 25 ist. (Die Drehzahl wird in Richtung des Pfeiles 41 positiv gezählt.) In Drehrichtung entgegen dem Pfeil 41 sind Drehmomente übertragbar, wenn die Drehzahl des Rades 25 größer oder gleich der Drehzahl des Rades 24 ist.

Die Spindel 26 des Schraubspindeltriebes 27 durchgreift ein nicht dargestelltes Muttergewinde in einem schwimmend gelagerten Brems¬ sattel 34 der Radbremse 10. Im Bremssattel 34 ist auf der Spindel 26 ein Bremsbelag 35 abgestützt. Ein zweiter Bremsbelag 36 ist im Bremssattel 34 angeordnet. Zwischen den beiden Bremsbelägen 35 und 36 ist eine Bremsscheibe 37 einer Scheibenbremse hindurchgeführt. In der gezeichneten Ausgangsstellung der Radbremse 10 nehmen die Brems¬ beläge 35 und 36 ein übertrieben groß wiedergegebenes Lüftspiel gegenüber der Bremsscheibe 37 ein.

Wirkungsweise

Zum Zuspannen der Radbremse 10 wird der Elektromotor 12 eingeschal¬ tet, so daß er in Richtung des Pfeiles 40 dreht, und die erste Kupplung 19 wird geschlossen. Die abtriebsseitigen Räder 24 und 25 der beiden Getriebezüge 14 und 15 drehen in Richtung des Pfeils 41. Aufgrund des Rechtsgewindes der Spindel 26 führt der Bremsbelag 35 eine Zustellbewegung auf die Bremsscheibe 37 in Richtung des Pfeiles 42 aus. Der zweite Getriebezug 15 überträgt das vom Elektromotor 12

aufgebrachte Antriebsmoment auf die Spindel 26, weil aufgrund der eingangs angegebenen Übersetzungsverhältnisse das abtriebsseitige Rad 25 des zweiten Getriebezuges 15 schneller dreht als das abtriebsseitige Rad 24 des ersten Getriebezuges 14, so daß die zweite Kupplung 28 keinen Kraftschluß besitzt. Aufgrund des Über¬ setzungsverhältnisses des zweiten Getriebezuges 15 erfolgt die Über¬ windung des Lüftspiels mit hoher Zustellgeschwindigkeit. Dabei sind nur sehr geringe Spannkräfte zu überwinden. Nach Angriff der Brems¬ beläge 35 und 36 an der Bremsscheibe 37 steigen die Spannkräfte steil an. Die Antriebsleistung des Elektromotors 12 und das von der ersten Kupplung 19 übertragbare Drehmoment sind so gewählt, daß die Spannkraft bis zur Blockiergrenze des auf griffiger Fahrbahn laufen¬ den Fahrzeugrades gesteigert werden kann. Für weitere Spannkraft¬ erhöhungen, z.B. bei temperaturbedingtem Nachlassen des Bremsbelag¬ reibwertes oder bei Funktionen einer Antriebsschlupf- und Fahr- dynamikregelung, wird die erste Kupplung 19 geöffnet und das Motor¬ moment über den ersten Getriebezug 14 und die sich schließende zweite Kupplung 28 auf die Spanneinrichtung 11 übertragen. Abwei¬ chend hiervon kann die Umschaltung auch bereits bei niedrigen Spann¬ kräften erfolgen, um bei verringerter Zustellgeschwindigkeit die Belastung des Elektromotors 12 zu mindern.

Zum Halten der Spannkraft wird die erste Kupplung 19 geschlossen. Aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebezüge 14 und 15 bleibt der Kraftschluß der zweiten Kupplung 28 erhalten, so daß durch Verspannen des Rädergetriebes 13 eine Selbsthemmung auftritt. Der Elektromotor 12 muß daher kein Dreh¬ moment aufbringen und kann abgeschaltet werden.

Zum Lösen der Radbremse 10 wird die erste Kupplung 19 geöffnet. Die durch die Elastizität des Bremssattels 34 erzeugten Rückstellkräfte bewirken eine Drehbewegung der Spindel 26 entgegen der Richtung des

Pfeiles 41, was die Aufrechterhaltung des Kraftschlusses in der zweiten Kupplung 28 zur Folge hat. Unter der Voraussetzung, daß der Schraubspindeltrieb 27 und das Rädergetriebe 13 nicht selbsthemmend sind, wird bei der Rückstellung der Spindel 26 der Elektromotor 12 mittels des ersten Getriebezuges 14 entgegen der Richtung des Pfeiles 40 angetrieben. Für das völlige Lösen der Bremse sowie das Einstellen des Lüftspiels wird die erste Kupplung 19 mit verringer¬ tem Kupplungsström angesteuert. Außerdem wird der Elektromotor 12 entgegen der Richtung des Pfeiles 40 angetrieben. Durch den gezielt eingestellten Schlupf der ersten Kupplung 19 wird einerseits eine Drehmomentübertragung vom Elektromotor 12 auf die Spindel 26 erzielt, andererseits eine Selbsthemmung des Rädergetriebes 13 verhindert.

Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten im wesentlichen dadurch, daß das Rädergetriebe 13 als Planetengetriebe ausgebildet ist und der Schraubspindeltrieb 27 auf eine hydraulische Betätigungseinrichtung 45 zum Übertragen der Spannkräfte einwirkt. Dabei besteht der erste Getriebezug 14 des Rädergetriebes 13 aus einem auf der Motorwelle 17 des Elektromotors 12 befestigen Sonnenrad 46, mit diesem kämmenden und auf einem fest¬ stehenden Hohlrad 47 sich abwälzenden Planetenrädern 48, 9, deren Steg 50 mit der Kupplungshälfte 29 der zweiten, als Freilauf ausge¬ bildeten Kupplung 28 verbunden ist. Die andere Hälfte 30 der zweiten Kuppplung 28 ist auf der Spindel 26 des Schraubspindeltriebes 27 befestigt. Von der gleichfalls vorhandenen ersten Kupplung 19 ist die eine Hälfte 20 mit der Motorwelle 17 und die andere Hälfte 21 mit der Spindel 26 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist also der zweite Getriebezug 15 auf die Hälfte 21 der ersten Kupplung 19 und die Spindel 26 des Schraubspindeltriebes 27 reduziert.

Die Spindel 26 greift an einem axial in einem Zylinder 53 bewegbaren Kolben 54 der hydraulischen Betätigungseinrichtung 45 an. Die Betätigungseinrichtung 45 steht mit einer im einzelnen nicht darge¬ stellten Kolben-Zylinderanordnung 55 zum Zuspannen und Lösen der Bremsbeläge 35 und 36 im Bremssattel 34 in Verbindung.

Bei dieser Ausführungsform wird bei geschlossener erster Kupplung 19 die Drehzahl des Elektromotors 12 auf die Spindel 26 des Schraub¬ spindeltriebs 27 übertragen. Das Lüftspiel der Bremsbeläge 35 und 36 kann somit sehr schnell überwunden werden. Zweckmäßig wird die weitere Steigerung der Spannkräfte nach Trennen der ersten Kupplung 19 mittels des eine große Übersetzung ins Langsame aufweisenden ersten Getriebezuges 14 vorgenommen. Im übrigen ist eine Betriebs¬ weise analog dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben.