DE102013223546A1

DE102013223546A1 - Aktorelement für einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102013223546A1
Application number: DE201310223546
Authority: DE
Inventors: Lars Schumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Aktorelement für einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse, insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer von einer motorbetriebenen Spindel zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung linear bewegbaren Spindelmutter, einem von der Spindelmutter verschwenkbaren Betätigungshebel zum Verlagern mindestens einer Bremsbacke über ein Rampensystem und einer mit der Spindelmutter verbundenen elastischen Rückstellfeder zum Verschwenken des Betätigungshebels in eine gelöste Position, in welcher die mindestens eine Bremsbacke einen definierten Mindestabstand zu einer zu bremsenden Bremsscheibe aufweist. Dadurch ist es möglich ohne die zum Schließen der Scheibenbremse erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktorelement für einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse, insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten und einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs.
Aus DE 101 48 961 A1 ist ein Riementrieb mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten bekannt, der über ein Planetengetriebe mit einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors verbunden ist. Das Planetengetriebe weist ein Hohlrad auf, das mit Hilfe eines Bandfreilaufs gebremst werden kann, um ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe zu variieren. Das Bremsen erfolgt reibungsbehaftet, so dass sich infolge von Verschleißeffekten das Bremsverhalten über die Lebensdauer unerwünscht ändern kann.
Es existiert ein ständiges Bedürfnis die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse zu minimieren und die Scheibenbremse leicht betätigen zu können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die es ermöglichen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten, insbesondere ohne das Betätigen der Scheibenbremse signifikant zu erschweren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Aktorelement für einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Aktorelement für einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse, insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einer von einer motorbetriebenen Spindel zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung linear bewegbaren Spindelmutter, einem von der Spindelmutter verschwenkbaren Betätigungshebel zum Verlagern mindestens einer Bremsbacke über ein Rampensystem und einer mit der Spindelmutter verbundenen elastischen Rückstellfeder zum Verschwenken des Betätigungshebels in eine gelöste Position, in welcher die mindestens eine Bremsbacke einen definierten Mindestabstand zu einer zu bremsenden Bremsscheibe aufweist.
Bei einem Schließen der Scheibenbremse kann ein Antriebsmotor eine Spindel verdrehen, so dass die auf der Spindel aufgeschraubte Spindelmutter linear in Schließrichtung bewegt werden kann und an dem Betätigungshebel anschlagen kann. Der Betätigungshebel wird dadurch verschwenkt und kann über ein Rampensystem mindestens eine Bremsbacke linear bewegen. Durch das Rampensystem kann die Drehbewegung des Betätigungshebels in eine Linearbewegung entlang der Drehachse des Betätigungshebels umgewandelt werden. Dadurch kann insbesondere eine mit einem Hohlrad eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs verbundene Bremsscheibe von der mindestens einen Bremsbacke gebremst werden. Vorzugsweise werden durch das Verschwenken des Betätigungshebels zwei Bremsbacken gleichzeitig aufeinander zu bewegt, um zwischen den beiden Bremsbacken die Bremsscheibe abzubremsen. Hierzu kann der Betätigungshebel von der Spindelmutter soweit verschwenkt werden, bis beispielsweise ein vorgesehener Anpressdruck der Bremsbacke an der Bremsscheibe erreicht ist, wobei dieser vorgesehene Anpressdruck insbesondere bei der von dem Antriebsmotor bereitstellbaren maximal vorgesehenen Betätigungskraft erreicht ist. Wenn die Bremsbacke verschleißt und ein Reibbelag der Bremsbacke dünner wird, vergrößert sich der Winkelbereich, um den der Betätigungshebel zum Betätigen der Scheibenbremse verschwenkt werden muss. Dieser Winkelbereich oder ein anderer Parameter, der von diesem Winkelbereich insbesondere proportional abhängt, eignet sich dazu den Verschleiß der Scheibenbremse zu sensieren und eine Verschleißnachstellung auszulösen. Bei der Verschleißnachstellung kann beispielsweise mit Hilfe eines Nachstellrampensystems der Abstand der Bremsbacke zum Betätigungshebel um das Ausmaß des aufgetretenen Verschleiß des Reibbelags derart verändert werden, dass die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen der Scheibenbremse kompensiert oder zumindest reduziert sind.
Durch die mit der Spindelmutter verbundene Rückstellfeder kann sichergestellt werden, dass der Betätigungshebel nach einem Öffnen der Scheibenbremse immer automatisch in die gelöste Position bewegt werden kann, so dass für den Betätigungshebel eine definierte Nullstellung vorgesehen werden kann, von der aus ein sensierter Verdrehwinkel des Betätigungshebels oder ein hierzu korrespondierender Parameter bis zum geschlossenen Zustand der Scheibenbremse in der Schließstellung der Spindelmutter als Maß für das Auslösen einer Verschleißnachstellung verwendet werden kann. Durch die Verschleißnachstellung kann beispielsweise die Bremsbacke um eine geeignete Wegstrecke näher zur Bremsscheibe verschoben werden, so dass ein verschleißbedingter Fehlabstand zwischen der Bremsbacke und der Bremsscheibe nachgestellt und zumindest teilweise kompensiert werden kann. Nach der Verschleißnachstellung ist zum Schließen der Scheibenbremse im Wesentlichen der ursprüngliche kleinere Verdrehwinkel des Betätigungshebels ausreichend und die Spindelmutter braucht aus der Offenstellung lediglich im Wesentlichen um die ursprüngliche kleinere Wegstrecke linear bewegt werden. Besonders bevorzugt liegt die Rückstellfeder nur in der gelösten Position und gegebenenfalls allenfalls in einem vom Betätigungshebel überstrichenen Winkelbereich kurz vor dem Erreichen der gelösten Position von beispielsweise 0,5° bis 3° an dem Betätigungshebel an, so dass die Federkraft der Rückstellfeder beim Schließen der Scheibenbremse nicht von der Spindelmutter überwunden werden muss. Dadurch wird vermieden, dass sich die Gegenkräfte der Bremsbacke im geschlossenen Zustand der Scheibenbremse und die Federkraft der Rückstellfeder addieren. Dadurch ist es möglich ohne die zum Schließen der Scheibenbremse erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.
Bei einer Bewegung in Öffnungsrichtung wird die Spindelmutter von der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, während die Bremsbacke von der Bremsscheibe wegbewegt wird und der Betätigungshebel auf die gelöste Position zu verschwenkt wird. Bei einer Bewegung in Schließrichtung wird die Spindelmutter von der Offenstellung in die Schließstellung bewegt, während die Bremsbacke auf die Bremsscheibe zu bewegt wird und der Betätigungshebel von der gelösten Position weg verschwenkt wird. In der Offenstellung der Spindelmutter befindet sich die Spindelmutter in einer definierten Nullposition, die insbesondere einer Stellung einspricht, in der die Spindelmutter maximal weit in Öffnungsrichtung bewegt werden kann. In der Offenstellung kann beispielsweise die Spindelmutter in Öffnungsrichtung an einem Anschlag anschlagen, der eine weitere Bewegung der Spindelmutter in Öffnungsrichtung sperrt. Es ist auch möglich, dass ein Innengewinde der Spindelmutter das Ende eines Außengewindes der Spindel erreicht, auf der die Spindelmutter aufgeschraubt ist. In der Schließstellung der Spindelmutter ist im eingebauten Zustand die Scheibenbremse geschlossen, das heißt die mindestens eine Bremsbacke ist mit einer definierten maximalen Normalkraft gegen eine zu bremsende Bremsscheibe gepresst. Je nach Verschleißsituation des Reibbelags der mindestens einen Bremsbacke kann sich der absolute Abstand der Schließstellung zur Offenstellung über die Lebensdauer verändern. Insbesondere ist es möglich, dass der Abstand der Schließstellung zur Offenstellung durch einen Verschleiß der Bremsbacke größer wird und nach einer erfolgten Verschleißnachstellung geringer wird, vorzugsweise im Wesentlichem dem Abstand im Neuzustand der Bremsbacke entspricht. In der gelösten Position des Betätigungshebels befindet sich der Betätigungshebel in einer Position, bei der über das Rampensystem die Bremsbacke nicht mehr in Kontakt mit der Bremsscheibe steht. Vorzugsweise ist die Bremsbacke in der gelösten Position des Betätigungshebels um einen definierten Mindestabstand zu der Bremsscheibe beabstandet. Infolge von Verschleißeffekten kann sich der Abstand der Bremsbacke zur Bremsscheibe über die Lebensdauer vergrößern. Vorzugsweise kann durch eine Verschleißnachstellung der Abstand der Bremsbacke zur Bremsscheibe in der gelösten Position des Betätigungshebels im Wesentlichen auf den Abstand im Neuzustand der Bremsbacke, der insbesondere im Wesentlichem dem definierten Mindestabstand oder um einen um 1% bis 5% größeren Abstand entspricht. Besonders bevorzugt befindet sich der Betätigungshebel in der gelösten Position, wenn sich die Spindelmutter in der Offenstellung befindet. Es ist aber auch möglich, dass bei einer Bewegung der Spindelmutter in Öffnungsrichtung von der Schließstellung in die Offenstellung der Betätigungshebel die definierte gelöste Position erreicht bevor die Spindelmutter die Offenstellung erreicht.
Insbesondere ist die Rückstellfeder in der Schließstellung der Spindelmutter zum Betätigungshebel beabstandet positioniert. In der Schließstellung der Spindelmutter kann ein direkter Kontakt zwischen der Rückstellfeder und dem Betätigungshebel vermieden werden, so dass die Rückstellfeder keine Federkraft auf den Betätigungshebel ausüben kann. Eine auf die Spindelmutter wirkende Gegenkraft und/oder ein einem Antriebsmoment eines Antriebsmotors zum Schließen der Scheibenbremse entgegenwirkendes Gegenmoment wird dadurch im Wesentlichen nur durch die Bremswirkung der Bremsbacke an der Bremsscheibe bereitgestellt.
Vorzugsweise liegt die Rückstellfeder in der gelösten Position des Betätigungshebels, insbesondere in der Offenstellung der Spindelmutter, an dem Betätigungshebel, insbesondere mit einer Vorspannkraft, an. Der Betätigungshebel kann dadurch mit einer Vorspannkraft gegen einen Anschlag gedrückt werden, wodurch der Betätigungshebel bei geöffneter Scheibenbremse in einer genau definierten Nullstellung positioniert werden kann, von der aus der Winkelbetrag gemessen werden kann bis die Scheibenbremse in der Schließstellung der Spindelmutter geschlossen ist, um den Verschleiß der Bremsbacke zu sensieren. Ferner kann durch die Vorspannkraft ein Klappern des Betätigungshebels und/oder eine unbeabsichtigte Bewegung des Betätigungshebels in Schließrichtung beispielsweise infolge eines plötzlichen Stoßes vermieden werden.
Besonders bevorzugt umgreift die Rückstellfeder den Betätigungshebel radial außen, wobei die Rückstellfeder ein zum Betätigungshebel in Schließrichtung angeordnetes Kontaktende zum Drücken gegen den Betätigungshebel aufweist, wobei das Kontaktende insbesondere entgegen der Schließrichtung in Öffnungsrichtung weist. Das Kontaktende der Rückstellfeder kann dadurch bei einer Bewegung der Spindelmutter in Öffnungsrichtung als Mitnehmer für den Betätigungshebel wirken, so dass es insbesondere möglich ist zusätzliche Federelemente, welche den Betätigungshebel in die gelöste Position drücken sollen, einzusparen oder kleiner zu dimensionieren. Ferner kann ein als Mitnehmer wirkendes von der Spindelmutter abstehendes Bauteil vermieden werden, wodurch die Herstellung der Spindelmutter und die Montage des Aktorelements vereinfacht ist. Ferner kann vermieden werden, dass der Betätigungshebel zwischen zwei Bauteilen der Spindelmutter verklemmt werden kann. Vorzugsweise verläuft die Rückstellfeder radial außerhalb einer Bahnkurve, entlang welcher der radial äußerste Punkt des Betätigungshebels bei einem Verschwenken des Betätigungshebels bewegt wird. Die Rückstellfeder kann beispielsweise als ein gebogenes im Wesentlichen halbreisförmig verlaufendes elastisches Blech ausgebildet sein.
Insbesondere weist die Spindelmutter ein konturiertes Druckstück zum abgleitenden Drücken an einem Gegenkopf des Betätigungshebels auf, wobei das Druckstück zwischen dem Betätigungshebel und einer Befestigungsstelle der Rückstellfeder mit der Spindelmutter angeordnet ist. Die Rückstellfeder kann an einer von dem Betätigungshebel abgewandten Seite des Druckstücks mit der Spindelmutter verbunden sein. Vorzugsweise ist das Druckstück mit Hilfe eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Schraube, mit der Spindelmutter verbunden, so dass die Rückstellfeder leicht zwischen dem Druckstück und der Spindelmutter verliersicher verklemmt werden kann und dadurch mit der Spindelmutter sicher verbunden werden kann. Ein zusätzliches Befestigungsmittel zur Verbindung der Rückstellfeder mit der Spindelmutter kann dadurch eingespart werden. Durch die Konturierung des Druckstücks und der geometrischen Ausgestaltung des Betätigungshebels mit dem Gegenkopf kann vorzugsweise ein im Wesentlichen punktförmiger Kontakt zwischen dem Druckstück und dem Gegenkopf beim Verschwenken des Betätigungshebels sichergestellt werden, wodurch Leistungsverluste durch Reibungseffekte zwischen dem Druckstück und dem Gegenkopf reduziert werden können.
Vorzugsweise weist der Betätigungshebel einen Gegenkopf zur abgleitenden Anlage an der Spindelmutter auf, wobei der Gegenkopf über ein eine Verjüngung ausbildenden Zwischenstück mit einem Befestigungskörper zur Verbindung mit einer Betätigungswelle und/oder zur Aufnahme eines Teils eines insbesondere als Kugelrampensystem ausgebildeten Rampensystems verbunden ist, wobei die Rückstellfeder in der gelösten Position des Betätigungshebels an dem Gegenkopf anliegt und in der Schließstellung der Spindelmutter in eine durch die Verjüngung ausgebildete Vertiefung beabstandet zum Betätigungshebel hineinragt. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass bei einer linearen Bewegung der Spindelmutter zum Verschwenken des Betätigungshebels sich der Hebelarm verändert und ein Kontaktende der Rückstellfeder relativ zum Betätigungshebel betrachtet in radialer Richtung längs des Betätigungshebels entlang wandern kann. In der gelösten Position des Betätigungshebels kann die Rückstellfeder an einer im Bereich des Gegenkopfs des Betätigungshebels vorgesehenen Verdickung in Umfangsrichtung anliegen und insbesondere eine Federkraft auf den Betätigungshebel ausüben. Durch das Verschwenken des Betätigungshebels kann das Kontaktende der Rückstellfeder von dem Gegenkopf weg in den Bereich des Zwischenstücks wandern und infolge der dort vorgesehenen Verjüngung den Kontakt zum Betätigungshebel verlieren. Ohne dass die Rückstellfeder ihre relative Lage zur Spindelmutter verändert, kann durch die Schwenkkinematik des Betätigungshebels und der geometrischen Ausgestaltung des Betätigungshebels mit in radialer Richtung hintereinander vorgesehenen Verdickung und Verjüngung ein Kontakt der Rückstellfeder mit dem Betätigungshebel in der gelösten Position hergestellt und aus der gelösten Position heraus aufgehoben werden.
Besonders bevorzugt ist der Betätigungshebel über ein insbesondere als Kugelrampensystem ausgebildetes Rampensystem relativ verdrehbar mit mindestens einer linear verschiebbaren Bremsbacke gekoppelt, wobei die Bremsbacke über ein Federelement mit dem Rampensystem gekoppelt ist, wobei das Federelement in der Schließstellung der Spindelmutter über das Rampensystem auf den Betätigungshebel eine Federkraft ausübt. Das Federelement kann insbesondere als Spiralfeder, vorzugsweise als ein Axialfederpaket, ausgebildet sein. Durch das Federelement kann bei nachlassender Schließkraft automatisch die Scheibenbremse geöffnet werden. Zusätzlich kann die Federkraft des Federelements genutzt werden, um den Betätigungshebel entlang der Öffnungsrichtung auf die gelöste Position zu zu bewegen. Falls die Federkraft des Federelements beispielsweise aufgrund zwischenzeitlicher Verschleißnachstellungen nicht ausreichen sollte den Betätigungshebel in die gelöste Position zu drücken, kann dies mit Hilfe der Rückstellfeder erfolgen. Das Federelement kann dadurch deutlich kleiner dimensioniert werden, so dass auch das von dem Federelement verursachte Gegenmoment beim Schließen der Scheibenbremse reduziert werden kann. Dies ermöglicht eine höhere Anpresskraft beim Schließen der Scheibenbremse und/oder ein geringeres Antriebsmoment eines Antriebsmotors, mit dessen Hilfe die Spindelmutter bewegt werden kann, wodurch der Antriebsmotor kleiner dimensioniert werden kann.
Insbesondere ist die Rückstellfeder durch ein gebogenes Blech ausgebildet. Die Rückstellfeder lässt sich dadurch besonders einfach herstellen und kann eine Formgebung aufweisen, die ein ungewolltes Anliegen an dem Betätigungshebel vermeidet.
Vorzugsweise liegt in der gelösten Position des Betätigungshebels der Betätigungshebel an der Spindelmutter und/oder an einem ortsfesten Anschlag an. Durch die Spindelmutter und/oder dem ortsfesten Anschlag kann eine definierte Nullstellung für den Betätigungshebel vorgegeben werden. Insbesondere kann die Spindelmutter in der Offenstellung an einem ortsfesten Anschlag anliegen, so dass die Spindelmutter in einer genau definierten Stellung positioniert ist. Der ortsfeste Anschlag kann insbesondere durch ein Aktorgehäuse ausgebildet oder unbeweglich mit dem Aktorgehäuse verbunden sein. Insbesondere verändert der ortsfeste Anschlag durch eine Bewegung der Spindelmutter oder des Betätigungshebels nicht seine Lage. Die Position des ortsfesten Anschlags ist dadurch unabhängig von Verschleißeffekten der Bremsbacke.
Besonders bevorzugt ist die Spindelmutter von einer Druckfläche zur Anlage an dem Betätigungshebel beim Verschwenken des Betätigungshebels an entlang der Schließrichtung in Richtung des Betätigungshebels vorsprunglos, insbesondere im Wesentlichen eben, ausgeführt, wobei die Spindelmutter insbesondere von der Druckfläche an entlang der Schließrichtung eine zum Betätigungshebel weisende und zum Betätigungshebel beabstandete Seitenfläche aufweist. Ein Mitnehmer, der den Betätigungshebel bei einer Bewegung der Spindelmutter in Öffnungsrichtung mitnehmen kann, ist dadurch vermieden und eingespart. Der Aufbau der Spindelmutter und/oder die Montage des Aktorelements sind dadurch vereinfacht. Insbesondere kann vermieden werden, dass der Betätigungshebel zwischen einem Mitnehmer und einem Druckstück der Spindelmutter verklemmt werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner einen Aktor zum Betätigen einer Scheibenbremse, insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsmotor, einer von dem Antriebsmotor verdrehbaren Spindel und einem Aktorelement, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei die Spindelmutter des Aktorelements auf der Spindel aufgeschraubt ist. Der Aktor weist insbesondere ein Aktorgehäuse auf, wobei das Aktorgehäuse einen ortsfesten Anschlag für die Spindelmutter in der Offenstellung und/oder einen ortsfesten Anschlag für den Betätigungshebel in der gelösten Position aufweist. Dadurch ist es möglich ohne die zum Schließen der Scheibenbremse erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.
Die Erfindung betrifft ferner eine insbesondere als Scheibenbremse ausgestaltete Bremseinrichtung insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Aktor, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und mindestens einer über ein Rampensystem mit dem Betätigungshebel bewegungsgekoppelte linear bewegliche Bremsbacke zum Bremsen einer Bremsscheibe. Dadurch ist es möglich ohne die zum Schließen der Scheibenbremse erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Aktors, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und/oder einer insbesondere als Scheibenbremse ausgestalteten, Bremseinrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs. Dadurch ist es möglich ohne die zum Schließen der Scheibenbremse erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.
Die Erfindung betrifft ferner eine Riemenscheibenanordnung mit einer über ein Zugmittel mit Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs verbindbaren Riemenscheibe, einem mit der Riemenscheibe verbundenen Planetengetriebe zum Ankoppeln der Riemenscheibe mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, eines Kraftfahrzeugmotors und einer insbesondere als Scheibenbremse ausgestalteten, Bremseinrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Verändern eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Riemenscheibe und der Antriebswelle durch Bremsen eines Teils des Planetengetriebes, insbesondere eines Hohlrads des Planetengetriebes. Dadurch ist es möglich ohne die zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses erforderlichen Betätigungskräfte zu erhöhen die Auswirkungen von Verschleißeffekten beim Betätigen einer Scheibenbremse über die Lebensdauer gering zu halten.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: eine schematische perspektivische Darstellung eines Aktorelements,
2: eine schematische Seitenansicht des Aktorelements aus 1 in einer geöffneten Stellung,
3: eine schematische Seitenansicht des Aktorelements aus 1 in einer geschlossenen Stellung,
4: eine schematische Seitenansicht des Aktorelements aus 1 in einer geöffneten Stellung in einer weiteren Ausführungsform.
5: eine schematische perspektivische Ansicht einer Rückstellfeder für die Aktorelemente aus 1 bis 4,
6: eine schematische perspektivische Ansicht eines Aktors mit einem Aktorelement aus 1 bis 4 ohne Antriebsmotor und
7: eine schematische perspektivische Ansicht des Aktors aus 6 mit Antriebsmotor.
Das in 1 dargestellte Aktorelement 10 weist eine Spindelmutter 12 mit einem Innengewinde 14 auf, die auf einer motorbetriebenen Spindel 16 aufgeschraubt sein kann. Die Spindelmutter 12 kann bei einer Drehung der Spindel 16 entlang einer Schließrichtung 18 aus einer in 2 dargestellten Offenstellung in eine in 3 dargestellte Schließstellung sowie entlang einer Öffnungsrichtung 20 aus der in 3 dargestellten Schließstellung in die 2 dargestellten Offenstellung linear bewegt werden. Die Spindelmutter 12 weist einen quer zur Schließrichtung 18 und Öffnungsrichtung 20 abstehenden Druckansatz 22 auf, über den die Spindelmutter 12 auf einen Betätigungshebel 24 einwirken kann, um die Linearbewegung der Spindelmutter 12 in eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels 24 umzuwandeln. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Druckansatz 22 ein Druckstück 26 mit Hilfe eines als Schraube ausgestalteten Befestigungsmittel 28 lösbar verbunden, wobei das Druckstück 26 mit dem Druckansatz 22 alternativ auch einstückig ausgeführt sein kann. Das Druckstück 26 weist eine zum Betätigungshebel 24 weisende konturierte Druckfläche 30 auf, die beim Verschwenken des Betätigungshebels 24 an einem Gegenkopf 32 des Betätigungshebels 24 abgleiten kann. Der Gegenkopf 32 ist über ein Zwischenstück 34 mit einem Befestigungskörper 36 verbunden. Über den Befestigungskörper 36 kann der Betätigungshebel 24 mit einer Welle verbunden werden, wobei der Befestigungskörper 36 im dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine Teilschale 38 eines als Kugelrampensystem ausgebildeten Rampensystem 40 ausbildet, mit dessen Hilfe die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 24 in eine Linearbewegung entlang einer Drehachse 42 umgewandelt werden kann, um eine Bremsbacke 44 zu verlagern. Das Zwischenstück 34 bildet zwischen dem Gegenkopf 32 und dem Befestigungskörper 36 eine Verjüngung aus, so dass sich im dargestellten Ausführungsbeispiele eine in Schließrichtung 18 geöffnete Vertiefung 46 ergibt.
Mit der Spindelmutter 12 ist eine Rückstellfeder 48 verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Druckstück 26 und dem Druckansatz 22 mit Hilfe des Befestigungsmittels 28 sicher verklemmt ist. Die Rückstellfeder 48 ist als gebogenes elastisches Blech ausgestaltet, das den Betätigungshebel 24 radial außen umgreift und mit einem im Wesentlichen in Schließrichtung 20 weisenden Kontaktende 50 in der in 2 dargestellten Offenstellung der Spindelmutter 12 an dem Betätigungshebel 24, insbesondere an der von dem Druckstück 26 wegweisenden Seite des Gegenkopfs 32, vorzugsweise mit einer Federkraft als Vorspannung anliegen kann. In der in 3 dargestellten Schließstellung der Spindelmutter 12 ist der Betätigungshebel 24 soweit verschwenkt worden, dass das Kontaktende 50 der Rückstellfeder 48 auf Höhe des Mittelstücks 34 beabstandet zum Betätigungshebel 24 in die von dem Mittelstück 34 ausgebildete Vertiefung 46 hineinragt. Der Betätigungshebel 24 kann bei einer Bewegung der Spindelmutter 12 in Öffnungsrichtung 20 von der Rückstellfeder 48 mitgenommen werden und in der Offenstellung der Spindelmutter 12 in eine definierte Nullstellung gedrückt werden. Ein von der Spindelmutter 12 ausgebildeter Mitnehmer kann dadurch eingespart werden, so dass eine sich an dem Druckansatz 22 in Schließrichtung 18 anschließende zum Betätigungshebel 24 weisende Seitenfläche 68 der Spindelmutter 12 vorsprunglos, insbesondere im Wesentlichen eben, ausgeführt sein kann. Gleichzeitig kann in der Schließstellung der Spindelmutter 12, in der insbesondere eine Scheibenbremse geschlossen ist, eine der in Schließrichtung 18 wirkenden Betätigungskraft der Spindelmutter in Öffnungsrichtung 20 entgegenwirkende Federkraft der Rückstellfeder 48 vermieden werden.
Der Betätigungshebel 24 kann von der Rückstellfeder 48 in eine definierte gelöste Position gedrückt werden, die eine definierte Nullstellung darstellt, von der aus ein Winkelbetrag gemessen werden kann, um den der Betätigungshebel 24 verschwenkt werden muss, bis die Schließstellung der Spindelmutter 12, die insbesondere einer über das Rampensystem 40 maximal geschlossenen Scheibenbremse entspricht, erreicht ist. Da dieser Winkelbetrag von dem Verschleiß von Reibbelägen der Bremsbacke 44 abhängen kann, kann dieser Winkelbetrag oder ein anderer von diesem Winkelbetrag abhängiger Parameter verwendet werden, um den Verschleißzustand der mindestens einen Bremsbacke 44 zu sensieren und bei einem hinreichend großen sensierten verschleißbedingten Fehlabstand der mindestens einen Bremsbacke 44 zu einer zu bremsenden Bremsscheibe eine Verschleißnachstellung auszulösen, durch die der verschleißbedingte Fehlabstand zumindest teilweise kompensiert werden kann. Die definierte gelöste Position des Betätigungshebels 24 kann mit der Offenstellung der Spindelmutter 12 korrespondieren, indem beispielsweise die Spindelmutter 12 in der gelösten Position des Betätigungshebels 24 als Anschlag dient. Hierzu kann beispielsweise in der gelösten Position des Betätigungshebels 24 die Rückstellfeder 48 den Betätigungshebel 24 gegen das Druckstück 26 mit Vorspannung drücken. Wie in 4 dargestellt ist es auch möglich, dass in der gelösten Position des Betätigungshebels 24 die Rückstellfeder 48 den Betätigungshebel 24 gegen einen ortsfesten Anschlag 52 drückt, der unabhängig von der Position der Spindelmutter 12 ist. Dadurch kann eine ungenaue Sensierung des verschleißbedingten Fehlabstands der mindestens einen Bremsbacke 44 zu der zu bremsenden Bremsscheibe durch eine ungenaue Positionierung der Spindelmutter 12 in der Offenstellung vermieden werden. Unnötig lange Toleranzketten können dadurch vermieden werden.
Wie in 5 dargestellt kann die Rückstellfeder 48 eine Befestigungsstelle 54 aufweisen, die zwischen dem Druckansatz 22 und dem Druckstück 26 mit Hilfe des Befestigungsmittels 28 sicher verklemmt werden kann, um die Rückstellfeder 48 mit der Spindelmutter 12 zu verbinden. Insbesondere weist die Rückstellfeder 48 im Bereich der Befestigungsstelle 54 eine insbesondere im Wesentlichen in Längserstreckung der Rückstellfeder 48 geöffnete Befestigungsnut 56 auf, durch ein Bolzen des insbesondere als Schraube ausgebildeten Befestigungsmittels 28 hindurchgeführt werden kann. Dadurch kann ein Großteil der in Schließrichtung 18 und in Öffnungsrichtung 20 überlappender Bereich des Druckansatzes 22 und des Druckstücks 26 als Klemmfläche zum Verklemmen der Befestigungsstelle 54 der Rückstellfeder 48 genutzt werden.
Der in 6 nur teilweise dargestellte Aktor 58 für eine Scheibenbremse 60 weist ein Aktorgehäuse 62 auf, das insbesondere für den Betätigungshebel 24 und/oder die Spindelmutter 12 den ortsfesten Anschlag 52 ausbilden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Aktor 58 zwei von dem Rampensystem 40 aufeinander zu und voneinander weg linear bewegbare verschleißbehaftete Bremsbacken 44 betätigen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Bremsbacke 44 über ein als Axialfederpaket ausgestaltetes Federelement 64 mit dem Rampensystem 40 gekoppelt, so dass bei einer nachlassenden von dem Betätigungshebel 24 aufgebrachten Betätigungskraft die Scheibenbremse 60 automatisch geöffnet werden kann und gegebenenfalls der Betätigungshebel 24 zumindest teilweise in Richtung der gelösten Position verschwenkt werden kann.
Wie in 7 dargestellt, kann ein elektrisch betriebener Antriebsmotor 66 die Spindel 16 verdrehen, um die Spindelmutter 12 in Schließrichtung 18 und/oder in Öffnungsrichtung 20 linear zu bewegen. Die Spindel 16 kann insbesondere durch die Antriebswelle des Antriebsmotors 66 ausgebildet sein, indem beispielsweise eine entsprechend lang ausgeführte Antriebswelle des Antriebsmotors 66 mit einem zum Innengewinde 14 der Spindelmutter 12 korrespondierendem Außengewinde versehen wird.
Bezugszeichenliste

10: Aktorelement
12: Spindelmutter
14: Innengewinde
16: Spindel
18: Schließrichtung
20: Öffnungsrichtung
22: Druckansatz
24: Betätigungshebel
26: Druckstück
28: Befestigungsmittel
30: Druckfläche
32: Gegenkopf
34: Zwischenstück
36: Befestigungskörper
38: Teilschale
40: Rampensystem
42: Drehachse
44: Bremsbacke
46: Vertiefung
48: Rückstellfeder
50: Kontaktende
52: ortsfester Anschlag
54: Befestigungsstelle
56: Befestigungsnut
58: Aktor
60: Scheibenbremse
62: Aktorgehäuse
64: Federelement
66: Antriebsmotor
68: Seitenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148961 A1 [0002]

Claims

Aktorelement für einen Aktor (58) zum Betätigen einer Scheibenbremse (60), insbesondere zum Bremsen eines Hohlrads eines Planetengetriebes zum Anbinden einer Riemenscheibe zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten an eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, mit einer von einer motorbetriebenen Spindel (16) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung linear bewegbaren Spindelmutter (12), einem von der Spindelmutter (12) verschwenkbaren Betätigungshebel (24) zum Verlagern mindestens einer Bremsbacke (44) über ein Rampensystem (40) und einer mit der Spindelmutter (12) verbundenen elastischen Rückstellfeder (48) zum Verschwenken des Betätigungshebels (24) in eine gelöste Position, in welcher die mindestens eine Bremsbacke (44) einen definierten Mindestabstand zu einer zu bremsenden Bremsscheibe aufweist.
Aktorelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (48) in der Schließstellung der Spindelmutter (12) zum Betätigungshebel (24) beabstandet positioniert ist.
Aktorelement nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (48) in der gelösten Position des Betätigungshebels (24), insbesondere in der Offenstellung der Spindelmutter (12), an dem Betätigungshebel (24), insbesondere mit einer Vorspannkraft, anliegt.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (48) den Betätigungshebel (24) radial außen umgreift, wobei die Rückstellfeder (48) ein zum Betätigungshebel (24) in Schließrichtung (18) angeordnetes Kontaktende (50) zum Drücken gegen den Betätigungshebel (24) aufweist, wobei das Kontaktende (50) insbesondere entgegen der Schließrichtung (18) in Öffnungsrichtung (20) weist.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (12) ein konturiertes Druckstück (26) zum abgleitenden Drücken an einem Gegenkopf (32) des Betätigungshebels (24) aufweist, wobei das Druckstück (26) zwischen dem Betätigungshebel (24) und einer Befestigungsstelle (54) der Rückstellfeder (48) mit der Spindelmutter (12) angeordnet ist.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungshebel (24) einen Gegenkopf (32) zur abgleitenden Anlage an der Spindelmutter (12) aufweist, wobei der Gegenkopf (32) über ein eine Verjüngung ausbildenden Zwischenstück (34) mit einem Befestigungskörper (36) zur Verbindung mit einer Betätigungswelle und/oder zur Aufnahme eines Teils eines insbesondere als Kugelrampensystem ausgebildeten Rampensystems (40) verbunden ist, wobei die Rückstellfeder (48) in der gelösten Position des Betätigungshebels (24) an dem Gegenkopf (32) anliegt und in der Schließstellung der Spindelmutter (12) in eine durch die Verjüngung ausgebildete Vertiefung (46) beabstandet zum Betätigungshebel (24) hineinragt.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungshebel (24) über ein insbesondere als Kugelrampensystem ausgebildetes Rampensystem (40) relativ verdrehbar mit mindestens einer linear verschiebbaren Bremsbacke (44) gekoppelt ist, wobei die Bremsbacke (44) über ein Federelement (64) mit dem Rampensystem (40) gekoppelt ist, wobei das Federelement (64) in der Schließstellung der Spindelmutter (12) über das Rampensystem (40) auf den Betätigungshebel (24) eine Federkraft ausübt.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (48) durch ein gebogenes Blech ausgebildet ist.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass in der gelösten Position des Betätigungshebels (24) der Betätigungshebel (24) an der Spindelmutter (12) und/oder an einem ortsfesten Anschlag (52) anliegt.
Aktorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (12) von einer Druckfläche (30) zur Anlage an dem Betätigungshebel (24) beim Verschwenken des Betätigungshebels (24) an entlang der Schließrichtung (18) in Richtung des Betätigungshebels (24) vorsprunglos, insbesondere im Wesentlichen eben, ausgeführt ist, wobei die Spindelmutter (12) insbesondere von der Druckfläche (30) an entlang der Schließrichtung (18) eine zum Betätigungshebel (14) weisende und zum Betätigungshebel (24) beabstandete Seitenfläche (68) aufweist.