Mit einer Bremseinrichtung versehene, luftqefederte Achskonstruktion
Die Erfindung betrifft eine mit einer Bremseinrichtung versehene Achskonstruktion, insbesondere für luftgefederte Fahrzeuganhänger, mit einem an dem Achskörper angeordneten Bremssattel und darin geführten Bremsbelägen, zwischen denen mindestens eine bezüglich des Fahrzeugrades drehfeste Bremsscheibe angeordnet ist, und mit einer an dem Bremssattel befestigten und durch einen Elektromotor antreibbaren Stelleinrichtung zur Erzeugung des in Richtung auf die Bremsscheibe gerichteten Zuspanndrucks der Bremse.
Es sind bereits Scheibenbremsen bekannt, bei denen mittels eines Elektromotors der Zuspanndruck aufgebracht wird. Hierbei sind Elektromotor und Stelleinrichtung als integrierte Bauteile an dem Bremssattel der Scheibenbremse angeordnet. Eine solche Bremseinrichtung eignet sich aufgrund ihrer baulichen Gegebenheiten jedoch nicht für luftgefederte Achskonstruktionen von Fahrzeuganhängern.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Achskonstruktion insbesondere für luftgefederte Fahrzeuganhänger mit einer Bremseinrichtung in wartungsfreundlicher und flexibler Bauweise zu schaffen.
Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird bei einer Achskonstruktion mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, daß der Elektromotor getrennt von der Stelleinrichtung an dem Achskörper befestigt ist, und daß Elektromotor und Stelleinrichtung über eine Antriebswelle drehfest miteinander verbunden sind, die sich quer zur Fahrtrichtung und im wesentlichen parallel zum Achskörper erstreckt.
In Folge der räumlichen Trennung des Bremssattels mit der Stelleinrichtung einerseits und des Elektromotors andererseits ist die erfindungsgemäße Konstruktion in besondere Weise für den Einsatz in luftgefederten Achskonstruktionen von Fahrzeuganhängern geeignet. So ist es zum Beispiel möglich, den Elektromotor so weit einwärts an dem Achskörper zu befestigen, daß eine Kollision mit den übrigen Teilen der Achskonstruktion und insbesondere dem Längslenker der Fahrzeugachse nicht eintreten kann. Von Vorteil ist ferner die flexible Bauweise, da durch entsprechende Anpassung der Länge der Antriebswelle unterschiedlichen räumlichen Gegebenheiten bei den jeweiligen Achskonstruktionen Rechnung getragen werden kann. Von Vorteil ist ferner die wartungsfreundliche Bauweise durch die räumliche Trennung des Elektromotors von der Stelleinrichtung, wodurch beide Teile für Wartungsarbeiten gut zugänglich sind.
Zu einer wartungsfreundlichen und einfachen Montage der Bremseinrichtung trägt ferner bei, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Antriebswelle ausschließlich an der Stelleinrichtung einerseits und im Bereich des Elektromotors andererseits drehbar gelagert ist und sie sich zwischen diesen beiden Lagerorten frei erstreckt. Hierzu wird ferner vorgeschlagen, daß sich die eine der beiden Drehlagerungen der Antriebswelle innerhalb des Gehäuses des Elektromotors befindet. Alternativ wird vorgeschlagen, daß die eine der beiden Drehlagerungen der Antriebswelle in einem an dem Achskörper befestigten Flansch erfolgt, an dem das Gehäuse des Elektromotors befestigt ist.
Im Hinblick auf die besondere bauliche Situation bei einer luftgefederten Achskonstruktion für Fahrzeuganhänger wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Antriebswelle unter dem mit dem Achskörper verbundenen Längslenker der Achskonstruktion hindurch geführt ist. In diesem Fall sollte der Elektromotor vorzugsweise zwischen Längslenker und Fahrzeugmittelachse angeordnet sein.
Zwecks Vereinfachung der Montage der Antriebswelle wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß der Elektromotor mittels einer den Achskörper umgreifenden Schelle an diesem befestigt ist. In diesem Fall erfolgt die Montage der Antriebswelle, indem diese bei gelöster Schelle zunächst mit ihrem äußeren Ende in die an dem Bremssattel angeordnete Stelleinrichtung eingeführt wird, und
sodann der Elektromotor mittels der gelösten Schelle auf das andere Ende der Antriebswelle aufgeschoben wird, bevor schließlich die Befestigungselemente der Schelle angezogen werden. Die Demontage der Antriebswelle erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein im Kraftfluß zwischen Elektromotor und Antriebswelle angeordnetes, gemeinsam mit dem Elektromotor im selben Gehäuse angeordnetes Getriebe.
Um die Bremseinrichtung kompakt und kleinbauend zu halten und einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Stelleinrichtung eine mit der Antriebswelle drehfest verbundene Kugelgewindespindel zur Erzeugung des Drucks der Bremsbeläge auf die Bremsscheibe aufweist, wobei die Kugelgewindespindel gemeinsam mit einer darauf angeordneten Kugelgewindemutter einen Kugelgewindetrieb bildet und bei einer Betätigung der Stelleinrichtung jeweils nur einer der beiderseits der Bremsscheibe angeordneten Bremsbeläge eine Zustellbewegung ausführt. Es läßt sich auf diese Weise ein gewichtmäßig leichter und kompakter Bremssattel einschließlich Stelleinrichtung erzielen. Dieser ist, ebenso wie der elektrische Antriebsmotor, in einfacher Weise mittels eines Befestigungselements an dem Achskörper befestigbar.
Es wirkt sich auf die Größe des Aufnahmeraums vorteilig aus und vereinfacht die Kraftübertragung sowie die Drehlagerung, wenn der Bremssattel der Bremseinrichtung als Festsattel ausgebildet ist und hierzu die Kugelgewindespindel der Stelleinrichtung sowie die Antriebswelle axial unverschiebbar gegenüber dem Achskörper und dem Bremssattel angeordnet sind, und die Kugelgewindemutter Bestandteil eines Joches zur Übertragung einer axialen Bewegung des Kugelgewindetriebs auf mindestens einen gegen einen der Bremsbeläge verfahrbaren Druckstempel ist.
In weiterer Ausgestaltung der Stelleinrichtung wird vorgeschlagen, daß das Joch als Kugelgewindemutter zur Übertragung der axialen Bewegung des Kugelgewindetriebs auf zwei Druckstempel ausgebildet ist.
Die Erfindung ist nicht auf eine Bremseinrichtung nach dem Festsattel-Typ beschränkt, sie läßt sich auch bei Schwimmsattel-Bremsen anwenden. Weil in diesem Fall der Bremssattel einschließlich der Stelleinrichtung in Bezug zu dem Achskörper verlagerbar ist, wird mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Antriebswelle einen axialen Ausgleich ermöglicht. Dies ist mit einer axial verschiebbaren Drehmomentübertragung mit zwischengeschalteten Kugeln erreichbar, vorzugsweise zwischen dem Abtriebsteil des Getriebes und der Antriebswelle. Ein solcher Kugeltrieb läßt einen reibungsarmen effizienten Axialausgleich bei zugleich vollständiger Drehmomentübertragung zu.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung eine luftgefederte Achskonstruktion einer Anhängerachse einschließlich der Bremseinrichtung und dem Fahrzeugrad mit Felge,
Figur 2 die Gegenstände nach Figur 1 gemäß einer anderen Ausführungsform,
Figur 3 in gegenüber Figur 2 vergrößerter Darstellung einen Antriebsmotor mit integriertem Getriebe für die Bremseinrichtung,
Figur 4 eine Draufsicht auf eine Bremseinrichtung mit Bremssattel nach dem
Festsattel-Prinzip, Stelleinrichtung, Bremsscheiben und Bremsbelägen,
Figur 5 eine Seitenansicht auf die Bremseinrichtung nach Figur 4,
Figur 6 eine schaubildliche Darstellung der Bremseinrichtung,
Figur 7 eine vergrößerte Darstellung der Stelleinrichtung gemäß Figur 4 und
5,
Figur 8 eine schaubildliche Darstellung auf eine Mißnahmeverzahnung,
Figur 9 eine schaubildliche Darstellung auf den Bremssattel mit Stelleinrichtung,
Figur 10 eine Ansicht auf einen Bremsbelag mit seitlichen Führungskanten,
Figur 11 eine schaubildliche Ansicht auf eine Abstützplatte des Bremssattels mit Lagerplatte und
Figur 12 eine schaubildliche Darstellung auf die Lagerplatte des Bremssattels mit angeschraubtem Gehäuse für die Stelleinrichtung.
Figur 1 zeigt die Achskonstruktion eines luftgefederten Fahrzeuganhängers mit dem über einen Luftfederbalg an dem Fahrzeugrahmen abgestützten Längslenker 1 und dem quer hierzu sowie zur Fahrtrichtung verlaufenden Achskörper 2. In üblicher Weise ist der Achskörper 2 an seinem Ende mit einem Achsschenkel versehen, auf dem mittels Wälzlagern die Radnabe 3 des antriebslosen Fahrzeugrades gelagert ist. Mit dem Achskörper 2 verbunden ist eine als Scheibenbremse ausgebildete Bremseinrichtung, die sich im wesentlichen aus einem Bremssattel 4 mit Stelleinrichtung 5 und einem Antrieb zusammensetzt. Mittels der Stelleinrichtung 5 wird der in Richtung auf die Bremsscheibe gerichtete Zuspann- druck der Bremse erzeugt. Der Antrieb der Stelleinrichtung erfolgt über einen Elektromotor 6, der in gerader Fluchtung zu der Stelleinrichtung 5 an dem Achskörper 2 befestigt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und Fig. 3 ist in das Gehäuse des Elektromotors 6 ein Untersetzungsgetriebe integriert.
Erfindungsgemäß ist der Elektromotor 6 nicht unmittelbar an der Stelleinrichtung 5 befestigt oder angeflanscht, sondern getrennt von der Stelleinrichtung an dem Achskörper. Zur Übertragung des Antriebsmomentes sind Elektromotor 6 und Stelleinrichtung 5 über eine Antriebswelle 7 drehfest miteinander verbunden. Die ca. 40 bis 80 cm lange Antriebswelle 7 erstreckt sich quer zur Fahrtrichtung und, wie die Figur 1 erkennen läßt, im wesentlichen parallel zu dem Achskörper 2.
Vorzugsweise ist die Antriebswelle 7 über an ihren beiden Enden ausgebildete Keilverzahnungen mit der Stelleinrichtung und dem Elektromotor verbunden. Zur Montage wird die Antriebswelle 7 zunächst in die korrespondierende
Keilverzahnung der Stelleinrichtung 5 eingesteckt, anschließend wird von der anderen Seite her der Elektromotor 6 auf das andere Ende der Antriebswelle 7 aufgesteckt und der Elektromotor in dieser Stellung an dem Achskörper 2 befestigt. Eine gesonderte Fixierung der Antriebswelle 7 in axialer Richtung ist daher nicht erforderlich.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist der Elektromotor 6 mit seinem Gehäuse an einem Flansch 8a angeschraubt, der seinerseits an dem Achskörper 2 angeschweißt ist.
Demgegenüber ist bei der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 das Gehäuse des Elektromotors auf einer Platte 8b befestigt, die wiederum mit einer Schale verschraubt ist. Schale und Platte bilden zusammen eine Schelle 8c, die den Achskörper 2 in seinem rohrförmigen Mittelabschnitt umgreift. Die Schelle 8c läßt sich nach Lösen der Verschraubung vorteilhafter Weise in unterschiedlichen Längspositionen an dem Achskörper 2 befestigen.
Gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Antriebswelle 7 unter dem mit dem Achskörper verbundenen Längslenker 1 der Achskonstruktion hindurch geführt. Auf diese Weise ergibt sich eine gegen Schmutzeinwirkung gut geschützte Unterbringung des Elektromotors in einem günstige Platzverhältnisse bietenden Bereich der Achskonstruktion. Da der Elektromotor 6 an der vorderen Stirnseite des Achskörpers 2 befestigt ist, fällt seine Bauhöhe kaum größer aus, als die Bauhöhe des dahinter angeordneten Achskörpers selbst.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Bremssattel 4 als Festsattel ausgebildet, so daß sowohl der Bremssattel, als auch der Elektromotor starr mit dem Achskörper verbunden sind und Relativbewegungen nicht auftreten können. Falls der Bremssattel hingegen als Schwimmsattel gestaltet ist, treten im Fahrbetrieb Relativbewegungen zwischen Bremssattel mit Stelleinrichtung und Elektromotor auf. In diesem Fall muß die Antriebswelle 7 einen axialen Ausgleich ermöglichen. Dies ist mit einer axial verschiebbaren Drehmomentübertragung mit zwischengeschalteten Kugeln erreichbar, vorzugsweise zwischen dem Abtriebsteil des Getriebes und der Antriebswelle.
In den Figuren 4 und 5 sind Einzelheiten der Bremseinrichtung dargestellt. In dem Bremssattel 4 befinden sich ein oder zwei axial verschiebbare Bremsscheiben 10 und eine entsprechende Anzahl von Bremsbelägen 11. Die Bremseinrichtung ist im Fahrzeugrad angeordnet, wobei ein Teil der Stelleinrichtung 5 aus dem Rad herausragen kann. Der Bremssattel ist beim Ausführungsbeispiel ein Festsattel und als solcher einteilig ausgeführt. Er ist mit dem Achsrohr 2 fest verbunden, so daß der Bremssattel 4 zum Ende einer Radnabe 13 hin frei vorkragend gehalten ist.
Der Bremssattel 4 weist zur Befestigung mit einem Flansch 2a des Achsrohres 2 von einem verdickten Mittenteil 16a, in der Lagerplatte 16 ausgehend zu beiden Seiten abstehende und abgesetzte Schenkel 14 und 15 auf, was in Figur 11 näher dargestellt ist. Mit dem Flansch 2a ist über Schraubmittel 17 der Bremssattel 4 verbunden, wobei der Flansch 2a in den Absetzungen der Schenkel 14, 15 angeordnet ist. Er umgreift das Achsrohr 2 und ist vorzugsweise über eine Schweißung mit diesem verbunden.
Der Bremssattel 4 weist - in bezug auf das Rad - neben der vorderseitigen Lagerplatte 16 in einem parallelen Abstand dazu eine Abstützplatte 18 auf, wobei diese Platten 16 und 18 über eine Sattelbrücke 19 vorzugsweise einteilig ausgebildet sind. Desweiteren kann auch eine Mehrteiligkeit des Bremssattels 4 vorliegen.
Im Bremssattel 4 sind die Bremsbeläge 11 auf Führungskanten 22, 23 an den jeweiligen Belagrückenplatten auf korrespondierenden Führungskanten 25, 26 des Bremssattels 4 gleitend verschiebbar. Die Form der Führungskanten 22, 23 und 25, 26 sind den Erfordernissen entsprechend ausgeführt. In den Zeichnungen sind diese Führungskanten nur schematisch dargestellt.
Die Bremsscheiben 10 sind jeweils zwischen den Bremsbelägen 11 angeordnet und auf der Radnabe 13 in mindestens einer Mitnahmeverzahnung 27, beispielsweise einer Evolventenverzahnung axial verschiebbar. Eine Abstützung der Bremsbeläge bzw. der Bremsscheiben erfolgt beim Bremsvorgang an der Abstützplatte 18 des Bremssattels 4. Diese kann Rippen 28 und dergleichen Erhebungen an ihrer Innenfläche aufweisen, damit eine optimale Anlage gewährleistet ist.
Mit der Lagerplatte 16 ist ein abgeschlossenes Gehäuse 20 über Schraubmittel 21 verbunden, in dem die Stelleinichtung 5 zur Bremsenbetätigung geschützt angeordnet und gelagert ist.
Die Stelleinrichtung 5 umfaßt im wesentlichen einen Kugelgewindetrieb mit einer Spindel 30, insbesondere einer Kugelgewindespindel, welche über die drehbar, aber axial nicht verlagerbar in dem Gehäuse 20 angeordnete Keilzahnwelle 45 in Drehung versetzt wird. Auf die Keilzahnwelle 45 ist die Antriebswelle 7 aufgesetzt. Zu dem Kugelgewinde bzw. den Kugelbahnen 34 der Spindel 30 ist korrespondierend ein Kugelgewinde 35 in dem einteiligen Joch 36 angeordnet, das sich in seiner Endlage an einer Stirnfläche 37 des Gehäuses 20 anlegt. Die Kugelgewinde sind über zwischenliegend angeordnete Kugeln zusammenwirkend. Die vorzugsweise einstückig mit der Keilzahnwelle 45 ausgeführte Kugelgewindespindel 30 ist daher axial unverschiebbar gegenüber dem Achsschenkel angeordnet.
Die Spindel 30 ist in der Lagerplatte 16 des Bremssattels 4 und im Gehäusehals 32 drehbar über jeweils ein Lager 31 und 33 abgestützt, wobei die Lagerplatte 16 ein Widerlager für den Gewindetrieb bildet. Die Druckstempel 39, 40 sind auf Gleitlagern G, die in der Lagerplatte 16 fest angeordnet sind, verschiebbar. Desweiteren sind die Stempel 39, 40 auf Gleitlagern G1 , die jeweils in der Hülse der Stempel 39, 40 angeordnet sind, verschiebbar. Die Spindel 30 ist in der Lagerplatte 16 mittels einer Anlaufscheibe A drehbar abgestützt.
Zu beiden Seiten der Spindel 30 ist jeweils ein Druckstempel 39 und 40 angeordnet, die über im Gehäuse 20 gehaltene Bolzen 41 , 42 axial verschieblich geführt sind. Endseitig der Druckstempel 39, 40 an ihren dem Bremsbelag 11 zugerichteten Enden, sind Stempelköpfe 43, 44 vorgesehen, die in der Lagerplatte 16 des Bremssattels 4 geführt und gelagert sind.
Die beiden Druckstempel 39, 40 sind vorzugsweise in einer Ebene X-X mit der Spindel 30 angeordnet, wobei die Druckkräfte etwa jeweils mittig der Bremsbeläge angreifen, was in Figur 10 näher dargestellt ist. Desweiteren ist die Kugelgewindespindel 30 annähernd achsparallel versetzt zu der Rotationsachse R der Bremsscheibe 10 angeordnet.
Es sind im Ausführungsbeispiel zwei Druckstempel 39, 40 gezeigt, was aufgrund der Größe des Bremsbelages erforderlich ist. Denkbar sind auch Ausführungen mit mehr als zwei Druckstempeln oder aber bei relativ kleinen Bremsbelägen kann auch nur ein Druckstempel verwendet werden, der dann beispielsweise koaxial zur Spindel 30 angeordnet sein kann.
Die Druckstempel 39, 40 bestehen vorzugsweise aus einem Hülsenelement, damit eine innere Führung über die Bolzen 41 , 42 erfolgen kann. Es sind auch Vollstempel mit einer außenseitigen Führung über Hülsen möglich. Über diese Bolzen 41 , 42 erfolgt auch eine Drehmomentabstützung.
Bei einer Verdrehung der Keilzahnwelle 45 bzw. der Spindel 30 der Stelleinrichtung 5 dreht sich diese und betätigt über das Joch 36 die Druckstempel 39, 40 und verschiebt diese gemeinsam in Pfeilrichtung 46, so daß die Bremsbeläge die Bremsscheibe 10 gegen die ortsfeste Abstützplatte 18 des Bremssattels 4 und gegen die Bremsbeläge gepreßt werden und ein Bremsvorgang eingeleitet wird.
Bezuαszeichenliste
1 Längslenker 34 Kugelbahn
2 Achskörper 35 Kugelgewinde
2a Flansch 36 Joch
3 Radnabe 37 Stirnfläche
4 Bremssattel 39 Druckstempel
5 Stelleinrichtung 40 Druckstempel
6 Elektromotor 41 Bolzen
7 Antriebswelle 42 Bolzen
8a Flansch 43 Stempelkopf
8b Platte 44 Stempelkopf
8c Schelle 45 Keilzahnwelle
10 Bremsscheibe 46 Pfeil
11 Bremsbelag
13 Radnabe A Anlaufscheibe
14 Schenkel G Gleitlager
15 Schenkel G1 Gleitlager
16 Lagerplatte R Rotationsachse
16a Mittenteil
17 Schraubmittel
18 Abstützplatte
19 Sattelbrücke
20 Gehäuse
21 Schraubmittel
22 Führungskante
23 Führungskante
25 Führungskante
26 Führungskante
27 Mitnehmerverzahnung
28 Rippe
30 Spindel
31 Lager
32 Gehäusehals
33 Lager