DE10128251A1 - Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse - Google Patents

Abstract

Es wird eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, die im wesentlichen aus einer Antriebseinheit (1) bzw. einem Elektromotor (11), einem verdrehgesicherten Betätigungselement (7), mittels dessen einer (4) von zwei in einem Bremssattel verschiebbar angeordneten Reibbelägen (4, 5) mit einer Bremsscheibe (6) in Eingriff gebracht wird, sowie einem zwischen Elektromotor (11) und Betätigungselement (7) geschalteten Untersetzungsgetriebe (2) besteht. DOLLAR A Um die Prüfbarkeit des Untersetzungsgetriebes zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Mittel (27) zur Verdrehsicherung des Betätigungselementes (7 bzw. 16) in einem das Untersetzungsgetriebe (2) aufnehmenden Getriebegehäuse (24) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahr­ zeuge, die an einem Bremssattel angeordnet ist, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwir­ kende Reibbeläge begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wo­ bei einer der Reibbeläge mittels eines verdrehgesicherten Betätigungselementes durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Brems­ sattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit minde­ stens aus einem Elektromotor sowie einem wirkungsmäßig zwi­ schen dem Elektromotor und dem Betätigungselement angeord­ neten Untersetzungsgetriebe besteht.

Eine derartige elektromechanische Betätigungseinheit ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/42739 be­ kannt. Bei der vorbekannten Betätigungseinheit ist das Be­ tätigungselement durch die Gewindemutter eines Rollengewin­ detriebs gebildet, der als Untersetzungsgetriebe verwendet wird und dessen Gewindespindel vom Elektromotor angetrieben wird. Die Verdrehsicherung der Gewindemutter erfolgt mit­ tels axialer Fortsätze, die in halbkreisförmige Öffnungen eines Lagerschildes eingeführt sind. Das Lagerschild bildet eine Lagerstelle sowohl für die Gewindemutter als auch für die Gewindespindel.

Als nachteilig wird bei der vorbekannten Betätigungseinheit angesehen, daß die erwähnte Verdrehsicherung des Betäti­ gungselementes für einen modularen Aufbau der Betätigungs­ einheit ungeeignet ist bzw. daß die verwendete Unterset­ zungsgetriebe nicht prüfbar ist. Als weniger vorteilhaft ist auch der verhältnismäßig hohe Aufwand anzusehen, der insbesondere auf die kostenintensive Herstellung des Lager­ schildes sowie der Gewindemutter zurückzuführen ist. Als ein weiterer Nachteil kann schließlich die Gefahr einer Verklemmung der axialen Fortsätze im Lagerschild, insbeson­ dere in der Anfangsphase des Spannkraftaufbaus, genannt werden, die eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge hat.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanische Betätigungseinheit der eingangs genann­ ten Gattung vorzuschlagen, deren Untersetzungsgetriebe selbständig prüfbar ist. Außerdem soll die vorhin erwähnte Verklemmungsgefahr weitgehendst eliminiert und die axiale Baulänge der gesamten Betätigungseinheit minimiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur Verdrehsicherung des Betätigungselementes in ei­ nem das Untersetzungsgetriebe aufnehmenden Gehäuse angeord­ net sind.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegen­ standes sind die Mittel durch Zylinderrollen sowie im Ge­ häuse bzw. im Betätigungselement ausgebildete Nuten gebil­ det.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zylinderrollen in einem das Betätigungselement radial umgreifenden Gleit­ lager gehalten werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfin­ dungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die Mittel durch eine Profilierung der äußeren Fläche des Betätigungselementes sowie eine entsprechende innere Profilierung eines im Ge­ häuse verdrehsicher angeordneten, das Betätigungselement aufnehmenden Gleitlagers gebildet sind.

Dabei ist das Gleitlager vorzugsweise mit radialen Vor­ sprüngen versehen, die von im Gehäuse ausgebildeten Ausneh­ mungen bzw. Nuten aufgenommen werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die Profilierung der äußeren Fläche des Betätigungselementes sowie die innere Profilierung des Gleitalgers als ein Polygonprofil ausgebildet sind.

Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn das Unterset­ zungsgetriebe als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet ist und daß das Betätigungselement durch die Gewindemutter des Ku­ gelgewindetriebs gebildet ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beilie­ gende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen elektromechanischen Betätigungseinheit im Axial­ schnitt,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer bei der er­ findungsgemäßen Betätigungseinheit nach Fig. 1 verwendeten Ausführung des Untersetzungs­ getriebes, und

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung einer anderen Aus­ führung des Untersetzungsgetriebes.

Die in der Zeichnung dargestellte, elektromechanische Betä­ tigungseinheit nach der Erfindung dient der Betätigung ei­ ner Schwimmsattel-Scheibenbremse, deren lediglich schema­ tisch angedeuteter Bremssattel in einem feststehenden Hal­ ter 29 verschiebbar gelagert ist. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel derart angeordnet, daß sie der linken und der rechten Seitenfläche einer Bremsscheibe 6 zugewandt sind.

Nachstehend wird der in der Zeichnung rechts gezeigte Reib­ belag 4 als erster Reibbelag und der andere, mit 5 bezeich­ nete Reibbelag als zweiter Reibbelag bezeichnet. Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungselements 7 durch die Betätigungseinheit direkt mit der Bremsscheibe 6 in Eingriff bringbar ist, wird der zweite Reibbelag 5 durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft gegen die gegen­ überliegende Seitenfläche der Bremsscheibe 6 gedrückt.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit, die mittels nicht gezeigter Befestigungsmittel am Bremssattel angebracht ist, weist einen modularen Aufbau auf und besteht im wesentli­ chen aus drei selbständigen Baugruppen bzw. Modulen, und zwar aus einer Antriebseinheit 1, einem den ersten Reibbe­ lag 4 betätigenden ersten Untersetzungsgetriebe 2 und einem zwischen der Antriebseinheit 1 und dem ersten Unterset­ zungsgetriebe 2 wirkungsmäßig geschalteten zweiten Unter­ setzungsgetriebe 3.

Die vorhin erwähnte Antriebseinheit 1 besteht aus einem Elektromotor 11, der im dargestellten Beispiel als ein per­ manentmagneterregter, elektronisch kommutierter Motor aus­ gebildet ist, dessen Stator 9 unbeweglich in einem Motorge­ häuse 12 angeordnet ist und dessen Rotor 10 durch einen ringförmigen Träger 13 gebildet ist, der mehrere Permanent­ magnetsegmente 14 trägt. Zwischen dem Elektromotor 11 und dem vorhin erwähnten Betätigungselement 7 ist wirkungsmäßig das erste Untersetzungsgetriebe 2 angeordnet, das im ge­ zeigten Beispiel als ein Kugelgewindetrieb 16 bis 18 ausge­ bildet ist, das in einem Teil 19 gelagert ist, das auch einteilig mit dem vorhin erwähnten Bremssättel ausgeführt sein kann. Der Kugelgewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 16 sowie einer Gewindespindel 17, wobei zwi­ schen der Gewindemutter 16 und der Gewindespindel 17 mehre­ re Kugeln 18 angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewe­ gung der Gewindespindel 17 umlaufen und die Gewindemutter 16 in eine axiale bzw. translatorische Bewegung versetzen. Die Gewindemutter 16 bildet dabei vorzugsweise das vorhin erwähnte Betätigungselement 7. Außerdem ist der Zeichnung zu entnehmen, daß die vom Elektromotor 11 über das zweite Untersetzungsgetriebe 3 angetriebene Gewindespindel 17 dreiteilig ausgebildet ist und aus einem mit der Gewinde­ mutter 16 zusammenwirkenden rohrförmigen ersten Spindelteil 20, einem ringförmigen zweiten Spindelteil 21, sowie einem mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe 3 zusammenwirkenden dritten Spindelteil 22 besteht. Das erste Spindelteil 20 begrenzt mit der Gewindemutter 16 wendelförmige Gewinderil­ len 23, in denen die Kugeln 18 umlaufen.

Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß der Rotor 10 des Elektromotors 11 unter Zwischenschaltung des zweiten Untersetzungsgetriebes 3 die Gewindespindel 17 antreibt, während die Gewindemutter 16 sich am ersten Reib­ belag 4 abstüzt. Der Lagerung des Rotors 10 dienen zwei Ra­ diallager 8, 15, die im Motorgehäuse 12 bzw. in einem La­ gerschild 25 angeordnet sind, das sich am Motorgehäuse 12 axial abstützt.

Eine Reduzierung des erforderlichen Motormoments wird bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung der Erfindung durch zweckmäßige Integration eines Planetengetriebes 30-34 erreicht, das das vorhin erwähnte zweite Untersetzungs­ getriebe 3 bildet. Das Planetengetriebe, das wirkungsmäßig zwischen dem Rotor 10 und der Gewindespindel 17 angeordnet ist, besteht aus einem Sonnenrad 30, das vorzugsweise durch einen am Rotor 10 ausgebildeten, außen verzahnten Bereich gebildet ist, mehreren gestuften Planetenrädern, von denen zwei dargestellt und mit den Bezugszeichen 31 und 32 verse­ hen sind, sowie einem Hohlrad 33. Das Hohlrad 33 wird durch einen innenverzahnten Bereich eines das Gehäuse des Plane­ tengetriebes bildenden Deckels 26 gebildet.

Das dritte Spindelteil 22 ist vorzugsweise mittels einer Kupplungswelle 40 mit einem Planetenkäfig 36 des zweiten Untersetzungsgetriebes 3 verbunden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn beide Enden der Kupplungswelle 40 sowie die diese Enden aufnehmenden Bereiche des dritten Spindel­ teiles 22 und des Planetenkäfigs 36 derart ausgebildet sind, daß zwei Kardangelenke 41, 42 gebildet werden.

Wie weiterhin der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Rotor 10 mit einem radialen Kragen 34 versehen, der Komponenten ei­ nes nicht näher dargestellten Lageerkennungssystems 35 trägt, mit dessen Hilfe die aktuelle Position des Rotors 10 ermittelt wird. Die Lageinformation wird dann mittels eines Hallsensors oder eines magnetoresistiven Elements ermit­ telt.

Der vorhin erwähnte Kugelgewindetrieb ist dabei vorzugswei­ se in einem topfförmigen Getriebegehäuse 24 derart unterge­ bracht, daß seine Gewindemutter 16 durch geeignete Mittel gegen Verdrehen gesichert ist. Die Verdrehsicherungsmittel, die mit dem Bezugszeichen 27 versehen sind, befinden sich in dem dem ersten Reibbelag 4 zugewandten Bereich des Ge­ triebegehäuses 24. Eine zwischen der Gewindemutter 16 und dem Getriebegehäuse 24 eingespannte elastische Dichtung bzw. Dichtmanschette 28 verhindert ein Eindringen von Ver­ unreinigungen ins Innere des Kugelgewindetriebs.

Die konstruktive Ausbildung der Verdrehsicherungsmittel 27 erhellt insbesondere aus Fig. 2. Der Explosionsdarstellung ist zu entnehmen, daß die Gewindemutter 16 auf ihrer zylin­ drischen Oberfläche mehrere Axialnuten 43 aufweist, während in der Innenwandung des Getriebegehäuses 24 entsprechend geformte Nuten 44 ausgebildet sind. Die Nuten 43, 44 nehmen in zusammengebautem Zustand des Kugelgewindetriebs 16-18 Zylinderrollen 45 auf, die die gewünschte Wirkung gewähr­ leisten und die in einem ringförmigen Gleitlager 37 gehal­ ten werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführung des Un­ tersetzungsgetriebes werden die vorhin erwähnten Verdrehsi­ cherungsmittel durch geeignete Gestaltung der betreffenden Komponenten gebildet. Zu diesem Zweck ist die Oberfläche des Betätigungselementes 7 bzw. der Gewindemutter 160 mit einer Profilierung 38 versehen, die im Querschnitt eine Po­ lygonform aufweist. Ein mit radialen Vorsprüngen 46 verse­ henes, ringförmiges Gleitlager 39, das in zusammengebautem Zustand unverdrehbar im Getriebegehäuse 240 gehalten wird, weist eine der Profilierung 38 entsprechende Innenprofilie­ rung 47 auf. Die Wirkung einer derartigen Verdrehsicherung ist ohne weiteres erkennbar, so daß sich eine Erläuterung erübrigt.

Bezugszeichenliste

1

Antriebseinheit

2

Untersetzungsgetriebe

3

Untersetzungsgetriebe

4

Reibbelag

5

Reibbelag

6

Bremsscheibe

7

Betätigungselement

8

Radiallager

9

Stator

10

Rotor

11

Elektromotor

12

Motorgehäuse

13

Träger

14

Permanentmagnetsegment

15

Radiallager

16

Gewindemutter

17

Gewindespindel

18

Kugel

19

Teil

20

Spindelteil

21

Spindelteil

22

Spindelteil

23

Gewinderille

24

Getriebegehäuse

25

Lagerschild

26

Deckel

27

Verdrehsicherungsmittel

28

Dichtung

29

30

Sonnenrad

31

Planetenrad

32

Planetenrad

33

Hohlrad

34

Kragen

35

Lageerkennungssystem

36

Planetenkäfig

37

Gleitlager

38

Profilierung

39

Gleitlager

40

Kupplungswelle

41

Kardangelenk

42

Kardangelenk

43

Axialnut

44

Nut

45

Zylinderrolle

46

Vorsprung

47

Innenprofilierung

160

Gewindemutter

170

Gewindespindel

240

Getriebegehäuse

Claims (7)

1. Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätig­ bare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, die an einem Bremssattel angeordnet ist, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe (6) zusammenwir­ kende Reibbeläge (4, 5) begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wobei einer (4) der Reibbeläge (4, 5) mittels ei­ nes verdrehgesicherten Betätigungselementes (7) durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Reibbelag (5) durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrach­ ten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe (6) in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit mindestens aus einem Elektromotor (12), sowie einem wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor (11) und dem Betätigungsele­ ment (7) angeordneten Untersetzungsgetriebe (2) be­ steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (27) zur Verdrehsicherung des Betätigungselementes (7 bzw. 16) in einem das Untersetzungsgetriebe (2) aufnehmenden Ge­ triebegehäuse (24) angeordnet sind.

2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel durch Zylinderrollen (45) sowie im Getriebegehäuse (24) bzw. im Betätigungselement (2 bzw. 16) ausgebildete Nuten (44 bzw. 43) gebildet sind.

3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeich­ net, daß die Zylinderrollen (45) in einem das Betäti­ gungselement (7 bzw. 16) radial umgreifenden Gleitlager (37) gehalten werden.

4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel durch eine Profilierung (38) der äußeren Fläche des Betätigungselementes (7 bzw. 160) sowie eine entsprechende innere Profilierung (47) eines im Getriebegehäuse (240) verdrehsicher angeordneten, das Betätigungselement (7 bzw. 160) aufnehmenden Gleit­ lagers (39) gebildet sind.

5. Betätigungseinheit nach Anspruch 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gleitlager (39) mit radialen Vor­ sprüngen (46) versehen ist, die von im Getriebegehäuse (240) ausgebildeten Ausnehmungen bzw. Nuten aufgenommen werden.

6. Betätigungseinheit nach Anspruch 4 oder 5 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Profilierung (38) der äußeren Fläche des Betätigungselementes (7 bzw. 160) sowie die innere Profilierung (47) des Gleitlagers (39) als ein Polygonprofil ausgebildet sind.

7. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe als ein Kugelgewindetrieb (16-18) ausgebildet ist und daß das Betätigungselement (7) durch die Gewindemutter (16) des Kugelgewindetriebs (16-18) gebildet ist.