DE10137880A1 - Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse - Google Patents

Abstract

Betätigungseinheit (1) für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einem Bremssattel (2), Bremsbacken (3, 4) und einer Bremsscheibe (5), wobei zum Antrieb eines Betätigungselements (13) ein piezoelektrischer Motor (7) vorgesehen ist, welcher unmittelbar auf das Betätigungselement (13) einwirkt. Mit der Erfindung wird bei besonders kostengünstiger sowie platzsparender Bauweise ein direkter Antrieb des Betätigungselements (13) ermöglicht, so dass auf Untersetzungsgetriebe verzichtet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahr­ zeuge.

Eine gattungsgemäße Betätigungseinheit ist beispielsweise aus Fig. 2 der DE 195 11 287 A1 bekannt. Bei dieser vorbe­ kannten Betätigungseinheit treibt ein Elektromotor unter Zwischenschaltung eines Rollengewindetriebs eine, einem er­ sten direkt betätigten Reibbelag zugeordnete, Spindel an.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elek­ tromechanisch betätigbare Bremsvorrichtung bereitzustellen, welche bei geringer Baugröße und geringem Bauaufwand eine hohe Leistungsdichte bereitstellt.

Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahr­ zeuge ist an einem Bremssattel angeordnet, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkende Reibbeläge begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wobei ei­ ner der Reibbeläge mittels eines Betätigungselementes durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktions­ kraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit einen piezoelektrischen Motor und ei­ nen von dem Motor antreibbaren und wirkungsmäßig zwischen dem Motor und dem Betätigungselement angeordneten Kugelge­ windetrieb umfasst. Die Erfindung ermöglicht infolge Di­ rektantrieb des Kugelgewindetriebs gewissermaßen ein beson­ ders hohes Untersetzungsverhältnis ohne die Notwendigkeit eines kostenintensiven und bauraumverzehrenden Unterset­ zungsgetriebe. Mit anderen Worten ist ein Direktantrieb vor­ gesehen, welcher unmittelbar auf den Kugelgewindetrieb der Betätigungseinheit einwirkt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der pie­ zoelektrische Motor einen Rotor auf, welcher an einer dreh­ baren, sowie in axialer Richtung festgelegten Spindelmutter des Kugelgewindetriebs angreift. Eine Zwischenschaltung ei­ nes Getriebe ist nicht erforderlich.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Spindelmutter drehbar in einem Gehäuse, insbesondere einem Motorgehäuse gelagert ist, und mittelbar oder unmittelbar an dem Betätigungsele­ ment angreift, so dass der Kugelgewindetrieb infolge einer rotatorischen Drehbewegung der Spindelmutter eine axiale Verschiebungsbewegung des Betätigungselementes (Spindelstange) bewirkt. Dadurch ist ein unmittelbarer, be­ anspruchungsgerechter Kraftfluss gegeben.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der piezoelektrische Motor zumindest teilweise konzentrisch zu dem Kugelgewindetrieb angeordnet. Dieses Design erlaubt eine besonders kompakte Bauweise und erfordert einen gerin­ gen, kraftfahrzeugseitigen Einbauraum.

In Abwandlung der Erfindung umfasst das Betätigungselement einen bremsbelagseitigen Kolben und eine Spindelstange, wo­ bei der Kolben unabhängig von der Spindelmutter in axialer Richtung bewegbar gelagert ist. Die Lagerung erfolgt zumin­ dest mittelbar an dem Bremssattel, so dass kolbenseitig ein­ geleitete Querkräfte nicht auf die Spindelmutter übertragen werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Kolben mit einer Verdrehsiche­ rung versehen ist, so dass zwischen dem Kolben sowie einer Bremsbelagrückenplatte jederzeit eine definierte Anlageflä­ che vorliegt.

Der piezoelektrische Motor verfügt über mehrere, piezoelek­ trische Elemente, welche vorzugsweise symmetrisch zu dem Ku­ gelgewindetrieb angeordnet sind, um eine ausgeglichene Bean­ spruchung des Kugelgewindetriebs zu gewährleisten. Denn mit steigender Länge der Spindelstange steigt die Knickbeanspru­ chung der Spindel. Ganz grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl und eine beliebige Anordnung von piezoelektrischen Elementen vorgesehen sein.

Ein Mittel zum Aufheben der Antriebsverbindung ermöglicht die Aufhebung einer Selbsthemmung im stromlosen Zustand des piezoelektrischen Motors. Vorzugsweise handelt es sich hier­ bei um ein Hebelwerk, welches auf Wunsch die Antriebsverbin­ dung außer Kraft setzt, um beispielsweise eine Lüftbewegung der Reibbeläge nach einer Betätigung der Bremse zu erlauben.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, welches aus der Zeichnung her­ vorgeht, näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine elek­ tromechanische Betätigungseinheit im Axialschnitt.

Eine Betätigungseinheit 1 umfasst einen Bremssattel 2 - ins­ besondere nach dem Schwimmsattelprinzip - welcher an einem nicht gezeichneten, fahrzeugfesten Halter verschiebbar gela­ gert ist. Der Bremssattel 2 bildet gewissermaßen eine Zange, so dass eine direkt betätigte Bremsbacke 3 und eine infolge einer Reaktionskraft betätigte Bremsbacke 4 eine mittige Bremsscheibe 5 beaufschlagen.

Der Bremssattel 2 verfügt über ein seitlich angeordnetes Ge­ häuse 6 zur Aufnahme eines piezoelektrischen Motors 7, des­ sen Statoreinheit 8 in dem Gehäuse 6 befestigt ist. Der pie­ zoelektrische Motor 7 besitzt mehrere piezoelektrische Ele­ mente, welche symmetrisch zu einem zentrisch vorgesehenen Kugelgewindetrieb 9 angeordnet sind und von einer nicht ge­ zeichneten elektronischen Steuereinheit getaktet bestromt werden. Es versteht sich, daß die Steuereinheit regelungs­ technische Funktionalitäten wie beispielsweise ABS, ESP oder Antriebsschlupfregelung bereitstellen kann, und mit der Fahrzeugelektronik vernetzt ist. Vorzugsweise sind die pie­ zoelektrischen Elemente in zwei, rechtwinklig zueinander an­ geordneten, Richtungen wirksam und bewirken bei entsprechen­ der, getakteter Bestromung eine Rotation eines Rotors 10, welcher eine Spindelmutter 14 umgreift. Der Rotor 10 ist zu­ sammen mit der Spindelmutter 14 anhand eines Festlager 11 und einem auf der abgewandten Seite angeordneten Loslager 12 in dem Gehäuse 6 drehbar gelagert und bewirkt bei Rotation eine axiale Verschiebung eines Betätigungselements 13, wel­ ches eine Spindelstange 16 und einen Kolben 15 umfasst. Der Kolben 15 ist verdrehgesichert und fest mit der Spindelstan­ ge 16 verbunden. Darüber hinaus ist er axial bewegbar aber verdrehgesichert in dem Gehäuse 6 gelagert.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, treibt der piezoelektrische Motor 7 das Betätigungselement 13 unmittelbar, mit anderen Worten direkt an. Zu diesem Zweck greift der Rotor 10 unmit­ telbar an der Spindelmutter 14 des Kugelgewindetriebs 9 an. Wie ferner zu ersehen ist, ist die Spindelmutter 14 drehbar in dem Gehäuse 6 gelagert, welches als Motorgehäuse dient. Eine rotatorische Drehbewegung der Spindelmutter 14 bewirkt folglich eine axiale Verschiebungsbewegung des Betätigungse­ lements 13. Weil der piezoelektrische Motor 7 zumindest teilweise den Kugelgewindetrieb 9 konzentrisch umgreift, liegt eine besonders kompakte Bauweise vor. Die Verdrehsi­ cherung des Kolben 15 bewirkt, dass jeweils zueinander gehö­ rige Anlageflächen vorliegen.

Ein in der Figur nicht dargestelltes Mittel zwischen piezo­ elektrischem Motor 7 und Betätigungselement 13 kann vorgese­ hen sein, um die Antriebsverbindung zu lösen. Mit anderen Worten kann die selbstsperrende Wirkung des piezoelektri­ schen Motors 7 aufgehoben werden, um beispielsweise eine Lüftbewegung der Bremse zu ermöglichen.

Claims (11)

1. Betätigungseinheit (1) für eine elektromechanisch betä­ tigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, die an einem Bremssattel (2) angeordnet ist, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe (5) zusammenwirkende Reibbeläge (3, 4) begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wobei einer (3) der Reibbeläge (3, 4) mittels eines Betä­ tigungselementes (13) durch die Betätigungseinheit (1) direkt und der andere Reibbelag (4) durch die Wirkung einer vom Bremssattel (2) aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe (5) in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit (1) einen piezoelektrischen Motor (7) und einen von dem Motor (7) antreibbaren und wir­ kungsmäßig zwischen dem Motor (7) und dem Betätigungse­ lement (13) angeordneten Kugelgewindetrieb (9) umfasst.

2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der piezoelektrische Motor (7) einen Rotor (10) aufweist, welcher an einer drehbaren Spindelmutter (14) des Kugelgewindetriebs (9) angreift.

3. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (14) drehbar in einem Gehäuse (6), insbesondere einem Motor­ gehäuse, gelagert ist.

4. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (14) mittelbar oder unmittelbar an dem Betätigungselement (13) angreift, und dass eine rotatorische Drehbewegung der Spindelmutter (14) eine axiale Verschiebungsbewegung des Betätigungselementes (13) bewirkt.

5. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Motor (7) zumindest teilweise konzentrisch zu dem Kugel­ gewindetrieb (9) angeordnet ist.

6. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (13) einen bremsbelagseitigen Kolben (15) und eine Spin­ delstange (16) aufweist.

7. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) und die Spindelstange (16) fest miteinander verbunden sind.

8. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) unab­ hängig von der Spindelmutter (14) in axialer Richtung bewegbar gelagert ist.

9. Betätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) mit einer Verdrehsicherung versehen ist.

10. Betätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Motor (7) mehrere piezoelektrische Ele­ mente aufweist, welche symmetrisch zu dem Kugelgewinde­ trieb (9) angeordnet sind.

11. Betätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Aufheben einer Antriebsverbindung zwischen piezo­ elektrischem Motor (7) und Betätigungselement (13) vor­ gesehen sind.