DE102009057330A1

DE102009057330A1 - Elektromechanische Bremse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009057330A1
Application number: DE200910057330
Authority: DE
Inventors: Christian 91074 Daut; Klaus 91074 Daut
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-30

Abstract

Elektromechanische Bremse für ein Kraftfahrzeug umfassend eine über wenigstens einen Motor angetriebene Antriebseinrichtung und eine Bremskolbeneinheit mit einem über die Antriebseinrichtung axial bewegbaren Bremskolben, wobei die Antriebseinrichtung ein drehbar gelagertes Betätigungselement (6) mit einer daran vorgesehenen exzentrisch verlaufenden Steuerfläche (7) umfasst, welche mit dem Bremskolben (5) derart mittelbar oder unmittelbar bewegungsgekoppelt ist, dass bei Rotation des Betätigungselements (6) eine axiale Bewegung des Bremskolbens (5) erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse für ein Kraftfahrzeug umfassend eine über wenigstens einen Motor angetriebene Antriebseinrichtung und eine Bremskolbeneinheit mit einem über die Antriebseinrichtung axial bewegbaren Bremskolben.
Hintergrund der Erfindung
Bremssysteme im Kraftfahrzeugbereich umfassen im Allgemeinen eine mit einer Radnabe verbundene Bremsscheibe und einen Bremsträger, an dem ein Bremssattel angeordnet ist. Der Bremssattel umgreift die Bremsscheibe, eine Betätigung der Bremse wird durch ein axiales Andrücken von an einem Bremskolben befindlichen Bremsbelägen beziehungsweise Bremsbacken axial gegen die Bremsscheibe bewirkt. Notwendigerweise muss hierbei der Bremskolben in Richtung der Bremsscheibe bewegt werden.
Moderne Bremssysteme im Kraftfahrzeugbereich bedienen sich zur Betätigung der Bremse neuartiger Methoden, wobei insbesondere eine elektrische Ansteuerung des Bremskolbens innerhalb eines Bremssattels über Kugelgewindetriebe genannt werden soll. Daneben kann die Betätigung der Bremse auch durch hydraulische Aufbauten bewerkstelligt werden. Die genannten Methoden erfordern im Allgemeinen eine Vielzahl von z. B. über Elektromotoren angetriebenen Getrieben zur Übertragung einer Bremskraft auf die Bremskolben, mithin sind also umständliche und aufwendige Konstruktionen notwendig. Insbesondere der Einsatz der genannten Kugelgewindetriebe gestaltet sich in der Praxis als vergleichsweise konstruktiv aufwendig und teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem liegt demnach darin, ein einfach und kostengünstig aufgebautes Bremssystem anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine elektromechanische Bremse für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebseinrichtung ein drehbar gelagertes Betätigungselement mit einer daran vorgesehenen exzentrisch verlaufenden Steuerfläche umfasst, welche mit dem Bremskolben derart mittelbar oder unmittelbar bewegungsgekoppelt ist, dass bei Rotation des Betätigungselements eine axiale Bewegung des Bremskolbens erfolgt.
Durch die prinzipiell einfach gestaltete Konstruktion der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse können die aus dem Stand der Technik bekannten aufwendigen Konstruktionen ersetzt werden, da sich die erfindungsgemäße elektromechanische Bremse durch eine äußerst geringe Anzahl an Baugruppen, welche zudem vergleichsweise einfach ausgestaltet sind, auszeichnet. Neben der Bremskolbeneinheit, welche selbstverständlich einen axial bewegbaren Bremskolben aufweist, umfasst die Bremse lediglich eine Antriebseinrichtung mit dem Betätigungselement mit der daran vorgesehenen exzentrisch verlaufenden Steuerfläche. Durch die niedrige Anzahl an Einzelkomponenten ist die erfindungsgemäße elektromechanische Bremse einfach zu montieren beziehungsweise im möglichen Schadensfall für Reparatur- oder Ersatzzwecke einfach zu demontieren. Ferner sind die verwendeten Baugruppen, insbesondere die Antriebseinrichtung und deren Bestandteile, vergleichsweise kostengünstig in Herstellung oder Anschaffung. So kann ein Betätigungselement beispielsweise als einstückiges keramisches oder metallisches Sinterteil ausgeführt sein. Natürlich ist gegebenenfalls auch eine Ausführung aus Kunststoff, insbesondere Hochleistungs-Kunststoff, zweckmäßig.
Die erfindungsgemäße elektromechanische Bremse weist als wesentliches Element die wenigstens über einen Motor, wobei erfindungsgemäß jede Art von Motor verwendbar ist, angetriebene Antriebseinrichtung auf, die mit dem der Bremskolbeneinheit zugehörigen Bremskolben derart zusammenwirkt, dass dieser in Richtung einer Bremsscheibe axial bewegt wird und eine Bremskraft auf diese ausübt. Hierzu umfasst die Antriebseinrichtung das drehbar gelagerte Betätigungselement mit der daran vorgesehenen exzentrisch verlaufenden Steuerfläche. Über die Steuerfläche erfolgt eine mittel- oder unmittelbare bewegungsgekoppelte Verbindung der Antriebseinrichtung mit dem Bremskolben derart, dass bei Rotation des Betätigungselements die genannte axiale Bewegung des Bremskolbens herbeigeführt wird, welche zu einem Abbremsen des die elektromechanische Bremse aufweisenden Kraftfahrzeugs führt. Erfindungswesentlich ist also, dass durch eine Rotation des Betätigungselements, also einer Drehbewegung, eine axiale Verschiebung des Bremskolbens, also eine Linearbewegung, herbeiführbar ist, wobei auf teure Komponenten, wie z. B. Kugelgewindetriebe, gänzlich verzichtet werden kann.
Durch die mit dem Motor verbundene Antriebseinrichtung wird eine Rotation des drehbar gelagerten Betätigungselements in eine Drehrichtung induziert, die exzentrisch ausgeführte Steuerfläche greift am Bremskolben an und bewirkt seine axiale Verschiebung in Richtung der Bremsscheibe, es kommt also zu einer Pressung der am Bremskolben üblicherweise befindlichen Bremsbacken gegen die Bremsscheibe, kurzum zu einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs. Wird über die Antriebseinrichtung eine gegensätzliche Drehrichtung auf das Betätigungselement übertragen, so lässt die auf den Bremskolben durch die Steuerfläche axial gegen die Bremsscheibe wirkende Kraft nach und es kommt entsprechend zu einem Lösen der Bremse beziehungsweise einem Abschwächen der Bremskraft. Das Betätigungselement ist dabei beispielsweise um einen definierten Winkelbereich zwischen einem Ausgangs- und einem Endwinkel drehbar, wobei beispielsweise von einem Ausgangswinkel von 0°, bei dem die Bremse gelöst ist, und einem Endwinkel von z. B. 180°, bei dem die Bremse betätigt ist, ausgegangen werden kann, sich mithin also ein Winkelbereich von 180° ergibt, über den der Betätigungsabschnitt und somit die Steuerfläche rotierbar ist. Mit zunehmender Winkelzahl bis zu dem jeweiligen Endwinkel erhöht sich die Bremskraft, das heißt schreitet die axiale Verschiebung des Bremskolbens in Richtung der Bremsscheibe fort.
Vorteilhaft ist das Betätigungselement in Weiterbildung der Erfindung scheibenförmig ausgebildet, wobei die Steuerfläche entweder über einen vorspringenden Abschnitt oder durch die Außenfläche des scheibenförmigen Betätigungselements selbst gebildet ist. Bei der die Bremskraft ausbildenden rotierenden Bewegung des Betätigungselements handelt es sich demnach in dieser Weiterbildung um eine Drehung einer Scheibe um ihre Scheibenachse, wobei die Steuerfläche als aus der Scheibenebene vorspringender exzentrisch um die Scheibenachse ausgebildeter Abschnitt oder durch die Außenfläche, also die Mantelfläche der Scheibe, selbst ausgebildet ist. Insbesondere in der zuletzt genannten Ausführung kann eine sehr platzsparende Anordnung erfolgen, da das scheibenförmige Betätigungselement die Steuerfläche in seiner Außenfläche integriert und diese nicht als Aufsatz auf die Scheibe, wodurch diese im Vergleich höher aufbaut, vorgesehen ist. Die Steuerfläche kann mit dem Betätigungselement ein einstückiges Bauteil bilden, möglich ist es aber auch, diese als separaten Abschnitt über gängige Fügeverfahren, wie z. B. Kleben oder Schweißen, stabil auf oder um die Scheibe anzuordnen. Möglich ist dabei beispielsweise auch eine Art Aufschrumpfen einer riemenartig ausgebildeten Steuerfläche auf die Mantelfläche der Scheibe. Bezüglich der Dimensionierung der Scheibe sind sowohl in Durchmesser als auch Dicke keinerlei Grenzen gesetzt, da diese jeweils nur anhand einer konkreten konstruktiven Situation festzulegen sind.
Alternativ dazu kann das Betätigungselement als eine Welle ausgebildet sein, wobei die Steuerfläche mittels eines auf der Welle exzentrisch angeordneten Nockens gebildet ist. Das Betätigungselement ist gemäß dieser Ausführungsform als eine Art Nockenwelle zu verstehen, wobei das Betätigungselement als Welle und die Steuerfläche als ein auf dieser exzentrisch angeordneter Nocken ausgeführt ist, der mit dem Bremskolben entsprechend den obigen Ausführungen bewegungsgekoppelt ist. Bei Betätigung der Bremse wird durch Drehen der Welle um einen bestimmten Winkel über den als Steuerfläche dienenden Nocken eine axiale Verschiebung des Bremskolbens induziert, so dass es zu einem Bremskraftaufbau auf die Bremsscheibe kommt. Ausgehend vom Zustand der betätigten Bremse ist es nun denkbar, die Welle und somit den Nocken in die gleiche Richtung weiter zu drehen oder in die entgegengesetzte Richtung zurückzudrehen, wodurch sich gleichermaßen ein Lösen der Bremse beziehungsweise zumindest eine nicht weitere axiale Bewegung des Bremskolbens gegen die Bremsscheibe ergibt, da der konzentrische Nocken in beiden Fällen die axiale Bewegung des Bremskolbens in Richtung der Bremsscheibe nicht weiter fortschreiten lässt. Demnach ist es derart möglich, einen die Antriebseinrichtung antreibenden Motor zu verwenden, der lediglich ein Drehmoment in eine Richtung aufbauen kann, was gegebenenfalls die Kosten der elektromechanischen Bremse weiter senkt. Die Welle und der Nocken sind zweckmäßigerweise aus Metall.
Es ist ferner im Rahmen der Erfindung, dass die Steuerfläche parallel oder winklig, insbesondere in einem Winkel von 45°, zur Drehachse des Betätigungselements angeordnet sein kann. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit einer noch platzsparenderen Anordnung des Betätigungselements zwischen Bremskolbeneinheit und Motor, da die elektromechanische Bremse hinsichtlich der Achse des Bremskolbens noch kompakter aufbaut und in diese Richtung weit weniger auslädt. Je nach für die elektromechanische Bremse vorgesehenem Bauraum ist gemäß dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung die Steuerfläche winklig zur Drehachse des Betätigungselements und im weiteren gegebenenfalls auch das Betätigungselement winklig zur Bremskolbeneinheit angeordnet. Die winklige Anordnung kann sich beispielsweise über ein Abkanten der Steuerfläche ergeben, wobei insbesondere ein Winkel von 45° besondere Vorteile bezüglich eines kompakten Aufbaus der elektromechanischen Bremse zeigt. Natürlich sind Abkantungen in sämtlichen Winkeln denkbar. Selbstverständlich kann die Steuerfläche auch parallel und nicht winklig zur Drehachse des Betätigungselements angeordnet sein.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist am Bremskolben ein Betätigungsabschnitt vorgesehen, an dem die Steuerfläche angreift. Dieser Betätigungsabschnitt ist als der Bereich des Bremskolbens zu verstehen, an welchem sich die Steuerfläche drehend entlang bewegt. Der bremskolbenseitige Betätigungsabschnitt nimmt also den Drehimpuls des Betätigungselements über die diesem zugehörige Steuerfläche auf.
Vorteilhaft ist es, wenn der Betätigungsabschnitt durch ein drehbares Lager oder einen Gleitabschnitt gebildet ist. Somit kann der Verschleiß reduziert werden, da drehbare Lager beziehungsweise Gleitabschnitte bezüglich der Verwendung für den vorliegenden Beanspruchungsfall gut geeignet sind, weil sie den auftretenden Reibungskräften bekanntermaßen stand halten beziehungsweise diese gar nicht oder nur sehr vermindert auftreten lassen. Ferner ist der Betätigungsabschnitt auch als separates Bauteil am Bremskolben anordbar und bei Ausfall dieses muss nicht der gesamte Bremskolben sondern lediglich der Betätigungsabschnitt ausgewechselt werden. Unter drehbarem Lager ist in diesem Zusammenhang jedwede Lageranordnung zu verstehen, die über wenigstens einen drehbaren äußeren Lagerring verfügt. Als Gleitabschnitte kommen entsprechende Einsätze aus Materialien mit besonders guten Gleiteigenschaften, wie z. B. hochpolierte chrombeschichtete Metalleinsätze, in Frage. Daneben ist es aber auch denkbar, den den Betätigungsabschnitt aufweisenden Bereich des Bremskolbens mit einer Gleitbeschichtung zu versehen. Gegebenenfalls kann zusätzlich auch die Steuerfläche des Betätigungselements mit einer Gleitbeschichtung beschichtet sein. Die Gleitbeschichtung kann z. B. aus Kunststoff oder aus Metall sein.
Die Befestigung des drehbaren Lagers am Bremskolben erfolgt besonders zweckmäßig mittig über einen die Lagerdrehachse bildenden Bolzen. Der Bolzen ist dabei im Bremskolben verstemmt und somit lagefest in diesem fixiert.
Der Antrieb des Betätigungselements erfolgt in Weiterbildung der Erfindung durch, ein diesem zugehöriges Antriebselement, welches mit einem am wenigstens einen Motor vorgesehenen Abtriebselement verbunden ist. Die Verbindung von betätigungselementseitigem Antriebselement und motorseitigem Abtriebselement dient als Schnittstelle zur Übertragung von Kräften des Motors auf die Antriebseinrichtung beziehungsweise das Betätigungselement, durch welche die für den Betrieb der elektromechanischen Bremse erforderliche Rotation des Betätigungselements herbeiführbar ist. Das motorseitige Abtriebselement kann dabei beispielsweise auch als Welle, welche direkt am Betätigungselement ansetzt, ausgebildet sein.
Das Antriebselement kann in vorteilhafter Ausführung ein Außengewindeabschnitt am Betätigungselement sein, der mit einer motorseitigen Gewindespindel als Abtriebselement kämmt. Unter diese besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführungsform fällt z. B. eine durch den Motor angetriebene Schnecke, welche in ein am Betätigungselement befindliches Außengewinde eingreift und durch Betätigen der Schnecke das Betätigungselement angetrieben wird, wobei das heißt in eine Rotation versetzt werden kann.
Überdies ist es gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, dass an der Bremskolbeneinheit ein eine auf den Bremskolben wirkende Rückstellkraft, welche entgegengesetzt zu der durch das Rotieren des Betätigungselements herbeigeführten axialen Bewegung des Bremskolbens wirkt, ausbildendes Rückstellmittel vorgesehen ist. Die über das Rückstellmittel ausgebildete Rückstellkraft bewirkt beziehungsweise unterstützt die Rückstellung des Bremskolbens nach erfolgtem Bremsvorgang, so dass dieser wieder in eine ursprüngliche axiale Position von der Bremsscheibe wegbewegt wird. Wird das Betätigungselement durch den Motor also in seine ursprüngliche Lage zurückgedreht, übernimmt das Rückstellmittel die Rückholung des Bremskolbens.
Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Rückstellmittel ein eine Federkraft ausbildendes Federelement umfasst. Dabei kommen jedwede Art von Federelementen in Frage, die den Beanspruchungen in der elektromechanischen Bremse z. B. hinsichtlich der beim Betrieb auftretenden Temperaturen gerecht werden. Lediglich beispielhaft wird auf hochtemperaturbeständige auf Kunststoff basierende elastische Federelemente hingewiesen.
In besonders vorteilhafter Ausführung des Federelements handelt es sich dabei um eine vom Bremskolben durchsetzte, an ihm befestigte Federstahlhülse. Diese kann gegebenenfalls auch als Faltenbalgdichtung ausgeführt sein, wobei die Federstahlhülse zusätzlich von einem geeigneten Gummi umgeben beziehungsweise von diesem umspritzt ist. Die Anbringung der Federstahlhülse kann dabei alternativ oder ergänzend auch über der Anbringung dienende Befestigungsabschnitte am Bremssattel erfolgen.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein mit dem Betätigungselement zusammenwirkender Verschleißsensor zur Bestimmung des Verschleißes der elektromechanischen Bremse vorgesehen. Dieser Verschleißsensor ermöglicht die Bestimmung des Verschleißgrads einzelner oder mehrerer Komponenten der elektromechanischen Bremse und geht im Allgemeinen über die Funktionalität der bekannten Bremsbacken-Verschleißanzeigevorrichtungen hinaus, welche teilweise in den Bremsbacken selbst verbaut sind und bekanntermaßen bei zu hohem verschleißbedingtem Abrieb der Bremsbacken eine Warnung an den Fahrer abgeben. Der erfindungsgemäße Sensor ermöglicht es, daneben auch Rückschlüsse auf einen Verschleiß der Bremsscheibe zu ziehen, da sich der Arbeitsbereich der Steuerfläche aus diesem ableiten lässt.
Zweckdienlich ist es außerdem, wenigstens ein Mittel zur Verdrehsicherung des Bremskolbens vorzusehen. Derart kann sichergestellt werden, dass sich die rotative Energie des Betätigungselements über die Steuerfläche nicht auf den Bremskolben überträgt und dieser im Bremssattel rotiert beziehungsweise sich verdreht. Natürlich betrifft diese Weiterbildung vornehmlich querschnittlich gesehen runde Ausführungen von Bremskolben, welche eine umfangsmäßige Bewegung des Bremskolbens innerhalb der am Bremssattel für diesen vorgesehene Aufnahme erlauben.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang vorteilhafterweise z. B., dass das Mittel durch eine am Innendurchmesser eines Bremssattels axial verlaufende nutartige Aussparung, in welcher ein am Außendurchmesser des Bremskolbens angebrachter Vorsprung axial bewegbar ist, ausgebildet ist oder umgekehrt. Die nutartige Aussparung kann vorteilhaft als Längsnut am Innendurchmesser des Bremssattels ausgebildet sein, in der eine am Außendurchmesser des Bremskolbens angeordnete, teilversenkte Kugel als Vorsprung in Richtung der Bremskolbenachse läuft. Natürlich kann die Anordnung entsprechend umgekehrt, also mit einer teilversenkten Kugel am Innendurchmesser des Bremssattels und einer Längsnut am Außendurchmesser des Bremskolbens, erfolgen. Selbstverständlich können auch mehrere nutartige Aussparungen beziehungsweise Vorsprünge am Bremssattel und/oder Bremskolben angeordnet sein, wobei die Anordnung vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Achse des Bremskolbens gewählt sein sollte.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse;
2 eine Prinzipdarstellung einer teilweise aufgebrochenen Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse;
3 eine Prinzipdarstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse;
4 eine Prinzipdarstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5 eine Prinzipdarstellung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse in einer alternativen Ausführungsform, und
6 eine Prinzipdarstellung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse in einer weiteren alternativen Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 und 2 zeigen Prinzipdarstellungen einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse 1 eines Kraftfahrzeugs umfassend eine über einen Motor 2, hier ein Elektromotor, angetriebene Antriebseinrichtung 3 und eine Bremskolbeneinheit 4 mit einem über die Antriebseinrichtung 3 axial bewegbaren Bremskolben 5. Die Antriebseinrichtung 3 besteht im Wesentlichen aus einem um seine Mittelachse drehbar gelagerten scheibenförmigen Betätigungselement 6 mit einer über einen vorspringenden Abschnitt auf dessen Oberfläche einstückig angeordneten, exzentrisch verlaufenden Steuerfläche 7 und ist zwischen einem am Bremskolben 5 befindlichen Betätigungsabschnitt in Gestalt eines Wälzlagers 8 und einem motorseitigen Abtriebselement in Gestalt einer Gewindespindel 9 beziehungsweise eines Schneckentriebs, welcher mit einem am Betätigungselement 6 vorgesehenen Außengewinde 10 kämmt, parallel zur Drehachse des Betätigungselements 6 angeordnet. Das Betätigungselement 6 und die Steuerfläche 7 sind z. B. einstückig als metallisches Sinterteil ausgebildet.
Wird der Motor 2 angetrieben, kommt es zu einer Übertragung eines Drehmoments von der mit dem Außengewinde 10 kämmenden Gewindespindel auf das Betätigungselement 6 und somit auf die Steuerfläche 7. Durch die exzentrisch gestaltete Steuerfläche 7 wird mit fortschreitender Drehung des Betätigungselements 6 gegen den Uhrzeigersinn, bezogen auf 1 und 2, eine axiale Bewegung des Bremskolbens 5 erzwungen, da die Steuerfläche 7 an dem Wälzlager 8, das über einen die Lagerdrehachse bildenden Bolzen 11 (2) lagefest mit dem Bremskolben 5 verstemmt ist, angreift und den Bremskolben 5 gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe schiebt, was zu einem Abbremsen des Kraftfahrzeugs führt. Die außenseitigen Laufflächen des Wälzlagers 8 sowie der Steuerfläche 7 sind gegen vorzeitigen Verschleiß z. B. durch eine aufgebrachte Gleitbeschichtung geschützt.
Die 1 und 2 zeigen ferner eine Federstahl-Gummidichtung 12. Diese umfasst ein Federelement in Form einer Federstahlhülse 13 (2) und eine diese umgebende Gummidichtung 14 (2) und dient somit zum einen als Rückstellmittel zur Rückholung des Bremskolbens 5 nach erfolgtem Bremsvorgang und zum anderen als Schutz vor Eindringen von Bremsstaub oder anderer Fremdkörper in den sich zwischen Bremskolben 5 und Bremssattel 15 erstreckenden Spaltraum 16. Bremsscheibenseitig, das heißt links vom Bremssattel 15, ist ein O-Ring 17 als weiteres Dichtmittel angebracht. Die Federstahlhülse 13 bildet eine auf dem Bremskolben 5 wirkende Rückstellkraft entgegengesetzt der durch das Rotieren des Betätigungselements 6 herbeigeführten axialen Bewegung des Bremskolbens 5 aus. Die Federstahl-Gummidichtung 12 ist über einen inneren Durchbruch, den der Bremskolben 5 durchgreift, über einen Einstich an dessen Außendurchmesser und zudem an ihren radialen Enden über geeignete, nicht näher beschriebene, Befestigungsabschnitte am Bremssattel 15 befestigt (2).
Mit 18 ist ein Verschleißsensor bezeichnet, der sich aufgrund von Freiräumen, die sich aus der insgesamt sehr platzsparenden Ausführung der elektromechanischen Bremse 1 ergeben, dieser ebenfalls zuordnen lässt. Der Verschleißsensor 18 wirkt mit dem Betätigungselement 6 zur Bestimmung des Verschleißgrads der elektromechanischen Bremse 1 zusammen und kann dabei über den Arbeitsbereich der Steuerfläche 7 Rückschlüsse auf den Verschleißgrad sowohl der an dem Bremskolben 5 befindlichen Bremsbacken als auch der Bremsscheibe (beide nicht gezeigt) ziehen.
Anhand von 3, die eine Prinzipdarstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse 1 zeigt, wird die Funktionsweise eines Mittels zur Verdrehsicherung des Bremskolbens 5 innerhalb der dieses aufnehmenden Aussparung des Bremssattels 15 erläutert. Hierzu ist am Außendurchmesser des Bremskolbens 5 eine teilversenkte Kugel 19 vorgesehen, die in einer am Innendurchmesser des Bremssattels 15 diese aufnehmende, halben Längsnut 20 in axialer Richtung bewegbar ist, jedoch eine axiale Verdrehung des Bremskolbens 5 verhindert. Die Längsnut 20 ist dabei so konzipiert, dass sie ein Herausschieben des Bremskolbens 5 aus dem Bremssattel 15 in Richtung der Bremsscheibe, das heißt nach links, verhindert. Im Falle einer Reparatur oder eines sonstigen Austauschs des Bremskolbens 5 ist demnach zunächst das Betätigungselement 6 samt Steuerfläche 7 auszubauen und anschließend der Bremskolben 5 nach rechts bezogen auf die 3 zu entnehmen.
Aus 3 ist außerdem gut zu erkennen, dass das als Gleitabschnitt fungierende Wälzlager 8 im Bremskolben 5 über den Bolzen 11 verstemmt ist. Auch ist ersichtlich, dass das Betätigungselement 6 über einen Bolzen 21, der sich ober- und unterseitig des Betätigungselements 6 beziehungsweise der Steuerfläche 7 über je ein massives Nadellager 22 stützt, drehbar gelagert ist. Der weitere, die Nadellager 22 lagernde Aufbau, ist nicht dargestellt.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei ist die Steuerfläche 7 in einem Winkel von 45° abgekantet, woraus sich eine um 90° gekippte Drehachse sowie eine entsprechend gekippte, in horizontaler Richtung besonders platzsparende Anordnung des Betätigungselements 6 und der elektromechanischen Bremse 1 insgesamt ergibt. Natürlich ist die Lauffläche des Wälzlagers 8 entsprechend, also auch um 45°, abgekantet, da ansonsten ein ordnungsgemäßes Angreifen der Steuerfläche 7 an dieser nicht gewährleistet ist. Durch Variation der Einzelwinkel können überdies weitere Kraftübersetzungen erzielt werden.
Durch die Verwendung der motorabtriebsseitigen Gewindespindel 9 kommt es zu einer selbsthemmenden Wirkung der elektromechanischen Bremse 1 bei einem Ausfall des Motors 2. In diesem Fall kann die Gewindespindel 9 manuell, z. B. über einen Sechskantschlüssel, der in eine entsprechende Öffnung der Gewindespindel 9 eingreift, gelöst werden.
Durch Integration eines weiteren, nicht gezeigten, Motors, bevorzugt dem Motor 2 der 4 gegenüberliegend angeordnet, kann zum einen die Ausfallsicherheit erhöht und daneben das auf das Betätigungselement 6 wirkende Drehmoment und so im Weiteren die Bremskraft gesteigert werden.
Anhand von 4 ist zudem zu erwähnen, dass erfindungsgemäß natürlich auch eine motorseitige Abtriebswelle als Bolzen ausgebildet oder mit diesem gekoppelt sein kann und so direkt mit dem Betätigungselement 6, dieses in eine Rotation versetzend, verbunden sein kann. Die Gewindespindel 9 sowie das Außengewinde 10 könnten derart eingespart werden.
5 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse 1 gemäß einer alternativen Ausführungsform, wobei das Betätigungselement 6 als eine Nockenwelle 23 ausgebildet ist. Die Nockenwelle 23 umfasst eine Welle 24 und einen als Steuerfläche 7 ausgebildeten Nocken 25, der auf der Welle 24 exzentrisch angeordnet ist. Die Nockenwelle 23 weist einen Gewindeabschnitte 26 auf, der mit der Gewindespindel 9 als Abtriebselement des Motors 2 kämmt. Bei angetriebenem Motor 2 erfolgt also eine Übertragung einer Kraft bzw. eines Drehmoments über die motorabtriebsseitige Gewindespindel 9 auf den Gewindeabschnitt 26 der Nockenwelle 23, wodurch diese in Rotation versetzt wird. Die durch den exzentrischen Nocken 25 gebildete Steuerfläche 7 betätigt je nach Drehrichtung das Wälzlager 8, woraus sich eine axiale Verschiebung des Bremskolbens 5 in Richtung der nicht gezeigten Bremsscheibe und somit ein Bremsvorgang ergibt. Ist der Bremskolben 5 in axialer Richtung, d. h. nach links bezogen auf 5, maximal verschoben, gibt es zum Lösen der Bremse 1 in dieser Ausführung zwei Möglichkeiten. Dreht sich die Nockenwelle 23 in der gleichen Richtung, welche auch für die Betätigung der Bremse vorlag, weiter, kommt es durch die Exzentrizität des Nockens 25 zu einer Freigabe der Bremse 1, da die Steuerfläche 7 sich mit ihrem größten Radius vom Wälzlager 8 wegdreht. Die Federstahl-Gummidichtung 12 übernimmt den Rückholvorgang des Bremskolbens 5 axial, d. h. nach rechts bezogen auf 5, von der nicht gezeigten Bremsscheibe. Gleichermaßen ist es auch möglich, dass die Nockenwelle 23 in die der Betätigung der Bremse 1 dienende entgegengesetzte Richtung gedreht wird, wodurch sich aufgrund der Exzentrizität des Nockens 25 ebenso ergibt, dass dieser mit seinem größten Radius nicht mehr am Wälzlager 8 anliegt und somit die Rückholung des Bremskolbens 5 durch die Federstahl-Gummidichtung 12, also eine axiale Verschiebung nach rechts bezogen auf 5, bedingt.
6 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse 1 in einer weiteren alternativen Ausführungsform. Diese unterscheidet sich zur Ausführungsform gemäß 5 dadurch, dass die Nockenwelle 23 nicht über einen Gewindeabschnitt 26 mit der motorseitigen als Abtriebselement dienenden Gewindespindel 9 kämmt, sondern die der Nockenwelle 23 zugehörige Welle 24 direkt mit dem Motor 2 verbunden ist. Derart kann nochmals eine Vereinfachung des Aufbaus sowie eine Bauteilreduzierung realisiert werden. Das Funktionsprinzip ändert sich nicht.
Abschließend sei nochmals auf den Verzicht von kostenintensiven Komponenten, insbesondere Kugelgewindetrieben, der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse hingewiesen, die sich durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt. Bezüglich der Herstellung der einzelnen Komponenten, insbesondere der der Antriebseinrichtung, über sinter- oder gußtechnische Verfahren können Durchlaufzeiten und Kosten gesenkt werden, was der kostengünstigen Herstellung der elektromechanischen Bremse weiter zuträglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Bremse
2: Motor
3: Antriebseinrichtung
4: Bremskolbeneinheit
5: Bremskolben
6: Betätigungselement
7: Steuerfläche
8: Wälzlager
9: Gewindespindel
10: Außengewinde
11: Bolzen
12: Federstahl-Gummidichtung
13: Federstahlhülse
14: Gummidichtung
15: Bremssattel
16: Spaltraum
17: O-Ring
18: Verschleißsensor
19: Kugel
20: Längsnut
21: Bolzen
22: Nadellager
23: Nockenwelle
24: Welle
25: Nocken
26: Gewindeabschnitt

Claims

Elektromechanische Bremse für ein Kraftfahrzeug umfassend eine über wenigstens einen Motor angetriebene Antriebseinrichtung und eine Bremskolbeneinheit mit einem über die Antriebseinrichtung axial bewegbaren Bremskolben, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung ein drehbar gelagertes Betätigungselement (6) mit einer daran vorgesehenen exzentrisch verlaufenden Steuerfläche (7) umfasst, welche mit dem Bremskolben (5) derart mittelbar oder unmittelbar bewegungsgekoppelt ist, dass bei Rotation des Betätigungselements (6) eine axiale Bewegung des Bremskolbens (5) erfolgt.
Elektromechanische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) scheibenförmig ausgebildet ist, wobei die Steuerfläche (7) entweder über einen vorspringenden Abschnitt oder durch die Außenfläche des scheibenförmigen Betätigungselements (6) selbst gebildet ist.
Elektromechanische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) eine Welle (23) ist und die Steuerfläche (7) mittels eines auf der Welle (24) exzentrisch angeordneten Nockens (25) gebildet ist.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (7) parallel oder winklig, insbesondere in einem Winkel von 45°, zur Drehachse des Betätigungselements (6) angeordnet ist.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Bremskolben (5) ein Betätigungsabschnitt vorgesehen ist, an dem die Steuerfläche (7) angreift.
Elektromechanische Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt durch ein drehbares Lager (8) oder einen Gleitabschnitt gebildet ist.
Elektromechanische Bremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (8) über einen die Lagerdrehachse bildenden Bolzen (11) am Bremskolben (5) befestigt ist.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Betätigungselement (6) ein Antriebselement zur Verbindung mit einem am wenigstens einen Motor (2) vorgesehenen Abtriebselement vorgesehen ist.
Elektromechanische Bremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement ein Außengewindeabschnitt ist, der mit einer Gewindespindel (9) als Abtriebselement kämmt.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bremskolbeneinheit ein eine auf den Bremskolben (5) wirkende Rückstellkraft, welche entgegengesetzt zu der durch das Rotieren des Betätigungselements herbeigeführten axialen Bewegung des Bremskolbens wirkt, ausbildendes Rückstellmittel, insbesondere ein Federelement, vorgesehen ist.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Betätigungselement (6) zusammenwirkender Verschleißsensor (18) zur Bestimmung des Verschleißes der elektromechanischen Bremse (1) vorgesehen ist.
Elektromechanische Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel zur Verdrehsicherung des Bremskolbens (5) vorgesehen ist.