DE102010029680A1

DE102010029680A1 - Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse mit einem Gewindespindelmodul

Info

Publication number: DE102010029680A1
Application number: DE102010029680A
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler; Dieter FÜLLER; Thomas Hess; Marcus Schumann; Thomas Bartsch; Bernhard Schmittner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2030-06-03
Also published as: DE102010029680B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeugbremse 1 vorzuschlagen, die eine verbesserte Herstellung bei geringem Einbauraumbedarf und reduzierten Kosten ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein vormontiertes Gewindespindelmodul vorgesehen ist, umfassend zumindest die Gewindespindel 11, umfassend eine Anschlagscheibe 19 mit einem Tangentialanschlag 20 für eine Gewindemutter 12, sowie umfassend wenigstens ein Axiallager 21, und wobei die beteiligten Bauteile in deren relativer Lage zueinander, zumindest vorläufig, mit Hilfe eines Befestigungsmittels zueinander verliergesichert zur Montage im Gehäuse 2 fixiert vorgesehen sind.
Die Erfindung ermöglicht eine Montage einer Gewindespindel 11 mit einer Länge L in einer Kolbenbohrung 3 eines Gehäuse 2 umfassend eine Einführöffnung der Länge O unter der Randbedingung L >> O.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse, insbesondere kombinierte Fahrzeugbremse, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse mit einer elektromechanisch betätigbaren Feststellbremsvorrichtung kombiniert, wobei ein Kolben entlang einer Kolbenlängsachse A betätigbar in einem Gehäuse angeordnet ist, und wobei ein Elektromotor mit einer Getriebevorrichtung auf den Kolben wirkt, indem die Getriebevorrichtung eine Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung umsetzt, und die Betätigung des Kolbens ermöglicht, sowie eine stromlose Fixierung in der betätigten Stellung ermöglicht, wobei die Getriebevorrichtung eine Gewindespindel und eine Gewindemutter aufweist, die bevorzugt über mehrere Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen.
Eine hydraulische Fahrzeugbremse mit elektrisch betätigbarer Feststellbremsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 50 803 B4 bekannt. Bei der vorbekannten Fahrzeugbremse ist ein Getriebe vorgesehen, das nach dem Wirkprinzip einer Gewindemutter-Spindel-Anordnung die Drehbewegung des Elektromotors in eine Längsbewegung des Kolbens zur Erzielung einer Feststellkraft umsetzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist diese Getriebeeinheit als sogenannte „Spindel-/Kugelumlaufbüchsenanordnung” ausgebildet, die auch Kugelgewindetrieb oder Kugelumlaufspindel genannt wird. Diese Kugelgewindetriebe weisen eine Gewindespindel und eine Gewindemutter auf, die über mehrere Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen. Problematisch bei dieser Getriebeart ist, dass es beim Zurückdrehen des linear beweglichen Getriebeteils zu einem Verklemmen kommen kann, das allein aufgrund der Kraft des elektromechanischen Aktuators nicht wieder gelöst werden kann.
Eine vereinfacht herstellbare, mehrteilige Gewindespindel mit einem gesonderten Anschlag ist sowohl aus der EP 1 058 795 B1 als auch aus der DE 10 2008 062 180 A1 bekannt. Obwohl die Mehrteiligkeit die Herstellung der einzelnen Bauteile, wie insbesondere der hochpräzise herzustellenden Gewindespindel vereinfacht, wird dieser Produktionsvorteil durch einen erhöhten Montageaufwand und durch eine verlängerte Toleranzkette beeinträchtigt. Weiterhin ist der logistische Aufwand erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewindespindel als auch eine elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse vorzuschlagen, die eine verbesserte, reproduzierbare und prozesssichere, automatisierte Herstellung und Montage der beteiligten Bauteile im Sinne eines Moduls aneinander als auch in einem Gehäuse der Fahrzeugbremse, bei geringem Einbauraumbedarf und reduzierten Kosten, ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß, im Zusammenhang mit einer Fahrzeugbremse durch die kennzeichnenden Merkmale vom Patentanspruch 1, sowie durch ein Gewindespindelmodul mit den Merkmalen vom nebengeordneten Patentanspruch 12 gelöst. Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse in Ausführungsform einer kombinierten Fahrzeugbremse, und
2 ein Gewindespindelmodul in einer Ausführungsform im Schnitt.
In der 1 ist eine hydraulisch und elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse 1 mit wesentlichen Bauteilen dargestellt. Diese umfasst eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremsfunktion und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsfunktion. Die Fahrzeugbremse 1 ist in dem bevorzugten Beispiel als Schwimmsattel-Scheibenbremse mit einem längs einer Achse A innerhalb einer zylinderförmigen ggf. abgestuft ausgeführten Kolbenbohrung 3 mit einem verschiebbar aufgenommenen Kolben 4 ausgeführt, wobei Einzelheiten eines fahrzeugfesten Halters hier nicht gezeigt sind. Das Gehäuse 2 (Bremssattel) ist weitestgehend C- oder U-förmig gestaltet, um einen Reibring 5 einer Bremsscheibe 6, sowie zugeordnete Reibflächen und Bremsbeläge 7, 8, zu umgreifen.
Weil die hydraulische Betätigungsart auf Grundlage des hydraulischen Kolbens 4 einem Bremsenfachmann ausreichend bekannt ist, wird auf eine nähere Erläuterung verzichtet.
Für eine elektromechanisch ausgeführte Feststellbremsfunktion – oder bei den vollständig elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugbremsen zur Ausführung sämtlicher Bremsfunktionen – dient ein elektromechanischer Aktuator 9 umfassend wenigstens einen nicht gezeigten Elektromotor und ein Getriebemodul 10, wobei Teile vom Getriebe im Gehäuse 2 angeordnet sind, und dazu dienen eine rotatorische Antriebsdrehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Verschiebungsbewegung des Kolbens 4 entlang dessen Achse A, sowie eine stromlose Feststellbremswirkung zu ermöglichen.
In diesem Zusammenhang bietet es sich an, dass ein vorzugsweise zweistufiges, rein rotatorisch aktuiertes Getriebe, Sensorik sowie ggf. eine elektronische Steuereinheit in einem gebündelt vormontierten Antriebsmodul integriert vorgesehen ist, das gebündelt am Gehäuse 2 montierbar ist.
Ein Bewegungswandler (rotatorische Antriebsdrehbewegung/translatorische Kolbenbewegung) vom Getriebe befindet sich weitestgehend im Gehäuse 2 und ist im Wesentlichen durch eine rotatorisch angetriebene Gewindespindel 11 und durch eine weitgehend drehfest im Gehäuse 2 angeordnete Gewindemutter 12 gebildet, welche den Kolben 4 beaufschlagt. In bevorzugter Ausführungsform ist die Gewindemutter 12 derart mit dem Kolben 4 gekoppelt, so dass sowohl eine Vorschub- als auch eine Rückzugsbewegung auf den Kolben 4 übertragbar ist. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass nach einer Bremsbetätigung ein Lüftspiel gezielt elektromechanisch eingestellt wird. Zwischen Gewindespindel 11 und Gewindemutter 12 befinden sich zwecks Reibungsminderung Wälzkörper 13, die vorzugsweise kugelförmig ausgebildet sind, wobei ein Kugelumlauf durch Federmittel substituiert sein kann. Die Gewindespindel 11 umfasst einen drehfesten Schaft 14, der mit einem Mitnehmerabschnitt 15 aus dem Gehäuse 2 herausragt, und unter Zwischenschaltung eines, bevorzugt zweistufigen, Untersetzungsgetriebes von dem Elektromotor angetrieben wird. Bei den hydraulisch kombinierten Bremsen sind weiterhin Mittel zum Abdichten 16 einer Druckkammer 17 vorgesehen.
Die Gewindespindel 11 ist zusammen mit dem Kolben 4 in der Kolbenbohrung 3 vom Gehäuse 2 aufgenommen. Dies erfordert einen präzisen Einführ- und Einschub-Montagevorgang. Weil eine Länge l der Gewindespindel 11 größer als eine Öffnung o vom Gehäuse ausgebildet ist, wobei sogenannte Faustfinger 18 ein unmittelbar koaxiales Einführen vom Gewindespindelmodul verhindern, ist zur Montage eine definierte Verschwenkbewegung mit einer vorgegebenen Kinematik erforderlich. Nach Montage im Gehäuse 2 ist das Gewindespindelmodul in Achsrichtung A durch eine, auf der Gewindespindel 11 aufliegende Anschlagscheibe 19, sowie durch ein mehrteiliges Axiallager 21, am Gehäuse 2 abgestützt.
Beim reversierten Drehantreiben der Gewindespindel 11 in die Löserichtung könnte es durch einen ruckartigen Aufprall zwischen einer Aufstandsfläche der Gewindemutter 12 und einem flach ausgebildeten Radialanschlag der Gewindespindel 11 zu Selbsthemmung zwischen Gewindespindel 11 und Gewindemutter 12 kommen, wobei ein elektromotorisch unlösbar großes Reibmoment zwischen den beteiligten Bauteilen entstehen könnte. Aus diesem Grund umfasst das vormontierte Spindelmodul mehrere Teile, nämlich eine Anschlagscheibe 19 mit einem Tangentialanschlag 20 als Anschlagmittel für eine zugeordnete, tangential platzierte, Anschlagfläche der Gewindemutter 12. Die Anschlagscheibe 19 ist zu diesem Zweck zur Justage vom rückwärtigen Anschlag in einer vorbestimmten Winkelposition, in Relation zur Gewindespindel 11 verdrehsicher sowie axial auf eine Schlüsselfläche 22, Mehrkant, Polygonprofil oder ähnliches der Gewindespindel 11 drehfest aufgeschoben. Weiterhin umfasst das Gewindespindelmodul Hauptbestandteile vom Axiallager 21, nämlich eine Axiallagerscheibe 23, Wälzkörper 24 die insbesondere in einem Ring zusammengefasst sind, oder alternativ eine Gleitlagerscheibe, und eine gehäuseseitig angeordnete Axiallagerscheibe 25. Es versteht sich, dass die genannten Bauteile genauso wie die Anschlagscheibe 19 axial auf die Gewindespindel 1 aufgefädelt sind, wobei die Bauteile vom Axiallager 21 selbstverständlich relativ zur Gewindespindel 11 frei verdrehbar sind, um der Lagerfunktion nachzukommen.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind Anschlagscheibe 19 und Axiallager 21 umfassend Axiallagerscheiben 23, 25 und Wälzkörper 24 4 als eigenständig handhabbare Baueinheit vorgesehen, die gewissermaßen vormontiert und gemeinsam auf die Gewindespindel 11 auffädelbar sind, und durch Fixierung zusammen mit der Gewindespindel 11 ein Gewindespindelmodul bilden. Auf dieser Grundlage wird insbesondere eine verbesserte modulare Bauweise ermöglicht, wobei Wesentliche Bauteile des Getriebes, insbesondere des Kugeltriebs, bei einem Zulieferunternehmen hergestellt und komplettiert werden können, so dass eine möglichst kostengünstige Logistik und Herstellung durch diese Modulbauweise ermöglicht ist.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind Anschlagscheibe 19 und die beteiligten Bauteile vom Axiallager 21 unter Verwendung von wenigstens einem Sicherungsmittel verliersicher auf den Schaft 14 der Gewindespindel 11 aufgefädelt. Die Fixierung kommt bei einer Ausführungsform durch eine gezielte Gestaltung zwischen Grenzflächen der beteiligten Bauteile zustande. Dazu gehört eine besondere Gestaltung und Tolerierung vom Außendurchmesser vom Schaft 14 der Gewindespindel 11, genauso wie eine entsprechende Gestaltung und Tolerierung einer zentrischen Bohrung in den aufgefädelten, grundsätzlich ringförmigen, Bauteilen. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung kann eine Beschichtung aus einem quasielastischen Werkstoff mit hoher Haftfestigkeit umfassen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Axiallagerscheibe 25 mit Klemmsitz auf den Schaft 14 der Gewindespindel 1 aufgefädelt, so dass die beschriebene Verliersicherung, und dadurch die gewünschte vormontierte Getriebebaugruppe, zur Verfügung steht. Die Axiallagerscheibe 25 kann insbesondere mit Presssitz auf dem Schaft 14 fixiert sein. Ein derartiger Presssitz kann sich grundsätzlich auf andere aufgefädelte Bauteile erstrecken, wobei in diesem Fall die Axiallagerscheibe 23 nicht vom Pressitz mitumfasst ist, um Lagereigenschaften nicht zu beeinträchtigen.
Der Klemmsitz ist durch tolerierte Passung (Dorn/Bohrungskombination) zwischen den beteiligten Durchmessern herstellbar. In einer Variante ist es denkbar, dass Elastizitäten vorgesehen sind, wobei ein elastisch wirksames zusätzliches Element vorgesehen sein kann. Dies ist beispielsweise darstellbar, indem der Schaft 14 der Gewindespindel 11 zumindest Abschnittsweise im betreffenden Bereich radial außen mit einem speziellen Überzug versehen ist, indem die Wandung der Bohrung der Axiallagerscheibe 25 am Innenumfang mit einem Überzug versehen ist, oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen, so dass eine zusätzliche Haltefunktion zur Fixierung des Gewindespindelmoduls gewissermaßen in wenigstens ein ohnehin vorhandenes, speziell abgewandelt vorgesehenes Bauteil integriert ist.
Bei einer weiterhin denkbaren Variante der Erfindung kann der Schaft 14 der Gewindespindel 11 mit wenigstens einem nicht verdeutlichten, zumindest punktuellen Vorsprung, beispielsweise einem Nocken, versehen sein, der radial über einen Nenndurchmesser der Gewindespindel 11 übersteht und dadurch zumindest punktuell an der Axiallagerscheibe 25 angreift, um die gewünschte Verliersicherung oder Vormontage zu bewirken. Beispielsweise ist ein derartiger Vorsprung als, am Schaft 14 nach radial außen vorspringender, umlaufender Ring, gestaltet.
Damit ein Auffädelprozess möglichst vereinfacht und automatisiert erfolgen kann, ist es weiterhin vorteilhaft, die Gewindespindel 11, beispielsweise am Schaftende, oder im Bereich vom Vorsprung mit einer Profilierung zu versehen, welche die Vormontage vom Gewindespindelmodul oder deren Einführung im Gehäuse 2 unterstützt. Dies kann durch eine Montagehilfe in Gestalt einer kegeligen Rampe oder Schräge umgesetzt sein. In diesem Zusammenhang kann ein weiterer Aspekt der Erfindung darin bestehen, dass Mittel vorgesehen sind, die es erlauben, ein vormontiertes Gewindespindelmodul drehlagerichtig gewissermaßen codiert in dem Gehäuse 2 zu platzieren, so dass in einem nachgeordneten Montageschritt eine verbesserte automatisierte Montage von einem Getriebemodul 10 an dem Gehäuse 2 ermöglicht ist, weil formschlüssige Mitnehmer im Bereich von einem Mitnehmerabschnitt 15 drehlagerichtig mit zugeordneten Mitnehmern am Ausgang vom Getriebemodul 10 gepaart werden können. Dadurch können manuelle Justiervorgänge zwischen Getriebemodul 10 und Gewindespindelmodul im Rahmen der Fahrzeugbremsenmontage rationalisiert werden.
Natürlich ist es alternativ denkbar, dem Gewindespindelmodul zur Fixierung der Bauteile ein gesondertes Halteelement, wie insbesondere einen nicht gezeigten Nutring, Sprengring oder ähnlich gesondertes Halteelemente zuzuordnen, ohne die Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbremse
2: Gehäuse
3: Kolbenbohrung
4: Kolben
5: Reibring
6: Bremsscheibe
7: Bremsbelag
8: Bremsbelag
9: Aktuator
10: Getriebemodul
11: Gewindespindel
12: Gewindemutter
13: Wälzkörper
14: Schaft
15: Mitnehmerabschnitt
16: Mittel zur Abdichtung
17: Druckkammer
18: Faustfinger
19: Anschlagscheibe
20: Tangentialanschlag
21: Axiallager
22: Schlüsselfläche
23: Axiallagerscheibe
24: Wälzkörper
25: Axiallagerscheibe
A: Achse
L: Länge
O: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10150803 B4 [0002]
EP 1058795 B1 [0003]
DE 102008062180 A1 [0003]

Claims

Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1), insbesondere kombinierte Fahrzeugbremse, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse mit einer elektromechanisch betätigbaren Feststellbremsvorrichtung kombiniert, wobei ein Kolben (4) entlang einer Kolbenlängsachse (A) betätigbar in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, und wobei ein Elektromotor mit einer Getriebevorrichtung auf den Kolben (4) wirkt, indem die Getriebevorrichtung eine Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung umsetzt, und die Betätigung des Kolbens (4) ermöglicht, sowie eine stromlose Fixierung in der betätigten Stellung ermöglicht, wobei die Getriebevorrichtung eine Gewindespindel (11) und eine Gewindemutter (12) aufweist, die bevorzugt über mehrere Wälzkörper (13) miteinander in Kontakt stehen, gekennzeichnet durch ein vormontiertes Gewindespindelmodul, umfassend zumindest die Gewindespindel (11), umfassend eine Anschlagscheibe (19) mit einem Tangentialanschlag (20) für die Gewindemutter (12), sowie umfassend wenigstens ein Axiallager (21), und wobei die beteiligten Bauteile in deren relativer Lage zueinander, zumindest vorläufig, mit Hilfe eines Befestigungsmittels zueinander verliergesichert zur Montage im Gehäuse (2) fixiert vorgesehen sind.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beteiligten Bauteile in einer definierten Drehlage zueinander fixiert vormontiert sind.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beteiligten Bauteile mit vorgegebener Reihenfolge zueinander vormontiert vorgesehen sind.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindespindelmodul zusätzlich die Gewindemutter (12) umfasst.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindespindelmodul zusätzlich die Wälzkörper (13) umfasst.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindespindelmodul zusätzlich den Kolben (4) umfasst.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (11) integrierte Leit- und oder Führungsmittel zur lagerichtigen Montage des Gewindespindelmoduls im Gehäuse (2) aufweist.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leit- und/oder Führungsmittel als Zentriermittel für ein integriertes oder gesondertes Montagewerkzeug ausgebildet sind, und eine positionsgenaue Einführung des Gewindespindelmoduls im Gehäuse (2) ermöglicht.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leit- und Führungsmittel zur Aufnahme von einem gesonderten Montagewerkzeug als dornförmiger Vorsprung und/oder als Zentrierbohrung ausgebildet sind.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil des Gewindespindelmoduls zusätzlich zur Fixierung der beteiligten Bauelemente vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesondertes Bauteil vorgesehen ist, welches zur Fixierung der beteiligten Bauelemente vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil des Gewindespindelmoduls eine Oberflächenbeschichtung mit einer definierten Schichtdicke aufweist.
Gewindespindel (11) für einen Kugelgewindetrieb, insbesondere zum Einsatz bei einer elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugbremse (1), gekennzeichnet durch ein vormontiertes Gewindespindelmodul, umfassend wenigstens eine Gewindespindel (11), umfassend eine Anschlagscheibe (19) mit einem Tangentialanschlag (20) für eine Gewindemutter (12), sowie umfassend wenigstens ein Axiallager (21), und wobei die beteiligten Bauteile in deren relativer Lage zueinander, zumindest vorläufig, mit Hilfe eines Befestigungsmittels zueinander verliergesichert fixiert vorgesehen sind.