DE102010029856A1

DE102010029856A1 - Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102010029856A1
Application number: DE102010029856A
Authority: DE
Inventors: Holger Von Hayn; Uwe Bach; Andreas Heise; Wolfgang Ritter; Michael Vogt; Ahmed Sefo; Ralf Sundheim
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse umfassend einen topfartigen Kolben 3 zur Führung in einer Bohrung 4 von einem Gehäuse 2. Das Topfinnere nimmt ein Spindel-Muttergetriebe 10 zum Antrieb vom Kolben 3 auf. Für eine besonders beanspruchungsgerechte Konstruktion ist vorgesehen, dass zwischen Kolben 3 und Spindel-Muttergetriebe 10, zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern, eine biegeweiche Verbindung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse mit den Merkmalen vom Oberbegriff vom Patentanspruch 1.
Die gattungsgemäße DE 600 25 534 T2 schlägt einen Kugel- oder Rollengewindetrieb für eine hochpräzise und besonders reibungsarme Längsführung bei einem Aktuator sowie bei einer Scheibenbremse vor, und wobei eine Schraubmechanismus-Lagerung und eine Betätigungselement-Verbindung jeweils durch Kugelgelenke ideal querkraftfrei gelagert sind, und wobei eine Schraubspindel und ein Kolben axial verschiebbar sowie frei kippbar gelagert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfach herstellbare Verbesserung in einer Beanspruchungssituation und eine definierte Lagerung von Komponenten einer Scheibenbremse anzubieten, die besonders wenig Einbauraum beansprucht.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen laut Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Unteransprüche definieren zusätzliche Merkmale laut bevorzugten Ausführungsbeispielen der Er findung. Weitere Einzelheiten gehen aus der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 schematisch ein Schnitt durch eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß einer ersten Ausführungsform, und
2 schematisch eine zweite Ausführungsform im Schnitt ähnlich 1.
Eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse 1 vom Schwimmsatteltyp umfasst ein Gehäuse 2 zur Bildung eines Bremssattels, der axial verschiebbar an einem fahrzeugfest angeordneten nicht gezeigten Halter oder Achsschenkel angeordnet ist. Ein Betätigungselement, insbesondere Kolben 3 ist in einer offenen, hinterschneidungsfreien Bohrung 4 von dem Gehäuse 2 verschiebbar geführt aufgenommen, und dient der direkten Betätigung von einem Reibbelag 5. Jegliche Kipptendenz von dem Kolben 3 ist durch dessen Führung in dem Gehäuse 2 ausgeschlossen. Die offene Bauweise ermöglicht einen einfachen Einschub des Kolbens 3 in die Bohrung 4. Ein weiterer Reibbelag 6 wird nach Anlage des ersten Reibbelags 5 an einem Reibring einer Bremsschreibe 7 durch Reaktionskräfte – unter Gehäuseverschiebung – angepresst. Ein seinerseits modular aufgebautes elektromechanisches Antriebsmodul ist zur Verringerung einer Gesamtbaulänge im Wesentlichen parallel zur Achse A mit geeigneten Mitteln am Gehäuse 2 vom Bremssattel befestigt, und umfasst einen drehrichtungsumkehrbaren Elektromotor 8, der über ein Untersetzungsgetriebe 9 ein Spindel-Muttergetriebe 10 rotatorisch antreibt, um eine translatorische Verschiebung von dem Kolben 3 zu ermöglichen (rot-trans-Wandler). Der Ausgang vom Untersetzungsgetriebe 9 kämmt mit der rotatorisch angetriebenen Spindelmutter 11. Zu diesem Zweck weist die Spindelmutter 11 ein drehfest angeordnetes Getrieberad 12 auf, welches über ein Axiallager 13 an einer Schottwand 14 vom Gehäuse 2 abgestützt ist. Dabei kann ein Elastoelement 15 vorgesehen sein, welches das Getrieberad 12 permanent elastisch zur Anlage – in Bremsbetätigungsrichtung – an der Schottwand 14 beaufschlagt, so dass anhand einer zumindest geringfügigen axialen Elastizität und Verschiebbarkeit der Spindelmutter 11 prinzipiell eine hydraulische Betriebsart ermöglicht ist (siehe unten). Zur definierten Einleitung und Abstützung der erzeugten Zuspannkräfte am Gehäuse 2 kann insbesondere ein Kegelrollenlager vorgesehen sein, das in einen Sitz der Schottwand 14 vom Gehäuse 2 eingefügt ist. Die Schottwand 14 ist zu einer Stirnseite 28 axial rückversetzt angeordnet, und bietet einen, vorzugsweise abgedichteten, Durchlass für die Gewindespindel 16.
Die Gewindespindel 16 ist durch Spindelmutter 11 und zwischengefügte Wälzkörper, wie insbesondere Kugeln oder Rollen, axial verschiebbar sowie gegen Verdrehung gesichert in dem Gehäuse 2 angeordnet. Zumindest Teile vom Spindel-Mutter-Getriebe 10 sind innerhalb einer Wandung 23 vom Kolben 3 aufgenommen. Die Verdrehsicherung der Gewindespindel 16 erfolgt formschlüssig anhand eines oder mehrerer, am Umfang regelmäßig oder unregelmäßig verteilt angeordneter, radial gerichteter, Mitnehmer 17 oder Nocken, denen formschlüssige Aufnahmen im Gehäuse 2 zugeordnet sind, so dass die axiale Verschieblichkeit der Gewindespindel 16 nicht behindert ist, selbst wenn die Gewindespindel 16 in erhöh tem Maße Fluchtungsfehler aufweist, oder Schrägstellung erfährt. Die Mitnehmer 17 können beispielsweise als formschlüssig radial gerichtetes Keilprofil arrangiert sein, wobei zugehörige Aufnahmen in Gestalt von Ausnehmungen 18 bevorzugt in einem Deckel 19 vom Gehäuse 2 platziert sind. Der Deckel 19 kann insbesondere einen gesonderten, vom Untersetzungsgetriebe 9 abgetrennten, Raum 20 zur Aufnahme einer Elektronikeinheit 21 aufweisen, welche elektrisch mit dem Elektromotor 8 verbunden ist.
Nachdem vorstehend Grundlagen eine Bremssattels erläutert worden sind, erfolgt nachstehend eine Erläuterung besonderer Merkmale anhand der Zeichnung.
Um eine verbesserte, beanspruchungsgerechte Konstruktion zu ermöglichen, ist zwischen einem Kolbenboden 22 vom Kolben 3 und dem Spindel-Mutter-Getriebe (rot-trans-Wandler) 10 eine biegeweiche Verbindung vorgesehen. Dadurch ist Winkelversatz tolerierbar, und diese biegeweiche Verbindung ermöglicht es insbesondere, dass ein grundsätzlich unerwünschter Schrägverschleiß nicht zur Überbeanspruchung vom Spindel-Mutter-Getriebe 10 führen kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verfügt die biegeweiche Verbindung zwischen Spindelmutter 11 und Kolben 3 über wenigstens zwei paarweise sphärisch aneinander angepasste Anlageflächen, die an einander zugewandten Seiten von Spindelmutter 11 und Kolben 3 platziert sind. Nach den Figuren ist die Verbindung stirnseitig an einem axial vorspringenden Bereich der Gewindespindel 16 nach Art eines Kugelgelenkes oder Kugelkopfes mit definierter Rundung (de finierter Radius r) vorgesehen. Dabei kann die Aufnahme vom Kugelgelenk/Kugelkopf an dem Kolbenboden 22 mehrstückig ausgebildet sein, indem ein Verbindungsstück 24 mit einer sphärisch gekrümmten Anlagefläche gewissermaßen als Gegenstück zum sphärisch gekrümmten Kugelkopf in Radialrichtung verschiebbar an dem Kolbenboden 22 angeordnet ist, so dass neben einer Winkel-Schiefstellung eine radiale Verschiebung zwischen Kolben 4 und Gewindespindel 16 toleriert ist.
Obwohl vorstehend ausschließlich eine elektromechanische Betätigungsart geschildert ist, bezieht sich die Erfindung prinzipiell auch auf kombinierte Bremssättel, die neben einem elektromechanischen (Elektromotor-)Antrieb eine hydraulische Energieversorgung aufweisen, und dadurch einen Wesentlichen Bestandteil eines elektro-hydraulischen Betriebsbremssystems darstellen. Falls neben einer elektromechanischen Betätigung zusätzlich eine hydraulische Betätigung mit zusätzlicher Zuspannkraft stattfinden sollte, zieht der Kolben 4 die Gewindespindel 16 in die Betätigungsrichtung, wobei die Spindelmutter 11 durch deren elastische Vorspannung (Elastoelement 15) zumindest geringfügig in Betätigungsrichtung verlagerbar ist. Durch die hydraulische Komponente ist gegebenenfalls eine besonders sorgfältige Abschottung und Abdichtung zwischen hydraulisch benetzen Komponenten des Bremssattels (Druckraum, Kolbenboden 22, Bohrung 4 etc.) und elektro-mechanischen Komponenten des Bremssattels, wie auch eine geeignete hydraulisch Abdichtung zwischen Kolben 3 und Umgebung vom Kolben 3 erforderlich.
1 und 2 unterscheiden sich im Wesentlichen durch unterschiedlich gerichtete Elektromotoranordnungen, und die Motoraufnahme am Gehäuse 2 – respektive am Deckel 19 wie auch durch Einzelmerkmale der Momenten-Kraft-Entkopplung. Eine Elektronikeinheit 21 ist in einem gesonderten Raum 20 vom Gehäuse 2 anordbar.
Zur Ausbildung einer zu- und abschaltbaren Feststell(brems)funktion kann eine elektrisch, insbesondere elektromagnetisch, betätigbare Feststellvorrichtung 27 vorgesehen sein, die in einer Ausführungsform einen Sperrklinkenmechanismus aufweist, welcher formschlüssig im Bereich von dem Elektromotor 8 oder von dem Untersetzungsgetriebe 9 angreift. Der Sperrklinkenmechanismus kann stromlos gelöst oder stromlos verriegelt ausgebildet sein, wobei wenigstens ein elastisch vorgespanntes Elastoelement eine stromlose, definierte Ausgangslage von einem bewegbar angeordneten Sperrklinkenelement definiert.
Zusammenfassend einige Merkmale oder Vorteile der Erfindung:
Rotatorisch angetriebene Spindelmutter 11 trägt ein eigenes Getrieberad 12 – axial verschiebbarer, drehfester Sitz zwischen Getrieberad 12 und Spindelmutter 11 ermöglicht in Axialrichtung einen Ausgleich. Ein geeigneter Profilsitz ermöglicht eine formschlüssige Drehmitnahme zwischen Getrieberad 12 und Spindelmutter 11. Alternativ ist kraftschlüssige Mitnahme möglich.
Direkte Krafteinleitung vom rot-trans-Wandler ins Gehäuse 2
Die Elektronikeinheit 21 ist in einem hydraulisch abgedichteten Raum 20 vom Deckel 19 aufnehmbar – dadurch ist Abschottung/Abtrennung von Getriebe und Elektronik ermöglicht Beanspruchungsgerechte mechanische Konstruktion durch biegeweichen, querkraftfreien, kippgesicherten Gewindetrieb – hydraulische Betätigung ermöglicht, weil die Spindelmutter 11 axial verschiebbar im Gehäuse 2 platziert ist. Radial verschiebliche Anbindung zwischen Gewindespindel 16 und Kolben 3 mit radial verschieblichem Zwischenstück 24 oder Gelenkstange 25 möglich.
Die Mehrstückigkeit ermöglicht eine Gestaltung derart, dass das Gehäuse 2 der Scheibenbremse aus metallischem Gusswerkstoff ausgebildet ist, und wobei das Gehäuse 2 ein Untersetzungsgetriebe 9 aufnimmt, und wobei ein Deckel 19 vom Getriebegehäuse aus Kunststoff und oder Blech oder einer Kombination dieser Werkstoffe ausgebildet ist.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass keine Verdrehsicherung der Gewindespindel 16 im Bereich der Bohrung 4 vorzusehen ist, so dass dort ein vorteilhaft abdichtbarer kreiszylindrischer Bereich vorliegt. Dadurch ist eine verbesserte Dichtigkeit ermöglicht. Es ist eine besonders tragfähige Verdrehsicherung ermöglicht, weil nach Belieben Nocken an mehreren Stellen am Umfang der Gewindespindel 16 regelmäßig oder unregelmäßig verteilt derart vorgesehen werden können, dass eine axiale Verschiebung der Gewindespindel 16 nicht behindert ist.

1: Scheibenbremse
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Bohrung
5: Reibbelag
6: Reibbelag
7: Bremsscheibe
8: Elektromotor
9: Untersetzungsgetriebe
10: Spindel-Mutter-Getriebe
11: Spindelmutter
12: Getrieberad
13: Axiallager
14: Schottwand
15: Elastoelement
16: Gewindespindel
17: Mitnehmer
18: Ausnehmung
19: Deckel
20: Raum
21: Elektronikeinheit
22: Kolbenboden
23: Wandung
24: Verbindungsstück
25: Gelenkstange
26: Stirnseite
27: Feststellvorrichtung
28: Stirnseite
A: Längsachse, r Radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 60025534 T2 [0002]

Claims

Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Spindel-Muttergetriebe (10) zum Antrieb von einem Kolben (3), und wobei der Kolben (3) mit einer Anlagefläche an einen Reibbelag (5) anlegbar ist, sowie mit wenigstens einem Mittel zur Vermeidung einer Biegebeanspruchung vom Spindel-Muttergetriebe (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Wandung (23) von dem Kolben (3) in einer zylindrischen Bohrung (4) kippsicher verschiebbar geführt angeordnet ist, dass zwischen einem Kolbenboden (22) und dem Spindel-Muttergetriebe (10), eine biegeweiche Verbindung vorgesehen ist, und dass das Spindel-Muttergetriebe (10) im Wesentlichen innerhalb der Wandung (23) aufgenommen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) aus einem metallischen Blechwerkstoff als einseitig offener Topf einstückig ausgebildet ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweiche Verbindung zwischen Spindelmutter (11) und Kolben (3) wenigstens paarweise sphärisch ausgebildete Anlageflächen aufweist, wobei die Anlageflächen jeweils zumindest an einander zugewandten Seiten von Spindelmutter (11) und Kolben (3) ausgebildet sind.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärischen Anlageflächen an der Spindelmutter (11) und an einem Einsatz vom Kolben (3) ausgebildet sind, und dass diese Anlageflächen eine definierte Rundung mit definiertem Radius r aufweisen.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der voran gestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweiche Verbindung ein gesondertes Verbindungsstück (24) aufweist, und dass das Verbindungsstück (24) zwischen Kolbenboden (22) und einer Stirnseite (26) der Gewindespindel (16) vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (24) mit jeweils einem Kugelgelenk am Kolbenboden (22) sowie an der Stirnseite (26) der Gewindespindel (16) angeordnet ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der voran gestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gewindespindel (16) und Gehäuse (2) eine formschlüssige Verdrehsicherung für die Gewindespindel (16) vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung eine Profilierung oder einen oder mehrere Mitnehmer (17) umfasst, die am Umfang der Gewindespindel (16) angeordnet sind, und wobei das Gehäuse (2) eine oder mehrere Aufnahmen für die Profilierung und/oder Mitnehmer (17) aufweist, oder umgekehrt.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (18) für die Profilierung und/oder Mitnehmer (17) nutförmig sowie parallel zur Längsachse (A), in dem Gehäuse (2), vorgesehen sind, oder umgekehrt.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Schottwand (14) mit einem Durchlass für die Gewindespindel (16) aufweist, und dass die Spindelmutter (11) mit zwei Lageranordnungen an der Schottwand (14) abgestützt ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lageranordnung zur Einleitung von axial- und radial gerichteten Zuspannkräften an der Schottwand (14) vorgesehen ist, und dass eine zweite Lageranordnung als Axiallager ausgebildet ist, und zur Einleitung von axial gerichteten Kräften in die Schottwand (14) vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (2) mit einer Bohrung (4) für den Kolben (3), mit einer oder mit mehreren Aufnahmebohrungen für das Untersetzungsgetriebe (9) und wobei das Gehäuse (2) mit wenigstens einer Aufnahmebohrung für den Elektromotor (8) versehen ist, und dass das Gehäuse (2), auf einer dem Kolben (3) abgewandten Seite, mit einem Deckel (19) verschlossen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Raum (20) zur Aufnahme einer Elektronikeinheit (21) aufweist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Feststellvorrichtung (27) vorgesehen ist.