DE102012220002A1

DE102012220002A1 - Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102012220002A1
Application number: DE201210220002
Authority: DE
Inventors: Uwe Bach; Wolfgang Ritter; Holger von Hayn; Ralf Sundheim; Ahmed Sefo; Johannes Görlach; Stefan A. Schmitt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse 1 mit einem Gehäuse 2, mit einer in dem Gehäuse 2 durch ein Axiallager 11 axial unverschiebbar sowie drehbar gelagerten und drehangetriebenen Gewindemutter 4, die eine translatorisch verschiebbare Spindel 5 und ein axial verschiebbares Betätigungselement 7 zur Betätigung von einem Reibbelag beaufschlagt. Für eine verdichtete Bauweise wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Betätigungselement 7 zur Ausbildung von einem Innenraum 8 topfförmig mit einem Boden 10 und mit einer Wandung 9 vorgesehen ist, und wobei das Axiallager 11 in dem Innenraum 8 von dem Betätigungselement 7 integriert vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse mit einem Gehäuse, und mit einer in dem Gehäuse durch ein Axiallager axial unverschiebbar sowie drehbar gelagerten, drehangetriebenen Gewindemutter, die eine translatorisch verschiebbare Spindel und ein axial verschiebbares Betätigungselement zur Betätigung von einem Reibbelag beaufschlagt.
Eine elektromechanische betätigbare Scheibenbremse mit einer drehangetriebenen Gewindemutter ist beispielhaft aus der EP 728 089 B1 bekannt. Es besteht die Aufgabe einen weiter verdichteten Aufbau unter vereinfachter Montage der beteiligten Komponenten zu ermöglichen.
Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Betätigungselement zur Ausbildung von einem Innenraum topfförmig mit einem Boden und mit einer Wandung vorgesehen ist, und wobei das Axiallager in dem Innenraum von dem Betätigungselement integriert angeordnet ist. Demzufolge ist das Betätigungselement so mit einem Innenraum und mit einer Öffnung ausgebildet, dass das Axiallager platzsparend darin aufnehmbar ist, so dass sich eine einfache Montage bei verdichtetem Aufbau ergibt. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung betrifft die verkürzte Baulänge bei reduziertem Durchmesser.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Innenraum von dem Betätigungselement ein Sensorelement auf, welches von dem Axiallager beaufschlagt ist. Das Sensorelement ist vorzugsweise zur Kraftsensierung vorgesehen. Infolge der örtlichen Nähe zu dem Axiallager ist die Messpräzision verbessert.
Indem der Boden von dem Betätigungselement im Sinne einer Aussparung mit einer Öffnung zur Aufnahme von der Spindel und/oder zur Aufnahme von einer anderen oder zusätzlichen Betätigungskomponente versehen ist, wird der bereit gestellte Einbauraum weiterhin besonders effizient ausgenutzt, indem die Bauteile gewissermaßen koaxial zueinander angeordnet sind. Bei der Ausführungsform verfügt die Wandung über einen größeren Durchmesser als die Spindel.
Sowohl Montage als auch Zerspanung werden vereinfacht, indem das Gehäuse in Axialrichtung mit einer Durchgangsbohrung zur Montage von dem Betätigungselement versehen ist, und dass die Durchgangsbohrung auf einer dem Betätigungselement abgewandten Seite mit einem Deckel verschlossen ist, wobei der Deckel an dem Gehäuse befestigt ist, so dass das Axiallager mittelbar oder unmittelbar an dem Deckel abgestützt ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Durchgangsbohrung in dem Gehäuse abgestuft ausgebildet ist, damit Gewinde, Anlageflächen für Bauteile und/oder ähnliches mit reduziertem Aufwand eingearbeitet werden können.
Die Spindel ist innen hohl und weist in diesem Bereich für eine mittelbare Kraftübertragung eine zentrische Aufnahme zur Führung einer Kraftübertragungsstange auf. Die Kraftübertragungsstange dient der Entkopplung. Die vorteilhafte Entkopplungsmaßnahme im Bereich der Kraftübertragungsstange kann auf eine Querkraftentkopplung erstreckt werden, indem zur Anlage an angrenzenden Bauelementen jeweils endseitige, kugelkalottenartige Schwenklager vorgesehen sind, und wobei die angrenzenden Bauteile gewissermaßen mit einer Aufnahmekalotte versehen sind. Demzufolge ist die Kraftübertragung über die Kraftübertragungsstange so gelenkig ausgebildet, dass keine Biegemomente weiter gegeben werden können. Diese Bauweise eignet sich ganz besonders für reibungsarme hochpräzise Kugelgewindetriebe.
Eine konstruktiv besonders günstige Lösung, bei der ein vormontiertes Betätigungselement mit einem angebauten Teil der Antriebsstrangkomponenten ausgehend von der Reibbelagseite in die Stufenbohrung eingeführt werden kann, besteht darin, dass die Kraftübertragungsstange reibbelagseitig auf einem Deckel abgestützt ist, der eine Öffnung in dem Boden verschließt. In diesem Zusammenhang kann es gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Aussparung im Boden vom Betätigungselement wenigstens ein integriertes, sowie vorzugsweise vorgespanntes, Federelement aufnimmt, das zwischen Boden und Deckel eingespannt ist. In diesem Sinne versteht es sich auch, dass das Federelement zusammen mit der Spindel bevorzugt eine vormontierte Baueinheit bildet, indem die Feder gemeinsam mit einem Federteller am Ende der Spindel befestigt ist.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 schematisch ein Schnitt durch Teile einer elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse gemäß einer ersten Ausführungsform, und
2 eine Einzelheit der 1 in größerem Maßstab.
Eine erfindungsgemäße, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse 1 ist meist vom Faustssatteltyp und umfasst ein Gehäuse 2, das axial verschiebbar an einem fahrzeugfest angeordneten, nicht gezeigten Halter oder Achsschenkel geführt angeordnet ist. Bei den Bremsen vom Faust- oder Schwimmsatteltyp genügt regelmäßig ein einseitig angeordneter Aktuator 3, weil Reaktionskräfte ausgenutzt werden. Das Gehäuse 2 übergreift eine nicht gezeigte Bremsscheibe sowie direkt sowie indirekt betätigbare Reibbeläge. Die Reibbeläge sind derart in dem Halter aufgenommen, dass dieser im Wesentlichen ausschließlich die Brems-Umfangskräfte aufnimmt und weiterleitet.
Das Gehäuse 2 dient im Zusammenhang mit anderen Komponenten und Anbauteilen im Wesentlichen dazu, die notwendigen Zuspannkräfte zu erzeugen. Zur elektromechanischen Erzeugung dieser Zuspannkräfte dient der reversierbare elektromechanische Aktuator 3, der einen Elektromotor sowie untersetzende Getriebeelemente aufweisen kann. Der Aktuator 3 ist dazu am oder im Gehäuse 2 integriert oder daran befestigt, insbesondere angeflanscht. Maßgeblich ist, dass dieser Aktuator 3 zum rotatorischen Drehantrieb einer Gewindemutter 4 beiträgt, die drehbar und axial fest am oder im Gehäuse 2 gelagert ist, und die Bestandteil eines Spindel-Muttergetriebes 6 ist. Dieses Spindel-Mutter-Getriebe 6 kann prinzipiell – wie aus der Zeichnung ersichtlich – auch als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein kann. Die primäre Aufgabe von dem Spindel-Mutter-Getriebe 6 besteht darin, die rotatorische Antriebsdrehbewegung in ein translatorische Abtriebsbewegung umzuwandeln. Diese translatorische Abtriebsbewegung (Betätigungsbewegung) wird mittelbar oder unmittelbar auf ein Betätigungselement 7 übertragen. Es versteht sich, dass eine stromlose Parkbremsfunktion eine stromlose Hemmung oder Verriegelung erfordert, was bevorzugt mit Hilfe von einer selbsthemmenden Getriebestufe realisiert sein kann. Ebenso versteht es sich, dass der Aktuator 3 einen Befehl zum Bremslösen durch eine elektromotorische Rückstellbewegung unter Einhaltung des notwendigen Lüftspiels aktiv veranlassen kann.
Nachstehend werden weitere Kernpunkte der Erfindung beschrieben. Für eine besonders verdichtete Bauraumausnutzung ist das Betätigungselement 7 topfförmig mit einem Innenraum 8 ausgebildet, der durch eine einseitig offene Wandung 9 und durch einen Boden 10 erhalten wird. Das Axiallager 11 ist in dem Innenraum 8 von dem Betätigungselement 7 integriert vorgesehen.
In dem Innenraum 8 von dem Betätigungselement 7 ist weiterhin ein Sensorelement 12 aufgenommen, welches von dem Axiallager 11 beaufschlagt ist. Dadurch ist das Sensorelement 12 besonders vor äußerer, schädlicher Einwirkung (Hochtemperatur, mechanische Einwirkung) geschützt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die reibbelagnahe Platzierung einer Messstelle eine erhöhte Präzision erlaubt, weil die Auswirkung von Spiel, Elastizitäten und Setzerscheinungen reduziert ist.
Der Boden 10 von dem Betätigungselement 7 umfasst wenigstens eine Öffnung 13 zur Aufnahme von der Spindel 5 und/oder zur Aufnahme von einer zusätzlichen Betätigungskomponente. Dies erlaubt einen quasi teleskopischen Aufbau, indem die entsprechenden Bauteile ineinander gefügt sind, um deren axialen Raumbedarf zu reduzieren.
Zur vereinfachten Zerspanung ist vorgesehen, dass das Gehäuse 2 in der Axialrichtung – also konzentrisch zum Betätigungselement 7 – mit einer Durchgangsbohrung 14 zwecks gerichteter Montage von dem Betätigungselement 7 versehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Durchgangsbohrung 14, auf der dem Betätigungselement 7 abgewandten Seite, mit einem Deckel 15 verschlossen ist. Der Deckel 15 ist so an dem Gehäuse 2 befestigt, dass das Axiallager 11 mittelbar oder unmittelbar an dem Deckel 15 abgestützt ist. Zur teleskopisch sowie zentrisch geführten Anordnung von einer Kraftübertragungsstange 16 ist die Spindel 5 zumindest teilweise innen hohl ausgebildet.
Die Kraftübertragungsstange 16 ermöglicht eine biegemoment- und kippmomentenfreie Kraftübertragung, indem die Anlage an angrenzende Bauelemente prinzipiell gelenkig ausgebildet ist. Zu diesem Zweck werden mit Vorteil Schenklager vorgesehen. Ein weiterer Vorteil der Kraftübertragungsstange 16 besteht darin, dass deren Baulänge eine vergrößerte, axiale Distanz D zwischen dem Axiallager 11 und einem hinteren Kraftangriffspunkt ermöglicht, so dass die Auswirkungen von unvermeidbaren Querkräften auf einen Kugelgewindetrieb zusätzlich reduziert werden.
Zur weiteren Querkraftreduktion ist vorgesehen, dass die Kraftübertragungsstange 16 an einem Deckel 17 abgestützt ist, der die Öffnung (Aussparung) 13 in dem Boden 10 vom Betätigungselement 7 verschließt. In der Öffnung 13 ist wenigstens ein integriertes, sowie vorzugsweise vorgespanntes, Federelement 18 aufgenommen, das zwischen Boden 10 und Deckel 17 eingespannt ist. Dadurch wird Spielfreiheit zwischen den beteiligten Bauteilen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein definiertes Lüftspiel mit einfachen Mitteln, automatisch, eingestellt werden kann, wenn das Federelement 18 relaxiert.
Es ist auch vorgesehen, dass das Federelement 18 zusammen mit der Spindel 5 eine vormontierte Baueinheit bildet, indem das Federelement 18 gemeinsam mit einem Federteller am Ende der Spindel 5 befestigt ist. Dadurch kann das ausgebildete Modul zur Reduktion der Fertigungstiefe an anderem Ort gefertigt und geprüft werden, um eine Endassemblierung unabhängig von einer Einzelteilfertigung vornehmen zu können.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenbremse
2: Gehäuse
3: Aktuator
4: Gewindemutter
5: Spindel
6: Spindel-Mutter-Getriebe
7: Betätigungselement
8: Innenraum
9: Wandung
10: Boden
11: Axiallager
12: Sensorelement
13: Öffnung
14: Durchgangsbohrung
15: Deckel
16: Kraftübertragungsstange
17: Deckel
18: Federelement
D: Distanz
A: Axialrichtung

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

EP 728089 B1 [0002]

Claims

Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) mit einem Gehäuse (2), mit einer in dem Gehäuse durch ein Axiallager (11) axial unverschiebbar sowie drehbar gelagerten und drehangetriebenen Gewindemutter (4), die eine translatorisch verschiebbare Spindel (5) und ein axial verschiebbares Betätigungselement (7) zur Betätigung von einem Reibbelag beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (7) zur Ausbildung von einem Innenraum (8) topfförmig mit einem Boden (10) und mit einer Wandung (9) vorgesehen ist, und wobei das Axiallager (11) in dem Innenraum (8) von dem Betätigungselement (7) integriert vorgesehen ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (8) von dem Betätigungselement (7) ein Sensorelement (12) aufnimmt, welches von dem Axiallager (11) beaufschlagt ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (10) von dem Betätigungselement (7) wenigstens eine Öffnung (13) zur Aufnahme von der Spindel (5) und/oder zur Aufnahme von einer zusätzlichen Betätigungskomponente aufweist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in Axialrichtung A mit einer abgestuften Durchgangsbohrung (14) zur Aufnahme von dem Betätigungselement (7) versehen ist, und dass die Durchgangsbohrung (14) auf einer dem Betätigungselement (7) abgewandten Seite mit einem Deckel (15) verschlossen ist, wobei der Deckel (15) an dem Gehäuse (2) befestigt ist, so dass das Axiallager (11) mittelbar oder unmittelbar an dem Deckel (15) abgestützt ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (5) für eine zentrisch geführte Aufnahme von einer Kraftübertragungsstange (16) innen hohl ausgebildet ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsstange (16) eine kippmomentenfreie Kraftübertragung ermöglicht, indem zur Anlage an angrenzenden Bauelementen jeweils endseitig Schenklager vorgesehen sind.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsstange (16) reibbelagseitig auf einem Deckel (17) abgestützt ist, der eine Öffnung (13) in dem Boden (10) verschließt.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (13) wenigstens ein integriertes sowie vorzugsweise vorgespanntes Federelement (18) aufnimmt, das zwischen Boden (10) und Deckel (17) eingespannt ist.
Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) zusammen mit der Spindel (5) eine vormontierte Baueinheit bildet, indem das Federelement (18) gemeinsam mit einem Federteller am Ende der Spindel (5) befestigt ist.