DE102013005744B4 - Bremssattel für Scheibenbremsen mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder als Betriebsbremse und elektromechanisch betätigtem Rotations-Translations-Getriebe als Parkbremse - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigte Parkbremse zum Einsatz bei Scheibenbremsen in Kraftfahrzeugen, bei welcher die elektromechanischen Antriebs- und Stellelemente der Parkbremse und die hydraulischen Elemente der Betriebsbremse in einer Baugruppe verbunden sind. Das Besondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der neuartigen Gestaltung des Antriebes des Rotations-Translations-Getriebes, welches aus einer Drehbewegung die zur Realisierung der Feststellbremsfunktion erforderliche Längsbewegung erzeugt. Bei der Erfindung geht es im Wesentlichen um die seitliche Krafteinleitung in das Rotations-Translations-Getriebe innerhalb des Hydraulikraumes. Die Kraft wird über eine das Bremssattelgehäuse seitlich durchdringende Welle in den Hydraulikraum eingeleitet. Hierbei kann das Rotations-Translations-Getriebe sowohl durch eine Spindeleinheit, als auch durch ein Wälzkörperrampengetriebe, welches auch unter dem Begriff Ball in Ramp bekannt ist, realisiert werden. Der Antrieb selbst besteht aus einem mehrstufigen mechanischen Getriebe, welches die Drehbewegung eines vorzugsweise Elektromotors derart untersetzt, bis das erforderliche Antriebsmoment zum Antrieb des Rotations-Translations-Getriebes zur Erreichung der für die Feststellbremsfunktion erforderlichen Zuspannkraft erreicht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigte Parkbremse zum Einsatz bei Scheibenbremsen in Kraftfahrzeugen, bei welcher die elektromechanischen Antriebs- und Stellelemente der Parkbremse und die hydraulischen Elemente der Betriebsbremse in einer Baugruppe verbunden sind. Das Besondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der neuartigen Gestaltung des Antriebes des Rotations-Translations-Getriebes, welches aus einer Drehbewegung die zur Realisierung der Feststellbremsfunktion erforderliche Längsbewegung erzeugt. Bei der Erfindung geht es im Wesentlichen um die seitliche Krafteinleitung in das Rotations-Translations-Getriebe innerhalb des Hydraulikraumes. Die Kraft wird über eine das Bremssattelgehäuse seitlich durchdringende Welle in den Hydraulikraum eingeleitet. Hierbei kann das Rotations-Translations-Getriebe sowohl durch eine Spindeleinheit, als auch durch ein Wälzkörperrampengetriebe, welches auch unter dem Begriff Ball in Ramp bekannt ist, realisiert werden. Der Antrieb selbst besteht aus einem mehrstufigen mechanischen Getriebe, welches die Drehbewegung eines vorzugsweise Elektromotors derart untersetzt, bis das erforderliche Antriebsmoment zum Antrieb des Rotations-Translations-Getriebes zur Erreichung der für die Feststellbremsfunktion erforderlichen Zuspannkraft erreicht wird.
  • Stand der Technik:
  • Der Stand der Technik des Oberbegriffes der Erfindung stellt sich folgendermaßen dar:
    Die schwimmend gelagerte hydraulische Scheibenbremse besteht gemäß dem Stand der Technik aus einem an der Fahrzeugachse befestigten Bremssattel, welcher über eine Bohrung zur Führung eines Bremskolbens verfügt. Dieser durch eine Dichtung zum Bremssattelgehäuse abgedichtete Bremskolben bewegt sich bei Betätigung der Betriebsbremse durch zugeführten hydraulischen Druck in Richtung eines Bremsbelages, der an der Bremsscheibe durch Reibung eine Bremswirkung erzeugt. Der Hydraulikraum umfasst neben dem Hohlraum des Bremskolbens auch das Teilstück der Kolbenbohrung zwischen dem innen liegenden Ende des Bremskolbens und dem Boden der Kolbenbohrung. Der schwimmend gelagerte und die Bremsscheibe übergreifende Bremssattel verschiebt sich durch diesen Druck weg von der am Bremskolben anliegenden Bremsscheibe, so dass auch der dem Bremskolben gegenüber liegende Bremsbelag eine Kraft und damit Reibung auf die Bremsscheibe ausübt. Somit werden die beiden Bremsbeläge zangenförmig und gleichmäßig an die Bremsscheibe gepresst.
  • Der Stand der Technik von elektromechanischen Parkbremsen in Kombination mit der hydraulischen Betriebsbremse ist aus verschiedenen Veröffentlichungen wie beispielsweise EP 2 174 037 B1 , DE 60 2006 000 345 T2 , DE 19732168 C1 , WO 2007/05 1809 A1 , DE 199 45 543 A1 , DE 197 11 382 A1 , DE 14 75 400 A , WO 00/61 962 A , und WO 2008/03 7738 A1 bekannt. Die Parkbremsfunktion wird hierbei über mechanische und elektromechanische Komponenten und Baugruppen erzeugt, welche teilweise innerhalb des Hydraulikraumes des Bremssattelgehäuses, als auch außerhalb des Bremssattelgehäuses angeordnet sind.
  • Dies sind im Wesentlichen die folgenden Baugruppen:
    • 1. Die Baugruppe, welche aus der durch eine Elektro-Motor-Antriebseinheit erzeugte Drehbewegung eine Längsbewegung und damit Kraft auf den Bremskolben erzeugt. Sie besteht aus einem Rotations-Translations-Getriebe, im Folgenden Rot-Trans-Getriebe genannt, welches sich im Hydraulikraum des Bremssattels befindet.
    • 2. Der Antriebseinheit, welche bei bekannten Systemen von außen am Boden des Hydraulikraumes mit dem Bremssattelgehäuse verbunden wird. Die Antriebseinheit hat gemäß dem Stand der Technik ausgangsseitig einen Wellenantrieb, welcher durch Formschuss axial mit der Welle des Rot-Trans-Getriebes verbunden ist, und darüber das erforderliche Antriebsmoment in das Rot-Trans-Getriebe einleitet.
  • Die Baugruppe Rot-Trans-Getriebe:
  • Gemäß dem Stand der Technik gibt es in der Praxis verschiedene Ausführungen des Rot-Trans-Getriebes. Dieses besitzt üblicherweise eine zylindrische Bauform, welche in den Hohlraum im Bremskolben und die Kolbenbohrung des Bremssattelgehäuses passt. Die einfachste Bauform ist eine reine Spindelmechanik, welche die Drehbewegung der Spindel in eine Vorschubbewegung der Spindelmutter, welche sich wiederum gegen den Kolben abstützt, und damit in die Vorschubbewegung des Kolbens zur Erzeugung der Parkbremskraft umwandelt. Gleichzeitig gleicht die Spindelmechanik den Verschleiß der Bremsbeläge aus. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen werden verschiedene Spindelformen verwendet, welche sich bezüglich Steigung und Gewindeform zum Teil deutlich unterscheiden.
  • Alternativ zu der Spindelmechanik, welche sowohl die Nachstellung des Bremsbelagverschleißes, als auch die Vorschubbewegung zum Aufbau der Parkbremskraft realisiert, ist aus verschiedenen Veröffentlichungen auch die Kombination einer reinen Nachstellspindeleinheit bekannt, welche nur zur Kompensation des Bremsbelagverschleißes verwendet wird. Diese Kombination erfolgt mit einem Wälzkörperrampengetriebe, auch Ball in Ramp-Getriebe genannt. (siehe WO 2007/051809 A1 ; DE 102011100599 A1 , EP 1 584 835 A1 ) Dieses Getriebe wandelt ebenfalls die durch einen Elektromotor erzeugte Drehbewegung in eine Längsbewegung, jedoch bei einem wesentlich höheren Wirkungsgrad und einer größeren Übersetzung. In diesem Fall realisiert eine zusätzliche Spindeleinheit die Nachstellung des Bremsbelagverschleißes und das Ball in Ramp-Getriebe die Vorschubbewegung zur Krafterzeugung der Parkbremsfunktion.
  • Darüber hinaus gibt es auch eine Spindelkonstruktion, bei der zwischen den Gewindeflanken der Spindelmutter und der Spindel Kugeln zur Minimierung der Reibung laufen. Diese so genannte Kugelumlaufspindel vereinigt den hohen Wirkungsgrad des Wälzkörperrampengetriebes mit der Nachstellfunktion einer konventionellen Spindel-Mutter-Baugruppe. Das heißt, die Gestaltung des Rot-Trans-Getriebe hat einen wesentlichen Einfluss auf die Auslegung der Stärke des Elektromotor-Antriebes und dessen Antriebsleistung.
  • Bei den bisher bekannten Vorrichtungen wird das Rot-Trans-Getriebe axial über eine zum Rot-Trans-Getriebe gehörende Welle angetrieben, die das Bremssattelgehäuse am Boden der Kolbenbohrung axial zur Kolbenachse nach außen durchstößt. Hierbei haben das Rot-Trans Getriebe, der Antriebsschaft des Rot-Trans-Getriebes, der Bremskolben, und das außerhalb des Hydraulikraumes auf dem Antriebsschaft verzahnt liegende Antriebsrad eine gemeinsame Rotationsachse.
  • Die nach außen geführte Welle des Rot-Trans-Getriebes reicht in einigen Fällen durchgehend bis zum Aufnahmeschaft des Antriebsrades im Inneren der außerhalb des Hydraulikraumes liegenden Antriebseinheit. Dort ist die Welle formschlüssig mit dem Antriebsrad verbunden. In anderen Ausführungsformen ist die Welle formschlüssig mit einer Antriebswelle verbunden, welche aus der Antriebseinheit herausragt.
  • Die bisher bekannten Antriebseinheiten bestehen aus einer kompletten Elektromotor-Getriebeeinheit. Diese funktionale Einheit besteht bekannterweise aus dem Gehäuse, dem Elektromotor und dem Untersetzungsgetriebe. Das Gehäuse verbindet den Elektromotor mit dem Untersetzungsgetriebe und stellt die Schnittstellen zum Bremsgehäuse und dem elektrischen Anschlussstecker her.
  • Dem Stand der Technik entsprechend, wurden bisher die folgenden Anordnungen des Motors beschrieben:
  • a) In der Verlängerung der Kolbenachse.
  • Beispiel: EP 2 174 037 B1 und DE 60 2006 000 345 T2 . Bei beiden Systemen ragt der Elektromotor vom Bremssattel in Richtung Fahrzeugmitte.
  • b) Parallel zum Bremskolben.
  • Beispiel: Patentanmeldungen DE 197 32 168 C1 und WO 2007/051809 A1 Die parallele Anordnung ist z. Zt. die am häufigsten verwendete Anordnung des Elektromotors.
  • Die Positionierung des elektrischen Anschluss-Steckers:
  • Aufgrund des je nach Fahrzeughersteller spezifischen Steckerdesigns, wird in der Regel für jede Fahrzeugapplikation ein spezifisches Gehäuse für die Antriebeinheit konstruiert. Gleichzeitig wird die Steckerposition nach dem zur Verfügung stehenden Bauraum ausgerichtet.
  • Die Montage der Elektromotor-Antriebseinheit an das Bremssattelgehäuse:
  • Konstruktiv wird die Elektromotor-Antriebseinheit bekannterweise mit dem Bremssattelgehäuse über eine gemeinsame Flanschverbindung miteinander verbunden. Diese Flanschverbindung hat im Wesentlichen folgende Aufgaben: a) Abdichtung der beiden Bauelemente gegenüber von außen eindringenden Schmutz. b) Abstützung des Antriebsmomentes der Elektromotor-Antriebseinheit. c) Übertragen des Gewichtes der Elektromotor-Antriebseinheit. d) Ausrichtung der Antriebsachse zur Achse der Spindelmechanik. Die Achsen des Antriebsrades und der Spindelmechanik werden über diesen gemeinsamen Flansch zwischen Bremssattelgehäuse und dem Gehäuse der Antriebseinheit fluchtend ausgerichtet.
  • Problembeschreibung:
  • Die vorgenannten, dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtungen beinhalten verschiedene Nachteile, welche folgendermaßen darzulegen sind:
  • Ausrichtung des Elektromotors in der Verlängerung zur Kolbenachse:
  • Wie aus den Patentanmeldungen EP 2 174 037 B1 und DE 60 2006 000 345 T2 ersichtlich ist, ragt bei beiden Systemen der Elektromotor vom Bremssattel in Richtung Fahrzeugmitte. Dieser Bauraum, in den der Elektromotor ragt, ist jedoch häufig begrenzt bzw. ist durch andere Achskomponenten blockiert, so dass diese Bauart nur eingeschränkt verwendet werden kann. Diese Art der Konstruktion ist damit wegen der konstruktiven Kollision mit anderen Fahrzeug-Bauelementen für viele Fahrzeuge nicht einsetzbar.
  • Die Adaptierbarkeit des elektrischen Anschluss-Steckers:
  • Aufgrund des je nach Fahrzeughersteller spezifischen Steckerdesigns muss in der Regel für jede Fahrzeugapplikation ein spezifisches Gehäuse für die Antriebseinheit konstruiert werden. Gleichzeitig wird die Steckerposition nach dem zur Verfügung stehenden Bauraum ausgerichtet. Dies erfordert gegebenenfalls komplizierte elektrische Leiterbahnen zwischen Steckerposition und Motorkontaktierung. Hieraus ergeben sich hohe Beschaffungszeiten bei der Werkzeugerstellung und erhöhte Werkzeugkosten bzw. erhöhte Kosten für die Anpassung der unterschiedlichen Ausführungen der Gehäuse.
  • Die mechanischen Anforderungen an das Gehäuse der Antriebseinheit:
  • Eine wichtige Funktion des Gehäuses ist die konstruktionsgemäße Anordnung aller Bauelemente, vom Elektromotor über die verschiedenen Getriebestufen, bis hin zum Antriebselement für die Spindelmechanik oder des Ball in Ramp Getriebes. Das heißt, die gesamte Übersetzung zum Antrieb der Spindelmechanik befindet sich im externen Getriebegehäuse. Die hohen Belastungen und Lagerkräfte im externen Getriebegehäuse müssen von einem hier üblichen Kunststoffgehäuse aufgenommen werden. Dies bedingt hohe Anforderungen an die konstruktive Auslegung des Gehäuses, was wiederum einen hohen Fertigungsaufwand zur Folge hat.
  • Da die Spindelmechanik beziehungsweise das Ball in Ramp-Getriebe ein hohes Antriebsmoment zur Erzeugung der notwendigen Zuspannkraft benötigt, ist die Antriebseinheit, welche dieses Moment zur Verfügung stellt, entsprechend robust auszulegen. Dies gilt sowohl für die beweglichen Komponenten, als auch für die Lagerstellen im Gehäuse selbst. Das Antriebselement für die Spindelmechanik ist relativ genau zum äußeren Flansch des Gehäuses, welcher die Antriebseinheit mit dem Bremssattel verbindet, auszurichten. Dies erfordert damit eine hohe Fertigungsqualität bei den Gehäusekomponenten der Antriebseinheit und bei der Montage der Antriebseinheit.
  • Erforderliche Getriebeschmierung mittels Fett:
  • Die Getriebeschmierung wird mit einem dauerhaltbaren Fett erzeugt. Das Fett hat einen wesentlichen Einfluss auf die Reibung und damit auch auf den Wirkungsgrad in der Antriebseinheit. Durch Alterung, ungleichmäßige Fettverteilung, Toleranzen bei der eingebrachten Fettmenge und unterschiedlichen Temperatureigenschaften des Fettes erzeugt das Fett eine Streuung im Wirkungsgrad. Eine Wartungsmöglichkeit ist bei bisher bekannten Vorrichtungen nicht vorgesehen, damit unterliegt die Fettfüllung allen genannten Nachteilen. Zusätzlich kann sich das Geräuschverhalten durch die Veränderung des Reibverhaltens signifikant ändern.
  • Die Montage der Antriebseinheit an das Bremssattelgehäuse:
  • Zuletzt wird die Antriebseinheit gemäß dem bisherigen Stand der Technik mit dem Bremssattelgehäuse über eine gemeinsame Flanschverbindung verbunden. Diese Flanschverbindung hat hierbei verschiedene wesentliche Aufgaben: a) Abdichtung der beiden Bauelemente gegenüber von außen eindringendem Schmutz. b) Abstützung des Antriebsmomentes der Antriebseinheit. c) Übertragen des Gewichtes der Antriebseinheit. d) Ausrichtung der Antriebsachse zur Achse der Spindelmechanik oder des Ball in Ramp Getriebes. Die mechanische Schnittstelle zwischen dem Antriebsrad und der Spindelmechanik wird über diesen gemeinsamen Flansch zwischen Bremssattelgehäuse und dem Gehäuse der Antriebseinheit fluchtend ausgerichtet. Die Kombination aus hydraulischer Bremse und der extern angeflanschten Getriebeeinheit erfordert eine aufwändige Bearbeitung des Bremssattelgehäuses außerhalb der Kolbenbohrung. Damit das Antriebselement für die Welle der Spindelmechanik, welches sich in der Antriebseinheit befindet, optimal mit der Spindelmechanik fluchtet, müssen die Fertigungstoleranzen, sowohl des Bremssattelgehäuses, als auch des Gehäuse der Antriebseinheit an dieser Schnittstelle relativ genau sein. Dies hat zur Folge, dass die Bauteile mit hoher Genauigkeit und entsprechend hohem Kostenaufwand gefertigt werden müssen.
  • Technische Aufgabe:
  • Die technische Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und einen konstruktiv einfacheren und demgemäß kostengünstiger zu fertigenden Bremssattel mit Betriebsbrems- und Parkbremsfunktion zu gestalten. Hierbei sollen durch die Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzliche funktionelle und betriebstechnische Vorteile erreicht werden.
  • Um dies zu realisieren, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so zu gestalten, dass die Lagerung der Getriebeelemente mechanisch präziser, robuster und auch kostengünstiger zu realisieren ist, als dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen möglich ist. Die Lagerung der sich bewegenden Komponenten ist demnach so zu vereinfachen, dass das Bremssattelgehäuse und das Antriebsmodul inklusive Kunststoffgehäuse einfacher herstellbar sind.
  • Die Konstanz des Wirkungsgrades über Temperatur, Fertigungstoleranzen und die Lebensdauer ist zu verbessern. Die Antriebseinheit soll zudem kompakter und mechanisch einfacher zu produzieren und zu prüfen sein. Die Drehmomentbelastung in der Antriebseinheit soll verringert werden. Die Positionierungsmöglichkeiten am Bremssattel sind so zu vereinfachen, dass die Anpassung an verschiedene Fahrzeuge mit geringerem Aufwand möglich ist.
  • Weiterhin sollen zur Kontrolle und Begrenzung der erzeugten bzw. auftretenden Zuspannkräfte interne mechanische Kenngrößen ausgewertet und bewertet werden, um daraus Rückschlüsse auf den momentanen Zustand des Kraftniveaus innerhalb des Systems zuzulassen.
  • Generell besteht die erfindungsgemäße Aufgabe darin, die Gestaltung und Anordnung der funktionellen Komponenten der elektromechanischen Parkbremse so zu verändern, dass sowohl die Funktion als auch die mechanische Robustheit verbessert wird, und die Kosten für Material, Komponenten, Werkzeuge, Fahrzeugapplikationen, und Produktion reduziert werden.
  • Beschreibung der Erfindung:
  • Gemäß Patentanspruch 1, welcher eine Ausführungsführungsform der Erfindung mit verdrehsicher montiertem translatorischen Teil eines Rotations-Translations-Getriebes und drehbar gelagertem rotatorischen Teil eines Rotations-Translations-Getriebes darstellt, wird die vorgenannte Aufgabe folgendermaßen gelöst:
    • 1. Bremssattel mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder als Betriebsbremse und elektromechanisch betätigtem Rotations-Translations-Getriebe als Parkbremse zur Anwendung bei Scheibenbremsen, wobei der Bremssattel eine Kolbenbohrung (12) mit einem in dieser Kolbenbohrung (12) montierten Bremskolben (4) mit zugehöriger Dichtung (3) enthält, und in der Kolbenbohrung (12) ein axial und radial gelagertes Rotations-Translations-Getriebe (71) enthalten ist, welches derart angeordnet ist, dass dieses auf die im Hydraulikraum (10) befindliche Seite des Bremskolbens (4) einen mechanischen Druck ausüben kann, sich am Boden der Kolbenbohrung (13) abstützt, und der nicht rotierende Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) verdrehsicher im Bremskolben (4) gelagert ist, ohne die Verschiebbarkeit des Bremskolbens (4) bei seiner Bewegung durch hydraulischen Druck zu beeinträchtigen, mit Getriebeuntersetzungsstufen zum Antrieb des Rotations-Translations-Getriebes (71) und einem Elektromotor (52), der in einem am Bremssattelgehäuse (2) befestigten separaten Gehäuse montiert ist, wobei der rotatorische Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71), welcher durch seine Drehung den translatorischen Teil (87) des Rotations-Translations-Getriebes (70) axial in Richtung Bremsbelag (6) verschiebt, an einer an seinem äußeren Zylinderumfang oder an seiner Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung (13) angeformten Verzahnung (72), oder an einem mit dem rotatorischen Teil (70) stoffschlüssig, kraftschlüssig, oder formschlüssig verbundenen Abtriebsrad, durch einen Antrieb innerhalb des Hydraulikraumes (10) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    • a) eine Durchgangswelle (20) seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe (71) das Antriebsmoment von außen in den Hydraulikraum (10) auf ein Abtriebsrad einer Getriebestufe im Hydraulikraum (10) überträgt;
    • b) und die Verzahnung (22) der Durchgangswelle (20) im Hydraulikraum (10) mit dem rotatorischen Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) diese Getriebestufe bildet, oder mit mindestens einem weiteren Zahnrad eine zusätzliche oder eine mehrstufige auf den rotatorischen Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) wirkende Getriebestufe bildet.
  • Die weiteren Ansprüche beschreiben technische Ausführungsformen bzw. Ergänzungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei sind neben den Optionen zur Gestaltung der mechanischen Bauart zusätzliche Mechanismen zur Kontrolle und Begrenzung der auftretenden Kräfte im Bremssystem beschrieben.
  • Die erfindungsgemäßen Merkmale bestehen in der neuartigen Gestaltung des Antriebes der Rotations-Translations-Mechanik der Feststellbremse. Dieses Rot-Trans-Getriebe wandelt eine Drehbewegung in die zur Realisierung der Feststellbremsfunktion erforderliche Längsbewegung um, welche dann auf den Bremskolben wirkt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht es im Wesentlichen um die Realisierung der Krafteinleitung in oder auf das Rot-Trans-Getriebe. Diese erfolgt über eine Verzahnung am zylindrischen Umfang oder der Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung des rotierenden Teils des Rot-Trans-Getriebes innerhalb des mit Bremsflüssigkeit gefüllten Hydraulikraumes. Die Verzahnung selbst kann in den rotierenden Teil des Rot-Trans-Getriebes eingearbeitet sein, oder als separates Bauteil ausgeführt und mit dem Rotor des Rot-Trans-Getriebes kraftschlüssig, stoffschlüssig, oder formschlüssig verbunden werden. In diese Verzahnung greift die Verzahnung einer Antriebswelle, die vorzugsweise seitlich zur Rotationsachse des Rot-Trans-Getriebes von außen in den Hydraulikraum des Bremssattelgehäuses eindringt. Diese Antriebswelle wird im weiteren Text als Durchgangswelle 20 bezeichnet.
  • Entgegen den bisher bekannten Vorrichtungen mit axial in das Rot-Trans-Getriebe zugeführter Krafteinleitung über ein Welle, die Bestandteil des Rot-Trans-Getriebes ist und eine gemeinsame Rotationsachse mit dem Rot-Trans-Getriebe besitzt, erfolgt die erfindungsgemäße Krafteinleitung in das Rot-Trans-Getriebe über eine Verzahnung am Zylinderumfang oder der Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung des Rotors des Rot-Trans-Getriebes innerhalb des Hydraulikraumes. Diese Verzahnung kann mit verschiedenen Verzahnungsformen realisiert werden.
  • Die Einleitung der vom Elektromotor erzeugten Drehbewegung erfolgt bei der bevorzugten Ausführungsform seitlich zum Rot-Trans-Getriebe über eine Durchgangswelle, deren Achse in einem Winkel von ca. 45 bis 90 Grad zur Rotationsachse des Rot-Trans-Getriebes angeordnet werden kann.
  • Grundsätzlich ist die Einleitung der Drehbewegung über die Durchgangswelle an jeder Stelle des Zylinderumfangs, aber auch an der Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung des rotatorischen Teils des Rot-Trans-Getriebes realisierbar. Durchstößt die Durchgangswelle das Bremssattelgehäuse achsparallel zum Rot-Trans-Getriebe, um den Rotor an der Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung anzutreiben, haben das Rot-Trans-Getriebe und die Durchgangswelle keine gemeinsame Rotationsachse.
  • Zusätzlich kann mindestens eine weitere Getriebestufe innerhalb des Hydraulikraumes durch die Durchgangswelle angetrieben werden, wobei diese Getriebestufe oder Getriebestufen wiederum den rotatorischen Teil des Rot-Trans-Getriebes antreiben.
  • Durch den Antrieb am Zylinderumfang des Rot-Trans-Getriebes und die beliebige Wahl der Verzahnungsform kann der Abstand zwischen der Achse der Durchgangswelle und der Achse des Rot-Trans-Getriebes variiert werden. Weiterhin kann der Winkel zwischen der Achse der Durchgangswelle und der Achse des Rot-Trans-Getriebes zwischen 0 und 90 Grad gewählt werden.
  • Das Rot-Trans-Getriebe wird der Einfachheit halber im beschreibenden Teil vorzugsweise als Spindeleinheit, bestehend aus einer Spindel und einer Spindelmutter, ausgeführt. Es werden zwei alternative Ausführungsformen beschrieben, wobei entweder die Spindelmutter oder die Spindel drehbar ausgeführt werden.
  • Hierbei wird die durch den Elektromotor erzeugte Drehbewegung über die Spindel oder alternativ über die Spindelmutter in eine Linearbewegung umgesetzt. Im Falle der elektrischen Parkbremse bewirkt die somit realisierte Linearbewegung eine Kraftausübung auf den Bremskolben und dient damit zur Bewegung des Bremskolbens in Richtung des Bremsbelages.
  • Das Rot-Trans-Getriebe kann erfindungsgemäß als Spindelmechanik, oder alternativ auch als Wälzkörperrampengetriebe, auch Ball-in-Ramp genannt, ausgeführt werden. Da ein Ball-in-Ramp-Getriebe jedoch in seinem Hub begrenzt ist, wird bei dessen Einsatz zum Ausgleich des Bremsbelagverschleißes zusätzlich eine Nachstellspindel eingesetzt. Daher wird trotz der mechanischen Vorzüge des Ball-in-Ramp-Getriebes, wie niedrigere Reibung und damit ein besserer Wirkungsgrad, die nachfolgend beschriebene Spindeleinheit aus Kostengründen bevorzugt.
  • Der Antrieb der elektrischen Parkbremse selbst besteht aus einem mehrstufigen mechanischen Untersetzungsgetriebe, welches die Drehbewegung des vorzugsweise Elektromotors derart untersetzt, bis das erforderliche Antriebsmoment zum Antrieb des Rot-Trans-Getriebes zur Erreichung der für die Feststellbremsfunktion erforderlichen Zuspannkraft erreicht wird.
  • Bei den bisher bekannten Vorrichtungen ist das dem Elektromotor nach geschaltete Untersetzungsgetriebe gemeinsam mit dem Elektromotor in einem externen Gehäuse untergebracht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch mindestens eine Untersetzungsstufe des Untersetzungsgetriebes innerhalb des Bremszylinders angeordnet.
  • Sofern der Bremskolben bei Betätigung der elektrischen Parkbremse durch die Zuspannung des Rot-Trans-Getriebes zuvor mit einer durch die Betriebsbremse erzeugten hydraulischen Kraft beaufschlagt ist, addiert sich die hydraulische Kraft zur mechanischen Kraft des Rot-Trans-Getriebes. Um dies zu erkennen und eine Überhöhung der für die Parkbremsfunktion erforderlichen Zuspannkraft zu vermeiden, beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung mechanische und steuerungstechnische Erkennungs- und Schutzelemente.
  • Wie bereits ausgeführt, geht es im speziellen um eine robuste und gleichzeitig einfache Mechanik, welche zur Realisierung der Parkbremsfunktion einer elektrischen Parkbremse erforderlich ist. Hierzu werden die erforderlichen Bauelemente konstruktiv so angeordnet, dass die Hauptbaugruppen des Rot-Trans-Getriebes und dessen Antriebseinheit optimiert gestaltet werden können.
  • Bei der hier erfolgten Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht es vorrangig um die Anwendung bei einer Kombination aus hydraulischer Betriebsbremse und einer elektromechanisch betätigten Parkbremse für die Verwendung bei PKW Scheibenbremsen mit Schwimmsattel.
  • Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch bei Scheibenbremsen eingesetzt werden, bei denen zwei unabhängig voneinander auf beiden Seiten der Bremsscheibe hydraulisch betätigte Bremskolben gegen die Bremsscheibe wirken.
  • Weiterhin kann die Erfindungsgemäße Vorrichtung grundsätzlich auch außerhalb des Automobilbaus bei Scheibenbremsen für große Lasten und Kräfte Anwendung finden. Die dargelegte Grundidee der Erfindung ist bei entsprechender Dimensionierung also auch in Kombination mit Scheibenbremsen zur Abbremsung großer Bewegungsenergien, wie beispielsweise bei Schienenfahrzeugen, Kettenfahrzeugen, LKWs, Aufzügen, sowie der Luftfahrt geeignet.
  • Das wesentliche Thema der Erfindung ist der Antrieb des Rot-Trans-Getriebes über eine Verzahnung am äußeren Umfang der rotierenden Getriebekomponente. Dadurch, dass die Haupt-Getriebe-Komponenten erfindungsgemäß im Metallgehäuse des Bremssattels statt in einem externen Kunststoffgehäuse integriert sind, sind die erforderlichen Lagerstellen mechanisch steifer und belastbarer, was zu einem besseren Gesamtwirkungsgrad führt. Die gemäß der Erfindung bevorzugten Ausführungsformen der Elemente der elektrischen Parkbremse werden nachfolgend im Detail beschrieben.
  • Bevorzugte Ausführungsform des Antriebs Rot-Trans-Getriebes:
  • Wie bereits ausgeführt, sind verschiedene Bauarten des Rotations-Translations-Getriebes bekannt. Diese basieren grundsätzlich auf einem rotierenden Teil, der durch einen externen Antrieb eine Drehung ausführt, und einem nicht rotierenden Element, das die Drehung des rotierenden Teils in eine Längsbewegung umsetzt. Im einfachsten Fall wird eine Spindeleinheit verwendet, diese besteht aus einer Spindelmutter und einer in dieser Spindelmutter beweglichen Spindel, mit einem Gewinde zwischen Spindelmutter und Spindel. Das Drehmoment kann an der Spindelmutter zugeführt werden, die Spindel bildet dann den translatorischen Teil der Spindeleinheit, oder das Drehmoment kann an der Spindel angreifen, hierbei wird die Spindelmutter zum Translator, der die Längsbewegung ausführt. Die beiden anderen gebräuchlichen Getriebeformen, das Wälzkörperrampengetriebe und die Kugelumlaufspindel, unterscheiden sich von der einfachen Spindelmechanik durch Wälzkörper, die im Gewinde zwischen dem rotierenden und dem translatorischen Teil eingebracht werden. Diese Wälzkörper verringern die Reibung, erhöhen allerdings den Fertigungsaufwand. Grundsätzlich ist die Erfindung bei allen Ausführungsformen des Rot-Trans-Getriebes realisierbar, bei allen Konstruktionen kann das Drehmoment entweder auf das äußeren oder das inneren Bauteil des Rot-Trans-Getriebes zugeführt werden.
  • Für den beschreibenden Teil wird wegen der besseren Übersicht auf die Spindelmechanik, eine der drei möglichen Bauarten, eingegangen. Im Folgenden wird zunächst eine Ausführungsform des Rot-Trans-Getriebes als Spindel-Mutter-Kombination beschrieben, bei der die Spindelmutter 70 angetrieben wird, und die Spindel 87 verdrehsicher im Bremskolben gelagert ist.
  • Funktionsbeschreibung:
  • Ein Bremssattel mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder 9 und dazu gehörendem Bremskolben 4 mit hydraulischer Dichtung zwischen Bremskolben und Bremssattelgehäuse 2 wird gleichzeitig zur Umsetzung der elektrischen Parkbremsfunktion verwendet. Hierfür wird innerhalb der Kolbenbohrung ein Rot-Trans-Getriebe, vorzugsweise als Spindelmechanik 71 angeordnet, das eine von außen zugeführte Drehbewegung in eine Längsbewegung umwandelt, und hierdurch die für die Parkbremsfunktion benötigte Kraft auf den Bremskolben ausübt. Das in der Kolbenbohrung gelagerte Rot-Trans-Getriebe wird mittels einer am Außendurchmesser der dem Bremskolben gegenüber liegenden Spindelmutter befindlichen Schneckenverzahnung 72 seitlich am Umfang über eine vorzugsweise seitlich zum Rot-Trans-Getriebe angeordnete Durchgangswelle 20 mit deren Antriebsschnecke 22 angetrieben, welche die Drehbewegung von außerhalb des Hydraulikraumes in den Hydraulikraum 10 überträgt. Alternativ zur Schneckenverzahnung, welche auf den Rotor des Rot-Trans-Getriebes eingearbeitet ist, kann ein Schneckenrad als getrenntes Bauteil mit dem Rotor formschlüssig, kraftschlüssig, oder stoffschlüssig verbunden werden. Hiermit wird durch den drehenden Teil des Rot-Trans-Getriebes und den im Hydraulikraum liegenden Teil der nach außen führenden Durchgangswelle eine Getriebestufe gebildet.
  • Die Betätigung der elektrischen Parkbremse erfolgt über das Drehen der seitlich zur Spindelmutter 70 befindlichen Durchgangswelle 20, auf der eine Antriebschnecke 22 angebracht ist, die die Schneckenverzahnung 72 der Spindelmutter formschlüssig kämmt. Die Durchgangswelle 20 selbst wird von außen über eine von einem Elektromotor 52 angetriebene Getriebestufe angetrieben, welche aus dem mit der Durchgangswelle verbundenen Abtriebsrad 38 und der auf der Motorwelle 53 befindlichen Antriebsschnecke 54 besteht.
  • Bei Betätigung der Parkbremse wird gemäß 3 die Spindelmechanik 71 auseinander gedreht, drückt auf einer Seite auf die innere Stirnfläche des Bremskolbens 4, und stützt sich an der anderen Seite am Boden der Kolbenbohrung ab. Beim Lösen der elektrischen Parkbremse wird die Spindel 87 in die Spindelmutter 70 eingedreht, unabhängig davon, ob die Spindel oder die Spindelmutter den drehbaren Teil bildet.
  • Die Spindelmechanik 71 befindet sich innerhalb des Hydraulikraumes 10. Damit werden die entsprechenden Komponenten wie die Spindel 87, die Spindelmutter 70 mit deren Schneckenverzahnung 72 und die Antriebsschnecke 22 von der Bremsflüssigkeit oder dem Hydrauliköl umspült. Hierbei wird durch die Schneckenverzahnung 72 und die Antriebsschnecke 22 die innere Getriebestufe des vorzugsweise zweistufigen Untersetzungsgetriebes gebildet, bei der ein Teil der 2. Getriebestufe in die Spindelmechanik integriert ist.
  • Lagerung des Rot-Trans-Getriebes:
  • Der von außen an seinem Umfang über die vorgenannte Verzahnung angetriebene und damit rotierende Teil des Rot-Trans-Getriebes stützt sich am Boden der Kolbenbohrung 13 im Bremssattelgehäuse ab und ist dort axial gelagert. Eine Axialverschiebung des rotierenden Teils in Richtung Bremskolben wird durch ein mechanisches Sicherungselement 79 unterbunden. Die dem Boden der Kolbenbohrung gegenüber liegende Seite des Rot-Trans-Getriebes ist im Bremskolben derart verdrehsicher gelagert, dass der Bremskolben nicht daran gehindert wird, sich bei hydraulischer Druckbeaufschlagung durch die Betriebsbremse in Richtung des Bremsbelages 6 zu verschieben. Die Spindelmechanik besitzt am Boden der Kolbenbohrung eine punktförmige Axiallagerung 80 auf der Spindelachse zum Bremssattelgehäuse. Diese Lagerung ist vorzugsweise als Kalottenlager ausgebildet, welches durch den kleinen Radius der Kugelform die stirnseitige Reibung zwischen der Spindelmutter und dem Bremssattelgehäuse minimiert. Gemäß 13 ist eine dem Stand der Technik entsprechende flächige Axiallagerung 76 dargestellt. Diese kann als Wälzlager oder Gleitlager ausgeführt werden. Die radiale Lagerung des Rotors der Spindelmechanik erfolgt über einen Lagerzapfen am Kolbenboden, welcher eine Radiallagerung im Bereich des Kolbenbodens besitzt. Der Stator der Spindelmechanik ist im Innenmantel des Bremskolbens radial gelagert.
  • Verklemmschutz zwischen Spindel und Spindelmutter:
  • Für den erfindungsgemäß bevorzugten Fall, dass die Spindel 87 den nicht drehbaren Teil der Spindelmechanik bildet, besteht die Möglichkeit, dass die Spindel über den beabsichtigten Stellweg hinaus in die drehbare Spindelmutter gezogen wird und aus der Spindelmechanik Richtung Boden der Kolbenbohrung austritt. Ein Austritt der Spindel aus der Spindelmutter kann zu einer Zerstörung des Systems führen, da die Spindel sich dann am Boden der Kolbenbohrung abstützt und das Sicherungselement gegen die axiale Verschiebung des rotierenden Teils, hier der Spindelmutter, zerstört. Um eine Zerstörung des Systems in diesem Fall zu verhindern, wird gemäß 6 zwischen der Spindelmutter und der Spindel ein Anschlag 92 vorgesehen, der ein übermäßiges Einziehen der Spindel in die Spindelmutter verhindert. Nach allgemeinem Stand der Technik wird dies, wie in 13 dargestellt, durch einen Anschlag an einem Bund 88 zwischen Spindel und Spindelmutter erreicht. Gemäß der Erfindung wird die Mutter der Spindelmechanik hierfür mit geschlossenem Boden ausgeführt, unabhängig davon, ob die Spindelmutter oder die Spindel durch die Durchgangswelle angetrieben wird. Die Anlaufstelle zwischen Mutter und Spindel innerhalb der Spindelmechanik wird als Punktlager, vorzugsweise als Kalottenlager 92 realisiert, welches durch den kleinen Radius der Kugelform die Reibung in der Anlaufstelle zwischen der Spindelmutter und der Spindel minimiert.
  • Antrieb des Rot-Trans-Getriebes mittels Durchgangswelle:
  • Die von außen in den Hydraulikraum des Bremssattelgehäuses führende und das Rot-Trans-Getriebe antreibende Durchgangswelle ist vorzugsweise im rechten Winkel zur Rotationsachse des Rot-Trans-Getriebes angeordnet. Die Durchgangswelle tritt somit seitlich in die Kolbenbohrung 12 ein und stellt den Kraftfluss von außen in den Hydraulikraum her. Die bevorzugte Ausführungsform besteht in einer am Rot-Trans-Getriebe vorbei geführten Durchgangswelle, wobei diese eine Schneckenverzahnung an ihrem Unfang besitzt, welche axial derart angeordnet ist, dass sie in eine Verzahnung des rotierenden Teils des Rot-Trans-Getriebes eingreift.
  • Weitere Getriebestufe im Hydraulikraum:
  • Alternativ zum direkten Antrieb des Rot-Trans-Getriebes mittels der Durchgangswelle können weitere Getriebestufen innerhalb des Hydraulikraumes angeordnet werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine höhere Übersetzung innerhalb des Hydraulikraumes zu realisieren und die externe Antriebseinheit zu vereinfachen. Hierbei treibt die Durchgangswelle eine im Bremssattelgehäuse gelagerte Zwischenstufe an, die wiederum den Rotor des Rot-Trans-Getriebes antreibt.
  • Antrieb des Rot-Trans-Getriebes mit Kegelradverzahnung:
  • Eine weitere Ausführungsform zu einer am Rot-Trans-Getriebe seitlich am Außendurchmesser vorbei geführten Durchgangswelle mit Schneckenverzahnung ergibt sich durch eine alternative Verzahnung an ihrem im Hydraulikraum befindlichen Wellenende. Die Verzahnung wird in diesem Fall nicht als Schneckenverzahnung, sondern vorzugsweise als Kegelradverzahnung ausgeführt. Der Abstand zwischen der Achse der Durchgangswelle und der Achse des Rot-Trans-Getriebes kann zwischen null und dem Verzahnungsteilkreisradius des Rot-Trans-Getriebes liegen. Im zweiten Fall ist der Teilkreisradius der auf der Durchgangswelle befindlichen Verzahnung noch hinzuzurechnen. Ist der Achsabstand gleich null, so kreuzen sich die Achsen der Durchgangswelle und des Rot-Trans-Getriebes und die Durchgangswelle greift in eine Kegelverzahnung am Umfang des Rotors ein. Der Abstand zwischen den Achsen wird in der Literatur als Achsversatz beschrieben.
  • Lage der Durchgangswelle:
  • Die vorzugsweise seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe nach außen führende Durchgangswelle 20 wird innerhalb des Hydraulikraumes axial und radial gelagert, und ist zusammen mit den erforderlichen hydraulischen Dichtelementen im Bremssattelgehäuse fixiert. Die oben genannten Ausführungsformen mit seitlich angeordneter Durchgangswelle sind abweichend von einem bevorzugten Winkel von 90 Grad zwischen der Rotationsachse des Rot-Trans-Getriebes und der Achse der Durchgangswelle auch in spitzer werdendem Winkel zwischen 90 Grad bis hin zu 0 Grad realisierbar, wobei die Achse der Durchgangswelle im letzten Fall achsparallel zur Achse des Rot-Trans-Getriebes liegt.
  • Die Durchgangswelle durchstößt das Bremssattelgehäuse vorzugsweise in einem Winkel von 90 Grad zur Achse der Spindelmechanik. Durch hiervon abweichende Winkel können unterschiedliche Positionierungen der Antriebseinheit 50 am Bremssattelgehäuse realisiert werden. Gleichzeitig ist hierdurch eine gerade Verzahnung der Schneckenverzahnung am Umfang des Rot-Trans-Getriebes realisierbar. Das heißt, dass die Zahnflanken der Schneckenverzahnung parallel zur Spindelachse und damit des Rot-Trans-Getriebes ausgeführt sind. Eine aufwändigere Schrägverzahnung wird hiermit vermieden.
  • Hieraus ergeben sich verschiedene Verzahnungsmöglichkeiten zwischen der Durchgangswelle und dem Rot-Trans-Getriebe. Der Winkel zwischen den Achsen der Durchgangswelle 20 und des Rot-Trans-Getriebes kann somit abhängig von der Konstruktion dieser Getriebestufe im Hydraulikraum zwischen 90 und 0 Grad ausgeführt werden.
  • Auch bei diesen Ausführungsformen ist die Grundidee der Erfindung gegeben, die Kraft von außen direkt oder über eine weitere Getriebestufe auf eine Verzahnung am Umfang des Rotors des Rot-Trans-Getriebes einzuleiten.
  • Lagerung der Durchgangswelle:
  • Die Lagerstellen am inneren Ende der Durchgangswelle sind gemäß 8 direkt in das Bremssattelgehäuse eingearbeitet. Die axiale Lagerstelle ist als Kalottenlager 23 realisiert, wobei die Lagerpfanne im Bremssattelgehäuse oder alternativ an der Durchgangswelle angebracht sein kann. Die Radiallagerung 24, 26 der Durchgangswelle ist so gestaltet, dass eine axiale Verschiebung möglich ist. Die Durchgangswelle ist somit in Richtung Durchgangswellenausgang aus dem Bremssattelgehäuse verschiebbar und stützt sich in Ausgangsrichtung 21 über einen Bund gegen ein Axiallager ab. Zwischen dem Bund und einem nachfolgend beschriebenen Federpaket befindet sich ein Radiallager, welches bevorzugt als Gleitlager ausgeführt wird. Durch die Lagerung der Durchgangswelle 20 mit der dazu gehörenden Getriebestufe innerhalb des Hydraulikraumes wird eine bessere und konstantere Schmierung von diesen Getriebeelementen erreicht. Das Axiallager 29 stützt sich gegen ein Federpaket 41 ab, welches sich durch eine nach außen gerichtete Axialverschiebung der Durchgangswelle komprimiert.
  • Verschiebbarkeit der Durchgangswelle:
  • Die axiale Verschiebung der Durchgangswelle in Richtung des Federpaketes 41 entsteht beim Zuspannen der elektrischen Parkbremse durch den Kraftaufbau zwischen der Schneckenverzahnung des Rot-Trans-Getriebes und der Schnecke der Durchgangswelle.
  • Windungsrichtung der Spindelmechanik:
  • Die Windungsrichtung zwischen der Spindel und der Spindelmutter ist so ausgeführt, dass der rotierende Teil der Spindelmechanik beim Zuspannen der elektrischen Parkbremse eine Kraft 75 am drehbaren Teil der Spindelmechanik erzeugt, die in Richtung des Wellenausgangs der Durchgangswelle aus dem Bremssattelgehäuse gerichtet ist.
  • Funktion des Federpaketes:
  • Das Federpaket wird vorzugsweise durch Tellerfedern realisiert. Durch dieses Federpaket wird erreicht, dass die Durchgangswelle im Ruhezustand spielfrei gelagert ist, und ein Verschiebeklacken beim Loslaufen der Durchgangswelle unterbunden wird.
  • Eine weitere Funktion des Federpaketes 41 ist die Vorspannung der Durchgangswelle in Richtung der Schneckenverzahnung 72. Die Vorspannung ist so ausgelegt, dass sie im Ruhezustand nur gegen die Radiallagerung 26 auf der Ausgangsseite der Durchgangswelle 20 wirkt. Beim Antrieb des Rot-Trans-Getriebes über die Schneckenverzahnung entsteht eine Axialkraft an der Durchgangswelle, welche gegen das Federpaket nach außen wirkt. Sobald diese Axialkraft größer ist als die Vorspannkraft des Federpaketes, verschiebt sich die Durchgangswelle. Die Durchgangswelle verschiebt sich bei weiterem Kraftanstieg so lange, bis das Federpaket auf Block gelaufen ist. Das bedeutet, dass keine weitere Kompression der Feder möglich ist. Das Federpaket ist so ausgelegt, dass beim Erreichen des Blockmaßes die erforderliche Zuspannkraft zur Sicherstellung der Parkbremsfunktion erreicht ist.
  • Erkennung der Zuspannkraft:
  • Die Erkennung des Kraftniveaus der Zuspannkraft der Parkbremsmechanik ist dadurch möglich, dass sich die Stromaufnahme des Elektromotors der Antriebseinheit 50 pro Zeiteinheit beim Start der axialen Verschiebung der Durchgangswelle und beim Erreichen des Blockmaßes des Federpaketes signifikant ändert. Diese Stromänderung nach 16a kann durch eine Elektronik detektiert werden und dient dazu, die Ansteuerung des Elektromotors zu regeln. Die konstruktive Gestaltung der Elektronik ist nicht Gegenstand der beschriebenen Erfindung. Die von dieser Elektronik im Zusammenhang mit der Erfindung realisierten speziellen Funktionen sind jedoch Gegenstand der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Hydraulische Überlagerung:
  • Weiterhin wird die Durchgangswelle 20 bei Beaufschlagung durch hydraulischen Druck bei Betätigung der Betriebsbremse nach außen gedrückt. Die resultierende Kraft ist abhängig vom hydraulischen Druck und der resultierenden nach außen wirkenden Fläche der Durchgangswelle. Bei gleichzeitigem hydraulischen Druck und Betätigung der elektrischen Parkbremse addieren sich die nach außen wirkenden genannten Kräfte und führen dann gemeinsam zu einer Verschiebung der Durchgangswelle.
  • Durch den hydraulischen Druck wird somit das Federpaket 41 vorgespannt, und der benötigte Strom für den Elektromotor zum Erreichen der Blockkraft entsprechend reduziert. Eine Abschaltung des Elektromotors durch einen im Folgenden beschriebenen Erkennungsmechanismus vermeidet nach Erkennung der ausreichenden Zuspannkraft der Parkbremse, welche durch das Erreichen des Blockmaßes des Federpaketes erkannt wird, dass bei einer hydraulischen Überlagerung der elektrischen Parkbremsfunktion eine erhöhte Belastung des Gesamtsystems erfolgt. Generell ist auch eine Konstruktion ohne das Federpaket möglich. In diesem Fall kann die Wellenlänge der Durchgangswelle entsprechend reduziert werden.
  • Begrenzung der Zuspannkraft:
  • Die axialen Kontaktflächen auf denen sich die Durchgangswelle und die Verschraubung nach der Verschiebung der Durchgangswelle berühren sind als gegeneinander wirkende Reibflächen ausgeführt. Das heißt, sobald sich diese Flächen berühren wird eine auf die Durchgangswelle wirkende Bremswirkung erzeugt. Diese Bremse begrenzt die Zuspannkraft der Parkbremse durch einen Anstieg der Reibung, sobald die für die Parkbremsfunktion benötigte Zuspannkraft erreicht ist. Dadurch wird eine mechanische Überlastung der Bauteile vermieden. Zur Erhöhung der Reibwirkung kann auch zwischen der verschiebbaren Durchgangswelle und der Verschraubung gemäß 9 ein Bremselement in Form eines Reibbelages 31 angebracht werden.
  • Fixierung der Durchgangswelle:
  • Das Federpaket stützt sich in Ausgangsrichtung gegen eine vorzugsweise Verschraubung 40, welche die Durchgangswelle ringförmig umfasst. Die Durchgangswelle 20 wird mittels dieser Verschraubung, welche über das Federpaket auf das äußere Axialwellenlager 29 drückt, im Bremssattelgehäuse axial fixiert.
  • Die Verschraubung der Durchgangswelle hat im Wesentlichen folgende Funktionen:
    • a) Abstützung der Axialkraft der Durchgangswelle in Ausgangsrichtung.
    • b) Aufnahme der inneren Dichtung 46 zur Durchgangswelle. Diese Dichtung dichtet den Spalt zwischen der Durchgangswelle und der Verschraubung hydraulisch ab.
    • c) Aufnahme der äußeren Dichtung 47 zum Bremssattelgehäuse. Diese Dichtung dichtet die Verschraubung zum Bremssattelgehäuse hydraulisch ab.
    • d) Aufnahme der Gehäusedichtung 48 zum Antriebsgehäuse. Diese Dichtung dichtet zwischen der Verschraubung und dem Antriebsgehäuse der Antriebseinheit 50 ab, welche von außen axial in Richtung der Durchgangswelle montiert wird.
    • e) Verschraubungsflansch 44 für das Antriebsgehäuse 56. Der Flansch besitzt hierzu eine Ringfläche rechtwinklig zur Verschraubungsachse, und eine zylindrische Fläche um die Verschraubungsachse. Beide Flächen sind konzentrisch um die Verschraubungsachse und somit auch konzentrisch zur Durchgangswelle 20. Damit wird das Antriebsgehäuse 56 räumlich exakt zur Durchgangswelle positioniert.
    • f) Aufnahme des äußeren Radiallagers der Durchgangswelle alternativ zu einem äußeren Radiallager, das im Bremssattelgehäuse angeordnet ist. Hiermit wird die Koaxialität zwischen Durchgangswelle und Wellendichtring optimiert.
  • Die flanschseitigen Dichtflächen bzw. Dichtungsaufnahmen zwischen Verschraubungsflansch 44 und Antriebsgehäuse 56, zwischen Verschraubung 40 und Durchgangswelle 20, und zwischen Verschraubung und Bremssattelgehäuse 2 können innerhalb der Verschraubung realisiert werden. Somit können diese konstruktiv einfach und mechanisch robust hergestellt werden.
  • Alternativ kann die bevorzugte Verschraubung auch durch andere konstruktive Lösungen ersetzt werden, wie z. B. eine Verstemmung oder eine Verpressung. Die Lagerungs- und Dichtfunktionen bleiben dabei erhalten.
  • Antrieb der Durchgangswelle:
  • Die vorzugsweise seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe nach außen führende Durchgangswelle 20 wird innerhalb des Hydraulikraumes axial und radial gelagert, und ist zusammen mit den erforderlichen hydraulischen Dichtelementen im Bremssattelgehäuse fixiert. Der Antrieb der Durchgangswelle 20 erfolgt außerhalb des Bremssattelgehäuses. Hierzu wird auf das äußere Ende der Durchgangswellenende, das sich außerhalb des Bremssattelgehäuses befindet, ein Abtriebsrad 38 formschlüssig aufgeschoben, welches zur Realisierbarkeit der Verschiebbarkeit der Durchgangswelle vorzugsweise als Schneckenrad ausgeführt ist. In die Verzahnung des Abtriebsrades 38 greift eine Antriebsschnecke 54, welche sich auf der Motorwelle eines Elektromotors befindet. Ein mit dem Bremssattel verbundenes Gehäuse 56 übernimmt die Lagerung des Elektromotors 52 und damit die Ausrichtung der auf der Motorwelle 53 befindlichen Antriebsschnecke 54 in Bezug auf das auf der Durchgangswelle 20 befindliche Abtriebsrad 38, so dass die Antriebsschnecke 54 formschlüssig in die Schneckenverzahnung 39 des Abtriebsrades eingreift. Die elektrische Anbindung des Elektromotors wird mittels der Steckverbindung 66 an das Bordnetz des Fahrzeuges erzeugt. Die hier dargestellte Form der Antriebseinheit 50 kann bei den verschiedenen Ausführungsformen prinzipiell unverändert übernommen werden.
  • Der Antrieb des auf der Durchgangswelle 20 befestigten Abtriebsrades 38 erfolgt über eine auf der Motorwelle des Elektromotors 52 fixierten Antriebsschnecke 54. Um eine axiale Verschiebung der Durchgangswelle 20 zu ermöglichen, wird die Breite der Schneckenverzahnung 14 des Abtriebsrades so ausgelegt, dass die Verzahnung zwischen der Antriebsschnecke des Elektromotors und des Abtriebsrades der Durchgangswelle 38 in jeder axialen Lage der Durchgangswelle sicher greift.
  • Das Schneckenrad wird mittels einer Schnecke 54 angetrieben, welche direkt mit der Motorwelle des Elektromotors 52 kraftschlüssig, formschlüssig, oder stoffschlüssig verbunden ist. Damit bestehen die außerhalb des Bremssattelgehäuses befindlichen Getriebeelemente lediglich aus dem Schneckenrad und der Antriebschnecke. Die Antriebschnecke sitzt vorzugsweise rechtwinklig zur Durchgangswelle, kann aber auch in einem anderen Winkel angeordnet sein. Somit liegt der Elektromotor vorzugsweise parallel zur Bremskolbenachse.
  • Konstruktion der Antriebseinheit:
  • Durch die Verlagerung einer Getriebestufe in den Hydraulikraum 10 des Bremssattelgehäuses erfolgt der Großteil der Drehmomenterhöhung hauptsächlich im Hydraulikraum. Erfindungsgemäß besteht die Antriebseinheit aus einem vorzugsweise Kunststoffgehäuse und einem darin gelagerten Elektromotor, welches neben dem Elektromotor und seiner Lagerung das Antriebselement der ersten Getriebestufe enthält.
  • Eine separate Lagerstelle für eine Getriebestufe innerhalb des vorzugsweise Kunststoffgehäuses 56 der Antriebseinheit 50 ist nicht vorgesehen. Die Durchgangswelle wird innerhalb des Hydraulikraumes 10 gelagert, das Abtriebsrad 38 auf dem außen liegenden Ende der Durchgangswelle ist nur auf der Durchgangswelle gelagert. Die Antriebsschnecke auf der Motorwelle des Elektromotors 52 ist vorzugsweise durch die Lagerung des Elektromotors gelagert. Ergänzend hierzu kann eine außerhalb des Elektromotors befindliche Lagerstelle für die Antriebswelle am Wellenende hinter der Antriebsschnecke im Antriebsgehäuse zur Reduzierung der Biegebelastung der Antriebswelle vorgesehen werden. Eine weitere Lagerstelle für Getriebebauteile außerhalb des Bremssattelgehäuses ist nicht erforderlich. Die Montagekosten für ein Getriebe entfallen, da lediglich ein Elektromotor in das Gehäuse der Antriebseinheit 56 eingesetzt wird. Das Kunststoffgehäuse übernimmt neben der Motorlagerung die elektrische Kontaktierung, die Isolation gegen Umwelteinflüsse, und die mechanische Verbindung zum Flansch, welcher die Durchgangswelle fixiert.
  • Die Baugruppe Antriebseinheit:
  • Die gesamte Baugruppe gemäß 7, bestehend aus Elektromotor, Antriebsgehäuse zur Aufnahme des Elektromotors, fahrzeugseitigem Anschlussstecker und Antriebsschnecke oder sonstigem Antriebsrad wird Antriebseinheit 50 genannt.
  • Die Antriebseinheit 50 wird vorzugsweise in Richtung der Durchgangswelle 20 axial auf den Flansch der Durchgangswelle aufgeschoben und gleichzeitig vorzugsweise über den Flansch ausgerichtet und fixiert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt unter Anderem der Vorteil darin, dass die seitliche Bohrung und Bearbeitung des Bremssattelgehäuses grundsätzlich einfacher zu realisieren ist als eine beidseitige Bearbeitung, bei welcher eine exakte koaxiale Ausrichtung zur Kolbenbohrung erforderlich ist.
  • Dadurch, dass das Antriebsgehäuse 56 lediglich das Gewicht des Elektromotors 52 und die über die Antriebsschnecke des Elektromotors wirkenden Kräfte aufnehmen muss, sind die mechanischen Anforderungen an dieses Gehäuse relativ gering. Wegen der geringeren mechanischen Belastung durch wegfallende Momente und Abstützkräfte werden die mechanischen und konstruktiven Anforderungen an das Antriebsgehäuse deutlich reduziert. Zusätzlich wird die Antriebseinheit 50 durch den Wegfall von Lager- und Getriebeelementen kompakter, was einen Vorteil beim begrenzten Bauraum, beispielsweise an der Hinterachse, ergibt. Das Antriebsgehäuse 56 des Elektromotors 52 ist vor der Montage des Elektromotors zweiteilig. Die Teilungsebene des Gehäuses ist vorzugsweise parallel zur Motorachse auf der Höhe der Motorachse des Elektromotors und vorzugsweise parallel zur Kreisfläche des Verschraubungsflansches 44, der die Durchgangswelle im Bremssattelgehäuse fixiert. Damit können sowohl die Flanschflächen des Gehäuses, als auch die Lagerstellen des Elektromotors in demselben Kunststoff-Spritzteil gefertigt werden. Dies hat den Vorteil, dass die zulässigen Fertigungstoleranzen zwischen Elektromotorlagerung 57, 58 und Flanschflächen mit geringem Aufwand einhaltbar sind. Die Gehäusehälfte der Antriebseinheit zur Aufnahme des Elektromotors ist somit dem Bremssattel zugewandt. Die dem Bremssattel abgewandte Gehäusehälfte 62 nimmt den elektrischen Anschluss-Stecker und die elastischen Widerlager des Elektromotors auf. Der elektrische Anschluss-Stecker 66 ist vorzugsweise so konstruiert, dass er sowohl den fahrzeugseitigen Steckkontakt bildet, als auch die Motorkontaktierung 68 herstellt. Die kundenspezifische Adaption z. B. des elektrischen Anschlusssteckers erfolgt durch die Anpassung der dem Bremssattel abgewandten Gehäusehälfte. Hierbei werden vorzugsweise Standard-Steckverbindungen zur Kontaktierung des Elektromotors eingesetzt.
  • Die Antriebseinheit 50 ist konstruktiv um die Durchgangswelle 20 rotierbar. Die Durchgangswelle wiederum ist um die Spindelmechanik 71 konstruktiv rotierbar. Hiermit ergeben sich hohe Freiheitsgrade für die Positionierbarkeit der Antriebseinheit.
  • Bei der Montage der Antriebseinheit 50 wird zunächst der Elektromotor in die dem Bremssattel zugewandte Gehäusehälfte 61 eingelegt. Anschließend wird die dem Bremssattel abgewandte Gehäusehälfte 62 mit den Anschlusskontakten auf die Motorkontakte des Elektromotors 52 aufgeschoben, bis die Gehäusehälften aneinander liegen, diese werden dann dicht verschweißt oder verklebt. Die Prüfkosten für die Antriebseinheit reduzieren sich insbesondere auf die Kosten für die Prüfung eines Elektromotors und die Dichtheit des Gehäuses.
  • Antrieb der Durchgangswelle mittels Kegelradgetriebe:
  • Der außerhalb des Bremssattelgehäuses befindliche Antrieb der Durchgangswelle kann gemäß 15 alternativ zu einer Schneckenverzahnung zwischen dem Abtriebsrad der Durchgangswelle 520 und der Schnecke auf der Achse des Elektromotors mittels einer Kegelverzahnung erfolgen. Die beiden Kegelräder 533, 555 befinden sich bei dieser Bauart auf der Welle des Elektromotors 552 und dem außerhalb des Bremssattelgehäuses befindlichen Teil der Durchgangswelle.
  • Angetriebene Spindel:
  • Alternativ zum Antrieb der Spindelmutter kann gemäß 10 die Spindel 232 durch die Durchgangswelle 220 angetrieben werden, während die Spindelmutter 231 als nicht drehbares Teil der Spindelmechanik 230 die Kraft auf den Kolben 204 überträgt.
  • Der Kraftaufbau in Richtung des kolbenseitigen Bremsbelages 206 wird hier durch die Spindelmutter 231, welche bei Betätigung der elektrischen Parkbremse auf die innere Seite des Bremskolbens drückt, realisiert. Die Spindelmutter ist innerhalb des Bremskolbens 204 verdrehsicher gelagert.
  • Bremskolben und rotierender Teil der Spindelmechanik als zusammengefasstes Bauelement:
  • Bei alternativen Gestaltungen zu 10 kann der Bremskolben auch in das Rot-Trans-Getriebe integriert werden. In diesem Fall stellt der Bremskolben gleichzeitig den nicht rotierenden Teil des Rot-Trans-Getriebes dar. Bei dieser Konstruktion ist die Schneckenverzahnung des angetriebenen Rotors, in welchen die von außen kommende Durchgangswelle über eine Antriebsschnecke eingreift, so breit ausgeführt, dass eine Axialverschiebung des Rotors mit seiner Schneckenverzahnung möglich ist, ohne dass sich der Eingriff der Verzahnung zwischen Durchgangswelle und Rotor ändert. Die Breite dieser Verzahnung richtet sich nach dem maximalen Weg des Bremskolbens, welcher sich durch hydraulisch beaufschlagten Druck durch die Betriebsbremse ergibt.
  • Die hier genannten Ausführungsformen mit einer Kombination aus Bremskolben und nicht drehendem Teil der Spindelmechanik werden im Anschluss detailliert beschrieben.
  • Eine dieser Ausführungsformen ergibt sich nach 11, wenn die Spindelmutter und der Bremskolben eine Einheit bilden. Diese Einheit übernimmt gleichzeitig die Funktion des Bremskolbens 304 und der Spindelmutter. Somit ist der Bremskolben Bestandteil des Rot-Trans-Getriebes, in diesem Falle der Spindelmechanik 330. Auch hier wird die Spindel 332 über eine Durchgangswelle 320 angetrieben, die mit einer Schnecke in eine Schneckenverzahnung 336 am Umfang der Spindel innerhalb des Hydraulikraumes 310 eingreift. Der äußere Antrieb der Durchgangswelle erfolgt vorzugsweise seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe. Die nach außen führende Durchgangswelle wird innerhalb des Hydraulikraumes axial und radial gelagert, und ist zusammen mit den erforderlichen hydraulischen Dichtelementen im Bremssattelgehäuse fixiert. Außerhalb des Hydraulikraumes wird die Durchgangswelle mit einem Abtriebsrad bestückt, in dessen Verzahnung die Antriebsschnecke greift, welche sich auf der Motorwelle des bereits genannten Elektromotors befindet. Die unabhängige hydraulische Betätigung durch die Betriebsbremse wird in diesem Fall dadurch ermöglicht, dass die Schneckenverzahnung 336 an der angetriebenen Spindel 332 so breit ausgeführt wird, dass die durch hydraulischen Druck erzeugte axiale Bewegung der Spindelmechanik bei Betätigung der Betriebsbremse erfolgen kann, ohne dass der Eingriff der verbreiterten Schneckenverzahnung mit der Antriebsschnecke 322 auf der Durchgangswelle 320 unterbrochen wird.
  • Die Verzahnung der Schneckenverzahnung 336 der Spindel 332 wird vorzugsweise als gerade Verzahnung ausgeführt. Dadurch wird verhindert, dass eine Kraft an der Schneckenverzahnung 336 aufgebaut wird und eine Drehbewegung an der Spindel 332 erzeugt wird.
  • Bei dieser Konstruktion entfallen die separate Spindelmutter und die Sicherung, die eine Verschiebung des Rotors der Spindelmechanik verhindert. Eine Verschiebbarkeit ist bei dieser Ausführungsform zwingend erforderlich, die Begrenzung der Verschiebung ergibt sich durch den Anschlag am kolbenseitigen Bremsbelag 306. Die Radiallagerung 337 der drehbaren Spindel in Richtung Boden der Kolbenbohrung 313 ist in diesen Fall so ausgeführt, dass eine axiale Verschiebung der gesamten Spindelmechanik 330 in Richtung des Bremsbelages möglich ist. Bei Betätigung der hydraulischen Betriebsbremse wird folglich der Rotor der Spindelmechanik und damit verbunden die Spindelmechanik axial zur Kolbenbohrung 312 verschoben. Die Verschiebungsmöglichkeit der Spindelmechanik 330 innerhalb der Kolbenbohrung 312 muss mindestens den Weg ermöglichen, den die Betriebsbremse bei der hydraulischen Betätigung maximal erzeugt. Der punktförmige Kalottenverklemmschutz 333 zwischen der Spindel und dem inneren Boden des Bremskolbens verhindert ein Verklemmen des Rotors mit dem Boden des Bremskolbens, der in diesem Fall die Mutter darstellt. Die Kompensation des Bremsbelagverschleißes wird weiterhin durch die Nachstellung der Spindel 332 selbst realisiert.
  • Eine weitere Ausführungsform ergibt sich nach 12, indem die Spindel und der Bremskolben 354 eine Einheit bilden, die Spindelmutter 372 wird angetrieben. Diese Einheit übernimmt gleichzeitig die Funktion des Bremskolbens und der Spindel. Somit ist der Bremskolben Bestandteil des Rot-Trans-Getriebes und in diesem Fall der Spindelmechanik 370. Auch hier wird die Spindelmutter über eine Durchgangswelle 364 angetrieben, die mit einer Schnecke 365 in eine Schneckenverzahnung 376 am Umfang der Spindelmutter innerhalb des Hydraulikraumes 360 eingreift. Der äußere Antrieb der Durchgangswelle erfolgt vorzugsweise seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe. Die nach außen führende Durchgangswelle wird innerhalb des Hydraulikraumes axial und radial gelagert, und ist zusammen mit den erforderlichen hydraulischen Dichtelementen im Bremssattelgehäuse fixiert. Außerhalb des Hydraulikraumes wird die Durchgangswelle mit einem Abtriebsrad bestückt, in dessen Verzahnung die Antriebsschnecke greift, welche sich auf der Motorwelle des bereits genannten Elektromotors befindet.
  • Die unabhängige hydraulische Betätigung durch die Betriebsbremse wird in diesem Fall dadurch ermöglicht, dass beschriebene Schneckenverzahnung 376 an der angetriebenen Spindelmutter so breit ausgeführt wird, dass die durch hydraulischen Druck erzeugte axiale Bewegung der Spindelmechanik 370 bei Betätigung der Betriebsbremse erfolgen kann, ohne dass der Eingriff der verbreiterten Schneckenverzahnung mit der Antriebsschnecke auf der Durchgangswelle 364 unterbrochen wird.
  • Die Verzahnung der Schneckenverzahnung 376 der Spindelmutter 372 wird vorzugsweise als gerade Verzahnung ausgeführt. Dadurch wird verhindert, dass eine Kraft an der Schneckenverzahnung aufgebaut wird und eine Drehbewegung an der Spindelmutter erzeugt wird. Bei dieser Konstruktion entfallen die separate Spindel und die Sicherung, die eine Verschiebung des Rotors der Spindelmechanik verhindert. Eine Verschiebbarkeit ist bei dieser Ausführungsform zwingend erforderlich, die Begrenzung der Verschiebung ergibt sich auch hier durch den Anschlag am kolbenseitigen Bremsbelag.
  • Die Radiallagerung der drehbaren Spindelmutter 372 in Richtung Boden der Kolbenbohrung 363 ist in diesen Fall so ausgeführt, dass eine axiale Verschiebung der gesamten Spindelmechanik 370 in Richtung des Bremsbelages möglich ist. Bei Betätigung der hydraulischen Betriebsbremse wird folglich der Rotor der Spindelmechanik und damit die gesamte Spindelmechanik axial zur Kolbenbohrung 362 verschoben. Die Verschiebungsmöglichkeit der Spindelmechanik in der Kolbenbohrung muss mindestens den Weg zulassen, den die Betriebsbremse bei der hydraulischen Betätigung maximal erzeugt. Der punktförmige Kalottenverklemmschutz zwischen der Spindel und dem inneren Boden der Spindelmutter verhindert ein Verklemmen des Rotors mit dem Boden der Spindel. Die punktförmige Axiallagerung 378 der Spindelmutter am Boden der Kolbenbohrung 362 bleibt wie oben beschrieben. Die Kompensation des Bremsbelagverschleißes wird weiterhin durch die Nachstellung der Spindel realisiert.
  • Alternativ zu einem Antrieb des Rotors über eine Schneckenverzahnung kann eine Stirnradverzahnung oder eine Kronenradverzahnung verwendet werden. Die Flanken dieser Verzahnungen müssen bei der Integration des Bremskolbens in den translatorischen Teil des Rot-Trans-Getriebes wegen der Verschiebbarkeit unter hydraulischer Druckbeaufschlagung achsparallel zur Rotationsachse des Rot-Trans-Getriebes ausgeführt sein. Zusätzlich muss auch bei diesen Getriebeformen der Eingriff der Verzahnung über den Weg der hydraulischen Verschiebung gewährleistet sein.
  • Diese beiden Anwendungen, bei denen der Bremskolben und das Rot-Trans-Getriebe eine Einheit bilden, haben den Vorteil, dass die Anzahl der Bauteile reduziert werden kann.
  • Zusätzlich ist bei beiden Varianten eine radiale Lagerung des Rotors der Spindelmechanik Richtung Boden der Kolbenbohrung vorhanden. Der in die Spindelmechanik integrierte Bremskolben erhält über die Spindelmechanik somit eine weitere radiale Lagerstelle, die es ermöglicht, die Mantelfläche des Bremskolbens kürzer zu konstruieren.
  • Selbsthemmung der Parkbremsmechanik:
  • Zur Verhinderung eines selbsttätigen Lösens der Parkbremsmechanik entspricht es dem Stand der Technik, dass hierzu die mechanische Selbsthemmung der Spindelmechanik dient. Dies bedeutet, dass deren konstruktive Gestaltung wie beispielsweise die Form und Dimensionierung der Spindel und der Spindelmutter die mechanische Reibung, bzw. Klemmung und damit entsprechend die Hemmung der Spindelmechanik beeinflusst. Weiterhin sind auch Lösungen bekannt, bei denen die Selbsthemmung außerhalb der Spindelmechanik realisiert wird.
  • Da dies jedoch einen schlechteren Wirkungsgrad des Gesamtsystems zur Folge hat, wird erfindungsgemäß als optionale Ergänzung eine reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung 110 verwendet, welche in 17 dargestellt ist. Diese Rücklaufbremse hat die Aufgabe, das selbsttätige zurückdrehen des Rotors der Spindelmechanik im zu gespannten Zustand zu verhindern. Das heißt, wenn die Parkbremse elektromotorisch betätigt wird, soll der Rotor der Spindelmechanik durch die Rücklaufbremse nicht gebremst werden. Sobald der Elektromotor 52 stoppt und sich der Rotor selbsttätig zurückdrehen möchte, soll die Rücklaufbremse eine, dem zurückdrehenden Drehmoment entgegen gerichtetes Moment aufbauen, so dass ein weiteres selbsttätiges Zurückdrehen des Rotors verhindert wird. Damit ist zunächst die Grundfunktion der Rücklaufbremse beschrieben. Sobald jedoch die Parkbremse wieder gelöst werden soll, also der Rotor der Spindelmechanik elektromotorisch in Löserichtung gedreht wird, muss die Blockierkraft der Rücklaufbremse überwunden werden. Sofern die Rücklaufbremse mit einem Bremselement ausgestattet wäre, dessen Reibkraft in Löserichtung begrenzt ist, könnte der Rotor der Spindelmechanik durch den elektromotorischen Antrieb gegen diese Reibkraft zurück gedreht werden. Dies würde jedoch die Lösegeschwindigkeit stark beeinträchtigen und die Stromaufnahme des Elektromotors stark erhöhen. Aus Applikationen außerhalb des Bereiches der elektrischen Parkbremse sind Rücklaufbremsen mit Wälzkörpern bekannt, die eine Blockierwirkung durch Eindrehen eines oder mehrerer Wälzkörper in einen Keil erzeugen, der zwischen einem Rotor und einem Stator durch Rampen gebildet wird. Diese Systeme sind unter Anderem unter den Begriffen Lastmomentsperre, Klemmrollenfreilauf und Klemmkörperfreilauf bekannt. In diesen Fällen wird üblicherweise eine Drehrichtung blockiert, die andere Drehrichtung als Freilauf verwendet. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Blockierwirkung der Rücklaufbremse aufzuheben, sobald ein bestimmtes Rückstellmoment überschritten wird. Das Lösemoment der Rücklaufbremse ist abhängig vom Drehmoment des Rotors der Spindelmechanik. Das Drehmoment, bei dem die Blockierwirkung aufgehoben wird, muss damit oberhalb des Drehmoments liegen, welches durch das selbsttätige Rückdrehmoment des Rotors der Spindelmechanik erzeugt wird bzw. erzeugt werden kann. Es gilt die generelle Annahme, dass das durch den elektrischen Antrieb erzeugbare Lösemoment eine Kraft erzeugt, die wesentlich höher ist als die maximale Blockierkraft oder die zuvor beschriebene Reibkraft. Die Blockierkraftbegrenzung wird durch ein ziehendes oder drückendes vorgespanntes Federelement 122 bewirkt, welches bei Erreichung der maximal erforderlichen Blockierkraft komprimiert bzw. bewegt wird, und ein mechanisches Lösen des Blockierelementes der Rücklaufbremse 115 bewirkt. Nun ist das Blockierelement der Rücklaufbremse außer Kraft gesetzt. Um das Blockierelement der Rücklaufbremse wieder in die Ausgangsstellung zur Verhinderung des selbsttätigen Lösens zu bringen, ist es erforderlich, eine Rückstellfunktion für das Blockierelement vorzusehen. Diese Rückstellung erfolgt prinzipiell wie das Lösen des Blockierelements im gespannten Zustand. Das bedeutet, die Blockierwirkung des Blockierelementes ist nach dem Lösen der elektrischen Parkbremse der Zuspannrichtung des Rotors der Spindelmechanik entgegengerichtet. Auch hier wird beim elektromotorischen Betätigen durch ein Drehmoment zunächst die Blockierkraft überwunden, wonach das Blockierelement wieder die Ausgangsstellung einnimmt, und somit wieder als Freilauf in Antriebsrichtung wirkt. Durch eine asymmetrische Auslegung der Rampen 116, 117 und der Andruckfedern 113 kann die Bremswirkung je nach Drehrichtung unterschiedlich ausgelegt werden. Dieses Prinzip wird im Folgenden als reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung bezeichnet.
  • Die dargelegte Grundidee der reversiblen Rücklaufbremse kann auch in sonstigen Systemen verwendet werden, bei denen eine Rücklaufbremswirkung z. B. an einer Welle erzeugt werden soll, oder bei zwei zylindrischen Bauelementen, bei denen eines dieser Bauelement gegenüber dem anderen Bauelement rotiert. Darunter fallen auch die bisher eingesetzten Rot-Trans-Getriebe der bekannten elektrischen Parkbremssysteme.
  • Grundsätzlich kann der Rücklaufbremsenträger auch im Stator eines dieser Systeme, im Falle einer elektrischen Parkbremse, im Bremssattelgehäuse eingebaut werden. Hierdurch ergibt sich die Option, den vorhandenen Bauraum am Bremssattelgehäuse für diese Technologie zu verwenden. Die Integration der Bauelemente der reversiblen Rücklaufbremse im Rotor des Rot-Trans-Getriebes entfällt bei dieser Ausführungsform.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergeben sich im Wesentlichen aus den folgenden Punkten:
  • Geringere Komplexität der Antriebseinheit:
  • Durch die Verlagerung wesentlicher Getriebeelemente in den Hydraulikraum erfolgt die wesentliche Drehmomenterhöhung nicht mehr in der Antriebseinheit. Wegen der geringeren mechanischen Belastung durch reduzierte Drehmomente und Abstützkräfte, werden die mechanischen Anforderungen an das Antriebsgehäuse deutlich reduziert. Zusätzlich wird die Antriebseinheit durch den Wegfall von Lager- und Getriebeelementen kompakter und leichter, was einen Vorteil bei begrenztem Bauraum an der Hinterachse ergibt. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit besteht lediglich aus einem Elektromotor in einem einfachen Gehäuse, welches lediglich das Antriebselement der ersten Getriebestufe enthält. Hierbei können die Montagekosten für ein Getriebe entfallen, da lediglich ein Elektromotor in das Gehäuse eingesetzt wird. Der Prüfaufwand für die Antriebseinheit reduziert sich auf die Prüfung des Elektromotors, da keine Getriebefunktionen geprüft werden müssen. Die kundenspezifische Adaption z. B. des elektrischen Anschlusssteckers erfolgt durch die Anpassung der dem Bremssattel abgewandten Gehäusehälfte, womit für eine fahrzeugspezifische Applikation im günstigsten Fall lediglich ein Kunststoffteil anzupassen ist. Die dem Bremssattel zugewandte Gehäusehälfte kann bei entsprechender Auslegung fahrzeugseitig rechts und links verwendet werden und reduziert damit weitere Kosten für die Werkzeugerstellung.
  • Reduzierter Bauteilebedarf:
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Komponenten werden funktionale Bauteile zusammengefasst, so dass sich die Anzahl der Bauteile verringert. Entfallen kann unter anderem das Abtriebsrad der Antriebseinheit inklusive dessen Lagerung.
  • Geringere Wirkungsgradschwankungen:
  • Eine bessere bzw. konstantere Schmierung von wesentlichen Getriebeelementen wird durch die Lagerung von Getriebeteilen im Hydraulikraum, welcher mit Hydrauliköl bzw. Bremsflüssigkeit gefüllt ist, erreicht. Diese werden bei den bisher bekannten Systemen mit Fett und den damit verbundenen Kriterien geschmiert.
  • Höherer Gesamtwirkungsgrad:
  • Alle relevanten Lagerstellen befinden sich in einem mit Bremsflüssigkeit gefüllten Metallgehäuse, das weniger Deformation der Lagerstellen durch die Abstützmomente zulässt. Die Antriebsleistung kann verringert werden, die Bauelemente können folglich z. B. kleiner dimensioniert oder einfacher ausgeführt werden.
  • Schlankere Bremssattelauslegung:
  • Durch den verbesserten Gesamtwirkungsgrad, der die Überwachung bzw. Begrenzung der Zuspannkräfte, und die Erkennung der hydraulischen Überlagerung beim Betätigen der Parkbremse, kann die mechanische Ausführung des Bremssattels schlanker und leichter werden.
  • Einfachere Bearbeitung des Bremssattel Gehäuses:
  • Das Bremssattel Gehäuse kann deutlich einfacher bearbeitet und hergestellt werden. Bei der Erfindung liegt der Vorteil, dass die Bohrung und Bearbeitung für eine Durchgangswelle grundsätzlich einfacher zu realisieren ist als eine rückseitige Bearbeitung mit zwingend erforderlicher exakter Ausrichtung zur Kolbenbohrung. Die Abdichtungen, sowohl die zwischen Aufnahmeschaft zwischen Antriebseinheit und Bremssattelgehäuse, als auch die zwischen der in das Gehäuse führenden Durchgangswelle unterliegen einer geringeren System bedingten radialen Auslenkung.
  • Praktische Anwendung:
  • Die erfindungsgemäße Grundidee des seitlichen Antriebes des Rot-Trans-Getriebes an einer Verzahnung am Zylinderumfang des Rotors in dem mit Bremsflüssigkeit gefüllten Hydraulikraum ist in 2 im Grundsatz dargestellt. Das Rot-Trans-Getriebe ist in diesem Ausführungsbeispiel als Spindel-Mechanik 71 realisiert. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Spindelmutter 70 von der Durchgangswelle 20 angetrieben. Die Spindelmutter 70 rotiert um die Spindel 87, wodurch die Spindel 87, welche im Bremskolben 4 gegen Drehung gesichert ist, axial verschoben wird. Der Antrieb der Spindelmutter 70 erfolgt seitlich über eine Durchgangswelle 20. Diese Durchgangswelle 20 leitet das Antriebsmoment von außen in den Hydraulikraum 10 des Bremssattelgehäuses 2 ein.
  • Detaillierte Beschreibung einer praktischen Anwendung und deren Ausführungsform für Scheibenbremsen mit Schwimmsatteldesign:
  • Die Scheibenbremse für vorzugsweise PKW Anwendung mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder 9 und dazu gehörendem Bremskolben 4 mit hydraulischem Bremskolbendichtring 3 zwischen Bremskolben 4 und Bremssattelgehäuse 2 wird gemäß 1 gleichzeitig zur Umsetzung der Funktion einer hydraulischen Betriebsbremse und einer elektrischen Parkbremsfunktion verwendet. Der Bremskolben ist einseitig hohl. Er ist zur Aufnahme von Elementen des Rot-Trans-Getriebes so ausgerichtet, das der Boden des Bremskolbens 4 in Richtung des Bremsbelages 6 zeigt.
  • Im Hydraulikraum 10 ist ein Rot-Trans-Getriebe in der Form einer vorzugsweise Spindelmechanik 71 angeordnet, welche eine seitlich von außen zugeführte Drehbewegung in eine Längsbewegung umwandelt. Hierdurch wird die für die Parkbremsfunktion benötigte Kraft auf die Innenfläche der axialen Bohrung oder Aussparung des Bremskolbens 4 realisiert.
  • Funktion der Spindel
  • Der Kraftaufbau in Richtung des Bremsbelages 6 wird, wie in 6 dargestellt, durch die Spindel 87, welche bei Betätigung der elektrischen Parkbremse auf die innere Seite der Bohrung des Bremskolbens 4 drückt, realisiert. Die Spindel 87 ist innerhalb des Bremskolbens 4 mit einer Verdrehsicherung 95 gelagert. Die Verdrehsicherung 95 ist in dieser Ausführung durch eine Verzahnung realisiert. Die Spindel 87 ist in diesem Beispiel mit einem Außenvierkant, der Bremskolben 4 mit einem dazu passenden Innenvierkant ausgeführt. Alternativ können jedoch auch andere Verzahnungsformen angewandt werden.
  • Die axial zur Kolbenbohrung 12 bewegliche Spindel 87 hat an ihrem Umfang ein Außengewinde, welches im vorliegenden Beispiel als Trapezgewinde 74 ausgeführt ist. Das Trapezgewinde 74 der Spindel 87 greift in ein passendes Innengewinde der Spindelmutter 70. Die Spindelmutter 70 ist axial durch einen Sicherungsring 79 in der Kolbenbohrung 12 fixiert und dreht sich bei Betätigung der elektrischen Parkbremse um die Spindel 87. Durch die Drehung der Spindelmutter 70 wird die Spindel 87 über das Trapezgewinde 74 angetrieben und axial verschoben. Hierbei wird durch die Umkehrung der Drehrichtung der Spindelmutter 70 ein Zuspannen bzw. Lösen der elektrischen Parkbremse erzeugt. Beim elektromechanischen Zuspannen der elektrischen Parkbremse wird die Spindel 87 in Richtung des Bremskolbens 4 bewegt, beim Lösen der elektrischen Parkbremse wird die Spindel 87 in die Spindelmutter 70 zurück gefahren.
  • Funktion der Spindelmutter
  • Die drehbare Spindelmutter 70 ist innerhalb der Kolbenbohrung 12 beidseitig axial und radial gelagert. Richtung Bremskolben 4 besteht die Axiallagerung aus dem Sicherungsring 79. Die Radiallagerung 78 erfolgt auf dieser Seite am Umfang der Spindelmutter 70 zwischen der Spindelmutter 70 und der Kolbenbohrung 12.
  • Auf der Seite der Spindelmutter 70 Richtung Boden der Kolbenbohrung 13 ist die Spindelmutter 70 geschlossen. Die Lagerung erfolgt vorzugsweise mittels eines Kombilagers 82. Dieses Kombilager 82 übernimmt gleichzeitig die axiale und radiale Lagerung am Boden der Kolbenbohrung 13. Die beiden Radiallager der Spindelmutter 70 werden vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt. Optional ist jedoch auch eine Wälzlagerung zur Reduzierung des mechanischen Verschleißes und der Lagerreibung einsetzbar.
  • Die Spindelmutter 70 besitzt an der dem Bremskolben abgewandten Seite an ihrem äußeren Umfang eine Schneckenverzahnung 72. Diese Schneckenverzahnung 72 wird vorzugsweise zwischen den Radiallagern der Spindelmutter 70 realisiert. In diese Schneckenverzahnung 72 greift, wie in 5 dargestellt, die Antriebsschnecke 22 einer Durchgangswelle 20, die das Bremssattelgehäuse 2 seitlich von außen nach innen in den Hydraulikraum 10 durchdringt. Die Antriebsschnecke 22 ist vorzugweise direkt in die Durchgangswelle 20 eingearbeitet. Die Drehung der Spindelmutter 70 wird durch die Drehung der Durchgangswelle 20 erzeugt. Dabei kämmt die auf der Durchgangswelle 20 befindliche Antriebsschnecke 22 die Schneckenverzahnung 72 am Umfang der Spindelmutter 70. Daraus folgt, wie in 6 dargestellt, eine Axialbewegung der Spindel 87 über das Trapezgewinde 74 zwischen Spindelmutter 70 und Spindel 87. Besonders ist nochmals darauf hinzuweisen, dass die Spindelmechanik 71 und auch die durch die Schneckenverzahnung 72 und die Antriebsschnecke 22 gebildete innere Getriebestufe erfindungsgemäß von der Bremsflüssigkeit oder dem Hydrauliköl umspült werden.
  • Wie schon ausgeführt wurde, ist die Grundidee der Erfindung der seitliche Antrieb der Spindelmechanik 71 an ihrem Rotor, hier der Spindelmutter 70.
  • Funktion der Durchgangswelle
  • Die Durchgangswelle 20 ist, wie in 5 dargestellt, im Bremssattelgehäuse 2 zur Schneckenverzahnung 72 zum Umfang der Spindelmutter 70 gelagert. Der Antrieb der Durchgangswelle 20 außerhalb des Bremssattelgehäuses 2 erfolgt über ein am äußeren Ende der Durchgangswelle 20 befindliches Abtriebsrad 38. Dieses Abtriebsrad 38 besitzt eine Schneckenverzahnung 39, die von einer Antriebsschnecke 54 angetrieben wird, welche auf der Motorwelle 53 des Elektromotors 52 befestigt ist.
  • Die grundsätzliche Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hiermit dargestellt. Damit ist die wesentliche erfindungsgemäße Aufgabe, nämlich die Vereinfachung der Mechanik der elektrischen Parkbremse, realisiert. Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen und ergänzende Details dargestellt.
  • Antrieb des Rot-Trans-Getriebes mit Kegelradverzahnung:
  • Eine alternative Ausführungsform gemäß 14 zu einer an der Spindelmechanik 430 seitlich am Außendurchmesser des angetriebenen zylindrischen Teils vorbei geführten Durchgangswelle 420 ergibt sich durch eine Verzahnung der Durchgangswelle 420 an ihrem im Hydraulikraum 410 befindlichen Wellenende. Die Zahnräder 427, 486 der Verzahnung werden als Kegelradverzahnung ausgeführt. Das Kegelrad am Ende der Durchgangswelle 420 bildet zusammen mit dem Rotor der Spindelmechanik 430, hier der Spindelmutter 431, eine Getriebestufe im Hydraulikraum 410.
  • Die beschriebene Ausführungsform mit einer angetriebenen Spindelmutter mit Kegelradverzahnung kann ebenfalls als Version mit angetriebener Spindel ausgeführt werden. In diesem Fall bildet die Spindelmutter den Stator der Spindelmechanik, der im Bremskolben verdrehsicher gelagert wird. Der Antrieb der Spindel erfolgt analog zur vorab beschriebenen Ausführungsform über eine Kegelradverzahnung an ihrem Umfang, in die ein am Ende der Durchgangswelle angeformtes Kegelrad innerhalb des Hydraulikraumes eingreift, und zusammen mit der Kegelradverzahnung der Spindel eine Getriebestufe bildet. Die durch das Kegelrad der Durchgangswelle angetriebene Verzahnung des rotatorischen Teils der Spindelmechanik kann am zylindrisch ausgeformten Teil, oder der Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung des rotatorischen Teils des Rot-Trans-Getriebes angebracht sein.
  • Lösen der Parkbremse
  • Ergänzend zur obigen Beschreibung des Zuspannens der elektrischen Parkbremse werden hier Elemente, welche beim Lösen der elektrischen Parkbremse wichtig sind, beschrieben. Wie in 3 dargestellt, wird die Spindelmechanik 71 beim Betätigen der elektrischen Parkbremse auseinander geschoben und drückt auf einer Seite auf den Bremskolben 4, und stützt sich an der anderen Seite am Boden der Kolbenbohrung 13 ab. Beim Lösen der elektrischen Parkbremse wird die Spindel 87 in die Spindelmutter 70 eingedreht. Im Betriebsfall wird die Spindel 87 nur bis zur Löseposition zurück gefahren, in welcher der Bremsbelag 6 keine Bremswirkung mehr auf die Bremsscheibe bewirkt. Die Spindel 87 wird somit nicht bis zum Anschlag zwischen Spindelmutter 70 und Spindel 87 eingedreht. In besonderen Fällen, wie z. B. Bremsbelagwechsel, wird die Spindel 87 komplett in die Spindelmutter 70 eingedreht, das heißt, die Spindel 87 läuft gegen die Innenseite des Bodens der Spindelmutter 70. Um ein Verklemmen der Spindelmechanik 71 zu verhindern, wird in 6 zwischen Spindel 87 und Spindelmutter 70 ein Axiallager als Punktlagerung dargestellt, und vorzugsweise als Kalottenverklemmschutz 92 realisiert. Dieser Kalottenverklemmschutz 92 dient als Anlauf-Lager beim Zurückdrehen der Spindel 87. Durch die punktförmige Axiallagerung zwischen Spindel 87 und Spindelmutter 70 wird das beim Zusammenlaufen von Spindel 87 und Spindelmutter 70 entstehende Reibmoment im Anlauflager reduziert, so dass die Spindel 87 und Spindelmutter 70 gegeneinander lösbar bleiben.
  • Alternativ hierzu ist gemäß 13 der Verklemmschutz 88 auch zwischen drehbarer Spindelmutter 94 und angetriebener Spindel 96 am Umfang der Spindel realisierbar, wie bereits aus verschiedenen technischen Veröffentlichungen bekannt ist.
  • Weitere Getriebestufe im Hydraulikraum:
  • Alternativ zum direkten Antrieb des Rot-Trans-Getriebes mittels einer Durchgangswelle kann eine weitere Getriebestufe innerhalb des Hydraulikraumes angeordnet werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine höhere Übersetzung innerhalb des Hydraulikraumes zu realisieren, die externe Antriebseinheit zu vereinfachen, und die Lagermomente der externen Antriebseinheit nochmals zu reduzieren. Hierbei treibt die Durchgangswelle eine im Bremssattelgehäuse gelagerte Zwischenstufe an, die den Rotor des Rot-Trans-Getriebes antreibt. Die praktische Ausführung der Zwischenstufe kann aus einem im Boden der Kolbenbohrung gelagerten Zahnrad bestehen, das eingangsseitig und ausgangsseitig Richtung Rotor des Rot-Trans-Getriebes eine unterschiedliche Verzahnung besitzt, und damit eine Untersetzung Richtung Rot-Trans-Getriebe bewirkt.
  • Weitere Funktionen der Zwischenwelle
  • Die Windungsrichtung des Gewindes zwischen der Spindel 87, 232, 332, 354, 432, 532 und der Spindelmutter 70, 231, 304, 372, 431, 531 ist vorzugsweise so gerichtet ist, dass die beim Zuspannen der Parkbremse in der Durchgangswelle 20, 220, 320, 364, 420, 520 entstehende Kraft 75 in Ausgangsrichtung 21 der Durchgangswelle 20, 220, 320, 364, 420, 520 wirkt. Dies ist unabhängig davon, ob die Spindel 87, 232, 332, 354, 432, 532 oder die Spindelmutter 70, 231, 304, 372, 431, 531 angetrieben wird.
  • Die Durchgangswelle 20 besitzt gemäß 5 auf beiden Seiten der Antriebsschnecke 22 eine axiale und eine radiale Lagerung. Das im Hydraulikraum 10 liegende Ende der Durchgangswelle 20 besitzt ein Radialwellenlager 24. Dieses Radialwellenlager 24 ist vorzugsweise als Gleitlagerung ausgeführt. Diese Lagerstelle ist so konstruiert, dass sich die Durchgangswelle 20 in axialer Richtung verschieben kann. Die axiale Lagerung 23 der Durchgangswelle 20 wird an dieser Stelle vorzugsweise durch eine Punktlagerung in Kalottenform ausgeführt. Die in Ausgangsrichtung 21 der Durchgangswelle 20 aus dem Hydraulikraum 10 befindliche Lagerung besitzt ein separates Radialwellenlager 26, welches eine axiale Verschiebung der Durchgangswelle 20 zulässt. Das Radialwellenlager 26 ist vorzugsweise als Gleitlagerung ausgelegt, kann jedoch auch als Wälzlagerung ausgeführt werden. Beide Radiallagerstellen der Durchgangswelle 20 befinden sich vorzugsweise im Bremssattelgehäuse 2. Das Axialwellenlager 29 der Durchgangswelle 20, welches die bei Zuspannen der elektrischen Parkbremsfunktion nach außen wirkende Kraft 75 abstützt, befindet sich etwa in der Mitte der Durchgangswelle 20. An der Durchgangswelle 20 ist ein Abstützbund 28 angebracht. Die Durchgangswelle 20 stützt sich über diesen Abstützbund 28 gegen die Axiallagerung 29 in Ausgangsrichtung 21. Diese Axiallagerung 29 stützt sich gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung nach außen gegen eine Spielausgleichsfeder 42 ab, welche sich gegen die Verschraubung 40 der Durchgangswelle 20 abstützt. Die Spielausgleichfeder 42 dient dem Ausgleich von Längstoleranzen zwischen den axialen Lagerstellen 23 und 29 der Durchgangswelle 20. Alternativ zu einer Spielausgleichsfeder 42 ist auch eine Ausführung, wie in 8 dargestellt, mit einem Federpaket 41 möglich, welches eine größere Verschiebbarkeit der Durchgangswelle 20 zulässt.
  • Verschraubung der Durchgangswelle
  • Die Durchgangswelle 20 wird mittels einer Verschraubung 40, welche über die Spielausgleichsfeder 42 auf das Axialwellenlager 29 drückt, im Bremssattelgehäuse 2 axial fixiert. Die Verschraubung 40 hat verschiedene Funktionen. Dies sind im Wesentlichen:
    • a) Abstützung der Axialkraft der Durchgangswelle 20 in Ausgangsrichtung 21.
    • b) Aufnahme der inneren hydraulischen Dichtung 46 zwischen Durchgangswelle 20 und Verschraubung 40.
    • c) Aufnahme der äußeren hydraulischen Dichtung 47 zwischen Verschraubung 40 und Bremssattelgehäuse 2
    • d) Aufnahme der Flanschdichtung 48 zwischen Verschraubung 40 Antriebseinheit 50
    • e) Flansch für die Ankopplung der Antriebseinheit 50.
    Die Fixierung der Verschraubung 40 mittels eines Gewindes kann alternativ auch durch eine andere konstruktive Lösung, wie z. B. eine Verstemmung oder eine Verpressung erfolgen.
  • Zur Vereinfachung der Produktion kann zusammen mit der Verschraubung 40 und der Durchgangswelle 20 eine Montagegruppe erstellt werden. In dieser Montagegruppe sind zusätzlich die Lagerelemente 29, 24, die Dichtelemente 46, 47, 48, die Spielausgleichfeder 42 oder alternativ das Federpaket 41, und das Abtriebsrad 38 inklusive dessen Sicherungsring 36 enthalten. Das äußere Radiallager 26 der Durchgangswelle 20 kann aus dem Bremssattelgehäuse 2 herausgenommen und wie in 5 dargestellt in diese Baugruppe integriert werden. Damit ist ein wesentlicher Anteil der Montage der für die elektrische Parkbremsfunktion notwendigen Komponenten in einer Baugruppe zusammengefasst. Die Erstellung der Baugruppe kann optional auch mit weniger als den genannten Komponenten erfolgen.
  • Antrieb der Durchgangswelle
  • Wie in 5 dargestellt, ist am äußeren Ende der Durchgangswelle 20 ein Wellenschaft 34 zur Aufnahme des Abtriebsrades 38 der Getriebestufe 32 zwischen Durchgangswelle 20 und der Motorwelle 53 des Elektromotors 52 angebracht, wie in der Detailzeichnung 7 nochmals gezeigt. Das Abtriebsrad 38 dieser Getriebestufe 32 wird, wie in 5 dargestellt, vorzugsweise formschlüssig mittels einer Wellen-Nabenverbindung mit der Durchgangswelle 20 verbunden, so dass das Abtriebsrad 38 nur auf der Durchgangswelle 20 gelagert ist. Es ist keine weitere Lagerung des Abtriebsrades 38 im Antriebsgehäuse 56 vorgesehen. Die Getriebestufe 32 wird vorzugsweise als Schneckengetriebe realisiert, dies ermöglicht eine kleine Bauweise. Außerdem ermöglicht die Schneckenverzahnung 39 des Abtriebsrades 38 eine Verschiebbarkeit der Durchgangswelle 20 in axialer Richtung. Das heißt, der Antrieb des Abtriebsrades 38 erfolgt über eine Antriebsschnecke 54, welche direkt, vorzugsweise mittels Kraftschluss auf der Motorwelle 53 des Elektromotors 52 angebracht ist. Alternativ ist jedoch auch der Einsatz anderer Getriebe, wie z. B. Stirnradgetriebe oder Kegelradgetriebe möglich.
  • Antrieb der Durchgangswelle mit Kegelradverzahnung:
  • Eine zusätzliche Ausführungsform zum Antrieb der Durchgangswelle 520 ergibt sich durch eine Kegelradverzahnung zwischen dem Zahnrad 555 auf der Antriebswelle des Elektromotors 552 und dem auf der Durchgangswelle 520 befindlichen Abtriebsrad, das als Kegelrad 533 ausgeführt wird.
  • Die Antriebseinheit
  • Wie in 7 dargestellt, befindet sich der Elektromotor 52 in einer vormontierten Antriebseinheit 50. Diese wird gemäß der Erfindung in axialer Richtung auf den Flansch der Verschraubung 40 der Durchgangswelle aufgeschoben. Hierbei wird der Flansch der Verschraubung 40 gegenüber dem Bremssattelgehäuse 2 und der Durchgangswelle 20 so ausgerichtet, dass die Antriebsschnecke 54 das Abtriebsrad 38 gemäß der Auslegung dieser Getriebestufe 32 kämmt. Die Antriebseinheit 50 besteht aus dem Antriebsgehäuse 56, dem Elektromotor 52, der Antriebsschnecke 54 auf der Motorwelle 52, und der Stromzuführung 67 für den Elektromotor 52.
  • Der Elektromotor 52 ist im Antriebsgehäuse 56 gelagert. Das Antriebsgehäuse 56 beinhaltet zusätzlich den elektrischen Anschlussstecker 66 für den Anschluss an die fahrzeugseitige Kontaktierung und bewirkt, dass die Antriebsschnecke 54 des Elektromotors 52 exakt zum Abtriebsrad 38 der Durchgangswelle 20 ausgerichtet ist.
  • Das Gehäuse 56 der Antriebseinheit 50 ist vorzugsweise als Kunststoffgehäuse realisiert. Das Antriebsgehäuse 56 ist vor der Montage des Elektromotors 52 zweiteilig. Die Teilungsebene 60 des Antriebsgehäuses 56 ist vorzugsweise auf der Höhe der Motorachse des Elektromotors 52 und vorzugsweise parallel zur Kreisfläche des Flansches der Verschraubung 40, die die Durchgangswelle 20 im Bremssattelgehäuse 2 fixiert. Damit sind sowohl die Flanschflächen 65 des Antriebsgehäuses 56, als auch die Lagerstellen des Elektromotors 52, und gegebenenfalls eine zusätzliche Lagerstelle für die Motorwelle in demselben Kunststoff-Spritzteil gefertigt. Dies hat den Vorteil, dass die zulässigen Fertigungstoleranzen zwischen Elektromotorlagerungen 57, 58 und den Flanschflächen des Antriebsgehäuses 65 durch die Werkzeugform eingehalten werden. Diese Hälfte des Antriebsgehäuses 56 wird im Folgenden auch dem Bremssattel zugewandte Gehäusehälfte 61 genannt.
  • Die zweite Gehäusehälfte des Antriebsgehäuses 56 wird dem Bremssattel abgewandte Gehäusehälfte 62 genannt. Sie nimmt den elektrischen Anschluss-Stecker 66 und die elastischen Gegenlager 59 des Elektromotors 52 auf. Die elektrische Stromzuführung 67 ist vorzugsweise so konstruiert, dass sie sowohl den fahrzeugseitigen Steckkontakt bildet, als auch die Kontaktierung 68 zu den Motorkontakten herstellt. Die kundenspezifische Adaption z. B. des elektrischen Anschlusssteckers 66 erfolgt durch die Anpassung der dem Bremssattel abgewandten Gehäusehälfte 62, womit für eine fahrzeugspezifische Applikation im günstigsten Fall lediglich dieses Kunststoffteil anzupassen ist. Das Antriebsgehäuse 56 kann im günstigsten Fall bei entsprechender Einbaulage am Bremssattelgehäuse 2 fahrzeugseitig vorzugsweise rechts und links verwendet werden und reduziert damit weitere Kosten für die Werkzeugerstellung. Bei der Montage der Antriebseinheit 50 wird zunächst der Elektromotor 52 in die dem Bremssattel zugewandte Gehäusehälfte 61 eingelegt. Anschließend wird die dem Bremssattel abgewandte Gehäusehälfte 62, in welche die Motorkontaktierung 68 eingebracht wurde, auf die Motorkontakte des Elektromotors 52 aufgeschoben, bis die Gehäusehälften aneinander liegen. Anschließend werden die beiden nun aneinander liegenden Gehäusehälften 61 und 62 dicht verschweißt oder verklebt.
  • Alternative praktische Anwendung durch angetriebene Spindel Alternativ zur angetriebenen Spindelmutter 70 in 3 und 6 ist gemäß 10 der Antrieb der drehbaren Spindel 232 gezeigt.
  • Der Kraftaufbau in Richtung des kolbenseitigen Bremsbelages 206 wird hier durch die Spindelmutter 231, welche bei Betätigung der elektrischen Parkbremse auf die innere Seite des Bremskolbens 204 drückt, realisiert. Die Spindelmutter 231 ist innerhalb des Bremskolbens 204 verdrehsicher gelagert. Die Verdrehsicherung 234 ist in dieser Ausführung ebenfalls durch einen Vierkant realisiert. Die Spindelmutter 231 ist hierbei mit einem Außenvierkant, der Bremskolben 204 mit einem dazu passenden Innenvierkant ausgeführt. Eine andere Art der Verzahnung zwischen Bremskolben 204 und Spindelmutter 231 ist hier optional möglich.
  • Die axial zur Kolbenbohrung 212 verschiebbare Spindelmutter 231 enthält ein Innengewinde, welches im vorliegenden Beispiel als Trapezgewinde 235 ausgeführt ist. Das Trapezgewinde 235 der Spindelmutter 231 umfasst ein passendes Außengewinde der Spindel 232. Die Spindel 232 ist axial durch eine Sicherungsring 279 in der Kolbenbohrung 212 fixiert und dreht sich bei Betätigung der elektrische Parkbremse in der Spindelmutter 231. Durch die Drehung der Spindel 232 wird die Spindelmutter 231 über das Trapezgewinde 235 angetrieben und axial verschoben. Hierbei wird durch die Umkehrung der Drehrichtung der Spindel 232 ein Zuspannen bzw. Lösen der Parkbremse erzeugt. Beim elektromechanischen Zuspannen der Parkbremse wird die Spindelmutter 232 in Richtung des Bremskolbens 204 bewegt, beim Lösen der elektrischen Parkbremse wird die Spindelmutter 231 zurück gefahren.
  • Die drehbare Spindel 232 ist beidseitig axial und radial gelagert. Richtung Bremskolben 204 besteht die Axiallagerung aus dem Sicherungsring 279. Die Radiallagerung erfolgt auf dieser Seite über das Trapezgewinde 235. Die Spindelmutter, welche die Spindel 232 umgibt, stützt sich wiederum radial und axial an der Innenseite des Bremskolbens 204 ab. Auf der Seite der Spindel 232 Richtung Boden der Kolbenbohrung 213 erfolgt die Lagerung der Spindel 232 vorzugsweise mittels eines Kalottenlagers 238. Dieses Kalottenlager 238 übernimmt die axiale Lagerung am Boden der Kolbenbohrung 213. Das Radiallager 237 der Spindel 232 wird vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt. Alternativ hierzu ist auch ein Kombilager, wie in 6 dargestellt, möglich.
  • Die Spindel 232 besitzt an ihrem Umfang eine Schneckenverzahnung 236. Die Spindel, die Schneckenverzahnung 236, sowie der Lagerzapfen 217 sind in einem Bauteil realisiert. In diese Schneckenverzahnung 236 greift die Antriebsschnecke 222 einer Durchgangswelle 220, die das Bremssattelgehäuse 202 von außen nach innen in den Hydraulikraum 210. Die weitere Funktion der Erfindung erfolgt wie oben beschrieben. Dies betrifft die Zuführung der Antriebskraft über die Schneckenverzahnung 236, sowie den Kalotten Verklemmschutz 233 zwischen Spindel 232 und Spindelmutter 231.
  • Alternative praktische Anwendung durch Kombination von Kolben und Spindelmutter
  • Aufbauend auf 10 wird in 11 eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Antriebstechnologie der Spindeleinheit 330 identisch ist, aber die Spindelmutter und der Bremskolben 304 eine Einheit bilden. Diese Einheit übernimmt gleichzeitig die Funktion des Bremskolbens 304 und der Spindelmutter. Somit ist der Bremskolben 304 Bestandteil des Rot-Trans-Getriebes, in diesem Falle der Spindelmechanik 330. Auch hier wird die Spindel 332 über eine Durchgangswelle 320 angetrieben, die mit einer Schnecke 322 in eine Schneckenverzahnung 336 am Umfang der Spindel 332 innerhalb des Hydraulikraumes 310 eingreift. Der äußere Antrieb der Durchgangswelle 320 erfolgt gemäß der Darstellung und Beschreibung nach 2. Die unabhängige hydraulische Betätigung durch die Betriebsbremse wird in diesem Fall dadurch ermöglicht, dass die in 11 beschriebene Schneckenverzahnung 336 an der angetriebenen Spindel 332 so breit ausgeführt wird, dass die durch hydraulischen Druck erzeugte axiale Bewegung der Spindelmechanik 330 bei Betätigung der Betriebsbremse erfolgen kann, ohne dass der Eingriff der verbreiterten Schneckenverzahnung 336 mit der Antriebsschnecke 322 auf der Durchgangswelle 320 unterbrochen wird.
  • Die Verzahnung der Schneckenverzahnung 336 wird vorzugsweise als gerade Verzahnung ausgeführt. Dadurch wird verhindert, dass bei rein hydraulisch erzeugter Axialbewegung eine Radialkraft an der Schneckenverzahnung 336 aufgebaut und eine Drehbewegung an der Spindel 332 erzeugt wird. Die Achse der Durchgangswelle 320 wird in diesem Fall nicht rechtwinklig zur Achse der Spindelmechanik 330, sondern kleiner 90 Grad ausgeführt, damit ein funktionierender Schneckenantrieb ermöglicht wird.
  • Durch diese Konstruktion kann auf eine separate Spindelmutter 231, wie in 10 dargestellt, verzichtet werden. Die Radiallagerung 337 der drehbaren Spindel 332 gemäß 11 in Richtung Boden der Kolbenbohrung 313 ist in diesen Fall so ausgeführt, dass eine axiale Verschiebung der gesamten Spindelmechanik 330 in Richtung des Bremsbelages 306 möglich ist. Bei Betätigung der hydraulischen Betriebsbremse wird folglich der Rotor der Spindelmechanik 332 und damit die gesamte Spindelmechanik 330 axial zur Kolbenbohrung 312 verschoben. Die Verschiebungsmöglichkeit der Spindelmechanik 330 innerhalb der Kolbenbohrung 312 muss mindestens den Weg zulassen, den die Betriebsbremse bei der hydraulischen Betätigung maximal erzeugt. Die punktförmige Axiallagerung 338 der Spindel am Boden der Kolbenbohrung 313 bleibt wie in 10 beschrieben. Der punktförmige Kalottenverklemmschutz 333 zwischen der Spindel 334 und dem inneren Boden der Spindelmutter 304 verhindert ein Verklemmen des Rotors 332 mit der Spindelmutter 304. Die Kompensation des Bremsbelagverschleißes wird weiterhin durch die Nachstellung der Spindelmutter 304 selbst realisiert.
  • Alternative praktische Anwendung durch Kombination von Kolben und Spindel
  • Aufbauend auf 10 wird in 12 eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Antriebstechnologie innerhalb der Spindeleinheit 370 identisch ist, aber die Spindel und der Bremskolben 354 eine Einheit bilden, die Spindelmutter 372 wird angetrieben. Diese Einheit übernimmt gleichzeitig die Funktion des Bremskolbens 354 und der Spindel. Somit ist der Bremskolben 354 Bestandteil des Rot-Trans-Getriebes und in diesem Fall der Spindelmechanik 370. Auch hier wird die Spindelmutter 372 über eine Durchgangswelle 364 angetrieben, die mit einer Schnecke 365 in eine Schneckenverzahnung 376 am Umfang der Spindelmutter 372 innerhalb des Hydraulikraumes 360 eingreift. Der äußere Antrieb der Durchgangswelle 364 erfolgt gemäß der Darstellung und Beschreibung nach 2. Die unabhängige hydraulische Betätigung durch die Betriebsbremse wird in diesem Fall dadurch ermöglicht, dass die in 12 beschriebene Schneckenverzahnung 376 an der angetriebenen Spindelmutter 372 so breit ausgeführt wird, dass die durch hydraulischen Druck erzeugte axiale Bewegung der Spindelmechanik 370 bei Betätigung der Betriebsbremse erfolgen kann, ohne dass der Eingriff der verbreiterten Schneckenverzahnung 376 mit der Antriebsschnecke 365 auf der Durchgangswelle 364 unterbrochen wird.
  • Die Verzahnung der Schneckenverzahnung 376 wird vorzugsweise als gerade Verzahnung ausgeführt. Dadurch wird verhindert, dass bei rein hydraulisch erzeugter Axialbewegung eine Radialkraft an der Schneckenverzahnung 376 aufgebaut und eine Drehbewegung an der Spindelmutter 372 erzeugt wird. Die Achse der Durchgangswelle 364 wird in diesem Fall nicht rechtwinklig zur Achse der Spindelmechanik 370, sondern kleiner 90 Grad ausgeführt, damit ein funktionierender Schneckenantrieb ermöglicht wird.
  • Durch diese Konstruktion kann auf eine separate Spindel 87, wie in 6 dargestellt, verzichtet werden. Die Radiallagerung der drehbaren Spindelmutter 372 gemäß 12 in Richtung Boden der Kolbenbohrung 363 ist in diesen Fall so ausgeführt, dass eine axiale Verschiebung der gesamten Spindelmechanik 370 in Richtung des Bremsbelages 356 möglich ist. Bei Betätigung der hydraulischen Betriebsbremse wird folglich der Rotor der Spindelmechanik 372 und damit die gesamte Spindelmechanik 370 axial zur Kolbenbohrung 362 verschoben. Die Verschiebungsmöglichkeit der Spindelmechanik 370 innerhalb der Kolbenbohrung 362 muss mindestens den Weg zulassen, den die Betriebsbremse bei der hydraulischen Betätigung maximal erzeugt. Die punktförmige Axiallagerung 378 der Spindelmutter 372 am Boden der Kolbenbohrung 363 bleibt wie oben in 10 dargestellt. Der punktförmige Kalottenverklemmschutz 373 zwischen der Spindelmutter 372 und dem inneren Boden der Spindelmutter 372 verhindert ein Verklemmen des Rotors 372 mit der Spindel 354. Die Kompensation des Bremsbelagverschleißes wird weiterhin durch die Nachstellung der Spindel realisiert.
  • Alternative Ausführungsformen der Durchgangswelle
  • Durchgangswelle mit Federpaket
  • Die im vorigen Text erwähnte alternative Ausführung zur Spielausgleichsfeder 42 der Durchgangswelle 20 durch ein Federpaket 41 wird in 8 ausführlich dargestellt. Wie bereits ausgeführt, sind die Radialwellenlager 24 und 26 der Durchgangswelle 20 so konstruiert, dass sich die Durchgangswelle 20 axial in Ausgangsrichtung 21 verschieben kann. Das Federpaket 41 dient analog zur Spielausgleichsfeder 42 der Vorspannung der axialen Lagerung und als Toleranzausgleich für Längentoleranzen der Durchgangswelle 20 und der sie umgebenden Lagerstellen in der Fertigung. Das Federpaket 41 wird vorzugweise mittels Tellerfedern ausgeführt. Alternativ sind jedoch auch Torsions-Schraubenfedern einsetzbar. Das Federpaket 41 stützt sich von innen gegen die Verschraubung 40 ab.
  • Eine zusätzliche Funktion des Federpaktes 41 ist die Möglichkeit der Kraftmessung bzw. Krafterkennung durch die Änderung der Stromaufnahme des Elektromotors 52 beim Zufahren und gegebenenfalls auch beim Lösen der elektrischen Parkbremse.
  • Es existieren zwei Betriebsfälle, bei denen die Durchgangswelle 20 Kraft gegen das Federpaket 41 ausübt. Bei Beaufschlagung durch hydraulischen Druck bei Betätigung der Betriebsbremse wird die Durchgangswelle 20 nach außen gedrückt. Die resultierende Kraft ist abhängig vom hydraulischen Druck und der resultierenden nach außen wirkenden Fläche der Durchgangswelle 20. Der zweite Betriebsfall ist das Zuspannen der elektrischen Parkbremse. Das Gewinde zwischen Spindelmutter 70 und Spindel 87 ist so ausgerichtet, dass die rückwirkende Axialkraft an der Durchgangswelle 20 nach außen gerichtet ist. Die Verschiebekraft auf die Durchgangswelle 20 wird durch die Kraft 75 an der Spindelmutter 70 erzeugt, welche in axialer Richtung auf die Durchgangswelle 20 wirkt.
  • Sobald die rückwirkende Axialkraft die von der Vorspannkraft des Federpaketes 41 bestimmte Kraft überschreitet, wird die Durchgangswelle 20 axial in Ausgangsrichtung 21 des Gehäuses bewegt. Diese Bewegung ist begrenzt durch das Blockmaß des Federpaketes 41.
  • Die Vorspannung des Federpaketes 41 ist so ausgelegt, dass das Axialspiel der Durchgangswelle 20 minimiert wird. Zusätzlich kann durch eine gezielte Auslegung der Vorspannung festgelegt werden, ab wann das Federpaket 41 durch die rückwirkende Axialkraft komprimiert wird.
  • Die Blockkraft des Federpaketes 41 ist so ausgelegt, dass die erforderliche Zuspannkraft der elektrischen Parkbremse erreicht wird, bevor das Federpaket auf Block läuft.
  • Wie in 16a, 16b, 16c dargestellt, bewirkt das Überschreiten der Vorspannkraft und der daraus resultierenden beginnenden Komprimierung des Federpaketes 41 eine Änderung des Anstiegsverlaufs der Stromaufnahme des Elektromotors 52. Dies ist in den Diagrammen mit dem ersten Knickpunkt 140 dargestellt. Bei anschließendem Erreichen der Blockkraft des Federpaketes 41 ist wiederum eine Änderung des Anstiegsverlaufs der Stromaufnahme des Elektromotors 52 erkennbar. Dieser Knickpunkt 141 ist in Diagramm 16a dargestellt. Diese Knickpunkte 140 und 141 im Strom/Zeitdiagramm des Elektromotors 52 lassen sich erfassen und auswerten. Das resultierende Kraftniveau innerhalb der elektrischen Parkbremse lässt sich hiermit ermitteln. Thermische Schwankungen der Federkennlinie des Federpaketes 41 können durch Materialkombinationen teilweise ausgeglichen werden.
  • Eine hydraulische Überlagerung der elektrischen Parkbremse durch die Betätigung der Betriebsbremse wird im Strom/Zeitdiagramm des Elektromotors 52 mit erfasst. Die Kompression des Federpaketes 41 erfolgt hier durch die Addition zweier Kräfte, die auf die Durchgangswelle 20 wirken, die sich wiederum gegen das Federpaket 41 abstützt. Dies ist die Kraft, welche sich durch den hydraulischen Druck auf die nach außen wirkende resultierende Fläche der Durchgangswelle 20 ergibt. Die zweite Kraft ist die seitens der Schneckenverzahnung 72 der Spindelmutter 70 auf die Durchgangswelle 20 rückwirkende Axialkraft. Bei signifikantem hydraulischem Druck der Betriebsbremse kann die Vorspannkraft des Federpaketes 41 bereits überschritten sein. Wird während dieser Betriebsphase der Betriebsbremse die elektrische Parkbremse zusätzlich betätigt, kann der erste Knickpunkt 140 im Strom/Zeitdiagramm des Elektromotors 52 nicht mehr detektiert werden, da die Vorspannkraft des Federpaketes 41 bereits durch die hydraulische Verschiebung der Durchgangswelle 20 überschritten wurde. Da die Änderung der Stromaufnahme des Elektromotors 52 bei Erreichung der Blockkraft des Federpaketes 41 eine signifikant andere Charakteristik besitzt, ist diese eindeutig als 2. Knickpunkt 141 erkennbar. Damit lässt sich überwachen, ob vor der Betätigung der elektrischen Parkbremse bereits ein hydraulischer Druck beaufschlagt wurde.
  • Durchgangswelle mit Bremselement
  • Als Ergänzung zur Funktionalität des Federpaketes 41 wird gemäß 9 im Bereich der äußeren Axiallagerung 29 der Durchgangswelle 20 ein Reibbelag 31 vorgesehen. Der Reibbelag 31 wird durch die Verschiebung der Durchgangswelle 20 in Ausgangsrichtung 21 aktiviert. Bevor die Bremswirkung des Reibbelages 31 eintritt, muss die erforderliche Zuspannkraft der elektrischen Parkbremse überschritten sein. Das Federpaket 41 wird so ausgelegt, dass die Bremswirkung des Reibbelages 31 in Kraft tritt, sobald die erforderliche Zuspannkraft der elektrischen Parkbremse überschritten ist. Der Reibbelag 31 wird vorzugsweise als Konusbremse ausgeführt. Durch die Bremswirkung des Reibbelages 31 auf die Durchgangswelle 20 wird, wie in 16b dargestellt eine deutlichere Erkennung des 2. Knickpunktes 142 erreicht, weil der Elektromotor 52 durch die Bremswirkung an der Durchgangswelle 20 einen höheren Strom aufnimmt. Der Reibbelag 31 wirkt gleichzeitig als mechanische Überlastsicherung, die eine zu hohe Zuspannkraft verhindert.
  • Ergänzend hierzu kann das Federpaket 41 so ausgestaltet werden, dass vor Erreichen der Bremswirkung des Reibbelages 31 eine signifikante Änderung der Kennlinie des Federpaketes 41 erfolgt. Dies kann beispielsweise durch ein Federpaket 41 mit wegabhängig zweistufiger Federkennlinie erfolgen. Damit werden letztendlich, wie in 16c dargestellt, 3 Knickpunkte im Strom/Zeitdiagramm des Elektromotors 52 erzeugt. Knickpunkt 1 140 wie bisher bei Erreichen der Vorspannkraft des Federpaketes 41. Knickpunkt 2 143 bei Kennlinienänderung des Federpaketes 41. Knickpunkt 3 144 bei Erreichen der Bremswirkung des Reibbelages oder bei Blocklauf des zweistufigen Federpaketes. Diese Konstellation ermöglicht wie oben beschrieben ein Abschalten des Elektromotors 52 nach Erkennung des 2. Knickpunktes 143. Falls der 2. Knickpunkt 143 nicht erkannt wird, fungiert Knickpunkt 3 144 als Rückfallebene zur Abschaltung des Elektromotors 52. Gleichzeitig wird wie oben beschrieben die Durchgangswelle 20 abgebremst und das System vor Überlast gesichert.
  • Reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung
  • Die erfindungsgemäß zur Unterstützung der Selbsthemmung der Parkbremse dienende optionale Ergänzung der reversiblen Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung 110 ist in 17 dargestellt. Die mechanischen Bauelemente der Rücklaufbremse befinden sich hierbei in einer radialen Einbuchtung am Umfang des Rotors, vorzugsweise der Spindelmutter 170, und sind dort so gelagert, dass eine radiale Verschiebung der Bauelemente möglich ist.
  • Die Baugruppe der reversiblen Rücklaufbremse besteht aus dem Rücklaufbremsenträger 111, der an seiner, der Achse der Spindelmutter 170 zugewandten Seite, mittels einer Vorspannfeder 122 an der Spindelmutter 170 radial abgestützt wird. Der Rücklaufbremsenträger 111 wird durch die Vorspannfeder 122 radial nach außen gedrückt und stützt sich mit Anschlagflächen 127 innerhalb der Einbuchtung der Spindelmutter 170 radial nach außen ab. Durch diese Anschlagflächen 127 des Rücklaufbremsenträgers 111 wird eine Berührung des Rücklaufbremsenträgers 111 mit der Wand der Kolbenbohrung 112 verhindert. Der Rücklaufbremsenträger 111 besitzt an seiner radial der Wand der Kolbenbohrung 112 zugewandten Seite eine keilförmige Aussparung, die einen innerhalb dieser Aussparung beweglichen runden Wälzkörper 115 aufnimmt.
  • Die Rotationsachse des Wälzkörpers 115 liegt parallel zur Achse der Spindelmechanik 171. Die Aussparung des Rücklaufbremsenträgers 111 ist so gestaltet, dass sich zwischen der Wand der Kolbenbohrung 112 und der Fläche des Rücklaufbremsenträgers 111 ein Spalt in Form eines Keils ergibt. Der Abstand des Spalts zwischen der Wand der Kolbenbohrung 112 und der Fläche des Rücklaufbremsenträgers 111 ist an seiner engsten Stelle kleiner als der Durchmesser des Wälzkörpers 115. Nach dieser Engstelle öffnet sich der Spalt wieder, die Engstelle bildet somit einen Scheitelpunkt 118. Der Wälzkörper 115 wird mittels einer Andruckfeder 113 in Richtung des Scheitelpunktes 118 gedrückt, bis der Wälzkörper 115 die Wand der Kolbenbohrung 112 auf der einen Seite, und den Rücklaufbremsenträger 111 auf der anderen Seite kontaktiert. Die Andruckfeder 113 wird an der Berührungsstelle zum Rücklaufbremsenträger 111 fixiert, diese Stelle wird als Andruckfeder Anlage 114 bezeichnet.
  • Wird die Spindelmutter 170 beim Betätigen der Parkbremse so weit gedreht, dass sich der Spalt aus Sicht des Wälzkörpers 115 vergrößert, so rutscht der Wälzkörper 115 an der Wand der Kolbenbohrung 112 tangential entlang. In diesem Zustand befindet sich das System somit im Freilauf. Will sich die Spindelmutter 170 nach Abschluss der elektromechanischen Betätigung der Parkbremse in entgegen gesetzter Richtung und damit in Löserichtung drehen, wird der Wälzkörper 115 in Richtung des Scheitelpunktes 118 eingedreht. Der Wälzkörper 115 erzeugt dadurch einen zunehmenden Kraftaufbau in Richtung der Vorspannfeder 122 des Rücklaufbremsenträgers 111. Gleichzeitig wird eine der Drehbewegung der Spindelmutter 170 entgegen wirkende Tangentialkraft erzeugt. Diese Tangentialkraft hat die Aufgabe, ein selbsttätiges Lösen der Parkbremsmechanik zu verhindern. Die Tangentialkraft stützt sich zwischen Rücklaufbremsenträger 111 und der Spindelmutter 170 an einer definierten Kontaktfläche, der Tangentialführung 128 des Rücklaufbremsenträgers 111, ab. Die Tangentialführung 128 des Rücklaufbremsenträgers 111 befindet sich an den Seitenflächen der Einbuchtung in der Spindelmutter 170. Der Rücklaufbremsenträger 111 bleibt in diesem Zustand in seiner radialen Lage und stützt sich gegen die Vorspannfeder 122, deren Vorspannung wesentlich größer ausgelegt ist, als die in diesem Zustand entgegen wirkende Kraft des Wälzkörpers 115. Beim elektromotorischen Lösen der Parkbremsmechanik wird die Spindelmutter 170 gegen den Wälzkörper 115 gedreht, dieser bewegt sich dann in Richtung des Scheitelpunktes 118. Die radiale Kraft am Wälzkörper 115 wird hierdurch erhöht, und die Vorspannkraft der Vorspannfeder 122 überwunden. Der Rücklaufbremsenträger 111 wird radial in Richtung der Achse der Spindelmechanik 171 gedrückt, bis der Wälzkörper 115 den Scheitelpunkt 118 überwunden hat. Der Wälzkörper 115 befindet sich nun auf der anderen Seite des Scheitelpunktes 118 und rollt über die Fläche des Rücklaufbremsenträgers 111 in Richtung des größer werdenden Spaltes. Diese Bewegung endet, sobald die Vorspannfeder 122 des Rücklaufbremsenträgers 111 wieder im Ausgangszustand ist, der Rücklaufbremsenträgers 111 wieder an den Anschlagflächen 127 anliegt, und keine signifikanten Radialkräfte am Wälzkörper 115 wirken. In diesem Zustand wird der Wälzkörper 115 auf dieser Seite durch eine zweite Andruckfeder 113 in Richtung des Scheitelpunktes 118 gedrückt. In dieser Stellung wirkt die reversible Rücklaufbremse auch beim Lösen der Parkbremsmechanik wie ein normaler Freilauf. Beim elektromotorischen Schließen der Parkbremsmechanik wird die Drehrichtung der Spindelmutter 170 umgekehrt. Analog zum Ablauf beim Lösen der Parkbremsmechanik wird hierbei der Wälzkörper 115 wieder über den Scheitelpunkt 118 auf die gegenüber liegende Seite gerollt. Die reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung 110 funktioniert nun in Schließrichtung wieder wie ein Freilauf.
  • Wie bereits oben ausgeführt, bezieht sich der beschreibende Teil wegen der besseren Übersicht auf lediglich eine Ausführungsform des Rot-Trans-Getriebes, hier der Spindelmechanik. In den Patentansprüchen wird auf die zu Grunde liegenden Zeichnungen mit dieser Ausführungsform verwiesen. Es wird jedoch ausdrücklich vorausgesetzt, dass sich die Patentansprüche der Erfindung auf den Überbegriff des Rotations-Translations-Getriebes beziehen.
  • Liste der Zeichnungen:
  • 1 Elektrische Parkbremse Bremssattel von oben
  • 2 Schema Antrieb mit Schneckengetriebe
  • 3 Schnitt A-A Kolbenbohrung
  • 4 Schnitt B-B von oben
  • 5 Schnitt C-C Durchgangswelle
  • 6 Schnitt A-A Detail Spindelmechanik
  • 7 Schnitt B-B Antriebseinheit
  • 8 Option Durchgangswelle mit Federpaket
  • 9 Option Durchgangswelle mit Bremselement
  • 10 Option Durchgangswelle treibt Spindel an
  • 11 Option Spindelmutter und Bremskolben ein Bauelement
  • 12 Option Spindel und Bremskolben ein Bauelement
  • 13 Option Verklemmschutz und Axiallager außen
  • 14 Schema Kegelradgetriebe innen
  • 15 Schema Kegelradgetriebe innen und außen
  • 16a Kennlinie Federpaket läuft auf Block
  • 16b Kennlinie Federpaket läuft auf Bremse
  • 16c Kennlinie zweistufiges Federpaket
  • 17 Reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung
  • Bezugszeichenliste
  • Bremssattel für eine PKW-Scheibenbremse:
    • 1
    Elektrische Parkbremse Bremssattel komplett
    2
    Bremssattelgehäuse
    3
    Bremskolben Dichtring
    4
    Bremskolben
    5
    Bremsscheibe
    6
    Bremsbelag kolbenseitig
    7
    Bremsbelag faustseitig
    8
    Belaghalter
    9
    Bremszylinder
    10
    Hydraulikraum
    12
    Kolbenbohrung
    13
    Boden der Kolbenbohrung
    14
    Hydraulikanschluss
    15
    Bremskolben Innenfläche
    16
    Bremskolben Axialkontaktfläche zum Rot-Trans-Getriebe
    17
    Lagerzapfen
    Durchgangswelle:
    20
    Durchgangswelle
    21
    Ausgangsrichtung
    22
    Antriebsschnecke
    23
    Axiallager
    24
    Radialwellenlager
    25
    Wellenende
    26
    Radialwellenlager Durchgangswelle
    28
    Abstützbund axial
    29
    Axialwellenlager
    30
    Reibfläche
    31
    Reibbelag
    32
    Äußere Getriebestufe
    34
    Wellenschaft
    35
    Winkel zwischen Spindelmechanik und Durchgangswelle
    36
    Sicherungsring
    38
    Abtriebsrad
    39
    Schneckenverzahnung Abtriebsrad
    40
    Verschraubung
    41
    Federpaket
    42
    Spielausgleichfeder
    44
    Verschraubungsflansch
    45
    Zylindrische Dichtfläche
    46
    Innerer Dichtring
    47
    Äußerer Dichtring
    48
    Flanschdichtung
    Antriebseinheit:
    50
    Antriebseinheit
    52
    Elektromotor
    53
    Motorwelle
    54
    Antriebsschnecke
    56
    Antriebsgehäuse
    57
    Hinteres Motorlager
    58
    Vorderes Motorlager
    59
    Elastisches Gegenlager
    60
    Teilungsebene
    61
    dem Bremssattel zugewandte Gehäusehälfte
    62
    dem Bremssattel abgewandte Gehäusehälfte
    64
    Gehäuseausgang
    65
    Gehäuseflansch
    66
    Anschluss-Stecker
    67
    Stromzuführung
    68
    Motorkontaktierung
    Spindel:
    70
    Spindelmutter
    71
    Spindelmechanik bzw. Rot-Trans-Getriebe
    72
    Schneckenverzahnung
    73
    Antriebsrichtung
    74
    Trapezgewinde
    75
    Kraft
    76
    Axiallager
    77
    Radiallager Boden Kolbenbohrung
    78
    Radiallager Richtung Bremsbelag
    79
    Sicherungsring
    80
    Kalottenlager
    81
    Radiallager Boden Kolbenbohrung
    82
    Kombilager
    84
    Kugel in Kalotte
    85
    Radiallager
    87
    Spindel
    88
    Verklemmschutz am Umfang
    90
    Kolbenkontaktfläche
    92
    Kalotten Verklemmschutz
    95
    Verdrehsicherung
    97
    Spindelkopf
    Reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung
    102
    Bremssattelgehäuse
    110
    Reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung
    111
    Rücklaufbremsenträger
    112
    Kolbenbohrung
    113
    Andruckfeder
    114
    Andruckfeder Anlage
    115
    Wälzkörper
    116
    Blockierrampe
    117
    Löserampe
    118
    Scheitelpunkt
    122
    Vorspannfeder
    124
    Vorspannfeder Anlage im Rücklaufbremsenträger
    126
    Vorspannfeder Anlage in der Spindelmutter
    127
    Anschlagfläche Rücklaufbremsenträger
    128
    Tangentialführung
    170
    Spindelmutter
    171
    Spindelmechanik
    173
    Antriebsrichtung
    174
    Trapezgewinde
    187
    Spindel
    Kennlinien:
    140
    Erster Knickpunkt
    141
    Zweiter Knickpunkt
    142
    Zweiter Knickpunkt gebremst
    143
    Zweiter Knickpunkt Federstufe
    144
    Dritter Knickpunkt
    Angetriebene Spindel:
    202
    Bremssattelgehäuse
    203
    Bremskolben Dichtring
    204
    Bremskolben
    205
    Bremsscheibe
    206
    Bremsbelag kolbenseitig
    207
    Bremsbelag faustseitig
    208
    Belaghalter
    209
    Bremszylinder
    210
    Hydraulikraum
    212
    Kolbenbohrung
    213
    Boden der Kolbenbohrung
    215
    Bremskolben Innenfläche
    216
    Bremskolben Axialkontaktfläche zum Rot-Trans-Getriebe
    217
    Lagerzapfen
    220
    Durchgangswelle
    222
    Antriebsschnecke
    230
    Spindelmechanik angetriebene Spindel
    231
    Spindelmutter
    232
    Angetriebene Spindel
    233
    Kalotten Verklemmschutz
    234
    Verdrehsicherung bei angetriebener Spindel
    235
    Trapezgewinde bei angetriebener Spindel
    236
    Schneckenverzahnung
    237
    Radiallager
    238
    Kalottenlager
    279
    Sicherungsring
    290
    Kolbenkontaktfläche
    Angetriebene Spindel, Bremskolben integriert Spindelmutter:
    302
    Bremssattelgehäuse
    303
    Bremskolben Dichtring
    304
    Bremskolben mit Spindelmutter
    306
    Bremsbelag kolbenseitig
    309
    Bremszylinder
    310
    Hydraulikraum
    312
    Kolbenbohrung
    313
    Boden der Kolbenbohrung
    317
    Lagerzapfen
    320
    Durchgangswelle
    322
    Antriebsschnecke
    330
    Spindelmechanik angetriebene Spindel
    332
    Angetriebene Spindel
    333
    Kalotten Verklemmschutz
    335
    Trapezgewinde bei angetriebener Spindel
    336
    Schneckenverzahnung
    337
    Radiallager
    338
    Kalottenlager
    Angetriebene Spindelmutter, Bremskolben integriert Spindel:
    352
    Bremssattelgehäuse
    353
    Bremskolben Dichtring
    354
    Bremskolben mit Spindel
    356
    Bremsbelag kolbenseitig
    359
    Bremszylinder
    360
    Hydraulikraum
    362
    Kolbenbohrung
    363
    Boden der Kolbenbohrung
    364
    Durchgangswelle
    365
    Antriebsschnecke
    367
    Lagerzapfen
    370
    Spindelmechanik angetriebene Spindelmutter
    372
    Angetriebene Spindelmutter
    373
    Kalotten Verklemmschutz
    375
    Trapezgewinde bei angetriebener Spindelmutter
    376
    Schneckenverzahnung Spindelmutter
    377
    Radiallager
    378
    Kalottenlager
    Rot-Trans-Getriebe mit Kegelradantrieb:
    402
    Bremssattelgehäuse
    404
    Bremskolben
    409
    Bremszylinder
    410
    Hydraulikraum
    420
    Durchgangswelle
    427
    Antriebskegelrad
    430
    Spindelmechanik
    431
    Spindelmutter
    432
    Spindel
    435
    Winkel zwischen Spindelmechanik und Durchgangswelle
    438
    Abtriebsrad
    450
    Antriebseinheit
    452
    Elektromotor
    454
    Antriebsschnecke
    456
    Antriebsgehäuse
    486
    Kegelradverzahnung
    Rot-Trans-Getriebe und Durchgangswelle mit Kegelradantrieb:
    502
    Bremssattelgehäuse
    504
    Bremskolben
    509
    Bremszylinder
    510
    Hydraulikraum
    520
    Durchgangswelle
    527
    Kegelrad Durchgangswelle innen
    530
    Spindelmechanik
    531
    Spindelmutter
    532
    Spindel
    533
    Abtriebsrad, Kegelrad Durchgangswelle außen
    535
    Winkel zwischen Spindelmechanik und Durchgangswelle
    550
    Antriebseinheit
    552
    Elektromotor
    555
    Kegelrad Motorwelle
    556
    Antriebsgehäuse
    586
    Kegelrad Spindelmutter

Claims (17)

  1. Bremssattel mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder als Betriebsbremse und elektromechanisch betätigtem Rotations-Translations-Getriebe als Parkbremse zur Anwendung bei Scheibenbremsen, wobei der Bremssattel eine Kolbenbohrung (12) mit einem in dieser Kolbenbohrung (12) montierten Bremskolben (4) mit zugehöriger Dichtung (3) enthält, und in der Kolbenbohrung (12) ein axial und radial gelagertes Rotations-Translations-Getriebe (71) enthalten ist, welches derart angeordnet ist, dass dieses auf die im Hydraulikraum (10) befindliche Seite des Bremskolbens (4) einen mechanischen Druck ausüben kann, sich am Boden der Kolbenbohrung (13) abstützt, und der nicht rotierende Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) verdrehsicher im Bremskolben (4) gelagert ist, ohne die Verschiebbarkeit des Bremskolbens (4) bei seiner Bewegung durch hydraulischen Druck zu beeinträchtigen, mit Getriebeuntersetzungsstufen zum Antrieb des Rotations-Translations-Getriebes (71) und einem Elektromotor (52), der in einem am Bremssattelgehäuse (2) befestigten separaten Gehäuse montiert ist, wobei der rotatorische Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71), welcher durch seine Drehung den translatorischen Teil (87) des Rotations-Translations-Getriebes (70) axial in Richtung Bremsbelag (6) verschiebt, an einer an seinem äußeren Zylinderumfang oder an seiner Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung (13) angeformten Verzahnung (72), oder an einem mit dem rotatorischen Teil (70) stoffschlüssig, kraftschlüssig, oder formschlüssig verbundenen Abtriebsrad, durch einen Antrieb innerhalb des Hydraulikraumes (10) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Durchgangswelle (20) seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe (71) das Antriebsmoment von außen in den Hydraulikraum (10) auf ein Abtriebsrad einer Getriebestufe im Hydraulikraum (10) überträgt; b) und die Verzahnung (22) der Durchgangswelle (20) im Hydraulikraum (10) mit dem rotatorischen Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) diese Getriebestufe bildet, oder mit mindestens einem weiteren Zahnrad eine zusätzliche oder eine mehrstufige auf den rotatorischen Teil (70) des Rotations-Translations-Getriebes (71) wirkende Getriebestufe bildet.
  2. Bremssattel mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder als Betriebsbremse und elektromechanisch betätigtem Rotations-Translations-Getriebe als Parkbremse zur Anwendung bei Scheibenbremsen, wobei der Bremssattel eine Kolbenbohrung (313, 363) mit einem in dieser Kolbenbohrung (313, 363) montierten Bremskolben (304, 354) mit zugehöriger Dichtung (303, 353) enthält, und in der Kolbenbohrung (313, 363) ein axial und radial gelagertes Rotations-Translations-Getriebe (330, 370) enthalten ist, welches derart angeordnet ist, dass dieses auf den am Bremskolben anliegenden Bremsbelag (306, 356) einen mechanischen Druck ausüben kann, sich am Boden der Kolbenbohrung (313, 363) abstützt, ohne die Verschiebbarkeit des Bremskolbens (304, 354) bei seiner Bewegung durch hydraulischen Druck zu beeinträchtigen, mit Getriebeuntersetzungsstufen zum Antrieb des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) und einem Elektromotor (452, 552), der in einem am Bremssattelgehäuse (302, 352) befestigten separaten Gehäuse (456, 556) montiert ist, wobei der rotatorische Teil (332, 367) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370), welcher durch seine Drehung den translatorischen Teil (304, 354) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) axial in Richtung Bremsbelag (306, 356) verschiebt, an einer an seinem äußeren Zylinderumfang oder an seiner Querschnittsfläche Richtung Boden der Kolbenbohrung (313, 361) angeformten Verzahnung, oder an einem mit dem rotatorischen Teil (332, 367) stoffschlüssig, kraftschlüssig, oder formschlüssig verbundenen Abtriebsrad, durch einen Antrieb innerhalb des Hydraulikraumes (310, 360) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Durchgangswelle seitlich zum Rotations-Translations-Getriebe (330, 370) das Antriebsmoment von außen in den Hydraulikraum (310, 360) auf ein Abtriebsrad einer Getriebestufe im Hydraulikraum (310, 360) überträgt; b) und die Verzahnung der Durchgangswelle (320, 364) im Hydraulikraum (310, 360) mit dem rotatorischen Teil (332, 367) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) diese Getriebestufe bildet, oder mit mindestens einem weiteren Zahnrad eine zusätzliche oder eine mehrstufige auf den rotatorischen Teil (332, 367) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) wirkende Getriebestufe bildet; c) der nicht rotierende, translatorische Teil (304, 354) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370), mit dem Bremskolben (304, 354) eine in einem Bauteil zusammen gefasste Einheit bildet; d) die Radiallagerung (337, 377) des rotatorischen Teils (332, 372) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) Richtung Boden der Kolbenbohrung (313, 363) eine axiale Verschiebung des rotatorischen Teils (332, 372) und des zum Rotations-Translations-Getriebe (330, 370) gehörenden Bremskolbens (304, 354) um den möglichen Weg des Bremskolbens (304, 354) bei hydraulischer Betätigung zulässt; e) die Verzahnung am Umfang des Rotations-Translations-Getriebes parallel zur Achse des Rotations-Translations-Getriebes verläuft; f) und die Breite der Verzahnung (336, 376) am äußeren Zylinderumfang des rotatorischen Teils (332, 372) des Rotations-Translations-Getriebes (330, 370) den möglichen Weg des Bremskolbens (304, 354) bei hydraulischer Betätigung zulässt.
  3. Rotations-Translations-Getriebe innerhalb eines Bremssattels nach Anspruch 1 oder 2 mit hydraulisch betriebenem Bremszylinder als Betriebsbremse und dem elektromechanisch betätigten Rotations-Translations-Getriebe zur Ausführung der elektrischen Parkbremsfunktion einer Scheibenbremse, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine reversible Rücklaufbremse mit Blockierkraftbegrenzung (110) am äußeren Umfang des rotatorischen Teils (170) des Rotations-Translations-Getriebes (171) eingesetzt wird; b) die reversible Rücklaufbremse innerhalb des Hydraulikraumes (10) ein selbsttätiges Zurückdrehen des rotatorischen Teils (170) des Rotations-Translations-Getriebes (171) verhindert; c) die Blockierung durch Eindrehen mindestens eines Klemmkörpers oder Wälzkörpers (115) am Umfang des rotatorischen Teils (170) in einen sich verengenden Bauraum zwischen der Wand der Kolbenbohrung (112) und dem am Umfang des rotatorischen Teils (170) des Rotations-Translations-Getriebes (171) montierten Rücklaufbremsenträger (111) erzeugt wird; d) dieser in radialer Richtung bewegliche Rücklaufbremsenträger (111) durch mindestens eine Vorspannfeder (122) in Richtung der Wand der Kolbenbohrung (112) vorgespannt ist; e) der Hub des beweglichen Rücklaufbremsenträgers (111) durch Anschläge (127) radial in Richtung der Kolbenbohrung (112) begrenzt wird; f) der oder die Wälzkörper (115) durch Federwirkung der Andruckfeder (113) in Richtung der sich verengenden Blockierrampe (116) oder Löserampe (117) gedrückt wird; g) die Blockierwirkung des Systems durch eine Überhöhung des rückwirkenden Momentes am Rotor durch den elektrischen Antrieb überwunden wird; h) der Rücklaufbremsenträger (111) in Folge dieser Momentüberhöhung radial Richtung Achse des Rotations-Translations-Getriebes (171) verschoben wird, und dabei der Wälzkörper (115) über einen Scheitelpunkt (118) zwischen Blockierrampe (116) und Löserampe (117) rollt.
  4. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) abweichend von einem Winkel von 90 Grad (35) zur Achse des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) in das Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) eingeführt wird, wodurch eine Schneckenverzahnung (72, 236) am zylindrischen Umfang des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) entweder schräg verzahnt, oder parallel zur Achse des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) ausgeführt wird.
  5. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotatorische Teil (431) des Rotations-Translations-Getriebes (430), welcher durch seine Drehung den translatorischen Teil (432) des Rotations-Translations-Getriebes (430) axial in Richtung Bremskolben (404) verschiebt, an einer an seinem Zylinderumfang angeformten oder befestigten Kegelradverzahnung (486), durch ein auf einer Durchgangswelle (420) angebrachtes Antriebskegelrad (427) angetrieben wird, das formschlüssig in die Kegelradverzahnung (486) eingreift, und durch das Zusammenwirken der Kegelradverzahnung (486) und dem Antriebskegelrad (427) eine von Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl umspülte Getriebestufe innerhalb der Kolbenbohrung bildet;
  6. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsrichtung des Gewindes zwischen dem rotatorischen Teil (70, 232, 332, 372, 431, 531) des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) und dem translatorischen Teil (87, 231, 304, 354, 432, 532) des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) so gerichtet ist, dass die beim Zuspannen der Parkbremse durch den rotatorischen Teil (70, 232, 332, 372, 431, 531) des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) auf die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) entstehende Kraft (75) in Ausgangsrichtung (21) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) wirkt.
  7. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rot-Trans-Getriebe als Spindelmechanik (71, 230, 330, 370, 430, 530) realisiert ist, die Spindelmutter (70, 232, 332, 372, 431, 531) der Spindelmechanik (71, 230, 330, 370, 430, 530) einen geschlossenen Boden besitzt, und die Anlaufstelle zwischen Spindelmutter (70, 232, 332, 372, 431, 531) und Spindel (87, 231, 304, 354, 432, 532) als Punktlager (92, 233, 333, 373) realisiert ist, welches die Reibung zwischen der Anlaufstelle der Spindel (87, 231, 304, 354, 432, 532) und der geschlossenen Spindelmutter (70, 232, 332, 372, 431, 531) innerhalb der Spindelmechanik (71, 230, 330, 370, 430, 530) minimiert, und ein Verklemmen der Spindel (87, 231, 304, 354, 432, 532) mit der geschlossenen Spindelmutter (70, 232, 332, 372, 431, 531) der Spindelmechanik (71, 230, 330, 370, 430, 530) verhindert.
  8. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotations-Translations-Getriebe (71, 230, 330, 370, 430, 530) auf seiner Längsachse am Boden der Kolbenbohrung (13, 213, 313, 363) eine punktförmige Axiallagerung (80, 238, 338, 378) zum Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) besitzt, welche als Punktlager oder Kalottenlager (80, 238, 338, 378) ausgebildet ist, welches die stirnseitige Reibung zwischen dem rotatorischen Teil (70, 232, 332, 372, 431, 531) des Rotations-Translations-Getriebes (71, 230, 330, 370, 430, 530) und der axialen Lagerstelle (80, 238, 338, 378) am Boden der Kolbenbohrung (13, 213, 313, 363) minimiert.
  9. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb des Hydraulikraumes (10, 210, 310, 360, 410) liegende Teil der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) mittels eines Schneckengetriebes (54, 38) angetrieben wird, bei dem ein auf der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) außerhalb des Hydraulikraumes (10, 210, 310, 360, 410) befindliches Abtriebsrad (38) dieser Getriebestufe eine Schneckenverzahnung (39) besitzt, deren Breite der Verzahnung eine axiale Verschiebung der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) zulässt, von der Antriebschnecke (54) des Elektromotors (52) gekämmt wird, wobei die Breite der Schneckenverzahnung (39) des auf der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) befindlichen Abtriebsrades (38) einen vollen Eingriff der Antriebschnecke (54) in die Schneckenverzahnung (39) bei Verschiebung der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) sicher stellt.
  10. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) sich die gesamte Lagerung der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) im Hydraulikraum (10, 210, 310, 360, 410, 510) befindet; b) das Axialwellenlager (29) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) in Ausgangsrichtung (21) vom Hydraulikraum (10, 210, 310, 360, 410, 510) durch ein Gleitlager oder Wälzlager ausgeführt wird; c) das axiale Lager am Wellenende (25) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) im Hydraulikraum (10) als punktförmige Lagerung ausgeführt ist; d) das innere Radialwellenlager (24) und das äußere Radialwellenlager (26) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) als Gleitlager ausgeführt werden, in denen die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) axial verschiebbar gelagert ist.
  11. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Axialwellenlager (29) in Ausgangsrichtung (21) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) gegen ein Federpaket (41) abstützt, das die Aufgabe hat, das Axialspiel der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) im Lösezustand der Parkbremsmechanik zu minimieren.
  12. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1, 2, 9, oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Vorspannung des Federpaketes (41) so ausgelegt ist, dass die Vorspannkraft unterhalb der rückwirkenden Kraft (75) auf die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420) liegt, welche bei Erreichung der erforderlichen Zuspannkraft für die Parkbremsfunktion entsteht; b) die Auslegung der Blockkraft des Federpaketes (41) deutlich höher ist als die Vorspannkraft, jedoch geringer ist als rückwirkende Kraft (75) auf die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420), welche bei Erreichung der erforderlichen Zuspannkraft für die Parkbremsfunktion entsteht; c) diese Auslegung des Federpaketes (41) Änderungen der messbaren Stromaufnahme des Elektromotors (52, 452) erzeugt; d) die Änderungen der gemessenen Stromaufnahme in einer Elektronik auszuwerten, und das Kraftniveau an der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420), und damit korrespondierend am Bremskolben (4, 204, 304, 354, 404) zu bestimmen.
  13. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in axialer Richtung gegenüber liegenden Kontaktflächen, an denen sich die verschiebbare Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) und die Verschraubung (40) durch die Verschiebung der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) berühren, als gegeneinander wirkende Reibflächen ausgeführt sind, welche die Zuspannkraft der Parkbremse durch die entstehende Reibung begrenzen, wobei die Reibflächen zur Erhöhung der Reibwirkung mit einem zusätzlichen Reibbelag (31) ergänzt werden können, und hiermit die Zuspannkraft bei Betätigung der elektrischen Parkbremse begrenzt wird.
  14. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) außerhalb des Hydraulikraumes (10, 210, 310, 360, 410, 510) ein Kegelabtriebsrad (533) befestigt ist, welches durch ein weiteres, auf der Welle des Elektromotors (552) befestigtes Kegelrad (555) angetrieben wird, wobei der Winkel zwischen Achse der der Motorwelle (553) des Elektromotors (552) und der Achse der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) variieren kann.
  15. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) mittels einer Verschraubung (40) oder durch ein zu verstemmendes Formelement im Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) axial fixiert wird; b) diese Verschraubung (40) bzw. Verstemmung gleichzeitig die Funktion der Dichtflächen gegenüber den Dichtungen (46, 47, 48) und die Aufnahme der Antriebeseinheit (50, 450, 550) übernimmt; c) diese Verschraubung (40) bzw. Verstemmung zusätzlich die äußere Radiallagerung (26) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) aufnehmen kann, und in diesem Fall die äußere Radiallagerung (26) innerhalb des Bremssattelgehäuses (2, 202, 302, 352, 402, 502) ersetzt.
  16. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) innerhalb eines am Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) befestigten Antriebsgehäuses (56, 456, 556) mittels eines Zahnrades angetrieben wird, das auf der Motorwelle eines Elektromotors (52, 452, 552) angebracht ist, und in ein auf der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) angebrachtes Abtriebsrad (38, 438, 533) eingreift; b) das Antriebsgehäuse (56, 456, 556) längs zur Motorachse des Elektromotors (52, 452, 552) geteilt ist; c) das dem Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) zugewandte Gehäuseteil (61) sowohl die Positionierung und eindeutige Lagerung des Elektromotors (52, 452, 552) übernimmt, als auch die Ausbildung des Gehäuseflansches (65) bildet, und somit den Elektromotor (52, 452, 552) eindeutig zum Gehäuseflansch (65) ausrichtet; d) das dem Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) zugewandte Gehäuseteil (61) die Antriebseinheit (50, 450, 550) mit der Verschraubung (40) der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520), oder alternativ mit dem Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) verbindet; e) das dem Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) zugewandte Gehäuseteil (61) in jeder Lage um die Rotationsachse der Durchgangswelle (20, 220, 320, 364, 420, 520) konstruktiv angeordnet werden kann.
  17. Vorrichtung mit einem Bremssattel nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Bremssattelgehäuse (2, 202, 302, 352, 402, 502) abgewandte Gehäuseteil (62) der Antriebseinheit (50, 450, 550) die im Antriebsgehäuse (56, 456, 556) befindliche elektrische Motorkontaktierung (68) zum Elektromotor (52, 452, 552) die Stromzuführung (67) zwischen Motorkontaktierung (68) und äußerem elektrischen Anschlussstecker (66), und den äußeren elektrischen Anschluss-Stecker (66) Richtung Fahrzeugelektronik für die Antriebseinheit (50, 450, 550) enthält, sowie die elastischen Gegenlager (59) für den Elektromotor (52, 452, 552).
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