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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Parkbremsensystem und insbesondere einen Aktuator zur Verwendung in einem elektrischen Parkbremsensystem.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Parkbremsensystem eines Fahrzeugs dient zum Feststellen des Fahrzeugs, wenn es geparkt wird. Das bekannte Parkbremsensystem ist handbetätigt und wird üblicherweise als ”Handbremse” bezeichnet. Beim Anfahren an einer Steigung muss der Fahrer die Handbremse im Zusammenspiel mit dem Gaspedal und einer Kupplung (sofern vorhanden) manuell lösen. Die Handbremse in solchen Situation geschmeidig zu bedienen, erfordert Können des Fahrers.
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Im Zuge der technischen Entwicklung wurden die traditionellen mechanischen Handbremsensysteme allmählich abgelöst von elektrischen Parkbremsensystemen (EPB), die ein wesentliches Funktionsteil des Kraftfahrzeugs geworden sind. Das EPB-System kann automatisch die Vierradbremsung aktivieren, damit das Fahrzeug nicht zurückrollen kann, wenn es an der Ampel auf grünes Licht wartet, geparkt wird, versehentlich abgewürgt wird oder der Fahrzeugschlüssel auf AUS gedreht wird. Soll das Fahrzeug aus dem stationären Zustand wieder in Bewegung gesetzt werden, wird die Parkbremse durch leichtes Drücken des Gaspedals gelöst.
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Das EPB-System enthält einen Aktuator mit einem Motor, der über einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus eine Ausgangswelle antreibt. Der bekannte Aktuator erfordert jedoch enge Herstellungstoleranzen bei der Fertigung der Bauteile, und sein Zusammenbau ist schwierig. Dementsprechend gering sind die Montagegenauigkeit und die Leichtgängigkeit des gebräuchlichen Aktuators, der dadurch auch schadensanfällig ist.
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ÜBERSICHT
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Aus diesem Grund wird ein verbesserter Aktuator eines elektrischen Parkbremsensystems gewünscht.
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Gemäß einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktuator für ein elektrisches Parkbremsensystem angegeben, umfassend: ein Außengehäuse; einen Planetengetriebezug und einen Elektromotor, die in dem Außengehäuse aufgenommen sind; und mindestens ein Getriebe, das zwischen den Planetengetriebezug und den Elektromotor geschaltet ist, wobei der Elektromotor ausgebildet ist für den Antrieb des Planetengetriebezugs über das mindestens eine Getriebe; wobei der Planetengetriebezug einen mehrstufigen Planetengetriebemechanismus, einen durch den Planetengetriebemechanismus angetriebenen Abtrieb, ein Getriebegehäuse für die Aufnahme des Planetengetriebemechanismus und eine mit einem Ende des Getriebegehäuses verbundene Getriebeabdeckung umfasst, wobei der Planetengetriebemechanismus eine erste bis einschließlich N-te Stufe hat und die Stufen sequenziell von dem einen zu dem anderen Ende des Planetengetriebes kämmen, wobei jede Stufe des Planetengetriebemechanismus ein Sonnenrad, ein Hohlrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, und einen die Planetenräder stützenden Planetenträger umfasst und der Abtrieb an dem Planetenträger der N-ten Stufe befestigt ist; und wobei der Planetengetriebezug ferner einen sich durch den Planetengetriebemechanismus erstreckenden Zentrierbolzen derart aufweist, dass sich die Stufen des Planetengetriebemechanismus um den Zentrierbolzen drehen.
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Vorzugweise umfasst das mindestens eine Getriebe ein erstes Zahnrad, an dem das Sonnenrad der ersten Stufe des Planetengetriebemechanismus festgelegt ist. Ein Ende des Zentrierbolzens ist an dem Sonnenrad der ersten Stufe des Planetengetriebemechanismus festgelegt, und der Planetenträger der N-ten Stufe des Planetengetriebemechanismus dreht sich um das andere Ende des Zentrierbolzens.
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Vorzugsweise ist ein Ende des Zentrierbolzens entweder an dem Abtrieb oder an dem Planetenträger der N-ten Stufe festgelegt, und das Sonnenrad der ersten Stufe dreht sich um das andere Ende des Zentrierbolzens.
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Vorzugsweise ist der Zentrierbolzen an keinem Teil des Planetengetriebemechanismus festgelegt.
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Vorzugsweise umfasst das Außengehäuse des Aktuators ferner eine Montagehalterung und eine obere Abdeckung, der Elektromotor ist an einer Seite der Montagehalterung montiert, die obere Abdeckung ist mit der anderen Seite der Montagehalterung verbunden, wobei mindestens ein Getriebe zwischen der oberen Abdeckung und der Montagehalterung aufgenommen ist; eine Durchgangsöffnung ist durch die Montagehalterung hindurch definiert, und das mindestens eine Getriebe ist über die Durchgangsöffnung auf das Getriebegehäuse ausgerichtet und mit demselben derart verbunden, dass das Getriebegehäuse in der Durchgangsöffnung aufgenommen wird.
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Vorzugsweise ist ein Ende des Zentrierbolzens an der oberen Abdeckung befestigt, und das Sonnenrad und die Planetenträger der verschiedenen Stufen drehen sich um den Zentrierbolzen.
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Vorzugsweise ist rund um eine äußere Peripherie der Montagehalterung ein Stoßdämpfer angebracht.
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Vorzugsweise umfasst das Gehäuse n Abschnitte, wovon zwei benachbarte so verbunden sind, dass sie eine Stufenkonstruktion bilden. Eine Innenfläche jedes Abschnitts des Getriebegehäuses ist mit Zähnen versehen, die Hohlräder für den kämmenden Eingriff mit den Planetenrädern einer entsprechenden Stufe des Planetengetriebemechanismus bilden.
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Vorzugsweise ist das Zahnrad in dem mindestens einen Getriebe, das mit dem Planetengetriebezug verbunden ist, hohl ausgebildet, wobei das Zahnrad rund um eine äußere Peripherie eines oberen Abschnitts des Getriebegehäuses angeordnet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Planetenträger jeder Stufe des Planetengetriebemechanismus eine Vielzahl von Planetenbolzen für die drehbare Lagerung der Planetenräder. Die Planetenbolzen sind aus Metall hergestellt und sind mittels Presspassung an dem entsprechenden Planetenträger befestigt.
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Vorzugsweise ist die Getriebeabdeckung durch eine Vielzahl von Rastverbindern mit dem Getriebegehäuse verbunden.
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Vorzugsweise ist die obere Abdeckung durch eine Vielzahl von Rastverbindern mit der Montagehalterung verbunden.
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Wahlweise oder zusätzlich ist die obere Abdeckung durch eine Vielzahl von Rastverbindern mit dem Getriebegehäuse verbunden.
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Zusammenfassend nutzt der Aktuator des vorliegenden Parkbremsensystems einen Planetengetriebezug mit einer neuen Konfiguration, die einen bequemen Zusammenbau ermöglicht und über eine hohe Belastbarkeit verfügt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 ist Darstellung eines montierten Aktuators für ein elektrisches Parkbremsensystem gemäß vorliegender Erfindung;
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2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Aktuators von 1;
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3 ist ähnlich wie 2 eine auseinandergezogene Darstellung eines modifizierten Aktuators;
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4 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Planetengetriebezugs und eines ersten Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Planetengetriebezugs und eines ersten Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Planetengetriebezugs und eines ersten Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Planetengetriebezugs und eines ersten Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Ein Aktuator 1 für ein elektrisches Parkbremsensystem gemäß vorliegender Erfindung hat ein Außengehäuse, einen Elektromotor 7, einen Planetengetriebezug und mindestens ein Getriebe 2. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Endabdeckung 11 und einen Gehäusekörper 12, die zusammenwirkend den Elektromotor, den Planetengetriebezug und das mindesten eine zwischengeschaltete Getriebe 2 aufnehmen. Das mindestens eine Getriebe und der Planetengetriebezug bilden einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus, der den Motor mit dem Abtrieb des Aktuators verbindet. Das mindestens eine Getriebe 2 umfasst ein erstes Zahnrad 21, ein zweites Zahnrad 22 und ein drittes Zahnrad 23, die sequenziell miteinander kämmen. Das dritte Zahnrad 23 ist an der Welle des Motors befestigt. Der Motor treibt den Planetengetriebezug durch das zweite Zahnrad 22 und das erste Zahnrad 21 an, die sequenziell miteinander kämmen. Die Motorkraft wird über den Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus auf einen Parkbremsensattel (nicht gezeigt) übertragen, um das Fahrzeug zu bremsen.
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Wie die 2 und 3 zeigen, umfasst das Außengehäuse des Aktuators 1 eine Montagehalterung 8 und eine obere Abdeckung 9. Der Elektromotor 7 ist an einer Seite der Montagehalterung 8 montiert, zum Beispiel mit der Montagehalterung 8 verschraubt. Die obere Abdeckung 9 ist mit der anderen Seite der Montagehalterung 8 verbunden, wobei mindestens ein Getriebe 2 zwischen der oberen Abdeckung 9 und der Montagehalterung 8 aufgenommen ist. Die obere Abdeckung 9 hat zum Beispiel Rastöffnungen 91, die Montagehalterung 8 hat korrespondierende Rastnasen 83, und die obere Abdeckung 9 und die Montagehalterung 8 sind durch eine Rastverbindung zwischen den Rastöffnungen 91 und den Rastnasen 83 miteinander verbunden. Eine Durchgangsöffnung 81 ist durch die Montageöffnung 8 hindurch definiert.
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Ein Getriebegehäuse 3 des Planetengetriebezugs ist über die Durchgangsöffnung 81 auf das erste Zahnrad 21 ausgerichtet, so dass das erste Zahnrad 21 mit dem Antrieb des Planetengetriebezugs verbunden ist. Das Getriebegehäuse ist durch Rastverbindungen mit derselben Seite der Halterung 8 verbunden wie der Motor 7. Wie 2 zeigt, hat die Montagehalterung 8 Rastöffnungen 82, und das Getriebegehäuse 3 hat entsprechende Rastnasen 31, wodurch die Rastverbindungen gebildet werden.
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Es versteht sich, dass anstelle der hier beschriebenen Rastverbindungen auch andere Verbindungsmethoden gewählt werden können. Außerdem kann das Getriebegehäuse 3, wie in 3 gezeigt, auch von einer Seite der Montagehalterung 8 in die Durchgangsöffnung 81 eingesetzt und direkt mit der oberen Abdeckung 9 verbunden sein, so dass das Getriebegehäuse 3 durch die obere Abdeckung 9 an die Montagehalterung geklemmt ist. Ferner kann rund um eine äußere Peripherie der Montagehalterung ein Stoßdämpfer 84 angebracht sein, um die Betriebsgeräusche des Aktuators zu dämpfen.
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Eine erste Ausführungsform des Planetengetriebezugs ist in 4 dargestellt. Der Planetengetriebezug ist ein mehrstufiger Planetengetriebemechanismus 4, wobei in diesem Beispiel zwei Stufen gezeigt sind. Eine Getriebeabdeckung 6 verschließt ein offenes Ende des Getriebegehäuses 3, um einen Getrieberaum zu bilden, der den Planetengetriebemechanismus aufnimmt. Jede Stufe des Planetengetriebemechanismus umfasst ein Sonnenrad, ein Hohlrad, eine Vielzahl von Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, und einen die Planetenräder stützenden Planetenträger. Das erste Sonnenrad bildet den Antrieb des Planetengetriebezugs, und ein Abtrieb ist an dem Planetenträger der Endstufe befestigt. Der Planetengetriebezug umfasst ferner einen Zentrierbolzen 5, der sich durch den Planetengetriebezug hindurch erstreckt, so dass mehrere Stufen des Planetengetriebemechanismus 4 sich um den Zentrierbolzen 5 drehen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Sonnenrad 41 an dem ersten Zahnrad 21 befestigt oder als Teil desselben ausgebildet. Das erste Sonnenrad 41 treibt die ersten drei Planetenräder 42 an, die mit dem ersten Hohlrad kämmen und durch erste Planetenbolzen 43, die an einem ersten Planetenträger 45 befestigt sind, drehbar gelagert sind. Das erste Hohlrad ist an einer Innenfläche des Getriebegehäuses 3 gebildet. Das zweite Sonnenrad 44 ist für eine Drehung mit dem ersten Planetenträger an demselben befestigt und treibt vier zweite Planetenräder 46 an, die mit einem zweiten Hohlrad kämmen, das an einer Innenfläche des Getriebegehäuses 3 gebildet ist. Die zweiten Planetenräder sind durch die zweiten Planetenbolzen 48, die an dem zweiten Planetenträger befestigt sind, drehbar gestützt. Ein Abtrieb 49 ist für eine Drehung mit dem zweiten Planetenträger 47 an demselben befestigt. Der Abtrieb kann in Form einer Ausgangswelle oder eines Abtriebszahns vorgesehen sein, abhängig von den Anwendungsanforderungen. Das Getriebegehäuse 3 ist gestuft, um ein Hohlrad mit einem größeren Durchmesser für die zweite Stufe des Planetengetriebezugs bereitzustellen. Die Planetenbolzen 43 und 48 sind aus Metall hergestellt und sind an ihren jeweiligen Planetenträgern 45, 47 befestigt, indem sie mittels Presspassung in Öffnungen gepresst sind, die in den Planetenträgern gebildet sind.
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Es ist zu beachten, dass der Zentrierbolzen 5 sequenziell durch die erste und zweite Stufe des Planentengetriebezugs hindurchgeführt ist. Ein Ende des Zentrierbolzens 5 ist an dem ersten Sonnenrad 41 befestigt. Das andere Ende des Zentrierbolzens 5 ist mit Spiel in eine Führungsöffnung in dem zweiten Planetenträger 47 eingesetzt, so dass sich der erste Planetenträger und der zweite Planetenträger um den Zentrierbolzen 5 drehen.
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Die Getriebeabdeckung 6 und das Getriebegehäuse 3 sind über eine Vielzahl von Rastverbindungen, deren jede eine Rastöffnung und eine Rastnase für den Eingriff mit der Rastöffnung umfasst, miteinander verbunden. Wie zum Beispiel in 4 gezeigt ist, bildet die Getriebeabdeckung 6 an ihrer Peripherie drei Rastöffnungen 61, und das Getriebegehäuse 3 hat drei entsprechende Rastnasen 31, die an seiner Peripherie gebildet sind. Selbstverständlich kann die Anzahl der Rastverbindungen variieren, jedoch werden mindestens zwei Verbinder als wünschenswert erachtet, während drei oder vier Verbinder bevorzugt werden.
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Eine zweite Ausführungsform des Planetengetriebezugs ist in 5 dargestellt. Die Konfiguration der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass der Zentrierbolzen 5 an keinem der Teile des Planetengetriebezugs 4 festgelegt ist. Der Zentrierbolzen 5 ist vielmehr durch die erste Stufe des Planetengetriebemechanismus und die zweite Stufe des Planetengetriebemechanismus hindurchgeführt. Ein Ende des Zentrierbolzens 5 liegt in dem ersten Sonnenrad 41, und das andere Ende des Zentrierbolzens liegt in dem zweiten Planetenträger 47. Der Bolzen ist jedoch schwimmend, was bedeutet, dass sich das erste Sonnenrad 41, der erste Planetenträger 45 und der zweite Planetenträger 47 sämtlich um den Zentrierbolzen 5 frei drehen können.
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Eine dritte Ausführungsform des Planetengetriebezugs ist in 6 dargestellt. Die Konfiguration der dritten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform. Nur ist der Zentrierbolzen 5 an der oberen Abdeckung 9 befestigt. Dadurch ist der Zentrierbolzen 5 in dieser Ausführungsform nicht schwimmend, doch können sich das erste Sonnenrad 41, der erste Planetenträger 45 und der zweite Planetenträger 47 sämtlich um den Zentrierbolzen frei drehen.
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Eine vierte Ausführungsform des Planetengetriebezugs ist in 7 dargestellt. Die Konfiguration der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass der Zentrierbolzen 5 an dem zweiten Planetenträger 47 oder an dem Abtrieb 49 befestigt ist. In der Ausführungsform von 7 ist der Abtrieb 49 ein Abtriebszahn, der an dem zweiten Planetenträger 47 befestigt ist, indem er unter Presspassung in eine zentrale Öffnung in dem zweiten Planetenträger gepresst ist. Der Zentrierbolzen 5 ist in eine zentrale Öffnung des Abtriebszahns gepresst und durch eine Presspassung in derselben festgelegt. Auf diese Weise ist der Zentrierbolzen sowohl an dem Abtrieb 49 als auch an dem zweiten Planetenträger 47 befestigt. In dieser Ausführungsform können sich das erste Sonnenrad 42 und der erste Planetenträger 45 daher frei um den Zentrierbolzen drehen, während sich der zweite Planetenträger 47 und der Abtrieb mit dem Zentrierbolzen drehen. Durch seine Verbindung mit dem ersten Sonnenrad 41 dreht sich auch das erste Zahnrad 21 um den Zentrierbolzen 5. Wie vorstehend erwähnt, kann der Abtrieb 49 wahlweise eine Ausgangswelle sein.
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Durch die feste Montage des Zentrierbolzens 5 an der Ausgangswelle 49 können alle Komponenten von der Ausgangswelle in Richtung auf das erste Sonnenrad 41 der ersten Stufe der Reihe nach zusammengefügt werden. Die Montage des Aktuators wird dadurch vereinfacht.
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Hinzukommt, dass der Zentrierbolzen 5 in den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit Spiel durch die zentrale Öffnung der Planetenträger der Zwischenstufe (z. B. des ersten Planetenträgers 45) hindurchgeführt ist, wodurch es leichter ist, die Herstellungsgenauigkeit des pulvermetallurgischen Planetenträgers herabzusetzen. Wenn ferner der Zentrierbolzen 5 an einem Zahnrad einer niedrigen Geschwindigkeitsstufe befestigt ist, wird die relative Geschwindigkeit zwischen dem Zentrierbolzen 5 und dem Axiallager in der oberen Abdeckung 9 verringert, wodurch sie auch die Abnutzung leichter verringern lässt. Wenn darüber hinaus ein Ende des Zentrierbolzens 5 festgelegt ist, lässt sich jede Stufe des Getriebes ausgehend von dem festgelegten Ende des Zentrierbolzens der Reihe nach montieren. Es ist daher einfacher möglich, die Montagegenauigkeit und eine problemlose Übertragung sicherzustellen.
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Ferner kann das Zahnrad des mindestens einen Getriebes 2 der ersten bis vierten Ausführungsform, das mit dem mehrstufigen Planetengetriebezug verbunden ist, d. h. das erste Zahnrad 21, das mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, napfartig oder hohl (nicht dargestellt) konfiguriert sein, so dass das Zahnrad rund um eine äußere Peripherie eines oberen Bereichs des Getriebegehäuses 3 angeordnet ist.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Klarheit halber im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben wurden, können auch in nur einer Ausführungsform kombiniert sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze halber in einer Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso separat oder in geeigneten Unterkombinationen vorhanden sein.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Schutzrahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene Modifikationen möglich sind.
