DE102019217551A1

DE102019217551A1 - Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger

Info

Publication number: DE102019217551A1
Application number: DE102019217551.1A
Authority: DE
Inventors: Mark Boehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-20
Also published as: JP2024109945A; US20240109525A1; JP2023500398A; KR20220099115A; CN114641416A; WO2021094007A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs. Der elektromechanische antreibbare Bremsdruckerzeuger umfasst dabei einen Elektromotor (18), mit welchem eine Antriebsdrehzahl erzeugbar ist, ein Planetengetriebe (22), welches eingangsseitig von dem Elektromotor (18) angetrieben ist, um eine Übersetzung der Antriebsdrehzahl ins Langsame durchzuführen, wobei das Planetengetriebe (22) ein Hohlrad (34) umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme (46) drehfest dazu aufgenommen ist, und ein Hydraulikmodul (30), welches mit einer Ausgangsseite des Planetengetriebes (22) verbunden ist und mit welchem ein Bremsdruck erzeugbar ist. Zwischen dem Hohlrad (34) und der Hohlradaufnahme (46) ist mindestens eine Drehmomentstütze (50) angeordnet, die sich in axialer Richtung zu dem Planetengetriebe (22) erstreckt und die mit einer Aussparung (62) zusammenwirkt, so dass das Hohlrad (34) und die Hohlradaufnahme (46) drehfest zueinander gehalten sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor, mit welchem eine Antriebsdrehzahl erzeugbar ist, einem Planetengetriebe, welches eingangsseitig von dem Elektromotor angetrieben ist, um eine Übersetzung der Antriebsdrehzahl ins Langsame durchzuführen, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme drehfest dazu aufgenommen ist, und einem Hydraulikmodul, welches mit einer Ausgangsseite des Planetengetriebes verbunden ist und mit welchem ein Bremsdruck erzeugbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, welches einen solchen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger umfasst.
Stand der Technik
Zum Bremsen von Kraftfahrzeugen reicht die Fußkraft des Fahrers zumeist nicht aus, so dass diese üblicherweise mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet werden. Herkömmliche Bremskraftverstärker arbeiten in der Regel mit einem vom Verbrennungsmotor erzeugten Unterdruck. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen dem Motordruck und dem Umgebungsdruck genutzt, um zusätzlich zur Fußkraft des Fahrers eine Verstärkungskraft aufzubringen.
Für zukünftige Antriebskonzepte von Kraftfahrzeugen werden alternative Bremsdruckaufbaugeräte benötigt, da der Unterdruck nicht mehr zur Verfügung steht, um einen konventionellen Vakuumbremskraftverstärker zu betreiben. Hierfür wurden die hier interessierenden elektromechanischen Bremsdruckerzeuger entwickelt.
Die Betätigungskraft wird dabei mittels eines Elektromotors erzeugt, welcher über ein Getriebe eine Bewegung eines Hydraulikkolbens ansteuert, um einen Bremsdruckes zu erzeugen. Derartige elektromechanische Bremsdruckerzeuger können nicht nur zur Bereitstellung einer Hilfskraft, sondern in Brake-by-wire-Systemen auch zur alleinigen Bereitstellung der Betätigungskraft eingesetzt werden. Daher sind elektromechanische Bremsdruckerzeuger insbesondere im Hinblick auf das autonome Fahren von Vorteil.
Aus der WO 2012/013314 A2 ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker bekannt, welcher eine über eine Kugelspindel eingebrachte Pedalkraft verstärkt. Dazu ist an der Kugelspindel eine Kugelumlaufmutter angeordnet, welche über ein Planetengetriebe durch einen Elektromotor zur Verstärkung der Pedalkraft angetrieben ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs anzugeben, welches einen reduzierten Bauraum aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit einem elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. In Anspruch 9 ist ein Fahrzeug mit einem den erfindungsgemäßen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger umfassenden hydraulischen Bremssystem angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zwischen dem Hohlrad und der Hohlradaufnahme mindestens eine Drehmomentstütze angeordnet ist, die sich in axialer Richtung zu dem Planetengetriebe erstreckt und die mit einer Aussparung zusammenwirkt, so dass das Hohlrad und die Hohlradaufnahme drehfest zueinander gehalten sind.
Unter einem Hydraulikmodul im Sinne der Erfindung wird eine Modul verstanden, über welches die rotatorische Bewegung des Planetengetriebes in eine Bewegung eine Hydraulikkolbens zur Erzeugung eines Bremsdruckes für den elektromechanischen Bremsdruckerzeuger umwandelt. Dies wird vorzugsweise über eine Spindel-Mutter Anordnung ausgebildet, über welche diese rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung des Hydraulikkolbens in einem Hydraulikzylinder umgewandelt wird.
Gemäß der Erfindung ist die Drehmomentstütze ein konstruktives Element, mit welchem ein Drehmoment aufnehmbar ist. Dazu wirkt die Drehmomentstütze mit einer entsprechend geformten Aussparung zusammen, so dass eine relative Drehbewegung diese beiden Bauteile zueinander verhindert wird. Bevorzugt werden wenigstens zwei Drehmomentstützen vorgesehen. Besonders bevorzugt sind mehrere Drehmomentstützen vorgesehen, welche äquidistant zueinander angeordnet sind. In dieser Erfindung ist die Drehmomentstütze axial ausgebildet. Dadurch kann im Vergleich zu einer radialen Drehmomentstütze bei gleicher Übersetzung Bauraum eingespart werden.
Besonders bevorzugt ist jedoch, dass dieser eingesparte Bauraum genutzt wird, um das Hohlrad mit einem größeren Durchmesser auszubilden. Dadurch ist eine größere Übersetzung möglich. Entsprechend kann der Motor mit beispielsweise höherer Drehzahl gefahren werden. Dadurch ist eine kürzere Aktivlänge des Motors möglich. Der Motor kann folglich kleiner ausgebildet werden, wodurch Bauraum und Kosten für den Motor eingespart werden können.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die mindestens eine Drehmomentstütze fest mit dem Hohlrad und/oder mit der Hohlradaufnahme verbunden. Unter fest im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass die Drehmomentstütze entweder einteilig durch das entsprechend Bauteil ausgebildet wird, oder wenigstens fest, durch verschrauben, verschweißen oder ähnliches, mit dieser verbunden ist. Es ist somit möglich, dass die Drehmomentstütze sowohl durch das Hohlrad, als auch durch die Hohlradaufnahme oder durch beide ausgebildet wird. Dadurch kann eine hohe Flexibilität der Drehmomentstütze erzielt werden.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung greift die mindestens eine Drehmomentstütze zum drehfesten Verbinden des Hohlrades und der Hohlradaufnahme in eine Aussparung der Hohlradaufnahme und/oder des Hohlrades ein. Auch hier kann die Aussparung durch das Hohlrad, die Hohlradaufnahme oder durch beide ausgebildet werden. Als Aussparung wird dabei wenigstens eine Materialabtragung verstanden, so dass zumindest eine Kavität gebildet wird. Diese Aussparung hat bevorzugt dieselbe Form wie die Drehmomentstütze. Entsprechend wird dadurch ein Formschluss erzielt, durch welchen eine Verdrehsicherung, die im Wesentlichen kein Spiel aufweist, gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Drehmomentstütze stiftförmig ausgebildet. Eine solche runde stiftförmige Drehmomentstütze hat den Vorteil, dass diese einfach in ein durch einen Bohrprozess ausgebildete Bohrung einbringbar ist. Insbesondere kann ein stiftförmiges Element nach der Herstellung des Hohlrades oder der Hohlradaufnahme in eine Bohrung dieses Bauteils eingesteckt werden und mit diesem Bauteil fest verbunden werden. Beim Zusammenbau kann der Stift in eine entsprechende Bohrung eines Gegenteils eingebracht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Aussparung als Durchbruch ausgebildet. Als Durchbruch wird dabei eine Aussparung verstanden, welche die Materialstärke, in der diese ausgebildet ist, vollständig durchragt. Die Aussparung erstreckt sich somit über die gesamte Materialstärke. Durch solche Durchbrüche kann insbesondere auch bei dünnwandigem Material, in welchem die Aussparung eingebracht werden soll, ein hohes Drehmoment übertragen werden.
Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Drehmomentstütze an einer axialen Außenseite der Hohlradaufnahme verstemmt. Durch die Verstemmung wird somit an der Außenseite die Drehmomentstütze nach einer Art des Nietens radial aufweitet. Dadurch werden das Hohlrad und die Hohlradaufnahme axial zueinander befestigt. Zusätzlich wird durch das Verstemmen im Bereich des Durchbruches ein Spiel aufgrund der Fertigungstoleranz beseitigt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die mindestens eine Drehmomentstütze in Form eines Tiefziehelementes der Hohlradaufnahme ausgebildet, welche in eine Aussparung des Hohlrades eingreift. Durch einen Tiefziehschritt können solche Drehmomentstützen einfach und wirtschaftlich ausgebildet werden. Auch können diese Drehmomentstützen nach einer Montage des Hohlrades und der Hohlradaufnahme eingebracht werden, so dass die Drehmomentstützen an den Stellen vorgesehen werden kann, an denen die entsprechenden Aussparungen angeordnet sind.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist die mindestens eine Drehmomentstütze aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Ein Kunststoffmaterial hat den Vorteil, dass dieses ein geringes Gewicht aufweist und einfach im Wege des Spritzgießens herstellbar ist. Auch hat ein Kunststoffmaterial niedrige Materialkosten. Dadurch kann durch ein solches Material ein elektromechanisch antreibarer Bremsdruckerzeuger bereitgestellt werden, welcher wirtschaftlich herstellbar ist. Das Kunststoffmaterial hat zusätzlich den Vorteil, dass die Verstemmung als Heißverstemmung ausgebildet sein kann, bei der das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen wird. Eine solche Heißverstemmung ist einfach herzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs des erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsdruckerzeugers,
2 Perspektivische Ansicht eines Planetengetriebes nach dem Stand der Technik,
3 Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, und
4 Perspektivische Ansicht des Planetengetriebes aus 3.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs 14 eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsdruckerzeugers gezeigt. Der Antriebsstrang 14 umfasst einen Elektromotor 18, über welchen eine Antriebsdrehzahl erzeugbar ist. Der Elektromotor 18 ist mechanisch mit einer Eingangsseite eines Planetengetriebes 22 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Planetengetriebe 22 koaxial zu einer Elektromotorachse 26 positioniert. Das Planetengetriebe 22 ist zusätzlich an einem Gehäuseteil 28 des Bremsdruckerzeugers angeordnet, welches beispielsweise ein Ventilgehäuse sein kann.
Über das Planetengetriebe 22 wird die Antriebsdrehzahl des Elektromotors 18 in eine langsamere Drehzahl übersetzt. Das Planetengetriebe 22 ist an einer Ausgangsseite mit einem Hydraulikmodul 30 mechanisch verbunden. Das Hydraulikmodul 30 kann dabei einen Bremsdruckkolben aufweisen, welcher über eine Spindel-Mutter-Anordnung in axialer Richtung zur Erzeugung von Bremsdruck bewegbar ist. Der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Antriebsstrang 14 ist biaxial angeordnet, dies bedeutet, dass das Hydraulikmodul 30 parallel zur Elektromotorachse 26 angeordnet ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Planetengetriebes 22 nach dem Stand der Technik. Bei diesem Planetengetriebe 22 ist übersichtshalber ein Sonnenrad 32 (siehe 3) weggelassen worden. Das Planetengetriebe 22 umfasst dabei ein Hohlrad 34 mit einer Innenverzahnung 38, welche hier schräg ausgebildet ist. In dem Hohlrad 34 sind drei Planetenräder 42 angeordnet, die im Eingriff mit der Innenverzahnung 38 des Hohlrades 34 sind.
Das Hohlrad 34 ist in einer Hohlradaufnahme 46 aufgenommen. Die Hohlradaufnahme 46 ist dabei ein tiefgezogenes Blechteil. Das Hohlrad 34 weist an einem außenseitigen Umfang mehrere Drehmomentstützen 50 auf, welche den Umfang radial überragen. Diese Drehmomentstützen 50 sind im formschlüssigen Eingriff mit durch die Hohlradaufnahme 46 ausgebildeten Drehmomentstütznuten 54, so dass das Hohlrad 34 in der Hohlradaufnahme 46 verdrehfest dazu gehalten ist. Dementsprechend überragen diese Drehmomentstütznuten 50 eine radiale Außenseite 58 der dünnwandigen Hohlradaufnahme 46.
Eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 22 ist in 3 gezeigt. In dieser Figur ist zusätzlich das Sonnenrad 32 mit dargestellt. Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Stand der Technik erstrecken sich die Drehmomentstützen 50 von einer axialen Hohlradaußenseite 60 in einer axialen Richtung des Planetengetriebes 22. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Drehmomentstützen 50 fest, beziehungsweise einteilig, mit dem Hohlrad 34 ausgebildet. Die Drehmomentstützen 50 wirken dabei mit Aussparungen 62 der Hohlradaufnahme 46 zusammen.
Die Aussparungen 62 sind hierbei als runde Durchbrüche ausgebildet, während die in diese Durchbrüche eingreifenden Drehmomentstützen 50 eine Stiftform aufweisen. Eine Länge der Drehmomentstützen 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel dabei derart bemessen, dass die Drehmomentstützen 50 eine axiale Außenseite 66 der Hohlradaufnahme 46 überragen. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der die axiale Außenseite 66 überragende Teil der Drehmomentstützen 50 noch verstemmt sein, so dass das Hohlrad 34 zusätzlich in einer axialen Richtung an der Hohlradaufnahme 46 gehalten ist.
Im Gegensatz zu dem in 2 gezeigten Stand der Technik sind keine Drehmomentstütznuten 54 notwendig. Dadurch kann der dafür benötigte radiale Bauraum eingespart werden. Ebenso ist es möglich, den in 2 benötigte radialen Bauraum für ein Hohlrad 34 vorzusehen, welches einen größeren Durchmesser aufweist, so dass eine höhere Übersetzung erzielbar ist.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Planetengetriebes 22 aus 3. Hier ist deutlich zu sehen, dass eine Vielzahl an äquidistant angeordneten axialen Drehmomentstützen 50 vorgesehen sind, um ein ausreichendes Drehmoment zwischen Hohlrad 34 und Hohlradaufnahme 46 übertragen zu können. Ebenso ist zu erkennen, dass die Hohlradaufnahme 46 an der radialen Außenseite 58 keine Drehmomentstütznuten 54 aufweist.
In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel, können die Drehmomentstützen 50 auch durch axiale Tiefziehelemente der Hohlradaufnahme 46 gebildet werden. Diese Tiefziehelemente greifen dabei in entsprechende Aussparungen 62 in dem Hohlrad 34 ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/013314 A2 [0005]

Claims

Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs, umfassend: - einen Elektromotor (18), mit welchem eine Antriebsdrehzahl erzeugbar ist, - ein Planetengetriebe (22), welches eingangsseitig von dem Elektromotor (18) angetrieben ist, um eine Übersetzung der Antriebsdrehzahl ins Langsame durchzuführen, wobei das Planetengetriebe (22) ein Hohlrad (34) umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme (46) drehfest dazu aufgenommen ist, und - ein Hydraulikmodul (30), welches mit einer Ausgangsseite des Planetengetriebes (22) verbunden ist und mit welchem ein Bremsdruck erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hohlrad (34) und der Hohlradaufnahme (46) mindestens eine Drehmomentstütze (50) angeordnet ist, die sich in axialer Richtung zu dem Planetengetriebe (22) erstreckt und die mit einer Aussparung (62) zusammenwirkt, so dass das Hohlrad (34) und die Hohlradaufnahme (46) drehfest zueinander gehalten sind.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) fest mit dem Hohlrad (34) und/oder mit der Hohlradaufnahme (46) verbunden ist.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) zum drehfesten Verbinden des Hohlrades (34) und der Hohlradaufnahme (46) in eine Aussparung (62) der Hohlradaufnahme (46) und/oder des Hohlrades (34) eingreift.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) stiftförmig ausgebildet ist.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (62) als Durchbruch ausgebildet ist.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) an einer axialen Außenseite (66) der Hohlradaufnahme (46) verstemmt ist.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) in Form eines Tiefziehelementes der Hohlradaufnahme (46) ausgebildet ist, welche in eine Aussparung (62) des Hohlrades (34) eingreift.
Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomentstütze (50) aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
Fahrzeug umfassend einen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche.