DE102020203276A1 - Antriebseinrichtung für ein Bremssystem, Bremssystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (2) für ein Bremssystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (14), mit einer elektrischen Maschine (13), die eine drehbar gelagerte Antriebswelle (12) aufweist, wobei die Antriebswelle (12) durch ein in dem Gehäuse (14) angeordnetes Planetenradgetriebe (8) mit einem Aktuatorelement (4) der Parkbremse (1) verbindbar oder verbunden ist, wobei die Antriebswelle (12) in einem in dem Gehäuse (14) angeordneten Lagerschild (15) drehbar gelagert ist. Es ist vorgesehen, dass der Lagerschild (15) aus Kunststoff gefertigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, mit einer elektrischen Maschine, die eine Antriebswelle aufweist, wobei die Antriebswelle durch ein in dem Gehäuse angeordnetes Planetenradgetriebe mit einem Aktuatorelement der Parkbremse verbindbar oder verbunden ist, und wobei die Antriebswelle in einem in dem Gehäuse angeordneten Lagerschild drehbar gelagert ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in welchem eine elektrische Maschine angeordnet ist, und mit einem Aktuatorelement, das durch die elektrische Maschine antreibbar ist, wobei zwischen dem Aktuatorelement und der elektrischen Maschine ein Planetenradgetriebe zwischengeschaltet ist.
  • Stand der Technik
  • Antriebseinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen werden auch Bremssysteme elektrifiziert. Insbesondere die Parkbremse wird bereits in Serienfahrzeugen elektromotorisch angetrieben. Dazu ist eine Antriebseinrichtung vorhanden, die eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, aufweist, mittels dessen beispielsweise eine Antriebsspindel der Parkbremse zum Verschieben eines Bremskolbens angetrieben wird. Um dabei ein hohes Drehmoment beziehungsweise eine hohe Anpresskraft durch den Bremskolben zu erreichen, ist zwischen dem Elektromotor und dem Bremskolben ein Planetenradgetriebe, das als Übersetzungsgetriebe wirkt, zwischengeschaltet. Die Antriebswelle der elektrischen Maschine ist dabei insbesondere mit dem Sonnenrad des Planetenradgetriebes drehfest verbunden und die Antriebsspindel mit dessen Planetenradträger. Zur Lagerung der Welle ist diese beispielsweise durch ein Wälzkörperlager in einem in dem Gehäuse angeordneten Lagerschild drehbar gelagert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Lagerschilds eine hochintegrale Ausbildung der Antriebseinrichtung bereitgestellt wird, die auf geringem Bauraum sämtliche Funktionen in robuster Art und Weise gewährleistet, wobei die Teilezahl der Antriebseinrichtung reduziert und dadurch Montage- sowie Herstellungszeit verringert werden, mit entsprechenden Kostenvorteilen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Lagerschild aus Kunststoff gefertigt ist. Dies hat den Vorteil, dass zum einen der Lagerschild selbst kostengünstig und gewichtssparend ausgebildet ist, und dass mit wenig Mehraufwand der Lagerschild um weitere Funktionen beziehungsweise um weitere Elemente der Antriebseinrichtung ergänzt werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet der Lagerschild ein Hohlrad des Planetenradgetriebes aus. Damit ist das Hohlrad des Planetenradgetriebes direkt in den Lagerschild, welcher auch die Antriebswelle der elektrischen Maschine lagert, integriert. Durch die Ausbildung des Lagerschilds aus Kunststoff ist das Hohlrad mit einfachen Mitteln kostengünstig bei der Fertigung in den Lagerschild integrierbar. Das Hohlrad ist somit einstückig mit dem Lagerschild aus Kunststoff gefertigt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Lagerschild zumindest einen Stahlring auf, der von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds zumindest abschnittsweise umspritzt ist. Der Stahlring verstärkt und versteift der Lagerschild, sodass eine Art Zweikomponentenbauteil entsteht, das einerseits durch das geringe Gewicht des Kunststoffs geprägt ist, und andererseits die von einem Stahllagerschild gewohnt Robustheit zumindest abschnittsweise bietet.
  • Besonders bevorzugt weist der Stahlring einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden vergrößerten Randabschnitt auf, der von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds umspritzt ist. Dadurch, dass der vergrößerte Randabschnitt umspritzt ist, sind der Kunststoffteil des Lagerschilds und der Stahlring formschlüssig miteinander verbunden. Das Kunststoffmaterial hintergreift dabei den Randabschnitt des Stahlrings, wodurch eine besonders robuste Verbindung erreicht wird.
  • Vorzugsweise weist der Stahlring einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden, kunststoffmaterialfreien Einpressabschnitt auf, der eine zylinderhülsenförmige Mantelfläche zur Anlage an dem Gehäuse aufweist. Dadurch, dass der Einpressabschnitt kunststoffmaterialfrei ist, ist der Stahlring als Träger des Lagerschilds in vorteilhafter Weise in eine entsprechende Aufnahme des Gehäuses einpressbar, insbesondere ohne dass dadurch das Kunststoffmaterial des Lagerschilds beschädigt wird. Es erfolgen somit eine Art Trennung der Funktionen, bei welcher die Haltekraft für das Ausrichten und Halten des Lagerschilds in dem Gehäuse durch den Stahlring geboten wird, und das Hohlrad allein durch das Kunststoffmaterial. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird der Einpressabschnitt durch den Lagerschild selbst gebildet und damit aus Kunststoff gefertigt. Insoweit wird gemäß dieser Ausführungsform auf den Stahlring verzichtet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Stahlring bevorzugt vollumfänglich von dem Kunststoff des Lagerschilds umgeben, insbesondere umspritzt.
  • Insbesondere ist der Außendurchmesser des Einpressabschnitts geringfügig größer als der Innendurchmesser eines Aufnahmeabschnitts des Gehäuses für den Lagerschild, um eine Presspassung zwischen Lagerschild beziehungsweise Stahlring des Lagerschilds und Gehäuse zu erzielen. Dadurch ist auch eine einfache Montage des Lagerschilds in dem Gehäuse gewährleistet.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Lagerschild zumindest eine Aufnahmevertiefung und/oder zumindest einen Aufnahmevorsprung zur Anordnung eines Sensors, insbesondere eines Rotorlagensensors an dem Lagerschild aufweist. Durch die Aufnahmevertiefung und/oder den Aufnahmevorsprung ist eine vorteilhafte formschlüssige Anordnung des Rotorlagensensors an dem Lagerschild ermöglicht, wodurch eine einfache Montage und eine robuste Anordnung des Rotorlagesensors an dem Lagerschild gewährleistet sind.
  • Besonders bevorzugt sind die Aufnahmevertiefungen und/oder der Aufnahmevorsprung zur Aufnahme einer kreisringförmigen Leiterplatte des Sensors ausgebildet. Dadurch ist der Sensor beziehungsweise dessen Leiterplatte insbesondere formschlüssig in der Aufnahmevertiefung und/oder an dem Aufnahmevorsprung anordenbar und haltbar. Auf zusätzliche Befestigungsmittel oder Anordnungsmittel kann daher verzichtet werden.
  • Besonders bevorzugt bildet der Lagerschild einen Steckanschluss für einen Anschlusskontakt der Antriebseinrichtung, beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung des Sensors, aus. Dadurch kann bei der Montage des Lagerschilds in der Antriebseinrichtung eine elektrische Verbindung zur elektrischen Maschine automatisch hergestellt werden. Insbesondere weist der Steckanschluss eine von dem Lagerschild axial vorstehende Hülse auf, die einstückig mit dem Lagerschild ausgebildet ist, vorzugsweise eine Einführfase aufweist und in welche ein Anschlusskontakt der elektrischen Maschine eingeführt werden kann. In die Hülse führen vorteilhafterweise eine oder mehrere elektrische Leitungen, die bei der Herstellung des Lagerschilds bereits von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds umspritzt wurden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an dem Abschnitt des Lagerschilds eine Leiterplatte angeordnet, die den zuvor genannten Rotorlagesensor trägt beziehungsweise aufweist. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhaft kompakte Anordnung. Insbesondere stellt die Leiterplatte einen Bestandteil des Rotorlagesensors dar, wobei an der Leiterplatte vorzugsweise eine oder mehrere Spulen, insbesondere eine Empfangsspule und eine Senderspule angeordnet sind, die in der Art eines Resolvers verschaltet sind, um eine Rotorwinkellage des Rotors der elektrischen Maschine zu bestimmen.
  • Das erfindungsgemäße Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • 1 eine vorteilhafte Parkbremse in einer vereinfachten Längsschn ittdarstell ung,
    • 2 ein Lagerschild der Parkbremse in einer vereinfachten Schnittdarstellung.
  • 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung ein vorteilhaftes Bremssystem 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Bremssystem 1 weist eine Antriebseinrichtung 2 auf, die mit einem Aktuator 3 der Parkbremse wirkverbunden ist. Der Aktuator 3 weist insbesondere ein Aktuatorelement 4 auf, vorliegend in Form eines Bremskolbens oder Hydraulikkolbens, der durch ein Spindelantrieb 5 axial verschiebbar ist. Eine Antriebsspindel 6 des Spindelantriebs 5, die als Hohlspindel ausgebildet ist, ist mit einem Planetenradträger 7 eines Planetenradgetriebes 8 verbunden. Planetenräder 9, die an dem Planetenradträger 7 drehbar gelagert sind, wirken mit einem Sonnenrad 10 und mit einem Hohlrad 11 des Planetenradgetriebes 8 zusammen. Das Sonnenrad 10 ist dabei drehfest mit einer Antriebswelle 12 einer elektrischen Maschine 13 der Antriebseinrichtung 2 verbunden.
  • Die Antriebseinrichtung 2 weist weiterhin ein Gehäuse 14 auf, in welchem die elektrische Maschine 13 sowie das Planetenradgetriebe 8 angeordnet sind. In dem Gehäuse 14 ist außerdem ein Lagerschild 15 angeordnet, das einen ersten Lagerabschnitt 16 aufweist, in welchem vorliegend ein Wälzkörperlager 17 angeordnet ist, das mit der Antriebswelle 12 wirkverbunden ist. Insbesondere ist ein Innenring des Wälzkörperlagers drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden, während ein Außenring des Wälzkörperlagers 17 drehfest an dem Abschnitt 16 des Lagerschilds 15 gehalten ist.
  • In einem auf den ersten Abschnitt folgenden zweiten Abschnitt 18, dessen Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 16, bildet der Lagerschild 15 das Hohlrad 11 des Planetenradgetriebes 8 aus. Das Hohlrad 11 ist somit integral in dem Lagerschild 15 ausgebildet.
  • 2 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung des Lagerschilds 15. Der Lagerschild 15 ist im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt, wodurch insbesondere die einstückige Ausbildung des Hohlrads 11 mit dem Lagerschild 15 kostengünstig bei der Herstellung des Lagerschilds realisierbar ist. Zwischen dem Abschnitt 18 und dem Abschnitt 16 des Lagerschilds 15 bildet der Lagerschild 15 durch die Durchmesserveränderung eine Stufe aus, die als Ringscheibenabschnitt 19 ausgebildet ist. Auf der von dem Abschnitt 16 abgewandten Seite des Abschnitts 18 ist ebenfalls ein Ringscheibenabschnitt 20 des Lagerschilds ausgebildet, der sich von dem Hohlrad 11 radial nach außen erstreckt.
  • An seinem Außenumfang ist dem Ringscheibenabschnitt 20 ein Stahlring 21 zugeordnet. Dieser Stahlring weist einen L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein Schenkel 22 in den Ringscheibenabschnitt 20 hinein ragt und von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds 15 umspritzt beziehungsweise umfasst ist. Der andere Schenkel 23 des L-förmigen Stahlrings 21 erstreckt sich von dem Ringscheibenabschnitt 20 axial vor, und zwar in Richtung der von den Abschnitten 18 und 16 abgewandten Seite des Lagerschilds 15. Während der Schenkel 22 von dem Kunststoffmaterial umfasst ist, ist der Schenkel 23 des Stahlrings 21 kunststofffrei und bildet an seiner Mantelaußenseite 24 einen Einpressabschnitt 25 des Lagerschilds 15 aus. Der Außendurchmesser des Einpressabschnitts 25 ist dabei geringfügig größer als der Innendurchmesser eines Aufnahmeabschnitts 26 des Gehäuses 14 der Antriebseinrichtung 2, sodass der Lagerschild mit dem Stahlring 21 in das Gehäuse 14 einpressbar und wie in 1 gezeigt, bevorzugt eingepresst ist.
  • Wie in 2 weiter gezeigt, ist dem Abschnitt 19 bevorzugt außerdem ein Rotorlagesensor 27 zugeordnet, der eine kreisringförmige Leiterplatte 28 aufweist, die in einer koaxial zu dem kreisringförmigen Lagerschild 15 ausgebildeten Aufnahmevertiefung 29 des Abschnitts 19 auf der von dem Hohlrad 11 abgewandten Seite eingesetzt ist und dadurch formschlüssig an dem Lagerschild 15 gehalten ist. Insbesondere trägt die Leiterplatte 28 eine Senderspule und eine Empfängerspule, die durch eine Recheneinheit betrieben werden, um durch Induktion eine Rotorwinkellage eines Rotors der elektrischen Maschine 13 festzustellen beziehungsweise zu überwachen.
  • Optional weist der Lagerschild 15 außerdem eine Anschlusseinrichtung 30 auf, durch welche der Rotorlagesensor 27 elektrisch kontaktierbar ist. Dazu ist die Anschlusseinrichtung 30 als von dem Abschnitt 20 vorstehender Steckanschluss 31 ausgebildet, wobei von dem Steckanschluss 31 eine elektrische Leitung 32 durch das Kunststoffmaterial des Lagerschilds bis zu dem Abschnitt 19 zur elektrischen Kontaktierung des Sensors 27 geführt ist. Die elektrische Leitung 32 wird insbesondere bei der Herstellung des Lagerschilds bereits von dem Kunststoffmaterial umgeben beziehungsweise umspritzt. Der Steckanschluss 31 weist insbesondere eine axial von dem Ringscheibenabschnitt 20 vorstehende Hülse auf, die einstückig mit dem Lagerschild 15 ausgebildet ist, und in welche der Gegenkontakt beziehungsweise Anschlusskontakt der elektrischen Maschine insbesondere bei der Montage des Lagerschilds 15 in dem Gehäuse 14, einführbar ist, um den Sensor 27 elektrisch zu kontaktieren.
  • Gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel ist der Stahlring 21 vollständig von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds 15 umgeben. Auch ist es denkbar, den Lagerschild 15 ohne den Stahlring 21 auszubilden, sodass der Einpressabschnitt 25 allein durch das Kunststoffmaterial des Lagerschilds 15 gefertigt ist. Auch ist es denkbar, das Hohlrad 11 als separates Element in dem Lagerschild 15 anzuordnen, sodass es auch aus einem anderen Material als der Lagerschild 15 gefertigt sein kann.

Claims (11)

  1. Antriebseinrichtung (2) für ein Bremssystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (14), mit einer elektrischen Maschine (13), die eine drehbar gelagerte Antriebswelle (12) aufweist, wobei die Antriebswelle (12) durch ein in dem Gehäuse (14) angeordnetes Planetenradgetriebe (8) mit einem Aktuatorelement (4) der Parkbremse (1) verbindbar oder verbunden ist, wobei die Antriebswelle (12) in einem in dem Gehäuse (14) angeordneten Lagerschild (15) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (15) aus Kunststoff gefertigt ist.
  2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (15) ein Hohlrad (11) des Planetenradgetriebes (8) ausbildet.
  3. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (15) zumindest einen Stahlring (21) aufweist, der von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds (15) zumindest abschnittsweise umspritzt ist.
  4. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlring (21) einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden vergrößerten Randabschnitt aufweist, der von dem Kunststoffmaterial des Lagerschilds (15) umspritzt ist.
  5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlring (21) einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden, kunststoffmaterialfreien Einpressabschnitt (25) aufweist, der eine zylinderhülsenförmige Mantelfläche zur Anlage an dem Gehäuse (14) aufweist.
  6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Einpressabschnitts (25) geringfügig größer als der Innendurchmesser eines Aufnahmeabschnitts (26) des Gehäuses (14) für den Lagerschild (15) ausgebildet ist, um eine Presspassung zu realisieren.
  7. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (15) zumindest eine Aufnahmevertiefung (29) und/oder zumindest einen Aufnahmevorsprung zur Anordnung eines Sensors, insbesondere eines Rotorlagensensors (27) an dem Lagerschild (15), aufweist.
  8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevertiefung (29) und/oder der Aufnahmevorsprung zur Aufnahme einer kreisringförmigen Leiterplatte (28) des Sensors kreisringförmig ausgebildet sind.
  9. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (15) einen einstückig mit dem Lagerschild (15) ausgebildeten und axial von dem Lagerschild (15) vorstehenden Steckanschluss (31), insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine (13), aufweist.
  10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmevertiefung (25) eine kreisringförmige Leiterplatte (28) mit einem Rotorlagensensor (27) angeordnet ist.
  11. Bremssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (14), in welchem eine elektrische Maschine (13) angeordnet ist, und mit einem Aktuatorelement (4), das durch die elektrische Maschine (13) antreibbar ist, wobei zwischen dem Aktuatorelement (4) und der elektrischen Maschine (13) ein Planetenradgetriebe (8) zwischengeschaltet ist, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Antriebseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
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