DE102020214078A1 - Electromechanical wheel brake - Google Patents

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Johann Jungbecker
Andreas Kircher
Peter Schack
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Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Radbremse (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssattelgehäuse (104) und einem in dem Bremssattelgehäuse (104) entlang einer Zuspannrichtung (114) verschiebbaren Druckkolben (110). Die Radbremse (100) weist einen elektromotorischen Antrieb (106, 108) und eine von dem Antrieb (106, 108) angetriebene Gewindespindel (122) auf, wobei auf der Gewindespindel (122) eine um die Längsachse (L) der Gewindespindel (122) drehfest gelagerte Spindelmutter (124) angeordnet ist. Die Spindelmutter (124) ist wiederum an dem Druckkolben (110) angeordnet ist, wobei sich die Gewindespindel (122) entgegen der Zuspannrichtung (114) in axialer Richtung an einem Wälzlager (126) abstützt und wobei sich das Wälzlager (126) an dem Bremssattelgehäuse (104) abstützt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Wälzlager (126) wenigstens zwei ringförmige Anordnungen (134, 136) von Wälzkörpern (132) aufweist, wobei eine äußere ringförmige Anordnung (136) aus Wälzkörpern (132) einen größeren Durchmesser hat, als eine innere ringförmige Anordnung (134) aus Wälzkörpern (132).The invention relates to an electromechanical wheel brake (100) for a motor vehicle with a brake caliper housing (104) and a pressure piston (110) which can be displaced in the brake caliper housing (104) along an application direction (114). The wheel brake (100) has an electric motor drive (106, 108) and a threaded spindle (122) driven by the drive (106, 108), wherein on the threaded spindle (122) a rotatably mounted spindle nut (124) is arranged. The spindle nut (124) is in turn arranged on the pressure piston (110), the threaded spindle (122) being supported in the axial direction counter to the application direction (114) on a roller bearing (126) and the roller bearing (126) being on the brake caliper housing (104) supports. According to the invention, the roller bearing (126) has at least two ring-shaped arrangements (134, 136) of rolling elements (132), with an outer ring-shaped arrangement (136) of rolling elements (132) having a larger diameter than an inner ring-shaped arrangement (134) from rolling elements (132).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Radbremse für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electromechanical wheel brake for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Elektromechanische Radbremsen sind in vielfältigen Varianten im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2010 040 426 A1 eine elektromechanische Radbremse mit einem Bremssattelgehäuse und einem in dem Bremssattelgehäuse entlang einer Zuspannrichtung verschiebbaren Druckkolben. Die Radbremse weist dabei eine angetriebene Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordnete und um die Längsachse der Gewindespindel drehfest gelagerte Spindelmutter auf. Die Spindelmutter ist wiederum an dem Druckkolben angeordnet, wobei sich die Gewindespindel entgegen der Zuspannrichtung in axialer Richtung an einem Wälzlager abstützt, das sich wiederum an dem Bremssattelgehäuse abstützt.Electromechanical wheel brakes are known in many variants in the prior art. For example, describes the DE 10 2010 040 426 A1 an electromechanical wheel brake with a brake caliper housing and a pressure piston that can be displaced in the brake caliper housing along an application direction. The wheel brake has a driven threaded spindle and a spindle nut which is arranged on the threaded spindle and is mounted non-rotatably about the longitudinal axis of the threaded spindle. The spindle nut is in turn arranged on the pressure piston, the threaded spindle being supported in the axial direction counter to the application direction on a roller bearing, which in turn is supported on the brake caliper housing.

Über das Wälzlager wird die Gewindespindel entgegen einer Kraft abgestützt, die infolge einer Beaufschlagung des Druckkolbens mit einer Spannkraft in Zuspannrichtung der Bremse auf die Gewindespindel wirkt. Folglich wird die gesamte Spannkraft der Radbremse ausschließlich über das Axiallager abgestützt, womit dem Axiallager eine sehr Bedeutung hinsichtlich Lebensdauer und Wirkungsgrad der Radbremse zukommt.The threaded spindle is supported by the roller bearing against a force which acts on the threaded spindle in the application direction of the brake as a result of the pressure piston being subjected to a clamping force. Consequently, the entire clamping force of the wheel brake is supported exclusively via the axial bearing, which means that the axial bearing is very important with regard to the service life and efficiency of the wheel brake.

Bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen besteht das Wälzlager üblicherweise aus einer Reihe von Wälzkörpern, die auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Insbesondere bei Wälzkörpern, die eine sich in radialer Richtung des Wälzlagers erstreckende Kontaktfläche aufweisen, entsteht zwischen den Kontaktpunkten der Kontaktfläche, die sich radial innen befinden und den Kontaktpunkten der Kontaktfläche, die sich radial außen im Axiallager befinden, eine Geschwindigkeitsdifferenz. Da jedoch die Wälzkörper mit derselben Umlauffrequenz in dem Axiallager umlaufen, entsteht aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen inneren und äußeren Kontaktpunkten eine Schlupfbewegung an den Wälzkörpern, die den Wirkungsgrad des Axiallagers verschlechtert.In the case of arrangements known in the prior art, the rolling bearing usually consists of a series of rolling elements which are arranged on a circular path. In particular in the case of rolling elements which have a contact surface extending in the radial direction of the rolling bearing, a speed difference arises between the contact points of the contact surface which are located radially on the inside and the contact points of the contact surface which are located radially on the outside in the axial bearing. However, since the rolling elements rotate at the same rotational frequency in the thrust bearing, the speed difference between the inner and outer contact points causes a slipping movement on the rolling elements, which degrades the efficiency of the thrust bearing.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde einer elektromechanische Radbremse anzugeben, die die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere ein Axiallager mit einem verbesserten Wirkungsgrad beinhaltet.In contrast, the invention is based on the object of specifying an electromechanical wheel brake which overcomes the disadvantages of the prior art described above and in particular contains an axial bearing with improved efficiency.

Diese Aufgabe wird mit der Radbremse gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with the wheel brake according to claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Radbremse für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssattelgehäuse und einem in dem Bremssattelgehäuse entlang einer Zuspannrichtung verschiebbaren Druckkolben. Die Radbremse weist einen elektromotorischen Antrieb und eine von dem Antrieb angetriebene Gewindespindel auf, wobei auf der Gewindespindel eine um die Längsachse der Gewindespindel drehfest gelagerte Spindelmutter angeordnet ist. Die Spindelmutter ist dabei an dem Druckkolben angeordnet ist, und die Gewindespindel stützt sich entgegen der Zuspannrichtung in axialer Richtung an einem Wälzlager ab, wobei sich das Wälzlager an dem Bremssattelgehäuse abstützt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Wälzlager wenigstens zwei ringförmige Anordnungen von Wälzkörpern aufweist, wobei eine äußere ringförmige Anordnung aus Wälzkörpern einen größeren Durchmesser hat, als eine innere ringförmige Anordnung aus Wälzkörpern.The invention relates to an electromechanical wheel brake for a motor vehicle with a brake caliper housing and a pressure piston that can be displaced in the brake caliper housing along an application direction. The wheel brake has an electric motor drive and a threaded spindle driven by the drive, with a spindle nut mounted non-rotatably about the longitudinal axis of the threaded spindle being arranged on the threaded spindle. The spindle nut is arranged on the pressure piston, and the threaded spindle is supported against the application direction in the axial direction on a roller bearing, the roller bearing being supported on the brake caliper housing. According to the invention it is provided that the roller bearing has at least two ring-shaped arrangements of rolling bodies, with an outer ring-shaped arrangement of rolling bodies having a larger diameter than an inner ring-shaped arrangement of rolling bodies.

Die Verwendung eines mehrreihigen, insbesondere zweireihigen Axiallagers hat dabei den Vorteil, dass die axial wirkende Kraft auf einer größeren Fläche abgestützt werden kann. Gleichzeitig können sich die beiden ringförmigen Anordnungen aus Wälzkörpern unabhängig voneinander bewegen, sodass insbesondere die Umfanggeschwindigkeit der Wälzkörper mit steigendem Abstand der entsprechenden ringförmigen Anordnung vom Zentrum des Axiallagers zunehmen kann. Auf diese Weise können Reibungsverluste und Verschleiß aufgrund von Schlupf der Wälzkörper vermieden werden, sodass ein effizienter und langlebiger Betrieb der Radbremse erzielt werden kann.The use of a multi-row, in particular a double-row, axial bearing has the advantage that the axially acting force can be supported over a larger area. At the same time, the two ring-shaped arrangements of rolling elements can move independently of one another, so that in particular the peripheral speed of the rolling elements can increase as the distance between the corresponding ring-shaped arrangement and the center of the thrust bearing increases. In this way, friction losses and wear due to slippage of the rolling elements can be avoided, so that efficient and long-lasting operation of the wheel brake can be achieved.

Bei der Radbremse kann es sich insbesondere um eine Schwimmsattelbremse handeln, sodass infolge eines Zuspannens der Radbremse, also einer Bewegung des Druckkolbens in Richtung einer Bremsscheibe zunächst ein auf dem Druckkolben angeordneter Reibbelag in Kontakt mit der Bremsscheibe gebracht wird. Wird der Druckkolben dann weiterhin mit einer Kraft in Zuspannrichtung beaufschlagt, wird durch eine Verschiebung des schwimmend gelagerten Sattelteils entgegen der Zuspannrichtung ein zweiter Reibbelag in Kontakt mit der Bremsscheibe gebracht, sodass die Bremsscheibe zwischen den Reibbelägen eingespannt ist und folglich mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden kann.The wheel brake can in particular be a floating caliper brake, so that when the wheel brake is applied, ie a movement of the pressure piston in the direction of a brake disc, a friction lining arranged on the pressure piston is first brought into contact with the brake disc. If the pressure piston is then further subjected to a force in the application direction, a second friction lining is brought into contact with the brake disc by moving the floating caliper part against the application direction, so that the brake disc is clamped between the friction linings and a braking torque can consequently be applied.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei ferner vorgesehen, dass an der Gewindespindel eine Axiallagerscheibe angeordnet ist, wobei sich die Gewindespindel über die Axiallagerscheibe in axialer Richtung an dem Wälzlager abstützt.According to a preferred embodiment, it is further provided that an axial bearing disk is arranged on the threaded spindle, the threaded spindle being supported on the roller bearing in the axial direction via the axial bearing disk.

Die Axiallagerscheibe ist dabei bevorzugt konzentrisch mit der Gewindespindel angeordnet. Insbesondere kann die Axiallagerscheibe über einen Formschluss an der Gewindespindel gegen eine Rotation der Axiallagerscheibe relativ zur Gewindespindel gesichert sein. Die Verwendung einer solchen Axiallagerscheibe erlaubt es beispielsweise, ein Material für die Axiallagerscheibe und mithin zur Kraftübertragung auf das Axiallager zu verwenden, das sich vom Material der Gewindespindel unterscheidet. Ferner kann insbesondere die konkrete Bauform der Axiallagerscheibe besser an die Erfordernisse einer optimierten Kraftübertragung auf das Axiallager angepasst werden, als dies bei einer direkten Kraftübertragung von der Gewindespindel auf das Axiallager der Fall wäre.The axial bearing disk is preferably arranged concentrically with the threaded spindle. In particular, the axial bearing washer can be secured against rotation of the axial bearing washer relative to the threaded spindle via a form fit on the threaded spindle. The use of such a thrust bearing disk makes it possible, for example, to use a material for the thrust bearing disk and therefore for power transmission to the thrust bearing that differs from the material of the threaded spindle. Furthermore, in particular the specific design of the axial bearing washer can be better adapted to the requirements of an optimized power transmission to the axial bearing than would be the case with a direct power transmission from the threaded spindle to the axial bearing.

Der Wirkungsgrad der Radbremse kann nach einer weiteren Ausgestaltung ferner dadurch verbessert werden, dass die Wälzkörper der inneren ringförmigen Anordnung einen kleineren oder größeren Durchmesser in Zuspannrichtung aufweisen als die Wälzkörper der äußeren ringförmigen Anordnung. Bevorzugt sind dabei dir Wälzkörper der inneren ringförmigen Anordnung in ihrem Durchmesser kleiner als die Wälzkörper der äußeren ringförmigen Anordnung.According to a further embodiment, the efficiency of the wheel brake can also be improved in that the rolling bodies of the inner ring-shaped arrangement have a smaller or larger diameter in the application direction than the rolling bodies of the outer ring-shaped arrangement. The diameter of the rolling elements in the inner ring-shaped arrangement is preferably smaller than that of the rolling elements in the outer ring-shaped arrangement.

In diesem Fall steht bei geringen abzustützenden Kräften in axialer Richtung der Gewindespindel die Gewindespindel oder nach einer entsprechenden Ausgestaltung die Axiallagerscheibe nur mit einer ringförmigen Anordnung aus Wälzkörpern in Kontakt. Folglich ist bei geringen abzustützenden Kräften die Reibung des Wälzlagers reduziert. Mit einer Zunahme der abzustützenden Kraft in axialer Richtung kann sich dabei eine zunehmende Verformung der Kontaktflächen zwischen Gewindespindel und Wälzkörpern bzw. Axiallagerscheibe und Wälzkörpern einstellen. Diese Verformung endet bevorzugt erst, wenn die Kontaktflächen zwischen Gewindespindel und Wälzkörpern bzw. Axiallagerscheibe und Wälzkörpern auf allen ringförmigen Anordnungen aus Wälzkörpern aufliegt. Auf diese Weise werden hohe Zuspannkräfte ab einer gewissen Schwelle durch mehrere Reihen von Wälzkörpern abgestützt, sodass die abzustützende Kraft von einer größeren Zahl von Wälzkörpern aufgenommen werden kann, bzw. die Tragzahl des Lagers zunimmt.In this case, when the forces to be supported in the axial direction of the threaded spindle are low, the threaded spindle or, according to a corresponding configuration, the axial bearing disk is in contact only with an annular arrangement of rolling bodies. Consequently, the friction of the roller bearing is reduced when the forces to be supported are low. With an increase in the force to be supported in the axial direction, an increasing deformation of the contact surfaces between the threaded spindle and the rolling elements or the axial bearing disk and the rolling elements can occur. This deformation preferably ends only when the contact surfaces between the threaded spindle and the rolling elements or the axial bearing disk and the rolling elements rest on all annular arrangements of rolling elements. In this way, high clamping forces are supported from a certain threshold by several rows of rolling elements, so that the force to be supported can be absorbed by a larger number of rolling elements, or the load rating of the bearing increases.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass es sich bei dem Wälzlager um ein Nadellager handelt.According to a particularly preferred embodiment, it is also provided that the roller bearing is a needle bearing.

Bei Ausgestaltung des Wälzlagers als Nadellager ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ferner vorgesehen, dass die Wälzkörper des Nadellagers in ihrem Querschnitt senkrecht zur Zuspannrichtung tonnenförmig ausgebildet sind. Unter einen „Tonnenform“ ist dabei eine zylinderähnliche Form zu verstehen, bei der jeweils die Übergänge zwischen Deckelfläche der Zylinderform und Mantelfläche der Zylinderform abgerundet sind.If the roller bearing is designed as a needle bearing, according to a further preferred embodiment, it is also provided that the roller bodies of the needle bearing are barrel-shaped in their cross section perpendicular to the application direction. A “barrel shape” is to be understood as meaning a cylinder-like shape in which the transitions between the top surface of the cylinder shape and the lateral surface of the cylinder shape are rounded.

Eine Tonnenform der Wälzkörper hat dabei den Vorteil, dass auch bei einer Verkippung der Kontaktfläche zwischen Gewindespindel und Wälzkörper relativ zur Bewegungsebene der Wälzkörper ein hinreichend großer Kontaktbereich zwischen den Wälzkörpern und der Gewindespindel bzw. der Axiallagerscheibe verbleibt, sodass eine sichere und verschleißarme Kraftübertragung möglich wird. A barrel shape of the rolling elements has the advantage that even if the contact surface between the threaded spindle and the rolling elements tilts relative to the plane of movement of the rolling elements, a sufficiently large contact area remains between the rolling elements and the threaded spindle or the axial bearing disk, so that reliable and low-wear power transmission is possible.

Gleichzeitig ist auch im Betrieb mit geringer abzustützender Zuspannkraft der Kontaktbereich zwischen den Wälzkörpern und der Gewindespindel bzw. der Axiallagerscheibe nicht zu groß, sodass keine unnötig großen Reibungsverluste entstehen. Idealerweise ist die Tonnenform dabei so angepasst, dass für jede auftretende Zuspannkraft und mithin jede entsprechende Verkippung der Kontaktfläche stets ein vergleichbar großer Kontaktbereich zwischen den Wälzkörpern und der Gewindespindel bzw. der Axiallagerscheibe besteht.At the same time, the contact area between the rolling elements and the threaded spindle or the axial bearing disk is not too large, even in operation with a low clamping force to be supported, so that no unnecessarily large friction losses arise. Ideally, the barrel shape is adapted in such a way that there is always a comparably large contact area between the rolling elements and the threaded spindle or the axial bearing disk for every clamping force that occurs and therefore every corresponding tilting of the contact surface.

Die Montage des Axiallagers in der Radbremse bzw. in dem Bremssattelgehäuse wird dabei nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch vereinfacht, dass das Axiallager in einem Lagertopf angeordnet ist, wobei der Lagertopf am Bremssattelgehäuse angeordnet ist.The assembly of the axial bearing in the wheel brake or in the brake caliper housing is simplified according to a further embodiment in that the axial bearing is arranged in a bearing pot, the bearing pot being arranged on the brake caliper housing.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Wälzkörper der äußeren ringförmigen Anordnung und die Wälzkörper der inneren ringförmigen Anordnung jeweils in einem Wälzkörperkäfig angeordnet sind, der dazu ausgebildet ist, die Wälzkörper entlang der jeweiligen ringförmigen Anordnung äquidistant zu halten, wobei der Wälzkörperkäfig der inneren ringförmigen Anordnung unabhängig von dem Wälzkörperkäfig der äußeren ringförmigen Anordnung um die Rotationsachse des Wälzlagers rotieren kann. So können sich für die ringförmigen Anordnungen aus Wälzkörpern unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten einstellen, die der Position der Anordnungen in radialer Richtung des Wälzlagers entsprechen, was Schlupf der Wälzkörper und mithin einen ineffizienten Betrieb der Reibungsbremse vermeidet.According to a further embodiment, it is also provided that the rolling elements of the outer ring-shaped arrangement and the rolling elements of the inner ring-shaped arrangement are each arranged in a rolling element cage which is designed to keep the rolling elements equidistant along the respective ring-shaped arrangement, the rolling element cage of the inner annular assembly can rotate independently of the roller retainer of the outer annular assembly about the axis of rotation of the roller bearing. Thus, different circumferential speeds can be established for the ring-shaped arrangements of rolling elements, which correspond to the position of the arrangements in the radial direction of the rolling bearing, which avoids slippage of the rolling elements and consequently inefficient operation of the friction brake.

Der Wirkungsgrad der Radbremse kann nach einer weiteren Ausgestaltung ferner dadurch verbessert werden, dass die Gewindespindel mit der Spindelmutter einen Kugel-Gewindetrieb ausbildet.According to a further embodiment, the efficiency of the wheel brake can also be improved in that the threaded spindle forms a ball screw drive with the spindle nut.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 perspektivische Darstellungen einer beispielhaften Radbremse,
  • 2 eine Schnittansicht eines Teilbereichs einer beispielhaften Radbremse,
  • 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften zweireihigen Nadellagers,
  • 4 eine schematische Darstellung der in der Radbremse nach 2 wirkenden Kräfte und
  • 5 eine schematische Darstellung der in dem zweireihigen Nadellager der 3 wirkenden Kräfte.
Preferred configurations of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. show:
  • 1 perspective representations of an exemplary wheel brake,
  • 2 a sectional view of a portion of an exemplary wheel brake,
  • 3 a schematic representation of an exemplary double-row needle bearing,
  • 4 a schematic representation of in the wheel brake 2 acting forces and
  • 5 a schematic representation of the in the double row needle bearing 3 acting forces.

Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the following, features that are similar or identical to one another are marked with the same reference symbols.

Die 1 zeigt zwei perspektivische Darstellungen einer beispielhaften Radbremse 100. Dabei handelt es sich um eine elektromechanisch betätigte Schwimmsattelbremse, mit einem feststehenden Bremssattelhalter 102 und einem in dem Bremssattelhalter 102 verschiebbar gelagerten Bremssattelgehäuse 104. Die Radbremse weist ferner einen Elektromotor 106 auf, der über ein Getriebe 108 mit einem in dem Bremssattelgehäuse 104 Rotations-Translations-Getriebe verbunden ist, das eine durch den Elektromotor 106 angetriebene Rotation einer Antriebswelle in eine Translation eines in dem Bremssattelgehäuse 104 entlang einer Zuspannrichtung 114 verschiebbar gelagerten Druckkolbens 110 umsetzt. Auf dem Druckkolben 110 ist dabei ein erster Reibbelag 112 angeordnet, der bei einer Verschiebung des Druckkolbens in Zuspannrichtung 114 zunächst mit einer Bremsscheibe 116 in Kontakt gebracht wird.the 1 shows two perspective views of an exemplary wheel brake 100. This is an electromechanically actuated floating caliper brake, with a fixed brake caliper bracket 102 and a brake caliper housing 104 that is movably mounted in the brake caliper bracket 102. The wheel brake also has an electric motor 106, which, via a gear 108, connected to a rotation-translation gear in brake caliper housing 104, which converts a drive shaft rotation driven by electric motor 106 into a translation of a pressure piston 110, which is mounted in brake caliper housing 104 to be displaceable along a clamping direction 114. A first friction lining 112 is arranged on the pressure piston 110 and is first brought into contact with a brake disc 116 when the pressure piston is displaced in the application direction 114 .

Bei einer weiteren Beaufschlagung des Druckkolbens 110 mit einer Kraft in Zuspannrichtung 114 wird anschließend ein zweiter Reibbelag 118 entgegen der Zuspannrichtung 114, also in Richtung der Bremsscheibe 116 verschoben, bis auch der zweite Reibbelag 118 auf der Bremsscheibe 116 aufliegt. Wird ab diesem Punkt der Druckkolben 110 durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 106 weiterhin mit einer Kraft in Zuspannrichtung 114 beaufschlagt, werden die Reibbeläge 112 und 118 mit einer entsprechenden Spannkraft auf die Bremsscheibe 116 gepresst und bewirken somit ein Bremsmoment, das eine Rotation der Bremsscheibe 116 verzögert. Die dabei auf die Bremsscheibe 116 wirkende Spannkraft muss im Wesentlichen durch die Lagerung des Druckkolbens 110 in dem Bremssattelgehäuse 104 und das den Druckkolben 110 antreibende Rotations-Translations-Getriebe abgestützt werden.When pressure piston 110 is further subjected to a force in application direction 114, a second friction lining 118 is then displaced counter to application direction 114, i.e. in the direction of brake disc 116, until second friction lining 118 also rests on brake disc 116. If pressure piston 110 continues to be subjected to a force in application direction 114 from this point onwards by appropriate actuation of electric motor 106, friction linings 112 and 118 are pressed onto brake disk 116 with a corresponding clamping force and thus produce a braking torque that delays the rotation of brake disk 116 . The clamping force acting on the brake disc 116 must be supported essentially by the mounting of the pressure piston 110 in the brake caliper housing 104 and the rotation-translation gear driving the pressure piston 110 .

Hierzu ist in der 2 in einer schematischen Schnittansicht dargestellt, wie der Druckkolben 110 innerhalb des Bremssattelgehäuses 104 geführt ist und wie sich der Druckkolben 110 an dem Rotations-Translations-Getriebe abstützt. Das Rotations-Translations-Getriebe 120 wird dabei durch eine Gewindespindel 122 und eine auf der Gewindespindel angeordnete Spindelmutter 124 gebildet. Die Gewindespindel 122 ist dabei über das Getriebe 108 mit einer Antriebswelle des Elektromotors 106 so verbunden, dass durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 106 die Gewindespindel 122 mit einem Drehmoment um ihre Längsachse L beaufschlagt werden kann.For this is in the 2 shown in a schematic sectional view of how the pressure piston 110 is guided within the caliper housing 104 and how the pressure piston 110 is supported on the rotation-translation gear. The rotation-translation gear 120 is formed by a threaded spindle 122 and a spindle nut 124 arranged on the threaded spindle. The threaded spindle 122 is connected via the transmission 108 to a drive shaft of the electric motor 106 in such a way that the threaded spindle 122 can be subjected to a torque about its longitudinal axis L by appropriate activation of the electric motor 106 .

Die Spindelmutter 124 ist in dem Druckkolben 110 angeordnet und durch den Druckkolben 110 bzw. die Befestigung in dem Druckkolben 110 gegen eine Drehung um die Längsachse L der Gewindespindel 122 gesichert. Folglich führt eine Rotation der Gewindespindel 122 um ihre Längsachse L zu einer Translation der Spindelmutter 124 und mithin des Druckkolbens 110 entlang der Gewindespindel 122 und mithin in oder entgegen der Zuspannrichtung 114 der Radbremse 100. Bevorzugt bildet dabei die Gewindespindel 122 mit der Spindelmutter 124 einen reibungsarmen Kugelgewindetrieb aus.The spindle nut 124 is arranged in the pressure piston 110 and secured against rotation about the longitudinal axis L of the threaded spindle 122 by the pressure piston 110 or the attachment in the pressure piston 110 . Consequently, a rotation of threaded spindle 122 about its longitudinal axis L leads to a translation of spindle nut 124 and thus of pressure piston 110 along threaded spindle 122 and thus in or counter to application direction 114 of wheel brake 100. Threaded spindle 122 preferably forms a low-friction relationship with spindle nut 124 ball screw off.

Das beschriebene Rotations-Translations-Getriebe 120 bewirkt demnach eine Umsetzung eines auf die Gewindespindel 122 wirkenden Drehmoments in eine auf die Spindelmutter 124 und mithin den Druckkolben 110 wirkende Kraft entlang der Gewindespindel 122. Diese Kraft wird in der dargestellten Ausführung der Radbremse 100 dadurch abgestützt, dass um die Gewindespindel 122 ein Axiallager 126 in einem Lagertopf 128 angeordnet ist, an dem sich die Gewindespindel 122 in Axialrichtung abstützt. Das Axiallager 126 ist dabei als Nadellager ausgebildet, wobei an der Gewindespindel 122 eine Axiallagerscheibe 130 zur Übertragung der Kraft von der Gewindespindel 122 auf das Axiallager 126 angeordnet ist. Dabei ist die Axiallagerscheibe 130 bevorzugt formschlüssig mit der Gewindespindel 122 verbunden.The rotation-translation gear 120 described accordingly converts a torque acting on the threaded spindle 122 into a force acting on the spindle nut 124 and thus the pressure piston 110 along the threaded spindle 122. This force is supported in the illustrated embodiment of the wheel brake 100 by that around the threaded spindle 122 an axial bearing 126 is arranged in a bearing pot 128 on which the threaded spindle 122 is supported in the axial direction. The axial bearing 126 is in the form of a needle bearing, with an axial bearing disk 130 being arranged on the threaded spindle 122 in order to transmit the force from the threaded spindle 122 to the axial bearing 126 . The axial bearing disk 130 is preferably connected to the threaded spindle 122 in a form-fitting manner.

Der Lagertopf 128 ist wiederum an dem, hier nur schematisch angedeuteten, Bremssattelgehäuse 104 entgegen der Zuspannrichtung 114 abgestützt.The bearing pot 128 is in turn supported on the brake caliper housing 104 , which is indicated here only schematically, counter to the application direction 114 .

In der 2 ist ferner ein vergrößerter Teilausschnitt dargestellt, der im Wesentlichen die Lagerung der Gewindespindel 122 über die Axiallagerscheibe 130 an dem Axiallager 126 zeigt. Dabei ist gut erkennbar, dass das Axiallager 126 zwei Reihen von nadel- bzw. zylinderförmigen Wälzkörpern 132 aufweist. Im Folgenden wird nun mit Bezug auf die 3 der konkrete Aufbau des Axiallagers 126 erläutert.In the 2 an enlarged partial section is also shown, which essentially shows the bearing of the threaded spindle 122 via the axial bearing disk 130 on the axial bearing 126. It can be clearly seen that the axial bearing 126 has two rows of needle-shaped or cylindrical rolling bodies 132 . The following will now refer to the 3 the specific structure of the thrust bearing 126 is explained.

Dabei zeigt die 3 a) eine Draufsicht auf das Axiallager 126, während die 3 b) eine seitliche Schnittansicht des Axiallagers 126 in der Rotationsebene der Wälzkörper 132 zeigt. Wie in der 3 a) gut erkennbar ist, weist das Axiallager zwei ringförmige Anordnungen 134 und 136 von Wälzkörpern 132 auf. Dabei laufen die Wälzkörper 132 einer inneren ringförmigen Anordnung 134 auf einer Kreisbahn mit einem kleineren Durchmesser als die Wälzkörper 132 einer äußeren ringförmigen Anordnung 136.The 3 a) a plan view of the thrust bearing 126, while the 3 b) a side sectional view of the thrust bearing 126 in the rota tion level of the rolling elements 132 shows. Like in the 3 a) As can be seen clearly, the thrust bearing has two ring-shaped arrangements 134 and 136 of rolling elements 132 . The rolling elements 132 of an inner ring-shaped arrangement 134 run on a circular path with a smaller diameter than the rolling elements 132 of an outer ring-shaped arrangement 136.

Da die Umlauffrequenz beider Anordnungen 134 und 136 im Wirkbetrieb der Radbremse 100 gleich ist, stellen sich je nach Abstand der Wälzkörper 132 von der Mittelachse 138 des Axiallagers 126 unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten und mithin unterschiedliche Abrollgeschwindigkeiten der Wälzkörper 132 ein. Durch die Aufteilung der Wälzkörper auf zwei unabhängige Anordnungen 134 und 136 wird dabei ein Schlupf der Wälzkörper 132 aufgrund dieser unterschiedlichen Abrollgeschwindigkeiten reduziert, da die Wälzkörper 132 mit der für ihren Abstand von der Mittelachse L des Wälzlagers 126 passenden Geschwindigkeit abrollen können. Dabei sind die Wälzkörper 132 der äußeren Anordnung 136 in einem ersten Wälzkörperkäfig angeordnet, der sich unabhängig von einem zweiten Wälzkörperkäfig bewegen kann, in dem die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 angeordnet sind.Since the rotational frequency of both assemblies 134 and 136 is the same during active operation of wheel brake 100, different track speeds and therefore different rolling speeds of rolling elements 132 occur depending on the distance between rolling elements 132 and central axis 138 of axial bearing 126. By dividing the rolling elements into two independent arrangements 134 and 136, slippage of the rolling elements 132 due to these different rolling speeds is reduced, since the rolling elements 132 can roll at the speed appropriate for their distance from the central axis L of the rolling-element bearing 126. The rolling elements 132 of the outer arrangement 136 are arranged in a first rolling element cage which can move independently of a second rolling element cage in which the rolling elements 132 of the inner arrangement 134 are arranged.

Die 3 b) zeigt nochmals die zweireihige Anordnung der Wälzkörper 132 in einer seitlichen Schnittansicht. Dabei wird auch deutlich, dass die Wälzkörper 132 der inneren ringförmigen Anordnung 134 in Zuspannrichtung 114, also entlang der Rotationsachse L einen kleineren Durchmesser aufweisen, als die Wälzkörper 132 der äußeren ringförmigen Anordnung 136. Zudem weisen die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 und der äußeren Anordnung 136 jeweils eine Tonnenform auf. Das bedeutet, dass die Wälzkörper 132 in ihrer Geometrie insoweit von einer Zylinderform abweichen, dass die Übergänge von den seitlichen Mantelflächen 138 zu den Deckelflächen 140 abgerundet sind. Dabei kann je nach Ausgestaltung eben diese Abrundung auch so gestaltet sein, dass die Mantelflächen 138 in sich leicht nach außen gewölbt sind, also eine nach außen gerichtete Bombierung aufweisen.the 3 b) shows again the two-row arrangement of the rolling elements 132 in a lateral sectional view. It is also clear that the rolling elements 132 of the inner ring-shaped arrangement 134 have a smaller diameter in the clamping direction 114, i.e. along the axis of rotation L, than the rolling elements 132 of the outer ring-shaped arrangement 136. In addition, the rolling elements 132 of the inner arrangement 134 and the outer Arrangement 136 each have a barrel shape. This means that the rolling bodies 132 deviate from a cylindrical shape in terms of their geometry to the extent that the transitions from the lateral lateral surfaces 138 to the cover surfaces 140 are rounded. Depending on the configuration, this rounding can also be designed in such a way that the lateral surfaces 138 are slightly curved outwards, that is to say have an outwardly directed camber.

Die Wirkung dieser geometrischen Auslegung der Wälzkörper 132 wird im Folgenden mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. Dabei zeigt die 4 im Wesentlichen nochmals die Ansicht der 2, allerdings mit einer Skizzierung den im Betrieb der Radbremse 100 wirkenden Kräfte. Dabei wird von einem Betriebszustand ausgegangen, in dem der Elektromotor 106 der Radbremse 100 so bestromt wird, dass auf die Gewindespindel 122 ein Drehmoment wirkt, das durch das Rotations-Translations-Getriebe 120 in eine Kraft 142 in Zuspannrichtung 114 umgewandelt wird, die auf den Druckkolben 110 wirkt. Mit eben dieser Kraft 142, die auch als Zuspannkraft bezeichnet wird, wird dann ein auf dem Druckkolben 110 angeordneter Reibbelag 112 auf eine Bremsscheibe 116 gepresst.The effect of this geometric design of the rolling elements 132 is described below with reference to the 4 and 5 described. The 4 essentially again the view of 2 , but with an outline of the forces acting during operation of the wheel brake 100. This assumes an operating state in which electric motor 106 of wheel brake 100 is energized in such a way that a torque acts on threaded spindle 122, which torque is converted by rotation-translation gear 120 into a force 142 in application direction 114, which is applied to the Plunger 110 acts. A friction lining 112 arranged on the pressure piston 110 is then pressed onto a brake disc 116 with precisely this force 142 , which is also referred to as the clamping force.

Die dabei wirkende Zuspannkraft 142 muss gleichzeitig auch entgegen der Zuspannrichtung 114 durch eine entsprechende Kraft 144 abgestützt werden. Diese Kraft wirkt zunächst im Wesentlichen auf die Gewindespindel 122 und wird über die Axiallagerscheibe 130 auf das Axiallager 126 übertragen. Innerhalb des Axiallagers 126 wird dann die abzustützende Kraft 144 zu einem Großteil 146 durch die Wälzkörper 132 der äußeren Anordnung 136 auf den Lagertopf 128 und mithin auf das Bremssattelgehäuse 104 übertragen, während nur ein kleinerer Teil 148 der abzustützenden Kraft 144 durch die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 abgestützt wird. Der Grund hierfür wird insbesondere aus der Ansicht der 5 deutlich.The application force 142 acting in the process must also be supported at the same time against the application direction 114 by a corresponding force 144 . This force initially acts essentially on the threaded spindle 122 and is transmitted to the axial bearing 126 via the axial bearing disk 130 . Within the axial bearing 126, the majority of the force 144 to be supported is then transmitted 146 through the rolling elements 132 of the outer arrangement 136 to the bearing cup 128 and thus to the brake caliper housing 104, while only a smaller part 148 of the force 144 to be supported is transmitted through the rolling elements 132 of the inner Arrangement 134 is supported. The reason for this is in particular from the view of 5 clear.

Die 5 zeigt zwei unterschiedliche Belastungszustände des Axiallagers 126 in einer seitlichen Schnittansicht. Dabei wirkt in der Darstellung der 5 a) nur eine geringe abzustützende Kraft 144 auf die Axiallagerscheibe 130 und mithin auf das Axiallager 126. Aufgrund des größeren Durchmessers der Wälzkörper 132 der äußeren Anordnung 136 liegt dabei die Axiallagerscheibe 130 nur auf den Wälzkörpern 132 der äußeren Anordnung 136 auf, während zwischen der Axiallagerscheibe 130 und den Wälzkörpern 132 der inneren Anordnung 134 ein Spalt verbleibt, dessen Breite d durch die Differenz der Durchmesser der Wälzkörper 132 gegeben ist. Folglich wird in dieser Situation die gesamte Kraft 144 vollständig durch eine über die Wälzkörper 132 der äußeren Anordnung 136 wirkenden Gegenkraft 146 abgestützt. Die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 tragen dabei nicht zur Gesamtreibung des Wälzlagers 126 bei, sodass bei geringer Belastung die Reibung des Wälzlagers 126 reduziert ist. Vielmehr können die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 bei Betrieb der Radbremse 100 in diesem Zustand spielbehaftet und lastfrei mitlaufen.the 5 shows two different load states of the thrust bearing 126 in a side sectional view. It acts in the representation of 5 a) only a small force 144 to be supported on the axial bearing disk 130 and thus on the axial bearing 126. Due to the larger diameter of the rolling elements 132 of the outer arrangement 136, the axial bearing disk 130 only rests on the rolling elements 132 of the outer arrangement 136, while between the axial bearing disk 130 and the rolling elements 132 of the inner arrangement 134 remains a gap whose width d is given by the difference in the diameters of the rolling elements 132 . Consequently, in this situation, the entire force 144 is fully supported by a counterforce 146 acting via the rolling elements 132 of the outer arrangement 136 . The rolling bodies 132 of the inner arrangement 134 do not contribute to the overall friction of the rolling bearing 126, so that the friction of the rolling bearing 126 is reduced when the load is low. Rather, when the wheel brake 100 is in operation, the rolling elements 132 of the inner arrangement 134 can run with play and without load in this state.

In der in 5 b) dargestellten Situation wirkt nun eine Kraft auf die Axiallagerscheibe 130, die so groß ist, dass sich die Axiallagerscheibe 130 in Richtung der inneren Anordnung 134 durchgebogen wird. Ab einer bestimmten Stärke der abzustützenden Kraft 144 wird demnach ein Teil 148 der abzustützenden Kraft 144 auch durch die Wälzkörper 132 der inneren Anordnung 134 abgestützt, da sich situativ ab einer bestimmten abzustützenden Kraft 144 die Tragzahl des Axiallagers 126 erhöht. Dabei ermöglicht die Tonnenform der Wälzkörper 132 eine bessere Auflage der Axiallagerscheibe 130 auf dem Axiallager, da auch bei nicht horizontaler Ausrichtung der Axiallagerscheibe 130 eine entsprechend ausgerichtete Kontaktfläche zu den Wälzkörpern 132 zur Verfügung steht. Gleichzeitig wird durch eine Bombierung der Mantelflächen 138 der Wälzkörper 132 die Reibung der Wälzkörper 132 reduziert.in the in 5b) The situation shown now acts on the axial bearing disk 130, which is so great that the axial bearing disk 130 is bent in the direction of the inner arrangement 134. From a certain strength of the force 144 to be supported, a part 148 of the force 144 to be supported is therefore also supported by the rolling bodies 132 of the inner arrangement 134, since the load rating of the axial bearing 126 increases situationally from a certain force 144 to be supported. The barrel shape of the rolling elements 132 enables a better support of the axial bearing disk 130 on the axial bearing, since even if the axial bearing disk 130 is not horizontally aligned, there is a correspondingly aligned contact surface with the rolling elements 132 is available. At the same time, the friction of the rolling bodies 132 is reduced by a cambering of the lateral surfaces 138 of the rolling bodies 132 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102010040426 A1 [0002]DE 102010040426 A1 [0002]

Claims (8)

Elektromechanische Radbremse (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssattelgehäuse (104) und einem in dem Bremssattelgehäuse (104) entlang einer Zuspannrichtung (114) verschiebbaren Druckkolben (110), wobei die Radbremse (100) einen elektromotorischen Antrieb (106, 108) und eine von dem Antrieb (106, 108) angetriebene Gewindespindel (122) aufweist, wobei auf der Gewindespindel (122) eine um die Längsachse (L) der Gewindespindel (122) drehfest gelagerte Spindelmutter (124) angeordnet ist, wobei die Spindelmutter (124) an dem Druckkolben (110) angeordnet ist, wobei sich die Gewindespindel (122) entgegen der Zuspannrichtung (114) in axialer Richtung an einem Wälzlager (126) abstützt, wobei sich das Wälzlager (126) an dem Bremssattelgehäuse (104) abstützt dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (126) wenigstens zwei ringförmige Anordnungen (134, 136) von Wälzkörpern (132) aufweist, wobei eine äußere ringförmige Anordnung (136) aus Wälzkörpern (132) einen größeren Durchmesser hat, als eine innere ringförmige Anordnung (134) aus Wälzkörpern (132).Electromechanical wheel brake (100) for a motor vehicle with a brake caliper housing (104) and a pressure piston (110) which can be displaced in the brake caliper housing (104) along an application direction (114), the wheel brake (100) having an electric motor drive (106, 108) and a threaded spindle (122) driven by the drive (106, 108), with a spindle nut (124) mounted non-rotatably about the longitudinal axis (L) of the threaded spindle (122) being arranged on the threaded spindle (122), the spindle nut (124) being is arranged on the pressure piston (110), the threaded spindle (122) being supported in the axial direction counter to the application direction (114) on a roller bearing (126), the roller bearing (126) being supported on the brake caliper housing (104) , characterized in that the rolling bearing (126) comprises at least two annular assemblies (134, 136) of rolling elements (132), an outer annular assembly (136) of rolling elements (132) having a larger diameter, al s an inner annular array (134) of rolling elements (132). Elektromechanische Radbremse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gewindespindel (122) eine Axiallagerscheibe (130) angeordnet ist, wobei sich die Gewindespindel (122) über die Axiallagerscheibe (130) in axialer Richtung an dem Wälzlager (126) abstützt.Electromechanical wheel brake (100) after claim 1 , characterized in that an axial bearing disk (130) is arranged on the threaded spindle (122), the threaded spindle (122) being supported in the axial direction on the roller bearing (126) via the axial bearing disk (130). Elektromechanische Radbremse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (132) der inneren ringförmigen Anordnung (134) einen kleineren oder größeren Durchmesser in Zuspannrichtung (114) aufweisen als die Wälzkörper (132) der äußeren ringförmigen Anordnung (136).Electromechanical wheel brake (100) after claim 1 or 2 , characterized in that the rolling elements (132) of the inner annular arrangement (134) have a smaller or larger diameter in the application direction (114) than the rolling elements (132) of the outer annular arrangement (136). Elektromechanische Radbremse (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wälzlager (126) um ein Nadellager handelt.Electromechanical wheel brake (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller bearing (126) is a needle bearing. Elektromechanische Radbremse (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (132) des Nadellagers in ihrem Querschnitt senkrecht zur Zuspannrichtung (114) tonnenförmig ausgebildet sind.Electromechanical wheel brake (100) after claim 4 , characterized in that the rolling elements (132) of the needle bearing are barrel-shaped in their cross section perpendicular to the application direction (114). Elektromechanische Radbremse (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (126) in einem Lagertopf (128) angeordnet ist, wobei der Lagertopf (128) am Bremssattelgehäuse (104) angeordnet ist.Electromechanical wheel brake (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing (126) is arranged in a bearing pot (128), the bearing pot (128) being arranged on the brake caliper housing (104). Elektromechanische Radbremse (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (132) der äußeren ringförmigen Anordnung (136) und die Wälzkörper (132) der inneren ringförmigen Anordnung (134) jeweils in einem Wälzkörperkäfig angeordnet sind, der dazu ausgebildet ist, die Wälzkörper (132) entlang der jeweiligen ringförmigen Anordnung (134, 136) äquidistant zu halten, wobei der Wälzkörperkäfig der inneren ringförmigen Anordnung (134) unabhängig von dem Wälzkörperkäfig der äußeren ringförmigen Anordnung (136) um die Rotationsachse (L) des Wälzlagers (126) rotieren kann.Electromechanical wheel brake (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling elements (132) of the outer annular arrangement (136) and the rolling elements (132) of the inner annular arrangement (134) are each arranged in a rolling element cage which is designed for this purpose is to maintain the rollers (132) equidistant along the respective annular assembly (134, 136) with the roller cage of the inner annular assembly (134) being independent of the roller cage of the outer annular assembly (136) about the axis of rotation (L) of the roller bearing (126) can rotate. Elektromechanische Radbremse (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (122) mit der Spindelmutter (124) einen Kugel-Gewindetrieb ausbildet.Electromechanical wheel brake (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the threaded spindle (122) forms a ball screw drive with the spindle nut (124).
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