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Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Bremsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Anders als bei einer klassischen hydraulischen Bremse, werden bei einer elektromechanischen Bremsvorrichtung Bremsbeläge mittels einer elektromechanischen Spannvorrichtung mit einer Kraft in Richtung des jeweiligen Reibpartners beaufschlagt, um das gewünschte Verzögerungsmoment zu erzeugen. Bei einer hydraulischen Bremse wird die Steuerung des erzeugten Bremsmoments über den zur Erzeugung des Bremsmoments aufgebrachten Fluiddruck in der Bremsflüssigkeit realisiert. Dies ist jedoch bei einer elektromechanischen Bremse der beschriebenen Bauart zunächst so nicht möglich.
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Vielmehr werden im Stand der Technik üblicherweise andere Wege verfolgt, um die durch eine elektromechanische Bremse aufgebrachte Spannkraft zu ermitteln und mit dieser Information die Betätigung der elektromechanischen Bremse auf Grundlage einer Bremsanforderung zu steuern. Ein erster Ansatz besteht darin, die Betriebsparameter des elektromechanischen Antriebs zu überwachen, und aus den so ermittelten Größen, insbesondere des Motorstroms und der Motorposition, die aktuell anliegende Spannkraft zu ermitteln. Ein solcher Ansatz ist beispielsweise in der
EP 1 141 686 B1 der Anmelderin beschrieben.
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Ein zweiter bekannter Ansatz besteht darin, die in einem Bremssattel oder Betätigungsmechanik wirkenden Kräfte mittels entsprechender Kraftsensoren zu messen und so auf die aktuell wirkende Zuspannkraft zu schließen. Hierzu beschreibt beispielsweise die
DE 196 40 995 C2 der Anmelderin, dass aus einer Verformung der der Zuspannvorrichtung oder eines Armes, der die Zuspannkraft abstützt, auf die ausgeübte Zuspannkraft geschlossen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, ein hierzu alternatives Konzept zur Bestimmung der Zuspannkraft in einer elektromechanischen Bremsvorrichtung anzugeben, das sich insbesondere durch eine verbesserte Genauigkeit unter Einsatz günstiger Technologie auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird mit der elektromechanischen Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem Bremssattel und einem in dem Bremssattel entlang einer Zuspannrichtung beweglich gelagerten Druckkolben, wobei die Bremsvorrichtung eine elektromechanische Spannvorrichtung aufweist, wobei sich die Spannvorrichtung einerseits an dem Druckkolben abstützt und dazu ausgebildet ist, den Druckkolben mit einer entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft zu beaufschlagen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zwischen der Spannvorrichtung und dem Bremssattel ein abgeschlossener Stützraum ausgebildet ist, wobei die Ausdehnung des Stützraums entlang der Zuspannrichtung veränderbar ist, wobei sich die Spannvorrichtung andererseits über den Stützraum mittelbar an dem Bremssattel abstützt, wobei in dem Stützraum ein inkompressibles, deformierbares Elastomer so angeordnet ist, dass eine in Zuspannrichtung auf den Stützraum einwirkende Kraft eine radiale und/oder longitudinale Ausdehnung des Elastomers bewirkt, wobei sich die Spannvorrichtung andererseits über den Stützraum mittelbar an dem Bremssattel abstützt und wobei ein Drucksensor so in einer Öffnung im Bereich des Stützraums angeordnet ist, dass eine in Zuspannrichtung auf den Stützraum einwirkende Kraft in eine radiale und/oder longitudinale Ausdehnung des deformierbaren Mediums übersetzt wird, wobei der Drucksensor dazu ausgebildet ist, einen infolge der radialen und/oder longitudinalen Ausdehnung des Elastomers auf den Drucksensor wirkenden Druck zu erfassen.
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Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, sich die für hydraulische Bremsvorrichtungen bekannte Bestimmung der Zuspannkraft aus einem in den Radbremsen anliegenden hydraulischen Druck, auch für die Bestimmung der Zuspannkraft einer elektromechanischen Bremsvorrichtung zunutze zu machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass durch die Abstützung der Spannvorrichtung an einem Stützraum, in dem ein deformierbares Elastomer angeordnet ist, die auf den Druckkolben der Bremsvorrichtung wirkende Zuspannkraft gleichermaßen auch auf das Elastomer einwirkt. Die resultierende Deformation des Elastomers und mithin der in dem Stützraum wirkende Druck kann dabei unter Verwendung eines Drucksensors erfasst werden. Aus dem so ermittelten Druck kann dann unter Kenntnis der Geometrie der entsprechenden Elemente, also des Stützraums und des Drucksensors, auf die wirkende Zuspannkraft geschlossen werden. Die so ermittelte Zuspannkraft kann dann wiederum einer Steuereinheit der Bremsvorrichtung zur Steuerung eines entsprechenden Spannkraftreglers zugeführt werden.
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Als Elastomer wird dabei bevorzugt ein Material verwendet, das zwar inkompressibel, aber gleichzeitig mit geringen Scherkräften elastisch deformierbar ist. Ein solches Elastomer verhält sich bevorzugt wie eine hydraulisch viskose Flüssigkeit. Beispiele für derartige Elastomere sind Silikon-Kautschuk, Butyl-Kautschuk oder Polyester-Urethan-Kautschuk.
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Dabei ist die Bestimmung einer Zuspannkraft aus einem gemessenen Druck an sich bereits lange bekannt und dementsprechend weit entwickelt. Folglich kann zur Implementierung des erfindungsgemäßen Ansatzes auf bekannte Technologie zurückgegriffen werden, insbesondere bezüglich der verwendeten Drucksensorik und auch der entsprechenden Regelung der Bremsvorrichtung auf Grundlage gemessener Druckwerte. Dies erlaubt eine sehr genaue Bestimmung der Zuspannkraft unter gleichzeitigem Einsatz kostengünstiger Technologie.
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Unter der „Zuspannrichtung“ wird dabei jene Bewegungsrichtung des Druckkolbens verstanden, welche dazu führt, dass an dem Druckkolben angeordnete Bremsbeläge mit den entsprechenden Reibpartnern in Eingriff gebracht werden. Die Bezeichnung als „Druckkolben“ soll dabei nicht einschränkend in Hinsicht auf die geometrische Form des entsprechenden Elements verstanden werden. So ist ein Druckkolben im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht zwingend kolbenförmig.
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Vielmehr ist als Druckkolben stets jenes Element zu verstehen, dass bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung aus einer Ruhelage verschoben wird wobei als Folge der Verschiebung die Reibpartner der Bremsvorrichtungen Eingriff gebracht werden.
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Das zuvor beschriebene Prinzip, aus einer Betrachtung eines Drucks auf die Zuspannkraft einer elektromechanischen Bremsvorrichtung zu schließen, ist dabei grundsätzlich auf jede Bauform einer elektromechanischen Bremsvorrichtung anwendbar, in der ein Druckkolben im Sinne der obigen Definition mittels einer Spannvorrichtung mit einer solchen Zuspannkraft beaufschlagt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist jedoch die Spannvorrichtung eine elektromotorischen angetriebene Gewindespindel und eine Spindelmutter auf, wobei sich die Spindelmutter in Zuspannrichtung an dem Druckkolben abstützt und wobei sich die Gewindespindel über den Stützraum entgegen der Zuspannrichtung an dem Bremssattel abstützt. Bei einer Betätigung einer solchen Bremsvorrichtung wird durch eine Rotation der Gewindespindel die Spindelmutter und mithin der Druckkolben entlang der Zuspannrichtung verschoben, bzw. mit einer Kraft entlang der Zuspannrichtung beaufschlagt. Die bei einer Beaufschlagung des Druckkolbens mit einer Zuspannkraft erzeugte Reaktionskraft wird dabei aufgrund der Abstützung der Gewindespindel an dem Stützraum vollständig als Druck abgebildet. Somit ist eine genaue Bestimmung der Zuspannkraft aus dem ermittelten Druck in dem Stützraum bzw. dem Elastomer möglich. Dabei ist der beschriebene Spindeltrieb bevorzugt als reibungsarmer Kugelgewindetrieb ausgebildet.
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Zur Ermittlung des in dem Stützraum herrschenden Drucks können dabei durchaus auch mehrere Drucksensoren zum Einsatz kommen. Auf diese Weise kann eine Redundanz bzgl. der Bestimmung der Zuspannkraft der Reibungsbremse geschaffen werden, sodass auch bei einem Ausfall eines der Drucksensoren weiterhin eine zuverlässige Ermittlung des in dem Stützraum anliegenden Drucks und eine entsprechende Regelung der Zuspannkraft der Bremsvorrichtung möglich bleibt.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Spindelmutter zumindest teilweise in einer Ausnehmung innerhalb des Druckkolbens angeordnet ist. Insbesondere kann die Spindelmutter auch vollständig innerhalb des Druckkolbens angeordnet sein, sodass eine möglichst spielfreie und sichere Kraftübertragung von der Spindelmutter auf den Druckkolben erfolgen kann. Dabei erstreckt sich die Gewindespindel logischerweise ebenfalls abschnittsweise durch den Druckkolben. Um eine ausreichende Verschiebbarkeit des der Spindelmutter und mithin des Druckkolbens auf der Gewindespindel zu gewährleisten, ist bevorzugt in Zuspannrichtung hinter der Spindelmutter eine Aufnahme für die Gewindespindel ausgebildet, wobei die Tiefe der Ausnahme den maximalen Verschiebeweg der Spindelmutter mit festlegt.
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Für eine einfache und gleichzeitig wirkungsvolle Abstützung der Gewindespindel an dem Hohlraum ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Gewindespindel einen ersten Längsabschnitt mit einem ersten Durchmesser aufweist und einen an den ersten Längsabschnitt angrenzenden zweiten Längsabschnitt aufweist, wobei in dem zweiten Längsabschnitt ein Außengewinde ausgebildet ist, dessen Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist. Nach einer weiteren Ausführungsform ist dabei ferner vorgesehen, dass auf dem ersten Längsabschnitt der Gewindespindel ein Stützring angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser des Stützrings kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Längsabschnitts der Gewindespindel ist, sodass sich die Gewindespindel über den Stützring entgegen der Zuspannrichtung über den Stützraum mittelbar an dem Bremssattel abstützt.
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Besonders bevorzugt ist dabei der Durchmesser des ersten Längsabschnitts der Gewindespindel und dementsprechend der Innendurchmesser des Stützrings kleiner als der Kerndurchmesser der Gewindespindel. In diesem Fall erfolgt die Abstützung nicht an dem Gewinde an sich, sondern an dem meist stabileren Kernbereich der Spindel. So kann insbesondere eine Beschädigung des Gewindes bei hohen Krafteinwirkungen vermieden werden.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, beruht das erfindungsgemäße Konzept zur Bestimmung der Zuspannkraft darauf, dass die durch die Spannvorrichtung auf den Druckkolben bewirkte Kraft aufgrund einer Abstützung der Spannvorrichtung an dem Stützraum eine Druckerhöhung in dem in dem Stützraum angeordneten Elastomer bewirkt. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Stützraum so ausgebildet ist, dass sich das Volumen des Stützraums bei einer Krafteinwirkung insbesondere entlang der Zuspannrichtung leicht, also mit möglichst geringem mechanischem Widerstand, verändern lässt. In diesem Fall wird eine Reduzierung des erzeugten Drucks dadurch, dass ein Teil der einwirkenden Kraft für eine Verformung des Stützraums aufgewendet werden musss, reduziert und folglich die Messgenauigkeit verbessert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine solche leichte Verformbarkeit des Stützraums dadurch gewährleistet, dass der Stützraum zwischen einer ersten und einer zweiten Druckhülse ausgebildet ist, wobei sich die erste Druckhülse entgegen der Zuspannrichtung an dem Bremssattel abstützt, während sich die zweite Drückhülse in Zuspannrichtung an der Spannvorrichtung, insbesondere an dem Stützring, abstützt. Die Drückhülsen sind dabei bevorzugt so in der Bremsvorrichtung angeordnet, dass sie sich entlang der Zuspannrichtung unabhängig voneinander bewegen können. Die Bezeichnung als „Hülse“ ist dabei nicht beschränkend hinsichtlich der Geometrie des entsprechenden Elements zu verstehen.
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Wird in dieser Anordnung durch die Spannvorrichtung eine Kraft auf den Druckkolben in Zuspannrichtung bewirkt, wirkt gleichzeitig eine entsprechende Reaktionskraft auf die zweite Druckhülse, die die zweite Druckhülse in Richtung der ersten Druckhülse treibt und folglich zu einer Komprimierung des zwischen den Druckhülsen ausgebildeten Stützraums und mithin des Elastomers führt. Da das Elastomer an sich inkompressibel ist, wird auf diese Weise die von der Spannvorrichtung bewirkte Zuspannkraft in Form eines Drucks innerhalb des Stützraums bzw. des Elastomers abgebildet.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Druckhülse an dem Bremssattel befestigt ist, sodass die erste Druckhülse relativ zu dem Bremssattel nicht verschiebbar ist. So kann vermieden werden, dass bei Beginn eines Zuspannvorgangs zunächst die erste Druckhülse so weit entgegen der Zuspannrichtung verschoben werden muss, dass sie an einem Teil des Bremssattels derart zu liegen kommt, dass eine weitere Verschiebung entgegen der Zuspannrichtung blockiert ist. Eine solche Verschiebung könnte zu Verfälschungen des gemessenen Drucks innerhalb des Stützraums und mithin zu einer fehlerhaften Bestimmung der Zuspannkraft aus dem gemessenen Druck führen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die erste Druckhülse und die zweite Druckhülse jeweils eine Öffnung aufweisen, wobei sich die Spannvorrichtung durch die Öffnung erstreckt. Bei Verwendung eines Spindeltriebs erstreckt sich dabei insbesondere die Gewindespindel durch die zentrale Öffnung. Dabei ist die jeweilige Öffnung in den Druckhülsen bevorzugt jeweils zentriert. Durch einen solchen Aufbau ist eine kompakte Integration des Stützraums in den Aufbau der elektromechanischen Bremse möglich.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, wird in der beschriebenen Ausgestaltung eines Hohlraums mittels zweier Druckhülsen eine Komprimierung des zwischen den Druckhülsen eingeschlossenen Hohlraums durch eine Relativbewegung zwischen den Druckhülsen erzielt. Hierzu ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Druckhülse und die zweite Druckhülse jeweils tellerförmig ausgebildet sind. Optional kann dabei vorgesehen sein, dass die Druckhülsen an ihren radialen Außenrändern und an den Rändern ihrer jeweiligen Öffnungen über Membranen miteinander verbunden sind, sodass der zwischen den Druckhülsen ausgebildete Stützraum durch die Membranen staubdicht oder sogar fluiddicht abgeschlossen ist. Unter einer Tellerform ist dabei eine konkave Scheibenform zu verstehen, deren Ausdehnung in axialer Richtung kleiner ist als die Ausdehnung in radialer Richtung.
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Als Membranen können dabei beispielsweise Faltenbälge verwendet werden, die jeweils an einer radialen Außenkante der Tellerform und, bei einer zentrierten Öffnung innerhalb der Tellerform, wie sie zuvor beschrieben wurde, im Bereich ebendieser Öffnung angeordnet sind. Die Ausgestaltung der Druckhülsen als Tellerform hat dabei den Vorteil, dass die Druckhülsen und mithin die Anordnung zur Bestimmung der Spannkraft leicht skalierbar ist, da die Ringflächen der Tellerformen leicht an die in der entsprechenden Bremsvorrichtung auftretenden Spannkräfte anpassbar sind. Dabei können die Membranen insbesondere an den ihren Kontaktstellen zu den Druckhülsen mit den Druckhülsen verschweißt sein. Durch das Verhältnis des Durchmessers der Tellerformen zu der Messfläche des Drucksensors kann dabei eine Kraftübersetzung auf eine kleine Fläche erzielt werden, die eine einfache und kostengünstige Messung ermöglicht.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass der Drucksensor in der Tellerform der ersten Druckhülse, insbesondere zwischen den Membranen angeordnet ist.
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Um bei einem Defekt des Drucksensors einen leichten Austausch des Drucksensors zu ermöglichen ist ferner nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Drucksensor in die erste Druckhülse eingeschraubt ist.
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Alternativ kann ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Drucksensor in das Elastomer eingebettet ist, also insbesondere vollumfänglich von dem Elastomer umschlossen ist. In diesem Fall muss lediglich gewährleistet werden, dass durch den Drucksensor ermittelte Werte weiterhin ausgelesen werden können, beispielsweise, indem eine entsprechende Anschlusskontaktierung durch das Elastomer und durch die erste Druckhülse hindurchgeführt ist.
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Der von dem Drucksensor ermittelte Druck innerhalb des Stützraums kann dabei einem Spannkraftregler der Bremsvorrichtung mittels einer bevorzugt integrierten Schnittstelle übermittelt werden. Eine Steuereinheit der Drucksensorik kann dabei auch in die Steuerung der Bremsvorrichtung integriert werden.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektromechanischen Bremsvorrichtung,
- 2 eine Schnittansicht eines Teilbereichs einer zweiten beispielhaften Bremsvorrichtung,
- 3 zwei Detailansichten der in 2 verwendeten Druckhülsen,
- 4 Detailansichten zur Anordnung eines Drucksensors in den Druckhülsen der 2 und 3.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektromechanischen Bremsvorrichtung 100, die in der hier dargestellten Ausgestaltung als Schwimmsattelbremse ausgeführt ist. Die Bremsvorrichtung 100 weist einen Elektromotor 102 auf, der über ein Getriebe 104 mit einer Spannvorrichtung 106 verbunden ist, die in der hier dargestellten Ausgestaltung als Rotations-Translations-Getriebe in Form eines Spindeltriebs ausgebildet ist. Dies wird im Folgenden mit Bezug auf die 2 noch näher erläutert.
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Die Anordnung aus Elektromotor 102, Getriebe 104 und Spannvorrichtung 106 ist dabei an einem Bremssattel 108 angeordnet, der über eine schwimmende Lagerung in einem Bremssattelhalter 168 mit entsprechenden Befestigungspunkten 110 an der Radaufhängung eines Fahrzeugs befestigt werden kann. In dem Bremssattel 108 ist ein Druckkolben 112 so angeordnet, dass der Druckkolben 112 durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 102 und einer hieraus resultierenden Betätigung der Spannvorrichtung 106 entlang einer Zuspannrichtung 114 bewegt werden kann.
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Auf den Druckkolben 112 ist wiederum ein erster Reibbelag 116 angeordnet, der bei einer Bewegung des Druckkolbens 112 in Zuspannrichtung 114 in Richtung eines zweiten Reibbelags 118 bewegt wird. Ist die Bremsvorrichtung 100 an einem Fahrzeug montiert, ist zwischen den Reibbelägen 116 und 118 ferner eine mit dem Fahrzeugrad fest verbundene Bremsscheibe angeordnet, sodass bei ausreichender Verschiebung des ersten Reibbelags 116 in Zuspannrichtung der erste Reibbelag 116 in Kontakt mit der Bremsscheibe kommt. Wird dabei die Spannvorrichtung 106 weiter betätigt, wird der zweite Reibbelag 118 entgegen der Zuspannrichtung 114, also in Richtung einer zwischen den Reibbelägen 116 und 118 angeordneten Bremsscheibe bewegt, bis beide Reibbeläge 116 und 118 auf der Bremsscheibe aufliegen.
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Ab diesem Punkt werden bei einer weiteren Betätigung der Spannvorrichtung 106 die Reibbeläge 116 und 118 auf die Bremsscheibe gepresst, sodass ein das Fahrzeug abbremsendes Verzögerungsmoment auf das Fahrzeugrad bewirkt wird. Zur Steuerung einer solchen elektromechanischen Bremsvorrichtung 100 zur Umsetzung einer definierten Bremsanforderung, ist es dabei erforderlich, genau zu ermitteln, mit welcher Kraft die Reibbeläge 116 und 118 auf die Bremsscheibe gepresst werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass zwischen der Spannvorrichtung 106 und dem Bremssattel 108 ein Stützraum ausgebildet ist, wobei die Ausdehnung des Stützraums entlang der Zuspannrichtung 114 veränderbar ist, wobei sich die Spannvorrichtung 106 sich die Spannvorrichtung 106, neben einer Abstützung an dem Druckkolben 112, andererseits über den Stützraum mittelbar an dem Bremssattel 108 abstützt. In dem Stützraum ist dabei ein inkompressibles, deformierbares Elastomer so angeordnet ist, dass eine in Zuspannrichtung 114 auf den Stützraum einwirkende Kraft eine radiale und/oder longitudinale Ausdehnung des Elastomers bewirkt. Dabei ist ein Drucksensor im Bereich des Stützraums angeordnet ist, und wobei der Drucksensor dazu ausgebildet ist, einen infolge der radialen und/oder longitudinalen Ausdehnung des deformierbaren Elastomers auf den Drucksensor wirkenden Druck zu erfassen. Im Folgenden wird beispielhaft eine bevorzugte Ausgestaltung dieses Ansatzes mit Bezug auf die 2 bis 4 näher erläutert.
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Dabei zeigt die 2 eine Schnittansicht eines Teilbereichs einer ersten Beispielhaften Bremsvorrichtung 100. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei nur die für die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ansatzes relevanten Elemente der Bremsvorrichtung 100 dargestellt.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, weist die Bremsvorrichtung 100 eine Spannvorrichtung 106 auf, die dazu ausgebildet ist, den Druckkolben 112 mit einer Kraft entlang einer Zuspannrichtung 114 zu beaufschlagen. Hierzu weist die Spannvorrichtung 106 einen Spindeltrieb auf, der eine Gewindespindel 116 und eine auf der Gewindespindel 116 angeordnete Spindelmutter 166 auf. Die Gewindespindel 116 ist dabei, wie zuvor ausgeführt wurde, über ein nicht dargestelltes Getriebe 104 mit dem ebenfalls nicht dargestellten Elektromotor 102 so verbunden, dass die Gewindespindel 116 durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 102 in Rotation um ihre Längsachse 120 versetzt werden kann. Die Spindelmutter 166 ist dabei teilweise innerhalb des Druckkolbens 112 angeordnet und stützt sich in Zuspannrichtung an dem Druckkolben 112 ab. Ferner ist die Spindelmutter 166 gegen ein Verdrehen um die Längsachse der Gewindespindel 116 gesichert, sodass eine Rotation der Gewindespindel 116 zu einer Verschiebung der Spindelmutter 166 und mithin des Druckkolbens 112 entlang der Zuspannrichtung 114 führt. Der Spindeltrieb ist dabei bevorzugt als reibungsarmer Kugelgewindetrieb ausgeführt.
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Neben einer Abstützung der Spindelmutter 166 und mithin der Spannvorrichtung 106 in Zuspannrichtung 114 an dem Druckkolben 112, stützt sich die Spannvorrichtung 106 entgegen der Zuspannrichtung 114 an einem Stützraum 122 ab. Der Stützraum 122 wird dabei in der dargestellten Ausgestaltung zwischen zwei tellerförmigen Druckhülsen 124 und 126 gebildet. Dabei stützt sich eine erste der Druckhülsen 124 an dem Bremssattel 108 entgegen der Zuspannrichtung 114 ab. Die zweite Druckhülse 126 ist entlang der Zuspannrichtung 114 verschiebbar auf einem ersten Längsabschnitt 154 der Gewindespindel 116 gelagert.
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Der zwischen den Druckhülsen 124 und 126 ausgebildete Stützraum 122 ist dabei über Membranen 158 und 160 in radialer Richtung abgedichtet, sodass insbesondere Staub und andere Verunreinigungen aus dem Stützraum 122 ferngehalten werden.
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In den Druckhülsen 124 und 126 sind dabei jeweils eine zentrierte Öffnung 144 ausgebildet, durch die sich die Gewindespindel 116 erstreckt. Die als Faltenbälge ausgebildeten Membrane 158 und 160 sind dabei an den radialen Außenkanten der Tellerform der Druckhülsen124 und 126, sowie an den Rändern der zentrierten Öffnung 144 angeordnet. Die Membrane 158 und 160 sind dabei ferner bevorzugt so ausgebildet, dass sie zwar eine Bewegung der zweiten Druckhülse 126 in Richtung der ersten Druckhülse 124 in engen Grenzen erlauben, sich jedoch bei starken Druckänderungen innerhalb des Hohlraums 122 nicht übermäßig radial nach außen bzw. innen ausbeulen, sodass die weitere Mechanik der Bremsvorrichtung 100 nicht beeinflusst wird.
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Innerhalb der Tellerfläche der ersten Druckhülse 124 ist dabei ein Drucksensor 148 zwischen den Membranen 158 und 160 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, den in dem Stützraum 122 auf das enthaltene Elastomer wirkenden Druck zu messen. Die Darstellung eines einzelnen Elements als Drucksensor 148 ist dabei nicht beschränkend zu verstehen. Vielmehr können in der dargestellten Anordnung auch mehrere Drucksensoren 148 mit dem Stützraum 122 verbunden sein, sodass eine Redundanz bei der Ermittlung des herrschenden Drucks geschaffen ist. Der Drucksensor 148 kann dabei insbesondere in eine entsprechende Ausnehmung 162 eingeschraubt sein, sodass er beispielsweise bei einem Defekt leicht ausgetauscht werden kann.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, ist die Spindelmutter 166 relativ zum Bremssattel 108 drehfest und axial verschiebbar entlang Gewindespindel 116 auf der Gewindespindel 116 angeordnet, sodass bei einer Rotation der Gewindespindel 116 eine Verschiebung der Spindelmutter 166 und mithin des Druckkolbens 112 bewirkt wird. Bei einer Verschiebung der Spindelmutter 166 in Zuspannrichtung entsteht Reaktionskraft entgegen der Zuspannrichtung 114, die auf die Gewindespindel 116 einwirkt. Zur Abstützung dieser Kraft ist an der Gewindespindel 116 ein Stützring 150 angeordnet, der zur Aufnahme einer entgegen der Zuspannrichtung 114 wirkenden Kraft ausgebildet ist und sich an der zweiten Druckhülse 126 abstützt. Dabei ist zwischen dem Stützring 150 und der zweiten Druckhülse 126 ein Axiallager 152 zur Aufnahme der entstehenden Kräfte ausgebildet.
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Zur Übertragung der in axialer Richtung auf die Gewindespindel 116 wirkenden Kräfte auf den Stützring 150, weist die Gewindespindel 116 zwei Längsabschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser auf. Dabei ist der Durchmesser der Gewindespindel 116 in dem ersten Längsabschnitt 154 kleiner als in einem zweiten Längsabschnitt 156, wobei sich der erste Längsabschnitt 154 ab dem rückwärtigen, also dem Getriebe zugewandten Ende der Gewindespindel 116 erstreckt. In dem zweiten Längsabschnitt 156 ist dabei das Außengewinde der Gewindespindel 116 ausgebildet, wobei der Kerndurchmesser des Gewindes größer ist als der Durchmesser der Gewindespindel 116 im ersten Längsabschnitt 154. Der Innendurchmesser des Stützrings 150 ist dabei kleiner als der Kerndurchmesser des zweiten Längsabschnitts 156, aber größer als der Durchmesser des ersten Längsabschnitts 154, sodass sich der Stützring 150 in Zuspannrichtung 114 an dem Übergang zwischen den Längsabschnitten 154 und 156 abstützt.
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Wird bei dieser Anordnung durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 102 eine Kraft auf die Spindelmutter 166 und mithin auf den Druckkolben 112 bewirkt, wird ebendiese Kraft gleichermaßen auch auf die zweite Druckhülse 126 übertragen. Infolgedessen wird der Stützraum 122 bzw. das darin befindliche Elastomer unter Druck gesetzt, sodass sich das Elastomer verformt. Der so entstehende Druck wird wiederum durch den Drucksensor 148 erfasst, sodass aus dem ermittelten Druck die aktuell auf den Druckkolben 112 und mithin auf einen an dem Druckkolben 112 angeordneten Reibbelag 116 wirkende Zuspannkraft ermittelt werden kann.
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Der Aufbau der beiden Druckhülsen 124 und 126 und des so entstehenden Stützraums 122 ist in den 3a und 3b nochmals im Detail dargestellt, wobei die 3a eine Explosionsdarstellung der Anordnung zeigt. Die Anordnung der beiden Druckhülsen 124 und 126 ist dabei ohne die darin angeordnete Spannvorrichtung gezeigt.
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Schließlich zeigt die 4 zwei weitere perspektivische Darstellungen der Anordnung aus erster und zweiter Druckhülse 124 und 126 mit darin angeordnetem Drucksensor 148. Dabei ist in der 4 ferner die Schnittstelle 164 des Drucksensors 148 dargestellt, über die eine ermittelte Druckinformation an einen Regler der Bremsvorrichtung 100 übermittelt werden kann. Ferner ist in der 4 eine alternative Ausgestaltung der Membranen 160 und 158 gezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1141686 B1 [0003]
- DE 19640995 C2 [0004]
