DE102022109506A1 - Elektromechanische Bremse - Google Patents

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Nicky Heinrich
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse (1), umfassend einen Gewindetrieb (2), aufweisend eine drehantreibbare Gewindespindel (3) sowie eine dazu axial verlagerbare, wenigstens teilweise innerhalb eines Bremskolbens (5) angeordnete Gewindemutter (4), wobei die Gewindespindel (3) dazu ausgebildet ist, von einem Elektromotor rotierend angetrieben zu werden, um eine Rotationsbewegung in eine Längsbewegung der Gewindemutter (4) umzuwandeln, wobei die Gewindemutter (4) relativ zum Bremskolben (5) in Umfangsrichtung (U) zwischen einem ersten Anschlag (6) und einem zweiten Anschlag (7) begrenzt beweglich angeordnet ist, wobei zwischen dem Bremskolben (5) und der Gewindemutter (4) wenigstens ein in Umfangsrichtung vorspannbares Federelement (8) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, bei Betätigung des Gewindetriebs (2) und damit einhergehender begrenzter Rotation der Gewindemutter (4) relativ zum Bremskolben (5) eine Vorspannkraft aufzubauen, die in einem Fehlerfall ein Lösemoment zur Reduzierung einer Restspannkraft der Bremse (1) erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse, umfassend einen Gewindetrieb, aufweisend eine drehantreibbare Gewindespindel sowie eine dazu axial verlagerbare, wenigstens teilweise innerhalb eines Bremskolbens angeordnete Gewindemutter. Die Gewindespindel ist dazu ausgebildet, von einem Elektromotor rotierend angetrieben zu werden, um eine Rotationsbewegung in eine Längsbewegung der Gewindemutter umzuwandeln.
  • Aus der US 2009/095580 A1 geht eine Bremse hervor, umfassend ein Reibelement, das mittels eines Aktuators gegen die Reibfläche eines zu bremsenden Elements gedrückt oder von dieser gelöst wird, eine Nachstellvorrichtung, die eine Spindel und ein von der Spindel angetriebenes verstellbares Element umfasst, sowie eine Notentriegelungsvorrichtung mit zwei relativ zueinander drehbaren Kurvenscheiben, von denen eine Kurvenscheibe drehfest mit der Spindel verbunden ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektromechanische Bremse dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Restspannkraftreduzierung im Fehlerfall, insbesondere bei Stromausfall des Systems, möglich ist. Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Bremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse umfasst einen Gewindetrieb, aufweisend eine drehantreibbare Gewindespindel sowie eine dazu axial verlagerbare, wenigstens teilweise innerhalb eines Bremskolbens angeordnete Gewindemutter, wobei die Gewindespindel dazu ausgebildet ist, von einem Elektromotor rotierend angetrieben zu werden, um eine Rotationsbewegung in eine Längsbewegung der Gewindemutter umzuwandeln, wobei die Gewindemutter relativ zum Bremskolben in Umfangsrichtung zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag begrenzt beweglich angeordnet ist, wobei zwischen dem Bremskolben und der Gewindemutter wenigstens ein in Umfangsrichtung vorspannbares Federelement angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, bei Betätigung des Gewindetriebs und damit einhergehender begrenzter Rotation der Gewindemutter relativ zum Bremskolben eine Vorspannkraft aufzubauen, die in einem Fehlerfall ein Lösemoment zur Reduzierung einer Restspannkraft der Bremse erzeugt.
  • Der Gewindetrieb bildet zusammen mit einem Elektromotor eine Betätigungseinheit der Bremse, wobei der Gewindetrieb als Stellelement für den Bremskolben im Bremssattel de Bremse integriert ist. Durch Betätigung des Gewindetriebs wird die Gewindemutter in eine Längsbewegung versetzt und gleichzeitig vom ersten Anschlag, der als Ausgangsposition der Gewindemutter zu verstehen ist, zum zweiten Anschlag, der als die Position zu verstehen ist, in der das Federelement, die erforderliche Vorspannkraft aufgebaut hat, verdreht. Durch die Verdrehung der Gewindemutter wird das zwischen der Gewindemutter und dem Bremskolben abgestützte jeweilige Federelement in Umfangsrichtung vorgespannt. Durch die Längsbewegung der Gewindemutter wird der Bremskolben betätigt, der drehfest am Bremssattel angeordnet und axial geführt ist, wobei durch die daraus resultierende axiale Verlagerung des Bremskolbens ein Reibbremsbelag gegen einen drehbaren, zu bremsenden Bremskörper gedrückt wird, um eine Verzögerung des Bremskörpers zu realisieren. Solange der Gewindetrieb durch den Elektromotor betätigt wird, das heißt solange eine Antriebsleistung auf den Gewindetrieb übertragen wird, wird die Spannkraft der Bremse aufrechterhalten. Indem eine Drehrichtungsumkehr an der Gewindespindel erzeugt wird, kann eine Spannkraft der Bremse reduziert werden, wodurch eine Verdrehung des Bremskörpers relativ zum Reibbremsbelag und dem Bremskolben wieder freigegeben werden kann. Dies ist als Normalbetrieb der Bremse zu verstehen.
  • Die Bremse kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, wobei mehrere solcher Bremsen einer Achse des Fahrzeugs zugeordnet sein kann. Insbesondere können alle Bremsen des Fahrzeugs als elektromechanische Bremsen im Sinn dieser Erfindung ausgebildet sind.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter der Umfangsrichtung der kreisbogenförmige Umlauf um eine Mitte-Längsachse der Gewindemutter oder des Bremskolbens oder des Federelements zu verstehen. Die Längsrichtung verläuft im Wesentlichen parallel zur Mitte-Längsachse der Gewindemutter oder des Bremskolbens oder des Federelements. Die Gewindemutter kann vollständig innerhalb des Bremskolbens aufgenommen sein. Alternativ kann die Gewindemutter auch einseitig aus dem Bremskolben axial hinausragen.
  • Vorzugsweise kommt das jeweilige Federelement einerseits mit einem ersten Rastabschnitt in einer ersten Aufnahme an der Gewindemutter und andererseits mit einem zweiten Rastabschnitt in einer zweiten Aufnahme am Bremskolben zur Anlage. Damit stützt sich das jeweilige Federelement wirksam zwischen Gewindemutter und Bremskolben in Umfangsrichtung ab und kann so, wenn die Gewindemutter relativ zum Bremskolben verdreht, die Vorspannkraft erzeugen, die erforderlich ist, im Fehlerfall die Restspannkraft im Bremssattel zu reduzieren.
  • Im Fehlerfall der Bremse, beispielsweise bei einem Stromausfall, wenn keine Antriebsleistung des Elektromotors auf den Gewindetrieb übertragbar ist, muss der Bremskolben zurück in Richtung der Ausgangsposition bewegt werden, bis die Restspannkraft im Bremssattel ein akzeptables Niveau erreicht hat. Die Restspannkraft im Bremssattel entspricht der Summe der Reibungen im gesamten Kraft- und Drehmomentpfad, also vom Bremssattel zum Elektro- bzw. Antriebsmotor. Ein Teil dieser Restspannkraft kommt aus dem Gewindetrieb. Im Bremssattel können Restspannkräfte bis etwa 500 N auftreten. Dies kann am Gewindetrieb einem Drehmoment von etwa 0,8 Nm entsprechen. Bei Stromausfall entspannt das jeweilige Federelement, das zwischen dem Bremskolben und dem Gewindetrieb wirksam angeordnet ist, bzw. die Vorspannkraft im Federelement nimmt ab, wobei durch Entspannen des jeweiligen Federelements ein Lösemoment aufgebracht wird, welches die Gewindemutter relativ zum Bremskolben in dessen Ausgangsstellung, also vom zweiten Anschlag zurück zum ersten Anschlag bzw. in die Ausgangsposition rotieren lässt. Dadurch wird die Restspannkraft abgebaut.
  • Das jeweilige Federelement befindet sich im Drehmomentfluss zwischen der Gewindemutter und dem Bremskolben und wird durch die Anschläge zwischen Bremskolben und Gewindetrieb bzw. Gewindemutter vor hohen Drehmomenten bei der Betriebsbremsung geschützt. Die festen Anschläge sind derart ausgebildet, dass sie den zum Kraftabbau der Vorspannkraft notwendigen Drehwinkel des jeweiligen Federelements ermöglichen. Mit anderen Worten wird die Gewindemutter über die Anschläge gegen ein Verdrehen relativ zum Bremskolben über einen gewünschten Drehwinkelbereich hinaus gesichert. Das Federelement ist als Spannvorrichtung der Bremse zu verstehen. Vorzugsweise ist das jeweilige Federelement eine Schraubenfeder. Denkbar ist auch, dass mehrere Federelemente im Drehmomentfluss zwischen der Gewindemutter und dem Bremskolben wirksam angeordnet sind. Der Bremskolben ist drehfest und axial verlagerbar am Bremssattel geführt.
  • Die Gewindemutter ist innerhalb des Bremskolbens und koaxial dazu angeordnet in Umfangsrichtung begrenzt beweglich geführt. Unter dem Begriff „begrenzt beweglich“ ist zu verstehen, dass an der Gewindemutter und/oder am Bremskolben Mittel angeordnet sind, mit denen eine Rotation der Gewindemutter relativ zum Bremskolben in einem genau definierten Drehwinkelbereich möglich ist, insbesondere in Form von Anschlägen. Der Drehwinkelbereich ist folglich über die Anschläge festgelegt.
  • Die Anschläge sind somit als Endanschläge zu verstehen, an denen einen Formelement, wie beispielsweise ein Pin, ein Stift, eine radiale Aufdickung oder dergleichen je nach Drehrichtung der Gewindemutter relativ zum Bremskolben zur Anlage kommen kann.
  • In diesem Sinn ist es bevorzugt, dass am Außenumfang der Gewindemutter und/oder am Innenumfang des Bremskolbens mindestens ein Formelement angeordnet ist, wobei das jeweilige Formelement in eine teilweise umlaufende Nut des Bremskolbens bzw. der Gewindemutter eingreift, wobei die jeweilige Nut derart ausgebildet ist, dass die Gewindemutter innerhalb des Bremskolbens zumindest in Umfangsrichtung begrenzt beweglich geführt ist. Die in Umfangsrichtung ausgebildeten Enden der Nut bilden die beiden Anschläge, zwischen denen das jeweilige Formelement geführt ist. Die Nut führt die Bewegung der Gewindemutter relativ zum Bremskolben über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich. Das Maß des Drehwinkels ist abhängig von den Eigenschaften des jeweiligen Federelements. Je steifer das jeweilige Federelement desto kleiner kann der Drehwinkel sein bzw. desto näher können die Anschläge in Umfangsrichtung aneinander angeordnet sein, da ein geringerer Weg erforderlich ist, bis das Federelement die erforderliche Vorspannkraft aufgebaut hat.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Formelement am Außenumfang der Gewindemutter und die dazugehörige Nut am Innenumfang des Bremskolbens angeordnet bzw. ausgebildet, wobei sich das jeweilige Formelement nach radial außen erstreckt und so in die Nut eingreift. Nach einem Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Formelement am Innenumfang des Bremskolbens und die dazugehörige Nut am Außenumfang der Gewindemutter angeordnet bzw. ausgebildet, wobei sich das jeweilige Formelement nach radial innen erstreckt und so in die Nut eingreift.
  • Vorzugsweise sind zwei Formelemente entgegengesetzt zueinander am Außenumfang der Gewindemutter und/oder gegenüberliegend am Innenumfang des Bremskolbens angeordnet, wobei jedem Formelement eine Nut zugeordnet ist. Damit wird eine gleichmäßige Kraftübertragung realisiert. Denkbar ist auch eine Mischanordnung, bei der Formelemente am Bremskolben sowie an der Gewindemutter angeordnet sind, die in entsprechende Nuten am jeweils radial gegenüberliegenden Teil eingreifen und darin geführt sind.
  • Bevorzugt ist die jeweilige Nut derart ausgebildet, dass die Gewindemutter innerhalb des Bremskolbens in Längsrichtung begrenzt beweglich geführt ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Nut nicht nur teilweise in Umfangsrichtung, sondern zusätzlich in axialer Richtung des Bremskolbens bzw. der Gewindemutter, sodass eine axiale Bewegung der Gewindemutter relativ zum Bremskolben möglich ist. Die Beweglichkeit kann ebenfalls durch Anschläge vorgegeben sein. Vorzugsweise bildet der Bremskolben durch eine innere Anschlagfläche einen ersten Endanschlag für die axiale Beweglichkeit des Gewindebolzens, wobei die Beweglichkeit in die entgegengesetzte axiale Richtung durch die Gewindespindel bzw. den Elektromotor begrenzt sein kann. Die Längsrichtung verläuft parallel zur Rotationsachse der Gewindespindel.
  • Die Gewindemutter kann im Bremskolben nur dann verdreht werden, wenn die Reibung zwischen Bremskolben und Gewindemutter kleiner ist als das Vorspannmoment des jeweiligen Feder- bzw. Spannelements.
  • In diesem Sinn ist in einem Ausführungsbeispiel axial zwischen einer Stirnseite der Gewindemutter und einer Anschlagfläche des Bremskolbens ein Luftspalt ausgebildet. Der Luftspalt liegt insbesondere im lastfreien Zustand vor, das heißt wenn die Bremse nicht betätigt wird, sowie während der Betätigung der Bremse, also während die Gewindemutter durch Betätigung des Gewindetriebs vom ersten Anschlag zum zweiten Anschlag relativ zum Bremskolben verdreht wird und gleichzeitig das jeweilige Federelement vorgespannt wird. Während des Vorspannens des jeweiligen Federelements kann aufgrund der sich in axialer Richtung erstreckenden Nut ferner eine axiale Verlagerung der Gewindemutter relativ zum Bremskolben erfolgen, wobei die Gewindemutter bei Erreichen der vorgegebenen Vorspannkraft des jeweiligen Federelements axial am Bremskolben zur Anlage kommen kann, um die nötige Axialkraft zur axialen Verstellung des Bremskolbens zu übertragen.
  • Alternativ kann die Gewindemutter auch derart im Bremskolben aufgenommen sein, dass die Gewindemutter früher axial am Bremskolben zur Anlage kommt oder permanent axial am Bremskolben anliegt, wobei die Reibung zur Realisierung der oben genannten Anforderungen durch ein reibungsarmes axiales Element zwischen dem Bremskolben und der Gewindemutter reduziert werden kann. In diesem Sinn sind an einer Stirnseite der Gewindemutter und/oder einer Anschlagfläche des Bremskolbens Mittel zur Reibungsminimierung angeordnet und/oder ausgebildet. Die Mittel zur Reibungsminimierung können eine Beschichtung sein, die zumindest an der Stirnseite der Gewindemutter und/oder zumindest an der Anschlagfläche des Bremskolbens ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann ein Axiallager ein solches Mittel zur Reibungsminimierung sein, das axial zwischen der Gewindemutter und der Anschlagfläche des Bremskolbens angeordnet ist.
  • Als vorteilhafte Ausführung des Gewindetriebs eignet sich insbesondere ein Kugelgewindetrieb. Dieser weist eine hohe Robustheit bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremse kann die Restspannkraft im Bremssattel der Bremse reduziert werden, sodass eine ungewollte Erwärmung der Bremse, insbesondere im Fehlerfall, verhindert wird, die ein unkalkulierbares Fahrverhalten des Fahrzeugs, in dem die Bremse verbaut ist, zur Folge hätte.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit demselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen
    • 1 eine vereinfachte schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
    • 2a eine erste vereinfachte schematische Querschnittdarstellung der Bremse nach 1 während einer normalen Betätigung,
    • 2b eine zweite vereinfachte schematische Querschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Spannverhaltens eines Federelements der Bremse während der normalen Betätigung der Bremse nach 2a,
    • 3a eine dritte vereinfachte schematische Querschnittdarstellung der Bremse nach 1 bis 2b bei Vorliegen eines Fehlerfalls, und
    • 3b eine vierte vereinfachte schematische Querschnittdarstellung der Bremse nach 1 bis 3a zur Veranschaulichung der Entspannung des Federelements bei Vorliegen des Fehlerfalls gemäß 3a.
  • Gemäß den 1 bis 3b ist eine elektromechanische Bremse 1 gezeigt, die an einem Rad eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Die Bremse 1 umfasst einen als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Gewindetrieb 2, umfassend eine drehantreibbare Gewindespindel 3 sowie eine dazu axial verlagerbare, innerhalb eines Bremskolbens 5 angeordnete und axial und rotativ geführte Gewindemutter 4, wobei räumlich zwischen der Gewindespindel 3 und der Gewindemutter 4 Wälzkörper angeordnet sind. Die Gewindespindel 3 ist dazu ausgebildet, von einem - hier nicht gezeigten - Elektromotor rotierend angetrieben zu werden, um eine Rotationsbewegung auf die Gewindespindel 3 zu übertragen und diese Bewegung in eine Längsbewegung der Gewindemutter 4 umzuwandeln.
  • Die Gewindemutter 4 ist relativ zum Bremskolben 5 in Umfangsrichtung U zwischen einem ersten Anschlag 6 und einem zweiten Anschlag 7 begrenzt beweglich angeordnet. Und zwar sind am Innenumfang des Bremskolbens 5 vorliegend zwei diametral gegenüberliegende Formelemente 11a, 11b angeordnet, die in eine jeweilige, teilweise umlaufende Nut 12 an der Außenumfangsfläche der Gewindemutter 4 eingreifen.
  • Die Formelemente 11a, 11b erstrecken sich im Wesentlichen nach radial innen, wobei die Nuten 12 entsprechend diametral entgegengesetzt an der Außenumfangsfläche der Gewindemutter 4 angeordnet sind, wie insbesondere die 2a und 3a zeigen. Mithin ist jedem Formelement 11a, 11b eine Nut 12 zugeordnet. Die Nuten 12 sind derart ausgebildet, dass die Gewindemutter 4 innerhalb des Bremskolbens 5 in Umfangsrichtung U begrenzt beweglich geführt ist, wobei die Nuten 12 die genannten Anschläge 6, 7 in Umfangsrichtung bilden.
  • Zusätzlich zur begrenzt beweglichen Führung der Gewindemutter 4 relativ zum Bremskolben 5 ist die Gewindemutter 4 relativ zum Bremskolben 5 in Längsrichtung L begrenzt beweglich geführt, derart, dass die Gewindemutter 4 mit ihrer Stirnseite 13 an einer Anschlagfläche 14 zur Anlage kommen kann, um in der nachfolgend beschriebenen Weise eine axiale Kraft auf den Bremskolben 5 zu übertragen. Mittels dieser axialen Kraft erfolgt letztlich die Betätigung der Bremse 1, wobei mit dem Bremskolben 5 ein - hier ebenfalls nicht gezeigter - Reibbremsbelag derart gegen einen drehbaren, zu bremsenden Bremskörper gedrückt wird, dass eine Verzögerung des Bremskörpers realisiert wird.
  • Im Kraft- und Drehmomentfluss zwischen dem Bremskolben 5 und der Gewindemutter 4 ist ein in Umfangsrichtung U vorspannbares Federelement 8 angeordnet. Das Federelement 8 ist eine Schraubenfeder und kommt einerseits mit einem ersten Rastabschnitt 8a in einer ersten Aufnahme 9 an der Gewindemutter 4 sowie andererseits mit einem zweiten Rastabschnitt 8b in einer zweiten Aufnahme 10 am Bremskolben 5 zur Anlage. Damit ist das Federelement in Kraft- und Drehmomentfluss sowohl an der Gewindemutter 4 als auch am Bremskolben 5 abgestützt. Das Federelement 8 ist an einem radial verjüngten Abschnitt der Gewindemutter 4 aufgenommen.
  • Anhand der 2a bis 3b wird die Funktionsweise der Bremse 1 detailliert erläutert. Nach 2a erfolgt in einem Normalbetrieb ein Betätigen der Bremse 1, indem die Gewindespindel 3 vorliegend nach links bzw. gegen den Uhrzeigersinn dreht, wodurch die Gewindemutter 4 gemäß 2a gemäß den Pfeilen in der Gewindemutter 4 ebenfalls nach links bzw. gegen den Uhrzeigersinn dreht, sodass die Formelemente 11 a, 11b vom ersten Anschlag 6 zum zweiten Anschlag 7 bewegt werden und daran zur Anlage kommen. 2a zeigt die Gewindemutter 4 in einer Position, während eine Spannkraft durch den Gewindetrieb 2 erzeugt wird. Die Betätigung der Bremse 1 erfolgt beispielsweise, wenn der Fahrer des Fahrzeugs einen manuellen Bremsbefehl erzeugt, der eine Betätigung des mit der Gewindespindel 3 wirkverbundenen Elektromotors bewirkt. Die Drehrichtung der Gewindespindel 3 zur Betätigung der Bremse 1 ist abhängig von der Steigungsrichtung der Gewinde der Gewindespindel 3 bzw. der Gewindemutter 4. Der Normalbetrieb ist als herkömmliche Betriebsbremsung eines Fahrzeugs zu verstehen.
  • Durch die Formelemente 11a, 11b erfolgt eine Absicherung der Übertragung des Drehmoments von der Gewindemutter 4 auf den Bremskolben 5, wobei eine Überlastung des Federelements 8 verhindert wird. Die Formelemente 11a, 11b am Bremskolben 5 bilden je nach Drehrichtung der Gewindemutter 4 einen tangentialen Formschluss mit der Gewindemutter 4. Der Bremskolben 5 ist - in hier nicht gezeigter Weise - drehfest am Bremssattel aufgenommen und axial geführt. Während der begrenzten Rotation der Gewindemutter 4 im Bremskolben 5 erfolgt, wie in 2b gezeigt ist, eine Vorspannung des Federelements 8 in Umfangsrichtung, wobei die Anschläge 6, 7 derart angeordnet und ausgebildet sind, dass, wenn die Gewindemutter 4 am jeweiligen zweiten Anschlag 7 zur Anlage kommt, das Federelement 8 eine bestimmte Vorspannkraft aufgebaut und gespeichert hat. Die festen Anschläge 6, 7 ermöglichen den zum Kraftabbau des Federelements 8 notwendigen Drehwinkel der Gewindemutter 4. Gleichzeitig wird eine Rotationsbewegung der Gewindespindel 3 in eine Längsverlagerung der Gewindemutter 4 - gemäß 1 nach links - umgewandelt, sodass auch der Bremskolben 5 zur Betätigung eines Reibbremsbelags nach links bewegt wird. Die Nuten 12 sind entsprechend derart ausgebildet, dass die Gewindemutter 4 über die Formelemente 11a, 11b innerhalb des Bremskolbens 5 in Längsrichtung L begrenzt beweglich geführt sind.
  • Die Vorspannkraft des Federelements 8 wird so lange aufrechterhalten, bis die Bremse 1 wieder gelöst wird bzw. die Gewindespindel 3 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, sodass die Gewindemutter 4 in die entgegengesetzte Richtung, gemäß 1 nach rechts, verlagert wird. Dabei bewegt sich die Gewindemutter 4 vom zweiten Anschlag 7 zurück zum ersten Anschlag 6, der den Ausgangszustand des Systems definiert. Mit anderen Worten erfolgt ein Lösen der Bremse durch Drehsinnänderung der Gewindespindel 3 während die Drehmomentrichtung im System bestehen bleibt.
  • Axial zwischen einer Stirnseite 13 der Gewindemutter 4 und einer Anschlagfläche 14 des Bremskolbens 5 ist ein reibungsreduzierendes Element 15 in Form einer Platte, oder dergleichen, angeordnet, die bewirkt, dass die Reibung zwischen Bremskolben 5 und Gewindemutter 4 kleiner ist als das Vorspannmoment des Federelements 8, sodass die Gewindemutter 4 im Bremskolben 5 verdreht werden kann.
  • Beispielsweise bei einem Stromausfall kann es zu einem Fehler im System der Bremse 1 kommen. Im Fehlerfall der Bremse 1 ist es erforderlich, dass die Bremse 1 automatisch gelöst wird, indem der Bremskolben 5 möglichst weit in Richtung der Ausgangsstellung zurückfährt, sodass die Bremse 1 im unbetätigten Zustand bzw. im deaktivierten Zustand vorliegt. Insbesondere muss der Bremskolben 5 so weit zurückfahren, bis eine Restspannkraft im Bremssattel ein akzeptables Niveau erreicht hat. Die Restspannkraft im Bremssattel entspricht der Summe der Reibungen im gesamten Kraft- und Drehmomentfluss, also vom Bremssattel zum Elektromotor. Die Restspannkraft wird durch das Federelement 8 reduziert, wobei das Federelement 8 aufgrund der eingebrachten Vorspannkraft ein Lösemoment erzeugt, welches die Restspannkraft abbaut. Durch Entspannen des Federelements 8 wird die Gewindemutter 4 in Richtung des Ausgangszustands verdreht, sodass die Gewindemutter 4 vom zweiten Anschlag 7 zurück zum ersten Anschlag 6 verdreht wird. 3b zeigt das Federelement 8 im entspannten Zustand, wobei 3a die Gewindemutter 4 im gelösten Zustand der Bremse 1 zeigt. Im entspannten Zustand fluchten die Aufnahmen 9, 10 zur Aufnahme der Rastabschnitte 8a, 8b des Federelement 8 in radialer Richtung, wohingegen die Aufnahmen 9, 10 gemäß 2b im gespannten Zustand des Federelements 8 aufgrund der Verdrehung der Gewindemutter 4 ebenfalls relativ zueinander verdreht angeordnet sind. Die Aufnahmen 9, 10 dienen als Mitnehmer, über die das Spannen bzw. Entspannen des Federelements 8 erfolgt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektromechanische Bremse
    2
    Gewindetrieb
    3
    Gewindespindel
    4
    Gewindemutter
    5
    Bremskolben
    6
    Erster Anschlag
    7
    Zweiter Anschlag
    8
    Federelement
    8a, 8b
    Rastabschnitt
    9
    Erste Aufnahme
    10
    Zweite Aufnahme
    11 a, 11b
    Formelement
    12
    Nut
    13
    Stirnseite
    14
    Anschlagfläche
    15
    Reibungsreduzierendes Element
    U
    Umfangsrichtung
    L
    Längsrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009095580 A1 [0002]

Claims (9)

  1. Elektromechanische Bremse (1), umfassend einen Gewindetrieb (2), aufweisend eine drehantreibbare Gewindespindel (3) sowie eine dazu axial verlagerbare, wenigstens teilweise innerhalb eines Bremskolbens (5) angeordnete Gewindemutter (4), wobei die Gewindespindel (3) dazu ausgebildet ist, von einem Elektromotor rotierend angetrieben zu werden, um eine Rotationsbewegung in eine Längsbewegung der Gewindemutter (4) umzuwandeln, wobei die Gewindemutter (4) relativ zum Bremskolben (5) in Umfangsrichtung (U) zwischen einem ersten Anschlag (6) und einem zweiten Anschlag (7) begrenzt beweglich angeordnet ist, wobei zwischen dem Bremskolben (5) und der Gewindemutter (4) wenigstens ein in Umfangsrichtung vorspannbares Federelement (8) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, bei Betätigung des Gewindetriebs (2) und damit einhergehender begrenzter Rotation der Gewindemutter (4) relativ zum Bremskolben (5) eine Vorspannkraft aufzubauen, die in einem Fehlerfall ein Lösemoment zur Reduzierung einer Restspannkraft der Bremse (1) erzeugt.
  2. Bremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Federelement (8) eine Schraubenfeder ist.
  3. Bremse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Federelement (8) einerseits mit einem ersten Rastabschnitt (8a) in einer ersten Aufnahme (9) an der Gewindemutter (4) und andererseits mit einem zweiten Rastabschnitt (8b) in einer zweiten Aufnahme (10) am Bremskolben (5) zur Anlage kommt.
  4. Bremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (2) ein Kugelgewindetrieb ist.
  5. Bremse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Gewindemutter (4) und/oder am Innenumfang des Bremskolbens (5) mindestens ein Formelement (11a) angeordnet ist, welches in eine teilweise umlaufende Nut (12) des Bremskolbens (5) bzw. der Gewindemutter (4) eingreift, wobei die jeweilige Nut (12) derart ausgebildet ist, dass die Gewindemutter (4) innerhalb des Bremskolbens (5) zumindest in Umfangsrichtung (U) begrenzt beweglich geführt ist.
  6. Bremse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Formelemente (11a, 11b) entgegengesetzt zueinander am Außenumfang der Gewindemutter (4) und/oder gegenüberliegend am Innenumfang des Bremskolbens (5) angeordnet sind, wobei jedem Formelement (11a, 11b) eine Nut (12) zugeordnet ist.
  7. Bremse (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Nut (12) derart ausgebildet ist, dass die Gewindemutter (4) innerhalb des Bremskolbens (5) in Längsrichtung (L) begrenzt beweglich geführt ist.
  8. Bremse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen einer Stirnseite (13) der Gewindemutter (4) und einer Anschlagfläche (14) des Bremskolbens (5) ein Luftspalt ausgebildet ist.
  9. Bremse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (13) der Gewindemutter (4) und/oder einer Anschlagfläche (14) des Bremskolbens (5) Mittel zur Reibungsminimierung angeordnet und/oder ausgebildet sind.
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