DE102022123155A1

DE102022123155A1 - Bremsaktorbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Bremsaktorbaugruppe

Info

Publication number: DE102022123155A1
Application number: DE102022123155.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Marx
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2022-09-12
Filing date: 2022-09-12
Publication date: 2024-03-14
Also published as: US20240084866A1; CN117685308A

Abstract

Es wird eine Bremsaktorbaugruppe (10) für eine insbesondere elektromechanische Fahrzeugbremse angegeben, mit einem Bremskolben (18) für einen Bremsbelag (20), der wahlweise zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahrbar ist, einem Bremssattel (12), in dem ein Zwischenraum (14) für einen Bremsrotor (16) gebildet ist und in dem der Bremskolben (18) verfahrbar ist und einem mit dem Bremskolben (18) gekoppelten Spindeltrieb (22) zum Verfahren des Bremskolbens (18). Eine rotierbar gelagerte Spindel (24) des Spindeltriebs (22) stützt sich an einer in axialer Richtung fixierten Stützscheibe (36) axial ab, derart, dass die Stützscheibe (36) bei ausgefahrenem Bremskolben (18) mit einem Biegemoment beaufschlagt wird, wobei auf der Stützscheibe (36) mindestens ein Spannungssensor (42) zum Messen des Biegemoments angeordnet ist. Des Weiteren wir ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsaktorbaugruppe angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsaktorbaugruppe für eine insbesondere elektromechanische Fahrzeugbremse mit einem Bremskolben für einen Bremsbelag, der wahlweise zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahrbar ist, und ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsaktorbaugruppe.
Bei der Verwendung von elektromechanischen Fahrzeugbremsen ist beispielsweise jedem bremsbaren Rad eines Fahrzeugs eine Bremsaktorbaugruppe zugeordnet, um das entsprechende Rad abzubremsen.
Um ein stabiles und komfortables Bremsverhalten zu erreichen, ist eine symmetrische Bremskrafteinstellung an gegenüberliegenden Rädern der jeweiligen Fahrzeugachse wünschenswert.
Es ist bekannt, eine Bremskraft mittels eines Modells für den Kraftverlauf aus Motorposition und Motorstrom abzuschätzen. Dieses Verfahren ist jedoch komplex.
Des Weiteren ist die Verwendung eines Drehmoment- bzw. Kraftsensors im Kraftstrang der Bremsaktorbaugruppe möglich, um eine exakte und synchrone Einstellung der Bremskraft am Ausgang der Bremsaktorbaugruppen zu erreichen. Derartige Sensoren sind jedoch teuer und nehmen viel Bauraum ein. Ein weiterer Nachteil der bekannten Drehmoment- und Kraftsensoren ist die für einzelne Ausführungen festgelegte Kombination von Messbereich und Auflösung.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bremsaktorbaugruppe anzugeben, welche es ermöglicht, eine symmetrische Bremskraft auf einfache Weise einzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bremsaktorbaugruppe für eine insbesondere elektromechanische Fahrzeugbremse. Die Bremsaktorbaugruppe umfasst einen Bremskolben für einen Bremsbelag, der wahlweise zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahrbar ist, einen Bremssattel, in dem ein Zwischenraum für einen Bremsrotor gebildet ist und in dem der Bremskolben verfahrbar ist, und einen mit dem Bremskolben gekoppelten Spindeltrieb zum Verfahren des Bremskolbens. Der Spindeltrieb ist insbesondere ein Kugelspindeltrieb. Eine rotierbar gelagerte Spindel des Spindeltriebs stützt sich an einer in axialer Richtung fixierten Stützscheibe axial ab, derart, dass die Stützscheibe bei ausgefahrenem Bremskolben mit einem Biegemoment beaufschlagt wird, wobei auf der Stützscheibe mindestens ein Spannungssensor zum Messen des Biegemoments angeordnet ist.
Da die Steifigkeit der Stützscheibe bekannt ist, lässt sich durch das gemessene Biegemoment mit hoher Genauigkeit auf die von der Bremsaktorbaugruppe bewirkte Bremskraft rückschließen. Auf diese Weise kann eine gewünschte Bremskraft mit geringer Toleranz eingestellt werden. Insbesondere ist eine symmetrische Bremskrafteinstellung an gegenüberliegenden Rädern möglich.
Die Steifigkeit der Stützscheibe ist insbesondere derart gewählt, dass sich die Stützscheibe bei Auftreten einer Bremskraft wölbt. Gleichzeitig ist die Steifigkeit der Stützscheibe so hoch, dass auch bei einer hohen Bremskraft eine zuverlässige Abstützung des Spindeltriebs gewährleistet ist.
Die Stützscheibe mit dem Spannungssensor lässt sich platzsparend in den bestehenden Bauraum integrieren.
Die Stützscheibe sollte ein vom Gehäuse separates Teil sein, um sie einfach einstellen und auslegen zu können.
Da die Stützscheibe unbewegt ist, ist eine einfache Kontaktierung des Spannungssensors möglich.
Die Spindel des Spindeltriebs hat beispielsweise eine Stufe und liegt mit der Stufe an der Stützscheibe an, das heißt, die Stützscheibe ist zwischen den Enden der Spindel angeordnet. Dadurch ist die Montage besonders einfach. Die Spindel kommt insbesondere beim Zusammenbau der Bremsaktorbaugruppe automatisch mit der Stützscheibe in Kontakt.
Der mindestens eine Spannungssensor ist vorzugsweise an der zur Abstützung der Spindel entgegengesetzten Seite der Stützscheibe angeordnet. Dadurch wird vermieden, dass die rotierende Spindel an dem Spannungssensor reibt und diesen möglicherweise beschädigt.
Der mindestens eine Spannungssensor ist vorzugsweise ein Dehnungsmessstreifen. Dehnungsmessstreifen sind besonders kostengünstig und haben zudem einen geringen Bauraumbedarf.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Bremsaktorbaugruppe einen Elektromotor, welcher antriebsmäßig über eine Getriebeeinheit und den Spindeltrieb mit dem Bremskolben gekoppelt ist, um den Bremskolben zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung zu verfahren. Mittels des Elektromotors lässt sich eine Bremskraft präzise einstellen, insbesondere basierend auf dem mittels des Spannungssensors erfassten Biegemoment.
Die Getriebeeinheit kann in einem Getriebegehäuse untergebracht sein, das an dem Bremssattel anliegt. Dies trägt zu einer kompakten Bauweise der Bremsaktorbaugruppe bei.
Elektrische Leitungen zur Kontaktierung des mindestens einen Spannungssensors verlaufen beispielsweise aus dem Getriebegehäuse heraus in den Bremssattel hinein zum Spannungssensor. Konkret verlaufen die elektrischen Leitungen ausgehend von einer im Getriebegehäuse untergebrachten Leiterplatte zum Spannungssensor. Die Kontaktierung des Spannungssensors ist dadurch besonders einfach. Insbesondere ist die Distanz von der im Getriebegehäuse untergebrachten Leiterplatte zum Spannungssensor sehr kurz.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Stützscheibe zwischen dem Getriebegehäuse und dem Bremssattel gehalten, insbesondere eingeklemmt. Auf diese Weise ist die Stützscheibe axial fixiert. Es sind folglich keine separaten Befestigungsmittel zur axialen Fixierung der Stützscheibe notwendig.
Alternativ kann im Bremssattel eine Stufe vorhanden sein, an der die Stützscheibe axial anliegt, wobei die Stützscheibe durch einen Sicherungsring an der Stufe gehalten ist. Dadurch ist eine flexible Positionierung der Stützscheibe möglich.
Die Spindel des Spindeltriebs kann mittels eines Axiallagers rotierbar gelagert und axial fixiert sein, wobei das Axiallager an der Stützscheibe anliegt. Durch Verwendung eines Axiallagers wird eine Reibung der Spindel an der Stützscheibe unterbunden, sodass ein Abrieb an der Stützscheibe verhindert wird und die Steifigkeit der Stützscheibe über einen langen Zeitraum hinweg unverändert bleibt.
Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsaktorbaugruppe, wobei eine Stützscheibe mit einer definierten Steifigkeit entsprechend einem erforderlichen Kraftmessbereich aus mehreren Stützscheiben mit unterschiedlichen Steifigkeiten ausgewählt und in der Bremsaktorbaugruppe eingesetzt wird. Auf diese Weise lässt sich bei gleichbleibendem Spannungssensor der Kraftmessbereich auf eine jeweilige Aktorleistung anpassen. Konkret kann für alle Leistungsklassen von Aktoren der optimale Messbereich und damit auch eine optimale Auflösung auf besonders einfache Weise und ohne Mehrkosten durch Wahl der Stützscheibe festgelegt werden. Die Sensorelemente, die Auswerteelektronik und die Auswertesoftware können identisch oder weitestgehend identisch gehalten werden.
Die Stützscheiben unterschiedlicher Steifigkeit können sich in Material und/oder Dicke und/oder Geometrie (z.B. mit oder ohne Rippen) unterscheiden.
Die Stützscheiben mit unterschiedlicher Steifigkeit können zumindest in einem Bereich, in dem die Stützscheibe in der Bremsaktorbaugruppe axial gehalten ist, eine identische Stärke haben. Dadurch ist keine Anpassung der axialen Fixierung der Stützscheibe in der Bremsaktorbaugruppe für unterschiedliche Stützscheiben notwendig.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 schematisch eine erfindungsgemäße Bremsaktorbaugruppe, und
- 2 schematisch eine Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Bremsaktorbaugruppe.

1 zeigt eine Bremsaktorbaugruppe 10 für eine elektromechanische Fahrzeugbremse.
Die Bremsaktorbaugruppe 10 umfasst einem Bremssattel 12, in dem ein Zwischenraum 14 für einen Bremsrotor 16 gebildet ist.
Des Weiteren hat die Bremsaktorbaugruppe 10 einen Bremskolben 18 für einen Bremsbelag 20.
Der Bremskolben 18 ist wahlweise zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahrbar. Genauer gesagt ist der Bremskolben 18 in den Zwischenraum 14 für den Bremsrotor 16 hinein verfahrbar.
Ein Spindeltrieb 22 ist zum Verfahren des Bremskolbens 18 mit dem Bremskolben 18 gekoppelt, insbesondere in axialer Richtung gekoppelt.
Der Spindeltrieb 22 hat eine rotierbar gelagerte Spindel 24 und eine im Bremssattel rotationsfest gelagerte, axial verschiebbare Spindelmutter 26.
Die Spindel 24 ist axial fest positioniert.
Im Ausführungsbeispiel ist der Spindeltrieb 22 ein Kugelgewindetrieb.
Zum Antreiben des Spindeltriebs 22 ist ein Elektromotor 28 vorhanden, der über eine Getriebeeinheit 30 mit der Spindel 24 des Spindeltriebs 22 gekoppelt ist, um diese zu rotieren.
Das heißt, der Elektromotor 28 ist antriebsmäßig über die Getriebeeinheit 30 und den Spindeltrieb 22 mit dem Bremskolben 18 gekoppelt, um diesen zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung zu verfahren.
Die Getriebeeinheit 30 ist in einem Getriebegehäuse 32 untergebracht, das an dem Bremssattel 12 anliegt. Neben den Zahnrädern der Getriebeeinheit 30 ist in dem Getriebegehäuse 32 auch eine Leiterplatine 34 untergebracht.
Die Spindel 24 des Spindelantriebs 22 ist mit der Getriebeeinheit 32 gekoppelt und erstreckt sich aus dem Getriebegehäuse 32 heraus in den Bremssattel 12 hinein.
In dem Bremssattel ist eine in axialer Richtung fixierte Stützscheibe 36 angeordnet.
An der Stützscheibe 36 stützt sich die rotierbar gelagerte Spindel 24 des Spindeltriebs 22 axial ab, derart, dass die Stützscheibe 36 bei ausgefahrenem Bremskolben 18 mit einem Biegemoment beaufschlagt wird.
Insbesondere treten die Kräfte, die vom Bremskolben 18 auf den Bremsbelag 20 bzw. den Bremsrotor 16 bewirkt werden, zumindest größtenteils als Gegenkraft an der Stützscheibe 36 auf.
Zur axialen Fixierung der Stützscheibe 36 ist im Bremssattel 12 eine Stufe 38 vorgesehen, an der die Stützscheibe 36 anliegt.
Zusätzlich ist die Stützscheibe 36 durch einen Sicherungsring 40 an der Stufe 38 gehalten.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Stützscheibe 36 zwischen dem Getriebegehäuse 32 und dem Bremssattel 12 gehalten, insbesondere eingeklemmt. Eine entsprechende Position der Stützscheibe 36 ist in 1 gestrichelt eingezeichnet. Das Getriebegehäuse 32 und/oder der Bremssattel 12 haben in diesem Fall eine entsprechende Aussparung.
Die Spindel 24 stütz sich mittels eines Axiallagers 41, das im Ausführungsbeispiel ein Wälzlager ist, an der Stützscheibe 36 ab.
Die Stützscheibe 36 kann aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt sein.
Auf der Stützscheibe 36 ist mindestens ein Spannungssensor 42 zum Messen des bei einem Bremsvorgang auftretenden Biegemoments angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel ist der Spannungssensor 42 ein Dehnungsmessstreifen, es sind jedoch auch andere Sensoren denkbar.
Aus dem Getriebegehäuse 32 heraus verlaufen elektrische Leitungen 44 zur Kontaktierung des mindestens einen Spannungssensors 42 in den Bremssattel 12 hinein zum Spannungssensor 42.
Die Bremsaktorbaugruppe 10 kann typisierbar sein. Zu diesem Zweck kann bei der Herstellung der Bremsaktorbaugruppe 10 eine Stützscheibe 36 mit einer definierten Steifigkeit entsprechend einem erforderlichen Kraftmessbereich aus mehreren Stützscheiben 36 mit unterschiedlichen Steifigkeiten ausgewählt und in der Bremsaktorbaugruppe 10 eingesetzt werden.
Dies wird insbesondere beim Vergleich von 1 und 2 deutlich.
2 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Bremsaktorbaugruppe 10, wobei in die in 1 und 2 veranschaulichten Bremsaktorbaugruppen 10 unterschiedliche Stützscheiben 36 eingesetzt sind.
Die in 2 veranschaulichte Stützscheibe 36 ist insbesondere dicker und somit, zumindest bei Verwendung desselben Materials, steifer als die in 1 veranschaulichte Stützscheibe 36.
Dabei haben die Stützscheiben 36 mit unterschiedlicher Steifigkeit in einem Bereich, in dem die Stützscheibe 36 in der Bremsaktorbaugruppe 10 axial gehalten ist, konkret in dem radialen Bereich, in dem die Stützscheibe 36 zwischen dem Bremssattel 12 und dem Sicherungsring 40 gehalten ist, eine identische Stärke.
Die auf den unterschiedlichen Stützscheiben aufgebrachten Sensorelemente 42 sind vorzugsweise identisch.
Es ist jedoch auch denkbar, aus verschiedenen Stützscheiben mit unterschiedlichen Sensorelementen auszuwählen.

Claims

Bremsaktorbaugruppe (10) für eine insbesondere elektromechanische Fahrzeugbremse, mit einem Bremskolben (18) für einen Bremsbelag (20), der wahlweise zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verfahrbar ist, einem Bremssattel (12), in dem ein Zwischenraum (14) für einen Bremsrotor (16) gebildet ist und in dem der Bremskolben (18) verfahrbar ist, einem mit dem Bremskolben (18) gekoppelten Spindeltrieb (22) zum Verfahren des Bremskolbens (18), wobei sich eine rotierbar gelagerte Spindel (24) des Spindeltriebs (22) an einer in axialer Richtung fixierten Stützscheibe (36) axial abstützt, derart, dass die Stützscheibe (36) bei ausgefahrenem Bremskolben (18) mit einem Biegemoment beaufschlagt wird, und wobei auf der Stützscheibe (36) mindestens ein Spannungssensor (42) zum Messen des Biegemoments angeordnet ist.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spannungssensor (42) ein Dehnungsmessstreifen ist.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsaktorbaugruppe (10) einen Elektromotor (28) umfasst, welcher antriebsmäßig über eine Getriebeeinheit (30) und den Spindeltrieb (22) mit dem Bremskolben (18) gekoppelt ist, um den Bremskolben (18) zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung zu verfahren.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (30) in einem Getriebegehäuse (32) untergebracht ist, das an dem Bremssattel (12) anliegt.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leitungen (44) zur Kontaktierung des mindestens einen Spannungssensors (42) aus dem Getriebegehäuse (32) heraus in den Bremssattel (12) hinein zum Spannungssensor (42) verlaufen.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (36) zwischen dem Getriebegehäuse (32) und dem Bremssattel (12) gehalten ist.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bremssattel (12) eine Stufe (38) vorhanden ist, an der die Stützscheibe (36) axial anliegt, wobei die Stützscheibe (36) durch einen Sicherungsring (40) an der Stufe (38) gehalten ist.
Bremsaktorbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (24) des Spindeltriebs (22) mittels eines Axiallagers (41) rotierbar gelagert und axial fixiert ist, wobei das Axiallager (41) an der Stützscheibe (36) anliegt.
Verfahren zur Herstellung einer Bremsaktorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Stützscheibe (36) mit einer definierten Steifigkeit entsprechend einem erforderlichen Kraftmessbereich aus mehreren Stützscheiben (36) mit unterschiedlichen Steifigkeiten ausgewählt und in der Bremsaktorbaugruppe (10) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben (36) mit unterschiedlicher Steifigkeit zumindest in einem Bereich, in dem die Stützscheibe (36) in der Bremsaktorbaugruppe (10) axial gehalten ist, eine identische Stärke haben.