-
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Radbremse, insbesondere in Form einer Betriebsbremse und ein Verfahren zur Montage einer solchen elektromechanischen Radbremse.
-
Elektromechanische Radbremsen sind als Betriebsbremsen im Stand der Technik in vielfältigen Variationen bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2020 208769 A1 eine elektromechanische Bremsvorrichtung in Form einer Schwimmsattel-Scheibenbremse 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.
-
Derartige Radbremsen werden üblicherweise entsprechend einem konkreten Anwendungsszenario ausgelegt, sodass die Radbremsen in der Lage sind, eine dem konkreten Anwendungsfall entsprechende Bremsleistung bereitzustellen. Hierzu wird beispielsweise eine entsprechende Dimensionierung des jeweils verwendeten elektromotorischen Antriebs, der Spannvorrichtung und der weiteren mechanischen Komponenten gewählt, sodass die Radbremse zuvor festgelegte Spezifikationen erfüllt. In einer derart aufgebauten Radbremse kann üblicherweise eine Funktionsprüfung der Radbremse erst im montierten Zustand der Gesamtanordnung der Radbremse erfolgen. Ferner erfordert eine Anpassung an neue Betriebsanforderung, beispielsweise in Form einer bestimmten Spannkraft oder Dimensionierung der Radbremse, häufig eine weitgehende und mithin aufwendige Neukonstruktion der Radbremse.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Radbremse und ein Verfahren zur Montage einer solchen Radbremse anzugeben, das eine einfache Anpassung der Radbremse an unterschiedliche Anforderungen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird mit der elektromechanischen Radbremse nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine elektromechanische Radbremse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere in Form einer Betriebsbremse, wobei die Radbremse eine elektromotorische Antriebsanordnung aufweist, wobei die elektromotorische Antriebsanordnung dazu ausgebildet ist, eine Antriebswelle mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Ferner weist die Radbremse eine Getriebeanordnung auf, wobei die Getriebeanordnung dazu ausgebildet ist, ein auf die Antriebswelle einwirkendes Drehmoment auf eine Abtriebswelle zu übertragen. Die Radbremse weist ferner eine Spannvorrichtung auf, wobei die Spannvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein auf die Abtriebswelle wirkendes Drehmoment in eine entlang einer Zuspannrichtung wirkende Spannkraft zu übersetzen. Zudem weist die Radbremse eine Spannkraftsensorik zur Bestimmung der durch die Spannvorrichtung erzeugten Spannkraft und eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit zur Steuerung der elektromotorischen Antriebsanordnung auf Grundlage einer Bremsanforderung und einer anliegenden Spannkraft ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die elektromotorische Antriebsanordnung, die Getriebeanordnung und die Spannvorrichtung jeweils als funktionale und auf ihre jeweilige Funktion hin prüfbare Module ausgebildet sind, die im montierten Zustand über entsprechend ausgebildete Schnittstellen in Wirkverbindung treten, wobei die Schnittstellen im montierten Zustand der Radbremse eine Signalverbindung zwischen der Steuereinheit der elektromotorischen Antriebsanordnung und der Spannkraftsensorik herstellen.
-
Bei der Radbremse kann es sich insbesondere um eine Scheibenbremse handeln, insbesondere in Form einer Schwimmsattelbremse.
-
Durch die Ausgestaltung der elektromotorischen Antriebsanordnung, der Getriebeanordnung und der Spannvorrichtung als eigenständige Module, die erst beim Zusammenfügen der Radbremse in Wirkverbindung treten, ist eine einfache Anpassung der Radbremse an die Anforderungen des jeweiligen Nutzungsfalls möglich. So kann beispielsweise durch Austausch der Getriebeanordnung das Übersetzungsverhalten der Getriebeanordnung geändert werden, sodass je nach Bedarf die Ansprechgeschwindigkeit oder das erzeugbare Drehmoment erhöht oder verringert werden können, wobei die Spannvorrichtung und der elektromotorische Antrieb unverändert beibehalten werden können. Ferner kann auch bezüglich der verwendeten Spannvorrichtung leicht eine Anpassung an die jeweiligen Anforderungen in der Einbaulage der Radbremse erfolgen, da beispielsweise auch für eine Spannvorrichtung mit veränderter Geometrie weiterhin auf zuvor verwendete Getriebeanordnungen und elektromotorische Antriebe zurückgegriffen werden kann. Gleichermaßen kann auch nur der elektromotorische Antrieb gegen einen Antrieb mit anderen Spezifikationen getauscht werden, ohne Änderungen an der Getriebeanordnung oder der Spannvorrichtung vornehmen zu müssen.
-
Effektiv ergibt sich so ein Baukasten aus Komponenten, aus denen eine Radbremse entsprechend den jeweiligen Anforderungen zusammengestellt werden kann.
-
Dabei kann ferner gewährleistet werden, dass ein so zusammengestellte Radbremse funktionsfähig ist, indem die jeweils verwendeten Module bereits vor der Montage in der Radbremse auf ihre korrekte Funktion hin überprüft werden können. So kann auch nach einem Zusammenbau der Radbremse von einer korrekten Funktionsfähigkeit der Radbremse ausgegangen werden.
-
Um die Kompatibilität der Module zueinander zu gewährleisten, ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Schnittstellen zwischen den Modulen standardisiert sind, sodass unterschiedliche ausgestaltete Module auf dieselbe Art und Weise in Wirkverbindung treten können. Unter einer „Wirkverbindung“ ist dabei eine Verbindung zu verstehen, in der beispielsweise Kräfte zwischen den Modulen übertragen werden.
-
Da die Schnittstellen bei einer Montage der Module gleichzeitig auch eine Signalverbindung zwischen der Spannkraftsensorik und der Steuereinheit herstellen, sodass die Steuereinheit in die Lage versetzt wird, die elektromotorische Antriebsanordnung auf Grundlage der ermittelten Spannkraft und der Bremsanforderung zu steuern, ist eine separate Verkabelung der Radbremse nach einer Montage der Module nicht mehr erforderlich. Somit wird auch durch diese Maßnahme die Konstruktion einer an individuelle Anforderungen angepasste Radbremse weiter vereinfacht. Die Formulierung, wonach die Schnittstellen eine Signalverbindung herstellen kann dabei sowohl derart interpretiert werden, dass die Schnittstellen Teil der Signalverbindung sind, als auch, dass die Signalverbindung infolge des Zusammenführens der Schnittstellen hergestellt wird. Die Signalverbindung kann dabei jedoch an einer anderen Stelle der Radbremse hergestellt werden und muss nicht zwingend mit den mechanischen Schnittstellen zusammenfallen.
-
Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Spannvorrichtung ein Rotations-Translations-Getriebemodul aufweist, wobei das Rotations-Translations-Getriebemodul die Spannkraftsensorik beinhaltet und als funktionales und auf seine Funktion hin prüfbares Modul ausgebildet ist. Insbesondere kann das Rotations-Translations-Getriebemodul als zylinderförmige Baugruppe ausgebildet sein, die entgegen der Zuspannrichtung in die Spannvorrichtung eingesetzt wird und sich im Wirkbetrieb der Radbremse an der Spannvorrichtung entgegen der Zuspannrichtung abstützt.
-
Die Spannkraftsensorik beinhaltet dabei bevorzugt einen Kraftsensor, der im Kraftpfad zwischen dem Rotations-Translations-Getriebemodul und dessen Abstützung in der Spannvorrichtung entgegen der Zuspannrichtung angeordnet ist.
-
Die Befestigung der Getriebeanordnung an der Spannvorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch vereinfacht, dass das Rotations-Translations-Getriebemodul eine drehbare Gewindespindel aufweist, wobei die Gewindespindel eine erste mechanische Schnittstelle aufweist, wobei die Getriebeanordnung eine zu der ersten mechanischen Schnittstelle gegenstückige zweite mechanische Schnittstelle aufweist, sodass durch das Zusammenführen der ersten und der zweiten Schnittstelle eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Getriebeanordnung und der Gewindespindel zur Übertragung eines Drehmoments hergestellt wird. In diesem Fall bildet die Gewindespindel die Abtriebswelle aus. Als Schnittstellen können hierbei beispielsweise komplementär ausgebildete Mehrkantgeometrien eingesetzt werden. Auf der Gewindespindel ist dabei bevorzugt eine drehfest gelagerte Spindelmutter angeordnet, auf der ein Reibbelag der Radbremse angeordnet ist, sodass ein auf die Gewindespindel wirkendes Drehmoment in eine auf den Reibbelag wirkende Kraft entlang der Zuspannrichtung übersetzt wird.
-
Die Montage der Radbremse wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch weiter vereinfacht, dass das Rotations-Translations-Getriebemodul eine elektrische Schnittstelle aufweist, wobei die elektrische Schnittstelle im montierten Zustand des Rotations-Translations-Getriebemoduls eine Signalverbindung zwischen der Spannkraftsensorik und der Steuereinheit herstellt. Beispielsweise können auf dem Rotations-Translations-Getriebemodul offen liegende Kontakte ausgebildet sein, die so positioniert sind, dass in der Einbaulage des Rotations-Translations-Getriebemodul in der Spannvorrichtung eine Montage der Steuereinheit an der Radbremse automatisch mit der Steuereinheit verbundene elektrische Kontakte auf den Kontakten des Rotations-Translations-Getriebemoduls zu liegen kommen. Auf diese Weise kann beispielsweise auch die korrekte Einbaulage der Komponenten überwacht werden, da eine Signalverbindung und mithin eine Steuerung der Radbremse durch die Steuereinheit nur dann möglich ist, wenn alle Komponenten, die an der Herstellung der Signalverbindung beteiligt sind, korrekt zueinander ausgerichtet sind.
-
Zur Übertragung eines Drehmoments von der elektromotorischen Antriebsanordnung auf die Getriebeanordnung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass auf der Antriebswelle ein Antriebsritzel angeordnet ist, wobei das Antriebsritzel im montierten Zustand der elektromotorischen Antriebsanordnung mit der Getriebeanordnung in kämmenden Eingriff mit einem Abtriebsritzel der Getriebeanordnung steht, sodass ein an der Antriebswelle anliegendes Drehmoment auf das Abtriebsritzel übertragen wird. Das Abtriebsritzel muss dabei nicht zwingend die letzte Getriebestufe in der Übersetzung der Getriebeanordnung darstellen, von der das entsprechende Drehmoment an die Spannvorrichtung übertragen wird. Vielmehr kann das Abtriebsritzel auch ein Zwischenritzel der Getriebeanordnung sein, von dem ein Drehmoment auf ein Ausgangsritzel übertragen wird, das dann direkt mit der Spannvorrichtung verbunden ist.
-
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Getriebeanordnungen jeweils der Abstand des Eingriffs des Abtriebsritzels in das Antriebsritzel von der Rotationsachse des Ausgangsritzel im montierten Zustand der Getriebeanordnung an der Radbremse gleich bleibt. So kann ein Austausch der Getriebeanordnung gegen eine weitere Getriebeanordnung mit anderer Übersetzung erfolgen, ohne hierfür Änderungen an der elektromotorischen Antriebsanordnung oder der Spannvorrichtung vornehmen zu müssen. Gleichermaßen kann auch bei gleichbleibender Getriebeanordnung eine Ankopplung unterschiedlicher elektromotorischer Antriebsanordnungen an die Getriebeanordnung erfolgen, wenn die elektromotorischen Antriebsanordnungen jeweils mit einem Antriebsritzel mit gleichem Eingriffsradius ausgestattet sind.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinheit als Teil der elektromotorischen Antriebsanordnung ausgebildet ist. Auf diese Weise können Signalwege zwischen der elektromotorischen Antriebsanordnung und der Steuereinheit sehr kurz gehalten werden, sodass eine effektive Steuerung der elektromotorischen Antriebsanordnung durch die Steuereinheit ermöglicht wird.
-
Die Betriebssicherheit der Radbremse wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch verbessert, dass die Schnittstellen der Radbremse im montierten Zustand hermetisch abgedichtet sind. So kann vermieden werden, dass die Funktionsfähigkeit durch Partikel oder Flüssigkeiten beeinträchtigt wird, die in die Schnittstellen im Betrieb der Radbremse in Abwesenheit einer Abdichtung eindringen könnten.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Radbremse ein Parkbremsmodul aufweist, wobei das Parkbremsmodul dazu ausgebildet ist, eine Rotation der Antriebswelle in wenigstens einer Drehrichtung mittelbar oder unmittelbar zu blockieren, wobei das Parkbremsmodul als funktionales und auf seine Funktion hin prüfbares Modul ausgebildet ist. Auf diese Weise kann bei Bedarf die eigentlich als Betriebsbremse ausgelegte Radbremse auch als Parkbremse eingesetzt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass für Radbremsen der Hinterachse eines Fahrzeugs jeweils das Parkbremsmodul montiert wird, sodass hier eine Parkbremsfunktion vorliegt, während das Parkbremsmodul an den Radbremsen der Vorderachse nicht montiert wird.
-
Zur Ausführung einer Parkbremsfunktion kann dabei die Radbremse bis zu einer definierten Zuspannkraft zugespannt werden, woraufhin eine Rotation der Antriebswelle durch das Parkbremsmodul so blockiert wird, dass ein Öffnen der Bremse blockiert wird. Hierzu ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Parkbremsmodul direkt auf die Antriebswelle einwirkt. Vielmehr kann auch vorgesehen sein, dass durch das Parkbremsmodul eine Rotation oder Translation eines Elementes der Getriebeanordnung oder der Spannvorrichtung, die zur Reduzierung einer anliegenden Spannkraft führen würden, blockiert werden. Aufgrund der im Allgemeinen starren Kopplung der Elemente in der Wirkkette vom elektromotorischen Antrieb über die Getriebeanordnung zur Spannvorrichtung bewirkt eine Blockade eines der Elemente auch eine Blockade der übrigen Elemente.
-
Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Parkbremsmodul ein elektrisch steuerbares Stellglied zur Betätigung eines Sperrmechanismus aufweist, wobei das Stellglied durch die Steuereinheit steuerbar ist. Das Stellglied kann dabei beispielsweise einen elektomotorisch oder elektromagnetisch betätigten Aktuator aufweisen, der dazu ausgebildet ist, ein Sperrelement des Sperrmechanismus so zu positionieren, dass die beschriebene Blockierung der Rotation der Antriebswelle realisiert wird.
-
Zur Blockierung einer Rotation der Antriebswelle ist dabei nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass der Sperrmechanismus eine Sperrklinke aufweist, wobei das Stellglied dazu ausgebildet ist, die Sperrklinke in Eingriff mit einem Rastrad zu bringen, wobei das Rastrad drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist. Das Rastrad und die Sperrklinke weisen dabei bevorzugt eine Geometrie auf, die während einem Eingriff der Sperrklinke in das Rastrad eine Rotation des Rastrads in eine Richtung, die zu einem Öffnen der Radbremse führen würde, blockiert, während bei einer Rotation in Zuspannrichtung weiterhin möglich bleibt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sperrklinke entgegen einer Federkraft aus dem Rastrad verschoben werden kann, wobei das Rastrad ein Zackenprofil mit jeweils einer steilen Kante und einer angeschrägten Kante aufweist, sodass die Sperrklinke bei einer Rotation entgegen der Zuspannrichtung auf der angeschrägten Kante abgleiten in die nächste Position zwischen einem benachbarten Zackenpaar des Rastrads springen kann. So kann beispielsweise ein Nachspannen der Radbremse bei aktiviertem Parkbremsmodul erfolgen, ohne die Parkbremse lösen zu müssen.
-
Die sichere Verriegelung der Radbremse zur Implementierung einer Parkbremsfunktion kann dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch überwacht werden, dass das Parkbremsmodul einen Sensor zur Bestimmung der Lage des Stellglieds aufweist, wobei der Sensor signaltechnisch mit der Steuereinheit verbunden ist.
-
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer elektromechanischen Radbremse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zur Montage der Radbremse die Getriebeanordnung entlang der Zuspannrichtung an die Spannvorrichtung angekoppelt wird, und wobei die elektromotorische Antriebsanordnung senkrecht zur Zuspannrichtung an die Getriebeanordnung angekoppelt wird.
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Radbremse,
- 2 eine Blockdarstellung der Funktionsmodule einer beispielhaften Radbremse,
- 3 eine schematische Darstellung der Montagerichtungen einer beispielhaften Radbremse,
- 4 eine weitere Seitansicht einer beispielhaften Radbremse,
- 5 eine Seitansicht einer beispielhaften Radbremse,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Bremssattels einer Spannvorrichtung mit Getriebeanordnung,
- 7 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Rotations-Translations-Getriebemoduls,
- 8 eine Schnittansicht einer beispielhaften Getriebeanordnung,
- 9 eine schematische Darstellung eines ersten beispielhaften Parkbremsmoduls und
- 10 eine schematische Darstellung eines zweiten beispielhaften Parkbremsmoduls.
-
Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften elektromechanischen Radbremse 100 in Form einer Schwimmsattelbremse. Die Radbremse 100 weist dabei eine elektromotorische Antriebsanordnung 102, eine Getriebeanordnung 104 und eine Spannvorrichtung 106 auf. Die elektromotorische Antriebsanordnung 102 weist einen Elektromotor 108 auf, der dazu ausgebildet ist, eine in der gewählten Darstellung nicht sichtbare Antriebswelle mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Die Antriebswelle ist dabei mit der Getriebeanordnung 104 so verbunden, dass ein an der Antriebswelle anliegendes Drehmoment untersetzt wird und auf die Spannvorrichtung 106 übertragen wird.
-
Hierzu weist die Getriebeanordnung 104 eine Anordnung aus Zahnrädern auf, wie sie im Folgenden noch beispielhaft mit Bezug auf die 8 erläutert wird.
-
Die Spannvorrichtung 106 wird im Wesentlichen durch einen Bremssattel 110 mit einem Rotations-Translations-Getriebemodul 116 gebildet, wobei der Bremssattel 110 der entlang einer Zuspannrichtung 112 verschiebbar in einem Bremssattelhalter 114 gelagert ist. Der Bremssattelhalter 114 ist dabei durch entsprechende Montagepunkte dazu vorgesehen, fest an einem Fahrzeugrad installiert zu werden. Das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 ist in der dargestellten Anordnung so mit der Getriebeanordnung 104 verbunden, dass ein von der Antriebswelle auf die Getriebeanordnung 104 übertragenes Drehmoment durch das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 in eine entlang der Zuspannrichtung 112 wirkende Spannkraft übersetzt werden kann.
-
Hierzu weist das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 eine drehbar gelagerte Gewindespindel auf, die mit der Getriebeanordnung zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist. Auf der Gewindespindel ist wiederum eine Spindelmutter angeordnet, die gegen eine Rotation um die Gewindespindel gesichert ist. Somit führt eine Rotation der Gewindespindel zu einer Translation der Spindelmutter entlang der Gewindespindel, was gleichbedeutend damit ist, dass ein auf die Gewindespindel wirkendes Drehmoment in eine auf die Spindelmutter entlang der Gewindespindel und mithin der Zuspannrichtung 112 wirkende Kraft übersetzt wird.
-
Auf der Spindelmutter ist dabei wiederum einer der Reibbeläge der Radbremse 100 angeordnet, sodass durch eine Rotation der Gewindespindel eine Zuspannkraft durch die Reibbeläge der Radbremse 100 auf eine drehfest mit einem Fahrzeugrad verbundene Bremsscheibe bewirkt wird. Das allgemeine Wirkprinzip einer Schwimmsattelbremse wird an dieser Stelle als bekannt angesehen und wird nicht näher erläutert.
-
Die dargestellte Radbremse 100 weist ferner eine Steuereinheit 118 zur Steuerung der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 auf. Der funktionale Zusammenhang der Komponenten der Radbremse 100 wird im Folgenden nochmals mit Bezug auf die 2 beschrieben.
-
Die 2 zeigt nun eine Blockdarstellung der Funktionsmodule der zuvor beschriebenen beispielhaften Radbremse 100. Als von links nach rechts gesehen erster Block ist dabei die Steuereinheit 118 dargestellt. Die Steuereinheit 118 weist dabei eine Recheneinheit 120 zur Steuerung der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 auf. Ferner weist die Steuereinheit 118 eine Sensorik 122 zur Bestimmung von Betriebsparametern der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 auf, auf deren Grundlage unter anderem die Steuerung bzw. Regelung des von der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 erzeugten Drehmoments erfolgt.
-
Der elektromotorische Antrieb weist im Wesentlichen einen Elektromotor 124, der dazu ausgebildet ist, eine Antriebswelle 126 mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, wobei das aufgebrachte Drehmoment durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotos 124 durch die Steuereinheit 118 vorgegeben wird. Dabei ist der Elektromotor 124 signaltechnisch mit der Recheneinheit 120 verbunden, sodass Betriebsinformationen des Elektromotors 124, wie beispielsweise eine Motorposition, durch die Recheneinheit 120 ausgelesen werden können.
-
Auf der Antriebswelle 126 ist dabei ferner ein Rastrad 128 angeordnet, das zusammen mit einem Parkbremsmodul 130 eine Parkbremsfunktionalität für die Radbremse 100 bereitstellt. Hierzu weist das Parkbremsmodul 130 ein Stellglied 132 auf, wobei das Stellglied 132 über eine entsprechende Signalverbindung durch die Steuereinheit 118 ansteuerbar ist. Das Stellglied 132 ist wiederum mit einer Sperrklinke 134 verbunden, sodass durch eine Betätigung des Stellglieds 132 die Sperrklinke 134 in Eingriff mit dem Rastrad 128 gebracht werden kann. Die Sperrklinke 134 und das Rastrad 128 sind dabei bevorzugt so ausgebildet, dass bei Eingriff der Sperrklinke 134 in das Rastrad 128 eine Rotation der Antriebswelle 126, die zu einem Zuspannen der Radbremse 100 führt, weiterhin möglich bleibt, während eine dem entgegengesetzte Rotation der Antriebswelle 124 blockiert wird. Das Parkbremsmodul 130 weist dabei eine Sensor 136 zur Bestimmung der Lage des Stellglieds 132, wobei der Sensor 136 signaltechnisch mit der Steuereinheit 118 verbunden ist.
-
Zwischen der Steuereinheit 118 und der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 bestehen im Wesentlichen nur signaltechnische Verbindungen bzw. Verbindungen zur Übertragung einer Betriebsspannung. Dementsprechend beschränkt sich eine Schnittstelle zwischen der Steuereinheit 118 auf elektrische Kontakte und eine Anordnung zur Befestigung der Steuereinheit 118 an der elektromotorischen Antriebsanordnung 102.
-
Die elektromotorische Antriebsanordnung 102 ist weiter mit der Getriebeanordnung 104 verbunden, wobei die Getriebeanordnung 104 in der dargestellten Ausführungsform als zweistufiges Untersetzungsgetriebe mit einer ersten Getriebestufe 138 und einer zweiten Getriebestufe 140 ausgebildet ist. Die Getriebeanordnung 104 weist ferner einen Kraftsensor 146 auf, der signaltechnisch mit der Steuereinheit 118 verbunden ist, wobei hier die signaltechnische Verbindung mittelbar über die elektromotorische Antriebsanordnung 102 ausgebildet ist. Der Kraftsensor 146 kann dabei alternativ auch als Teil der Spannvorrichtung 106 ausgebildet sein und insbesondere in das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 eingebunden sein.
-
Mit der Getriebeanordnung 104 ist schließlich die Spannvorrichtung 106 verbunden. Dabei wird die Spannvorrichtung im Wesentlichen durch den Bremssattel 110 und das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 gebildet. Das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 ist dabei über eine entsprechende mechanische Schnittstelle zur Übertragung eines Drehmoments von der zweiten Getriebestufe 140 verbunden und dazu ausgebildet, das so übertragene Drehmoment in eine Kraft entlang der Zuspannrichtung 112 zu übersetzen. An dem Rotations-Translations-Getriebemodul 116 ist wiederum ein erster Bremsbelag 142 angeordnet, während an dem Bremssattel 110 dem ersten Bremsbelag 142 gegenüber ein zweiter Bremsbelag 144 angeordnet ist. Zwischen den Bremsbelägen 142 und 144 ist eine Bremsscheibe 148 angeordnet, die zur Verzögerung einer Rotation der Bremsscheibe 148 zwischen den Bremsbelägen 142 und 144 eingespannt und mit einer Zuspannkraft beaufschlagt wird, die ein die Rotation der Bremsscheibe 148 verzögerndes Drehmoment bewirkt.
-
In der mit Bezug auf die 2 beschriebenen Architektur der Radbremse 100 sind zwischen den einzelnen Funktionsgruppen, also der Steuereinheit 118, der elektromotorischen Antriebsanordnung 102, der Getriebeanordnung 104 und der Spannvorrichtung 106 jeweils definierte elektrische Schnittstellen zur Übertragung von Signalen und/oder Betriebsspannungen ausgebildet, sowie mechanische Schnittstellen zur Übertragung von Kräften bzw. Drehmomenten.
-
Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, besteht ein Kerngedanke der Erfindung darin, die zuvor genannten Funktionsgruppen jeweils als funktional eigenständige und auf ihre Funktion hin prüfbare Module auszubilden, die bei nach Zusammenbau der Radbremse 100 über entsprechende Schnittstellen in Wirkverbindung treten.
-
Hierzu ist in der 3 schematisch dargestellt, wie die einzelnen Funktionsgruppen der Radbremse 100 ineinandergreifen, indem die Montagerichtungen und Schnittstellen der einzelnen Funktionsgruppen schematisch dargestellt sind. Dabei ist in der Darstellung der 3 die Steuereinheit 118 als Teil der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 ausgebildet und an der Unterseite der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 angebracht.
-
Wie in der 3 durch den Pfeil 200 angedeutet, wird zur Montage der Radbremse 100 zunächst die Getriebeanordnung 104 von links an der Spannvorrichtung 106 angeordnet. Hierzu weist das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 eine mechanische Schnittstelle 150 in Form eines Vierkants auf, die bei der Montage der Getriebeanordnung 104 an der Spannvorrichtung 106 in Eingriff mit einer entsprechenden gegenstückigen Geometrie der Getriebeanordnung 104 gebracht wird, sodass ein Drehmoment von einem Abtriebszahnrad der Getriebeanordnung 104 auf die Gewindespindel Rotations-Translations-Getriebemodul 116 übertragen werden kann. Der konkrete Aufbau der Getriebeanordnung wird im Folgenden noch mit Bezug auf die 8 erläutert, während das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 in der 7 dargestellt ist.
-
Dabei ist an der Spannvorrichtung 106 im Montagebereich der Getriebeanordnung 104 ein umlaufender Dichtungsring 152 angeordnet, sodass die mechanische Schnittstelle zwischen der Getriebeanordnung 104 und der Spannvorrichtung 106 hermetisch gegen Verunreinigungen geschützt ist.
-
Wie weiter durch den Pfeil 202 angedeutet, wird die elektromotorische Antriebsanordnung 102 von unten an die Getriebeanordnung 104 angekoppelt. Hierzu weist die Getriebeanordnung wiederum eine Schnittstelle 154 auf, die in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 126 gebracht wird, wenn die elektromotorische Antriebsanordnung 102 an der Getriebeanordnung 104 befestigt wird.
-
An der Oberseite der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 ist dabei ferner eine schematisch dargestellte erste elektrische Schnittstelle 206 angeordnet, wobei an der Spannvorrichtung 106 eine zu der ersten elektrischen Schnittstelle 206 gegenstückige zweite elektrische Schnittstelle 208 angeordnet ist. Dabei ist in der dargestellten Ausgestaltung der Radbremse 100 vorgesehen, dass die Spannkraftsensorik in Form eines Kraftsensors 146 in der Spannvorrichtung vorgesehen ist. Über die Schnittstellen 206 und 208 kann dementsprechend eine anliegende Spannkraft, gemessen durch den Kraftsensor 146, durch die Steuereinheit 118 ausgelesen und einer Steuerung der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 zugrunde gelegt werden.
-
In der 4 ist die Radbremse 100 nochmals im vollständig montierten Zustand dargestellt. Dabei ist nochmals schematisch angedeutet, dass durch die Montage der Getriebeanordnung 104 an der Spannvorrichtung 106 und der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 an der Getriebeanordnung 104 automatisch auch die elektrischen Schnittstellen 206 und 208 in Wirkverbindung treten, sodass eine gemessene Spannkraft an die Steuereinheit 118 übertragen werden kann. Wie in der 4 ferner dargestellt, ist die Getriebeanordnung über eine erste Schraubverbindung 210 an der Spannvorrichtung 106 befestigt, während die elektromotorische Antriebsanordnung 102 über eine zweite Schraubverbindung 212 an der Getriebeanordnung festgelegt ist.
-
In der 5 ist eine Seitansicht der zuvor diskutierten Radbremse 100 in Richtung des Pfeils 200 der 3 dargestellt. Dabei sind in dieser Darstellung insbesondere die Montagepunkte 214 zur Festlegung der Getriebeanordnung 104 an der Spannvorrichtung 106 zu sehen. Wie in der 5 ferner dargestellt, weist die Spannvorrichtung 106 alternative Montagepunkte 216 zur Festlegung der Getriebeanordnung 104 an der Spannvorrichtung 106 auf, die eine Montage der Getriebeanordnung 104 ermöglichen, bei die Getriebeanordnung 104 um die Hochachse der Radbremse 100 gespiegelt an der Spannvorrichtung 106 befestigt werden kann. Auf diese Weise kann die Radbremse 100 sowohl für eine rechte Fahrzeugseite als auch für eine linke Fahrzeugseite konfiguriert werden, indem die Getriebeanordnung 104 in der entsprechenden Ausrichtung an der Spannvorrichtung 106 befestigt wird.
-
In der 6 ist die Kombination aus Bremssattel 110 und Getriebeanordnung 104 in einer Ansicht von unten gezeigt. Dabei ist zum Einen die mechanische Schnittstelle 154 zur Übertragung eines Drehmoment von der Antriebswelle 126 der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 auf die Getriebeanordnung 104 gut zu erkennen Hierauf wird im Folgenden noch mit Bezug auf die 8 eingegangen. Zum Anderen ist in der 6 auch die elektrische Schnittstelle 208 nochmals gut erkennbar, über die eine Signalverbindung zwischen der in dem Rotations-Translations-Getriebemodul 116 angeordneten Spannkraftsensorik 146 und der Steuereinheit 118 bei Montage der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 an der Getriebeanordnung 104 hergestellt wird.
-
Die 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotations-Translations-Getriebemoduls 116, wie es in der Anordnung der 6 verwendet werden kann. Dabei weist das Rotations-Translations-Getriebemodul 116 eine Gewindespindel 156 auf, die drehbar in einem Gehäuse 158 gelagert und entgegen der Zuspannrichtung 112 in dem Gehäuse 158 axial abgestützt ist. Auf der Gewindespindel 156 ist wiederum eine Spindelmutter 160 angeordnet, die drehfest in dem Gehäuse 158 gelagert ist, sodass eine Rotation der Gewindespindel 156 um ihre Längsachse zu einer Translation der Spindelmutter 160 entlang der Gewindespindel 156 und mithin entlang der Zuspannrichtung 112 führt. Die Spindelmutter 160 ist wiederum mit einem Druckkolben 162 verbunden, wobei der Druckkolben 162 in dem Gehäuse 158 entlang der Zuspannrichtung 112 verschiebbar gelagert ist. Auf dem Druckkolben 162 wäre dann in der Einbaulage des Rotations-Translations-Getriebemoduls 116 der Bremsbelag 142 angeordnet.
-
Zwischen der axialen Abstützung der Gewindespindel 156 in dem Gehäuse 158 und dem Gehäuse 158 selbst, ist dabei die Spannkraftsensorik 146 angeordnet, sodass eine durch den Druckkolben 162 auf den Bremsbelag 142 und mithin die Bremsscheibe 148 bewirkte Kraft gleichermaßen auch in die Spannkraftsensorik 146 eingeleitet wird. Auf diese Weise ist eine durch die Radbremse 100 aufgebrachte Zuspannkraft direkt messbar.
-
Das Rotations-Translations-Getriebemoduls 116 ist dabei als funktionales Modul ausgebildet und weist die mechanische Schnittstelle 150 zur Herstellung einer Wirkverbindung mit der Getriebeanordnung 104 zur Übertragung eines Drehmoments, sowie die elektrische Schnittstelle 208 zur Übertragung einer durch den Kraftsensor 146 ermittelten Spannkraft an die Steuereinheit 118 auf.
-
Die 8 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Getriebeanordnung 104. Dabei ist die Getriebeanordnung 104 als zweistufiges Untersetzungsgetriebe ausgelegt und weist ein erstes Abtriebsritzel 164 und ein in das erste Abtriebsritzel 164 eingreifendes zweites Abtriebsritzel 166. Das erste Abtriebsritzel 164 bildet dabei ein Zwischenritzel der Getriebeanordnung 104. Das zweite Abtriebsritzel 166 weist dabei eine mechanische Schnittstelle 172 zur Anbindung der Gewindespindel 156 des Rotations-Translations-Getriebemoduls 116 zur Übertragung eines Drehmoments auf, wobei die Schnittstelle zentriert auf der Rotationsachse des zweiten Abtriebsritzels 166 angeordnet ist. Das erste Abtriebsritzel 164 bildet dabei zusammen mit einer entsprechenden Hülsengeometrie 168 des Gehäuses 170 der Getriebeanordnung 104 die mechanische Schnittstelle 154 aus. Wie in 8 dargestellt, greift in bei angekoppelter elektromotorischer Antriebsanordnung 102 ein auf der Antriebswelle 126 angeordnetes Antriebsritzel 174 in das erste Abtriebsritzel 164 ein, sodass ein Drehmoment von der Antriebswelle 126 auf die Getriebeanordnung104 übertragen wird. Dabei kann die Getriebeanordnung
-
Die Getriebeanordnung 104 kann dabei mit geringem Aufwand gegen eine Getriebeanordnung mit einem anderen Übersetzungsverhalten getauscht werden, solange der Abstand zwischen der Antriebswelle 126 und der Schnittstelle 172 beibehalten wird. Eine Anpassung der Spannvorrichtung 106 oder der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 ist dabei nicht erforderlich.
-
Die 9 und 10 zeigen zwei beispielhafte Ausgestaltungen von Parkbremsmodulen 130. Dabei zeigt die 9 eine Variante eines Parkbremsmoduls 130 mit einer elektromotorischen Betätigung. Dabei wird das Stellglied 132 des Parkbremsmoduls durch einen Elektromotor 176 gebildet, der dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment auf eine Gewindespindel 178 zu bewirken. Auf der Gewindespindel 178 ist wiederum ein Betätigungsstößel 180 drehfest angeordnet, sodass eine Rotation der Gewindespindel 178 zu einer Translation des Betätigungsstößels 180 entlang der Gewindespindel 178 führt. An der Unterseite des Betätigungsstößels 180 ist dabei eine federbelastete Sperrklinke 182 angeordnet.
-
In der in 9 gewählten Darstellung ist das Parkbremsmodul 130 im deaktivierten Zustand. Bei einer Aktivierung des Parkbremsmodul 130 durch die Steuereinheit 118 wird der Elektromotor 176 so angesteuert, dass der Betätigungsstößel 180 nach unten verschoben wird und mithin die Sperrklinke 182 in Eingriff mit dem Rastrad 128 kommt. Aufgrund der Geometrie der Zahnung des Rastrads 128 wird dabei eine Rotation der Antriebswelle 124 entgegen der Betätigungsrichtung (in der Darstellung der 9 gegen den Uhrzeigersinn, dargestellt durch Pfeil 184), also jener Drehrichtung die zu einer Reduzierung der Zuspannkraft der Radbremse 100 führen würde, blockiert. Eine Rotation in Betätigungsrichtung 186 ist jedoch weiterhin möglich, da die Sperrklinke182 auf der flachen Geometrie der Zahnung des Rastrads 128 abgleiten kann und dabei gegen die Rückstellkraft der Feder 188 in Richtung des Betätigungsstößels 180 verschoben wird. Auf diese Weise kann das Rastrad 128 in Richtung 184 gedreht werden, bis die Sperrklinke 182 in einem benachbarten Tal der Zahnung des Rastrads 128 zu liegen kommt, wodurch eine neue Sperrposition festgelegt wird. Auf diese Weise kann die Radbremse 100 auch bei aktivierter Parkbremsfunktion nachgespannt werden, ohne die Parkbremse zu lösen.
-
Die 10 zeigt eine hierzu alternative Ausgestaltung eines Parkbremsmoduls 130. Dabei wird anstelle eines elektromotorischen Antriebs ein mono- oder bistabiler Hubmagnet 190 als Stellglied 132 eingesetzt, der über eine Schubstange 192 mit einem Betätigungsstößel 180 verbunden ist, in dem ebenfalls eine Sperrklinke 182 federbelastet gelagert ist. Dabei ist in dieser Ausführungsform die Sperrklinke 182 um eine Achse 194 drehbar gelagert, sodass eine Bewegung des Betätigungsstößels 180 entlang einer zu der Achse 194 orthogonalen Richtung zu einer Rotation der Sperrklinke 182 um die Achse 194 führt, sodass die Sperrklinke in Eingriff mit dem Rastrad 128 gebracht werden kann. Auch in dieser Ausgestaltung ist durch die federbelastete Lagerung der Sperrklinke 182 an dem Betätigungsstößels 180 analog zur Ausführung der 9 gewährleistet, dass eine Rotation des Rastrads 128 in Betätigungsrichtung weiterhin möglich bleibt, während eine Rotation entgegen der Betätigungsrichtung blockiert wird.
-
Die beschriebenen Parkbremsmodule 130 sind dabei bevorzugt als testbare Module ausgeführt, sodass auch im nicht montierten Zustand der Parkbremsmodule 130 an der Radbremse 100 geprüft werden kann, ob die Betätigung des Parkbremsmoduls 130, also die Verschiebung des Betätigungsstößels 180 und mithin der Sperrklinke 182 wie gewünscht funktioniert. Ferner kann dabei auch überprüft werden, ob die Sensorik 136 zur Erfassung des Schaltzustands des Parkbremsmoduls 130 wie gewünscht funktioniert.
-
Zur Anordnung des Parkbremsmoduls 130 an der Radbremse 100 müssen dabei lediglich eine mechanische Schnittstelle bereitgestellt sein, die einen Eingriff der Sperrklinke in das Rastrad 128 erlaubt, sowie eine elektrische Schnittstelle zur Ansteuerung des jeweiligen Stellglieds 132 und zum Auslesen von Daten des Sensors 136.
-
Vorstehend wurde das Parkbremsmodul 130 dergestalt beschrieben, dass durch das Parkbremsmodul 130 direkt eine Rotation der Antriebswelle 126 der elektromotorischen Antriebsanordnung 102 blockiert wird. Grundsätzlich kann durch das Parkbremsmodul 130 eine Blockade der Zuspannmechanik in der beschriebenen Art und Weise auch an anderer Stelle der Wirkkette erfolgen. So kann das Parkbremsmodul 130 beispielsweise auch direkt auf Elemente der Getriebeanordnung 104 oder der Spannvorrichtung 106 einwirken.
-
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
-
- DE 102020208769 A1 [0002]
