DE102022209189A1

DE102022209189A1 - Bremskrafterzeuger für eine Bremsanlage

Info

Publication number: DE102022209189A1
Application number: DE102022209189.2A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Haufe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-03-07
Also published as: JP2024036294A; CN117644847A; US20240075917A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger (1) für eine Bremsanlage mit einem Elektromotor (4) zum Erzeugen einer Antriebsdrehzahl. Der Elektromotor (4) wirkt mit einer Eingangsseite (8) eines Planetengetriebes (12) zusammen, wobei das Planetengetriebe (12) ein Hohlrad (24) umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme (40) aufgenommen ist. Zwischen Hohlrad (24) und Hohlradaufnahme (40) sind in axialer Richtung Toleranzausgleichselemente (44) angeordnet, über welche das Hohlrad (24) spielfrei zwischen der Hohlradaufnahme (40) und einem Hohlradhalteelement (40), angeordnet auf einer zu der Hohlradaufnahme (40) axial abgewandten Seite des Hohlrads (24), gehalten ist. Der Bremskrafterzeuger (1) umfasst zusätzlich ein Hydraulikmodul (32), welches zur Bremskrafterzeugung mit einer Ausgangsseite (26) des Planetengetriebes (12) verbunden ist. Zwischen Hohlrad (24) und Hohlradaufnahme (40) ist, zusätzlich zu den Toleranzausgleichselementen (44), ein elastisch aushärtendes Material (52) zur Aufnahme axialer Kräfte des Hohlrades (24) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger für eine Bremsanlage und ein Verfahren zum Herstellen eines Bremskrafterzeugers.
Stand der Technik
Zum Bremsen von Kraftfahrzeugen reicht die Fußkraft des Fahrers zumeist nicht aus, so dass diese üblicherweise mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet werden. Herkömmliche Bremskraftverstärker arbeiten in der Regel mit einem vom Verbrennungsmotor erzeugten Unterdruck. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen dem Motordruck und dem Umgebungsdruck genutzt, um zusätzlich zur Fußkraft des Fahrers eine Verstärkungskraft aufzubringen. Für zukünftige Antriebskonzepte von Kraftfahrzeugen werden alternative Bremsdruckaufbaugeräte benötigt, da der Unterdruck nicht mehr zur Verfügung steht, um einen konventionellen Vakuumbremskraftverstärker zu betreiben.
Die Betätigungskraft wird dabei mittels eines Elektromotors erzeugt, welcher über ein Getriebe eine Bewegung eines Hydraulikkolbens ansteuert, um einen Bremsdruck zu erzeugen. Derartige elektromechanische Bremsdruckerzeuger können nicht nur zur Bereitstellung einer Hilfskraft, sondern in Brake-by-wire-Systemen auch zur alleinigen Bereitstellung der Betätigungskraft eingesetzt werden. Daher sind elektromechanische Bremsdruckerzeuger insbesondere im Hinblick auf das autonome Fahren von Vorteil.
Die DE 10 2019 217 551 A1 offenbart einen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs. Der Bremsdruckerzeuger weist dabei ein Planetengetriebe auf, welches eingangseitig von einem Elektromotor angetrieben ist und eine Übersetzung der Drehzahl ins Langsame vornimmt. Das Planetengetriebe umfasst dabei ein Hohlrad, welches in einer Hohlradaufnahme drehfest aufgenommen ist. Das Hohlrad weist Drehmomentstützen auf, welche mit Aussparungen der Hohlradaufnahme zusammenwirken.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin einen Bremskrafterzeuger für eine Bremsanlage anzugeben, welcher während der gesamten Lebensdauer spielfrei bleibt und damit eine geringe Geräuschentwicklung aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Bremskrafterzeuger mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Zusätzlich wird ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bremskrafterzeugers mit den Merkmalen von Anspruch 10 angegeben. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung gibt einen Bremskrafterzeuger für eine Bremsanlage mit einem Elektromotor zum Erzeugen einer Antriebsdrehzahl an. Der Elektromotor wirkt dabei mit einer Eingangsseite eines Planetengetriebes zusammen, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme aufgenommen ist. Zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme sind in axialer Richtung Toleranzausgleichselemente angeordnet, über welche das Hohlrad spielfrei zwischen der Hohlradaufnahme und einem Hohlradhalteelement, angeordnet auf einer zu der Hohlradaufnahme axial abgewandten Seite des Hohlrads, gehalten ist. Der Bremskrafterzeuger umfasst zusätzlich ein Hydraulikmodul, welches zur Bremsdruckerzeugung mit einer Ausgangsseite des Planetengetriebes verbunden ist. Zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme ist, zusätzlich zu den Toleranzausgleichselementen, ein elastisch aushärtendes Material zur Aufnahme axialer Kräfte des Hohlrades angeordnet.
Als Toleranzausgleichselemente werden Elemente verstanden, welche nach einem Fügen, einen Spalt zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme überbrücken, so dass ein spielfreier Sitz des Hohlrades zwischen Hohlradaufnahme und Hohlradhalteelement erzielt wird. Vorteilhafterweise sind diese Toleranzausgleichselemente als Quetschelemente ausgebildet, welche beim Zusammenbau ihre Länge entsprechend passgenau anpassen. Ein elastisch aushärtendes Material im Sinne der Erfindung ist dabei ein Material, welches vor dem Aushärten verformbar ist, jedoch nach dem Aushärten elastische Eigenschaften aufweist.
Durch ein Anordnen diese Materials zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme, kann dieses Material während eines Fügeprozesses entsprechend eines Spaltes zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme verformt werden. Nach einem Aushärten des elastisch aushärtenden Materials kann dieses Material axiale Kräfte des Hohlrades aufnehmen. Die axialen Kräfte werden dadurch großflächiger verteilt, so dass eine geringere Flächenpressung an den Toleranzausgleichselementen erzielt wird. Eine weitere Verformung der Toleranzausgleichselemente während des Betriebs wird dadurch vermieden, so dass das Hohlrad weiterhin spielfrei zwischen Hohlradaufnahme und Hohlradhalteelement gehalten werden kann. Die durch ein solches Spiel verursachten Geräusche können dadurch vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das elastisch aushärtende Material fest mit dem Hohlrad und der Hohlradaufnahme verbunden. Durch das elastisch aushärtende Material soll dabei durch Kleben eine stoffschlüssige Verbindung zu dem Hohlrad und der Hohlradaufnahme hergestellt werden. Dadurch können nicht lediglich Druckkräfte, beziehungsweise axiale Kräfte des Hohlrades in Richtung der Hohlradaufnahme, sondern auch Zugkräfte, beziehungsweise axiale Kräfte des Hohlrades in Richtung des Hohlradhalteelementes, aufgenommen werden. Durch diese Verbindung wird somit der Effekt durch das elastisch aushärtende Material nochmals verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Hohlrad die Toleranzausgleichselemente auf. Die Hohlradaufnahme ist in der Regel ein Tiefziehteil. Eine Ausbildung der Toleranzausgleichselemente an der Hohlradaufnahme ist dadurch nur erschwert möglich. Durch die Ausbildung der Toleranzausgleichselemente am Hohlrad können diese Elemente einfacher ausgebildet werden.
Vorteilhafterweise ist das elastisch aushärtende Material ein Silikonmaterial. Während des Montageprozesses des Bremskrafterzeugers wird bereits Silikonmaterial als Dichtung beim Elektromotor verwendet. In dem gleichen Arbeitsschritt kann mit dem gleichen Silikondispenser das Silikonmaterial zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme aufgebracht werden. Dadurch ist kein zusätzliches Material und kein zusätzlicher Prozessschritt notwendig. Die Verwendung von Silikonmaterial zwischen Hohlrad und Hohlradaufnahme kann somit einfach in den Prozessablauf aufgenommen werden, so dass dies wirtschaftlich durchführbar ist.
Vorzugsweise ist das elastisch aushärtende Material ringförmig und koaxial zum Hohlrad ausgebildet. Das elastisch aushärtende Material wird somit symmetrisch angeordnet. Dadurch werden die axialen Kräfte gleich in die Bauteil eingeleitet. Eine eventuelle Verkippung des Hohlrades wird dadurch vermieden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das elastisch aushärtende Material als kontinuierlich Materialspur ausgebildet. Als eine kontinuierlich Materialspur wird dabei eine Verteilung des elastisch aushärtenden Materials verstanden, bei welchem dieses Material ohne Unterbrechung ausgebildet ist. Eine solche kontinuierliche Materialspur hat den Vorteil, dass die Kraft auf eine große Fläche verteilt werden kann. Die Flächenpressung auf die Toleranzausgleichselemente wird dadurch reduziert. Zusätzlich wird das Auftragen des elastisch aushärtenden Materials vereinfacht.
Vorteilhafterweise ist das elastisch aushärtende Material als partielle Materialspur ausgebildet. Als eine partielle Materialspur wird verstanden, dass wenigstens eine Unterbrechung in dem Material vorhanden ist. Vorteilhafterweise sind zumindest zwei Unterbrechungen vorhanden. Durch die partielle Materialspur wird die Menge des benötigten elastisch aushärtenden Materials wesentlich reduziert. Dadurch könne die Kosten für das benötigte elastisch aushärtende Material verringert werden, so dass ein solcher Bremskrafterzeuger wirtschaftlicher herstellbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Hohlrad schräg verzahnt. Durch ein schräg verzahntes Hohlrad werden die Eigenschaften des Planetengetriebes verbessert.
Vorzugsweise ist das Hohlrad aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Ein Kunststoffmaterial hat den Vorteil, dass das Hohlrad einfach im Wege von Spritzgießen herstellbar ist. Zudem ist ein derart hergestelltes Hohlrad kostengünstiger und weist ein geringeres Gewicht auf. Auch lassen sich die Toleranzausgleichselemente am Hohlrad auf einfache Weise durch das Spritzgießen herstellen.
Die Erfindung gibt zusätzlich ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bremskrafterzeugers an. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Aufbringens eines pastösen elastisch aushärtenden Materials auf das Hohlrad oder die Hohlradaufnahme, des Einfügens des Hohlrads in die Hohlradaufnahme, und des Aushärtens des elastisch aushärtenden Materials. Über dieses Verfahren ist es möglich das pastöse elastisch aushärtende Material vor dem Aushärten entsprechend zu verformen. Nach dem Aushärten ist dieses Material jedoch steif genug, um axiale Kräfte aufzunehmen. Zusätzlich weist ein solches Verfahren die zu dem Bremskrafterzeuger genannten Vorteile auf.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird das Hohlrad derart in die Hohlradaufnahme eingefügt, dass das elastisch aushärtende Material mit beiden Bauteilen in Kontakt ist. Ein solcher Schritt hat den Vorteil, dass das elastisch aushärtende Material sowohl axiale Druck- als auch Zugkräfte aufnehmen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 Bremskrafterzeuger nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 Materialspur auf dem Hohlrad nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 Materialspur auf dem Hohlrad nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
4 Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Bremsdruckerzeugers.

In 1 ist ein Bremskrafterzeugers 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der Bremskrafterzeuger 1 weist dabei einen Elektromotor 4 auf, über welchen an einer Eingangsseite 8 eines Planetengetriebes 12 ein Sonnenrad 16 angetrieben ist. Dieses Sonnenrad 16 treibt Planetenräder 20 an, welche zwischen dem Sonnenrad 16 und einem Hohlrad 24 angeordnet sind. Auf einer Ausgangsseite 26 des Planetengetriebes 12 sind Planetenachsen 28 der Planetenräder 20 mit einer Hydraulikmodul 32 verbunden, so dass bei einer Drehung der Planetenräder 20 eine Spindel 36 in einer axialen Richtung bewegbar ist. Dadurch lässt sich über einen nicht gezeigten Kolben ein Bremsdruck aufbauen.
Das Hohlrad 24 ist in einer Hohlradaufnahme 40 angeordnet. In einer axialen Richtung des Hohlrades 24 sind Toleranzausgleichselemente 44 angeordnet, welche sich in axialen Richtung erstrecken und sich an der Hohlradaufnahme 40 abstützen, so dass das Hohlrad 24 spielfrei angeordnet ist. Im Bereich der Toleranzausgleichselemente 44 ist zwischen dem Hohlrad 24 und der Hohlradaufnahme 40 eine elastisch aushärtendes Material 52 angeordnet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das elastisch aushärtende Material 52 Silikon. Über das elastisch aushärtende Material 52 sind das Hohlrad 24 und die Hohlradaufnahme 40 zusätzlich fest miteinander verbunden. Auf einer zu der Hohlradaufnahme 40 axial entgegengesetzten Seite ist ein Hohlradhalteelement 56 angeordnet, an welchem sich das Hohlrad 24 in axialer Richtung abstützt.
2 zeigt eine Materialspur auf dem Hohlrad 24 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Vor einem Zusammenfügen des Hohlrades 24 mit der Hohlradaufnahme 40 ist dabei das elastisch aushärtende Material 52 als ringförmige und koaxial zum Hohlrad 24 angeordnete Materialspur ausgebildet.
Die Materialspur ist hier als durchgängige Spur ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist die Materialspur in 3 lediglich als partielle Spur ausgebildet, bei welcher das elastisch aushärtende Material 52 lediglich punktuell aufgetragen ist. Bei einer punktuellen Auftragung kann die Menge des elastisch aushärtenden Materials 52 im Vergleich zu einer durchgängigen Materialspur, verringert werden.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Bremsdruckerzeugers 1 gezeigt. Hierbei wird in einem ersten Schritt A das pastöse elastisch aushärtende Material 52 auf das Hohlrad 24 aufgebracht. In einem anschließenden zweiten Schritt B wird das Hohlrad 24 in die Hohlradaufnahme 40 eingefügt. Nach einem Verpressen des Hohlrades 24 in der Hohlradaufnahme 40, über das Hohlradhalteelement 56, wird in einem dritten Schritt C, das elastisch aushärtende Material 52 ausgehärtet. Dies geschieht in der Regel automatisch.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019217551 A1 [0004]

Claims

Bremskrafterzeuger (1) für eine Bremsanlage mit einem Elektromotor (4) zum Erzeugen einer Antriebsdrehzahl, welcher mit einer Eingangsseite (8) eines Planetengetriebes (12) zusammenwirkt, wobei das Planetengetriebe (12) ein Hohlrad (24) umfasst, welches in einer Hohlradaufnahme (40) aufgenommen ist, wobei zwischen Hohlrad (24) und Hohlradaufnahme (40) in axialer Richtung Toleranzausgleichselemente (44) angeordnet sind, über welche das Hohlrad (24) spielfrei zwischen der Hohlradaufnahme (40) und einem Hohlradhalteelement (40), angeordnet auf einer zu der Hohlradaufnahme (40) axial abgewandten Seite des Hohlrads (24), gehalten ist, und ein Hydraulikmodul (32), welches zur Bremsdruckerzeugung mit einer Ausgangsseite (26) des Planetengetriebes (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hohlrad (24) und Hohlradaufnahme (40), zusätzlich zu den Toleranzausgleichselementen (44), ein elastisch aushärtendes Material (52) zur Aufnahme axialer Kräfte des Hohlrades (24) angeordnet ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch aushärtende Material (52) fest mit dem Hohlrad (24) und der Hohlradaufnahme (40) verbunden ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) die Toleranzausgleichselemente (44) aufweist.
Bremskrafterzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch aushärtende Material (52) ein Silikonmaterial ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch aushärtende Material (52) ringförmig und koaxial zum Hohlrad (24) ausgebildet ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch aushärtende Material (52) als kontinuierlich Materialspur ausgebildet ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch aushärtende Material (52) als partielle Materialspur ausgebildet ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) schräg verzahnt ist.
Bremskrafterzeuger (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Bremskrafterzeugers (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte: - Aufbringen eines pastösen elastisch aushärtenden Materials (52) auf das Hohlrad (24) oder die Hohlradaufnahme (40); - Einfügen des Hohlrads (24) in die Hohlradaufnahme (40); und - Aushärten des elastisch aushärtendes Materials (52).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) derart in die Hohlradaufnahme (40) eingefügt wird, dass das elastisch aushärtendes Material (52) mit beiden Bauteilen (24, 40) in Kontakt ist.