DE19705106A1 - Device for actuating a vehicle brake - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrzeugbremse mit einer zentralen Gewindespindel, welche in einem ortsfesten Gehäuse gegen Verdrehung gesichert sowie zu einer Bremsscheibe der Fahrzeugbremse hin und von dort fort axial verschiebbar angeordnet ist, und mit einer die Spindel gemeinsam mit Wälzkörpern umgebenden Spindelmutter, welche an dem drehbaren Läufer eines Elektromotors stirnseitig angekuppelt ist.The invention relates to a device for actuating a vehicle brake a central threaded spindle, which in a fixed housing against Secured rotation and to a brake disc of the vehicle brake back and forth thence axially displaceable, and with one the spindle together with rolling elements surrounding spindle nut, which on the rotatable rotor of an electric motor is coupled on the front.
Eine solche bekannte, in der EP-OS 07 43 470 offenbarte Vorrichtung verwen det zur Umwandlung der Drehbewegung des Motorläufers in eine Verschiebe bewegung der die Bremse betätigenden Spindel einen Planetengewindetrieb. Dieser ermöglicht es, für eine große Kraftübertragung auf die Bremsscheibe einen kleinen Spindelvorschub dadurch zu erzeugen, daß die Spindel mit einem feinen Gewinde mit sehr kleiner Steigung versehen ist, während die Spindelmut ter ein grobes Gewinde aufweist. Die Wälzkörper sind als Rollenkörper ausge bildet. Sie befinden sich in dem Ringraum zwischen der Spindel und der Spindelmutter und umkreisen bei der Drehung der Spindelmutter die Spindel als Planeten. Sie befinden sich mit den Gewinden der Spindel und der Spindelmut ter im Eingriff und benötigen daher jeweils zwei unterschiedliche Gewinde, ein feines Gewinde für den Eingriff an der Spindel und ein grobes Gewinde für den Eingriff an der Spindelmutter.Use such a known device disclosed in EP-OS 07 43 470 det for converting the rotary motion of the motor rotor into a displacement Movement of the spindle actuating the brake a planetary screw drive. This allows for a large power transmission to the brake disc to generate a small spindle feed in that the spindle with a fine thread with a very small pitch, while the spindle nut ter has a coarse thread. The rolling elements are designed as roller bodies forms. You are in the annular space between the spindle and the Spindle nut and orbit the spindle as the spindle nut rotates Planets. They are with the threads of the spindle and the spindle nut ter engaged and therefore each require two different threads, one fine thread for the engagement on the spindle and a coarse thread for the Intervention on the spindle nut.
Diese Anordnung weist nicht nur den Nachteil eines sehr hohen Herstellungs aufwandes auf, sondern sie erfordert auch eine exakte Abstimmung der beiden Gewindetypen zueinander an Planeten, Spindel und Spindelmutter.This arrangement not only has the disadvantage of very high manufacturing effort, but it also requires an exact match between the two Thread types to each other on planet, spindle and spindle nut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse zu schaffen, welche es jeweils mit einem einfach herstellbaren Gewinde der Spindel und der Spindelmutter ermöglicht, im Betrieb einen geringen Spindelvorschub zu erzielen.The invention has for its object an actuator for To create vehicle brakes, each with an easy to manufacture Threads of the spindle and the spindle nut enables one in operation to achieve low spindle feed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spindelmutter von einer weiteren Mutter umgeben und in dieser über Wälzkörper drehbar gelagert ist, die in dem ortsfesten Gehäuse als äußere Mutter axial gehalten ist.This object is achieved in that the spindle nut surrounded by another nut and rotatable in it via rolling elements is mounted, which is held axially in the fixed housing as an outer nut.
Auf diese Weise werden zwei Gewindetriebe miteinander kombiniert, nämlich der innere, aus der Spindel, der Spindelmutter und den inneren Wälzkörpern bestehende Gewindetrieb und der äußere, aus der Spindelmutter, der äußeren Mutter und den äußeren Wälzkörpern bestehende Gewindetrieb. Wälzkörper mit eingearbeiteten Gewinden, wie sie die vorbekannten Planeten aufweisen, sind nicht erforderlich. Durch das Zusammenwirken der beiden Gewindetriebe ergibt sich eine gewünschte geringe Gesamtsteigung der Spindel dieser Vor richtung als Differenz der beiden Einzelsteigungen beider Gewindetriebe. Auf diese Weise ist es möglich, bei normaler Gewindeausführung eine sehr kleine resultierende Steigung der Bremsvorrichtung zu erzielen.In this way, two screw drives are combined, namely the inner, from the spindle, the spindle nut and the inner rolling elements existing screw drive and the outer, from the spindle nut, the outer Nut and the outer rolling elements existing screw drive. Rolling elements with incorporated threads, as they have the known planets, are not required. By the interaction of the two screw drives there is a desired low overall pitch of the spindle before this direction as the difference between the two individual pitches of both screw drives. On this way it is possible to have a very small one with normal thread design to achieve the resulting slope of the braking device.
In dem ortsfesten Gehäuse kann eine schaltbare Verdrehsicherung für die äußere Mutter angeordnet sein. Die äußere Mutter kann sich dann, wenn sie von der Verdrehsicherung freigegeben ist, in dem Gehäuse um ihre Achse drehen, so daß sie keine Reaktionskräfte oder -momente auf die Spindelmutter ausübt. Erst wenn die Verdrehsicherung wirksam wird und die äußere Mutter in dem Gehäuse festhält, muß die angetriebene Spindelmutter sich auch axial bewegen.In the fixed housing, a switchable anti-rotation device for the outer nut be arranged. The outer mother can then, if she is released from the anti-rotation device in the housing around its axis turn so that there are no reaction forces or moments on the spindle nut exercises. Only when the anti-rotation lock takes effect and the outer nut in holds the housing, the driven spindle nut must also axially move.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch eine Bremsbetätigungsvorrichtung mit zwei konzentrischen Kugelgewinde trieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described in more detail below. The drawing shows an axial section through a brake actuator with two concentric ball screw drove.
Eine Spindel 1 ist an ihrer äußeren Oberfläche mit einer wendelförmigen Gewinderille 2 versehen, die als Laufbahn für innere Wälzkörper 3 dient. Mit diesen Wälzkörpern ist eine die Spindel 1 umgebende Spindelmutter 4 mit ihrer inneren Oberfläche drehbar gelagert, die ebenfalls Gewinderillen für die Wälz körper 3 aufweist. Die Spindel 1 kann bei ihrer axialen Verlagerung mit einem stirnseitigen Ende über einen Bremsbelag 5 auf eine Bremsscheibe 6 einer Fahrzeugbremse einwirken. Sie ist in einem ortsfesten Gehäuse 7 der Vorrich tung gehalten und gegen Verdrehung gesichert, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.A spindle 1 is provided on its outer surface with a helical thread groove 2 , which serves as a raceway for inner rolling elements 3 . With these rolling elements, a spindle nut 4 surrounding the spindle 1 is rotatably mounted with its inner surface, which also has threaded grooves for the rolling bodies 3 . During its axial displacement, the spindle 1 can act on a brake disc 6 of a vehicle brake with a front end via a brake lining 5 . It is held in a stationary housing 7 of the device and secured against rotation, but this is not shown in the drawing.
Zur Lagerung der die Spindel 1 konzentrisch umgebenenden Spindelmutter 4 innerhalb des ortsfesten Gehäuses 7 ist in dem Gehäuse eine weitere, äußere Mutter 8 angeordnet, die als Spindelmutter wirkt. Zur drehbaren Lagerung der äußeren Mutter 8 in dem Gehäuse 7 dient ein Radialwälzlager 9, welches als Nadellager ausgebildet ist und die äußere Mutter 8 umgibt. Zur axialen Halte rung der äußeren Mutter 8 in dem Gehäuse 7 dienen zwei Axialwälzlager 10, die stirnseitig an der äußeren Mutter 8 angrenzen und sich an Axialscheiben 11 abstützen. Die Spindelmutter 4 weist an ihrer äußeren Mantelfläche eine Ge winderille 12 als Laufbahn für äußere Wälzkörper 13 auf. Über diese ist die Spindelmutter 4 an entsprechenden Gewinderillen an der inneren Oberfläche der äußeren Mutter 8 drehbar gelagert.To mount the spindle nut 4 concentrically surrounding the spindle 1 within the stationary housing 7 , a further, outer nut 8 is arranged in the housing, which acts as a spindle nut. A radial roller bearing 9 , which is designed as a needle bearing and surrounds the outer nut 8 , serves for the rotatable mounting of the outer nut 8 in the housing 7 . For the axial holding tion of the outer nut 8 in the housing 7 serve two axial roller bearings 10 which adjoin the end face of the outer nut 8 and are supported on axial disks 11 . The spindle nut 4 has on its outer lateral surface a Ge thread groove 12 as a raceway for outer rolling elements 13 . About this the spindle nut 4 is rotatably mounted on corresponding thread grooves on the inner surface of the outer nut 8 .
An der von der Bremsscheibe 6 abgewandten Stirnseite der Spindelmutter 4 ist ein Verbindungsflansch 14 ausgebildet, über den die Spindelmutter 4 mit dem Läufer eines Elektromotors gekuppelt werden kann. Für die andere, der Brems scheibe 6 zugewandte Stirnseite der Spindelmutter 4 weist das ortsfeste Gehäu se 7 eine innere Anschlagfläche 15 auf. Hier kann auch ein Axialwälzlager zwischengeschaltet werden.On the end face of the spindle nut 4 facing away from the brake disc 6 , a connecting flange 14 is formed, via which the spindle nut 4 can be coupled to the rotor of an electric motor. For the other, the brake disc 6 facing the end face of the spindle nut 4 , the stationary hous se 7 has an inner stop surface 15 . An axial roller bearing can also be inserted here.
In dem Gehäuse 7 sind mehrere am Umfang verteilte Verdrehsicherungen 16 für die äußere Mutter 8 angeordnet. Sie bestehen jeweils aus einem achs parallelen und axial verschiebbaren Arretierstift 17 und einer Ausnehmung 18 der äußeren Mutter 8, in welche der Arretierstift 17 teilweise hineingeschoben werden kann. Im eingeschobenen Zustand ist die äußere Mutter 8 innerhalb des Gehäuses 7 gegen Verdrehung gesichert, während sie sich im herausgezogenen Zustand des Arretierstiftes 17 in dem Gehäuse 7 in Umfangsrichtung drehen kann.A plurality of anti-rotation devices 16 for the outer nut 8 distributed around the circumference are arranged in the housing 7 . They each consist of an axially parallel and axially displaceable locking pin 17 and a recess 18 of the outer nut 8 , into which the locking pin 17 can be partially pushed. In the inserted state, the outer nut 8 is secured against rotation within the housing 7 , while in the pulled-out state of the locking pin 17 it can rotate in the housing 7 in the circumferential direction.
Wenn der Elektromotor eingeschaltet wird, treibt sein Läufer die Spindelmutter 4 an. Bei nicht verriegelter Stellung der äußeren Mutter 8 braucht sich die Spindelmutter 4 axial nicht zu verlagern (lastfreier Zustand der Mutter 8). Sie versetzt die äußere Mutter 8 in Drehung. Dabei wird die Spindel 1 in Richtung zur Bremsscheibe 6 so lange ausgefahren, bis der Bremsbelag 5 an der Brems scheibe 6 anliegt. Nun erfolgt, wenn die Last dort ansteigt, jeweils durch Schal tung der Verdrehsicherung 16 eine Festlegung der äußeren Mutter 8 in dem ortsfesten Gehäuse 7. Bei der weiteren Drehung der Spindelmutter 4 muß diese sich nun infolge ihrer Gewindetriebverbindung mit der äußeren Mutter 8 gegenüber dieser axial verlagern. Die Gewinde der beiden Gewindetriebe Spindel 1 - Spindelmutter 4 und Spindelmutter 4 - äußere Mutter 8 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich bei der Drehung der Spindelmutter 4 die Spindel 1 und die Spindelmutter 4 nun in entgegengesetzten axialen Richtungen bewegen. Die Spindelmutter 4 bewegt sich zum Elektromotor hin, während die Spindel 1 sich zur Bremsscheibe 6 hin bewegt. Daher erfolgt die Annäherung der Spindel 1 an die Bremsscheibe 6 nun mit der Differenz dieser beiden axialen Bewegungen. Die die Bewegungen bestimmenden Gewindetriebe können so gewählt sein, daß diese resultierende Bewegung der Spindel 1 das gewünschte geringe Vorschubmaß für den Bremsvorgang bekommt. Ein Lösen der Bremse kann durch Verdrehung der Spindelmutter 4 in entgegengesetzter Drehrichtung erfolgen. When the electric motor is switched on, its rotor drives the spindle nut 4 . If the outer nut 8 is not locked, the spindle nut 4 does not have to move axially (nut 8 in a load-free state). It rotates the outer nut 8 . The spindle 1 is extended in the direction of the brake disc 6 until the brake pad 5 bears against the brake disc 6 . Now, when the load rises there, the outer nut 8 is fixed in the stationary housing 7 by switching the anti-rotation device 16 . When the spindle nut 4 rotates further, it must now axially shift with respect to the outer nut 8 due to its threaded connection. The threads of the two screw drives spindle 1 - spindle nut 4 and spindle nut 4 - outer nut 8 are coordinated so that when the spindle nut 4 rotates, the spindle 1 and the spindle nut 4 now move in opposite axial directions. The spindle nut 4 moves towards the electric motor, while the spindle 1 moves towards the brake disc 6 . Therefore, the approach of the spindle 1 to the brake disc 6 now takes place with the difference between these two axial movements. The screw drives determining the movements can be selected so that this resulting movement of the spindle 1 gets the desired low feed rate for the braking process. The brake can be released by turning the spindle nut 4 in the opposite direction of rotation.
11
Spindel
spindle
22nd
Gewinderille
Thread groove
33rd
innere Wälzkörper
inner rolling elements
44th
Spindelmutter
Spindle nut
55
Bremsbelag
Brake pad
66
Bremsscheibe
Brake disc
77
ortsfestes Gehäuse
stationary housing
88th
äußere Mutter
outer mother
99
Radialwälzlager
Radial roller bearings
1010th
Axialwälzlager
Axial roller bearings
1111
Axialscheibe
Thrust washer
1212th
Gewinderille
Thread groove
1313
äußere Wälzkörper
outer rolling elements
1414
Verbindungsflansch
Connecting flange
1515
Anschlagfläche
Abutment surface
1616
Verdrehsicherung
Anti-rotation device
1717th
Arretierstift
Locking pin
1818th
Ausnehmung
Recess
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