DE19757038A1

DE19757038A1 - Elektromechanische Bremse

Info

Publication number: DE19757038A1
Application number: DE19757038A
Authority: DE
Inventors: Ralf Schwarz
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-12-20
Publication date: 1999-05-27

Description

Die Erfindung betrifft eine mittels eines Elektromotors un ter Zwischenschaltung eines eine axial verstellbare Gewinde spindel aufweisenden Untersetzungsgetriebes betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einem Bremssattel, mit zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkenden, im Bremssattel begrenzt verschiebbar an geordneten Reibbelägen, wobei einer der Reibbeläge durch die Gewindespindel direkt und der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist.

Eine derartige elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse ist z. B. aus der DE 195 11 287 A1 bekannt. Die Betätigungseinheit der bekannten Scheibenbremse besteht aus einem Elektromotor, einem Betätigungselement sowie einem zwischen Elektromotor und Betätigungselement angeordneten Untersetzungsgetriebe, das als ein Rollengewindetrieb mit Rückführung der Gewinderollen ausgebildet ist. Durch eine Axialverschiebung der Spindel des Rollengewindetriebs wird der der Betätigungseinheit zugeordnete Reibbelag in Eingriff mit der Bremsscheibe gebracht. Das Betätigungselement wird bei der vorbekannten Scheibenbremse durch die Spindel des Rollengewindetriebs gebildet, dessen Gewindemutter vom Elek tromotor angetrieben wird, um eine entsprechende Spannkraft zu erzeugen. Der Lagerung der Gewindemutter dient ein im Bremssattel angeordnetes Kreuzrollenlager großen Durchmes sers. Als nachteilig wird bei der bekannten elektromecha nisch betätigbaren Scheibenbremse die beträchtliche Bela stung der Spindel durch Querkräfte empfunden, die insbe sondere bei großen Verfahrwegen (verschlissene Bremsbeläge) auftreten und auf die Wirkung von Umfangskräften der Beläge sowie der bei der Betätigung der Betätigungseinheit auftre tenden Aufweitung des Bremssattels zurückzuführen sind. Außerdem wird durch das Aufweiten des Bremssattels das Kreuz rollenlager ovalisiert, wodurch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades durch erhöhtes Lagerreibmoment verursacht wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß der Einfluß von Störkräften und -momenten eliminiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewindespindel an ihrem dem Reibbelag zugewandten Ende mit einer linearen Führung zusammenwirkt. Eine derart aufgebaute elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad sowie eine extrem kompakte Bauweise aus, die durch eine sehr kurze und steife Ausfüh rung der Gewindespindel ermöglicht wird, mit der hohe Brems kräfte übertragen werden können.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Führung in der Wirkrichtung der von der Gewindespin del aufgebrachten Kraft (Spannkraft) biegeweich und in der Umfangsrichtung biegesteif ausgebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungs gegenstandes zeichnet sich dadurch aus, daß die Führung durch einen in einer Bohrung im Bremssattel geführten Zylin der sowie eine vom Zylinder getragene Platte gebildet ist, mit deren mittlerem Bereich die Spindel in kraftübertragen der Verbindung steht.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Führung durch mindestens zwei axial verstellbare Führungsbolzen sowie eine von den Bolzen getragene Platte gebildet, mit deren mittlerem Bereich die Gewindespindel in kraftübertragender Verbindung steht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der mittlere Bereich der Platte in der Wirkrichtung der von der Gewindespindel aufgebrachten Kraft (Spannkraft) biegeweich und in der Umfangsrichtung biegesteif ausgebildet ist, insbesondere aus Federstahl ausgeführt ist.

Eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades der erfin dungsgemäßen Scheibenbremse wird schließlich bei einer weite ren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch er reicht, daß die Kraftübertragung zwischen dem Rotor des Elektromotors und der Gewindemutter des Untersetzungsgetrie bes mittels eines Planetengetriebes erfolgt, das an dem den Reibbelägen abgewandten Ende der Gewindemutter angreift.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen, elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse im Axialschnitt, und

Fig. 2 einen Ausschnitt einer zweiten Ausführung der er findungsgemäßen Scheibenbremse im Axialschnitt.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach der Erfindung, die im gezeig ten Beispiel als eine Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgebil det ist, besteht im wesentlichen aus einem in einem nicht gezeigten feststehenden Halter verschiebbar gelagerten Brems sattel 1 sowie einer Betätigungseinheit 2, deren Gehäuse 8 mittels nicht gezeigter Befestigungselemente am Bremssattel 1 angeordnet ist. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel 1 derart angeordnet, daß sie der rechten und der linken Seitenfläche einer Bremsscheibe 3 zugewandt sind.

Nachstehend wird der in der Zeichnung rechts gezeigte Reibbe lag 4 als erster Reibbelag und der andere, mit 5 bezeichnete Reibbelag als zweiter Reibbelag bezeichnet.

Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungsele ments 30 durch die Betätigungseinheit 2 direkt mit der Brems scheibe 3 in Eingriff bringbar ist, wird der zweite Reibbelag 5 durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung vom Bremssattel 1 aufgebrachten Reaktionskraft gegen die gegenüberliegende Seitenfläche der Bremsscheibe 3 gedrückt.

Die vorhin erwähnte Betätigungseinheit 2 besteht aus einem Elektromotor 6, der im dargestellten Beispiel als ein perma nentmagneterregter, elektronisch kommutierbarer (Torque-) Motor ausgebildet ist, dessen Stator 9 unbeweglich im Gehäuse 8 angeordnet ist und dessen Rotor 10 bzw. Hohlwelle durch einen ringförmigen Träger 15 gebildet ist, der mehrere Perma nentmagnetsegmente 16 trägt. Zwischen dem Torque-Motor 6 und dem vorhin erwähnten, vorzugsweise koaxial zum Motor 6 an geordneten Betätigungselement 30 ist wirkungsmäßig ein Unter setzungsgetriebe 7 angeordnet, das im gezeigten Beispiel als ein Rollengewindetrieb 11 bis 14 ausgebildet ist. Der Rollen gewindetrieb besteht dabei im wesentlichen aus einer Gewinde mutter 11 sowie einer Gewindespindel 14, wobei zwischen Ge windemutter 11 und Gewindespindel 14 Gewinderollen 12, 13 achsparallel angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindemutter 11 sich planetenartig drehen und die Ge windespindel 14 in eine translatorische Bewegung versetzen.

Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß die Gewindemutter 11 vom Rotor 10 des Torque-Motors 6 mittels eines Planetengetriebes 17, 18, 19, 20, 21 angetrieben wird. Das Planetengetriebe besteht aus einem Sonnenrad, das durch einen am Ende des Rotors 10 ausgebildeten verzahnten Bereich 17 gebildet ist, mehreren Planetenrädern, von denen eines dar gestellt und mit dem Bezugszeichen 18 versehen ist, einem Hohlrad 19, das durch eine im Gehäuse 8 ausgebildete Innen verzahnung 20 gebildet ist, sowie einem Planetenradträger 21, der vorzugsweise am Ende der Gewindemutter 11 befestigt ist. Die Lagerung des Planetenradträgers 21 im Gehäuse 8 der Be tätigungseinheit 2 erfolgt mittels eines Radiallagers 22. An ihrem anderen Ende ist die Gewindemutter 11 in einem axiale und radiale Kräfte aufnehmenden Lager 23 gelagert, das in einem im Bremssattel 1 angeordneten Lagerhalter 29 vorgesehen ist. Durch die Anordnung des Planetengetriebes 17-21 auf der den Reibbelägen 4, 5 abgewandten Seite des Gehäuses 8, also in einem Bereich, in dem keine Ovalisierung des Hohlra des 19 durch Zuspannkräfte stattfindet, wird eine Erhöhung des Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Bremse erreicht. Auch kann das Zahnflankenspiel zur Verbesserung der Spannkraftrekonstruktions- und Regelgüte verringert werden. Der vorhin erwähnte Lagerhalter 29 kann dabei vorzugsweise eine nicht dargestellte Spannkraftsensorik aufnehmen, da über ihn die gesamten Spannkräfte abgestützt werden.

Das vorhin erwähnte Betätigungselement 30 wird dabei durch die Gewindespindel 14 gebildet, deren dem ersten Reibbelag 4 zugewandtes Ende mit einer linearen Führung zusammenwirkt, die mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist. Die Führung 24 ist im in Fig. 1 gezeigten Beispiel durch einen in einer Bohrung 25 im Bremssattel 1 axial verstellbaren Zylinder 26 gebildet, der an seinem dem ersten Reibbelag 4 zugewandten Ende eine metallische Platte 27 geringer Materialdicke trägt, über de ren mittleren Bereich die Kraftübertragung von der Gewinde spindel 14 auf den ersten Reibbelag 4 erfolgt. Die Platte 27, die vorzugsweise aus Federstahl besteht, ist in der Kraft übertragungsrichtung biegeweich, in Querrichtung jedoch bie gesteif ausgestaltet. Zwischen der Platte 27. und dem ersten Reibbelag 4 ist ein Kraftübertragungsteil bzw. ein Druckpilz 28 vorgesehen, der mit der Gewindespindel 14 beispielsweise mittels eines Gewindebolzens verbunden ist. Durch die be schriebene Ausgestaltung der linearen Führung 24 bzw. 26, 27 wird erreicht, daß sich der am ersten Reibbelag 4 axial an liegende Druckpilz 28 einerseits durch die Bewegung des Zy linders 26 in der Bohrung 25 und andererseits auch noch durch Verbiegen der Platte 27 in axialer Richtung bewegen kann, wobei die auf den Druckpilz 28 einwirkenden Querkräfte über den Zylinder 26 direkt in den Bremssattel 1 abgeleitet wer den. Wenn sich beim Anliegen der Reibbeläge 4, 5 an der Bremsscheibe 3 der Zylinder 26 unter Einwirkung der dabei auftretenden Umfangskräfte verkeilt, wird der restliche Be tätigungsweg der Beläge 4, 5 (beispielsweise ca. 1 mm bei 25 kN) durch axiales Verformen der Federplatte 27 zurückgelegt.

Um den Rollengewindetrieb 7 exakt positionieren sowie Steuer signale für eine elektronische Kommutierung des Torque-Motors 6 gewinnen zu können, ist im Gehäuse 8 der Betätigungseinheit 2 ein kontaktloser Meßwert- bzw. Winkelgeber vorgesehen. Im dargestellten Beispiel wird als Meß- bzw. Winkelgeber ein sogenannter Resolver 31 verwendet, der aus zwei koaxial zu einander durch einen Luftspalt voneinander getrennten Ringen 32, 33 besteht, die elektrische Wicklungen tragen. Der radial innenliegende Ring 32 ist dabei mit der Gewindemutter 11 ver bunden, während der andere, radial äußere Ring 33 drehfest im Gehäuse 8 angeordnet ist. Denkbar ist jedoch auch eine ande re, nicht dargestellte Ausführung, bei der in dem für den vorhin erwähnten Resolver vorgesehenen Raum ein Radiallager angeordnet ist, das der Lagerung der Gewindemutter bzw. des mit ihr verbundenen Planetenradträgers dient.

Um schließlich die im Betrieb des Torque-Motors 6 entstehende Wärme wirksam an die Umgebung weiterleiten zu können, ist das Gehäuse 8 mit großflächigen Kühlrippen 40 versehen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführung des Erfin dungsgegenstandes wird die vorhin erwähnte lineare Führung der Gewindespindel 14 durch im Bremssattel 1 in zwei parallel zueinander ausgebildeten Bohrungen 34, 35 axial verstellbar geführte Führungsbolzen 36, 37 sowie eine Kraftübertragungs platte gebildet, die das Bezugszeichen 38 trägt. Die Kraft übertragungsplatte 38 ist an den dem ersten Reibbelag 4 zu gewandten Enden der Führungsbolzen 36, 37 befestigt und weist einen durch eine dünne Platte gebildeten mittleren Bereich 39 auf, der, wie im Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführung bereits erwähnt, bei Verkanten der Führungsbolzen 36, 37 durch sein Verbiegen in axialer Richtung eine Kraft übertragung zwischen der Gewindespindel 14 und dem Reibbelag 4 ermöglicht.

Bezugszeichenliste

1

Bremssattel

2

Betätigungseinheit

3

Bremsscheibe

4

Reibbelag

5

Reibbelag

6

Elektromotor

7

Untersetzungsgetriebe

8

Gehäuse

9

Stator

10

Rotor

11

Gewindemutter

12

Gewinderolle

13

Gewinderolle

14

Gewindespindel

15

Träger

16

Permanentmagnetsegment

17

Sonnenrad, Bereich

18

Planetenrad

19

Hohlrad

20

Innenverzahnung

21

Planetenradträger

22

Radiallager

23

Lager

24

Führung

25

Bohrung

26

Zylinder

27

Platte

28

Kraftübertragungsteil, Druckpilz

29

Lagerhalter

30

Betätigungselement

31

Resolver

32

Ring

33

Ring

34

Bohrung

35

Bohrung

36

Führungsbolzen

37

Führungsbolzen

38

Kraftübertragungsplatte

39

Bereich

40

Kühlrippe

Claims

1. Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, die mittels eines Elektromotors (6) unter Zwischenschaltung eines eine axial verstellbare Gewindespindel (14) aufweisenden Un tersetzungsgetriebes (7) betätigbar ist, mit einem Bremssattel (1), mit zwei mit je einer Seitenfläche ei ner Bremsscheibe (3) zusammenwirkenden, im Bremssattel (1) begrenzt verschiebbar angeordneten Reibbelägen (4, 5), wobei einer (4) der Reibbeläge (4, 5) durch die Gewindespindel (14) direkt und der andere Reibbelag (5) durch die Wirkung einer vom Bremssattel (1) aufgebrach ten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe (3) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde spindel (14) an ihrem dem ersten Reibbelag (4) zugewand ten Ende mit einer linearen Führung (24) zusammenwirkt.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (24) in der Wirkrichtung der von der Gewindespindel (14) aufgebrachten Kraft (Spannkraft) biegeweich und in der Umfangsrichtung biegesteif ausge bildet ist.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (24) durch einen in einer Bohrung (25) im Bremssattel (1) geführten Zylinder (26) sowie eine vom Zylinder (26) getragene Platte (27) gebildet ist, mit deren mittlerem Bereich die Gewindespindel (14) in kraftübertragender Verbindung steht.

4. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (24) durch mindestens zwei axial ver stellbare Führungsbolzen (36, 37) sowie eine von den Bol zen (36, 37) getragene Kraftübertragungsplatte (38, 39) gebildet ist, mit deren mittlerem Bereich (39) die Ge windespindel (14) in kraftübertragender Verbindung steht.

5. Scheibenbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der mittlere Bereich (-, 39) der Platte (27, 38) in der Wirkrichtung der von der Gewindespindel (14) aufgebrachten Kraft (Spannkraft) biegeweich und in der Umfangsrichtung biegesteif ausgebildet ist.

6. Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (-, 39) der Platte (27, 38) aus Federstahl ausgeführt ist.

7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der der Gewindespindel (14) zugeordnete Reibbelag (4) mit dem mittleren Bereich der Platte (27) mittels eines Kraftübertragungsteiles (Druckpilz 29) verbunden ist.

8. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung zwi schen dem Rotor (10) des Elektromotors (6) und der Ge windemutter (11) des Untersetzungsgetriebes (7) mittels eines Planetengetriebes (17-21) erfolgt, das an dem den Reibbelägen (4, 5) abgewandten Ende der Gewindemutter (11) angreift.