DE202005015404U1

DE202005015404U1 - Kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung

Info

Publication number: DE202005015404U1
Application number: DE200520015404
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2015-09-30

Abstract

Kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung, umfassend eine Bremseinheit mit wenigstens einer Bremsscheibe und wenigstens einem Bremsbelag, wobei der Bremsbelag an die Bremsscheibe mittels eines mit Fluiddruck betätigbaren Bremskolbens (3) anlegbar ist, und eine Feststellbremseinheit, welche einen elektrischen Antrieb (2), ein Getriebe (3) und eine Spindeleinrichtung (4) mit einer Mutter (6) und einer Spindel (5) umfasst, um eine Feststellbremsposition der Bremseinrichtung mechanisch zu verriegeln, wobei der elektrische Antrieb (2), das Getriebe (3) und die Spindelanordnung (4) auf einer gemeinsamen Achse (X-X) in Reihe angeordnet sind.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung für Fahrzeuge.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Eine derartige Bremseinrichtung umfasst beispielsweise eine hydraulische Betriebsbremse sowie eine mechanische Feststellbremse (Parkbremse). In jüngster Zeit werden die Feststellbremsen nicht mehr mechanisch nur über einen Seilzug betätigt, sondern z.B. mittels eines Elektromotors, welcher unmittelbar an der Radbremse angeordnet ist. Der Elektromotor treibt eine Spindeleinrichtung an, welche eine Feststellbremsposition der Bremseinheit mechanisch verriegelt.
Bei der Anordnung derartiger Elektromotoren unmittelbar an der Radbremse ergeben sich jedoch Bauraumprobleme, da der Bauraum an der Radbremse sehr klein bemessen ist. Hierzu wurde in der DE 197 32 168 C1 vorgeschlagen, einen Elektromotor zum Antrieb einer Feststellbremseinrichtung an der Radbremse seitlich neben dem Fahrzeugbremsgehäuse anzuordnen. Dabei verläuft eine Abtriebswelle des Elektromotors mit seitlichem Abstand parallel zu einer Achse der Spindel. Die Abtriebswelle des Elektromotors und die Spindel sind dabei mittels eines Untersetzungsgetriebes verbunden. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass notwendigerweise ein Bauraum seitlich der Radbremse vorhanden sein muss, um den Elektromotor dort anzuordnen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen besonders einfachen und kompakten Aufbau bereitstellt. Dabei ist erfindungsgemäß kein Bauraum seitlich des Fahrzeugbremsgehäuses notwendig. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein elektrischer Antrieb, ein Getriebe und eine Spindeleinrichtung auf einer gemeinsamen Achse in Reihe angeordnet sind. Der elektrische Antrieb und das Getriebe sind dabei derart gewählt, dass sie in Axialrichtung sehr kompakt und kleinbauend ausgeführt sind. Ferner wird durch die Anordnung auf einer gemeinsamen Achse eine rotationssymmetrische Auslegung des Motors und/oder des Getriebes möglich. Ferner können erfindungsgemäß eine Gehäusestruktur des Fahrzeugbremsgehäuses und eines Gehäuses für den elektrischen Antrieb, das Getriebe und die Spindeleinrichtung sehr einfach, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung eines gut abdichtbaren Gehäuses. Dadurch ergibt sich eine geringere Korrosionsanfälligkeit und eine geringere Verschmutzungsneigung.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein besonders kompakter Aufbau kann realisiert werden, wenn die gemeinsame Achse für den Elektromotor, das Getriebe und die Spindeleinrichtung zugleich auch eine Mittelachse eines Bremskolbens der Betriebsbremse ist. Besonders bevorzugt ist der Bremskolben dabei im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und die Spindeleinrichtung ist vollständig im Inneren des topfförmigen Kolbens angeordnet. Dadurch kann ein in Axialrichtung besonders kompakter Aufbau realisiert werden.
Weiter bevorzugt ist der elektrische Antrieb und das Getriebe als eine gemeinsame Baugruppe ausgebildet. Dies ermöglicht es, dass die Motor-Getriebebaugruppe vor der Montage an der Radbremse vormontiert, getestet und ggf. kalibriert werden kann. Ferner ist ein schneller und kostengünstiger Austausch der Motor-Getriebeeinheit möglich.
Besonders bevorzugt ist eine formschlüssige Kupplung zur Verbindung zwischen der Spindeleinrichtung und dem Getriebe bzw. der Motor-Getriebe-Einheit vorgesehen. Die Verwendung der formschlüssigen Kupplung macht es möglich, dass ein Ausgleich von Toleranzen zwischen der Motor-Getriebeeinheit und dem Bremsgehäuse bzw. der Bremszunge mit der Spindeleinrichtung möglich ist.
Vorzugsweise sind der elektrische Antrieb und das Getriebe in einem gemeinsamen, im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse angeordnet. Dadurch wird ein besonders einfacher und kompakter Aufbau ermöglicht. Das Gehäuse ist einfach zu fertigen und leicht abzudichten und ist ferner weniger korrosionsanfällig gebaut.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe als Wolfrom-Getriebe beschrieben.
Das Wolfrom-Getriebe umfasst ein Sonnenrad, ein feststehendes erstes Hohlrad, ein rotierendes, abtreibendes zweites Hohlrad und erste und zweite Planetenräder, welche jeweils auf einer gemeinsamen Planetenradwelle angeordnet sind. Der Elektromotor ist dabei mit dem Sonnenrad verbunden und die Spindeleinrichtung mit dem Abtriebshohlrad. Ein derartiges Wolfrom-Getriebe ist in Axialrichtung sehr kompaktbauend und weist eine Länge in Axialrichtung auf, die im Wesentlichen der Breite der beiden Hohlräder entspricht.
Besonders bevorzugt ist das Getriebe ein Planetengetriebe, da dieses einen sehr kleinen Bauraum in Axialrichtung einnimmt. Der Elektromotor ist dabei vorzugsweise mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden und die Spindeleinrichtung mit einem Hohlrad oder einem Planetenrad verbunden.
Gemäß einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe als Harmonic-Drive-Getriebe oder als Zykloidengetriebe oder als Taumelscheibengetriebe ausgebildet.
Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Gleichstrommotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor.
Weiter bevorzugt ist eine axiale Länge des Elektromotors gleich oder kleiner der Hälfte eines Außendurchmessers des Elektromotors. Diese Bedingung stellt sicher, dass der Elektromotor bei ausreichender Leistungsdichte eine minimale axiale Länge aufweist.
Weiter bevorzugt ist eine axiale Länge des Getriebes gleich oder kleiner der Hälfte des Außendurchmessers des Getriebes. Diese Bedingung stellt ebenfalls ein besonders kompaktes Getriebe in Axialrichtung sicher.
Vorzugsweise ist ein Steckeranschluss des Elektromotors parallel zur gemeinsamen Achse von Elektromotor, Getriebe und Spindeleinrichtung angeordnet. Hierdurch kann die axiale Länge des Elektromotors weiter reduziert werden, da der Steckeranschluss dadurch seitlich am Elektromotor angeordnet ist. Da der Steckeranschluss nur eine geringe Breite aufweist, ist nur ein geringer seitlicher Raumbedarf notwendig. Es sei angemerkt, dass die Ausrichtung des Steckers seitlich auch anders gewählt werden kann, z.B. radial zur gemeinsamen Achse der Motor-Getriebeeinheit. Auch kann die Position des Steckers in beliebiger Winkellage um die Achse des Motors variiert werden (360° Freiheitsgrad).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das gemeinsame Gehäuse von elektrischem Antrieb und Getriebe an dem Ende, an welchem der elektrische Antrieb angeordnet ist, mittels eines Deckels abgeschlossen. Teile des elektrischen Antriebs sind dabei am und/oder im Deckel angeordnet. Im Deckel können beispielsweise Verbindungsleitungen zu einem Steckeranschluss oder Halteeinrichtungen für einen Stator des elektrischen Antriebs oder ein Lager für einen Rotor des elektrischen Antriebs angeordnet sein. Weiter bevorzugt ist das gemeinsame Gehäuse als Poltopf für den elektrischen Antrieb ausgebildet, so dass der elektrische Antrieb besonders kompakt aufgebaut sein kann. Bei Verwendung eines im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses kann zwischen dem Gehäuse und dem Deckel auch eine einfache Abdichtung mittels einer Ringdichtung erfolgen.
Weiter bevorzugt ist wenigstens eine Einrichtung zur Positionsbestimmung der Feststellbremse vorgesehen, um festzustellen, ob die Feststellbremsposition mechanisch verriegelt ist oder nicht. Die Einrichtung zur Positionsbestimmung kann beispielsweise eine Einrichtung zur Erfassung eines Motorstroms und/oder einer Motorspannung des Elektromotors sein. Alternativ kann ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl oder Winkellage der Abtriebswelle des Elektromotors oder der Spindel der Spindeleinrichtung vorgesehen sein. Der Sensor kann beispielsweise ein Hall-Sensor sein. Ferner können ein optischer Sensor und/oder ein Kraftsensor zur Bestimmung einer Verriegelungskraft vorgesehen sein.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer kombinierten Betriebs-Feststellbremseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer kombinierten Betriebs- und Feststellbremseinrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Als Betriebsbremse eines Fahrzeugs wird die kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung mittels Hydraulik betrieben. Unter Druck stehendes Hydraulikfluid wird dabei einem Fluidraum 10 zugeführt, welcher mit einem hohlen Innenbereich eines im Wesentlichen topfförmigen Betriebskolbens 7 verbunden ist. Im Falle eines Druckaufbaus im Fluidraum 10 wird der Bremskolben 7 in Richtung des Pfeils A bewegt, um in bekannter Weise Bremsbeläge an eine Bremsscheibe anzulegen.
Die erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse 1 umfasst auch einen Feststellbremsteil, welcher im Wesentlichen einen Elektromotor 2, ein Getriebe 3 und eine Spindeleinrichtung 4 umfasst. Die erfindungsgemäße Feststellbremse ist vom sogenannten MoC-Typ (Motor-on-Caliper), bei dem ein Feststellbremswunsch eines Fahrers über ein elektrisches Signal an eine Steuereinrichtung übertragen wird, welche den Elektromotor betreibt, um die Feststellbremse mechanisch in Eingriff zu bringen. Der Elektromotor 2 ist dabei als Gleichstrommotor ausgebildet.
Das Getriebe 3 ist ein Wolfrom-Getriebe mit einem Sonnenrad, einem feststehenden Hohlrad 31, einem drehbaren abtriebsseitigen Hohlrad 32, Planetenrädern 33 eines ersten Planetenradsatzes und Planetenrädern 34 eines zweiten Planetenradsatzes. Die Planetenräder 33 des ersten Planetenradsatzes befinden sich dabei mit dem Sonnenrad 30 und dem feststehenden Hohlrad 31 in Eingriff. Die Planetenräder 33 und 34 sind auf gemeinsamen Planetenradträgern angeordnet. Die Planetenräder 34 des zweiten Planetenradsatzes befinden sich mit dem abtriebsseitigen Hohlrad 32 im Eingriff.
Das abtriebsseitige Hohlrad 32 ist über eine formschlüssige Kupplung 8 mit einer Spindeleinrichtung 4 verbunden. Die Spindeleinrichtung 4 umfasst eine Spindel 5 mit einem Außengewinde sowie eine Mutter 6, welche auf der Spindel 5 angeordnet ist. Bei Drehung der Spindel 5 wird die Mutter 6 translatorisch in Axialrichtung X-X der Betriebs-Feststellbremse bewegt. Im verriegelten Zustand der Feststellbremse, welche in 1 und 2 dargestellt ist, befindet sich ein Endbereich 6a der Mutter 6 mit dem inneren Kolbenboden des Bremskolbens 7 in Anlage, so dass der Bremskolben 7 mechanisch verriegelt ist. Zwischen der Spindel 5 und der Mutter 6 ist dabei ein selbsthemmendes Gewinde ausgebildet, um ein selbständiges Lösen der Spindeleinrichtung 4 zu verhindern.
Wie weiter aus den 1 und 2 ersichtlich ist, sind der Elektromotor 2 und das Getriebe 3 in einem im Wesentlichen zylindrischen gemeinsamen Gehäuse 9 angeordnet. Das Gehäuse 9 ist im Wesentlichen zylindrisch gebildet und weist an ungefähr einer mittleren Position in Axialrichtung einen nach innen gerichteten Bereich 9a auf. Ein Deckel 15 schließt das gemeinsame Gehäuse 9 an dessen motorseitigem Ende ab.
Der Elektromotor 2 ist als Gleichstrommotor ausgebildet und umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei das Bezugszeichen 21 eine Abtriebswelle des Elektromotors bezeichnet. Die Abtriebswelle 21 befindet sich mit dem Sonnenrad 30 des Wolfrom-Getriebes in Verbindung und treibt dieses an. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Abtriebswelle 21 an einem ersten Lager 11, einem zweiten Lager 12 und einem dritten Lager 13 gelagert. Das zweite Lager 12 dient dabei gleichzeitig auch zur Abstützung des gemeinsamen Gehäuses 9 über den nach innen gerichteten Bereich 9a. Das abtriebsseitige Hohlrad 32 des Getriebes 3 ist ferner an einem vierten Lager 14 gelagert. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist dabei das abtriebsseitige Hohlrad 32 einstückig mit der formschlüssigen Kupplung 8 gebildet, wodurch die Teilezahl reduziert werden kann.
Am Deckel 15 sind ferner Teile des Elektromotors 2 befestigt bzw. integriert. Ferner ist das erste Lager 11 im Deckel 15 angeordnet. Dadurch kann der Elektromotor 2 am Deckel 15 vormontiert werden und kann als gemeinsame Baueinheit einfach in das zylindrische Gehäuse 9 eingeschoben werden. Das Gehäuse 9 ist ferner als Poltopf für den Elektromotor 2 mit entsprechenden elektromagnetischen Eigenschaften ausgebildet. Dadurch erfüllt das Gehäuse 9 gleichzeitig mehrere Funktionen.
Da auch das Getriebe 3 im gemeinsamen Gehäuse 9 von der anderen Seite her vormontiert werden kann, entsteht eine einfach zu handhabende Baueinheit. Über das gemeinsame Gehäuse 9 kann diese Baueinheit am Gehäuse 16 der Radbremse befestigt werden. Die vormontierte Motor-Getriebe-Einheit kann dabei auch die Kupplung 8 umfassen.
Ein Steckeranschluss 20 des Elektromotors 2 ist, wie in 1 gezeigt, seitlich und parallel zur Mittelachse X-X der Betriebs- und Feststellbremse 1 angeordnet. Der Steckeranschluss 20 kann dabei einstückig mit dem Deckel 15 hergestellt sein. Die Breite des Steckeranschlusses 20 ist dabei sehr klein.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der Aufbau der Betriebs-Feststellbremse gemäß der Erfindung derart, dass der Elektromotor 2, das Getriebe 3 und die Spindeleinrichtung 4 auf einer gemeinsamen Achse X-X angeordnet sind. Der Elektromotor 2 und das Getriebe 3 sind dabei besonders kleinbauend in Axialrichtung ausgeführt. Die Anordnung ist dabei derart, dass der Elektromotor 2, das Getriebe 3 und die Spindeleinrichtung 4 in Reihe auf der gemeinsamen Achse X-X angeordnet sind. Die gemeinsame Achse X-X ist dabei gleichzeitig auch noch die Mittelachse des Bremskolbens 7. Da die Spindeleinrichtung 4 vollständig im Bremskolben 7 angeordnet ist, kann der notwendige axiale Bauraum weiter verkürzt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ferner eine zur gemeinsamen Achse X-X rotationssymmetrische Auslegung, wodurch weniger Bauraum in Radialrichtung der Betriebs-Feststellbremse benötigt wird. Wie unmittelbar aus den Figuren ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse 1 sehr kompakt und einfach aufgebaut. Insbesondere die Verwendung eines gemeinsamen zylindrischen Gehäuses 9 ermöglicht eine problemlose Vormontage und Anbindung der Motor-Getriebe-Einheit an bekannte Radbremsen von Fahrzeugen.
Die erfindungsgemäße Reihenanordnung von Motor, Getriebe und Spindeleinrichtung hat ferner den Vorteil, dass ein Baukastenprinzip angewandt werden kann, bei dem der Elektromotor mitsamt dem Deckel 15 je nach Anforderungsfall ausgetauscht werden kann, um beispielsweise durch einen stärkeren Elektromotor ersetzt zu werden, falls die Betriebs-Feststellbremse z.B. anstatt in einem Pkw in einem Lkw verwendet wird. Selbstverständlich kann bei Bedarf auch die gesamte Motor-Getriebe-Baueinheit komplett gegen eine andere ausgetauscht werden. Ferner können auch einfache Reparaturen oder ein Austausch von Bauteilen durchgeführt werden. Weiterhin kann durch die kompakte Motor-Getriebe-Einheit auch auf einfache Weise eine Anpassung der Feststellbremse an Anforderungen unterschiedlicher Fahrzeughersteller durchgeführt werden.

Claims

Kombinierte Betriebs- und Feststellbremseinrichtung, umfassend eine Bremseinheit mit wenigstens einer Bremsscheibe und wenigstens einem Bremsbelag, wobei der Bremsbelag an die Bremsscheibe mittels eines mit Fluiddruck betätigbaren Bremskolbens (3) anlegbar ist, und eine Feststellbremseinheit, welche einen elektrischen Antrieb (2), ein Getriebe (3) und eine Spindeleinrichtung (4) mit einer Mutter (6) und einer Spindel (5) umfasst, um eine Feststellbremsposition der Bremseinrichtung mechanisch zu verriegeln, wobei der elektrische Antrieb (2), das Getriebe (3) und die Spindelanordnung (4) auf einer gemeinsamen Achse (X-X) in Reihe angeordnet sind.
Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Achse (X-X) auch eine Mittelachse des Bremskolbens (7) ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (2) und das Getriebe (3) als vormontierbare Baugruppe gebildet sind.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) mit der Spindeleinrichtung (4) mittels einer formschlüssigen Kupplung (8) verbunden ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (2) und das Getriebe (3) in einem gemeinsamen, im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse (9) angeordnet sind.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Wolfrom-Getriebe mit einem Sonnenrad (30), einem feststehenden Hohlrad (31), einem rotierenden, abtriebsseitigen Hohlrad (32), Planetenrädern (33) eines ersten Planetenradsatzes und Planetenrädern (34) eines zweiten Planetenradsatzes ist, wobei der elektrische Antrieb (2) mit dem Sonnenrad verbunden ist und die Spindeleinrichtung (4) mit dem abtriebsseitigen Hohlrad (32) verbunden ist.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Planetengetriebe oder ein Harmonic-Drive-Getriebe oder ein Zykloidengetriebe oder ein Taumelscheibengetriebe ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (2) ein Gleichstrommotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor, ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge des elektrischen Antriebs (2) kleiner oder gleich einem halben Außendurchmesser des elektrischen Antriebs ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge des Getriebes (3) kleiner oder gleich einem halben Außendurchmesser des Getriebes (3) ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckeranschluss (20) des elektrischen Antriebs (2) parallel zur gemeinsamen Achse (X-X) angeordnet ist.
Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Gehäuse (9) von elektrischem Antrieb (2) und Getriebe (3) am antriebsseitigen Ende mittels eines Deckels (15) abgeschlossen ist, wobei Teile des elektrischen Antriebs (2) am und/oder im Deckel (15) angeordnet sind.