DE69628442T2

DE69628442T2 - Bremsaktor für elektrisch betätigbare fahrzeugbremse

Info

Publication number: DE69628442T2
Application number: DE69628442T
Authority: DE
Inventors: Lawrence Keith HOLDING
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1995-11-04
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: EP0854986B1; GB9522631D0; US6230855B1; WO1997017553A1; EP0854986A1; DE69628442D1

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen von elektrisch betätigten Fahrzeugscheibenbremsenanordnungen des Typs, bei dem ein Reibelement durch eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Elektromotor und einer Übertragungseinrichtung in Form eines Linearaktuators, der eine Spindeleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf einen Betrieb des Motors eine axial gerichtete Bremsbetätigungskraft auf das Reibelement aufzubringen, an eine drehbare Bremsscheibe angelegt zu werden vermag.
Eine derartige Bremse ist aus der EP-A-O 339 024 bekannt. Bei der Bremse der EP-A-O 339 024 wird der Elektromotor dazu verwendet, einen Eingang eines Untersetzungsgetriebes anzutreiben und das Getriebe vermag die hochdrehzahlige Bewegung des Motors in eine gesteuerte Ausgabe mit hohem Drehmoment an die Spindeleinrichtung umzusetzen.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine elektrisch betätigte Scheibenbremsenanordnung für Fahrzeuge bereit, bei der ein Reibelement durch eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Elektromotor und einer Übertragungseinrichtung in Form eines Linearaktuators, der eine Spindeleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf einen Betrieb des Motors eine axial gerichtete Bremsbetätigungskraft auf das Reibelement aufzubringen, an eine drehbare Bremsscheibe angelegt zu werden vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung innere und äußere zusammenwirkende Schraubgewindeelemente umfasst, wobei das äußere Element den Läufer des Elektromotors umfasst und an entgegengesetzten Enden zur Drehung auf einem Paar axial beabstandeter Axiallager gelagert ist, die den tatsächlichen Schub auf das Element aufnehmen, wenn die Bremse betätigt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine elektrisch betätigte Scheibenbremsenanordnung für Fahrzeuge bereit, bei der ein Reibelement durch eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Elektromotor und einer Übertragungseinrichtung in Form eines Linearaktuators, der eine Spindeleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf einen Betrieb des Motors eine axial gerichtete Bremsbetätigungskraft auf das Reibelement aufzubringen, an eine drehbare Bremsscheibe angelegt zu werden vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung innere und äußere zusammenwirkende Schraubgewindeelemente umfasst, wobei das innere Element mit dem Läufer des Motors zusammenwirkt und der Läufer eine axial gleitende Kopplung mit einer Verlängerung des inneren Elements aufweist, und das äussere Element an entgegengesetzten Enden zur Drehung auf einem Paar axial beabstandeter Axiallager (21, 22) gelagert ist, die den tatsächlichen Schub auf das Element aufnehmen, wenn die Bremse betätigt wird.
Da der Motor den Linearaktuator im Wesentlichen umgibt, weist ein derartiger Aufbau eine Reihe von Vorteilen auf.
Die Bremse ist kompakter, da ihre Gesamtlänge im Vergleich zu anderen, ähnlichen Bremsen verringert ist. Dies verbessert die Baugruppengröße und beseitigt Einbauprobleme.
Die daraus folgende Zunahme des Motordurchmessers verändert die Eigenschaften des Motors derart, dass das Ausgabedrehmoment erhöht wird, wobei die Ausgabedrehzahl entsprechend abnimmt. Die Zunahme des Motordurchmessers verändert den Motor dadurch zu einem Motor mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, der es uns möglicht, auf ein konventionelles Untersetzungsgetriebe zu verzichten.
Vorteilhafterweise ist der Linearaktuator vom Walzenspindeltyp mit einem Feingewinde und wird dazu eingesetrt, die notwendige Untersetzung zwischen dem äußeren Schraubgewindeelement und dem inneren Schraubgewindeelement zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform wirkt der Linearaktuator durch einen Lastverteiler oder einen Stößel, der als Hitreschild wirkt, auf das Reibelement.
Wenn das innere Element durch den Läufer gedreht wird, ist das äußere Element, das auf das Reibelement wirkt, gegen eine Drehung gesichert.
Einige Ausführungsformen unserer Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen:
1 ein Längsschnitt durch eine elektrisch betätigte Scheibenbremsenanordnung für ein Fahrzeug ist,
2 ein der 1 ähnlicher Längsschnitt ist, der aber eine Abwandlung zeigt,
3 ein der 1 ähnlicher Längsschnitt einer weiteren Bremse ist, und
4 ein Längsschnitt durch noch eine weitere Bremse ist.
Die in 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellte Bremse umfasst einen ortsfesten Bremsträger 1, der an einem stationären Teil des Fahrzeugs benachbart zu einer Seite einer Bremsscheibe (nicht gezeigt) befestigt ist, die mit dem Rad des Fahrzeugs drehbar ist.
Ein Sattel oder Klemmelement 5 mit einer im Wesentlichen U-förmigen Kontur mit einander gegenüberliegenden Schenkeln 6 und 7, die durch ein Brückenteil 8 miteinander verbunden sind, ist für eine Bewegung in axialer Richtung verschiebbar an dem Träger 1 angebracht. Der Schenkel 6 nimmt einen ßremsbetätigungs-Linearaktuator 10 in Form einer Spindeleinrichtung und einen Elektromotor 11 auf, der die Spindeleinrichtung im Wesentlichen umgibt.
Ein Reibelement 12 zum Zusammenwirken mit einer benachbarten Seite der Scheibe ist zwischen dem inneren Ende der Spindeleinrichtung 10 und der Scheibe angebracht und ist für eine axiale Gleitbewegung in einer Richtung auf die Scheibe zu und von ihr weg auf in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Führungsflächen 13 in dem Schenkel 6 geführt. Ein Reibelement 17 zum Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden Seite der Scheibe wird von dem Schenkel 7 getragen.
Die Spindeleinrichtung 10 umfasst innere und äußere Schraubgewindeelemente 14 und 15, wobei der Schraubgewindeeingriff zwischen diesen durch eine umlaufende Walzenspindelanordnung 16, vorzugsweise in Form einer umlaufenden Walzenspindel mit einem Feingewinde, hergestellt ist, obwohl eine einfache Spindel ausreichend wäre. Das innere, mit einem Gewinde versehene Element 14 ist, vorteilhafterweise durch eine Verbindung mit dem Reibelement 12, gegen eine Drehung gesichert, so dass eine Drehung des äußeren, mit einem Gewinde versehenen Elements 15 eine zwischen den zwei Elementen 14 und 15 stattfindende axiale Relativbewegung verursacht.
Der Elektromotor 11 umfasst eine ringförmige Spule 20, die einen Läufer umgibt, welcher vorteilhafterweise durch das äußere Schraubgewindeelement 15 gebildet wird. Der Läufer ist an entgegengesetrten Enden in axial beabstandeten Schubelementen 21 und 22 drehgelagert, die eine Bewegung des Läufers 15 in axialer Richtung bezüglich des Sattels 5 verhindern.
Im Betrieb der Bremse wird der Elektromotor 10 betätigt, um eine Drehung des Läufers 15 hervorzurufen, welche durch die Walzenspindelanordnung 16 verursacht, dass das innere Schraubgewindeelement 15 als Schubelement wirkt und sich axial bewegt, um das Reibelement 12 an die Scheibe anzulegen. Die Reaktion der Bremsbetätigungskraft wird durch das äußere Schraubgewindeelement 15 zurück und durch die Lager 21 und 22 auf den Sattel übertragen. Dies ruft eine körperliche Bewegung des Sattels 5 in die entgegengesetzte Richtung hervor, um dadurch das von dem Schenkel 7 getragene Reibelement 17 an die gegenüberliegende Seite der Scheibe anzulegen.
Durch den Einsatz eines unmittelbar arbeitenden Elektromotors 20 und der umlaufenden Walzenspindel mit Feingewinde 16 sind wir dazu in der Lage, ein in geeigneter Weise dimensioniertes Geschwindigkeitsverhältnis zu erzielen, um eine Feinsteuerung der Bremsenklemmkraft bereitzustellen.
Bei der in 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Bremse ist das äußere Schraubgewindeelement 15 nach innen über das innere Lager 21 hinaus verlängert und ist mit einem radialen Flansch 30 versehen, der durch ein Axiallager 32 mit einer schubaufnehmenden Fläche 31 an dem Schenkel 6 zusammenwirkt. Das Lager 22 wurde weggelassen und durch eine Buchse 33 ersetzt.
Der Aufbau und die Funktion der in 2 gezeigten Bremse ist im Übrigen der/die gleiche wie der/die der in 1 gezeigten Bremse und einander entsprechende Bauteile wurden mit entsprechenden Bezugsziffern versehen.
Bei der in 3 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Bremse wirkt das innere Schraubgewindeelement 14 auf das Reibelement 12 durch einen Lastverteiler oder Stößel 40 mit becherförmiger Kontur, der eine Ausnehmung mit einem Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser des komplementären Endes des Schraubgewindeelements 14. Der Lastverteiler oder Stößel 40 verbessert die Verteilung der Oberflächenlast auf das Reibelement 12 und wirkt als Hitzeschild, um den Motor 10 vor Temperaturschwankungen an der Reibgrenzfläche zu schützen.
Eine Satteldichtmanschette 41 ist in einem ringförmigen Raum zwischen dem Schraubgewindeelement 14 und der benachbarten Wand der Ausnehmung in dem Verteiler oder Stößel 40 aufgenommen.
Ein Lastsensor 42 ist zum Zusammenwirken mit einer inneren Fläche des Verteilers oder Stößels 40 eingebaut.
Der Verteiler oder Stößel 40 ist durch eine dünnwandige Dose oder Membran 43 an dem Schraubgewindeelement 14 angeordnet oder befestigt. Die Dose oder Membran 43 ist in der Ausnehmung des Verteilers oder Stößels 40 aufgenommen, um den Verteiler oder Stößel 40 bezüglich des Schraubgewindeelements 14 anzuordnen, jedoch eine geringe Relativbewegung in axialer Richtung zwischen dem Schraubgewindeelement 14 und dem Verteiler oder Stößel 40 zuzulassen, um es dem Lastsensor 42 zu ermöglichen, die volle Last auf den Verteiler oder Stößel 40 aufzunehmen, wie sie durch das mit einem Schraubgewinde versehene Element 14 aufgebracht wird.
Der Aufbau und die Funktion der in 3 der Zeichnungen dargestellten Bremse ist ansonsten der/die gleiche wie der/die der in 1 gezeigten Bremse und entsprechende Bauteile wurden mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichnet.
Bei der in 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Bremse umfasst das äußere Schraubgewindeelement einen Kolben 49, der in einer zylindrischen Bohrung 50 in dem Schenkel 6 des Sattels 5 arbeitet und der durch eine Verbindung oder Kopplung zwischen dem geschlossenen äußeren Ende des Kolbens 15 und dem Reibelement 12 gegen eine Drehung in der Bohrung gesichert ist. Das innere Schraubgewindeelement 14 weist eine mit einem Schraubgewinde versehene axiale Verlängerung 51 auf, die sich in einer Öffnung 52 in dem benachbarten Ende des Schenkels 6 im Schraubgewindeeingriff befindet. Die Verlängerung 51 erstreckt sich mit einem Abstand in den Läufer 15 des Motors 10, der gegen das äußere Ende des Schenkels 6 geklemmt ist. Der Läufer 15 ist durch einen diametralen Antriebsstift 53 an der Verlängerung 51 gesichert, der sich durch einen in Längsrichtung länglichen Schlitz 54 in der Verlängerung erstreckt.
Bei diesem Aufbau verursacht ein Betrieb des Elektromotors 10 eine Drehung des Läufers 15, die von einer entsprechenden Drehung des inneren Schraubgewindeements 14 begleitet wird, welche ihrerseits bewirkt, dass sich der Kolben 49 mit einer Geschwindigkeit in der Bohrung 50 nach vorne bewegt, die durch die Unterschiede der Steigung zwischen dem Schraubgewindeeingriff zwischen der Verlängerung 51 und der Öffnung 52 und zwischen dem Außengewinde an dem inneren Schraubgewindeelement 14 und dem Innengewinde an dem äußeren Schraubgewindeelement 49 bestimmt wird.
Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen kann eine Walzenspindelanordnung zwischen dem inneren und dem äußeren Schraubgewindeelement 14, 49 angeordnet sein.

Claims

Elektrisch betätigte Schreibenbremsenanordnung für Fahrzeuge, bei der ein Reibelement (12) durch eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Elektromotor (11) und einer Übertragungseinrichtung in Form eines Linearaktuators (10), der eine Spindeleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf einen Betrieb des Motors eine axial gerichtete Bremsbetätigungskraft auf das Reibelement aufzubringen, an eine drehbare Bremsscheibe angelegt zu werden vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung innere und äußere zusammenwirkende Schraubgewindeelemente (14, 15) umfasst, wobei das äußere Element den Läufer (15) des Elektromotors (11) umfasst und an einander gegenüber liegenden Enden zur Drehung auf einem Paar axial beanstandeter Axiallager (21, 22) gelagert ist, die den tatsächlichen Schub auf das Element aufnehmen, wenn die Bremse betätigt wird.
Elektrisch betätigte Scheibenbremsenanordnung für Fahrzeuge, bei der ein Reibelement (12) durch eine Bremsbetätigungseinrichtung mit einem Elektromotor (11) und einer Getriebeeinrichtung in Form eines Linearaktuators (10), der eine Spindeleinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf einen Betrieb des Motors eine axial gerichtete Bremsbetätigungskraft auf das. Reibelement aufzubringen, an eine drehbare Bremsscheibe angelegt zu werden vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung innere und äußere zusammenwirkende Schraubgewindeelemente (14, 15) umfasst, wobei das innere Element (14) mit dem Läufer des Motors zusammenwirkt und der Läufer (15) eine axial gleitende Kopplung (53, 54) mit einer Verlängerung (51) des inneren Elements (14) aufweist, und das äußere Element (15) an einander gegenüber liegenden Enden zur Drehung auf einem Paar axial bestandener Axiallager (21, 22) gelagert ist, die den tatsächlichen Schub auf das Element aufnehmen, wenn die Bremse betätigt wird.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Linearaktuator vom Walzenspindeltyp mit einem Feingewinde ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Linearaktuator durch einen Lastverteiler oder einen Stößel (40), der als Hitzeschild wirkt, auf das Reibelement (12) wirkt.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, bei der das äußere, auf das Reibelement (12) wirkende Element (49) gegen eine Drehung gesichert ist.