EP0912840A1 - Electromechanical disc brake - Google Patents

Electromechanical disc brake

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EP0912840A1
EP0912840A1 EP97930520A EP97930520A EP0912840A1 EP 0912840 A1 EP0912840 A1 EP 0912840A1 EP 97930520 A EP97930520 A EP 97930520A EP 97930520 A EP97930520 A EP 97930520A EP 0912840 A1 EP0912840 A1 EP 0912840A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disc brake
electric motor
threaded nut
brake
armature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97930520A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karlheinz Bill
Jürgen Balz
Vladimir Dusil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
ITT Manufacturing Enterprises LLC
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Filing date
Publication date
Application filed by ITT Manufacturing Enterprises LLC filed Critical ITT Manufacturing Enterprises LLC
Publication of EP0912840A1 publication Critical patent/EP0912840A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16D65/00—Parts or details
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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/40—Screw-and-nut
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/06—Locking mechanisms, e.g. acting on actuators, on release mechanisms or on force transmission mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an electromechanically actuated disc brake for motor vehicles with a brake caliper, and an actuating unit arranged on the brake caliper, with two friction linings interacting with each side surface of a brake disk and arranged to be displaceable to a limited extent in the brake caliper, one of the friction linings being actuated directly and by the actuating unit other friction lining can be brought into engagement with the brake disc by the action of a reaction force applied by the brake caliper, and wherein the actuating unit has an electric motor arranged coaxially to the actuating element and a reduction gear arranged operatively between it and the actuating element, the rotor of the electric motor being annular and that Radially encompasses reduction gear.
  • Such an electromechanically actuated disc brake is known, for example, from DE-A-195 11 287.3.
  • the actuating unit of the known disc brake consists of an electric motor, the rotor of which drives a threaded nut by means of a roller screw drive or a planetary gear.
  • the rotary movement of the threaded nut is transmitted to an actuating sleeve or causes its axial displacement, by means of which the friction lining assigned to the actuating unit is brought into engagement with the brake disc.
  • the roller screw drive is preferably encompassed radially by the rotor of the electric motor.
  • the heating of the electric motor should be minimized.
  • the means are formed by an electromagnet, the armature of which is coupled to the rotor in a rotationally displaceable manner.
  • the peculiarity of such an actuator lies in the use of small air gaps with the result of very high attraction forces.
  • the armature is in a force-transmitting connection with the threaded nut.
  • the anchor can be coupled to the threaded nut, for example, by means of a positive or non-positive connection.
  • the form-fitting connection is preferably formed by radial projections which are formed or formed on the anchor can be taken up by grooves provided in the threaded nut.
  • the non-positive connection between anchor and threaded nut takes place by means of sheet metal strips, which allow a limited relative displacement of the two parts to one another in the axial direction.
  • a minimization of the electrical power supplied to the electromagnet is achieved according to a further advantageous feature of the invention in that the winding of the electromagnet coil is of high impedance.
  • Figure 1 shows an embodiment of the electromechanically actuated disc brake according to the invention in axial section.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the connection between the threaded nut and the anchor
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the connection between the threaded nut and the anchor
  • Fig. 4 shows the flow diagram of the function of the disc brake according to the invention.
  • the electromechanically actuated disc brake shown in the drawing according to the invention which in the example shown is designed as a floating caliper disc brake, essentially consists of a brake caliper 1 which is displaceably mounted in a fixed holder (not shown) and an actuating unit 2, the housing 8 of which is not by means of fasteners shown is attached to the caliper 1.
  • a pair of friction pads 4 and 5 is arranged in the caliper 1 such that they face the left and right side surfaces of a brake disc 3.
  • the friction lining 4 shown on the right in the drawing is referred to below as the first friction lining and the other friction lining, designated 5, as the second friction lining.
  • first friction lining 4 can be brought directly into engagement with the brake disk 3 by means of an actuating element 30 by the actuating unit 2
  • the second friction lining 5 is pressed against the opposite side surface of the brake disk 3 by the action of a reaction force applied by the brake caliper 1 when the arrangement is actuated .
  • the aforementioned actuation unit 2 consists of an electric motor 6, which in the example shown is a permanent magnet-excited, electronically commutatable (torque) motor, the stator 9 of which is arranged immovably in the housing 8 and whose rotor 10, which is designed as a hollow shaft, is formed by a tubular support 28 which carries a plurality of permanent magnet segments 29.
  • a reduction gear 7, which is designed in the example shown as a roller screw 11 to 14.
  • the roller screw drive consists of a threaded nut 11 and a threaded spindle 14 forming the aforementioned actuating element, wherein in the threaded nut 11, axially parallel threaded rollers 12, 13 are arranged, which rotate in a planetary manner when the threaded nut 11 rotates without axial displacement, and the threaded spindle 14 into one offset axial movement.
  • Radial guidance of the thread rolls 12, 13 is provided by two guide disks 40 arranged at their ends and toothed rings (not shown).
  • the arrangement is preferably such that the rotor 10 of the torque motor 6 is connected to the threaded nut 11 in a rotationally fixed manner, for example by means of a feather key 39, while the threaded spindle 14 actuates the first friction lining 4 with the interposition of a force transmission plate 24.
  • an anti-rotation device 25 is preferably provided, which is formed by a pin pressed into the friction lining 4, which is received by a recess formed in the force transmission plate 24.
  • a radial bearing which is supported on the brake caliper 1, in the example shown a crossed roller bearing 16, which consists of a bearing outer ring 18 which cooperates with the brake caliper 1 and is divided in FIG on a collar-shaped radial extension 15 of the threaded nut 11 arranged inner bearing ring 17 and a plurality of cylindrical rollers 19 arranged between the two bearing rings 17, 18.
  • the bearing rings 17, 18 form four raceways arranged at right angles to one another, which are inclined at 45 ° to the bearing plane, or two raceways offset by 90 °. pairs of tracks on which the cylindrical rollers 19 (in an X arrangement) alternately roll in one of the two pairs of tracks. Since the cross roller bearing 16 used can accommodate any combination of axial, radial and tilting moment loads, a second bearing can be dispensed with. Instead of a crossed roller bearing, a four-point bearing can also be used.
  • electromechanical means 20 which are formed by an electromagnet, are provided in the housing 8 of the actuating unit 2.
  • the electromagnet 20 in turn consists of a winding 21 immovably arranged in the housing 8 and an armature 22 which is rotationally coupled to the rotor 9 or the threaded nut 11 in such a way that it can carry out a limited longitudinal displacement in the axial direction.
  • the friction linings 4, 5 are provided with contact pins 26.
  • the interior of the housing 8 is protected on the one hand by a cover 23 attached to the housing 8 in the area of the electromagnet 20 and accommodating the winding 21 and on the other hand by an elastic, membrane-like seal 27 against contamination, for example splash water.
  • the seal 27 is preferably clamped between the actuating element 30 or the threaded spindle 14 and a retaining ring 32 which lies axially against the bearing outer ring 18.
  • Fig. 2 shows the aforementioned rotational coupling of the armature 22 to the threaded nut 11, which is preferably done by a positive connection of the two parts.
  • the armature 22 is provided with two radially opposite projections 31 with a trapezoidal cross section, which are received by two grooves 34 correspondingly formed in the wall of the cylindrical bore of the threaded nut 11.
  • the armature 22 is coupled to the threaded nut 11 by means of a non-positive connection, which in the example shown is formed by four flexible sheet metal strips 35 distributed uniformly around the circumference, which are attached to the previously mentioned parts 11 by means of suitable fastening means , 22 are attached.
  • the axial stroke of the armature 22 required for actuating the electromagnet 20 is limited by the elasticity of the metal strips 35.
  • the mode of operation of the disc brake according to the invention can be found in the flow chart shown in FIG. 4.
  • step 40 in which a brake pedal, not shown, is operated.
  • a sensor also not shown) that detects the braking request, for example a brake light switch, generates a control signal that is fed to electronics that activate the electric motor 6.
  • step 41 the electric motor 6 controlled by the electronics generates a clamping force in accordance with the braking request, with which the linings 4, 5 are applied or pressed onto the brake disc 3.
  • step 42 "Change braking request?" a query is made as to whether or not a brake request change has occurred after a predetermined time. If this is not the case, the electromagnet 20 is activated in step 43 “activate motor brake” and then in step 44 "interrupt motor power supply" the power supply to the electric motor 6 is interrupted, so that the tensioning force applied at the beginning of the braking is maintained.
  • step 45 “deactivate motor brake”, so that the threaded nut 11 is released and can perform a rotary movement which can be adjusted the threaded spindle 14 results in the desired sense.

Abstract

The invention concerns an electromechanical motor vehicle disc brake which consists of a floating calliper (1) and an actuating unit (2) disposed thereon. The actuating unit (2) comprises an electric motor (6) which, with the interposition of a reducing gear (7), adjusts an actuating element (30) by means of which one of two friction linings (4, 5) displaceably disposed in the brake calliper (1) is brought into engagement with a brake disc (3). According to the invention, in order to be able to maintain high clamping forces with very low electrical power, means (20, or 21, 22) are provided which, when the electric motor (6) has been actuated, prevent its rotor (10) from turning back when the current fed to the electric motor (6) is subsequently switched off. This measure simultaneously minimizes the heating-up of the electric motor (6).

Description

Elektromechanisch betätigbare ScheibenbremseElectromechanically actuated disc brake
Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einem Bremssattel, sowie einer am Bremssattel angeordneten Betätigungseinheit, mit zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkenden, im Bremssattel begrenzt verschiebbar angeordneten Reibbelägen, wobei einer der Reibbeläge mittels eines Betätigungselementes durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, und wobei die Betätigungseinheit einen koaxial zum Betätigungselement angeordneten Elektromotor sowie ein wirkungsmäßig zwischen ihm und dem Betätigungselement angeordnetes Untersetzungsgetriebe aufweist, wobei der Rotor des Elektromotors ringförmig ausgebildet ist und das Untersetzungsgetriebe radial umgreift.The invention relates to an electromechanically actuated disc brake for motor vehicles with a brake caliper, and an actuating unit arranged on the brake caliper, with two friction linings interacting with each side surface of a brake disk and arranged to be displaceable to a limited extent in the brake caliper, one of the friction linings being actuated directly and by the actuating unit other friction lining can be brought into engagement with the brake disc by the action of a reaction force applied by the brake caliper, and wherein the actuating unit has an electric motor arranged coaxially to the actuating element and a reduction gear arranged operatively between it and the actuating element, the rotor of the electric motor being annular and that Radially encompasses reduction gear.
Eine derartige elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse ist z.B. aus der DE-A-195 11 287.3 bekannt. Die Betätigungseinheit der bekannten Scheibenbremse besteht aus einem Elektromotor, dessen Rotor mittels eines Rollengewindetriebs bzw. eines Planetengetriebes eine Gewindemutter antreibt. Die Drehbewegung der Gewindemutter wird auf eine Betätigungshülse übertragen bzw. bewirkt deren Axialverschiebung, durch die der der Betätigungseinheit zugeordnete Reibbelag in Eingriff mit der Bremsscheibe gebracht wird. Der Rollengewindetrieb wird dabei vorzugsweise vom Rotor des Elektromotors radial umgriffen. Als nachteilig werden bei der bekannten elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse insbesondere der verhältnismäßig beträchtliche Verbrauch elektrischer Energie sowie eine starke Erwärmung des Elektromotors empfunden, die insbesondere dann auftreten, wenn hohe Spannkräfte über einen längeren Zeitraum aufgebracht werden müssen.Such an electromechanically actuated disc brake is known, for example, from DE-A-195 11 287.3. The actuating unit of the known disc brake consists of an electric motor, the rotor of which drives a threaded nut by means of a roller screw drive or a planetary gear. The rotary movement of the threaded nut is transmitted to an actuating sleeve or causes its axial displacement, by means of which the friction lining assigned to the actuating unit is brought into engagement with the brake disc. The roller screw drive is preferably encompassed radially by the rotor of the electric motor. As a disadvantage at perceived the known electromechanically actuated disc brake in particular the relatively considerable consumption of electrical energy and strong heating of the electric motor, which occur in particular when high clamping forces have to be applied over a longer period of time.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die nach dem Aufbringen hoher Spannkräfte diese mit sehr geringen elektrischen Leistungen aufrechterhalten kann. Außerdem soll die Erwärmung des Elektromotors minimiert werden.It is therefore an object of the present invention to propose an electromechanically actuated disc brake of the type mentioned at the outset which, after the application of high clamping forces, can maintain it with very low electrical outputs. In addition, the heating of the electric motor should be minimized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die nach dem Betätigen des Elektromotors ein Rückdrehen seines Rotors bei anschließender Abschaltung des dem Elektromotor zugeführten Stroms verhindern.This object is achieved according to the invention in that means are provided which, after the electric motor is actuated, prevent its rotor from turning back when the current supplied to the electric motor is subsequently switched off.
Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Mittel durch einen Elektromagneten gebildet sind, dessen Anker rotatorisch, längsverschiebbar an den Rotor gekoppelt ist. Die Besonderheit eines derartigen Aktuators liegt in der Ausnutzung kleiner Luftspalte mit dem Resultat sehr hoher Anzugskräfte.To substantiate the idea of the invention, it is provided that the means are formed by an electromagnet, the armature of which is coupled to the rotor in a rotationally displaceable manner. The peculiarity of such an actuator lies in the use of small air gaps with the result of very high attraction forces.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes steht der Anker in kraftübertragender Verbindung mit der Gewindemutter. Die Ankoppelung des Ankers an die Gewindemutter kann beispielsweise mittels einer formschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung erfolgen. Die formschlüssige Verbindung wird dabei vorzugsweise durch am Anker angeformte bzw. ausgebildete radiale Vorsprünge gebildet, die von in der Gewindemutter vorgesehenen Nuten aufgenommen werden. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker und Gewindemutter erfolgt dagegen mittels Biegeblechstreifen, die eine begrenzte Relativverschiebung der beiden Teile zueinander in axialer Richtung ermöglichen. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß bei einem Energieausfall in der Bremsanlage der Elektromagnet - und damit die Haltefunktion der Bremse - immer den sicheren Zustand erreicht, so daß ein Blockieren der Bremse bei einem Energieausfall ausgeschlossen ist.In an advantageous development of the subject matter of the invention, the armature is in a force-transmitting connection with the threaded nut. The anchor can be coupled to the threaded nut, for example, by means of a positive or non-positive connection. The form-fitting connection is preferably formed by radial projections which are formed or formed on the anchor can be taken up by grooves provided in the threaded nut. The non-positive connection between anchor and threaded nut, on the other hand, takes place by means of sheet metal strips, which allow a limited relative displacement of the two parts to one another in the axial direction. These measures ensure that in the event of a power failure in the brake system, the electromagnet - and thus the holding function of the brake - always reaches the safe state, so that the brake cannot be blocked in the event of a power failure.
Eine Minimierung der dem Elektromagneten zugeführten elektrischen Leistung wird nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal dadurch erreicht, daß die Wicklung der Elektromagnetenspule hochohmig ausgeführt ist.A minimization of the electrical power supplied to the electromagnet is achieved according to a further advantageous feature of the invention in that the winding of the electromagnet coil is of high impedance.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing.
In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:
Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen, elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse im Axialschnitt;Figure 1 shows an embodiment of the electromechanically actuated disc brake according to the invention in axial section.
Fig. 2 eine erste Ausführung der Verbindung zwischen der Gewindemutter und dem Anker, undFig. 2 shows a first embodiment of the connection between the threaded nut and the anchor, and
Fig. 3 eine zweite Ausführung der Verbindung zwischen der Gewindemutter und dem Anker, Fig. 4 das Flußdiagramm der Funktion der erfindungsgemäßen Scheibenbremse .3 shows a second embodiment of the connection between the threaded nut and the anchor, Fig. 4 shows the flow diagram of the function of the disc brake according to the invention.
Die in der Zeichnung dargestellte, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach der Erfindung, die im gezeigten Beispiel als eine Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgebildet ist, besteht im wesentlichen aus einem in einem nicht gezeigten feststehenden Halter verschiebbar gelagerten Bremssattel 1 sowie einer Betätigungseinheit 2, deren Gehäuse 8 mittels nicht gezeigter Befestigungselemente am Bremssattel 1 befestigt ist. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel 1 derart angeordnet, daß sie der linken und der rechten Seitenfläche einer Bremsscheibe 3 zugewandt sind.The electromechanically actuated disc brake shown in the drawing according to the invention, which in the example shown is designed as a floating caliper disc brake, essentially consists of a brake caliper 1 which is displaceably mounted in a fixed holder (not shown) and an actuating unit 2, the housing 8 of which is not by means of fasteners shown is attached to the caliper 1. A pair of friction pads 4 and 5 is arranged in the caliper 1 such that they face the left and right side surfaces of a brake disc 3.
Nachstehend wird der in der Zeichnung rechts gezeigte Reibbelag 4 als erster Reibbelag und der andere, mit 5 bezeichnete Reibbelag als zweiter Reibbelag bezeichnet.The friction lining 4 shown on the right in the drawing is referred to below as the first friction lining and the other friction lining, designated 5, as the second friction lining.
Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungselements 30 durch die Betätigungseinheit 2 direkt mit der Bremsscheibe 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.While the first friction lining 4 can be brought directly into engagement with the brake disk 3 by means of an actuating element 30 by the actuating unit 2, the second friction lining 5 is pressed against the opposite side surface of the brake disk 3 by the action of a reaction force applied by the brake caliper 1 when the arrangement is actuated .
Die vorhin erwähnte Betätigungseinheit 2 besteht aus einem Elektromotor 6, der im dargestellten Beispiel als ein permanentmagneterregter, elektronisch kommutierbarer (Torque-) Motor, dessen Stator 9 unbeweglich im Gehäuse 8 angeordnet ist und dessen als eine Hohlwelle ausgebildeter Rotor 10 durch einen rohrförmigen Träger 28 gebildet ist, der mehrere Permanentmagnetsegmente 29 trägt. Zwischen dem Torque-Motor 6 und dem vorhin erwähnten, vorzugsweise koaxial zum Motor 6 angeordneten Betätigungselement 30 ist wirkungsmäßig ein Untersetzungsgetriebe 7 angeordnet, das im gezeigten Beispiel als ein Rollengewindetrieb 11 bis 14 ausgebildet ist. Der Rollengewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 11 sowie einer das vorhin erwähnte Betätigungselement bildenden Gewindespindel 14, wobei in der Gewindemutter 11 achsparallel Gewinderollen 12,13 angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindemutter 11 sich ohne axiale Verschiebung planetenartig drehen und die Gewindespindel 14 in eine axiale Bewegung versetzen. Für eine radiale Führung der Gewinderollen 12,13 sorgen zwei an deren Enden angeordnete Führungsscheiben 40 und nicht gezeigte Zahnkränze.The aforementioned actuation unit 2 consists of an electric motor 6, which in the example shown is a permanent magnet-excited, electronically commutatable (torque) motor, the stator 9 of which is arranged immovably in the housing 8 and whose rotor 10, which is designed as a hollow shaft, is formed by a tubular support 28 which carries a plurality of permanent magnet segments 29. Between the torque motor 6 and the one mentioned above, preferably coaxially to the motor 6 arranged actuating element 30 is effectively a reduction gear 7, which is designed in the example shown as a roller screw 11 to 14. The roller screw drive consists of a threaded nut 11 and a threaded spindle 14 forming the aforementioned actuating element, wherein in the threaded nut 11, axially parallel threaded rollers 12, 13 are arranged, which rotate in a planetary manner when the threaded nut 11 rotates without axial displacement, and the threaded spindle 14 into one offset axial movement. Radial guidance of the thread rolls 12, 13 is provided by two guide disks 40 arranged at their ends and toothed rings (not shown).
Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß der Rotor 10 des Torque-Motors 6 drehfest, beispielsweise mittels einer Paßfeder 39, mit der Gewindemutter 11 verbunden ist, während die Gewindespindel 14 unter Zwischenschaltung einer Kraftübertragungsplatte 24 den ersten Reibbelag 4 betätigt. Zwischen der Kraftübertragungsplatte 24 und dem ersten Reibbelag 4 ist vorzugsweise eine Verdrehsicherung 25 vorgesehen, die durch einen im Reibbelag 4 eingepreßten Stift gebildet ist, der von einer in der Kraftübertragungsplatte 24 ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen wird. Der Führung sowohl des Untersetzungsgetriebes 7 als auch der Hohlwelle bzw. des Rotors 10 dient ein am Bremssattel 1 sich abstützendes Radiallager, im gezeigten Beispiel ein Kreuzrollenlager 16, das aus einem mit dem Bremssattel 1 zusammenwirkenden, in Fig. 1 geteilt ausgeführten Lageraußenring 18, einem auf einer kragenförmigen radialen Erweiterung 15 der Gewindemutter 11 angeordneten Lagerinnenring 17 sowie mehreren, zwischen den beiden Lagerringen 17,18 angeordneten Zylinderrollen 19 besteht. Die Lagerringe 17,18 bilden vier rechtwinklig zueinander angeordnete Laufbahnen, die um 45° zur Lagerebene geneigt sind, bzw. zwei um 90° versetzte Lauf- bahnpaare, auf denen die Zylinderrollen 19 (in X-Anordnung) abwechselnd in einem der beiden Laufbahnpaaren abwälzen. Da das verwendete Kreuzrollenlager 16 jede beliebige Kombination von Axial-, Radial- sowie Kippmomentbelastungen aufnehmen kann, kann auf ein zweites Lager verzichtet werden. Statt eines Kreuzrollenlagers kann auch ein Vierpunktlager Verwendung finden.The arrangement is preferably such that the rotor 10 of the torque motor 6 is connected to the threaded nut 11 in a rotationally fixed manner, for example by means of a feather key 39, while the threaded spindle 14 actuates the first friction lining 4 with the interposition of a force transmission plate 24. Between the force transmission plate 24 and the first friction lining 4, an anti-rotation device 25 is preferably provided, which is formed by a pin pressed into the friction lining 4, which is received by a recess formed in the force transmission plate 24. The guidance of both the reduction gear 7 and the hollow shaft or the rotor 10 is supported by a radial bearing which is supported on the brake caliper 1, in the example shown a crossed roller bearing 16, which consists of a bearing outer ring 18 which cooperates with the brake caliper 1 and is divided in FIG on a collar-shaped radial extension 15 of the threaded nut 11 arranged inner bearing ring 17 and a plurality of cylindrical rollers 19 arranged between the two bearing rings 17, 18. The bearing rings 17, 18 form four raceways arranged at right angles to one another, which are inclined at 45 ° to the bearing plane, or two raceways offset by 90 °. pairs of tracks on which the cylindrical rollers 19 (in an X arrangement) alternately roll in one of the two pairs of tracks. Since the cross roller bearing 16 used can accommodate any combination of axial, radial and tilting moment loads, a second bearing can be dispensed with. Instead of a crossed roller bearing, a four-point bearing can also be used.
Um die Drehbewegung des Rotors 9 jederzeit verhindern sowie Steuersignale für eine Unterbrechung der Stromzufuhr zum Torque-Motor 6 gewinnen zu können, sind im Gehäuse 8 der Betätigungseinheit 2 elektromechanische Mittel 20 vorgesehen, die durch einen Elektromagneten gebildet sind. Der Elektromagnet 20 besteht seinerseits aus einer im Gehäuse 8 unbeweglich angeordneten Wicklung 21 sowie einem Anker 22, der rotatorisch an den Rotor 9 bzw. die Gewindemutter 11 so angekoppelt ist, daß er eine begrenzte Längsverschiebung in axialer Richtung durchführen kann.In order to prevent the rotary movement of the rotor 9 at all times and to be able to obtain control signals for an interruption in the power supply to the torque motor 6, electromechanical means 20, which are formed by an electromagnet, are provided in the housing 8 of the actuating unit 2. The electromagnet 20 in turn consists of a winding 21 immovably arranged in the housing 8 and an armature 22 which is rotationally coupled to the rotor 9 or the threaded nut 11 in such a way that it can carry out a limited longitudinal displacement in the axial direction.
Der sicheren Erkennung einer Berührung zwischen den Reibbelägen 4,5 mit der Bremsscheibe 3 sind die Reibbeläge 4,5 mit Kontaktstiften 26 versehen. Der Innenraum des Gehäuses 8 wird einerseits durch einen im Bereich des Elektromagneten 20 am Gehäuse 8 angebrachten, die Wicklung 21 aufnehmenden Deckel 23 und andererseits durch eine elastische, membranartige Dichtung 27 vor Verunreinigungen, beispielsweise Spritzwasser, geschützt. Die Dichtung 27 ist dabei vorzugsweise zwischen dem Betätigungselement 30 bzw. der Gewindespindel 14 und einem am Lageraußenring 18 axial anliegenden Haltering 32 eingespannt.To reliably detect contact between the friction linings 4, 5 and the brake disc 3, the friction linings 4, 5 are provided with contact pins 26. The interior of the housing 8 is protected on the one hand by a cover 23 attached to the housing 8 in the area of the electromagnet 20 and accommodating the winding 21 and on the other hand by an elastic, membrane-like seal 27 against contamination, for example splash water. The seal 27 is preferably clamped between the actuating element 30 or the threaded spindle 14 and a retaining ring 32 which lies axially against the bearing outer ring 18.
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 33 versehen. Fig. 2 zeigt die vorhin erwähnte rotatorische Ankoppelung des Ankers 22 an die Gewindemutter 11, die vorzugsweise durch eine formschlüssige Verbindung der beiden Teile erfolgt. Zu diesem Zweck ist der Anker 22 mit zwei radial gegenüberliegend ausgebildeten Vorsprüngen 31 mit trapezförmigem Querschnitt versehen, die von zwei in der Wandung der zylindrischen Bohrung der Gewindemutter 11 entsprechend ausgebildeten Nuten 34 aufgenommen werden.In order to be able to effectively transmit the heat generated during operation of the torque motor 6 to the surroundings, the housing 8 is provided with large-area cooling fins 33. Fig. 2 shows the aforementioned rotational coupling of the armature 22 to the threaded nut 11, which is preferably done by a positive connection of the two parts. For this purpose, the armature 22 is provided with two radially opposite projections 31 with a trapezoidal cross section, which are received by two grooves 34 correspondingly formed in the wall of the cylindrical bore of the threaded nut 11.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung erfolgt die Ankoppelung des Ankers 22 an die Gewindemutter 11 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung, die im dargestellten Beispiel durch vier am Umfang gleichmäßig verteilte Biegeblechstrei- fen 35 gebildet ist, die über geeignete Befestigungsmittel an den vorhin erwähnten Teilen 11, 22 befestigt sind. Der für die Betätigung des Elektromagneten 20 erforderliche axiale Hub des Ankers 22 ist dabei durch die Elastizität der Blechstreifen 35 begrenzt.In the embodiment shown in FIG. 3, the armature 22 is coupled to the threaded nut 11 by means of a non-positive connection, which in the example shown is formed by four flexible sheet metal strips 35 distributed uniformly around the circumference, which are attached to the previously mentioned parts 11 by means of suitable fastening means , 22 are attached. The axial stroke of the armature 22 required for actuating the electromagnet 20 is limited by the elasticity of the metal strips 35.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Scheibenbremse ist dem in Fig. 4 dargestellten Flußdiagramm zu entnehmen.The mode of operation of the disc brake according to the invention can be found in the flow chart shown in FIG. 4.
Die Betätigung der Bremse wird mit dem Schritt 40 "Start" eingeleitet, in dem ein nicht gezeigtes Bremspedal betätigt wird. Ein ebenso nicht gezeigter, den Bremswunsch erfassender Sensor, beispielsweise ein Bremslichtschalter, erzeugt ein Steuersignal, das einer den Elektromotor 6 aktivierenden Elektronik zugeführt wird.The application of the brake is initiated with step 40 "Start", in which a brake pedal, not shown, is operated. A sensor (also not shown) that detects the braking request, for example a brake light switch, generates a control signal that is fed to electronics that activate the electric motor 6.
Im Schritt 41 erzeugt der durch die Elektronik angesteuerte Elektromotor 6 eine Spannkraft gemäß dem Bremswunsch, mit der ein Anlegen bzw. Andrücken der Beläge 4 , 5 an die Bremsscheibe 3 erfolgt. Im Schritt 42 "Bremswunschänderung?" wird abgefragt, ob nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit eine Bremswunschänderung stattgefunden hat oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird der Elektromagnet 20 im Schritt 43 "Motorbremse aktivieren" aktiviert und im Schritt 44 "Motorstromzufuhr unterbrechen" anschließend die Stromzufuhr zum Elektromotor 6 unterbrochen, so daß die am Anfang der Bremsung eingesteuerte Spannkraft aufrechterhalten wird.In step 41, the electric motor 6 controlled by the electronics generates a clamping force in accordance with the braking request, with which the linings 4, 5 are applied or pressed onto the brake disc 3. In step 42 "Change braking request?" a query is made as to whether or not a brake request change has occurred after a predetermined time. If this is not the case, the electromagnet 20 is activated in step 43 "activate motor brake" and then in step 44 "interrupt motor power supply" the power supply to the electric motor 6 is interrupted, so that the tensioning force applied at the beginning of the braking is maintained.
Bei einer Änderung des Bremswunsches, beispielsweise einem Lösen der Bremse oder einer Erhöhung der Bremskraft, erfolgt im Schritt 45 "Motorbremse deaktivieren" ein Abschalten des dem Elektromagneten 20 zugeführten Stroms, so daß die Gewindemutter 11 freigegeben wird und eine Drehbewegung ausführen kann, die ein Verstellen der Gewindespindel 14 im gewünschten Sinne zur Folge hat. In the event of a change in the braking request, for example a release of the brake or an increase in the braking force, the current supplied to the electromagnet 20 is switched off in step 45 “deactivate motor brake”, so that the threaded nut 11 is released and can perform a rotary movement which can be adjusted the threaded spindle 14 results in the desired sense.
Bezugs zeichen listeReference sign list
1 Bremssattel1 brake caliper
2 Betätigungseinheit2 operating unit
3 Bremsscheibe3 brake disc
4 Reibbelag4 friction lining
5 Reibbelag5 friction lining
6 Elektromotor6 electric motor
7 Untersetzungsgetriebe7 reduction gear
8 Gehäuse8 housing
9 Stator9 stator
10 Rotor10 rotor
11 Gewindemutter11 threaded nut
12 Gewinderolle12 thread roll
13 Gewinderolle13 thread roll
14 Spindel14 spindle
15 Erweiterung15 extension
16 Radiallager16 radial bearings
17 Lagerinnenring17 bearing inner ring
18 Lageraußenring18 bearing outer ring
19 Zylinderrolle19 cylindrical roller
20 Elektromagnet20 electromagnet
21 Wicklung21 winding
22 Anker 3 Deckel 4 Kraftübertragungsplatte 5 Verdrehsicherung 6 Kontaktstift 7 Dichtung 8 Träger 9 Permanentmagnetsegment 0 Betätigungselement 1 Vorsprung 2 Haltering Kühlrippe22 anchor 3 cover 4 power transmission plate 5 anti-rotation 6 contact pin 7 seal 8 support 9 permanent magnet segment 0 actuating element 1 projection 2 retaining ring Cooling fin
Nutgroove
BiegeblechstreifenSheet metal strips
Schrittstep
Schrittstep
Schrittstep
Schrittstep
Schrittstep
Schritt step

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einem Bremssattel, sowie einer am Bremssattel angeordneten Betätigungseinheit, mit zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkenden, im Bremssattel begrenzt verschiebbar angeordneten Reibbelägen, wobei einer der Reibbeläge mittels eines Betätigungselementes durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Reibbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, und wobei die Betätigungseinheit einen koaxial zum Betätigungselement angeordneten Elektromotor sowie ein wirkungsmäßig zwischen ihm und dem Betätigungselement angeordnetes Untersetzungsgetriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (20 bzw. 21,22) vorgesehen sind, die nach dem Betätigen des Elektromotors (6) ein Rückdrehen seines Rotors (10) bei anschließender Abschaltung des dem Elektromotor (6) zugeführten Stroms verhindern.1.Electro-mechanically actuated disc brake for motor vehicles with a brake caliper and an actuating unit arranged on the brake caliper, with two friction linings interacting with one side surface of a brake disk and arranged to be displaceable to a limited extent in the brake caliper, one of the friction linings being directly actuated by the actuating unit and the other friction lining by means of an actuating element can be brought into engagement with the brake disc by the action of a reaction force exerted by the brake caliper, and wherein the actuating unit has an electric motor arranged coaxially to the actuating element and a reduction gear arranged effectively between it and the actuating element, characterized in that means (20 or 21, 22 ) are provided which, after the electric motor (6) is actuated, prevent its rotor (10) from turning back when the current supplied to the electric motor (6) is subsequently switched off.
2. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch einen Elektromagneten (20 bzw. 21,22) gebildet sind, dessen Anker (22) rotatorisch, längsverschiebbar an den Rotor (10) gekoppelt ist.2. Electromechanically actuated disc brake according to claim 1, characterized in that the means are formed by an electromagnet (20 or 21, 22), the armature (22) of which is coupled in a rotationally displaceable manner to the rotor (10).
3. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 2, wobei der Rotor des Elektromotors ringförmig ausgebildet ist, das Untersetzungsgetriebe radial umgreift und mit einer Gewindemutter zusammenwirkt, die ein axial verstellbares Betätigungselement betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (22) in kraftübertragender Verbindung mit der Gewindemutter (11) steht .3. Electromechanically actuated disc brake according to claim 2, wherein the rotor of the electric motor is ring-shaped, engages radially around the reduction gear and cooperates with a threaded nut which actuates an axially adjustable actuating element, characterized in that the armature (22) is in force-transmitting connection with the threaded nut (11).
4. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelung des Ankers (22) an die Gewindemutter (11) mittels einer formschlüssigen Verbindung (31,34) erfolgt.4. Electromechanically actuated disc brake according to claim 3, characterized in that the coupling of the armature (22) to the threaded nut (11) takes place by means of a positive connection (31, 34).
5. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung durch am Anker (22) angeformte bzw. ausgebildete radiale Vorsprünge (31) gebildet wird, die von in der Gewindemutter (11) vorgesehenen Nuten (34) aufgenommen werden.5. Electromechanically actuated disc brake according to claim 4, characterized in that the positive connection by formed on the armature (22) molded or formed radial projections (31) which are received by the threaded nut (11) provided grooves (34).
6. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelung des Ankers (22) an die Gewindemutter (11) mittels einer kraftschlüssigen Verbindung (35) erfolgt.6. Electromechanically actuated disc brake according to claim 3, characterized in that the coupling of the armature (22) to the threaded nut (11) takes place by means of a non-positive connection (35).
7. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker (22) und Gewindemutter (11) mittels Biegeblechstreifen (35) erfolgt, die eine begrenzte Relativverschiebung der beiden Teile (22,11) zueinander in axialer Richtung ermöglichen.7. Electromechanically actuated disc brake according to claim 6, characterized in that the non-positive connection between armature (22) and threaded nut (11) by means of flexible sheet strips (35), which allow a limited relative displacement of the two parts (22, 11) to one another in the axial direction .
8. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (21) des Elektromagneten (20) hochohmig ausgeführt ist. 8. Electromechanically actuated disc brake according to one of the preceding claims, characterized in that the winding (21) of the electromagnet (20) is designed with high resistance.
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