EP0956460A1 - Bremsanlage, insbesondere mit einer scheibenbremse in schwimmsattel-bauart, für ein kraftfahrzeug - Google Patents
Bremsanlage, insbesondere mit einer scheibenbremse in schwimmsattel-bauart, für ein kraftfahrzeugInfo
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- EP0956460A1 EP0956460A1 EP98909287A EP98909287A EP0956460A1 EP 0956460 A1 EP0956460 A1 EP 0956460A1 EP 98909287 A EP98909287 A EP 98909287A EP 98909287 A EP98909287 A EP 98909287A EP 0956460 A1 EP0956460 A1 EP 0956460A1
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Definitions
- the invention relates to a brake system, in particular with a disc brake in the form of a floating caliper, for a motor vehicle according to claim 1.
- an electromechanical brake system in which an electric motor that is reversible in its direction of rotation with a shaft that is axially adjustable via a screw thread presses the brake lining against a brake disk or lifts it off;
- the brake lining is mounted for a pivoting movement about an axis parallel to the side surface of the brake disc and laterally spaced from this surface, which is essentially at right angles to an axis tangential to the outer circumference and in the plane of the brake disc Line is arranged so that the frictional force between the brake pad and the brake disc has a complementary component to the force applied by the electric motor to press the brake pads against the brake disc.
- the invention has for its object to provide an electromechanically actuated brake system, in particular with a disc brake in the form of a floating caliper, for a motor vehicle, which compared to known solutions with sufficient dimensioning in terms of clamping force and response time by greater compactness and greater stroke -Distinguishes travel path that enables direct wear compensation without a separate adjustment device.
- the axial diameter of the threaded spindle which can be enlarged thereby, means that large axial travel paths without the risk of kinking the axial lifting means and the transmission of high displacement Actuating forces possible, whereby a self-reinforcing additional lever transmission and a separate adjusting device are unnecessary.
- the outside diameter of the threaded spindle is at least in the order of magnitude of the outside diameter of the motor drive shaft or the rotor shaft.
- 1 shows an axial section of a first embodiment with an electric motor arranged axially aligned behind the spindle drive; 2 shows an axial section of a second embodiment with an electric motor arranged parallel to the spindle drive and coupled via a gear.
- a brake caliper 1 each show a brake system for a wheel of a motor vehicle in a so-called floating caliper version;
- a brake caliper 1 the same force is exerted by a brake piston 2 on one first brake pad 1.3, which is arranged here on the right in front of a brake disk 1.1, as on the second brake pad 1.2, which is arranged here on the left in front of the brake disk 1.1.
- the housing of an electromechanical brake actuator which optionally also — as in the case of the exemplary embodiment according to FIG.
- the spindle drive 2-4 is axially offset with respect to the electric motor 5; by the electric motor
- axially fixed threaded spindle 3 drives at the free end of the motor drive shaft 6 the coaxially overlapping spindle nut, which is designed as part of the brake caliper 2, with an axial stroke; the brake caliper 2 or the spindle nut integrated therewith are relative to the brake pads 1.2; 1.3 secured against rotation, in particular by a positive wedge 2.1.
- a roller drive 2-4 is preferably provided, in which the threaded spindle 3 triggers the stroke movement of the spindle nut and thus of the brake piston 2 via coaxial rollers 4.
- the electric motor 5 is axially aligned behind the spindle drive 2-4, so that the rotor shaft 5.1 of the electric motor 5 forms the motor drive shaft 6, which is designed as a threaded spindle 3 at its left end.
- the electric motor 5 is arranged parallel to the spindle drive 2-4, the rotor shaft 5.1 via a spur gear reduction gear 9 - here in the form of a toothed belt drive - is coupled to the motor drive shaft 6, which in turn at its left free end as a threaded spindle 3 is trained.
- a spur gear reduction gear 9 - here in the form of a toothed belt drive - is coupled to the motor drive shaft 6, which in turn at its left free end as a threaded spindle 3 is trained.
- the toothed belt drive provided here for coupling between the motor drive shaft 6 and the rotor shaft 5.1, it is also possible, for example, to use a pure gear transmission.
- the mutually parallel arrangement of the electric motor and spindle drive advantageously shortens the axial overall length of the overall assembly on the one hand, and on the other hand the spindle pitch of the spindle transmission can be increased in the sense of a greater maximum load capacity of the spindle drive.
- the motor drive shaft 6 is only supported in a central bearing 8, preferably at the end facing away from the threaded spindle 3, with an additional radial support on the spindle-side end via the rollers 4 the spindle nut or the brake caliper 2 can take place, which in turn is supported in the brake caliper 1.
- connection can be provided via a coupling between these, then non-one-piece, components, in particular in the sense of greater flexibility for production and service.
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Abstract
Für eine axial kompakte, ohne gesonderte Nachstellvorrichtung arbeitende elektromechanische Fahrzeugbremse arbeitet eine von einem Elektromotor (5) angetriebene axial fixierte Spindelwelle (3) auf eine koaxial übergreifende mit Axialhub verstellbare, gegen eine Verdrehung gesicherte Spindelmutter, die als Teil des die Bremsbeläge betätigenden Bremskolbens (2) ausgebildet ist; der Elektromotor ist axial fluchtend hinter dem Spindeltrieb (2-4) oder parallel zu diesem mit einer Ankopplung durch ein Getriebe (7) angeordnet.
Description
Beschreibung
Bremsanlage, insbesondere mit einer Scheibenbremse in Schwimmsattel-Bauart, für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage, insbesondere mit einer Scheibenbremse in Schwimmsattel-Bauart, für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1.
Durch die DE 38 10 012 AI ist eine elektromechanische Bremsanlage bekannt, bei der ein in seiner Drehrichtung umkehrbarer Elektromotor mit einer über ein Schraubgewinde axial verstellbaren Welle den Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe andrückt bzw. von dieser abhebt; zur Erzielung einer selbstver- stärkenden Komponente wird der Bremsbelag für eine Schwenkbewegung um eine zur Seitenfläche der Bremsscheibe parallele und seitwärts von dieser Fläche beabstandete Achse gelagert ist, die im wesentlichen im rechten Winkel zu einer zum Außenumfang tangentialen und in der Ebene der Bremsscheibe ver- laufenden Linie angeordnet ist, so daß die Reibungskraft zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe eine ergänzende Komponente zu der von dem Elektromotor zum Andruck der Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe aufgebrachten Kraft aufweist.
In der älteren deutschen Patentanmeldung Aktz . 196 299 37 wird ebenfalls eine elektromechanische Bremsanlage mit einer selbstverstärkenden Hebelübertragung vorgeschlagen, die jedoch selbsttätigen Ausgleich des Verschleißes der Bremsbeläge zusätzlich mit einer mechanischen Nachstellvorrichtung ausge- stattet ist, wozu in einfacher und kompakter Bauart eine Rat- schen-Abstützung zwischen der Hebelübertragung und dem die Bremsbeläge aufnehmenden Bremssattel vorgesehen ist.
In der Zeitschrift ATZ 98 (1996) 6, Seiten 328-332, insbesondere Bild 2, ist eine elektromechanische Fahrzeugbremse mit einem radial und axial innerhalb des Rotorraums angeordneten Spindeltrieb beschrieben, dessen Gewindespindel von einer axial fixierten Gewindemutter übergriffen wird und mit Axial- hub auf einen die Bremsbeläge verstellenden Bremssattel wirkt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch einen Elektromotor elektromechanisch betätigte Bremsanlage, insbesondere mit einer Scheibenbremse in Schwimmsattel-Bauart, für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die im Vergleich zu bekannten Lösungen bei hinreichender Dimensionierung hinsichtlich Spannkraft und Reaktionszeit sich durch größere Kompaktheit und größeren Hub-Verfahrweg auszeichnet, der einen direkten Verschleißausgleich ohne gesonderte Nachstellvorrichtung ermöglicht .
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Bremskolbens als von der rotierenden Gewindespindel außerhalb des Rotorraums des Elektromotors mit Axialhub angetriebener, gegenüber den Bremsbelägen verdrehgesichterter Spindelmutter sind aufgrund des dadurch vergrößerbaren Durchmessers der Gewindespindel bei kompaktem Aufbau große axiale Verfahrwege ohne Knickgefahr der axialen Hubmittel sowie die Übertragung hoher Ver- Stellkräfte möglich, wodurch sich eine selbstverstärkende zusätzliche Hebelübertragung und eine gesonderte Nachstellvorrichtung erübrigen. Zweckmäßigerweise liegt unter voller Ausnutzung des Bauraums der Außendurchmesser der Gewindespindel zumindest in der Größenordnung des Außendurchmessers der Mo- torantriebswelle bzw. der Rotorwelle.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
FIG 1 In einem Axialschnitt eine erste Ausführung mit einem axial fluchtend hinter dem Spindeltrieb angeordneten Elektromotor; FIG 2 in einem Axialschnitt eine zweite Ausführung mit ei- nem parallel zu dem Spindeltrieb angeordneten, über ein Getriebe angekoppelten Elektromotor.
FIG 1,2 zeigen jeweils eine Bremsanlage für ein Rad eines Kraftfahrzeuges in sogenannter Schwimmsattel-Ausführung; in einem Bremssattel 1 wird von einem Bremskolben 2 auf den einen, hier rechts vor einer Bremsscheibe 1.1 angeordneten ersten Bremsbelag 1.3 die gleiche Kraft ausgeübt wie auf den zweiten, hier links vor der Bremsscheibe 1.1 angeordneten Bremsbelag 1.2. Mit dem Bremssattel 1 integriert, gegebenen- falls einstückig ausgeführt, ist das Gehäuse eines elektrome- chanischen Bremsaktors, der gegebenenfalls auch - wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß 1 - das Motorgehäuse des antreibenden Elektromotors 5 umfaßt, dessen Rotation seiner Rotorwelle 5.1 über eine Motorantriebswelle 6 sowie einen daran angekoppelten Spindeltrieb 2-4 in eine axiale Hubbewegung des Bremskolbens 2 und damit der Bremsbeläge 1.2; 1.3 relativ zu der Bremsscheibe 1.1 umgesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist jeweils der Spindeltrieb 2-4 axial gegen- über dem Elektromotor 5 versetzt; die durch den Elektromotor
5 in Rotation versetzte, axial fixierte Gewindespindel 3 treibt an dem freien Ende der Motorantriebswelle 6 die koaxial übergreifende Spindelmutter, die als Teil des Bremssattels 2 ausgebildet ist, mit Axialhub an; der Bremssattel 2
bzw. die damit integrierte Spindelmutter sind relativ zu den Bremsbelägen 1.2; 1.3 verdrehgesichert, insbesondere durch eine formschlüssige Verkeilung 2.1.
Zur Sicherung einer hohen Kraftübertragung von der Spindel- welle bzw. Gewindespindel 3 zu der mit dem Bremskolben 2 integrierten Spindelmutter und dazu optimaler Steigungsauslegung und im Sinne eines geringen Reibungswiderstandes ist als Spindeltrieb 2-4 bevorzugt ein an sich bekannter Rollengewin- detrieb vorgesehen, bei dem die Gewindespindel 3 über koaxiale Rollen 4 die Hubbewegung der Spindelmutter und damit des Bremskolbens 2 auslöst.
Gemäß FIG 1 ist der Elektromotor 5 axial fluchtend hinter dem Spindeltrieb 2-4 angeordnet, derart daß die Rotorwelle 5.1 des Elektromotors 5 die Motorantriebswelle 6 bildet, die an ihrem linken Ende als Gewindespindel 3 ausgebildet ist.
Ge mäß FIG 2 ist der Elektromotor 5 parallel zum Spindeltrieb 2-4 angeordnet, wobei die Rotorwelle 5.1 über ein Stirnrad- Untersetzungsgetriebe 9 - hier in Form eines Zahnriemenantriebes - mit der Motorantriebswelle 6 gekoppelt ist, die wiederum an ihrem linken freien Ende als Gewindespindel 3 ausgebildet ist. Anstelle des hier zur Ankopplung zwischen der Motorantriebswelle 6 und der Rotorwelle 5.1 vorgesehenen Zahnriemenantriebes kann z.B. auch ein reines Zahnradgetriebe verwendet werden. Durch die zueinander parallele Anordnung von Elektromotor und Spindeltrieb wird in vorteilhafter Weise einerseits die axiale Baulänge des Gesamtaggregats verkürzt und kann andererseits die Spindelsteigung der Spindelübertragung im Sinne einer größeren maximalen Tragkraft des Spindeltriebs vergrößert werden.
Die Motorantriebswelle 6 ist sowohl beim Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1 als auch beim Ausführungsbeispiel gemäß FIG 2 lediglich in einem Zentrallager 8, vorzugsweise an dem der Gewindespindel 3 abgewandten Ende, gelagert, wobei eine zusätz- liehe radiale Abstützung an dem spindelseitigen Ende über die Rollen 4 an der Spindelmutter bzw. dem Bremssattel 2 erfolgen kann, der seinerseits im Bremssattel 1 abgestützt ist.
Anstelle der Einstückigkeit zwischen Motorantriebswelle 6 ei- nerseits und Gewindespindel 3 andererseits kann auch - insbesondere im Sinne einer größeren Flexibilität für Fertigung und Service - eine Verbindung über eine Kupplung zwischen diesen, dann nicht einstückigen, Bauteilen vorgesehen werden.
Claims
1. Bremsanlage, insbesondere mit einer Scheibenbremse in Schwimmsattel-Bauart, für ein Kraftfahrzeug - mit an einem Bremssattel (1) eines Rades montiertem elek- tromechanisehen Radbremsaktor; mit relativ zu dem Bremssattel (1) von einem Elektromotor (5) über einen Spindeltrieb (2-4) mit axialem Hub verstellbaren, zumindest einen Bremsbelag (1.2; 1.3) betä- tigenden, Bremskolben (2); mit einem Bremskolben (2) , der als mit Axialhub verstellbare, gegen eine Verdrehung gesicherte Spindelmutter des Spindeltriebs (2-4) ausgebildet ist und die axial fixierte Gewindespindel (3) des Spindeltriebs (2-4) koaxial übergreift, mit einer im Sinne einer axialen Verlängerung der Motorantriebswelle (6) des Elektromotors (5) ausgebildeten Gewindespindel (3).
2. Bremsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch mit einem Außendurchmesser der Gewindespindel (3) zumindest in der Größenordnung des Außendurchmessers der Motorantriebswelle (6) .
3. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem einzigen Zentrallager (8) für die Motorantriebswelle (6) mit axialer Verlängerung als Gewindespin- del (3).
Bremsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch mit einem einzigen Zentrallager (8) im Bereich des der Gewindespindel (3) abgewandten Endes der Motorantriebswelle (6) .
5. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer radialen Abstützung der Motorantriebswelle (6) bzw. ihrer axialen Verlängerung als Gewindespindel (3) über die Gewindespindel (3) an dem als Spindelmutter ausgebildeten Bremskolben (2) .
6. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche - mit einer Motorantriebswelle (6) als axial fluchtende Rotorwelle (5.1) eines koaxial hinter dem Spindeltrieb (2-4) angeordneten Elektromotors (5) .
7. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden An- Sprüche 1-5 mit einer Motorantriebswelle (6) , die über ein Getriebe (7) an die Rotorwelle (5.1) eines parallel zu dem Spindeltrieb (2-4) angeordneten Elektromotors (5) angekoppelt ist.
8. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Rollengewindetrieb als Spindeltrieb (2-4) .
9. Bremsanläge nach dem vorhergehenden Anspruch mit einem integrierten, insbesondere einstückigen Bremssattel-Motorgehäuse (1) .
10. Bremsanlage nach zumindest einem der vorhergehenden An- sprüche mit einer formschlüssigen Verdrehsicherung zwischen den Bremsbelägen (1.2; 1.3) einerseits und dem Bremskolben (2 ] andererseits .
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