EP2536610A1 - Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare scheibenbremse - Google Patents

Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare scheibenbremse

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Publication number
EP2536610A1
EP2536610A1 EP11703419A EP11703419A EP2536610A1 EP 2536610 A1 EP2536610 A1 EP 2536610A1 EP 11703419 A EP11703419 A EP 11703419A EP 11703419 A EP11703419 A EP 11703419A EP 2536610 A1 EP2536610 A1 EP 2536610A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
brake
measuring device
force
deformation body
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Withdrawn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
EP11703419A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Bachon
Holger Von Hayn
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
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2536610A1 publication Critical patent/EP2536610A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • 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
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005—Force, torque, stress or strain
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • 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
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/44—Mechanical mechanisms transmitting rotation
    • F16D2125/46—Rotating members in mutual engagement
    • F16D2125/50—Rotating members in mutual engagement with parallel non-stationary axes, e.g. planetary gearing

Definitions

  • the invention relates to an actuating unit for an electromechanically actuated disc brake according to Oberbeg ⁇ reef of claim. 1
  • an electromechanically actuated disc brake which consists of a floating caliper so ⁇ as a saddle arranged on the actuating unit with an electric motor and a roller screw.
  • a force measuring device is arranged, by means of which the clamping force of the brake can be determined, wherein the force measuring ⁇ device is arranged in a bore of the threaded spindle.
  • WO 2004/083670 AI discloses a generic Actuate ⁇ tion unit for an electromechanically actuated disc brake for motor vehicles with an electric motor and operatively arranged between the electric motor and an actuator first reduction gear.
  • a force measuring element can be arranged in the first reduction gear. More detailed information on the arrangement and design of the force measuring element are not disclosed.
  • the present invention is based on the object 1, an actuating unit for an electromechanically actuated Disc brake of the type mentioned felicitzustel ⁇ len, which has a high accuracy of the clamping force determination and thereby manufacturing technology is as simple and inexpensive.
  • the invention is based on the idea that in the force flow between the threaded spindle and the caliper, a rolling bearing and a force measuring device with at least one deformation body, which deforms under the action of the force to be determined, are arranged, wherein the threaded ⁇ spindle on the rolling bearing on the Deformation body of
  • the rolling bearing is designed as a needle bearing.
  • the achievable residual clamping force significantly ver Ringert ⁇ upon failure of the electromechanically actuatable brake.
  • the rolling bearing is designed as a tapered roller bearing or a ball bearing. Due to the fact that taper roller bearings or ball bearings have a lower coefficient of friction, the achievable residual clamping force can be further reduced.
  • At least part of the deformation body of the Kraftmesseinrich ⁇ tion is formed as at least a part of the rolling bearing. Due to this "double use" of the deformable body is a clotting ⁇ Gere overall length can be achieved. Further, the thereby resulting ER aimed at reducing components to optimize costs. As a result of the reduced number of components, any contour deviations occurring at the boundary surfaces occur less frequently or have a smaller influence, which increases the accuracy of the force measurement. Particularly preferably, a part of the deformation body of the force measuring device and a part of the rolling bearing are integrally formed.
  • a part of the deformation body of Kraftmessein ⁇ direction is formed as a bearing disc of the needle bearing.
  • a part of the deformation body of the force ⁇ measuring device is preferably designed as a ball bearing ring of the ball bearing or a tapered roller bearing ring of the tapered roller bearing.
  • strain gauges For measuring the deformation of the deformation body, which is a measure of the brake application force, strain gauges, e.g. in the form of strain gauges, arranged.
  • An advantage of the invention is that an increased Wegig ⁇ ness of the clamping force determination is achieved. In this case a production-technical simplification and / or production ⁇ tion cost reduction is achieved.
  • Another advantage of the invention is that a shorter overall length is achieved by a combination of force measuring device and bearing. Due to the smaller number of components, the manufacturing costs for the operating unit are also reduced. Furthermore, the influence of manufacturing inaccuracies is reduced. The latter increases the accuracy of the force measuring device and thus the determination of the clamping force.
  • the reduction gear as a WälzSystemgewinde- drive, in particular ball screw, formed with a drivable by means of the electric motor threaded spindle.
  • the actuator unit comprises a Zvi ⁇ rule the electric motor and a part of the drive Unterschge ⁇ disposed second reduction gear, for example, Ro ⁇ tations-rotation gear.
  • Fig. 1 is a known electromechanically actuated
  • FIG. 2 is a partial view of a first embodiment of an actuating unit according to the invention for an electromechanically actuated disc brake
  • FIG. 3 partial view of a second embodiment of the invention actuating unit for a Electromechanically actuated disc brake
  • Fig. 4 is a partial view of a third embodiment of an actuating unit according to the invention for an electromechanically actuated disc brake.
  • Fig. 1 shows a known from WO 2004/083670 AI electro ⁇ mechanically actuated brake
  • the brake caliper shown in section is slidably mounted in a stationary holder, not shown.
  • a pair of friction linings 4 and 5 are disposed in the caliper so as to face the left and right side surfaces of a brake disk 6. While the first friction lining 4 by means of a Betchanistsele ⁇ member 7 can be brought by an operating unit directly connected to the brake ⁇ disc 6 in engagement, the second friction lining 5 is formed by the action of an applied during actuation of the arrangement by the brake caliper reaction force against the gege ⁇ nüberode side surface the brake disc 6 pressed.
  • the operating unit that is mounted on the brake caliper by means not shown Fixed To ⁇ restriction means has a modular structure and consists essentially of four
  • independent subassemblies or modules namely of a driving unit 1, a first friction lining 4 actuating the first reduction gear unit 2, which converts the same time a Rotati ⁇ onsterrorism into a translational movement, one operatively connected between the driving unit 1 and the first reduction ⁇ transmission 2 second Reduction gear ⁇ 3 and an electronic control unit 8.
  • the drive unit consists of an electric motor 1, the stator 9 is arranged immovably in a motor housing 12 and the rotor 10 is connected to a shaft 13, which operatively connected to the second reduction gear 3 is.
  • the first reduction gear 2 is designed as a Kugelge ⁇ wind operation, which is arranged in a gear housing 14 ⁇ .
  • the ball screw consists of a threaded nut 16 and a threaded spindle 17, wherein between ⁇ tween the threaded nut 16 and the threaded spindle 17 a plurality of unspecified balls are arranged, which rotate during a rotational movement of the threaded spindle 17 and the threaded nut 16 in an axial or move translational motion.
  • the threaded nut 16 is made in two parts and consists of a first part 18, which forms the Be ⁇ plannedungselement 7 mentioned above, and a second part 19, in which a return region is formed for the balls, in which the balls without loading at the beginning of can run back into a supporting career.
  • the second reduction gear ⁇ be 3, for example, is designed as a planetary gear.
  • the arrangement is such that the rotor 10 or the shaft 13 of the electric motor with the interposition of the second reduction gear 3, the threaded spindle 17 rubs ant ⁇ ⁇ while the first part 18 of the threaded nut 16 is supported on the first friction lining 4.
  • the coupling of the first reduction gear 2 to the second reduction gear 3 he follows ⁇ by means of a transverse force-free plug-in connection, which carries the reference numeral 20 and which can be performed, for example, as a notched toothing ⁇ .
  • the bearing of the rotor 10 serve two radial bearings 21, 22, which are arranged in the motor housing 12.
  • Fig. 2 shows schematically a partial view of a first Aus ⁇ exemplary embodiment of an actuating unit according to the invention for an electromechanically actuated disc brake.
  • the area of the reduction gear 2, which converts a rotational movement into a translational movement, and its support on the caliper 50 is shown enlarged.
  • electric motor 1 (not shown) driven Ge ⁇ threaded spindle 17 is supported via a needle bearing 33, and a force-measuring device 30 to the brake caliper 50 from.
  • Needle bearing 33 is disposed between threaded spindle 17 and force measuring device 30 and serves inter alia, the power transmission between the spindle 17 and a deformation body 35 of the force measuring device 30.
  • Needle bearing 33 includes bearing discs 31 and 32.
  • Force measuring device 30 is supported on the brake caliper housing 50, according to the embodiment in FIG. 2 via a further component 34, and in particular fixed, insbeson ⁇ particular rotation, on the caliper (housing) 50 is arranged.
  • Bearing ⁇ disc 32 and the deformed body 35 of the force measuring device 30 are hardened.
  • a needle bearing 33 is advantageous due to the small available space.
  • Fig. 3 shows schematically a partial view of a second Aus ⁇ exemplary embodiment of an actuating unit according to the invention for an electromechanically actuated disc brake.
  • ⁇ at the arranged between the threaded spindle 17 and force measuring device 40 rolling bearing is designed as a ball bearing 42.
  • the rolling bearing may be designed as a tapered roller bearing (not shown).
  • a ball bearing 42 or a Kegelrollenla ⁇ gers instead of a needle bearing 33 is particularly advantageous because ball or tapered roller bearings 42 permit a lower coefficient of friction due to design. Due to the design needle roller bearings 33 have a higher coefficient of friction, especially when loaded with axial ⁇ forces.
  • a ball or tapered roller bearing 42 thus, the advantage can be achieved that, when ei ⁇ nem failure of the electro-mechanically actuated (operation) brake, the residual clamping force to be set can be reduced to a Mi ⁇ nimum.
  • a ball bearing 42 offers the further advantage in the production very to be inexpensive.
  • the force measuring device is advantageously designed such that a part of the ball or tapered roller bearing ⁇ or the ball or tapered roller bearing itself the deformation body 43 of the force measuring device 40 forms.
  • ball bearing 42 is arranged between threaded spindle 17 and force measuring device 40, wherein ball bearing 42 serves to transmit power between threaded spindle 17 and force measuring device 40.
  • Force measuring device 40 is supported on the caliper ⁇ housing 50, according to the embodiment of a wide ⁇ res component 44.
  • Ball bearing 42 comprises a first bearing ring 41 and a second bearing ring 43, between which rolling balls 45 are arranged.
  • Force measuring device 40 is designed such that at least part of its deformation ⁇ ment body 43 forms part of the ball bearing 42, namely the outer ball bearing ring 43 of the ball bearing 42nd
  • Fig. 2 In an operation unit according to the firstticiansbei ⁇ game (Fig. 2) are bearing disc 32 and force measuring device 30, at least at low clamping forces, only over an annular edge in contact (line contact of the Kraftmessein ⁇ direction 30). Due to the manufacturing technology of the bearings, bearing washers 31, 32 and the deformation body 35 are small contour deviations (with respect to parallelism, flatness) in the range of less ⁇ possible, which cause the deformation of the deformation body 35 of the force measuring device 30 is not homogeneous, and thus the output signal having deviate ⁇ deviations from the ideal characteristic. This may possibly lead to a slightly reduced accuracy of the clamping force measurement lead.
  • the residual clamping force can be reduced in case of failure of the electromechanically actuated brake, the construction ⁇ length remains the same or even reduced compared to the use of a needle bearing. Furthermore, the influence of contour inhomogeneities is reduced by the reduced number of components (by at least partial "integration” or “combination” of bearing 42 and force measuring device 40), whereby the accuracy of the force measuring device is increased.
  • Fig. 4 schematically shows a partial view of a third example of a guide from ⁇ operating unit according to the invention for an electromechanically operable disc brake.
  • ⁇ at the arranged between the threaded spindle 17 and force measuring device 60 rolling bearing is designed as a needle bearing 63.
  • Needle bearing 63 comprises a first bearing disk 61.
  • Verform stresses 65 of the force measuring device 60 is formed such that it serves as a second bearing disc 65 for needle roller bearings 63.
  • a needle bearing 63 is advantageous because of the low for Availability checked ⁇ supply installation space.
  • the deformation element 65 of the force-measuring device 60 By the execution of the deformation element 65 of the force-measuring device 60 as a part of the needle bearing (bearing plate), the number of components is verrin ⁇ Gert, whereby the influence of Konturinhomogenticianen verrin- will be. Thus, the accuracy of the force measuring device 60 can be increased.
  • Force measuring device 30, 40, 60 comprises, for example, a deformation body, for example a deformation ring or a disc made of steel, on which strain gauges, for example made of silicon, are arranged for deformation detection.

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Abstract

Betatigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die an einem Bremssattel (50) angeordnet ist, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusammenwirkende Bremsbelägen begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wobei einer der Bremsbeläge mittels eines Betätigungselementes durch die Betätigungseinheit direkt und der andere Bremsbelag durch die Wirkung einer vom Bremssattel (50) aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit einen Elektromotor sowie ein wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und dem Betätigungselement angeordnetes Untersetzungsgetriebe mit einer mittels des Elektromotors antreibbaren Gewindespindel (17) umfasst, welche sich axial an dem Bremssattel (50) abstützt, wobei im Kraftfluss zwischen der Gewindespindel (17) und dem Bremssattel (50) ein Wälzlager (42) und eine Kraftmesseinrichtung (40) mit einem Verformungskörper (43), welcher sich unter Einwirkung der zu bestimmenden Kraft verformt, angeordnet sind, wobei sich die Gewindespindel (17) über das Wälzlager (42) an dem Verformungskörper der Kraftmesseinrichtung (40) abstützt.

Description

Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß Oberbeg¬ riff von Anspruch 1.
Aus der DE 196 52 230 AI ist eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse bekannt, die aus einem Schwimmsattel so¬ wie einer am Sattel angeordneten Betätigungseinheit mit einem Elektromotor und einem Rollengewindetrieb besteht. Im Kraft- fluss zwischen dem Sattel und der Betätigungseinheit ist eine Kraftmesseinrichtung angeordnet, mittels welcher die Spannkraft der Bremse bestimmt werden kann, wobei die Kraftmess¬ einrichtung in einer Bohrung der Gewindespindel angeordnet ist .
Die WO 2004/083670 AI offenbart eine gattungsgemäße Betäti¬ gungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor und einem wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und einem Betätigungselement angeordneten ersten Untersetzungsgetriebe. In dem ersten Untersetzungsgetriebe kann ein Kraftmesselement angeordnet sein. Genauere Ausführungen zur Anordnung und Ausbildung des Kraftmesselements werden nicht offenbart.
Der vorliegenden Erfindung 1iegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse der eingangs genannten Gattung bereitzustel¬ len, welche eine hohe Genauigkeit der Spannkraftermittlung besitzt und dabei fertigungstechnisch möglichst einfach und kostengünstig ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungsein¬ heit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass im Kraftfluss zwischen der Gewindespindel und dem Bremssattel ein Wälzlager und eine Kraftmesseinrichtung mit zumindest einem Verformungskörper, welcher sich unter Einwirkung der zu bestimmenden Kraft verformt, angeordnet sind, wobei sich die Gewinde¬ spindel über das Wälzlager an dem Verformungskörper der
Kraftmesseinrichtung abstützt. Hierdurch wird ein einfacher und kompakter Aufbau erzielt.
Bevorzugt ist das Wälzlager als ein Nadellager ausgebildet. Hierdurch wird bei einem Ausfall der elektromechanisch betätigbaren Bremse die erreichbare Restspannkraft deutlich ver¬ ringert .
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wälzlager als ein Kegelrollenlager oder ein Kugellager ausgebildet. Dadurch, dass Kegelrollenlager bzw. Kugellager einen geringeren Reibwert besitzen, kann die erreichbare Restspannkraft weiter verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil des Verformungskörpers der Kraftmesseinrich¬ tung als zumindest ein Teil des Wälzlagers ausgebildet. Durch diese „Doppelnutzung" des Verformungskörpers kann eine gerin¬ gere Baulänge erzielt werden. Weiterhin führt die dadurch er- zielte Verringerung von Bauteilen zu einer Kostenoptimierung. Durch die verringerte Bauteilezahl treten etwaig auftretende Konturabweichungen an den Grenzflächen weniger häufig auf bzw. haben einen geringeren Einfluss, wodurch die Genauigkeit der Kraftmessung erhöht wird. Besonders bevorzugt sind ein Teil des Verformungskörpers der Kraftmesseinrichtung und ein Teil des Wälzlagers einstückig ausgebildet.
Bei einem Wälzlager mit einem ersten und einem zweiten Lagerelement, zwischen welchen Wälzkörper angeordnet sind, ist be¬ vorzugt ein Teil des Verformungskörpers der Kraftmesseinrich¬ tung als eines der Lagerelemente des Wälzlagers ausgebildet. Hierdurch entfällt eine Kontaktfläche zwischen Lagerelement und Verformungskörper der Kraftmesseinrichtung.
Entsprechend ist im Falle eines Nadellagers mit Lagerscheiben bevorzugt ein Teil des Verformungskörpers der Kraftmessein¬ richtung als eine Lagerscheibe des Nadellagers ausgebildet.
Im Falle eines Kegelrollenlagers oder Kugellagers als Wälzla¬ ger ist bevorzugt ein Teil des Verformungskörpers der Kraft¬ messeinrichtung als ein Kugellagerring des Kugellagers oder ein Kegelrollenlagerring des Kegelrollenlagers ausgebildet.
Zur Messung der Verformung des Verformungskörpers, welche ein Maß für die Zuspannkraft der Bremse darstellt, sind auf dem Verformungskörper vorteilhafterweise Verformungsaufnehmer, z.B. in Form von Dehnmessstreifen, angeordnet.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass eine erhöhte Genauig¬ keit der Spannkraftermittlung erreicht wird. Dabei wird auch eine fertigungstechnische Vereinfachung und/oder eine Produk¬ tionskostenreduzierung erzielt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch eine Kombination von Kraftmesseinrichtung und Lager eine geringere Baulänge erzielt wird. Durch die geringere Anzahl von Bauteilen reduzieren sich auch die Fertigungskosten für die Betätigungseinheit. Weiterhin wird der Einfluss von Ferti- gungsungenauigkeiten reduziert. Durch letzteres erhöht sich die Genauigkeit der Kraftmesseinrichtung und damit der Spann- kraftbestimmung .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Untersetzungsgetriebe als ein Wälzkörpergewinde- trieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, mit einer mittels des Elektromotors antreibbaren Gewindespindel ausgebildet.
Ebenso ist es bevorzugt, dass die Betätigungseinheit ein zwi¬ schen dem Elektromotor und einem Teil des Untersetzungsge¬ triebes angeordnetes zweites Untersetzungsgetriebe, z.B. Ro¬ tations-Rotations-Getriebe, umfasst .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine an sich bekannte elektromechanisch betätigbare
Scheibenbremse,
Fig. 2 eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse,
Fig. 3 Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse, und
Fig. 4 eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse.
Fig. 1 zeigt eine aus der WO 2004/083670 AI bekannte elektro¬ mechanisch betätigbare Bremse, deren im Schnitt dargestellter Bremssattel in einem nicht gezeigten feststehenden Halter verschiebbar gelagert ist. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel derart angeordnet, dass sie der linken und der rechten Seitenfläche einer Bremsscheibe 6 zugewandt sind. Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungsele¬ ments 7 durch eine Betätigungseinheit direkt mit der Brems¬ scheibe 6 in Eingriff bringbar ist, wird der zweite Reibbelag 5 durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft gegen die gege¬ nüberliegende Seitenfläche der Bremsscheibe 6 gedrückt.
Die Betätigungseinheit, die mittels nicht gezeigter Befesti¬ gungsmittel am Bremssattel angebracht ist, weist einen modu- laren Aufbau auf und besteht im Wesentlichen aus vier
selbstständigen Baugruppen bzw. Modulen, und zwar aus einer Antriebseinheit 1, einem den ersten Reibbelag 4 betätigenden ersten Untersetzungsgetriebe 2, das gleichzeitig eine Rotati¬ onsbewegung in eine translatorische Bewegung umwandelt, einem zwischen der Antriebseinheit 1 und dem ersten Untersetzungs¬ getriebe 2 wirkungsmäßig geschalteten zweiten Untersetzungs¬ getriebe 3 sowie einer elektronischen Steuereinheit 8.
Die Antriebseinheit besteht aus einem Elektromotor 1, dessen Stator 9 unbeweglich in einem Motorgehäuse 12 angeordnet ist und dessen Rotor 10 mit einer Welle 13 verbunden ist, die mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe 3 wirkungsmäßig verbunden ist. Das erste Untersetzungsgetriebe 2 ist als ein Kugelge¬ windetrieb ausgebildet, das in einem Getriebegehäuse 14 an¬ geordnet ist. Der Kugelgewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 16 sowie einer Gewindespindel 17, wobei zwi¬ schen der Gewindemutter 16 und der Gewindespindel 17 mehrere, nicht näher bezeichnete Kugeln angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindespindel 17 umlaufen und die Gewindemutter 16 in eine axiale bzw. translatorische Bewegung versetzen. Die Gewindemutter 16 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem ersten Teil 18, das das vorhin erwähnte Be¬ tätigungselement 7 bildet, sowie einem zweiten Teil 19, in dem ein Rücklaufbereich für die Kugeln ausgebildet ist, in dem die Kugeln ohne Belastung an den Anfang der tragenden Laufbahn zurücklaufen können. Das zweite Untersetzungsgetrie¬ be 3 ist beispielsgemäß als ein Planetengetriebe ausgebildet.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass der Rotor 10 bzw. die Welle 13 des Elektromotors unter Zwischenschaltung des zweiten Untersetzungsgetriebes 3 die Gewindespindel 17 ant¬ reibt, während das erste Teil 18 der Gewindemutter 16 sich am ersten Reibbelag 4 abstützt. Die Ankopplung des ersten Untersetzungsgetriebes 2 an das zweite Untersetzungsgetriebe 3 er¬ folgt mittels einer querkraftfreien Steckverbindung, die das Bezugszeichen 20 trägt und die beispielsweise als eine Kerb¬ verzahnung ausgeführt werden kann. Der Lagerung des Rotors 10 dienen zwei Radiallager 21, 22, die im Motorgehäuse 12 angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Teilansicht eines ersten Aus¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse. Hierin ist der Bereich des Untersetzungsgetriebes 2, welches eine Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung umsetzt, und dessen Abstützung am Bremssattel 50 vergrößert dargestellt. Die durch Elektromotor 1 (nicht dargestellt) angetriebene Ge¬ windespindel 17 stützt sich über ein Nadellager 33 und eine Kraftmesseinrichtung 30 an Bremssattel 50 ab. Nadellager 33 ist zwischen Gewindespindel 17 und Kraftmesseinrichtung 30 angeordnet und dient unter anderem der Kraftübertragung zwischen Spindel 17 und einem Verformungskörper 35 der Kraftmesseinrichtung 30. Nadellager 33 umfasst Lagerscheiben 31 und 32. Kraftmesseinrichtung 30 stützt sich am Bremssattelgehäuse 50 ab, gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 über ein weiteres Bauelement 34, und ist insbesondere fest, insbeson¬ dere drehfest, am Bremssattel (gehäuse) 50 angeordnet. Lager¬ scheibe 32 und der Verformkörper 35 der Kraftmesseinrichtung 30 sind gehärtet. Ein Nadellager 33 ist aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums vorteilhaft.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Teilansicht eines zweiten Aus¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse. Hier¬ bei ist das zwischen Gewindespindel 17 und Kraftmesseinrichtung 40 angeordnete Wälzlager als ein Kugellager 42 ausgeführt. Alternativ kann das Wälzlager als ein Kegelrollenlager ausgeführt sein (nicht dargestellt) .
Die Anordnung eines Kugellagers 42 oder eines Kegelrollenla¬ gers anstelle eines Nadellagers 33 ist besonders vorteilhaft, da Kugel- bzw. Kegelrollenlager 42 bauartbedingt einen geringeren Reibwert ermöglichen. Bauartbedingt haben Nadellager 33 einen höheren Reibwert, insbesondere bei Belastung mit Axial¬ kräften. Durch die Verwendung eines Kugel- bzw. Kegelrollenlagers 42 kann somit der Vorteil erzielt werden, dass bei ei¬ nem Ausfall der elektromechanisch betätigbaren (Betriebs) Bremse, die einzustellende Restspannkraft auf ein Mi¬ nimum reduziert werden kann. Dabei bietet vor allem ein Kugellager 42 den weiteren Vorteil, in der Herstellung sehr kostengünstig zu sein.
Kugel- oder Kegelrollenlager 42 besitzen bauartbedingt einen höheren Bauraumbedarf als Nadellager 33. Um den Bauraum zu verringern, ist die Kraftmesseinrichtung vorteilhafterweise derart ausgeführt, dass ein Teil des Kugel- oder Kegelrollen¬ lagers bzw. das Kugel- oder Kegelrollenlager selbst den Verformungskörper 43 der Kraftmesseinrichtung 40 bildet.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist Kugellager 42 zwischen Gewindespindel 17 und Kraftmess¬ einrichtung 40 angeordnet, wobei Kugellager 42 der Kraftübertragung zwischen Gewindespindel 17 und Kraftmesseinrichtung 40 dient. Kraftmesseinrichtung 40 stützt sich am Bremssattel¬ gehäuse 50 ab, gemäß dem Ausführungsbeispiel über ein weite¬ res Bauelement 44. Kugellager 42 umfasst einen ersten Lagerring 41 und einen zweiten Lagerring 43, zwischen welchen Wälzkugeln 45 angeordnet sind. Kraftmesseinrichtung 40 ist derart ausgeführt, dass zumindest ein Teil seines Verfor¬ mungskörpers 43 einen Teil des Kugellagers 42 bildet, nämlich den äußeren Kugellagerring 43 des Kugellagers 42.
Bei einer Betätigungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbei¬ spiel (Fig. 2) stehen Lagerscheibe 32 und Kraftmesseinrichtung 30, zumindest bei geringen Zuspannkräften, nur über eine ringförmige Kante in Kontakt (Linienkontakt der Kraftmessein¬ richtung 30) . Durch die Fertigungstechnik der Lager, Lagerscheiben 31, 32 und des Verformungskörpers 35 sind geringe Konturabweichungen (bezüglich Parallelität, Ebenheit) im Bereich weniger μιη möglich, welche dazu führen, dass die Verformung des Verformungskörpers 35 der Kraftmesseinrichtung 30 nicht homogen erfolgt, und somit das Ausgangssignal Abwei¬ chungen von der idealen Kennlinie aufweist. Dies kann unter Umständen zu einer leicht verringerten Genauigkeit der Spann- kraftmessung führen. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel entfallen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die äuße¬ re Lagerscheibe und der Linienkontakt zur Kraftmesseinrich¬ tung, so dass etwaige Konturungenauigkeiten der Lagerscheibe und des Linienkontakts somit keinen oder weniger Einfluss auf das Signal der Kraftmesseinrichtung 40 nehmen können. Entsprechend ist die Messgenauigkeit bei der Kraftmesseinrich¬ tung 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erhöht.
Durch die Verwendung eines herkömmlichen Kugellagers 42 und die Ausführung des Verformungskörpers 43 der Kraftmessein¬ richtung 40 als Teil des Kugellagers 42 (Kugellagerring 43) kann die Restspannkraft bei einem Ausfall der elektromecha- nisch betätigbaren Bremse verringert werden, wobei die Bau¬ länge gleich bleibt oder sogar verringert wird im Vergleich zur Verwendung eines Nadellagers. Weiterhin wird der Einfluss von Konturinhomogenitäten durch die verringerte Bauteilezahl (durch zumindest teilweise „Integration" oder „Kombination" von Lager 42 und Kraftmesseinrichtung 40) verringert, wodurch die Genauigkeit der Kraftmesseinrichtung erhöht wird.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Teilansicht eines dritten Aus¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse. Hier¬ bei ist das zwischen Gewindespindel 17 und Kraftmesseinrichtung 60 angeordnete Wälzlager als ein Nadellager 63 ausgeführt. Nadellager 63 umfasst eine erste Lagerscheibe 61. Ver- formkörper 65 der Kraftmesseinrichtung 60 ist derart ausgeformt, dass er als zweite Lagerscheibe 65 für Nadellager 63 dient. Ein Nadellager 63 ist aufgrund des geringen zur Verfü¬ gung stehenden Bauraums vorteilhaft. Durch die Ausführung des Verformungskörpers 65 der Kraftmesseinrichtung 60 als Teil des Nadellagers (Lagerscheibe) wird die Bauteilezahl verrin¬ gert, wodurch der Einfluss von Konturinhomogenitäten verrin- gert wird. So kann die Genauigkeit der Kraftmesseinrichtung 60 erhöht werden.
Kraftmesseinrichtung 30, 40, 60 umfasst beispielsgemäß einen Verformungskörper, z.B. einen Verformring oder eine Verfom- scheibe aus Stahl, auf welchem/welcher Dehnmessstreifen, z.B. aus Silizium, zur Verformungserfassung angeordnet sind.
Bezugszeichenliste :
1 Elektromotor
2 erstes Untersetzungsgetriebe
3 zweites Untersetzungsgetriebe
4 erster Reibbelag
5 zweiter Reibbelag
6 Bremsscheibe
7 Betätigungselement
8 elektronische Steuereinheit
9 Stator
10 Rotor
12 Motorgehäuse
13 Welle
14 Getriebegehäuse
16 Gewindemutter
17 Gewindespindel
18 erstes Teil der Gewindemutter
19 zweites Teil der Gewindemutter
20 Steckverbindung
21 Radiallager
22 Radiallager
30 Kraftmesseinrichtung
31 Lagerscheibe
32 Lagerscheibe
33 Nadellager
34 Abstützelement
35 Teil des Verformungskörpers
40 Kraftmesseinrichtung
41 innerer Kugellagerring (Lagerscheibe)
42 Kugellager
43 äußerer Kugellagerring, Teil der Kraftmesseinrichtung Abstützelement
Wälzkugel
Bremssattelgehäuse
Kraftmesseinrichtung
Lagerscheibe
Nadellager
Lagerscheibe, Teil des Verformungskörpers der Kraftmess¬ einrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigba¬ re Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die an einem Bremssattel (50) angeordnet ist, in dem zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe (6) zusam¬ menwirkende Bremsbelägen (4, 5) begrenzt verschiebbar angeordnet sind, wobei einer der Bremsbeläge (4) mittels eines Betätigungselementes (7) durch die Betätigungsein¬ heit direkt und der andere Bremsbelag (5) durch die Wir¬ kung einer vom Bremssattel (50) aufgebrachten Reaktions¬ kraft mit der Bremsscheibe (6) in Eingriff bringbar ist, wobei die Betätigungseinheit einen Elektromotor (1) so¬ wie ein wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor (1) und dem Betätigungselement (7) angeordnetes Untersetzungsge¬ triebe (2) mit einer mittels des Elektromotors (1) ant¬ reibbaren Gewindespindel (17) umfasst, welche sich axial an dem Bremssattel (50) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen der Gewindespindel (17) und dem Bremssattel (50) ein Wälzlager (33, 42, 63) und eine Kraftmesseinrichtung (30, 40, 60) mit einem Verformungskörper (35, 43, 65) , welcher sich unter Einwirkung der zu bestimmenden Kraft verformt, angeordnet sind, wo¬ bei sich die Gewindespindel (17) über das Wälzlager (33, 42, 63) an dem Verformungskörper der Kraftmesseinrichtung (30, 40, 60) abstützt.
2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Verformungskörpers (43, 65) der Kraftmesseinrichtung (40, 60) als zumindest ein Teil des Wälzlagers (42, 63) ausgebildet ist, insbeson¬ dere dass ein Teil des Verformungskörpers der Kraftmess- einrichtung und ein Teil des Wälzlagers einstückig (43, 65) ausgebildet sind.
3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (42, 63) ein erstes Lagerelement (41, 61) und ein zweites Lagerelement (43, 65) umfasst, zwischen welchen Wälzkörper (45, 63) angeordnet sind, und dass ein Teil des Verformungskörpers (43, 65) der Kraftmesseinrichtung (40, 60) eines der Lagerelemente des Wälzlagers bildet.
4. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als ein Nadel¬ lager (33, 63) ausgebildet ist.
5. Betätigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Verformungskörpers (65) der
Kraftmesseinrichtung (60) eine Lagerscheibe des Nagella¬ gers (63) bildet.
6. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als ein Kegel¬ rollenlager oder ein Kugellager (42) ausgebildet ist.
7. Betätigungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Verformungskörpers (43) der
Kraftmesseinrichtung (40) einen Kugellagerring des Kugellagers (42) oder einen Kegelrollenlagerring des Kegelrollenlagers bildet.
8. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass auf dem Verformungskörper (35, 43, 65) Verformungsaufnehmer, insbesondere Dehnmessstreifen, angeordnet sind.
9. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (2) als ein Kugelgewindetrieb ausgeführt ist.
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