WO2016066325A1 - Elektromechanischer bremsaktuator und unterbaugruppe hierfür - Google Patents

Elektromechanischer bremsaktuator und unterbaugruppe hierfür Download PDF

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WO2016066325A1
WO2016066325A1 PCT/EP2015/071342 EP2015071342W WO2016066325A1 WO 2016066325 A1 WO2016066325 A1 WO 2016066325A1 EP 2015071342 W EP2015071342 W EP 2015071342W WO 2016066325 A1 WO2016066325 A1 WO 2016066325A1
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WO
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gear
subassembly
gear stage
stage
drive
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PCT/EP2015/071342
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Christoph Muenz
Andrew Hoodless
Joern BOROWSKI
Sagar Sambhaji Kumbhar
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Lucas Automotive Gmbh
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Publication date
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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
    • 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
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    • F16D2121/18—Electric or magnetic
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    • 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
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    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/44—Mechanical mechanisms transmitting rotation
    • F16D2125/46—Rotating members in mutual engagement
    • F16D2125/48—Rotating members in mutual engagement with parallel stationary axes, e.g. spur gears
    • 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
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    • 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 present disclosure relates to the field of automotive brakes. More particularly, the disclosure relates to a subassembly of a brake actuator, for example for an electromechanically operated parking brake or an electromechanically operated service brake.
  • EPB Electrically operated parking brakes
  • Conventional parking brakes which use cables to convert a force applied by the driver into an application force on the wheel brakes of the vehicle.
  • the advantage of electric parking brakes lies in their controllability through modern on-board electronics. This opens up new applications for the parking brake, such as the realization of a Hill Start Assist (Hill Hold function).
  • An electrically operated parking brake generally comprises an electromechanical brake actuator, which exerts a clamping force on the wheel brakes via a mechanically displaceable brake piston.
  • the brake actuator is essentially defined by a subassembly of drive and transmission devices that are damped in a housing. To increase the performance of a multi-stage transmission is often used to achieve a strong reduction of the rotational motion generated by the electric motor.
  • a particular challenge now is to construct a high-performance, low-wear and at the same time spatially compact electromechanical brake actuator.
  • the brake actuator must be suitable for installation in typically confined spaces in the area of a vehicle wheel.
  • the dimensions of the available installation space can depend on numerous other adjacent vehicle components and vary greatly depending on the vehicle variant.
  • From the patent applications DE 10 2004 048 700 AI and DE 10 2010 032 053 AI electromechanical brake actuators with a subassembly which have a three-stage transmission device.
  • the transmission device comprises in each case two successive gear transmission stages, on whose output side a planetary gear stage is connected downstream.
  • a sub-assembly for an electro-mechanical brake actuator comprising a drive means for generating a torque and a transmission means for transmitting the torque.
  • the transmission device has in succession a first, a second and a third gear stage, wherein the second gear stage comprises a planetary gear.
  • the planetary gear of the second gear stage may be arranged at least partially overlapping with the drive device. It can be designed in one stage. However, it is also possible two- or multi-stage variants.
  • the first and / or the third gear stage may each / may be formed as a gear transmission.
  • the first and / or the third gear stage may be formed as a belt transmission.
  • a torque transmission can be effected by means of a toothed belt, which is stretched between a drive-side and drive-side toothed belt pulley.
  • the gears of each of the first and / or the third gear stage mesh with each other.
  • first and / or the third gear stage are designed as a spur gear / is.
  • a drive wheel may be mounted directly on a drive shaft of the drive device.
  • the first gear stage may include a driven-side gear, which is rotatably coupled to a sun gear of the planetary gear.
  • the sun wheel can concentrate be arranged to the output-side gear of the first gear stage.
  • the sun gear and the output-side gear can be positively and / or cohesively connected to each other.
  • the formation of a frictional connection can be provided, for example by inserting the sun gear in the driven-side gear under a press fit.
  • the sun gear may be formed integrally with the driven side gear of the first gear stage.
  • the first gear stage may comprise a driven-side gear which spans a cylindrical space in which the planetary gear is at least partially received.
  • the driven-side gear is formed with a pot-shaped or C-shaped cross-sectional profile.
  • the opposite legs of the cross-sectional profile may extend substantially in the direction of rotation axis and be connected in the region of at least one of its ends by a base extending orthogonally to the axis of rotation.
  • the output-side gear of the first gear stage may be formed, for example, as externally toothed ring gear.
  • the ring gear and / or the planet gears of the planetary gear can be partially or completely absorbed therein.
  • the output-side gear of the first gear stage and the planetary gear overlap at least partially, in particular viewed in the rotational axis direction of the driven-side gear.
  • the output-side gear of the first gear stage and the planetary gear can be arranged at least partially pushed one into the other.
  • the planetary gear may comprise a transmission axis, which supports a driven-side gear of the first gear stage and / or a driven-side gear of the third gear stage.
  • the storage of the aforementioned gears on the transmission axis can be rotationally fixed or rotatable.
  • the transmission axis may be formed as a separate component. Alternatively, the transmission axis integral with the sun gear, the planet carrier, one of be formed gears, a housing component of the subassembly or other components.
  • a storage of the planet carrier on the transmission axis of the planetary gear can be provided in particular that this center receives the transmission axis on one side, are formed on the bearing elements for receiving planetary gears of the planetary gear.
  • the transmission axis may extend between two opposite housing regions of the subassembly and be mounted with at least one free end in the housing, for example in a housing recess.
  • the housing areas may be provided by a housing of the subassembly at least partially surrounding the gear and drive devices.
  • the housing areas can be defined by a plurality of housing parts.
  • the planetary gear may be formed with a fixed ring gear.
  • a planet carrier of the planetary gear can be coupled to the planet gears in a torque-transmitting manner and rotatably coupled to a drive-side gear of the third gear stage.
  • the planet carrier may comprise bearing elements for the planetary gears, for example bearing journals on which the planetary gears are rotatably arranged.
  • the planet carrier may be disc-shaped.
  • the drive-side gear of the third gear stage can be arranged on a rear side remote from the planetary gears of the planet carrier.
  • the planet carrier and the drive-side gear of the third gear stage may be integrally formed.
  • a driven-side gear of the third gear stage may be designed for coupling to a drive element of a vehicle brake.
  • the driven-side gear and the drive element may be coupled to one another concentrically with respect to a rotation axis of the driven-side gear.
  • the drive element can in a known manner be part of a sub-assembly of the downstream rotation translator for converting the rotational movement generated by the brake actuator into a linear movement.
  • the rotation-translation converter can in particular be designed as a nut-spindle gear and convert the output side provided by the gear unit torque into a longitudinal movement for actuating a piston of the vehicle brake.
  • the drive element may be formed as a spindle member or coupled with such.
  • the driven-side gear of the third gear stage may be formed with a receiving area for receiving a coupling portion of the drive element.
  • the receiving region may be formed in particular with an inner profiling.
  • the receiving region may comprise a preferably cylindrical recess, for example a bore, in which a projection-like or zapfenför- miger coupling portion of the drive member is positively received with respect to the inner profiling.
  • the inner profiling can, for example, as
  • Hexagon, Torx, or multi-tooth profiling be formed.
  • the output-side gear of the third gear stage may be formed with a coupling portion for receiving in a receiving region of the drive element.
  • the coupling portion may be formed in particular with an external profile.
  • the coupling portion of the driven-side gear may be formed as a projection-like or pin-shaped projection.
  • the receiving region of the drive element may comprise a preferably cylindrical recess, in particular a bore, in which the coupling section can be received in a form-fitting manner with respect to the external profiling.
  • the external profiling may be formed, for example, as external hexagon, Torx, or multi-tooth profiling.
  • the subassembly may further include a support member for supporting components of the transmission device and / or the drive device.
  • a gear of the first and / or the third gear stage for example meadow the output-side gear of the third gear stage or the drive-side Gear of the first gear, be supported rotatably in the support member.
  • the carrier element may be formed as a substantially planar component. It may extend within the subassembly such that it intersects all axes of rotation of the gear device.
  • the rotatable mounting of the toothed wheel of the first and / or the third gear stage in the carrier element can take place by receiving a projection-like bearing section of the toothed wheel in a corresponding recess in the carrier element (or vice versa).
  • the carrier element may be designed to spatially arrange components of the transmission device and / or the drive device relative to one another.
  • the carrier element can be designed to combine several or all components of the transmission device and / or the drive device to form a subassembly that can be handled independently.
  • all components of the sub-assembly may be spatially disposed on and secured to the support member (e.g., for assembly together within the housing).
  • no transmission components of at least the first and second gear stages are located on a housing of the subassembly, whereby the assembly, the stability and the
  • Sub-assembly efficiency can be improved.
  • An exception may form in this context the storable in the housing transmission axis of the planetary gear.
  • the support member may be formed such that it is the output-side gear of the third gear stage for rotation about its axis of rotation z. B. completely stores.
  • the axis of rotation of the driven-side gear of the third gear stage (and thus the output-side rotational axis of the gear mechanism) can be defined by the carrier element (eg in two opposing areas of the carrier element). This can be done for example by formed in the support member bearing recess or contact areas for the output-side gear. Other or further axes of rotation (eg the first and / or second gear stage) may also be defined by the carrier element.
  • the ring gear of the planetary gear may be formed integrally with the carrier element.
  • the integration of one or more transmission elements on the carrier element generally leads to a reduction in the number of transmission components to be mounted, whereby the assembly is simplified.
  • the carrier element may be designed in several parts, for example by assembling at least two subcomponents. The subcomponents may cooperate to define a common receiving space completely or partially enclosed by them.
  • the transmission device can be arranged at least partially in this receiving space.
  • the second and / or the third gear stage can be arranged at least partially in the receiving space.
  • an upper subcomponent of the carrier element may be formed integrally with the ring gear of the planetary gear. Additionally or alternatively, the upper subcomponent can store the driven-side gear of the third gear stage (and / or parts of at least one further gear stage) on one side.
  • a lower subcomponent of the carrier element can cooperate with the upper subcomponent such that the third gear stage and / or the planetary gear are at least partially received in the receiving space defined by the subcomponents.
  • the lower subcomponent can store the transmission axis of the planetary gear and / or the driven-side gear of the third gear stage (and / or parts of at least one further gear stage) on one side.
  • the output-side gear of the third gear stage can be arranged at least in sections between the upper and lower subcomponent and stored therein in each case for rotation about its axis of rotation.
  • the output-side rotation axis of the transmission device can therefore be formed and fixed by the subcomponents of the carrier element.
  • an electromechanical brake actuator comprising the subassembly described herein.
  • the brake actuator may comprise further components, such as the above-described rotation translation converter and / or a hydraulic assembly of the vehicle brake.
  • the brake actuator may be part of an electromechanically operated parking brake or an electromechanically operated service brake.
  • Fig. 1 is a sectional view of an electric brake actuator comprising a
  • FIG. 2 shows a sectional view of the electric brake actuator of FIG. 1 with a drive element of a vehicle brake coupled to the brake actuator;
  • FIG. 3 is a sectional view of an electromechanical brake actuator comprising a subassembly according to a second embodiment
  • Fig. 4 is a sectional view of the electromechanical brake actuator of Fig. 3 with a coupled to the electromechanical brake actuator drive element of a vehicle brake
  • FIG. 5 is a sectional view of an electromechanical brake actuator comprising a subassembly according to a third embodiment.
  • Fig. 6 is a sectional view of FIG. 5 under Wergmik a toothed belt of the first gear stage.
  • Embodiments of a subassembly of an electromechanical brake actuator for an electrically operated parking brake are explained below. It goes without saying that the presented subassembly is also suitable for a service brake operated for an electromechanical system.
  • top and bottom or “top” and “bottom” or “horizontal” and “vertical” refer to the orientation of the assembly shown in the figures. It is understood that the subassembly is usually installed lying within an electric parking brake (thus rotated by 90 ° with respect to the illustration in the figures).
  • Fig. 1 shows a sectional view of an electromechanical brake actuator 10 according to a first embodiment.
  • the electromechanical brake actuator 10 um- holds a subassembly 12, which has a drive device 16 with an electric motor 17.
  • the subassembly 12 comprises a transmission device 18, which is coupled to a drive shaft 20 of the drive device 16 driven by the electric motor 17.
  • the transmission device 18 comprises three gear stages 22, 24 and 26, wherein the first and third gear stage 25, 26 are formed as a spur gear and the intermediate second gear stage 24 as a single-stage planetary gear.
  • the drive device 16 and the transmission device 18 are accommodated in a housing 14 of the subassembly 12.
  • the housing 14 is formed in two parts with a housing lower part 27 and a housing upper part 28.
  • the lower housing part 27 is designed in particular for receiving the drive device 16 and therefore adapted in terms of its spatial configuration to the dimensions thereof.
  • the lower housing part 27 has a cylindrical cavity 30, in which the electric motor 17 of the drive device 16 is accommodated.
  • an electrical connector 32 is integrally formed with contact pins on the upper side of the cylindrical cavity 30 to electrically supply and drive the drive means 16.
  • the upper housing part 28 is formed like a ceiling and on the
  • the housing 14 primarily performs a protective and sealing function. As explained below, it also performs a bearing function with respect to individual components of the subassembly 12.
  • the transmission device 18 comprises a first gear stage 22, which is arranged on the drive side and coupled to the drive shaft 20 of the drive device 16.
  • the first gear stage 22 comprises two spur gears 34, 36, which are in meshing engagement.
  • the drive-side gear 34 is connected to the drive shaft 20 of the drive device 16 torque-locking.
  • the drive-side gear 34 receives the drive shaft 20 in a central bore. It can be seen in FIG. 1 that the drive shaft 20 and the drive-side gear 34 rotate concentrically about a common first axis of rotation A of the transmission device 18.
  • the drive shaft 20 is further received in stock at its upper, remote from the drive device 16 free end in a recess 21 in the upper housing part 28.
  • the driven-side gear 36 of the first gear stage 22 is larger in diameter and larger in number than the driving-side gear 34 educated.
  • the first gear stage 22 provides a first reduction.
  • the driven-side gear 36 is formed as a hollow body with a cup-shaped cross-sectional profile, wherein the spur toothing is formed on an outer side of the opposite leg of this cross-sectional profile.
  • the driven-side gear 36 of the first gear stage 22 includes an externally toothed hollow-wheel-shaped portion 38 which engages with the drive-side gear 34.
  • the hollow wheel-shaped region 38 merges at its upper end, that is to say near the upper housing part 28, into an annular base surface section 40.
  • the driven-side gear 36 of the first gear stage 22 biases a one-sided substantially closed cylindrical space
  • the output-side gear 36 of the first gear stage 22 rotates about a second axis of rotation B of the transmission device 18.
  • the axis of rotation B is parallel to the first axis of rotation A of the drive-side gear 34 and the drive shaft 20 from Fig. 1
  • the hollow-wheel-shaped portion 38 of the driven-side gear 36 extends parallel to the second axis of rotation B, while the base portion 40 of this gear 36 is orthogonal thereto.
  • the output-side gear 36 of the first gear stage 22 transmits its rotational movement and thus torque to a drive-side gear 42 of the second gear stage 24.
  • the second gear 24 is formed as a single-stage planetary gear, wherein the drive-side gear 42 is formed by a sun gear 42 of the planetary gear.
  • the sun gear 42 is received concentrically with the second rotation axis B in an opening in the base surface portion 40 of the drive-side gear 36 of the first gear stage 22.
  • a cylindrical toothed section 46 of the sun gear 42 extends along the axis of rotation B.
  • the toothed section 46 comprises an externally toothed region, which meshes with and drives a plurality of planetary gears 48 of the planetary gear.
  • the planetary gears 48 revolve the sun gear 42 in a well-known manner in a fixed internally toothed ring gear 50, which is formed analogous to the output-side gear 36 of the first gear stage 22 with a cup-shaped cross-section.
  • the planetary gears 48 are rotatably mounted on bearing journals 52 of a planet carrier 56 of the planetary gear and can thus transmit torque to the planet carrier 56.
  • the bearing pins 40 are rotatably received in bores in a disc-shaped base surface portion 54 of the planet carrier 56.
  • the planetary gear of the second gear stage 24 thus forms in a known manner a second reduction stage of the transmission device 18th
  • the planetary gear comprises an elongated, cylindrical gear axis 58 concentric with the second axis of rotation B.
  • the transmission axis 58 is in each case supported in receiving recesses 60 in opposite regions of the housing 14. More specifically, the transmission axis 58 spans a gap between the upper housing part 28 and the lower housing part 27 and is mounted with their free ends in the respective housing part 27, 28.
  • the sun gear 42 and the driven-side gear 36 coupled thereto of the first gear stage 22 as well as the planet carrier 56 are rotatably mounted on the transmission axis 58, whereas the transmission axis 58 is rotatably mounted in the receiving recesses 60 in the housing 14.
  • the second gear stage 24 transmits its rotational movement and thus torque to a drive-side gear 62 of the third gear stage 26.
  • the drive-side gear 62 is integrally formed in the case shown with the planet carrier 56 of the planetary gear of the second gear stage 24. More specifically, it is disposed on the rear side facing away from the planetary gears 48 of the base surface portion 54 of the Planetenradleys 56 and extending therefrom as a cylindrical, spur projection along the second axis of rotation B. Further, the drive-side gear 62 of the third gear stage 26 together with the planet 54th mounted on the transmission axis 58 and also rotates about the second axis of rotation B. The drive-side gear 62 is in engagement with a driven-side gear 64 of the third gear stage 26.
  • the driven-side gear 64 rotates about a third rotation axis C, which in turn runs parallel to the rotation axes A, B and forms the output-side rotation axis of the transmission device 18.
  • the driven-side gear 64 is mounted in a bearing recess 66 of a carrier element 68 explained in detail below.
  • the output-side gear 64 on its side facing the housing upper part 28 on a concentric with the third axis of rotation C arranged cylindrical bearing portion 70.
  • the lower housing part 27 side facing the output-side gear 64 has a likewise concentric with the axis of rotation C arranged cylindrical coupling projection 72 which extends through an opening 74 in the lower housing part 27 to the outside.
  • the coupling projection 72 has a receiving region 76 in the form of a stepped bore formed concentrically to the axis of rotation C.
  • the receiving region 76 comprises an inner profiling in the form of a Torx profiling.
  • the carrier element 68 For supporting the driven-side gear 64 of the third gear stage 26, the carrier element 68 is formed with a receiving recess 66 formed corresponding to its bearing section 70. As can be seen from FIG. 1, the carrier element 68 also bears against further sections of the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 and also against the ring gear 50 and the planet gear carrier 54 of the second gear stage 24. Further, the carrier element 68 is supported by an engagement stage formation 84 the drive device 16 in engagement. In this case, the carrier element 68 is formed as a substantially horizontally extending, planar component which intersects all axes of rotation A, B, C of the transmission device 18. Furthermore, the carrier element 68 is mounted via damping elements 82 in the housing parts 27, 28. The carrier element 68 exerts, in particular, a bearing and also a relatively positioning effect on the abovementioned components which are in contact with the carrier element 68.
  • the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 forms the output gear of the transmission device 18 and can be coupled to a drive element 90 of a vehicle brake.
  • a drive element 90 of a vehicle brake This is illustrated correspondingly in FIG. 2, in which the electromechanical brake actuator 10 according to FIG. 1 and a drive element 90, coupled thereto, of a vehicle brake (not shown) are shown.
  • the drive element 90 comprises a coupling portion 92 which in the internally profiled receiving portion 76 of the driven-side gear 64 of the third Gear stage 26 is added.
  • the coupling portion 92 has a not shown in detail in Fig. 2 outer profiling, which is formed corresponding to the Torx profiling of the receiving portion 76 and is in a torque-locking engagement with this.
  • the drive element 90 forms a spindle element of a known mother-spindle arrangement for generating and holding braking forces in the vehicle brake, not shown.
  • the brake actuation can in a known manner include the generation of braking or clamping forces for attaching and removing and for holding brake linings on a friction surface, such as a brake disc.
  • the transmission device 18 transmits a torque generated by the drive device 16 with multiple reduction by the gear stages 22, 24 and 26 to the drive element 90 which rotates together with the output-side gear 64 of the third gear stage 26 about the third axis of rotation C of the transmission device 18.
  • a housing section of the vehicle brake not shown, can be accommodated in a receiving region 93 on the underside of the housing lower part 27.
  • FIGS. 1 and 2 a second embodiment of an electromechanical brake actuator 10 is shown. This differs from the electromechanical brake actuator 10 according to FIGS. 1 and 2 only with respect to the configuration of the drive-side gear 64 of the third gear stage 26. A detailed description of the components unchanged from the first embodiment is therefore omitted.
  • the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 is designed for an alternative coupling with the drive element 90 of a vehicle brake (not shown in detail) shown in FIG. 4.
  • the type and operation of the drive element 90 and the interaction with the vehicle brake, not shown, are identical to the drive element 90 shown in FIG.
  • Fig. 3 it can be seen that the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 in turn mounted on a bearing portion 70 in the support member 68 and is rotatable about the third axis of rotation C. Furthermore, the gear 64 is mounted on the lower housing part 27, in which it is attached to an annular bearing projection 29 of the housing Bottom parts 27 is present. This engages in a correspondingly formed recess 65 on the underside of the gear 64 facing the lower housing part 27.
  • the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 is formed in this embodiment with a concentric with the axis of rotation C, formed like a projection coupling portion 94 which projects through an opening 74 in the housing base 27 to the outside.
  • the coupling section 94 is formed with an external profile 96 in the form of a tooth profile.
  • the drive element 90 is formed with a correspondingly formed, cylindrical receiving region 98, which receives the coupling section 94.
  • the drive element 90 is in engagement with the outer profiling 96 of the gear 64 via an inner profiling 100 of the receiving region 98.
  • the drive member 90 can be mounted on the coupling portion 94 (for example, pushed) and is connected to this torque-locking.
  • the essential dimensions of the electromechanical brake actuator 10 will be described below. As explained in the introduction, these dimensions are decisive in particular with respect to the space required and the installation options of the electromechanical brake actuator 10 in and on a vehicle.
  • a first essential dimension relates to the installation length I of the subassembly 12. This is essentially determined by the distance between the axes of rotation A, B, C of the transmission device 18 and the dimensions of the rotating about these axes A, B, C components, ie in particular of the individual gears of the gear stages 22, 24, 26. A further contribution provides the konturnah to the drive and gear device 16, 18 formed housing 14. The contribution of the connector 32 to the installation length I, however, is not considered in the present case. From Fig. 2 it is ergbit that the installation length I thus in particular a horizontal extent of the subassembly 12 relates or the dimensions of at least the first and second axes of rotation A, C orthogonally intersecting axis.
  • the installation height h of the transmission device 18 is shown.
  • This installation height h relates to a maximum extension of the transmission device 18 in the direction of rotation axes A, B, C taking into account the transmission device 18 immediately surrounding housing areas.
  • the installation height h thus runs at right angles to the installation length I, ie vertically in FIG. 2.
  • the second gear stage 24 comprising the planetary gear makes a large contribution to the installation height h.
  • the output-side end of the transmission device 18, comprising the output-side gear 64 of the third gear stage 26, is characterized by a comparatively small installation height hi.
  • the subassembly 12 thus has, overall, a comparatively small installation height hi near its output end.
  • the maximum installation height h of the gear device 18 is comparatively small.
  • step-shaped free area 98 which has a part installation length Ii.
  • the low mounting height hi and the volume of the step-shaped free space 98 limit the dimensions of the subassembly 12 in the region of the driven-side end and thus increase the available space for an overlapping arrangement with adjacent vehicle components.
  • the second embodiment according to FIGS. 3 and 4 is characterized by a compact installation length I and a reduced installation height h.
  • a reduced installation height hi At the output end of the transmission device 18 is in turn a reduced installation height hi before and a stepped free space 98 which extends over a part installation length Ii.
  • the reduced installation height hi falls slightly larger, since the output-side gear 64 of the third gear stage 26 is formed with the protruding from the housing 14 coupling portion 94. In the case shown, however, this does not adversely affect the mounting of the subassembly 12 in or on a vehicle, depending on the installation situation.
  • Fig. 3 shows clearly that the receiving portion 93 of the housing base 27 is formed for receiving a housing of the vehicle brake, not shown, with an increased depth h 2 .
  • the vehicle brake and in particular its housing can thus be pushed by a greater degree in the lower housing part 27 of the subassembly 27 in order to overlap with this.
  • the drive device 16 projects in comparison to the previous exemplary embodiment by a smaller amount relative to the end face of the housing lower part 27 facing the brake housing.
  • This is marked in FIG. 3 as a reduced projection e along the axis of rotation A of the drive device 16.
  • the reduced projection e can (for example, depending on the dimensions of the brake housing, in particular extension parallel to the axis A) bring advantages.
  • it can be ensured, for example, that the bottom of the cylindrical housing section of the drive device 16 is sufficiently spaced from a brake disk or adjacent components of the vehicle.
  • a third embodiment of an electromechanical Bremsaktua- sector 10 is shown. This differs from the embodiments discussed above with regard to the design of the first gear stage 22 and of the carrier element 68. A detailed description of the components which are unchanged from the first and second exemplary embodiments is therefore omitted.
  • the first gear stage 22 is formed as a belt transmission.
  • the drive-side gear 34 of the gear stage 22 is formed as a toothed belt pulley and is connected to a toothed belt 110 in a torque-locking engagement.
  • the toothed belt 110 rotates the driven-side gear 36 of the first gear stage 22, which is also formed as a toothed belt pulley and is in engagement with the toothed belt 110.
  • the driving-side gear 34 and the driven-side gear 36 of the first gear stage 22 do not intermesh, but rotate apart from each other and are coupled by means of the toothed belt 110 for transmitting torques.
  • the formation of the first gear stage 22 as a belt transmission contributes to the noise reduction in the operation of the brake actuator 10 at.
  • the third gear stage could be designed as a belt transmission (not shown).
  • the carrier element 68 Another feature of the third exemplary embodiment relates to the design of the carrier element 68.
  • this is designed in two parts and comprises an upper subcomponent 112 and a lower subcomponent 114, which Tels a locking connection 116 or otherwise secured to each other.
  • the lower subcomponent 114 is arranged within the subassembly 12, comparable to the carrier element 68 of the first and second embodiments. Accordingly, it extends from the drive side to the output side end of the transmission device 18 and thereby cuts all the axes of rotation A, B, C of the transmission device 18th
  • the lower subcomponent 114 of the carrier element 68 receives individual components of the transmission device 18 in stock.
  • the lower part component 114 is formed with an annular bearing projection 118 which supports the driven-side gear 64 of the third gear stage 26.
  • the annular bearing projection 118 is located on the side of the output-side gear 64 facing the lower housing part 27.
  • the lower sub-component 114 receives the transmission axis 58 of the planetary gear in a receiving recess 120 in stock.
  • the lower subcomponent 114 abuts against the ring gear 50 of the planetary gear in a contact region 122.
  • the upper subcomponent 112 is formed integrally with the ring gear 50 of the second gear stage 24. Further, it extends between the upper housing part 28 and the driven-side gear 64 of the third gear stage 26. In this case, the upper sub-component 112 assumes the output-side gear 64 in stock analogous to the preceding embodiments. For this purpose, a bearing recess 66 in the upper sub-component 112 and a bearing portion 70 of the gear 64 cooperate in the manner described above.
  • the upper and lower subcomponent 112, 114 of the carrier element 68 enclose a receiving space 124 in the manner of a cage.
  • second gear stage 24 is at least partially received, in particular in the form of the planetary gears 48 and the planet carrier 54.
  • the third gear stage 26 is almost completely received in the receiving space 124, with the exception of the externally accessible receiving area 76 of the driven-side gear 64.
  • the driven-side gear 64 of the third gear stage 26 is rotatably supported on both sides within the subcomponents 112, 114 of the carrier element 68.
  • bearing recesses are provided.
  • the third axis of rotation C of the transmission device 18 is thus determined by the carrier element 68. Overall, except for the upper end of the transmission axis 58 in FIG. 5, no component of the transmission device 18 directly adjoins the housing 14 of the subassembly 12.
  • the transmission device 18 is summarized in particular with regard to the second and third gear stages 24, 26 as independently manageable assembly. This simplifies the assembly. Furthermore, arranging the numerous gear components within the receiving area 124 and storing them in or between the upper and lower subcomponents 112, 114 results in a mechanically robust construction. Thus, reaction and / or bearing forces occurring in particular on the second and third axes of rotation B, C or on the transmission axis 58 can be absorbed directly by the carrier element 68. Likewise, there are manufacturing advantages, since the recorded in the receiving area 124 of the support member 68 components of any manufacturing tolerances of the housing 14 are decoupled. This relates in particular to the output gear 64 of the third gear stage 26, which is mounted completely in the carrier element 68, and its axis of rotation C. Finally, by arranging within the receiving space 124, the noise emissions of the gear device 18 can also be limited.
  • FIG. 6 the third embodiment of FIG. 5 is shown omitting the toothed belt 110 of the first gear stage 22. From this illustration, the particular configuration of the carrier element 68 described above with reference to FIG. 5 becomes again obscured with an upper and lower subcomponent 112, 114, which define a receiving space 124 partially enclosing the gear device 18.
  • the variants according to the embodiments discussed above are also combinable with each other or interchangeable with respect to individual features.
  • an embodiment of the driven-side gear 64 with a coupling section 94 according to the second exemplary embodiment may also be provided.
  • the first and / or the third gear stage 22, 26 may be formed as a belt gear and / or the carrier element analogous to the third embodiment.
  • the transmission device presented herein may provide a reduction ratio that is between 400: 1 and 50: 1. In particular, the reduction ratio is between 300: 1 and 100: 1, for example about 200: 1.
  • the gear stage comprising the planetary gear 24 forms no output-side gear stage 22, 26, but is arranged between the drive-side first 22 and the output-side third gear stage 26.
  • This allows a space-optimized design of the subassembly 12, whereby the flexibility with respect to a mounting in a vehicle is increased.
  • some implementations of the teachings presented herein allow for positioning the relatively bulky planetary gear closer (e.g., overlapping) to the relatively large power drive 16.
  • these comparatively large components can be concentrated adjacent to each other within the subassembly 12.
  • the remote from the drive means 16 range of the third gear stage can be made relatively compact.
  • the size of the sub-assembly 12 can be reduced particularly in this range, which facilitates installation in certain installation situations (for example, in cramped conditions).

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Unterbaugruppe (12) für einen elektromechanische Bremsaktuator (10) beschrieben. Die Unterbaugruppe (10) umfasst eine Antriebseinrichtung (16) zum Erzeugen eine Drehmoments und eine Getriebeeinrichtung (18) zum Übertragen des Drehmoments, wobei die Getriebeeinrichtung (18) hintereinander eine erste, eine zweite und eine dritte Getriebestufe (22, 24, 26) umfasst. Die zweite Getriebestufe (24) ist als ein Planetengetriebe ausgebildet. Ferner betrifft die Offenbargung einen elektromechanischen Bremsaktuator (10) mit einer derartigen Unterbaugruppe (12).

Description

Elektromechanischer Bremsaktuator und Unterbaugruppe hierfür
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugbremsen. Genauer gesagt betrifft die Offenbarung eine Unterbaugruppe eines Bremsaktuators, beispielsweise für eine elektromechanisch betriebene Parkbremse oder eine elektrome- chanisch betriebene Betriebsbremse.
Hintergrund
Elektrisch betriebene Parkbremsen (EPB) ersetzen immer öfter herkömmliche Parkbremsen, welche über Seilzüge eine vom Fahrer aufgebrachte Kraft in eine Zuspann- kraft an Radbremsen des Fahrzeugs wandeln. Der Vorteil elektrischer Parkbremsen liegt in ihrer Ansteuerbarkeit durch moderne Bordelektronik. Dadurch eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten für die Parkbremse, wie beispielsweise die Realisierung einer Berganfahrhilfe (Hill Hold Funktion).
Eine elektrisch betriebene Parkbremse umfasst in der Regel einen elektromechanischen Bremsaktuator, der über einen mechanisch verschiebbaren Bremskolben eine Zuspannkraft an den Radbremsen ausübt. Der Bremsaktuator ist im Wesentlichen durch eine Unterbaugruppe aus Antriebs- und Getriebeeinrichtungen definiert, die in einem Gehäuse dämpfend gelagert sind. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit wird dabei häufig ein mehrstufiges Getriebe eingesetzt, um eine starke Untersetzung der vom Elektromotor erzeugten Rotationsbewegung zu erreichen.
Eine besondere Herausforderung besteht nun darin, einen leistungsstarken, verschleißarmen und gleichzeitig räumlich kompakten elektromechanischen Bremsaktuator zu konstruieren. Insbesondere muss der Bremsaktuator für einen Einbau in typischerweise beengte Platzverhältnisse im Bereich eines Fahrzeugrades geeignet sein. Dabei können die Abmessungen des verfügbaren Einbauraumes von zahlreichen weiteren benachbarten Fahrzeugkomponenten abhängen und je nach Fahrzeugvariante stark variieren. Aus den Patentanmeldungen DE 10 2004 048 700 AI und DE 10 2010 032 053 AI sind elektromechanische Bremsaktuatoren mit einer Unterbaugruppe bekannt, die eine dreistufige Getriebeeinrichtung aufweisen. Die Getriebeeinrichtung umfasst jeweils zwei aufeinanderfolgende Zahnradgetriebestufen, denen abtriebsseitig eine Planetengetriebestufe nachgeschaltet ist.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Bremsaktuatoren nicht für sämtliche Einbausituationen und vorherrschende Platzverhältnisse geeignet sind.
Kurzer Abriss
Es sind ein elektromechanischer Bremsaktuator sowie eine Unterbaugruppe hierfür anzugeben, die auch beengten oder anderweitig besonderen Einbausituationen gerecht werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Unterbaugruppe für einen elektromechani- schen Bremsaktuator bereitgestellt, der eine Antriebseinrichtung zum Erzeugen eines Drehmoments und eine Getriebeeinrichtung zum Übertragen des Drehmoments umfasst. Die Getriebeeinrichtung weist hintereinander eine erste, eine zweite und eine dritte Getriebestufe auf, wobei die zweite Getriebestufe ein Planetengetriebe umfasst.
Das Planetengetriebe der zweiten Getriebestufe kann zumindest bereichsweise überlappend mit der Antriebseinrichtung angeordnet sein. Es kann einstufig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch zwei- oder mehrstufige Varianten möglich.
Die erste und/oder die dritte Getriebestufe können jeweils/kann als Zahnradgetriebe ausgebildet sein. Dabei kann die erste und/oder die dritte Getriebestufe als ein Riemengetriebe ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine Drehmomentübertragung mittels eines Zahnriemens erfolgen, der zwischen einem antriebsseitigen und ab- triebsseitigen gezahnten Riemenrad gespannt ist. Alternativ hierzu können die Zahnräder jeweils der ersten und/oder der dritten Getriebestufe ineinander kämmen.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die dritte Getriebestufe als Stirnradgetriebe ausgebildet sind/ist. Im Fall der ersten Getriebestufe kann ein Antriebsrad direkt an einer Antriebswelle der Antriebseinrichtung montiert sein.
Die erste Getriebestufe kann ein abtriebsseitiges Zahnrad umfassen, das drehfest mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt ist. Das Sonnenrad kann konzent- risch zu dem abtriebsseitigem Zahnrad der ersten Getriebestufe angeordnet sein. Das Sonnenrad und das abtriebsseitige Zahnrad können form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Ebenso kann das Ausbilden eines Kraftschlusses vorgesehen sein, beispielsweise durch Einsetzen des Sonnenrads in das abtriebsseitige Zahnrad unter einer Presspassung. Auch kann das Sonnenrad mit dem abtriebsseiti- gen Zahnrad der ersten Getriebestufe einstückig ausgebildet sein.
Die erste Getriebestufe kann ein abtriebsseitiges Zahnrad umfassen, das einen zylindrischen Raum aufspannt, in dem das Planetengetriebe zumindest teilweise aufgenommen ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass, in einem die Drehachse des abtriebsseitigen Zahnrades enthaltenen Schnitt betrachtet, das abtriebsseitige Zahnrad mit einem topf- oder C-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet ist. Dabei können sich die gegenüberliegenden Schenkel des Querschnittsprofils im Wesentlichen in Drehachsenrichtung erstrecken und im Bereich zumindest eines ihrer Enden durch eine orthogonal zur Drehachse verlaufenden Grundfläche verbunden sein. Das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Getriebestufe kann beispielsweise als außenverzahntes Hohlrad ausgebildet sein.
Bei einem Anordnen des Planetengetriebes in dem zylindrischen Raum des abtriebsseitigen Zahnrads der ersten Gewindestufe können insbesondere das Hohlrad und/oder die Planetenräder des Planetengetriebes teilweise oder vollständig darin aufgenommen werden. Mit anderen Worten kann bei dieser Weiterbildung vorgesehen sein, dass das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Getriebestufe und das Planetengetriebe zumindest teilweise überlappen, insbesondere in Drehachsenrichtung des abtriebsseitigen Zahnrades betrachtet. Das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Getriebestufe und das Planetengetriebe können so zumindest teilweise ineinander geschoben angeordnet sein.
Das Planetengetriebe kann eine Getriebeachse umfassen, die ein abtriebsseitiges Zahnrad der ersten Getriebestufe und/oder ein abtriebsseitiges Zahnrad der dritten Getriebestufe lagert. Die Lagerung der vorstehend genannten Zahnräder an der Getriebeachse kann drehfest oder drehbar erfolgen. Gleiches gilt für die Komponenten des Planetengetriebes, wobei insbesondere das Sonnenrad und/oder ein Plane- tenradträger drehbar oder drehfest an der Getriebeachse gelagert sein können. Die Getriebeachse kann als ein separates Bauteil ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Getriebeachse einstückig mit dem Sonnenrad, dem Planetenradträger, einem der genannten Zahnräder, einem Gehäusebauteil der Unterbaugruppe oder weiteren Komponenten ausgebildet sein.
Bei einer Lagerung des Planetenradträgers an der Getriebeachse des Planetengetriebes kann insbesondere vorgesehen sein, dass dieser die Getriebeachse auf einer Seite mittig aufnimmt, an der Lagerelemente für die Aufnahme von Planetenrädern des Planetengetriebes ausgebildet sind. Durch eine direkte Aufnahme der Getriebeachse am Planetenradträger können das Sonnenrad und das damit drehfest verbundene abtriebsseitige Zahnrad der ersten Getriebestufe einerseits und die Planetenräder andererseits am Planetenradträger aufliegen. Auf diese Weise können die Planetenräder und das Sonnenrad gemeinsam und in einer festen räumlichen Beziehung zueinander am Planetenradträger gelagert werden.
Die Getriebeachse kann sich zwischen zwei gegenüberliegenden Gehäusebereichen der Unterbaugruppe erstrecken und mit zumindest einem freien Ende in dem Gehäuse gelagert sein, beispielweise in einer Gehäuseausnehmung. Die Gehäusebereiche können durch ein die Getriebe- und Antriebseinrichtungen zumindest teilweise umgebendes Gehäuse der Unterbaugruppe bereitgestellt sein. Die Gehäusebereiche können durch mehrere Gehäuseteile definiert sein.
Es kann auch eine Antriebswelle der Antriebseinrichtung in dem Gehäuse der Unterbaugruppe gelagert sein. Dies kann beispielsweise durch Lagern eines freien Endes der Antriebswelle in einer Ausnehmung des Gehäuses erfolgen.
Das Planetengetriebe kann mit einem feststehenden Hohlrad ausgebildet sein. Ein Planetenradträger des Planetengetriebes kann mit den Planetenrädern in drehmomentübertragender Weise gekoppelt und drehfest mit einem antriebsseitigem Zahnrad der dritten Getriebestufe gekoppelt sein. Der Planetenradträger kann Lagerelemente für die Planetenräder umfassen, zum Beispiel Lagerzapfen, an denen die Planetenräder drehbar angeordnet sind. Der Planetenradträger kann scheibenförmig ausgebildet sein. Zum Bereitstellen einer drehfesten Kopplung kann das antriebsseiti- ge Zahnrad der dritten Getriebestufe an einer von den Planetenrädern abgewandten Rückseite des Planetenradträgers angeordnet sein. Insbesondere können der Planetenradträger und das antriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe einstückig ausgebildet sein. Ferner kann ein abtriebsseitiges Zahnrad der dritten Getriebestufe für eine Kopplung mit einem Antriebselement einer Fahrzeugbremse ausgebildet sein. Das abtriebsseiti- ge Zahnrad und das Antriebselement können konzentrisch zu einer Drehachse des abtriebsseitigen Zahnrades miteineinander gekoppelt sein. Das Antriebselement kann in bekannter Weise Bestandteil eines der Unterbaugruppe nachgeschalteten Rotati- ons-Translations-Umsetzers zur Umwandlung der vom Bremsaktuator erzeugten Rotationsbewegung in eine Linearbewegung sein. Der Rotations-Translations-Um- setzer kann insbesondere als Mutter-Spindel-Getriebe ausgebildet sein und das von der Getriebeeinheit abtriebsseitig bereitgestellte Drehmoment in eine Längsbewegung zum Betätigen eines Kolbens der Fahrzeugbremse umwandeln. Dabei kann das Antriebselement als Spindelbauteil ausgebildet oder mit einem solchen gekoppelt sein.
Das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe kann mit einem Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Kopplungsabschnitts des Antriebselements ausgebildet sein. Der Aufnahmebereich kann insbesondere mit einer Innenprofilierung ausgebildet sein. So kann der Aufnahmebereich eine vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung umfassen, beispielsweise eine Bohrung, in der ein vorsprungartiger oder zapfenför- miger Kopplungsabschnitt des Antriebselements formschlüssig bezüglich der Innenprofilierung aufnehmbar ist. Die Innenprofilierung kann beispielsweise als
Innensechskant-, Torx-, oder Vielzahn-Profilierung ausgebildet sein.
Alternativ hierzu kann das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe mit einem Kopplungsabschnitt zur Aufnahme in einem Aufnahmebereich des Antriebselements ausgebildet sein. Der Kopplungsabschnitt kann insbesondere mit einer Außenprofilierung ausgebildet sein. Der Kopplungsabschnitt des abtriebsseitigen Zahnrades kann als vorsprungartiger oder zapfenförmiger Vorsprung ausgebildet sein. Der Aufnahmebereich des Antriebselements kann eine vorzugsweise zylindrische Ausnehmung umfassen, insbesondere eine Bohrung, in der der Kopplungsabschnitt formschlüssig bezüglich der Außenprofilierung aufnehmbar ist. Die Außenprofilierung kann beispielsweise als Außensechskant-, Torx-, oder Vielzahn-Profilierung ausgebildet sein.
Die Unterbaugruppe kann ferner ein Trägerelement zum Lagern von Komponenten der Getriebeeinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung umfassen. Dabei kann insbesondere ein Zahnrad der ersten und/oder der dritten Getriebestufe, beispiels- wiese das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe oder das antriebsseitige Zahnrad der ersten Getriebestufe, in dem Trägerelement drehbar gelagert sein. Das Trägerelement kann als im Wesentlichen ebenes Bauteil ausgebildet sein. Es kann sich innerhalb der Unterbaugruppe derart erstrecken, dass es sämtliche Drehachsen der Getriebeeinrichtung schneidet. Die drehbare Lagerung des Zahnrades der ersten und/oder der dritten Getriebestufe in dem Trägerelement kann durch Aufnahme eines vorsprungartigen Lagerabschnitts des Zahnrades in einer korrespondierenden Ausnehmung im Trägerelement (oder umgekehrt) erfolgen.
Allgemein kann das Trägerelement dazu ausgebildet sein, Komponenten der Getriebeeinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung relativ zueinander räumlich anzuordnen. Ferner kann das Trägerelement dazu ausgebildet sein, mehrere oder sämtliche Komponenten der Getriebeeinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung zu einer eigenständig handhabbaren Unterbaugruppe zusammenzufassen. Insbesondere können sämtliche Komponenten der Unterbaugruppe am Trägerelement räumlich zueinander angeordnet und daran befestigt werden (z.B. zu deren gemeinsamer Montage im Gehäuse). In einer Implementierung dieses Aspekts liegen keine Getriebekomponenten von zumindest der ersten und zweiten Getriebestufe an einem Gehäuse der Unterbaugruppe auf, wodurch die Montage, die Stabilität und der
Wirkungsgrad der Unterbaugruppe verbessert werden. Eine Ausnahme kann in diesem Zusammenhang die in dem Gehäuse lagerbare Getriebeachse des Planetengetriebes bilden.
Das Trägerelement kann derart ausgebildet sein, dass es das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe für eine Rotation um dessen Drehachse z. B. vollständig lagert. So kann die Drehachse des abtriebsseitigen Zahnrades der dritten Getriebestufe (und somit die abtriebsseitige Drehachse der Getriebeeinrichtung) von dem Trägerelement festgelegt sein (z. B. in zwei sich gegenüber liegenden Bereichen des Trägerelements). Dies kann beispielsweise über in dem Trägerelement ausgebildete Lagerausnehmung oder Anlagebereiche für das abtriebsseitige Zahnrad erfolgen. Auch andere oder weitere Drehachsen (z. B. der ersten und/oder zweiten Getriebestufe) können von dem Trägerelement festgelegt sein.
Das Hohlrad des Planetengetriebes kann einstückig mit dem Trägerelement ausgebildet sein. Die Integration von einem oder mehreren Getriebeelementen am Trägerelement führt allgemein zu einer Verringerung der Anzahl zu montierender Getriebekomponenten, wodurch die Montage vereinfacht wird. Das Trägerelement kann mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise durch Zusammensetzen von wenigstens zwei Teilkomponenten. Die Teilkomponenten können derart zusammenwirken sein, dass sie einen gemeinsamen Aufnahmeraum definieren, der vollständig oder teilweise von ihnen umschlossen ist. Die Getriebeeinrichtung kann zumindest teilweise in diesem Aufnahmeraum angeordnet sein. Insbesondere können die zweite und/oder die dritte Getriebestufe zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum angeordnet sein.
In einer Implementierung dieses Aspekts kann eine obere Teilkomponente des Trägerelements einstückig mit dem Hohlrad des Planetengetriebes ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die obere Teilkomponente das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe (und/oder Teile wenigstens einer weiteren Getriebestufe) einseitig lagern. Eine untere Teilkomponente des Trägerelements kann derart mit der oberen Teilkomponente zusammenwirken, dass die dritte Getriebestufe und/oder das Planetengetriebe in dem von den Teilkomponenten definierten Aufnahmeraum zumindest teilweise aufgenommen sind. Die untere Teilkomponente kann die Getriebeachse des Planetengetriebes und/oder das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe (und/oder Teile wenigstens einer weiteren Getriebestufe) einseitig lagern. Somit kann das abtriebsseitige Zahnrad der dritten Getriebestufe zumindest abschnittsweise zwischen der oberen und unteren Teilkomponente angeordnet sein und darin jeweils für eine Rotation um seine Drehachse gelagert sein. Die abtriebsseitige Drehachse der Getriebeinrichtung kann demnach von den Teilkomponenten des Trägerelements gebildet und festgelegt werden.
Es wird ferner ein elektromechanischer Bremsaktuator angegeben, der die hier beschriebene Unterbaugruppe umfasst. Der Bremsaktuator kann weitere Komponenten umfassen, wie beispielsweise den vorstehend bereits beschriebenen Rotations-Trans- lations-Umsetzer und/oder eine Hydraulikbaugruppe der Fahrzeug bremse. Allgemein kann der Bremsaktuator Teil einer elektromechanisch betriebenen Parkbremse oder einer elektromechanisch betriebenen Betriebsbremse sein.
Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Aspekte der hier beschriebenen Unterbaugruppe für einen elektromechanischen Bremsaktuator ergeben sich aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines elektrischen Bremsaktuator umfassend eine
Unterbaugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Schnittansicht des elektrischen Bremsaktuators aus Fig. 1 mit einem an den Bremsaktuator gekoppelten Antriebselement einer Fahrzeugbremse;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines elektromechanischen Bremsaktuators umfassend eine Unterbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Schnittansicht des elektromechanischen Bremsaktuators aus Fig. 3 mit einem an den elektromechanischen Bremsaktuator gekoppelten Antriebselement einer Fahrzeugbremse
Fig. 5 eine Schnittansicht eines elektromechanischen Bremsaktuators umfassend eine Unterbaugruppe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 eine Schnittansicht gemäß Fig. 5 unter Werglassung eines Zahnriemens der ersten Getriebestufe.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Unterbaugruppe eines elektromechanischen Bremsaktuators für eine elektrisch betriebene Parkbremse erläutert. Es versteht sich, dass die vorgestellte Unterbaugruppe auch bei für eine elektromecha- nisch betriebene Betriebsbremse geeignet ist.
Übereinstimmende Elemente in den Figuren sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Angaben wie "Oberseite" und "Unterseite" bzw. "oberseitig" und "unterseitig" oder "horizontal" und "vertikal" beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte Ausrichtung der Baugruppe. Es versteht sich, dass die Unterbaugruppe innerhalb einer elektrischen Parkbremse in der Regel liegend (also gegenüber der Darstellung in den Figuren um 90° gedreht) eingebaut ist.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines elektromechanischen Bremsaktuators 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der elektromechanische Bremsaktuator 10 um- fasst eine Unterbaugruppe 12, die eine Antriebseinrichtung 16 mit einem Elektromotor 17 aufweist. Ferner umfasst die Unterbaugruppe 12 eine Getriebeeinrichtung 18, die mit einer von dem Elektromotor 17 angetriebenen Antriebswelle 20 der Antriebseinrichtung 16 gekoppelt ist. Wie nachfolgend ausführlich erläutert, umfasst die Getriebeeinrichtung 18 drei Getriebestufen 22, 24 und 26, wobei die erste und dritte Getriebestufe 25, 26 als Stirnradgetriebe ausgebildet sind und die dazwischen liegende zweite Getriebestufe 24 als einstufiges Planetengetriebe.
Die Antriebseinrichtung 16 und die Getriebeeinrichtung 18 sind in einem Gehäuse 14 der Unterbaugruppe 12 aufgenommen. Das Gehäuse 14 ist zweiteilig mit einem Gehäuseunterteil 27 und einem Gehäuseoberteil 28 ausgebildet. Das Gehäuseunterteil 27 ist insbesondere zur Aufnahme der Antriebseinrichtung 16 ausgebildet und daher hinsichtlich seiner räumlichen Ausgestaltung an deren Abmessungen angepasst. So weist das Gehäuseunterteil 27 einen zylinderförmigen Hohlraum 30 auf, in dem der Elektromotor 17 der Antriebseinrichtung 16 aufgenommen ist. Ferner ist oberseitig des zylinderförmigen Hohlraums 30 ein elektrischer Steckverbinder 32 mit Kontaktstiften angeformt, um die Antriebseinrichtung 16 elektrisch zu versorgen und anzusteuern. Das Gehäuseoberteil 28 ist deckeiförmig ausgebildet und auf das
Gehäuseunterteil 27 aufgesetzt sowie mit diesem verschweißt. Das Gehäuse 14 erfüllt primär eine Schutz- und Abdichtfunktion. Wie nachstehend erläutert, erfüllt es bezüglich einzelner Komponenten der Unterbaugruppe 12 auch eine Lagerfunktion.
Im Folgenden wird die Getriebeeinrichtung 18 näher beschrieben. Wie vorstehend angedeutet, umfasst die Getriebeeinrichtung 18 eine erste Getriebestufe 22, die antriebsseitig angeordnet und mit der Antriebswelle 20 der Antriebseinrichtung 16 gekoppelt ist. Die erste Getriebestufe 22 umfasst zwei stirnverzahnte Zahnräder 34, 36, die in einem ineinander kämmenden Eingriff stehen. Das antriebsseitige Zahnrad 34 ist mit der Antriebswelle 20 der Antriebseinrichtung 16 drehmomentschlüssig verbunden. Hierzu nimmt das antriebsseitige Zahnrad 34 die Antriebswelle 20 in einer zentralen Bohrung auf. Man erkennt in Fig. 1, dass sich die Antriebswelle 20 und das antriebsseitige Zahnrad 34 konzentrisch um eine gemeinsame erste Drehachse A der Getriebeeinrichtung 18 drehen. Die Antriebswelle 20 ist ferner an ihrem oberen, von der Antriebseinrichtung 16 abgewandten freien Ende in einer Ausnehmung 21 im Gehäuseoberteil 28 lagernd aufgenommen.
Das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 ist mit einem größeren Durchmesser und mit einer größeren Zähnezahl als das antriebsseitige Zahnrad 34 ausgebildet. Somit stellt die erste Getriebestufe 22 eine erste Untersetzung bereit. Man erkennt in Fig. 1, dass das abtriebsseitige Zahnrad 36 als Hohlkörper mit einem topfförmigen Querschnittsprofil ausgebildet ist, wobei die Stirnverzahnung an einer Außenseite der gegenüberliegenden Schenkel dieses Querschnittsprofils ausgebildet ist. Mit anderen Worten umfasst das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 einen außenverzahnten hohlradförmigen Bereich 38, der mit dem antriebs- seitigen Zahnrad 34 in Eingriff steht. Der hohlradförmige Bereich 38 geht an seinem oberen Ende, also nahe dem Gehäuseoberteil 28, in einen kreisringförmigen Grundflächenabschnitt 40 über. Somit spannt das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 einen einseitig im Wesentlichen geschlossenen zylindrischen Raum
41 auf.
Bei einem Antrieb durch das antriebsseitige Zahnrad 34 dreht sich das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 um eine zweite Drehachse B der Getriebeeinrichtung 18. Die Drehachse B verläuft parallel zu der ersten Drehachse A des an- triebsseitigen Zahnrads 34 und der Antriebswelle 20. Dabei wird aus Fig. 1
ersichtlich, dass sich der hohlradförmige Bereich 38 des abtriebsseitigen Zahnrades 36 parallel zu der zweiten Drehachse B erstreckt, während der Grundflächenabschnitt 40 dieses Zahnrades 36 orthogonal dazu verläuft.
Das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 überträgt seine Drehbewegung und damit Drehmoment auf ein antriebsseitiges Zahnrad 42 der zweiten Getriebestufe 24. Die zweite Getriebestufe 24 ist als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet, wobei das antriebsseitige Zahnrad 42 durch ein Sonnenrad 42 des Planetengetriebes gebildet wird. Das Sonnenrad 42 ist konzentrisch zu der zweiten Drehachse B in einer Öffnung in dem Grundflächenabschnitt 40 des antriebsseitigen Zahnrads 36 der ersten Getriebestufe 22 aufgenommen. Hierzu weist das Sonnenrad
42 einen Kopplungsabschnitt 44 auf, der mit dem Grundflächenabschnitt 40 des antriebsseitigen Zahnrades 36 drehfest gekoppelt ist.
Ausgehend von dem Kopplungsabschnitt 44 erstreckt sich ein zylindrischer Verzahnungsabschnitt 46 des Sonnenrades 42 entlang der Drehachse B. Der Verzahnungsabschnitt 46 umfasst einen außenverzahnten Bereich, der mit mehreren Planetenrädern 48 des Planetengetriebes im Eingriff steht und diese antreibt. Die Planetenräder 48 umlaufen das Sonnenrad 42 in allgemein bekannter Weise in einem feststehenden innenverzahntem Hohlrad 50, das analog zum abtriebsseitigem Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 mit einem topfförmigen Querschnitt ausgebildet ist. Die Planetenräder 48 sind an Lagerzapfen 52 eines Planetenradträgers 56 des Planetengetriebes drehbar angeordnet und können so ein Drehmoment auf den Planeten- radträger 56 übertragen. Hierzu sind die Lagerzapfen 40 in Bohrungen in einem scheibenförmigen Grundflächenabschnitt 54 des Planetenradträgers 56 drehfest aufgenommen. Insgesamt bildet das Planetengetriebe der zweiten Getriebestufe 24 somit in bekannter Weise eine zweite Untersetzungsstufe der Getriebeeinrichtung 18.
Man erkennt in Fig. 1, dass der Verzahnungsabschnitt 46 des Sonnenrades 42, das Hohlrad 50 sowie die Planetenräder 48 zumindest teilweise in dem freien zylindrischen Raum 41 des abtriebsseitigen Zahnrads 36 der ersten Getriebestufe 22 aufgenommen sind. Mit anderen Worten ist das Planetengetriebe entlang der zweiten Drehachse B betrachtet überlappend zu dem abtriebsseitigen Zahnrad 36 angeordnet und teilweise in dieses hineingeschoben. Diese Anordnung verringert die axiale Länge dieser Baugruppe entlang der Drehachse B.
Ferner erkennt man, dass das Planetengetriebe eine langgestreckte, zylindrische Getriebeachse 58 umfasst, die konzentrisch zu der zweiten Drehachse B verläuft. Die Getriebeachse 58 ist jeweils in Aufnahmeausnehmungen 60 in gegenüberliegenden Bereichen des Gehäuses 14 gelagert. Genauer gesagt überspannt die Getriebeachse 58 einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuseoberteil 28 und dem Gehäuseunterteil 27 und ist mit ihren freien Enden in dem jeweiligen Gehäuseteil 27, 28 gelagert. Im gezeigten Fall sind das Sonnenrad 42 und das damit gekoppelte abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 sowie auch der Planetenradträger 56 drehbar an der Getriebeachse 58 gelagert, wohingegen die Getriebeachse 58 drehfest in den Aufnahmeausnehmungen 60 im Gehäuse 14 gelagert ist.
Die zweite Getriebestufe 24 überträgt ihre Drehbewegung und damit Drehmoment auf ein antriebsseitiges Zahnrad 62 der dritten Getriebestufe 26. Das antriebsseitige Zahnrad 62 ist im gezeigten Fall einstückig mit dem Planetenradträger 56 des Planetengetriebes der zweiten Getriebestufe 24 ausgebildet. Genauer gesagt ist es an der von den Planetenrädern 48 abgewandten Rückseite des Grundflächenabschnitts 54 des Planetenradträgers 56 angeordnet und erstreckt sich davon ausgehend als zylindrischer, stirnverzahnter Vorsprung entlang der zweiten Drehachse B. Ferner ist das antriebsseitige Zahnrad 62 der dritten Getriebestufe 26 gemeinsam mit dem Planetenradträger 54 an der Getriebeachse 58 gelagert und dreht ebenfalls um die zweite Drehachse B. Das antriebsseitige Zahnrad 62 steht mit einem abtriebsseitigen Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 im Eingriff. Das abtriebsseitige Zahnrad 64 dreht um eine dritte Drehachse C, die wiederrum parallel zu den Drehachsen A, B verläuft und die abtriebsseitige Drehachse der Getriebeeinrichtung 18 bildet. Das abtriebsseitige Zahnrad 64 ist in einer Lagerausnehmung 66 eines nachfolgend ausführlich erläuterten Trägerelements 68 gelagert. Hierzu weist das abtriebsseitige Zahnrad 64 an seiner dem Gehäuseoberteil 28 zugewandten Seite einen konzentrisch zu der dritten Drehachse C angeordneten zylindrischen Lagerabschnitt 70 auf. An seiner gegenüberliegenden, dem Gehäuseunterteil 27 zugewandten Seite weist das abtriebsseitige Zahnrad 64 einen ebenfalls konzentrisch zur Drehachse C angeordneten zylindrischen Kopplungsvorsprung 72 auf, der sich durch eine Öffnung 74 im Gehäuseunterteil 27 nach außen hindurch erstreckt. Der Kopplungsvorsprung 72 weist einen Aufnahmebereich 76 in Form einer gestuften, konzentrisch zur Drehachse C ausgebildeten Bohrung auf. Der Aufnahmebereich 76 umfasst eine Innenprofilierung in Form einer Torx-Profilierung.
Zum Lagern des abtriebsseitigen Zahnrads 64 der dritten Getriebestufe 26 ist das Trägerelement 68 mit einer korrespondierend zu dessen Lagerabschnitt 70 geformten Aufnahmeausnehmung 66 ausgebildet. Wie aus Figur 1 ersichtlich, liegt das Trägerelement 68 auch an weiteren Abschnitten des abtriebsseitigen Zahnrades 64 der dritten Getriebestufe 26 an und ebenso an dem Hohlrad 50 und dem Planetenradträ- ger 54 der zweiten Getriebestufe 24. Ferner steht das Trägerelement 68 über einer Eingriffsstufenformation 84 mit der Antriebseinrichtung 16 im Eingriff. Dabei ist das Trägerelement 68 als sich im Wesentlichen horizontal erstreckendes, ebenes Bauteil ausgebildet, das sämtliche Drehachsen A, B, C der Getriebeeinrichtung 18 schneidet. Ferner ist das Trägerelement 68 über Dämpfungselemente 82 in den Gehäuseteilen 27, 28 gelagert. Das Trägerelement 68 übt insbesondere eine lagernde und auch relativpositionierende Wirkung auf die vorstehend genannten, mit dem Trägerelement 68 in Kontakt stehenden Komponenten aus.
Das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 bildet das Abtriebsrad der Getriebeeinrichtung 18 und ist mit einem Antriebselement 90 einer Fahrzeugbremse koppelbar. Dies ist entsprechend in Fig. 2 dargestellt, in der der elektrome- chanische Bremsaktuator 10 gemäß Fig. 1 und ein mit diesem gekoppeltes Antriebselement 90 einer nicht weiter dargestellten Fahrzeugbremse gezeigt ist. Man erkennt, dass das Antriebselement 90 einen Kopplungsabschnitt 92 umfasst, der in dem innenprofilierten Aufnahmebereich 76 des abtriebsseitigen Zahnrads 64 der dritten Getriebestufe 26 aufgenommen ist. Hierzu weist der Kopplungsabschnitt 92 eine in Fig. 2 nicht detailliert dargestellte Außenprofilierung auf, die korrespondierend zu der Torx- Profilierung des Aufnahmebereichs 76 ausgebildet ist und mit dieser in einem drehmomentschlüssigen Eingriff steht.
Das Antriebselement 90 bildet ein Spindelelement einer an sich bekannten Mutter- Spindel-Anordnung zum Erzeugen und Halten von Bremskräften in der nicht dargestellten Fahrzeugbremse. Die Bremsbetätigung kann in bekannter Weise das Erzeugen von Brems- bzw. Spannkräften zum An- und Ablegen und zum Halten von Bremsbelägen an einer Reibfläche umfassen, wie beispielsweise einer Bremsscheibe.
Allgemein überträgt die Getriebeeinrichtung 18 ein von der Antriebseinrichtung 16 erzeugtes Drehmoment unter mehrfacher Untersetzung durch die Getriebestufen 22, 24 und 26 auf das Antriebselement 90, welches gemeinsam mit dem abtriebsseitigem Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 um die dritte Drehachse C der Getriebeeinrichtung 18 rotiert. In bekannter Weise kann ferner ein Gehäuseabschnitt der nicht dargestellten Fahrzeugbremse in einem Aufnahmebereich 93 an der Unterseite des Gehäuseunterteils 27 aufgenommen werden.
In den Fign. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Bremsaktuators 10 gezeigt. Dieser unterscheidet sich von dem elektromechanischen Bremsaktuator 10 gemäß den Fign. 1 und 2 nur hinsichtlich der Ausbildung des ab- triebsseitigen Zahnrades 64 der dritten Getriebestufe 26. Eine detaillierte Beschreibung der gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unveränderten Komponenten wird deshalb weggelassen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 für eine alternative Kopplung mit dem in Fig. 4 gezeigten Antriebselements 90 einer nicht detailliert dargestellt Fahrzeugbremse ausgebildet. Die Art und Funktionsweise des Antriebselements 90 und das Zusammenwirken mit der nicht dargestellten Fahrzeugbremse sind dabei identisch zu dem in Fig. 2 gezeigten Antriebselement 90.
In Fig. 3 erkennt man, dass das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 wiederrum über einen Lagerabschnitt 70 im Trägerelement 68 gelagert und um die dritte Drehachse C drehbar ist. Ferner ist das Zahnrad 64 an dem Gehäuseunterteil 27 gelagert, in dem es an einem ringförmigen Lagervorsprung 29 des Gehäuse- Unterteils 27 anliegt. Dieser greift in eine korrespondierend ausgebildete Ausnehmung 65 an der dem Gehäuseunterteil 27 zugewandten Unterseite des Zahnrads 64 ein.
Das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem konzentrisch zur Drehachse C angeordneten, vorsprungartig ausgebildeten Kopplungsabschnitt 94 ausgebildet, der durch eine Öffnung 74 im Gehäuseunterteil 27 nach außen hindurchragt. Der Kopplungsabschnitt 94 ist mit einer Außenprofilierung 96 in Form einer Verzahnungs-Profilierung ausgebildet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das Antriebselement 90 in diesem Fall mit einem korrespondierend ausgebildeten, zylindrischen Aufnahmebereich 98 ausgebildet, der den Kopplungsabschnitt 94 aufnimmt. Dabei steht das Antriebselement 90 mit der Außenprofilierung 96 des Zahnrads 64 über eine Innenprofilierung 100 des Aufnahmebereich 98 im Eingriff. Somit kann das Antriebselement 90 auf den Kopplungsabschnitt 94 aufgesetzt (z.B. aufgeschoben) werden und ist mit diesem drehmomentschlüssig verbunden.
Im Folgenden werden zurückkommend auf Fig. 2 die wesentlichen Abmessungen des elektromechanischen Bremsaktuators 10 beschrieben. Wie einleitend erläutert, sind diese Abmessungen insbesondere bezüglich des Platzbedarfs und der Einbaumöglichkeiten des elektromechanischen Bremsaktuators 10 in und an einem Fahrzeug maßgebend.
Eine erste wesentliche Abmessung betrifft die Einbaulänge I der Unterbaugruppe 12. Diese wird im Wesentlichen durch den Abstand der Drehachsen A, B, C der Getriebeeinrichtung 18 und den Abmessungen der sich um diese Drehachsen A, B, C drehenden Komponenten bestimmt, also insbesondere von den einzelnen Zahnrädern der Getriebestufen 22, 24, 26. Einen weiteren Beitrag liefert das konturnah um die Antriebs- und Getriebeeinrichtung 16, 18 ausgebildete Gehäuse 14. Der Beitrag des Steckverbinders 32 zu der Einbaulänge I wird im vorliegenden Fall hingegen nicht berücksichtigt. Aus Fig. 2 ergbit sich, dass die Einbaulänge I somit insbesondere eine horizontale Erstreckung der Unterbaugruppe 12 betrifft bzw. die Abmessungen einer zumindest die erste und zweite Drehachse A, C orthogonal schneidenden Achse.
Ferner ist in Fig. 2 die Einbauhöhe h der Getriebeeinrichtung 18 gezeigt. Diese Einbauhöhe h betrifft eine maximale Erstreckung der Getriebeeinrichtung 18 in Drehachsenrichtung A, B, C unter Berücksichtigung der die Getriebeeinrichtung 18 unmittelbar umgebenden Gehäusebereiche. Die Einbauhöhe h verläuft somit rechtwinklig zu der Einbaulänge I, also vertikal in Fig. 2.
In Fig. 2 erkennt man, dass insbesondere die zweite Getriebestufe 24 umfassend das Planetengetriebe einen großen Beitrag zu der Einbauhöhe h leistet. Hingegen zeichnet sich das abtriebsseitige Ende der Getriebeeinrichtung 18 umfassend das abtriebs- seitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 durch eine vergleichsweise geringe Einbauhöhe hi aus. Durch das Anordnen des Planetengetriebes als zweite Getriebestufe nahe der Antriebseinrichtung 16 weist die Unterbaugruppe 12 nahe ihres abtriebsseitigen Endes somit insgesamt eine vergleichsweise geringe Einbauhöhe hi auf. Durch das Aufnehmen des Planetengetriebes in dem freien zylindrischen Raum 41 des abtriebsseitigen Zahnrads 36 der ersten Getriebestufe 22 fällt aber auch die maximale Einbauhöhe h der Getriebeeinrichtung 18 vergleichsweise gering aus.
Ferner ergibt sich im gezeigten Fall oberseitig des abtriebsseitigen Zahnrades 64 ein stufenförmiger freier Bereich 98, der eine Teileinbaulänge Ii aufweist. Die geringe Einbauteilhöhe hi sowie das Volumen des stufenförmigen freien Raumes 98 begrenzen die Abmessungen der Unterbaugruppe 12 im Bereich des abtriebsseitigen Endes und erhöhen somit den verfügbaren Raum für eine überlappende Anordnung mit benachbarten Fahrzeugkomponenten.
Auch die zweite Ausführungsform gemäß den Fign. 3 und 4 zeichnet sich durch eine kompakte Einbaulänge I sowie eine reduzierte Einbauhöhe h aus. Am abtriebsseitigen Ende der Getriebeeinrichtung 18 liegt wiederum eine reduzierte Einbauhöhe hi vor sowie ein stufenförmiger freier Raum 98, der sich über eine Teileinbaulänge Ii erstreckt. Somit ergeben sich bezüglich eines Einbaus der Unterbaugruppe 12 die gleichen Vorteile wie bei der vorhergehenden Ausführungsform gemäß den Fign. 1 und 2. Im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform fällt die reduzierte Einbauhöhe hi etwas größer aus, da das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 mit dem aus dem Gehäuse 14 hervorstehenden Kopplungsabschnitt 94 ausgebildet ist. Im gezeigten Fall wirkt sich dies jedoch je nach Einbausituation nicht nachteilig auf die Montage der Unterbaugruppe 12 in oder an einem Fahrzeug aus.
Fig. 3 zeigt deutlich, dass der Aufnahmebereich 93 des Gehäuseunterteils 27 zur Aufnahme eines Gehäuses der nicht dargestellten Fahrzeugbremse mit einer erhöhten Tiefe h2 ausgebildet ist. Die Fahrzeugbremse und insbesondere deren Gehäuse können somit um ein größeres Maß in das Gehäuseunterteil 27 der Unterbaugruppe 27 hineingeschoben werden, um mit diesem zu überlappen.
Ferner steht die Antriebseinrichtung 16 (genauer gesagt deren zylindrischer Gehäuseabschnitt) im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel um ein geringeres Maß bezüglich der dem Bremsengehäuse zugewandten Stirnseite des Gehäuseunterteils 27 hervor. Dies ist in Fig. 3 als ein reduzierter Überstand e entlang der Drehachse A der Antriebseinrichtung 16 markiert. Der reduzierte Überstand e kann (z.B. je nach Dimensionierung des Bremsengehäuses, insbesondere Erstreckung parallel zur Achse A) Vorteile mit sich bringen. So kann dadurch etwa gewährleistet werden, dass der Boden des zylindrischen Gehäuseabschnitts der Antriebseinrichtung 16 ausreichend von einer Bremsscheibe oder benachbarten Komponenten des Fahrzeugs beabstandet ist.
In Fig. 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Bremsaktua- tors 10 gezeigt. Dieses unterscheidet sich von den vorstehend diskutierten Ausführungsbeispielen bezüglich der Ausbildung der ersten Getriebestufe 22 sowie des Trägerelements 68. Eine detaillierte Beschreibung der gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel unveränderten Komponenten wird deshalb weggelassen.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die erste Getriebestufe 22 als ein Riemengetriebe ausgebildet. Hierzu ist das das antriebsseitige Zahnrad 34 der Getriebestufe 22 als ein verzahntes Riemenrad ausgebildet und steht mit einem Zahnriemen 110 in einem drehmomentschlüssigen Eingriff. Der Zahnriemen 110 umläuft das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22, das ebenfalls als ein verzahntes Riemenrad ausgebildet ist und mit dem Zahnriemen 110 im Eingriff steht. Im Gegensatz zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel kämmen somit das antriebsseitige Zahnrad 34 und das abtriebsseitige Zahnrad 36 der ersten Getriebestufe 22 nicht ineinander, sondern rotieren beabstandet voneinander und sind mittels des Zahnriemens 110 zur Übertragung von Drehmomenten gekoppelt. Die Ausbildung der ersten Getriebestufe 22 als ein Riemengetriebe trägt zur Geräuschminderung beim Betrieb des Bremsaktuators 10 bei. Als Option könnte auch die dritte Getriebestufe als Riemengetriebe ausgebildet sein (nicht dargestellt).
Eine weitere Besonderheit des dritten Ausführungsbeispiels betrifft die Gestaltung des Trägerelements 68. Dieses ist im gezeigten Fall zweiteilig ausgebildet und um- fasst eine obere Teilkomponente 112 und eine untere Teilkomponente 114, die mit- tels einer Rastverbindung 116 oder anderweitig aneinander befestigt sind. Die untere Teilkomponente 114 ist vergleichbar zu dem Trägerelement 68 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels innerhalb der Unterbaugruppe 12 angeordnet. Entsprechend erstreckt sie sich von dem antriebsseitigen zum abtriebsseitigen Ende der Getriebeeinrichtung 18 und schneidet dabei sämtliche Drehachsen A, B, C der Getriebeeinrichtung 18.
Die untere Teilkomponente 114 des Trägerelements 68 nimmt einzelne Komponenten der Getriebeeinrichtung 18 lagernd auf. Analog zu dem Gehäuseunterteil 27 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die untere Teilkomponente 114 dabei mit einem ringförmigen Lagervorsprung 118 ausgebildet, der das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 lagert. Hierzu liegt der ringförmigen Lagervorsprung 118 an der dem Gehäuseunterteil 27 zugewandten Seite des abtriebsseitigen Zahnrads 64 an. Ferner nimmt die untere Teilkomponente 114 die Getriebeachse 58 des Planetengetriebes in einer Aufnahmeausnehmung 120 lagernd auf. Ebenso liegt die untere Teilkomponente 114 in einem Anlagebereich 122 an dem Hohlrad 50 des Planetengetriebes an.
Die obere Teilkomponente 112 ist einstückig mit dem Hohlrad 50 der zweiten Getriebestufe 24 ausgebildet. Ferner erstreckt sie sich zwischen dem Gehäuseoberteil 28 und dem abtriebsseitigen Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26. Dabei nimmt die obere Teilkomponente 112 analog zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen das abtriebsseitige Zahnrad 64 lagernd auf. Hierzu wirken eine Lagerausnehmung 66 in der oberen Teilkomponente 112 und ein Lagerabschnitts 70 des Zahnrads 64 in der vorstehend beschriebenen Weise zusammen.
Ferner erkennt man, dass die obere und untere Teilkomponente 112, 114 des Trägerelements 68 einen Aufnahmeraum 124 käfigartig umschließen. Darin ist zweite Getriebestufe 24 zumindest teilweise aufgenommen, insbesondere in Form der Planetenräder 48 sowie des Planetenradträgers 54. Die dritte Getriebestufe 26 ist nahezu vollständig in dem Aufnahmeraum 124 aufgenommen, mit Ausnahme des von außen zugänglichen Aufnahmebereichs 76 des abtriebsseitigen Zahnrades 64. Wie vorstehend geschildert, ist das abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 beidseitg innerhalb der Teilkomponenten 112, 114 des Trägerleements 68 drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind Lagerausnehmungen vorgesehen. Die dritte Drehachse C der Getriebeeinrichtung 18 wird demnach von dem Trägerelement 68 festgelegt. Insgesamt liegen mit Ausnahme des in Fig. 5 oberen Endes der Getriebeachse 58 keine Komponente der Getriebeeinrichtung 18 an dem Gehäuse 14 der Unterbaugruppe 12 unmittelbar an.
Durch die zweiteilige Ausbildung des Trägerelements 68 wird die Getriebeeinrichtung 18 insbesondere hinsichtlich der zweiten und dritten Getriebestufen 24, 26 als eigenständig handhabbare Baugruppe zusammengefasst. Dies vereinfacht die Montage. Ferner ergibt sich durch das Anordnen der zahlreichen Getriebekomponenten innerhalb des Aufnahmebereichs 124 und dem Lagern in oder zwischen der oberen und unteren Teilkomponente 112, 114 eine mechanisch robuste Konstruktion. So können insbesondere an der zweiten und dritten Drehachse B, C oder an der Getriebeachse 58 auftretende Reaktions- und/oder Lagerkräfte direkt von dem Trägerelement 68 aufgenommen werden. Ebenso ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, da die in dem Aufnahmebereich 124 des Trägerelements 68 aufgenommenen Komponenten von etwaigen Fertigungstoleranzen des Gehäuses 14 entkoppelt werden. Dies betrifft insbesondere das vollständig in dem Trägerelement 68 gelagerte abtriebsseitige Zahnrad 64 der dritten Getriebestufe 26 und dessen Drehachse C. Schließlich können durch das Anordnen innerhalb des Aufnahmeraums 124 auch die Geräuschemissionen der Getriebeeinrichtung 18 begrenzt werden.
In Fig. 6 ist das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unter Weglassung des Zahnriemens 110 der ersten Getriebestufe 22 gezeigt. Aus dieser Darstellung verdeulicht sich noch einmal die vorstehend anhand von Fig. 5 beschriebene besondere Gestaltung des Trägerelements 68 mit einer oberen und unteren Teilkomponente 112, 114, die einen die Getriebeinrichtung 18 teilweise umschließenden Aufnahmeraum 124 definieren.
Insgesamt versteht es sich, dass die Varianten gemäß den vorstehend diskutierten Ausführungsbeispielen auch untereinander kombinierbar oder austauschbar hinsichtlich einzelner Merkmale sind. So kann beispielsweise auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 eine Ausbildung des abtriebsseitigen Zahnrads 64 mit einem Kopplungsabschnitt 94 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein. Ebenso kann bei dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel die erste und/oder die dritte Getriebestufe 22, 26 als ein Riemengetriebe und/oder das Trägerelement analog zu dem dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Allgemein kann die hier vorgestellte Getriebevorrichtung ein Untersetzungsverhältnis bereitstellen, das zwischen 400: 1 und 50: 1 liegt. Das Untersetzungsverhältnis liegt insbesondere zwischen 300: 1 und 100: 1, zum Beispiel bei ungefähr 200:1.
Gemäß den Ausführungsbeispielen bildet die das Planetengetriebe umfassende Getriebestufe 24 keine abtriebsseitige Getriebestufe 22, 26, sondern ist zwischen der antriebsseitigen ersten 22 und der abtriebsseitigen dritten Getriebestufe 26 angeordnet. Dies ermöglicht eine bauraumoptimierte Gestaltung der Unterbaugruppe 12, wodurch die Flexibilität hinsichtlich eines Einbaus in einem Fahrzeug erhöht wird. So gestatten manche Implementierungen der hier vorgestellten Lehre ein Anordnen des vergleichsweise sperrigen Planentengetriebes näher (z.B. überlappend) an der ebenfalls relativ groß bauenden Antriebseinrichtung 16. Somit können diese vergleichsweise großen Komponenten benachbart zueinander in der Unterbaugruppe 12 konzentriert werden. Der von der Antriebseinrichtung 16 entfernte Bereich der dritten Getriebestufe kann hingegen vergleichsweise kompakt gestaltet werden. Somit kann die Baugröße der Untergruppe 12 insbesondere in diesem Bereich reduziert werden, was einen Einbau in gewissen Einbausituationen (z.B. bei beengten Verhältnissen) erleichtert.

Claims

Patentansprüche
1. Unterbaugruppe (12) für einen elektromechanischen Bremsaktuator (10), umfassend:
eine Antriebseinrichtung (16) zum Erzeugen eines Drehmoments; und eine Getriebeeinrichtung (18) zum Übertragen des Drehmoments, wobei die Getriebeeinrichtung (18) hintereinander eine erste, eine zweite und eine dritte Getriebestufe (22, 24, 26) aufweist und wobei die zweite
Getriebestufe (24) ein Planetengetriebe umfasst.
2. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 1, wobei
die erste und/oder die dritte Getriebestufe (22, 26) als Zahnradgetriebe ausgebildet sind/ist.
3. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die erste und/oder die dritte Getriebestufe (22, 26) als Stirnradgetriebe ausgebildet sind/ist.
4. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebestufe (22) ein abtriebsseitiges Zahnrad (36) umfasst, wobei das abtriebsseitige Zahnrad (36) drehfest mit einem Sonnenrad (42) des Planetengetriebes gekoppelt ist.
5. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebestufe (22) ein abtriebsseitiges Zahnrad (36) umfasst, wobei das abtriebsseitge Zahnrad (36) einen zylindrischen Raum (41) aufspannt, in dem das Planetengetriebe zumindest teilweise aufgenommen ist.
6. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Planetengetriebe eine Getriebeachse (58) umfasst, die ein abtriebsseitiges Zahnrad (36) der ersten Getriebestufe (22) und/oder ein antriebsseitiges Zahnrad (62) der dritten Getriebestufe (26) lagert.
7. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Planetenradgetriebe eine Getriebeachse (58) umfasst, die sich zwischen zwei gegenüberlegenden Bereichen (27, 28) eines Gehäuses der Unterbau- gruppe (12) erstreckt und mit zumindest einem freien Ende in dem Gehäuse gelagert ist.
8. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
das Planetengetriebe mit einem feststehenden Hohlrad (50) ausgebildet ist.
9. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
ein Planetenradträger (56) des Planetengetriebes mit den Planetenrädern (48) in drehmomentübertragender Weise gekoppelt ist und drehfest mit einem an- triebsseitigen Zahnrad (62) der dritten Getriebestufe (26) gekoppelt ist.
10. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
ein abtriebsseitige Zahnrad (64) der dritten Getriebestufe (22) für eine Kopplung mit einem Antriebselement (90) einer Fahrzeugbremse ausgebildet ist.
11. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 10, wobei
das abtriebsseitige Zahnrad (64) der dritten Getriebestufe (26) mit einem Aufnahmebereich (76) zur Aufnahme eines Kopplungsabschnittes (92) des Antriebselements (90) ausgebildet ist, insbesondere wobei der Aufnahmebereiche (76) mit einer Innenprofilierung ausgebildet ist.
12. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 10, wobei
das abtriebsseitige Zahnrad (64) der dritten Getriebestufe (26) mit einem Kopplungsabschnitt (94) zur Aufnahme in einem Aufnahmebereich (98) des Antriebselements (90) ausgebildet ist, insbesondere wobei der Kopplungsabschnitt (94) mit einer Außenprofilierung (96) ausgebildet ist.
13. Unterbaugruppe (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Unterbaugruppe (12) ferner ein Trägerelement (68) zum Lagern von Komponenten der Getriebeeinrichtung (18) und/oder der Antriebseinrichtung (16) umfasst.
14. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 13, wobei
ein Zahnrad (64) der ersten und/oder der dritten Getriebestufe (26) in dem Trägerelement (68) drehbar gelagert ist.
15. Unterbaugruppe (12) nach Anspruch 13 oder 14, wobei
ein Hohlrad (50) des Planetengetriebes einstückig mit dem Trägerelement (68) ausgebildet ist.
16. Unterbaugruppe (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
wobei eine Drehachse (C) des abtriebsseitigen Zahnrades (64) der dritten Ge¬ triebestufe (26) von dem Trägerelement (68) festgelegt ist.
17. Elektromechanischer Bremsaktuator (10), umfassend eine Unterbaugruppe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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