WO2023232200A1

WO2023232200A1 - Elektromechanische bremsvorrichtung

Info

Publication number: WO2023232200A1
Application number: PCT/DE2023/200079
Authority: WO
Inventors: Andreas Kircher; Johann Jungbecker; Peter Schack; Andreas Schirling
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2023-04-18
Publication date: 2023-12-07
Also published as: DE102022205634A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremsvorrichtung (100) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektromotorischen Antrieb (102) zur Bereitstellung eines Drehmoments, eine Getriebeanordnung (106) zur Übersetzung des Drehmoments in eine entlang einer Zuspannrichtung (114) der Bremsvorrichtung (100) wirkende Kraft, eine Abstützvorrichtung (126) zur Abstützung der Getriebeanordnung (106) entgegen der Zuspannrichtung (114), und eine Spannvorrichtung (120) zur Übersetzung der entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft in eine auf ein zu verzögerndes Element einwirkende Spannkraft. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Abstützvorrichtung (126) eine Kraftmesseinrichtung (130) zur Messung einer auf die Abstützvorrichtung (126) einwirkenden Kraft entlang der Zuspannrichtung (114) aufweist, wobei die Abstützvorrichtung (126) eine Vorspanneinrichtung (140) aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung (140) auch in Abwesenheit einer durch den elektromotorischen Antrieb (102) zusammen mit der Getriebeanordnung (106) erzeugten entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft die Kraftmesseinrichtung (130) mit einer entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft beaufschlagt.

Description

Elektromechanische Bremsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung und eine elektromechanische Bremsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Derartige Bremsvorrichtungen, insbesondere in Form einer Scheibenbremse bzw. Schwimmsattelbremse, sind im Stand der Technik bekannt. Beispielhaft sei hier auf die DE 10 2017 206 798 A1 der Anmelderin verwiesen. Anders als bei einer klassischen hydraulischen Bremse, werden bei einer elektromechanischen Bremsvorrichtung Bremsbeläge mittels einer elektromechanischen Spannvorrichtung mit einer Kraft in Richtung des jeweiligen Reibpartners beaufschlagt, um das gewünschte Verzögerungsmoment zu erzeugen. Bei einer hydraulischen Bremse wird die Steuerung des erzeugten Bremsmoments über den zur Erzeugung des Bremsmoments aufgebrachten Fluiddruck in der Bremsflüssigkeit realisiert. Dies ist jedoch bei einer elektromechanischen Bremse der beschriebenen Bauart so nicht möglich.

Vielmehr werden im Stand der Technik üblicherweise andere Wege verfolgt, um die durch eine elektromechanische Bremse aufgebrachte Spannkraft zu ermitteln und mit dieser Information die Betätigung der elektromechanischen Bremse auf Grundlage einer Bremsanforderung zu steuern. Hierzu wird häufig auf Kraftsensoren zurückgegriffen, die eine durch die Bremsvorrichtung erzeugte Spannkraft messen. Auf Grundlage einer so gemessenen Spannkraft kann die Bremsvorrichtung entsprechend einer Bremsanforderung gesteuert werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung keine Unterscheidung zwischen den Begriffen „steuern“ und „regeln“ getroffen wird. Der Sinngehalt der entsprechenden Begriffe ergibt sich dabei aus dem jeweiligen Kontext.

Der Kraftsensor erfüllt dabei ferner ebenfalls die wichtige Aufgabe, eine Bestimmung der Kolbenposition zu ermöglichen, indem ein Anstieg der anliegenden Spannkraft sensiert wird, wenn das Lüftspiel der Bremsvorrichtung, also der initiale Abstand zwischen Reibbelag und Bremsscheibe, überfahren ist und der Belag zur Scheibenanlage kommt. In der Regel wird mit größerem Messbereich eines Kraftsensors die Auflösung nahe dem Nullpunkt geringer. Bei mangelnder Auflösung im Anlagebereich der Reibbeläge an die Bremsscheibe kann damit nicht immer zuverlässig sichergestellt werden, dass Restmomentenfreiheit der Reibungsbremse vorhanden ist, also die Reibbeläge nicht mehr auf der Bremsscheibe aufliegen.

Dabei sind entsprechende Kraftsensoren üblicherweise im Kraftfluss zwischen dem Antrieb, also üblicherweise einem Elektromotor, und der Spannvorrichtung, angeordnet. Funktionsbedingt sind zum einen die Berührungsflächen zwischen dem Kraftsensor und den entsprechenden Komponenten der Bremsvorrichtung niemals ideal genau gefertigt und weiterhin ergeben sich in den Berührungsflächen im Betrieb der Bremsvorrichtung plastische Verformungen die bei jedem neuen Belastungszyklus leicht andere Berührungspunkte und damit Kraftverhältnisse ergeben. Dies führt zu Messungenauigkeiten im niedrigen Kraftbereich.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bremsvorrichtung anzugeben, sodass Messungenauigkeiten im niedrigen Kraftbereich vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Abstützvorrichtung, insbesondere zur Abstützung einer Getriebeanordnung einer elektromechanischen Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug entgegen einer Zuspannrichtung, und einer Bremsvorrichtung mit einer derartigen Abstützvorrichtung nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung kann demnach in einem Aspekt eine Abstützvorrichtung, insbesondere zur Abstützung einer Getriebeanordnung einer elektromechanischen Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug entgegen einer Zuspannrichtung, mit einer Spannvorrichtung zur Übersetzung der entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft in eine auf ein zu verzögerndes Element einwirkende Spannkraft bereitstellen. Die Abstützvorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Abstützvorrichtung eine Kraftmesseinrichtung zur Messung einer auf die Abstützvorrichtung einwirkenden Kraft entlang der Zuspannrichtung aufweist, wobei die Abstützvorrichtung eine Vorspanneinrichtung aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung auch in Abwesenheit einer durch den elektromotorischen Antrieb zusammen mit der Getriebeanordnung erzeugten entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft die Kraftmesseinrichtung mit einer entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt.

Bei einer elektromechanischen Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektromotorischen Antrieb zur Bereitstellung eines Drehmoments, eine Getriebeanordnung zur Übersetzung des Drehmoments in eine entlang einer Zuspannrichtung der Bremsvorrichtung wirkende Kraft, eine Abstützvorrichtung zur Abstützung der Getriebeanordnung entgegen der Zuspannrichtung, und eine Spannvorrichtung zur Übersetzung der entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft in eine auf ein zu verzögerndes Element einwirkende Spannkraft, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abstützvorrichtung eine Kraftmesseinrichtung zur Messung einer auf die Abstützvorrichtung einwirkenden Kraft entlang der Zuspannrichtung aufweist, wobei die Abstützvorrichtung eine Vorspanneinrichtung aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung auch in Abwesenheit einer durch den elektromotorischen Antrieb zusammen mit der Getriebeanordnung erzeugten entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft die Kraftmesseinrichtung mit einer entlang der Zuspannrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt.

Bei der elektromechanischen Bremsvorrichtung kann es sich insbesondere um eine Betriebsbremse in Form einer Schwimmsattelbremse handeln. Bei einer solchen Bremse ist ein Bremssattel entlang einer Zuspannrichtung verschiebbar in einem Bremssattelhalter gelagert, wobei der elektromotorische Antrieb üblicherweise an dem Bremssattel angeordnet ist. Im Betrieb einer solchen Bremse wird ein erster Reibbelag entlang der Zuspannrichtung relativ zu dem Bremssattel verschoben, bis der Reibbelag in Kontakt mit einer Bremsscheibe tritt, die wiederum drehfest mit dem zu verzögernden Rad verbunden ist. Wird ab diesem Punkt der Reibbelag weiterhin mit einer Kraft in Richtung der Bremsscheibe beaufschlagt, bewirkt dies eine Verschiebung des Bremssattels gegen die Zuspannrichtung, sodass ein dem ersten Reibbelag in dem Bremssattel gegenüber angeordneter zweiter Reibbelag in Richtung der Bremsscheibe bewegt wird. Sobald beide Reibbeläge auf der Bremsscheibe aufliegen, bewirkt eine weitere Beaufschlagung des ersten Reibbelags mit einer linearen Kraft in Zuspannrichtung, also in Richtung der Bremsscheibe, eine Zuspannkraft auf die Bremsscheibe. Durch die Zuspannkraft und die dabei entstehende Reibung zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe wird ein Drehmoment auf die Bremsscheibe bewirkt, die der Rotation der Bremsscheibe entgegen wirkt.

Die „Zuspannrichtung“ bezeichnet dementsprechend diejenige Richtung, für die eine Kraftbeaufschlagung der Reibpartner der Bremse zu einer Steigerung der wirkenden Zuspannkraft führt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Abstützvorrichtung an oder mit einer Trommelbremse zu verwenden. Hierbei wird typischerweise der Reibbelag von innen gegen eine umlaufende Trommel gedrückt. Die Abstützvorrichtung kann beispielsweise zwischen den beiden Bremsbacken angeordnet sein.

Der Einfachheit halber beziehen sich die nachführenden Ausführungen im Wesentlichen auf eine Scheibenbremse, was aber nicht als einschränkend für die Erfindung angesehen werden soll.

Die Integration einer Vorspanneinrichtung in der Abstützvorrichtung dergestalt, dass auch bei einer unbetätigten Bremsvorrichtung eine definierte Kraft auf den Kraftsensor einwirkt, hat dabei den Vorteil, dass ein definierter Ausgangspunkt für die Kraftmessung erzeugt werden kann, der im Wirkbetrieb der Bremsvorrichtung in Form eines konstanten Offsets berücksichtigt werden kann. Dementsprechend kann so auch die Messgenauigkeit im Bereich kleiner Spannkräfte verbessert werden, sodass ein Übergang von einer wirkenden Spannkraft zu einer Löseposition durch Herstellung eines Lüftspiels sicher erkannt werden kann.

Die Vorspanneinrichtung kann dazu zumindest ein Federelement umfassen, welches ausgebildet ist, eine Vorspannkraft in vorzugsweise axialer Richtung aufzubringen. Das Federelement kann dabei zumindest eine Druckfeder, insbesondere eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder, umfassen.

Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Abstützvorrichtung einen Ringkörper und einen Axiallagerring aufweist, wobei der Ringkörper an einem Gehäuse der Bremsvorrichtung entgegen der Zuspannrichtung abgestützt ist und wobei der Axiallagerring entgegen der Zuspannrichtung über die Kraftmesseinrichtung an dem Ringkörper abgestützt ist.

Die genannten Elemente sind dabei bevorzugt als zusammenhängende Baugruppe ausgeführt, sodass die Abstützvorrichtung mit der darin enthaltenen Kraftmesseinrichtung bereits vor der Montage der Bremsvorrichtung vormontiert und dann in die Bremsvorrichtung eingesetzt werden kann. Auf diese Weise kann bereits vor der Montage eine Kalibrierung der Kraftmesseinrichtung durchgeführt werden, was die Montage der Bremsvorrichtung und insbesondere eine Funktionsprüfung der fertig montierten Bremsvorrichtung erleichtert.

Dementsprechend kann auch bereits vor der Montage ein Offset ermittelt werden, mit dem von der Kraftmesseinrichtung ermittelte Spannkräfte korrigiert werden müssen, sodass die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung korrekt berücksichtigt wird.

Zuvor wurde bereits ausgeführt, dass die Getriebeanordnung dazu ausgebildet ist, ein durch den elektromotorischen Antrieb erzeugtes Drehmoment in eine linear wirkende Kraft zu übersetzen. Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Getriebeanordnung einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel und einer gegen Rotation um die Gewindespindel gesicherten Spindelmutter aufweist, wobei die Spindelmutter entgegen der Zuspannrichtung an der Abstützvorrichtung abgestützt ist. Folglich wird eine Rotation der Gewindespindel in eine Translation der Spindelmutter entlang der Gewindespindel übersetzt, sodass auch ein auf die Gewindespindel wirkendes Drehmoment in eine lineare wirkende Kraft übersetzt wird. Dabei kann beispielsweise an der Spindelmutter ein Druckkolben angeordnet sein, wobei der Druckkolben wiederum einen ersten Reibbelag trägt und in der Bremsvorrichtung entlang der Zuspannrichtung geführt ist.

Die über die Spindelmutter auf den Reibbelag ausgeübte Kraft führt dabei im Beispiel einer Schwimmsattelscheibenbremse zu einer auf eine Bremsscheibe wirkende Zuspannkraft. Die dabei bewirkte Kraft wirkt gleichermaßen auf die Abstützung der Gewindespindel, sodass durch die Messung eben dieser Kraft direkt die wirkende Zuspannkraft ermittelt werden kann.

Besonders bevorzugt ist dabei die Getriebeanordnung als Kugelgewindetrieb ausgebildet, sodass Reibungsverluste minimiert und ein besonders effizienter Betrieb der Bremsvorrichtung gewährleistet ist.

In diesem Kontext wird darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung als „Ring“ bei den Elementen Axiallagerring und Ringkörper nicht zwingend auf eine kreisrunde Geometrie beschränkend zu verstehen sind. Vielmehr muss durch die Geometrie des Axiallagerrings und des Ringkörpers lediglich eine korrekte Funktion der Bremsvorrichtung sichergestellt werden. Da üblicherweise eine Gewindespindel, wie sie zuvor eingeführt wurde, zentrale durch die Abstützvorrichtung hindurchgeführt wird, muss lediglich hier eine entsprechende Ausnehmung in dem Axiallagerring bzw. dem Ringkörper vorgesehen sein, durch die die Gewindespindel hindurchgeführt werden kann.

Bei der beschriebenen Ausgestaltung der Getriebeanordnung können Reibungsverluste innerhalb der Bremsvorrichtung nach einer Ausführungsform dadurch minimiert werden, dass zwischen dem Axiallagerring und der

Gewindespindel ein Rollenlager angeordnet ist, wobei die Gewindespindel auf dem Rollenlager entgegen der Zuspannrichtung abgestützt ist. Insbesondere kann es sich bei dem Rollenlager um ein mehrreihiges Rollenlager handeln, sodass den unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten entlang der radialen Ausdehnung des Lagers durch entsprechende Rollenlager unterschiedlicher Radien Rechnung getragen wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass zwischen dem Ringkörper und dem Axiallagerring ein Spannring, insbesondere eine Tellerfeder, angeordnet ist, wobei der Spannring den Axiallagerring mit einer Kraft in Richtung der Kraftmesseinrichtung beaufschlagt. Die auf die Kraftmesseinrichtung wirkende Kraft bei unbetätigter Bremsvorrichtung kann dabei durch die Auslegung des Spannrings und durch die entsprechende Montageposition des Spannrings relativ zu der Kraftmesseinrichtung in der Abstützvorrichtung gewählt werden.

Zur Sicherung des Spannrings innerhalb der Abstützvorrichtung und zur Vermeidung einer Verschiebung des Spannrings in Zuspannrichtung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Spannring entlang der Zuspannrichtung durch einen Sicherungsring gesichert ist, wobei der Sicherungsring zumindest abschnittsweise in einer umlaufenden Nut in einer Innenwandung des Ringkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Spannring in eine Richtung an dem Ringkörper fixiert, sodass die Krafteinwirkung des Spannrings auf die Kraftmesseinrichtung durch die Lagerung des Spannrings an dem Ringkörper abgestützt ist. Der Sicherungsring kann dabei insbesondere in Form eines Sprengrings ausgebildet sein, wodurch die Befestigung des Spannrings in dem Ringkörper erleichtert wird.

Ein definiertes Federverhalten und mithin eine gleichbleibende Ausgangskraft im unbetätigten Zustand wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch gewährleistet, dass auf dem Axiallagerring ein umlaufender Ringkragen ausgebildet ist, wobei sich der Ringkragen in Zuspannrichtung erstreckt und den Spannring in seiner radialen Ausdehnung begrenzt.

Zur Messung einer Kraft muss üblicherweise auf eine Messung einer anderen physikalischen Größe zurückgegriffen werden, die durch die Einwirkung einer Kraft eine Veränderung erfährt, da eine direkte Messung einer Kraft nicht möglich ist. Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Kraftmesseinrichtung einen Trägerkörper aufweist, wobei der Trägerkörper auf einer ersten Auflagefläche des Ringkörpers einerseits und auf einer zweiten Auflagefläche des Axiallagerrings andererseits aufliegt, wobei auf oder in dem Trägerkörper eine Sensorvorrichtung angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Deformation des Trägerkörpers infolge einer Krafteinwirkung zu messen. Die Auflageflächen, wie auch der Trägerkörper an sich sind dabei bevorzugt ringförmig ausgebildet, sodass eine Gewindespindel der Getriebeanordnung durch den Trägerkörper hindurchgeführt werden kann. Durch eine entsprechende Auslegung der Geometrie des Trägerkörpers und der Auflageflächen kann dabei erreicht werden, dass sich der Trägerkörper bei einer axialen Krafteinwirkung verbiegt. Diese Deformation kann wiederum beispielsweise durch Dehnungsmessstreifen erfasst werden. Bei Kenntnis des Biegeverhaltens des Trägerkörpers kann dann aus der gemessenen Deformation bzw. Dehnung eines Abschnitts des Trägerkörpers direkt die einwirkende Kraft und mithin die in der Bremsvorrichtung anliegende Spannkraft ermittelt werden.

Eine gleichmäßige und insbesondere über viele Belastungszyklen gleichbleibende Einleitung einer Kraft in den Trägerkörper wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch erreicht, dass an dem Trägerkörper in axialer Richtung hervorstehende und in axialer Richtung spitz zulaufende Erhebungen ausgebildet sind, wobei eine erste der Erhebungen auf einer in dem Axiallagerring zugewandten Fläche des Trägerkörpers ausgebildet ist und eine zweite der Erhebungen auf einer dem Ringkörper zugewandten Fläche des Trägerkörpers ausgebildet ist, wobei die Geometrie der ersten Erhebung sich von der Geometrie der zweiten Erhebung unterscheidet. Die Erhebungen sind dabei bevorzugt ebenfalls ringförmig und in axialer Richtung insbesondere zackenförmig ausgebildet. Bei einer ringförmigen Ausbildung der Erhebungen kann dabei ein Biegemoment auf den Trägerkörper bewirkt werden, wenn der Durchmesser der ersten Erhebung sich von dem Durchmesser der zweiten Erhebung unterscheidet, wobei die erste Erhebung und die zweite Erhebung bevorzugt konzentrisch angeordnet sind. Eine solche ringförmige und zackenförmig zulaufende Erhebung wird im Folgenden auch als Ringzacke bezeichnet.

Die relative Ausrichtung der Elemente der Abstützvorrichtung zueinander wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch erleichtert, dass in dem Axiallagerring eine der Geometrie der ersten Erhebung angepasste Nut auf der dem Trägerkörper zugewandten Fläche ausgebildet ist, wobei die erste Erhebung in der Nut gelagert ist. Im Falle einer Ringzacke kann so eine einfache Zentrierung der Kraftmesseinrichtung in der Abstützvorrichtung erreicht werden. Zudem wird eine relative Verschiebung der Elemente der Abstützvorrichtung zueinander infolge einer Krafteinwirkung vermieden.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektromechanischen Bremsvorrichtung,

Figur 2 eine ausschnittsweise Schnittansicht der beispielhaften Bremsvorrichtung,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht des in Figur 2 gezeigten Bereichs,

Figur 4 schematische Darstellungen der Kraftflüsse innerhalb der

Abstützvorrichtung,

Figur 5 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Kraftmesseinrichtung,

Figur 6 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Kraftmesseinrichtung,

Figur 7a eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung,

Figur 7b eine weitere schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung aus Figur 7a, und Figur 8 eine schematische Schnittansicht einer Trommelbremse mit einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung.

Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften elektromechanischen Bremsvorrichtung 100, die in der hier dargestellten Ausgestaltung als Schwimmsattelbremse ausgeführt ist. Die Bremsvorrichtung 100 weist einen elektromotorischen Antrieb in Form eines Elektromotors 102 auf, der über eine erste Getriebestufe 104 zur Versetzung der Rotationsachse mit einer Getriebeanordnung 106 verbunden ist, die in der hier dargestellten Ausgestaltung als Rotations-Translations-Getriebe in Form eines Spindeltriebs ausgebildet ist.

Die Anordnung aus Elektromotor 102, Getriebestufe 104 und Getriebeanordnung 106 ist dabei an einem Gehäuse in Form eines Bremssattels 108 angeordnet, der über eine schwimmende Lagerung in einem Bremssattelhalter 168 mit entsprechenden Befestigungspunkten 110 an der Radaufhängung eines Fahrzeugs befestigt werden kann. In dem Bremssattel 108 ist ein Druckkolben 112 so angeordnet, dass der Druckkolben 112 durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 102 und einer hieraus resultierenden Betätigung der Getriebeanordnung 106 entlang einer Zuspannrichtung 114 bewegt werden kann.

Auf dem Druckkolben 112 ist wiederum ein erster Reibbelag 116 angeordnet, der bei einer Bewegung des Druckkolbens 112 in Zuspannrichtung 114 in Richtung eines zweiten Reibbelags 118 bewegt wird. Ist die Bremsvorrichtung 100 an einem Fahrzeug montiert, ist zwischen den Reibbelägen 116 und 118 ferner eine mit dem Fahrzeugrad fest verbundene Bremsscheibe angeordnet, sodass bei ausreichender Verschiebung des ersten Reibbelags 116 in Zuspannrichtung der erste Reibbelag 116 in Kontakt mit der Bremsscheibe kommt. Wird dabei die Getriebeanordnung 106 weiter betätigt, wird der zweite Reibbelag 118 entgegen der Zuspannrichtung 114, also in Richtung einer zwischen den Reibbelägen 116 und 118 angeordneten Bremsscheibe bewegt, bis beide Reibbeläge 116 und 118 auf der Bremsscheibe aufliegen.

Ab diesem Punkt werden bei einer weiteren Betätigung der Getriebeanordnung 106 die Reibbeläge 116 und 118 mit einer definierten und steuerbaren Spannkraft auf die Bremsscheibe gepresst, sodass ein das Fahrzeug abbremsendes Verzögerungsmoment auf das Fahrzeugrad bewirkt wird. Folglich bildet der Bremssattel 108 mit dem Druckkolben 112 und den darauf angeordneten Bremsbelägen 116 und 118 eine Spannvorrichtung 120 aus, die dazu ausgebildet ist, eine entlang der Zuspannrichtung 114 wirkende Kraft in eine Spannkraft zu übersetzen, die auf ein zu verzögerndes Element, insbesondere eine Bremsscheibe wirkt. Zur Steuerung einer solchen elektromechanischen Bremsvorrichtung 100 zur Umsetzung einer definierten Bremsanforderung, ist es dabei erforderlich, genau zu ermitteln, mit welcher Kraft die Reibbeläge 116 und 118 auf die Bremsscheibe gepresst werden. Hierzu wird üblicherweise ein Kraftsensor genutzt, der in dem Kraftpfad zwischen Elektromotor 102 und Spannvorrichtung 120 angeordnet ist. Dies wird im Folgenden mit Bezug auf Figur 2 erläutert.

Dabei zeigt die Figur 2 eine ausschnittsweise Schnittansicht der beispielhaften Bremsvorrichtung 100. Dabei ist ein Bereich gezeigt, in dem eine entlang der Zuspannrichtung 114 wirkende Kraft, die in der Getriebeanordnung 106 durch die Kombination aus einer Gewindespindel 122 und eine Spindelmutter 124 erzeugt wird, entgegen der Zuspannrichtung 114 an dem Bremssattel 108 abgestützt ist. Hierzu ist eine Abstützvorrichtung 126 vorgesehen, wobei die Abstützvorrichtung 126 einen Ringkörper 128, eine Kraftmesseinrichtung 130 und einen Axiallagerring 132 aufweist. Dabei stützt sich der Ringkörper 128 über eine Auflagefläche 134 entgegen der Zuspannrichtung 114 an dem Bremssattel 108 ab, während sich der Axiallagerring 132 mittelbar über die Kraftmesseinrichtung 130 an dem Ringkörper 128 entgegen der Zuspannrichtung 114 abstützt.

Entlang der Zuspannrichtung 114 ist auf dem Axiallagerring 132 ferner ein Rollenlager 136 angeordnet, auf dem wiederum eine radiale Auskragung 138 der Gewindespindel 122 aufliegt. Das Rollenlager 136 ist dabei als zweireihiges Rollenlager ausgebildet.

Im Betrieb der Bremsvorrichtung 100 wird dabei die Gewindespindel 122 durch den Elektromotor 102 mit einem Drehmoment beaufschlagt. Da die auf der Gewindespindel 122 angeordnete Spindelmutter 124 gegen eine Rotation gesichert ist, führt eine Rotation der Gewindespindel 122 zu einer Translation der Spindelmutter 124 entlang der Gewindespindel 122 bzw. ein auf die Gewindespindel 122 wirkendes Drehmoment bewirkt eine Kraft auf die Spindelmutter 124 entlang der Gewindespindel 122 und mithin entlang der Zuspannrichtung 114. Dabei ist an der Spindelmutter 124 der Druckkolben 112 mit dem darauf angeordneten Reibbelag 116 befestigt, sodass eine Beaufschlagung der Spindelmutter 124 mit einer Kraft in Zuspannrichtung 114 zu einer auf eine Bremsscheibe wirkende Zuspannkraft führt.

Die dabei bewirkte Kraft entlang der Gewindespindel 122 wird über die Abstützvorrichtung 126 entgegen der Betätigungsrichtung 114 über die Auflagefläche 134 an dem Bremssattel 108 abgestützt. Dabei wird die einwirkende Kraft über das Rollenlager 136 und den Axiallagerring 132 in die Kraftmesseinrichtung 130 eingeleitet, sodass durch eine geeignete Auslegung der Kraftmesseinrichtung 130 die anliegende Zuspannkraft bestimmt werden kann. Hierauf wird im Folgenden noch eingegangen.

Um ein definiertes Ausgangsniveau der ermittelten Zuspannkraft auch bei unbetätigter Bremsvorrichtung 100 zu erreichen, weist die Abstützvorrichtung 126 eine Vorspanneinrichtung 140 auf, die im dargestellten Fall durch einen Spannring 142 in Form einer Tellerfeder gebildet wird. Der Spannring 142 ist dabei entlang der Zuspannrichtung 114 durch einen Sicherungsring 144 gesichert, wobei der Sicherungsring 144 in einer umlaufenden Nut 146 in einer Innenwandung 148 des Ringkörpers 128 angeordnet ist. Der Sicherungsring 144 kann dabei beispielsweise als Sprengring ausgeführt sein. In radialer Richtung ist dabei die Ausdehnung des Spannrings 142 durch die Innenwandung 148 des Ringkörpers 128 einerseits und durch einen auf dem Axiallagerring 132 ausgebildeten Ringkragen 150 andererseits gebildet, wobei sich der Ringkragen 150 in Zuspannrichtung 114 erstreckt. Folglich bewirkt der Spannring 142 eine Kraft, die den Axiallagerring 132 auf den Ringkörper 128 presst und folglich die zwischen Axiallagerring 132 und Ringkörper 128 angeordnete Kraftmesseinrichtung 130 mit einer definierten Spannkraft beaufschlagt.

Die mit Bezug auf Figur 2 beschriebene Anordnung ist in der Figur 3 nochmals in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die Gewindespindel 122, die Spindelmutter 124 und das Rollenlager 136 nicht dargestellt sind.

In der Figur 4 sind nochmals unter Bezug auf die Darstellung der Figur 2 die jeweiligen Kraftflüsse innerhalb der dargestellten Anordnung dargestellt.

Wie in der Figur 4 a) gezeigt, wird eine auf die Gewindespindel 122 einwirkende Kraft 152 über das Rollenlager 136 in den Axiallagerring 132 eingeleitet. Über die Kraftmesseinrichtung 130 und den Ringkörper 128 ist die so einwirkende Kraft schließlich über die Auflagefläche 134 an dem Bremssattel 108 abgestützt.

Die Figur 4 b) zeigt wiederum den geschlossenen Kraftkreislauf, der für eine auf die Kraftmesseinrichtung einwirkende Vorspannung sorgt. Dabei bewirkt der Spannring 142 eine Kraft 154 auf den Axiallagerring 132 einerseits und über den Sicherungsring 144 auf den Ringkörper 128 andererseits. Die auf den Axiallagerring 132 wirkende Kraft wird wiederum auf die Kraftmesseinrichtung 130 übertragen, die auf dem Ringkörper 128 abgestützt ist. Folglich ist der Kraftkreislauf in diesem Fall geschlossen.

Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der Kraftmesseinrichtung 130. Dabei zeigt die Figur 5 a) die Kraftmesseinrichtung 130 an sich, wobei die Kraftmesseinrichtung 130 einen ringförmigen Trägerkörper 156 aufweist, auf dem eine Sensorvorrichtung 158 in Form von Dehnungsmessstreifen angeordnet ist. In der Figur 5 a) sind ferner schematisch Krafteinleitungspunkte 160 dargestellt. Aufgrund des radialen Versatzes um die Länge L der Krafteinleitungspunkte 160 oberhalb des Trägerkörpers 156 gegenüber den Krafteinleitungspunkten 160 unterhalb des Trägerkörpers 156 führt eine über die Krafteinleitungspunkte 160 auf den Trägerkörper 156 ausgeübte Kraft ein Biegemoment und mithin eine Deformation des Trägerkörpers 156. Der Grad dieser Deformation kann dabei über die Sensorvorrichtung 158 in Form einer Längenänderung ermittelt und direkt in eine einwirkende Kraft umgerechnet werden.

Eine konkrete Umsetzung dieses Messprinzips ist in der Figur 5 b) gezeigt. Dabei sind zusätzlich zu der Kraftmesseinrichtung 130, hier dargestellt durch den Trägerkörper 156, der Axiallagerring 132 und der Ringkörper 128 dargestellt. Der Trägerkörper 156 liegt dabei auf einer ersten Auflagefläche 162 des Ringkörpers 128 einerseits und auf einer zweiten Auflagefläche 164 des Axiallagerrings andererseits auf.

Dabei sind an dem Trägerkörper 156 in axialer Richtung hervorstehende, ringförmige und spitz zulaufende Erhebungen 166 in Form von Ringzacken ausgebildet, wobei der Trägerkörper 156 ausschließlich über die Ringzacken 166 auf dem Ringkörper 128 bzw. der Axiallagerscheibe 132 aufliegt. Die dem Axiallagerring 132 zugewandte erste Ringzacke 166 weist dabei einen größeren Durchmesser als jene zweite Ringzacke 166 auf, die dem Ringkörper 128 zugewandt ist. Auf diese Weise wird das in Figur 5 a) dargestellte Messprinzip realisiert.

Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Kraftmesseinrichtung 130, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figur 5 beschrieben wurde. Dabei ist in der Unterseite des Axiallagerrings 132 eine der Geometrie der ersten Ringzacke 166 angepasste Nut 170 auf der dem Trägerkörper 156 zugewandten Fläche der Axiallagerscheibe 132 ausgebildet. Die Ringzacke 166 liegt dabei in der Nut 170 auf der Axiallagerscheibe 132 auf, wodurch die korrekte Ausrichtung der Axiallagerscheibe 132 relativ zu dem Trägerkörper 156 sichergestellt wird. Figur 7a zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 126 in einer allgemeinen Darstellung. Die Abstützvorrichtung ist in einem umgebenden Gehäuse 108 angeordnet. Dies bietet eine gute Möglichkeit für die Anordnung von Federn 181. Die Federn 181 sind als Druckfedern ausgebildet und umfassen in dem Ausführungsbeispiel mehrere Schraubenfedern. Die Federn 181 sind zwischen dem Gehäuse 108 und dem Axiallagerring 132 sowie zwischen dem Gehäuse 108 und dem Ringkörper 128 angeordnet. Durch die Abstützung gegen das Gehäuse 108 kann die Vorspankraft mittels der Federn 181 auf die Abstützvorrichtung 180 aufgebracht werden. Für eine gleichmäßiges Aufbringen der Vorspannkraft können mehrere Federn 181 vorgesehen sein, welche in gleichem Abstand zueinander und/oder in gleichem Abstand von einem Mittelpunkt aus, vorzugsweise in einer regelmäßigen Anordnung, platziert sein können. Nach Einbau und Vorspannen kann die Abstützvorrichtung 126 im Betrieb mit einer Kraft F beaufschlagt werden. Die Figur 7a zeigt zur besseren Verdeutlichung nur einige wesentliche Elemente der Abstützvorrichtung 126; so ist beispielsweise die Kraftmesseinrichtung nicht mit dargestellt.

Figur 7b zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Abstützvorrichtung 126 aus Figur 7a, wobei das Gehäuse 108 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde und stattdessen die Krafteinleitungspunkte 182 zum Aufbringen der Vorspannkraft eingezeichnet sind.

Figur 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausschnittes einer Trommelbremse 190 mit einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung 126. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Abstützvorrichtung 126 zwischen zwei Bremsbacken 191 angeordnet. Weitere Bauteile sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.

Die vorliegende Erfindung stellt demnach eine elektromechanische Bremsvorrichtung 100 für ein Kraftfahrzeug bereit, aufweisend: einen elektromotorischen Antrieb 102 zur Bereitstellung eines Drehmoments, eine Getriebeanordnung 106 zur Übersetzung des Drehmoments in eine entlang einer Zuspannrichtung 114 der Bremsvorrichtung 100 wirkende Kraft, eine Abstützvorrichtung 126 zur Abstützung der Getriebeanordnung 106 entgegen der Zuspannrichtung 114, und eine Spannvorrichtung 120 zur Übersetzung der entlang der Zuspannrichtung 114 wirkenden Kraft in eine auf ein zu verzögerndes Element einwirkende Spannkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung 126 eine Kraftmesseinrichtung 130 zur Messung einer auf die Abstützvorrichtung 126 einwirkenden Kraft entlang der Zuspannrichtung 114 aufweist, wobei die Abstützvorrichtung 126 eine Vorspanneinrichtung 140 aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung 140 auch in Abwesenheit einer durch den elektromotorischen Antrieb 102 zusammen mit der Getriebeanordnung 106 erzeugten entlang der Zuspannrichtung 114 wirkenden Kraft die Kraftmesseinrichtung 130 mit einer entlang der Zuspannrichtung 114 wirkenden Kraft beaufschlagt.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung 106 einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel 122 und einer gegen Rotation um die Gewindespindel 122 gesicherten Spindelmutter 124 aufweist, wobei die Spindelmutter 124 entgegen der Zuspannrichtung 114 an der Abstützvorrichtung 126 abgestützt ist.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Axiallagerring 132 und der Gewindespindel 122 ein Rollenlager 136 angeordnet ist, wobei die Gewindespindel 122 auf dem Rollenlager 136 entgegen der Zuspannrichtung 114 abgestützt ist.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringkörper 128 und dem Axiallagerring 132 ein Spannring 142 angeordnet ist, wobei der Spannring 142 den Axiallagerring 132 mit einer Kraft in Richtung der Kraftmesseinrichtung 130 beaufschlagt

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring 142 entlang der Zuspannrichtung 114 durch einen Sicherungsring 144 gesichert ist, wobei der Sicherungsring 144 zumindest abschnittsweise in einer umlaufenden Nut 146 in einer Innenwandung 148 des Ringkörpers 128 angeordnet ist.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Axiallagerring 132 ein umlaufender Ringkragen 150 ausgebildet ist, wobei sich der Ringkragen 150 in Zuspannrichtung 114 erstreckt und den Spannring 142 in seiner radialen Ausdehnung begrenzt.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung 130 einen Trägerkörper 156 aufweist, wobei der Trägerkörper 156 auf einer ersten Auflagefläche 162 des Ringkörpers 128 einerseits und auf einer zweiten Auflagefläche 164 des Axiallagerrings 132 andererseits aufliegt, wobei auf oder in dem Trägerkörper 156 eine Sensorvorrichtung 158 angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung 158 dazu ausgebildet ist, eine Deformation des Trägerkörpers 156 infolge einer Krafteinwirkung zu messen.

Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerkörper 156 in axialer Richtung hervorstehende und in axialer Richtung spitz zulaufende Erhebungen 166 ausgebildet sind, wobei eine erste der Erhebungen 166 auf einer in dem Axiallagerring 132 zugewandten Fläche des Trägerkörpers 156 ausgebildet ist und eine zweite der Erhebungen 166 auf einer dem Ringkörper 128 zugewandten Fläche des Trägerkörpers 156 ausgebildet ist, wobei die Geometrie der ersten Erhebung 166 sich von der Geometrie der zweiten Erhebung 166 unterscheidet. Die vorstehend bezeichnete elektromechanische Bremsvorrichtung 100 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass in dem Axiallagerring 132 eine der Geometrie der ersten Erhebung 166 angepasste Nut 170 auf der dem Trägerkörper 156 zugewandten Fläche ausgebildet ist, wobei die erste Erhebung 166 in der Nut 170 gelagert ist.

Claims

Patentansprüche

1. Abstützvorrichtung (126), insbesondere zur Abstützung einer Getriebeanordnung (106) einer elektromechanischen Bremsvorrichtung (100) für ein Kraftfahrzeug entgegen einer Zuspannrichtung (114), mit einer Spannvorrichtung (120) zur Übersetzung der entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft in eine auf ein zu verzögerndes Element einwirkende Spannkraft, wobei die Abstützvorrichtung (126) eine Kraftmesseinrichtung (130) zur Messung einer auf die Abstützvorrichtung (126) einwirkenden Kraft entlang der Zuspannrichtung (114) aufweist, wobei die Abstützvorrichtung (126) eine Vorspanneinrichtung (140) aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung (140) auch in Abwesenheit einer durch den elektromotorischen Antrieb (102) zusammen mit der Getriebeanordnung (106) erzeugten entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft die Kraftmesseinrichtung (130) mit einer entlang der Zuspannrichtung (114) wirkenden Kraft beaufschlagt.

2. Abstützvorrichtung (126) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (140) zumindest ein Federelement (181 ) umfasst, welches ausgebildet ist, eine Vorspannkraft in axialer Richtung aufzubringen.

3. Abstützvorrichtung (126) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (181 ) zumindest eine Druckfeder, insbesondere Schraubenfeder, und/oder eine Tellerfeder, umfasst.

4. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung (126) einen Ringkörper (128) und einen Axiallagerring (132) aufweist, wobei der Ringkörper (128) an einem Gehäuse (108), insbesondere der Bremsvorrichtung (100), entgegen der Zuspannrichtung (114) abgestützt ist und wobei der Axiallagerring (132) entgegen der Zuspannrichtung (114) über die Kraftmesseinrichtung (130) an dem Ringkörper (128) abgestützt ist.

5. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringkörper (128) und dem Axiallagerring (132) ein Spannring (142) angeordnet ist, wobei der Spannring (142) den Axiallagerring (132) mit einer Kraft in Richtung der Kraftmesseinrichtung (130) beaufschlagt.

6. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (142) entlang der Zuspannrichtung (114) durch einen Sicherungsring (144) gesichert ist, wobei der Sicherungsring (144) zumindest abschnittsweise in einer umlaufenden Nut (146) in einer Innenwandung (148) des Ringkörpers (128) angeordnet ist.

7. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Axiallagerring (132) ein umlaufender Ringkragen (150) ausgebildet ist, wobei sich der Ringkragen (150) in Zuspannrichtung (114) erstreckt und den Spannring (142) in seiner radialen Ausdehnung begrenzt.

8. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (106) einen Spindeltrieb mit einer Gewindespindel (122) und einer gegen Rotation um die Gewindespindel (122) gesicherten Spindelmutter (124) aufweist, wobei die Spindelmutter (124) entgegen der Zuspannrichtung (1 14) an der Abstützvorrichtung (126) abgestützt ist.

9. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Axiallagerring (132) und der Gewindespindel (122) ein Rollenlager (136) angeordnet ist, wobei die Gewindespindel (122) auf dem Rollenlager (136) entgegen der Zuspannrichtung (114) abgestützt ist. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (130) einen Trägerkörper (156) aufweist, wobei der Trägerkörper (156) auf einer ersten Auflagefläche (162) des Ringkörpers (128) einerseits und auf einer zweiten Auflagefläche (164) des Axiallagerrings (132) andererseits aufliegt, wobei auf oder in dem Trägerkörper (156) eine Sensorvorrichtung (158) angeordnet ist, wobei die Sensorvorrichtung (158) dazu ausgebildet ist, eine Deformation des Trägerkörpers (156) infolge einer Krafteinwirkung zu messen. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerkörper (156) in axialer Richtung hervorstehende und in axialer Richtung spitz zulaufende Erhebungen (166) ausgebildet sind, wobei eine erste der Erhebungen (166) auf einer in dem Axiallagerring (132) zugewandten Fläche des Trägerkörpers (156) ausgebildet ist und eine zweite der Erhebungen (166) auf einer dem Ringkörper (128) zugewandten Fläche des Trägerkörpers (156) ausgebildet ist, wobei die Geometrie der ersten Erhebung (166) sich von der Geometrie der zweiten Erhebung (166) unterscheidet. Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Axiallagerring (132) eine der Geometrie der ersten Erhebung (166) angepasste Nut (170) auf der dem Trägerkörper (156) zugewandten Fläche ausgebildet ist, wobei die erste Erhebung (166) in der Nut (170) gelagert ist. Elektromechanische Bremsvorrichtung (100) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: einen elektromotorischen Antrieb (102) zur Bereitstellung eines Drehmoments, eine Getriebeanordnung (106) zur Übersetzung des Drehmoments in eine entlang einer Zuspannrichtung (114) der Bremsvorrichtung (100) wirkende Kraft, und eine Abstützvorrichtung (126) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12 zur Abstützung der Getriebeanordnung (106) entgegen der Zuspannrichtung (114). 14. Elektromechanische Bremsvorrichtung (100) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (100) als Scheibenbremse, insbesondere als Schwimmsattelscheibenbremse ausgebildet oder eine Scheibenbremse, insbesondere eine Schwimmsattelscheibenbremse umfasst.

15. Elektromechanische Bremsvorrichtung (100) nach vorstehendem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (100) als Trommelbremse (190) ausgebildet ist oder eine Trommelbremse (190) umfasst.