DE102018132266A1

DE102018132266A1 - Elektromechanische Bremse, Scheibenbremse und Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018132266A1
Application number: DE102018132266.6A
Authority: DE
Inventors: Erwin Michels; Fabian Jahnen
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse (100; 100.1). Die Bremse (100; 100.1) umfasst einen Betätigungskolben (10), welcher eingerichtet ist, in Richtung einer Kolbenachse (11) translatorisch bewegt zu werden, um wenigstens eine Bremsbacke (110) zu betätigen. Die Bremse (100; 100.1) umfasst ferner einen Elektromotor (20) mit einer Abtriebswelle (21), wobei der Elektromotor (20) eingerichtet ist, zum Antreiben des Betätigungskolbens (10) die Abtriebswelle (21) um eine Antriebsachse (22) rotatorisch zu bewegen. Weiterhin umfasst die Bremse (100; 100.1) ein Hubgetriebe (30), welches eingerichtet ist, eine von der Abtriebswelle (21) ausgehende rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Antriebsbewegung zum Antreiben des Betätigungskolbens (10) zu wandeln. Darüber hinaus umfasst die Bremse (100; 100.1) einen Bremsenträger (50), welcher eingerichtet ist, den Betätigungskolben (10) und/oder den Elektromotor (20) und/oder das Hubgetriebe (30) zu tragen. Bei der Bremse (100; 100.1) ist ein Winkelgetriebe (40) vorgesehen, durch welches die Antriebsachse (22) und die Kolbenachse (11) winkelig zueinander vorliegen. Die Erfindung umfasst auch eine Scheibenbremse (200; 200.1) sowie eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse. Die Erfindung betrifft ferner eine Scheibenbremse und eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug.
Eine elektromechanische Bremse der hier angesprochenen Art ist aus der WO 2012/010256 A1 bekannt. Die elektromechanische Bremse ist für den Einsatz in Fahrzeugbremsen geeignet und umfasst eine aktorische Betätigungskette mit einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe, einem Hubgetriebe und einem Betätigungskolben. Der Elektromotor ist dort über das Untersetzungsgetriebe und das sich daran anschließende Hubgetriebe mit dem Betätigungskolben wirkverbunden. Im Falle einer Bremsung führt der Elektromotor über seine Abtriebswelle eine rotierende Antriebsbewegung aus, welche durch das Hubgetriebe in eine translatorische Antriebsbewegung umgewandelt wird und zum Antreiben des Betätigungskolbens und darüber zum Betätigen einer Bremsbacke dient, welche dadurch beispielsweise gegen eine Bremsscheibe einer Radbremse gedrückt wird.
Um bestimmten Einbausituationen beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zu genügen, sind bei der elektromechanischen Bremse die Glieder der aktorischen Betätigungskette koaxial zueinander oder achsversetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise ist der Elektromotor achsversetzt zu dem Betätigungskolben angeordnet und ragt mit seinem hinteren Ende, welches der Abtriebswelle gegenüberliegt, in das Innere der Bremse.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, wenigstens eine Maßnahme vorzuschlagen, um für eine elektromechanische Bremse der eingangs genannten Art zumindest eine weitere oder eine andere Einbausituation zu ermöglichen. Es sollen dementsprechend auch eine Scheibenbremse sowie eine Bremsanlage vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird mit einer elektromechanischen Bremse gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe werden ferner eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruches 13 und eine Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruches 15. Vorteilhafte Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen und/oder Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Eine grundlegende elektromechanische Bremse, welche beispielsweise für den Einsatz in einer Radbremse eines Kraftfahrzeuges geeignet ist, umfasst einen Betätigungskolben, einen Elektromotor mit einer Abtriebswelle, ein Hubgetriebe und einen Bremsenträger. Der Betätigungskolben ist eingerichtet, in Richtung einer Kolbenachse translatorisch bewegt zu werden, um wenigstens eine Bremsbacke zu betätigen. Der Elektromotor ist eingerichtet, seine Abtriebswelle um eine Antriebsachse rotatorisch zu bewegen, um dadurch den Betätigungskolben anzutreiben. Das Hubgetriebe ist eingerichtet, eine von der Abtriebswelle ausgehende rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Antriebsbewegung zum Antreiben des Betätigungskolbens zu wandeln. Der Bremsenträger ist eingerichtet, den Betätigungskolben und/oder den Elektromotor und/oder das Hubgetriebe zu tragen.
Unter der Bezeichnung „elektromechanische Bremse“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine Bremse zu verstehen, welche elektrische und mechanische Vorgänge nutzt, um eine Bremsfunktion auszuüben. Beispielsweise wird der Elektromotor genutzt, um die Antriebskraft bzw. Antriebsbewegung zum Betätigen der Bremse zu erzeugen. Beispielsweise sind das Hubgetriebe und/oder das Untersetzungsgetriebe jeweils mechanische Einrichtungen, um die Antriebskraft bzw. die Antriebsbewegung des Elektromotors zu übertragen und/oder zu wandeln. Im Folgenden ist die elektromechanische Bremse auch kurz als „Bremse“ bezeichnet.
Unter der Bezeichnung „Elektromotor“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere jegliche Art von Antrieb zu verstehen, welcher mit Hilfe elektrischer Energie angetrieben wird. Als Synonym für die Bezeichnung „Elektromotor“ kann daher die Bezeichnung „elektrischer Antrieb“ oder „elektrischer Motor“ verstanden werden.
Unter der Bezeichnung „Hubgetriebe“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere jegliche Art von Einrichtung, insbesondere Getriebe, zu verstehen, welches eine rotierende Eingangsbewegung in eine translatorische Ausgangsbewegung wandelt. Insofern kann das Hubgetriebe auch als Rotations-Translations-Umsetzer oder -Wandler bezeichnet werden.
Nach einer Ausführungsform ist ein Winkelgetriebe vorgesehen, durch welches die Antriebsachse und die Kolbenachse winkelig zueinander vorliegen, insbesondere orthogonal zueinander oder im Wesentlichen orthogonal zueinander vorliegen. Dadurch lassen sich Einbausituationen für die elektromechanische Bremse, beispielsweise in einem Fahrwerk realisieren, welche es erfordern, dass die Antriebsachse bzw. die Abtriebswelle des Elektromotors von der Kolbenachse seitlich wegsteht und/oder radial bezüglich der Kolbenachse vorliegt. Beispielsweise ist es dadurch begünstigt, den Elektromotor außerhalb des Bremsenträgers in kompakter Weise anzuordnen, indem der Elektromotor mit seiner Längserstreckung entlang einer Außenseite des Bremsenträgers verläuft, also quer zur Kolbenachse angeordnet ist.
Von Vorteil ist es dafür, dass nach einer Ausgestaltung der Elektromotor um eine Motorachse aufgebaut ist, welche koaxial zur Antriebsachse vorliegt. Beispielsweise ist die Motorachse die Mittel-Längsachse des Elektromotors. Dadurch erstreckt sich der Elektromotor mit seiner Längserstreckung in Richtung der Antriebsachse. Diese Maßnahme unterstützt einen bauraumoptimierten Aufbau der Bremse, da vermieden ist, dass der Elektromotor mit einem Ende nach außen wegsteht.
Unter der Bezeichnung „Winkelgetriebe“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine mechanische Einrichtung zu verstehen, durch welche Drehmomente und/oder Drehbewegungen winkelig übertragen werden, beispielsweise indem eine Eingangswelle und eine damit wirkgekoppelte Ausgangswelle der Einrichtung winkelig zueinander vorliegen, insbesondere quer zueinander vorliegen.
Sofern die Bremse ein Bremsengehäuse umfasst, ist durch die winkelige Anordnung der Antriebsachse zu der Kolbenachse es begünstigt, den Elektromotor außerhalb des Bremsengehäuses in kompakter Weise anzuordnen. Denn auch in diesem Fall kann der Elektromotor mit seiner Längserstreckung entlang einer Außenseite des Bremsengehäuses verlaufend angeordnet werden. Das Bremsengehäuse kann dem Bremsenträger zugeordnet sein. Beispielsweise bildet der Bremsenträger das Bremsengehäuse. Beispielsweise ist in dem Bremsengehäuse der Betätigungskolben und/oder das Hubgetriebe aufgenommen, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig aufgenommen.
Es bietet sich an, dass das Winkelgetriebe außerhalb des Bremsengehäuses vorliegt, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig außerhalb des Bremsengehäuses vorliegt. Dadurch ist es erleichtert, die Winkellage des Elektromotors bezüglich der Kolbenachse an eine jeweilige Einbausituation der Bremse, beispielsweise in oder an einem Fahrwerk anzupassen. Durch das außenliegende Winkelgetriebe kann der Elektromotor auf eine für die die jeweilige Einbausituation erwünschte Drehlage bezüglich der Kolbenachse verschwenkt werden.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Elektromotor ortsfest bezüglich des Bremsenträgers und/oder des Bremsengehäuses vorliegt, insbesondere an dem Bremsenträger und/oder dem Bremsengehäuse befestigt ist. Um den Elektromotor in einer vorgegebenen und/oder ausgewählten Drehlage bezüglich der Kolbenachse an dem Bremsenträger zu befestigen, ist es nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Bremsenträger wenigstens zwei zueinander beabstandete Befestigungsstellen umfasst. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der Bremsenträger wenigstens eine Befestigungsstelle umfasst, um die Antriebsmaschine daran in einer Drehlage bezüglich der Kolbenachse zu befestigen.
Die winkelige Anordnung der Antriebsachse gegenüber der Kolbenachse kann je nach Einbausituation den elektrischen Anschluss an den Elektromotor begünstigen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Elektromotor eine Anschlussstelle für einen elektrischen Anschluss aufweist, welche einen Flächenabschnitt überspannt, der winkelig zu der Kolbenachse an einer von dem Bremsenträger weggewandten Seite des Elektromotors angeordnet ist. Die Anschlussstelle ist beispielsweise ein Steckerterminal, welches sich an dieser weggewandten Seite des Elektromotors befindet. Da es sich bei dieser Seite um eine relativ große Flächenseite des Elektromotors handelt, lässt sich die Anschlussstelle je nach Bedarf über einen großen Teil des Umfangs des Elektromotors anordnen, so dass auf diese Art und Weise eine flexible Anpassung an die jeweilige Einbausituation der Bremse begünstigt ist.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Winkelgetriebe ein Untersetzungsgetriebe ist, also eine Untersetzungsfunktion aufweist. Dadurch ist erreicht, dass die von dem Elektromotor erzeugte Drehgeschwindigkeit zugunsten eines höheren wirkenden Antriebsdrehmomentes herabgesetzt wird, um eine benötigte Antriebskraft zum Betätigen des Betätigungskolbens und/oder zum Aufbau der erwünschten Bremskraft zu erzeugen. Es kann auf diese Weise ein entsprechend kleiner dimensionierter Elektromotor zum Einsatz kommen.
Um eine möglichst große Untersetzung zu erreichen, kann nach einer weiteren Ausführungsform wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe vorgesehen sein. Beispielsweise bilden dann das Winkelgetriebe eine erste Untersetzungsstufe und die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe eine zweite Untersetzungsstufe. Beispielsweise ist die zweite Untersetzungsstufe in Bezug auf einen von der Abtriebswelle ausgehenden Kraftfluss, der ersten Untersetzungsstufe nachgeschaltet, insbesondere unmittelbar nachgeschaltet. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine zweite Untersetzungsstufe der ersten Untersetzungsstufe vorgeschaltet ist.
Die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe kann außerhalb des Bremsenträgers und/oder des Bremsengehäuses angeordnet sein. Dadurch ist ein modularer Aufbau der Bremse begünstig. In diese Richtung zielt auch die Maßnahme, wonach nach einer Ausgestaltung die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe in einem separaten Gehäuse untergebracht ist, welches beispielsweise an dem Bremsenträger und/oder dem Bremsengehäuse befestigt ist. Unter dem Aspekt eines modularen Aufbaus der Bremse kann auch vorgesehen sein, dass nach einer Ausgestaltung der Elektromotor und/oder das Winkelgetriebe und/oder die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe eine Aktuatoreinheit bilden oder ein Bestandteil einer Aktuatoreinheit sind. Beispielsweise ist die Aktuatoreinheit außenliegend, liegt also außerhalb des Bremsenträgers und/oder des Bremsengehäuses. Beispielsweise ist der Elektromotor und/oder das Winkelgetriebe und/oder die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe in einem separaten Aktuatorgehäuse untergebracht, welches beispielsweise sich an dem Bremsenträger abstützt, insbesondere daran befestigt ist.
Um mittels der wenigstens einen weiteren Untersetzungsstufe ein möglichst großes Untersetzungsverhältnis zu erreichen, ist es beispielsweise vorgesehen, dass die wenigstens eine weitere Untersetzungsstufe ein Planetenradgetriebe umfasst oder daraus besteht. Das Planetenradgetriebe ist auch unter dem Aspekt einer kompakten Ausführung eines Untersetzungsgetriebes zu sehen. Beispielsweise ist das Planetenradgetriebe wenigstens ein einstufiges Planetenradgetriebe. Das Erreichen einer hohen Untersetzung ist begünstigt, wenn nach einer Ausgestaltung es sich bei dem Planetenradgetriebe um ein wenigstens zweistufiges Planetenradgetriebe handelt.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Winkelgetriebe ein Kegelradgetriebe mit wenigstens zwei miteinander kämmenden Kegelrädern ist oder umfasst, wobei einem der Kegelräder die Antriebsachse und einem anderen der Kegelräder die Kolbenachse zugeordnet ist. Beispielsweise ist das eine der Kegelräder mit der Abtriebswelle des Elektromotors drehfest verbunden. Beispielsweise ist das andere der Kegelräder mit einer Eingangswelle des Hubgetriebes und/oder einer Eingangswelle einer weiteren Untersetzungsstufe oder der vorstehend beschriebenen wenigstens einen weiteren Untersetzungsstufe drehfest verbunden.
Durch das Kegelradgetriebe ist es ermöglicht, die Antriebsachse und die Kolbenachse zueinander winkelig versetzt anzuordnen, insbesondere quer zueinander anzuordnen, und hohe Untersetzungen bei der Übertragung von Drehmomenten und/oder Bewegungen umzusetzen. Auch kann durch die Ausbildung des Winkelgetriebes als Kegelradgetriebe auf eine separate Schmierung der miteinander kämmenden Getriebeelemente verzichtet werden.
Alternativ kann das Winkelgetriebe auch ein Hypoidgetriebe mit wenigstens zwei miteinander kämmenden Kegelrädern sein oder solche Kegelräder umfassen, wobei einem der Kegelräder die Antriebsachse und einem anderen der Kegelräder die Kolbenachse zugeordnet sind. In diesem Fall ist es ermöglicht, dass die Antriebsachse und die Kolbenachse einen axialen Versatz zueinander aufweisen können.
Indem das Winkelgetriebe die erste Untersetzungsstufe bildet und die wenigstens eine zweite Untersetzungsstufe ausgehend von der Abtriebswelle der ersten Untersetzungsstufe nachgeschaltet ist und für den Fall, dass darüber hinaus das Winkelgetriebe ein Kegelradgetriebe oder ein Hypoidgetriebe ist, ist es erreicht, dass je nach Einbausituation der Bremse eine gewünschte Untersetzung in einfacher Weise realisiert werden kann. Die gewünschte Untersetzung kann dann durch eine gezielte Auswahl eines entsprechenden Kegelrades bzw. Kegelradritzels erreicht werden. Die von der wenigstens einen weiteren Untersetzungsstufe vorgegebene Untersetzung braucht dazu nicht verändert zu werden. Insofern ist durch das Winkelgetriebe ein modularer Aufbau und/oder eine Skalierbarkeit hinsichtlich der Untersetzung der aktorischen Betätigungskette begünstigt.
Um die rotatorische Antriebsbewegung in die translatorische Antriebsbewegung umzuwandeln, kann es vorgesehen sein, dass das Hubgetriebe ein Spindelhubgetriebe ist. Beispielsweise umfasst das Spindelhubgetriebe eine Gewindespindel und eine damit kämmende Gewindemutter. Beispielsweise ist die Gewindemutter unter Nutzung einer Verdrehsicherung unter Ausübung der translatorischen Antriebsbewegung genutzt und es dient die Gewindespindel zur Ausübung der rotatorischen Antriebsbewegung.
Um einem selbsttätigen Lösen der Bremse entgegenzuwirken, ist es nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gewindespindel und die Gewindemutter eine selbsthemmende Schraubverbindung bilden. Beispielsweise ist die Gewindemutter in Richtung zu dem Betätigungskolben bewegbar. Beispielsweise wird die Gewindespindel von der Abtriebswelle angetrieben. Beispielsweise ist das Hubgetriebe mit der Spindelmutter und der Gewindemutter zusammen mit etwaigen Stützlagern ein Bestandteil des Bremsenträgers oder des vorstehend beschriebenen Bremsengehäuses.
Beispielsweise ist die Bremse eingerichtet, eine Feststellbremsfunktion auszuüben. Ergänzend oder alternativ kann die Bremse eingerichtet sein, eine Betriebsbremsfunktion auszuüben.
Unter der Bezeichnung „Betriebsbremsfunktion“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine Funktion zu verstehen, durch welche ein mit der Bremse ausgerüstetes Fahrzeug im Betrieb, beispielsweise während der Fahrt gebremst wird und/oder bis zum Stillstand gebremst werden kann. Eine solche Betriebsbremsung kann von dem Fahrzeugführer, beispielsweise durch Betätigen des Bremspedals, oder einer automatischen Fahr- und/oder Bremssteuerung, wie beispielsweise einem Abstandsregeltempomat, veranlasst sein.
Unter der Bezeichnung „Feststellbremsfunktion“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine Funktion zu verstehen, durch welche ein mit der Bremse ausgerüstetes Fahrzeug im Stillstand gehalten wird, wenn eine Feststellbremsung erfolgt ist. Es soll dadurch verhindert werden, dass das Fahrzeug ungewollt davonrollt, selbst wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Fahrbahn steht. Der Vorgang der Feststellbremsung ist auch als Parkbremsung zu bezeichnen. In der vorliegenden Beschreibung ist die Bezeichnung „Feststellbremsfunktion“ als Synonym „Parkbremsfunktion“ verwendet. Die Parkbremsfunktion bzw. Feststellbremsfunktion kann auch für eine Notbremsung des Fahrzeuges genutzt werden. Die Parkbremsfunktion bzw. Feststellbremsfunktion impliziert daher auch eine Notbremsfunktion.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ferner eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug. Die Scheibenbremse umfasst eine Bremsscheibe und wenigstens eine Ausgestaltung und/oder wenigstens eine Ausführungsform der vorstehend beschriebenen elektromechanischen Bremse. Die elektromechanische Bremse ist eingerichtet, über den Betätigungskolben und wenigstens eine Bremsbacke auf die Bremsscheibe zu wirken. Beispielsweise bildet der Bremsenträger der elektromechanischen Bremse einen Bremssattel der Scheibenbremse. Beispielsweise ist die Scheibenbremse eine Schwimmsattelbremse. In diesem Fall ist der als Bremssattel ausgebildete Bremsenträger ein Schwimmsattel.
Die Scheibenbremse kann eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse umfassen, welche zur Ausübung einer Betriebsbremsfunktion den Betätigungskolben der elektromechanischen Bremse nutzt. Es können zur Ausübung einer Feststellbremsung und/oder einer Betriebsbremsung der Elektromotor und ein hydraulischer Antrieb beispielsweise der Betriebsbremse dienen. Beispielsweise ist es ferner vorgesehen, dass zum Aufheben der Bremswirkung lediglich der Elektromotor der elektromechanischen Bremse betätigt wird, ohne dass es zu einer hydraulischen Unterstützung kommt oder bedarf. Für diesen Fall wird beispielsweise die Überlagerung der Bremskraft mittels des hydraulischen Antriebes ausschließlich beim Zuspannen der elektromechanischen Bremse eingesetzt bzw. genutzt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Bremsanlage umfasst wenigstens eine Ausgestaltung und/oder wenigstens eine Ausführungsform der vorstehend beschriebenen elektromechanischen Bremse und/oder wenigstens eine Ausgestaltung und/oder wenigstens eine Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Scheibenbremse. Die Bremsanlage umfasst ferner neben dem Elektromotor der elektromechanischen Bremse zusätzlich ein elektronisches Steuergerät zum Ansteuern des Elektromotors.
Das Steuergerät und der Elektromotor sind eingerichtet, eine von der wenigstens einen Bremsbacke ausgeübte Bremskraft nach einem oder mehreren Vorgabewerten einzustellen, um eine Bremsung auszuführen. Die Bremskraft kann eine Feststellbremskraft sein. In diesem Fall handelt es sich bei der Bremsung um eine Feststellbremsung bzw. Parkbremsung. Alternativ kann die Bremskraft eine Betriebsbremskraft sein. In diesem Fall handelt es sich bei der Bremsung um eine Betriebsbremsung.
Beispielsweise sind in den Vorgabewerten Informationen über den vom Fahrer, einem Fahrassistenzsystem oder einem autonomen Fahrsystem angeforderten Bremswunsch und/oder die Neigung der Fahrbahn und/oder die Neigung des Fahrbahnbelages und/oder über den momentanen Fahr-Verzögerungs- oder Beschleunigungszustand des Kraftfahrzeuges und/oder über Kenngrößen des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise dem Belastungszustand, enthalten oder zugrunde gelegt. Damit ist ein kontrolliertes Einstellen der von der wenigstens einen zugehörigen Bremsbacke ausgeübten Bremskraft ermöglicht und eine Bremskraftdosierung, beispielsweise für ein komfortables Abbremsen des Kraftfahrzeuges, durchführbar.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

1 eine mögliche Ausführungsform einer elektromechanischen Bremse als Bestandteil einer Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Darstellung und
2 eine weitere mögliche Ausführungsform einer elektromechanischen Bremse als Bestandteil einer Scheibenbremse in einem Ausschnitt aus der Scheibenbremse als Schnittdarstellung.

1 zeigt - in schematischer Darstellung - eine mögliche Ausführungsform einer elektromechanischen Bremse 100, welche beispielhaft als Bestandteil einer Scheibenbremse 200 dargestellt ist. Die Scheibenbremse 200 ist beispielsweise eine Fahrzeugbremse und kann in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, eingesetzt werden.
Die Scheibenbremse 200 umfasst wenigstens zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Bremsbacken 110, 110', zwischen denen eine (in der 1 nicht dargestellte) Bremsscheibe angeordnet ist. Die Bremsscheibe ist beispielsweise einem Fahrzeugrad zugeordnet, insbesondere mit dem Fahrzeugrad drehfest verbunden, so dass eine von den Bremsbacken 110, 110' auf die Bremsscheibe ausgeübte Bremskraft bzw. Zuspannkraft eine Bremswirkung auf das Fahrzeugrad entfaltet. Die Scheibenbremse 200 weist einen Bremssattel 220 auf, welcher die Bremsbacken 110, 110' trägt und welcher beispielsweise an oder im Fahrwerk des Kraftfahrzeuges befestigt ist. Bei der Scheibenbremse 200 handelt es sich beispielsweise um eine Schwimmsattelbremse. Grundsätzlich kann die Scheibenbremse 200 auch eine Festsattelbremse sein.
Zum Betätigen wenigstens einer der Bremsbacken 110, 110' ist ein (in der 1 nicht sichtbarer) Betätigungskolben vorgesehen. Der Betätigungskolben kann hydraulisch betätigt sein. Durch die hydraulische Betätigung des Betätigungskolbens kann eine Betriebsbremsfunktion ausgeübt werden. Ergänzend oder alternativ kann der Betätigungskolben auch zur Ausübung einer Feststellbremsfunktion bzw. Parkbremsfunktion genutzt sein. Im Zuge einer solchen Parkbremsfunktion kann dem Betätigungskolben auch eine Doppelbetätigung zukommen. Beispielsweise kann im Zuge einer Parkbremsung der Betätigungskolben durch die elektromechanische Bremse 100 und ergänzend durch einen hydraulischen Antrieb betätigt sein, beispielsweise um möglichst schnell einen Feststellzustand zu erreichen.
Die dazu zum Einsatz kommende elektromechanische Bremse 100 beruht auf einer Betätigung mittels eines elektrischen Antriebes, insbesondere eines Elektromotors 20, welcher zusammen mit einem (in der 1 nicht sichtbaren) Hubgetriebe eine Aktuatorvorrichtung 1 bildet, um den Betätigungskolben anzutreiben. Der Elektromotor 20 umfasst eine Abtriebswelle 21 und ist eingerichtet, zum Antreiben des Betätigungskolbens die Abtriebswelle 21 um eine Antriebsachse 22 rotatorisch zu bewegen. Das Hubgetriebe wiederum ist eingerichtet, eine von der Abtriebswelle 21 ausgehende rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Antriebsbewegung zum Antreiben des Betätigungskolbens zu wandeln. Der Betätigungskolben selbst ist bevorzugt eingerichtet, in Richtung einer Kolbenachse 11 translatorisch bewegt zu werden, um die wenigstens eine Bremsbacke 110 in Richtung zu der Bremsscheibe zu bewegen bzw. zu drücken.
Bevorzugt umfasst die elektromechanische Bremse 100 einen Bremsenträger 50, welcher beispielsweise als Träger für den Betätigungskolben und/oder das Hubgetriebe genutzt ist. Grundsätzlich kann der Bremsenträger 50 auch den Elektromotor 20 tragen. Bei der vorliegenden Scheibenbremse 200, welche mit der elektromechanischen Bremse 100 ausgerüstet ist, ist beispielsweise der Bremsenträger 50 durch den Bremssattel 220 gebildet bzw. der Bremssattel 220 umfasst als ein Bestandteil auch den Bremsenträger 50. Der Bremsenträger 50 kann ferner ein Bremsengehäuse 51 umfassen oder als ein solches Bremsengehäuse 51 ausgebildet sein, in welchem zumindest der Betätigungskolben und/oder das Hubgetriebe eingehaust ist.
Bei der elektromechanischen Bremse 100 liegen die Kolbenachse 11 und die Antriebsachse 22 quer zueinander. Dies ist bei der elektromechanischen Bremse 100 durch ein Winkelgetriebe 40 realisiert, welches beispielsweise zwischen dem Elektromotor 20 und dem Hubgetriebe zwischengeschaltet ist, so dass die Antriebsachse 22 und die Kolbenachse 11 winkelig zueinander vorliegen, beispielsweise orthogonal zueinander vorliegen. Bevorzugt ist der Elektromotor 20 um eine Motorachse 26 aufgebaut, welche koaxial zur Antriebsachse 22 vorliegt. Dadurch liegt die Motorachse 22, entlang welcher sich der Elektromotor 20 in Richtung seiner Längserstreckung erstreckt, koaxial zu seiner Abtriebswelle 21. Bevorzugt ist der Elektromotor 20 außerhalb des Bremsenträgers 50 bzw. des Bremsengehäuses 51 angeordnet. Bevorzugt liegt auch das Winkelgetriebe 40 außerhalb des Bremsenträgers 50 bzw. des Bremsengehäuses 51. Beispielsweise erstreckt sich der Elektromotor 20 mit seiner Längserstreckung entlang einer Außenseite 25 des Bremsenträgers 50 bzw. Bremsengehäuses 51.
Durch die Lage des Elektromotors 20 quer zu der Kolbenachse 11 ist eine elektrische Kontaktierung des Elektromotors 20 über einen Bereich an dem Außenumfang des Elektromotors 20 ermöglicht. Beispielsweise weist der Elektromotor 20 eine Anschlussstelle 23 für einen elektrischen Anschluss auf, wobei die Anschlussstelle 23 einen Flächenabschnitt 24 überspannt, der winkelig zu der Kolbenachse 11 an einem von dem Bremsenträger 50 weggewandten Seite 27 des Elektromotors 20 angeordnet ist. Dadurch ist eine elektrische Kontaktierung des Elektromotors 20 erleichtert, da die Anschlussstelle 23 an der nach außen weisenden Seite 27 der elektromechanischen Bremse 100 angeordnet ist. Die Anschlussstelle 23 umfasst beispielsweise ein Steckerterminal oder ist als Steckerterminal ausgebildet.
2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer elektromechanischen Bremse 100.1, welche ebenfalls beispielhaft als ein Bestandteil einer Scheibenbremse 200.1 dargestellt ist. Hinsichtlich der möglichen Funktionen der Scheibenbremse 200.1 der 2 sei auf die Beschreibung zu der Scheibenbremse 200 der 1 verwiesen, welche auch bei der Scheibenbremse 200.1 in identischer Weise realisiert sein können.
Durch den Teilschnitt in der 2 ist der Aufbau der elektromechanischen Bremse 100.1 und deren Bestandteile sichtbar. Bauteile der elektromechanischen Bremse 100.1 der 2, welche identisch oder funktionsgleich mit Bauteilen der elektromechanischen Bremse 100 der 1 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu der elektromechanischen Bremse 100 der 1 verwiesen. Beispielhaft ist hinsichtlich der Scheibenbremse 200.1 eine Bremsscheibe 210 in der 2 dargestellt, gegen welche die Bremsbacke 110 gedrückt wird, um über die elektromechanische Bremse 100.1 eine Bremsfunktion auszuüben. In der 2 ist der vorstehend beschriebene Betätigungskolben sichtbar und mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Beispielsweise ist der Betätigungskolben 10 in dem Bremsenträger 50 und/oder dem Bremssattel 220 in Richtung der Kolbenachse 11 axial verschiebbar gelagert.
Der Betätigungskolben 10 ist - wie bereits zu der elektromechanischen Bremse 100 der 1 beschrieben - mit einem Hubgetriebe verbunden, welchem in der 2 das Bezugszeichen 30 zugeordnet ist. Das Hubgetriebe 30 ist eingerichtet, eine von der Abtriebswelle 21 des Elektromotors 20 ausgehende rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Antriebsbewegung zu wandeln, welche dann den Betätigungskolben 10 antreibt. Beispielsweise ist das Hubgetriebe 30 durch ein Spindelhubgetriebe gebildet und umfasst eine Gewindespindel 31 und eine damit kämmende Gewindemutter 32. Bevorzugt ist die Gewindemutter 32 dem Betätigungskolben 10 zugeordnet und dient unter Ausnutzung einer Verdrehsicherung 33 zur Ausübung der translatorischen Antriebsbewegung, insbesondere rein translatorischen Antriebsbewegung. Bevorzugt bildet die Gewindespindel 31 einen Eingang des Hubgetriebes 30 und nimmt die von dem Elektromotor 20 kommende rotatorische Antriebsbewegung auf, welche durch den Gewindeeingriff zwischen der Gewindespindel 31 und der Gewindemutter 32 unter Wirkung der Verdrehsicherung 33 dann in die translatorische Antriebsbewegung umgewandelt wird.
Die 2 verdeutlicht die außenliegende, also außerhalb des Bremsenträgers 50 bzw. Bremsengehäuses 51 liegende Anordnung des Elektromotors 20 und des Winkelgetriebes 40. Das Winkelgetriebe 40 kann als Kegelradgetriebe ausgebildet sein und wenigstens zwei miteinander kämmende Kegelräder 42, 43 umfassen, wobei einem der Kegelräder 42, 43, insbesondere dem Kegelrad 42, die Antriebsachse 22 zugeordnet ist und einem anderen der Kegelräder 42, 43, insbesondere dem Kegelrad 43, die Kolbenachse 11 zugeordnet ist. Beispielsweise ist das eine der Kegelräder 42, 43 mit der Abtriebswelle 21 des Elektromotors 20 drehfest verbunden und das andere der Getriebeglieder 42, 43 ist mit der Eingangswelle des Hubgetriebes 23, beispielsweise der Gewindespindel 31, wirkverbunden.
Durch die außenliegende Anordnung des Elektromotors 20 und des Winkelgetriebes 40 und die Ausbildung des Winkelgetriebes 40 über die Kegelräder 42, 43 ist es erleichtert, den Elektromotor 20 in seiner Winkellage gegenüber der Kolbenachse 11 an die jeweilige Einbausituation der elektromechanischen Bremse 100 an dem jeweiligen Kraftfahrzeug anzupassen. Denn durch das außenliegende Winkelgetriebe 40 kann der Elektromotor 20 auf eine für die jeweilige Einbausituation erwünschte Drehlage bezüglich der Kolbenachse 11 verschwenkt werden. Um den Elektromotor 20 in einer jeweiligen Drehlage zu fixieren, ist wenigstens eine Befestigungsstelle 52 oder sind mehrere Befestigungsstellen 52 vorgesehen, welche beispielsweise dem Bremsenträger 50 bzw. dem Bremssattel 220 zugeordnet sind.
Bevorzugt dient das Winkelgetriebe 40 als Untersetzungsgetriebe, um eine Untersetzung der von dem Elektromotor 20 erzeugte Rotationsbewegung zu erreichen. Um eine weitere Erhöhung der Untersetzungswirkung zu erlangen, kann eine weitere Untersetzungsstufe 61 vorgesehen sein, welche beispielsweise zwischen dem Winkelgetriebe 40 und dem Hubgetriebe 30 angeordnet ist. Die weitere Untersetzungsstufe 61 ist bevorzugt als zweite Untersetzungsstufe dem Winkelgetriebe als erste Untersetzungsstufe 44 nachgeschaltet in Bezug auf den von der Abtriebswelle 21 ausgehenden Kraftfluss.
Bevorzugt ist die weitere Untersetzungsstufe 61 außerhalb des Bremsenträgers 50 bzw. Bremsengehäuse 51 angeordnet, beispielsweise in einem separaten Aktuatorgehäuse 2 untergebracht, welches an dem Bremsenträger 50 bzw. Bremsengehäuse 51 befestigt ist, wie beispielsweise auch aus der 1 ersichtlich ist. Bevorzugt umfasst die weitere Untersetzungsstufe 61 ein Planetenradgetriebe 60, welches beispielsweise wenigstens einstufig, vorzugsweise wenigstens zweistufig ausgebildet ist. Bevorzugt sind der Betätigungskolben 10 und/oder das Hubgetriebe 30 und/oder das Planetenradgetriebe 60 koaxial bezüglich der Kolbenachse 11.
Eine mögliche Ausgestaltung des Planetenradgetriebes 60 kann darin bestehen, dass das Planetenradgetriebe 60 einen Planetenradträger 62 und wenigstens ein daran drehbar gelagertes Planetenrad 63 bzw. 63` vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Planetenrad 63 mit einem Sonnenrad 64 kämmt, welches beispielsweise den Eingang des Planetenradgetriebes 60 bildet und mit einem Ausgang des Winkelgetriebes 40 wirkverbunden ist, insbesondere mit dem einen Kegelrad 43 wirkverbunden ist. Dadurch ist zumindest eine erste Untersetzungsstufe realisiert.
Im Falle eines zweistufigen Aufbaus des Planetenradgetriebes 60 kann es vorgesehen sein, dass das Sonnenrad 64 mit einem koaxial dazu liegenden weiteren Sonnenrad 65 gekoppelt ist, insbesondere drehfest verbunden ist oder das Sonnenrad 65 mit dem Sonnenrad 64 gemeinsam ausgeformt sind, wobei das weitere Sonnenrad 65 in einem Hohlrad 66 kämmt, welches einen Eingang des Planetenradgetriebes 60 bildet und beispielsweise mit dem einen Kegelrad 43 drehfest verbunden ist. Bevorzugt kämmt das wenigstens eine Planetenrad 63 bzw. 63` mit einem weiteren Hohlrad 67, welches drehfest an dem Aktuatorgehäuse 2 befestigt ist.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf einen bestimmten Aspekt oder eine bestimmte Ausführungsform oder eine bestimmte Ausgestaltung, dass ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit dem jeweiligen Aspekt oder der jeweiligen Ausführungsform oder der jeweiligen Ausgestaltung beschrieben ist, zumindest dort enthalten ist, aber nicht notwendigerweise in allen Aspekten oder Ausführungsformen oder Ausgestaltungen der Erfindung enthalten sein muss. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jede Kombination der verschiedenen Merkmale und/oder Strukturen und/oder Eigenschaften, welche in Bezug auf die Erfindung beschrieben sind, von der Erfindung umfasst sind, sofern dies nicht ausdrücklich oder eindeutig durch den Zusammenhang widerlegt ist.
Die Verwendung von einzelnen oder allen Beispielen oder einer beispielhaften Ausdrucksweise im Text soll lediglich die Erfindung beleuchten und stellt keine Beschränkung hinsichtlich des Umfangs der Erfindung dar, wenn nichts anders behauptet wird. Auch ist keine Ausdrucksweise oder Formulierung der Beschreibung so zu verstehen, dass es sich um ein nicht beanspruchtes, aber für die Praxis der Erfindung wesentliches Element handelt ist.
Bezugszeichenliste

1: Aktuatorvorrichtung
2: Aktuatorgehäuse
10: Betätigungskolben
11: Kolbenachse
20: Elektromotor
21: Abtriebswelle
22: Antriebsachse
23: Anschlussstelle
24: Flächenabschnitt
25: Außenseite
26: Motorachse
27: Seite
30: Hubgetriebe
31: Gewindespindel
32: Gewindemutter
33: Verdrehsicherung
40: Winkelgetriebe
42: Kegelrad
43: Kegelrad
44: Untersetzungsstufe
50: Bremsenträger
51: Bremsengehäuse
52: Befestigungsstelle
60: Planetenradgetriebe
61: weitere Untersetzungsstufe
62: Planetenradträger
63: Planetenrad
63`: Planetenrad
64: Sonnenrad
65: weiteres Sonnenrad
66: Hohlrad
67: weiteres Hohlrad
100: elektromechanische Bremse
100.1: elektromechanische Bremse
110: Bremsbacke
110': Bremsbacke
200: Scheibenbremse
200.1: Scheibenbremse
210: Bremsscheibe
220: Bremssattel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/010256 A1 [0002]

Claims

Elektromechanische Bremse (100; 100.1), umfassend einen Betätigungskolben (10), einen Elektromotor (20) mit einer Abtriebswelle (21), ein Hubgetriebe (30) und einen Bremsenträger (50), wobei der Betätigungskolben (10) eingerichtet ist, in Richtung einer Kolbenachse (11) translatorisch bewegt zu werden, um wenigstens eine Bremsbacke (110) zu betätigen, wobei der Elektromotor (20) eingerichtet ist, zum Antreiben des Betätigungskolbens (10) die Abtriebswelle (21) um eine Antriebsachse (22) rotatorisch zu bewegen, wobei das Hubgetriebe (30) eingerichtet ist, eine von der Abtriebswelle (21) ausgehende rotatorische Antriebsbewegung in eine translatorische Antriebsbewegung zum Antreiben des Betätigungskolbens (10) zu wandeln und wobei der Bremsenträger (10) eingerichtet ist, den Betätigungskolben (10) und/oder den Elektromotor (20) und/oder das Hubgetriebe (30) zu tragen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelgetriebe (40) vorgesehen ist, durch welches die Antriebsachse (22) und die Kolbenachse (11) winkelig zueinander vorliegen.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (22) und die Kolbenachse (11) orthogonal zueinander vorliegen.
Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (100) ein Bremsengehäuse (51) umfasst, welches insbesondere dem Bremsenträger (50) zugeordnet ist, wobei in dem Bremsengehäuse (51) der Betätigungskolben (10) und/oder das Hubgetriebe (30) aufgenommen ist und das Winkelgetriebe (40) außerhalb des Bremsengehäuses (51) vorliegt.
Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsenträger (50) wenigstens zwei zueinander beabstandete Befestigungsstellen (52) umfasst, um den Elektromotor (20) in einer vorgegebenen und/oder ausgewählten Drehlage bezüglich der Kolbenachse (11) an dem Bremsenträger (50) zu befestigen.
Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) um eine Motorachse (26) aufgebaut ist, welche koaxial zur Antriebsachse (22) vorliegt.
Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) eine Anschlussstelle (23) für einen elektrischen Anschluss aufweist, wobei die Anschlussstelle (23) einen Flächenabschnitt (24) überspannt, der winkelig zu der Kolbenachse (11) an einer von dem Bremsenträger (50) weggewandten Seite (27) des Elektromotors (20) angeordnet ist.
Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe (40) eine erste Untersetzungsstufe (44) bildet und wenigstens eine zweite Untersetzungsstufe (61) vorgesehen ist, welche in Bezug auf einen von der Abtriebswelle (21) ausgehenden Kraftfluss, der ersten Untersetzungsstufe (44) nachgeschaltet ist, insbesondere unmittelbar nachgeschaltet ist.
Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zweite Untersetzungsstufe (61) ein Planetenradgetriebe (60) umfasst.
Bremse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) und/oder das Winkelgetriebe (40) und/oder die wenigstens eine zweite Untersetzungsstufe (61) ein Bestandteil einer außenliegenden Aktuatoreinheit sind, welche außerhalb des Bremsenträgers (50) vorliegt.
Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe (40) ein Kegelradgetriebe (41) mit wenigstens zwei miteinander kämmenden Kegelrädern (42, 43) ist oder umfasst, wobei einem der Kegelräder (42, 43) die Antriebsachse (22) und einem anderen der Kegelräder (42, 43) die Kolbenachse (11) zugeordnet sind.
Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe ein Hypoidgetriebe mit wenigstens zwei miteinander kämmenden Kegelrädern ist oder umfasst, wobei einem der Kegelräder die Antriebsachse (22) und einem anderen der Kegelräder (42, 43) die Kolbenachse zugeordnet sind.
Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubgetriebe (30) ein Spindelhubgetriebe ist, umfassend eine Gewindespindel (31) und eine damit kämmende Gewindemutter (32), wobei die Gewindemutter (32) unter Nutzung einer Verdrehsicherung (33) zur Ausübung der translatorischen Antriebsbewegung genutzt ist und die Gewindespindel (31) zur Ausübung der rotatorischen Antriebsbewegung dient.
Scheibenbremse (200; 200.1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bremsscheibe (210) und eine elektromechanische Bremse (100; 100.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremse (100; 100.1) eingerichtet ist, über den Betätigungskolben (10) und wenigstens eine Bremsbacke (110) auf die Bremsscheibe (210) zu wirken.
Scheibenbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse (200; 200.1) eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse umfasst, welche zur Ausübung einer Betriebsbremsfunktion den Betätigungskolben (10) der Bremse (100; 100.1) nutzt, wobei zur Ausübung einer Feststellbremsung und/oder einer Betriebsbremsung der Elektromotor (20) und ein hydraulischer Antrieb dient.
Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektromechanische Bremse (100; 100.1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Betätigen wenigstens einer Bremsbacke (110) und umfassend ein elektrisches Steuergerät zum Ansteuern des Elektromotors (20), wobei das Steuergerät und der Elektromotor (20) eingerichtet sind, eine von der wenigstens einen Bremsbacke (110) ausgeübte Bremskraft nach einem oder mehreren Vorgabewerten einzustellen.