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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremseinheit für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Aktuatoranordnung, wobei die Bremseinheit ein Bremseinheitgehäuse umfasst, in dem verlagerbare Bremsbeläge sowie eine antreibbare Verlagerungseinheit zum Verlagern wenigstens eines Bremsbelags aufgenommen sind, wobei die Aktuatoranordnung mit einer elektromotorischen Antriebseinheit und einer die Verlagerungseinheit und die Antriebseinheit antriebsmäßig verbindenden Getriebeeinheit ausgebildet ist.
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Eine derartige Bremseinheit ist aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise das Dokument
DE 10 2005 036 863 A1 eine elektromotorisch betreibbare Bremseinheit für ein Kraftfahrzeug, die über eine elektronische Steuereinheit angesteuert werden kann. Derartige rein elektromechanische Bremseinheiten gewinnen in jüngster Vergangenheit zunehmend an Bedeutung, da sie eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen hydraulisch ansteuerbaren Bremseinheiten aufweisen. Einerseits kann das aufwändige und ebenso anfällige hydraulische Versorgungssystem beim Einsatz von elektromechanisch betätigbaren Bremseinheiten weggelassen werden. Darüber hinaus können derartige Bremseinheiten sowohl im Rahmen einer Betriebsbremsung, das heißt während der Fahrt des Fahrzeugs, als auch als Parkbremse eingesetzt werden. Die bisher übliche Trennung beider Bremsentypen kann daher wegfallen, was zu einer erheblichen Gewichtseinsparung führt. Aufgrund der zunehmenden Nachfrage nach elektromechanisch betätigbaren Bremseinheiten ist es erforderlich, derartige Lösungen hinsichtlich einer einfachen Herstellung zu verbessern. In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass die Bremseinheiten jeweils auf einzelne Fahrzeugtypen leistungsmäßig auszulegen sind. Dies erschwert eine Herstellung in großen Stückzahlen.
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US 2004/0026190 A1 offenbart eine Bremseinheit für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Aktuatoranordnung, wobei die Bremseinheit ein Bremseinheitgehäuse umfasst, in dem verlagerbare Bremsbeläge sowie eine antreibbare Verlagerungseinheit zur Verlagerung wenigstens eines Bremsbelags aufgenommen sind, wobei die Aktuatoranordnung mit einer elektromotorischen Antriebseinheit und einer die Verlagerungseinheit und die Antriebseinheit antriebsmäßig verbindenden Getriebeeinheit ausgebildet ist, wobei die Aktuatoranordnung getrennt von dem Bremseinheitgehäuse modular aufgebaut ist, wobei das Bremseinheitgehäuse, die elektromotorische Antriebseinheit und die eine Getriebeeinheit jeweils als einzelne Module ausgebildet und mit vorbestimmten mechanischen Verbindungsbereichen zueinander versehen sind.
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Nach
DE 19732168 C1 besteht die Bremseinheit u.a. aus einer modular ausgebildeten Aktuatoranordnung mit Antriebseinheit und Getriebeeinheit sowie aus einem Bremseinheitgehäuse.
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Nach
DE 10 2004 012 355 A1 besteht die Bremseinheit u.a. aus einer modular ausgebildeten Aktuatoranordnung mit Antriebseinehit, Steuereinheit und Getriebeeinheit im Gehäuseteil sowie aus einem Bremseinheitgehäuse.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremseinheit der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellung vielfältige Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Anforderungen bieten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei der vorgesehen ist, dass die Aktuatoranordnung getrennt von dem Bremseinheitgehäuse modular aufgebaut ist, wobei das Bremseinheitgehäuse, die elektromotorische Antriebseinheit und die Getriebeeinheit jeweils als einzelne Module ausgebildet und mit vorbestimmten mechanischen Verbindungsbereichen zueinander versehen sind.
Durch den modularen Aufbau der erfindungsgemäßen Bremseinheit können die einzelnen Komponenten, nämlich das Bremseinheitgehäuse, die elektromotorische Antriebseinheit sowie die Getriebeeinheit je nach Bedarf ausgelegt werden. Aufgrund der vorbestimmten mechanischen Verbindungsbereiche, mit anderen Worten aufgrund der vorbestimmten (standardisierten) mechanischen Schnittstellen, lassen sich unterschiedliche Varianten dieser einzelnen Komponenten nach dem Baukastenprinzip miteinander kombinieren. Dadurch kann beispielsweise eine einheitliche Getriebeeinheit verwendet werden und je nach Bedarf eine mehr oder weniger starke elektromotorische Antriebseinheit mit dieser gekoppelt werden. Auch ist es möglich, das Bremseinheitgehäuse je nach Fahrzeugtyp und darauf abgestimmter Bremsleistung massiver oder weniger massiv auszugestalten, wobei die Getriebeeinheit und die elektromotorische Antriebseinheit vereinheitlicht werden kann. Insgesamt ergibt sich durch das Erfindungskonzept einer modular aufgebauten Bremseinheit mit vordefinierten (standardisierten) Schnittstellen eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten, eine erheblich erleichterte Montage trotz unterschiedlicher Auslegung und ein einfacher Aufbau der einzelnen Komponenten sowie der Gesamtanordnung.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Aktuatorenanordnung mit einer elektronischen Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinheit versehen ist, wobei die elektronische Steuereinheit als weiteres Modul ausgebildet und mit einem vorbestimmten mechanischen Verbindungsbereich zu der elektromotorischen Antriebseinheit oder zu der Getriebeeinheit versehen ist. Zwar ist es grundsätzlich möglich, die Aktuatorenanordnung auch von einer entfernt angeordneten Steuereinheit zu steuern, beispielsweise über eine zentrale Steuereinheit des Kraftfahrzeugs. Diese Ausführungsvariante der Erfindung sieht aber im Speziellen vor, dass die Steuereinheit ebenfalls als gesondertes Modul an der Bremseinheit anbringbar ist. Es gilt auch für die Steuereinheit, dass diese je nach Bedarf in unterschiedlichen Varianten ausgeführt werden kann.
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Vorzugsweise kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die elektronische Steuereinheit in einem an der Getriebeeinheit anbringbaren Gehäusemodul angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, die elektronische Steuereinheit an einer oder mehreren anderen Komponenten anzubringen, beispielsweise an dem Bremseinheitgehäuse.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Komponenten in den mechanischen Verbindungsbereichen über lösbare Steckverbindungen oder/und Schraubverbindungen oder/und Rastverbindungen miteinander koppelbar sind. Durch die Bereitstellung von Steck- oder Rastverbindungen lässt sich eine Vormontage der einzelnen Module erreichen, so dass diese in eine bestimmte Sollstellung zueinander gebracht werden. Die endgültige Fixierung kann dann über zusätzliche Schraubverbindungen erfolgen.
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Wie vorstehend bereits angedeutet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die einzelnen Komponenten jeweils in unterschiedlichen Varianten bei gleichbleibenden mechanischen Verbindungsbereichen ausgelegt sein können. Obgleich die einzelnen Komponenten in unterschiedlichen Varianten vorliegen, beispielsweise als verschiedene Getriebeeinheiten mit unterschiedlichen Übersetzungen, als verschieden stark ausgebildete elektromotorische Antriebseinheiten, als Steuereinheiten mit mehr oder weniger großer Funktionsvielfalt oder als mehr oder weniger massiv ausgebildetes Bremseinheitgehäuse, besitzen alle Komponenten vorbestimmte, das heißt standardisierte, Schnittstellen an den mechanischen Verbindungsbereichen und sind so nahezu beliebig austauschbar.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektromotorische Antriebseinheit, die Getriebeeinheit und gegebenenfalls die Steuereinheit jeweils gesondert ausgebildete Gehäuse aufweisen, die über die mechanischen Verbindungsbereiche miteinander lösbar koppelbar sind. Die einzelnen Komponenten bzw. Module sind also separat mit getrennten Gehäusen ausgebildet und lassen sich gegebenenfalls zu Wartungszwecken oder bei einem Defekt einzeln austauschen.
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Dies hat insbesondere Bedeutung bei der Getriebeeinheit. So kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Getriebeeinheit mit einem im Wesentlichen geschlossenen Getriebegehäuse ausgebildet ist, das jeweils eine mechanische Schnittstelle zu der elektromotorischen Antriebseinheit sowie zu dem Bremseinheitgehäuse aufweist. Mit anderen Worten lässt sich die Getriebeeinheit vormontieren und anschließend mit den mit dieser in antriebsmäßiger Wechselwirkung stehenden Komponenten zusammenfügen. Hinsichtlich der Vormontage kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, die nach einem Einsetzen eines mechanischen Getriebes nicht lösbar, vorzugsweise durch Verschweißen oder Verkleben, miteinander verbunden sind. Das verhältnismäßig aufwändig aufgebaute Getriebe, das beispielsweise ein oder mehrere hintereinandergeschaltete Planetengetriebe aufweisen kann, lässt sich so in das Getriebegehäuse einsetzen. Anschließend wird das Getriebegehäuse nicht lösbar geschlossen und als separate Einheit bzw. als separates Modul schließlich im Rahmen des modularen Konzepts der vorliegenden Erfindung weiter verbaut.
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Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse integral ausgebildete Positionierabschnitte für einzelne Getriebekomponenten aufweist.
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Darüber hinaus kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Getriebegehäuse Öffnungen zur antriebseitigen Kopplung mit der elektromotorischen Antriebseinheit sowie zur abtriebseitigen Kopplung mit der Verlagerungseinheit aufweist.
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Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass die Getriebeeinheit mit einem Planetengetriebe ausgebildet ist, welches über einen Riementrieb mit der elektromotorischen Antriebseinheit koppelbar ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bremseinheit;
- 2 eine Schnittdarstellung durch die Aktuatorenanordnung der erfindungsgemäßen Bremseinheit;
- 3 eine Schnittdarstellung durch die Getriebeeinheit in einer ersten Schnittebene, die in 2 mit III-III gekennzeichnet ist;
- 4 eine Schnittdarstellung durch die Getriebeeinheit in einer zweiten Schnittebene, die in 2 mit IV-IV gekennzeichnet ist;
- 5 eine Einzelteildarstellung für das Gehäuse einer Steuereinheit;
- 6 eine Schnittdarstellung durch das in 5 gezeigte Gehäuse;
- 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform ohne Steuereinheit und
- 8 eine zu 7 vergleichbare schematische Darstellung mit integrierter Steuereinheit.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Bremseinheit allgemein mit 10 bezeichnet. Diese ist als Teil einer Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug in der Nähe eines Rades derart angebracht, dass sie eine mit dem Rad gekoppelte Bremsscheibe in an sich bekannter Weise übergreift.
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Die erfindungsgemäße Bremseinheit 10 weist ein Bremseinheitgehäuse 12 auf, das sattelartig ausgebildet ist. In dem Bremseinheitgehäuse 12 sind in an sich bekannter Weise zwei gegenüberliegende Bremsbeläge angeordnet, von denen einer über einen Bremskolben auf den anderen zu verlagerbar ist. Zur Verlagerung des Bremskolbens dient eine Aktuatoranordnung 14. Die Aktuatoranordnung 14 weist eine elektromotorische Antriebseinheit 16 auf, in die ein Elektromotor integriert ist. Ferner weist die Aktuatoranordnung eine Getriebeeinheit 20 auf, die die elektromotorische Antriebseinheit 16 antriebsmäßig mit einer Verlagerungseinheit 66 (in 1 nicht gezeigt, siehe 2) koppelt, welche zur Verlagerung eines Kolbens 68 und letztendlich des verlagerbaren Bremsbelags dient. 1 zeigt ferner eine Steuereinheit 22, über die die elektromotorische Antriebseinheit 16 zur Erzeugung einer gewünschten Bremskraft ansteuerbar ist.
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In 1 erkennt man, dass das Bremseinheitgehäuse 12, die elektromotorische Antriebseinheit 16, die Getriebeeinheit 20 und die Steuereinheit 22 jeweils als separate Module ausgebildet sind. So ist das Bremseinheitgehäuse 12 beispielsweise aus einem Gussmaterial hergestellt. An dieses ist die Getriebeeinheit 20 über Verbindungsschrauben 24 angeflanscht. An die Getriebeeinheit 20 ist wiederum die elektromotorische Antriebseinheit 16 über entsprechende Verbindungsschrauben 26 angeflanscht. Eine dieser Verbindungsschrauben 26 wird darüber hinaus dazu genutzt, um die Steuereinheit 22 zu fixieren, die die elektromotorische Antriebseinheit 16 übergreift.
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In 1 erkennt man demnach einen modularen Aufbau der erfindungsgemäßen Bremseinheit 10. Je nach Bedarf lässt sich eines der Module Bremseinheitgehäuse 12, Antriebseinheit 16, Getriebeeinheit 20 und Steuereinheit 22 gegen eine entsprechend anders ausgelegte Komponente ersetzen. So lässt sich beispielsweise das Bremseinheitgehäuse 12 mehr oder weniger massiv ausbilden. Auch die Getriebeeinheit 20 kann in unterschiedlichen Varianten mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen ausgebildet werden. Die Antriebseinheit 16 kann mehr oder weniger leistungsstark ausgebildet werden. Und die Steuereinheit 22 kann mit verschiedenen Funktionen oder unterschiedlichen Anschlusssteckern 28 je nach Bedarf ausgebildet werden. Festzuhalten ist aber auch, dass die einzelnen Verbindungsbereiche dieser Komponenten zueinander, das heißt deren mechanische Schnittstellen unverändert bleiben, obgleich die einzelnen Komponenten selbst - wie vorstehend angedeutet - in unterschiedlicher Ausführung ausgebildet werden können. Durch Beibehalten der mechanischen Schnittstellen lassen sich die Komponenten in beliebiger Kombination untereinander kombinieren und so die erfindungsgemäße Bremseinheit 12 je nach Bedarf an den jeweiligen Fahrzeugtyp anpassen.
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Man erkennt in 2 die Steuereinheit 22 mit dem Steckanschluss 28, die als Einzelteil auch in 5 und 6 gezeigt ist. Sie weist zur Befestigung an der Getriebeeinheit 20 eine Befestigungslasche 30 mit einer darin angebrachten Öffnung 32 (siehe 6), über die sie mit der Schraube 26 an der Antriebseinheit 16 und der Getriebeeinheit 20 anbringbar ist. An ihrem anderen Ende weist die Steuereinheit 22 eine Aufnahmelasche 34 auf, mit der sie auf einen axialen Vorsprung 36 der Antriebseinheit 16 aufgeschnappt ist. Auf diese Weise, nämlich mit den beiden Laschen 30 und 34, wird die Steuereinheit 22 an der Getriebeeinheit 20 und der Antriebseinheit 16 angebracht.
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Die Steuereinheit 22 weist eine integrierte Steuerlogik auf, die zur Verarbeitung von über den Stecker 28 und ein daran angeschlossenes Kabel eingegebene Signale ausgebildet ist und diese zur Steuerung der Antriebseinheit 16 weiterverarbeitet.
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In der Antriebseinheit 16 ist ein Elektromotor integriert, der über eine Motorwelle 38 ein Antriebsritzel 40 antreibt. Dieses Antriebsritzel 40 ragt in die Getriebeeinheit 20 hinein. Die Getriebeeinheit 20 weist ein Gehäuse 42 auf, das zweigeteilt ist. Dieses Gehäuse besitzt zwei Öffnungen, nämlich eine erste Öffnung 44, in die ein Anschlussflansch der Antriebseinheit 16 eingesteckt und darin formschlüssig aufgenommen ist. In einer zweiten Öffnung der Getriebeeinheit 20 ist ein Kopplungsansatz 46 des Bremseinheitgehäuses 12 formschlüssig eingesteckt.
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Man erkennt, dass in der Getriebeeinheit 20 ein Riemen 48 aufgenommen ist. Dieser Riemen 48 ist um das Abtriebsritzel 40 kraftübertragend herumgeführt und greift ferner an einem Antriebszahnrad 50 an. Das Antriebszahnrad 50 ist mit einem Sonnenrad 52 drehfest gekoppelt, das seinerseits mit Planetenrädern 54 in Drehmoment übertragendem Eingriff steht. Die Planetenräder 54 sind an einem Planetenträger 56 drehbar gelagert, der an seiner anderen Seite ein weiteres Sonnenrad 58 aufweist. Die Planetenräder 54 stehen mit einem Hohlrad 55 in Eingriff. Das Sonnenrad 58 kämmt wiederum mit Planetenrädern 60, die an einem Planetenträger 62 drehbar angebracht sind und mit dem Hohlrad 55 kämmen. Der Planetenträger 62 ist drehfest mit einer Drehspindel 64 gekoppelt, die Teil der vorstehend bereits angesprochenen Verlagerungseinheit 66 ist. Die Getriebeeinheit 20 weist demnach ein zweistufiges Planetengetriebe auf.
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Diese Verlagerungseinheit 66 dient dazu, einen Kolben 68 zur Verlagerung des vorstehend bereits angesprochenen Bremsbelags relativ zu dem Bremseinheitgehäuse 12 zu verlagern.
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Auch die Schnittstelle zwischen der Getriebeeinheit 20 und dem Bremseinheitgehäuse 12 ist vorbestimmt. 3 und 4 zeigen Schnittansichten entlang den Schnittlinien III-III bzw. IV-IV aus 2. Man erkennt darin insbesondere den Verlauf des Riemens sowie den Aufbau des mehrstufigen Planetengetriebes.
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In 2 erkennt man ferner, dass in dem Gehäuse der Getriebeeinheit 22 eine Vertiefung 70 vorgesehen ist, die zur Vorpositionierung des Planetengetriebes sowie des Riemens 48 dient. Man erkennt auch, dass das Gehäuse 42 der Getriebeeinheit 20 zweigeteilt ist, nämlich in ein erstes Gehäuseteil 421 und ein zweites Gehäuseteil 422, die miteinander über eine Stegverbindung versteckt und verklebt sind.
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7 und 8 zeigen schematisch zwei Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Getriebeeinheit 20. Wesentlich ist dabei, dass an der Getriebeeinheit 20 anders als in den 1 bis 6 gezeigt, jeweils eine deckelförmige Einheit 80 angebracht ist. In der Darstellung gemäß 7 besitzt die deckelförmige Einheit lediglich einen Stecker 28, der auch in anderen Positionen angebracht werden kann, wie durch die strichliierten Linien angedeutet. In der Ausführungsform gemäß 8 ist in den Deckel 80 zusätzlich noch die Steuerlogik 82 integriert. Auch die Deckel 80 lassen sich - mit oder ohne Steuerlogik - je nach Bedarf modular an der Getriebeeinheit 20 anbringen.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine Lösung, bei der eine Bremseinheit modular aufgebaut ist, wobei die einzelnen Module durch vorbestimmte mechanische Schnittstellen austauschbar aneinander angebracht sind.