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Die
Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse
für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
der
DE 10 2004
012 355 A1 wird eine Betätigungseinheit für
eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse vorgeschlagen,
welche einen Elektromotor, ein erstes und zweites Untersetzungsgetriebe
sowie eine elektronische Steuereinheit umfasst, wobei die elektronische
Steuereinheit zumindest teilweise zwischen dem Elektromotor und
einem das zweite Untersetzungsgetriebe aufnehmenden Gehäuse
angeordnet ist. Dabei sind der Elektromotor in einem Motorgehäuse,
das erste und das zweite Untersetzungsgetriebe jeweils in einem
eigenen Getriebegehäuse und die elektronische Steuereinheit
in einem Kunststoffgehäuse angeordnet. Durch diese Anordnung
der einzelnen Komponenten in getrennten Gehäusen ist zwar
ein modularer Aufbau der Betätigungseinheit gegeben, jedoch
ist der Aufbau relativ aufwändig. Dadurch fallen zum einen
hohe Herstellungskosten an, zum anderen wird der benötigte Bauraum
der Bremse relativ groß. Weiterhin ergibt sich bei einem
modularen Aufbau mit verschiedenen Gehäusen das technische
Problem einer ausreichenden Abdichtung. Gerade im Hinblick auf den
Einbauort der Bremse in einer harschen Umgebung besteht das Risiko
von Undichtigkeiten zwischen Gehäuseteilen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine kompaktere und damit
sowohl kostengünstigere als auch robustere elektromechanische
Bremse mit weniger Komponenten bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die elektromechanisch
betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1 gelöst.
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Der
Betätigungseinheit ist eine elektronische Steuereinheit
mit einem Schaltungsträger zugeordnet, die direkt oder
indirekt der Ansteuerung des Elektromotors dient.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die beiden Getriebe der elektromechanisch
betätigbaren Scheibenbremse direkt im bzw. am Bremssattelgehäuse
anzuordnen, so dass das Bremssattelgehäuse Träger
der zugehörigen kraftführenden und krafterzeugenden
Komponenten ist. Hierzu sind das erste Getriebe oder zumindest Teile
davon in einer gehäuseartigen Ausnehmung des Bremssattelgehäuses
und das zweite Getriebe direkt an einer Stirnseite des Bremssattelgehäuses
angeordnet.
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Das
Bremssattelgehäuse kann dabei einstückig oder
mehrstückig ausgeführt sein.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist die große Stabilität
des Aufbaus sowie die geringe Anzahl von Komponenten, z. B. kann
auf Getriebegehäuse verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil
liegt in den geringen mechanischen Toleranzen (z. B. bei der Fertigung),
da der Aufbau im Wesentlichen direkt auf oder im Sattelgehäuse
erfolgt.
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Bevorzugt
ist das zweite Getriebe an der den Bremsbelägen abgewandten
Stirnseite des Bremssattelgehäuses, dies entspricht der
in Richtung der Fahrzeuglängsachse liegenden Seite, angeordnet.
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Bevorzugt
ist das zweite Getriebe als ein Zahnradgetriebe ausgebildet.
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Das
erste Getriebe ist bevorzugt als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet.
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Die
Stirnseite des Bremssattelgehäuses ist gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung mit einem Gehäusedeckel versehen,
wobei der Schaltungsträger der elektronischen Steuereinheit
der elektromechanischen Bremse zwischen dem Gehäusedeckel und
der Stirnseite des Bremssattelgehäuses angeordnet ist.
Diese Integration des Schaltungsträgers in das Bremssattelgehäuse
führt zu einer noch kompakteren Bauweise. Besonders bevorzugt
ist der Schaltungsträger zwischen dem Gehäusedeckel
und dem zweiten Getriebe angeordnet, so dass die mechanischen Komponenten
zueinander benachbart angeordnet sind sowie der Schaltungsträger
möglichst einfach angeschlossen werden kann. Der Gehäusedeckel
deckt besonders bevorzugt die gesamte Stirnseite des Bremssattelgehäuses
mit dem zweiten Getriebe ab.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Schaltungsträger
und den mechanischen Komponenten, insbesondere dem zweiten Getriebe
und/oder dem Elektromotor, ein Trennmittel angeordnet. Hierdurch
werden die elektronischen Komponenten der elektronischen Steuereinheit
vor Abrieb-Partikeln und Schmierstoffen der mechanischen Komponenten
geschützt. Das Trennmittel kann auch als eine Schutzfolie oder
als ein Lacküberzug auf dem Schaltungsträger ausgeführt
sein.
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Zum
Anschließen der elektronischen Steuereinheit der elektromechanisch
betätigbaren Scheibenbremse, z. B. an ein Bremsensteuergerät,
ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Scheibenbremse ein Anschlussstecker in dem Gehäusedeckel
angeordnet, welcher direkt mit dem Schaltungsträger der
elektronischen Steuereinheit elektrisch verbindbar ist.
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Zur
besseren Massekontaktierung sowie für eine verbesserte
mechanische Positionierbarkeit ist der Schaltungsträger
der elektronischen Steuereinheit bevorzugt über mindestens
ein Verbindungsmittel unmittelbar mechanisch und elektrisch mit
dem metallischen Bremssattelgehäuse verbunden. Dabei versteht
es sich, dass bei mehrstückiger Ausführung des
Bremssattelgehäuses der Schaltungsträger über mindestens
ein Verbindungsmittel unmittelbar mechanisch und elektrisch mit
zumindest einem Teil des Bremssattelgehäuses verbunden
ist. Vorteilhafterweise ist der Schaltungsträger mit der
Stirnseite des Bremssattelgehäuses verbunden. Das Verbindungsmittel
ist z. B. als ein Metallstift oder eine metallische Erhebung oder
eine Schraube ausgeführt.
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Vorteilhafterweise
ist auch der Elektromotor in einer gehäuseartigen Ausnehmung
des Bremssattelgehäuses angeordnet, so dass auch dieser
in das Bremssattelgehäuse integriert ist.
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Alternativ
ist es bevorzugt, dass der Elektromotor mit einem Motorgehäuse
an der Stirnseite des Bremssattelgehäuses angeordnet ist.
Dabei ist der Elektromotor zur Erzie lung einer möglichst
kompakten Bauweise vorteilhafterweise zwischen der Stirnseite des
Bremssattelgehäuses und einem Bremssattelschenkel angeordnet,
was bevorzugt der dem Gehäusedeckel abgewandten Seite entspricht.
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In
jedem Fall ist der Elektromotor bevorzugt benachbart zu der elektronischen
Steuereinheit angeordnet, wobei der Elektromotor durch ein Trennmittel
von der Steuereinheit getrennt sein kann. Die elektrische Kontaktierung
zwischen Elektromotor und Schaltungsträger kann dann einfach
als eine Steckverbindung zwischen dem Schaltungsträger
und dem Elektromotor ausgeführt sein.
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Zur
Bestimmung der Rotorlage des Elektromotors umfasst dieser gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ein auf der Welle des Elektromotors angeordnetes
Magnetfelderzeugendes Element sowie ein mit dem Magnetfelderzeugenden
Element zusammenwirkendes Sensorelement. Vorteilhafterweise ist
das Sensorelement direkt auf dem Schaltungsträger der elektronischen
Steuereinheit angeordnet, so dass keine weiteren elektrischen Verbindungsleitungen
für die Motorlagesensierung notwendig sind.
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Zur
Gewichtsreduzierung der elektromechanischen Bremse besteht das Bremssattelgehäuse vorteilhafterweise
aus Aluminium. Alternativ ist das Bremssattelgehäuse z.
B. aus preiswertem Spheroguss ausgeführt.
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Zur
Realisierung einer Feststellbremsfunktion umfasst die elektromechanische
Scheibenbremse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
eine elektrisch ansteuerbare Verriegelungsspule mit einem Anker,
die vorzugsweise ein Verriegeln des Rotors des Elektromotors ermöglicht.
Dabei ist die Verrie gelungsspule auf den Schaltungsträger
der elektronischen Steuereinheit kontaktiert.
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Bevorzugt
ist in dem Rotor des Elektromotors mindestens eine Ausnehmung angeordnet,
mit welcher ein Verriegelungsbolzen, welcher an dem Anker der Verriegelungsspule
angeordnet ist, in Eingriff gebracht wird, wenn beim Verriegeln
der Verriegelungsbolzen in Richtung des Rotors des Elektromotors
bewegt wird.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in
dem Bremssattel mindestens ein Mittel zur Bestimmung der Zuspannkraft und/oder
Torsionskraft der Scheibenbremse vorgesehen, wobei das Mittel ein
in einer Ausnehmung in dem Bremssattelgehäuse angeordnetes
Auslenkungsmittel sowie ein mit dem Auslenkungsmittel zusammenwirkendes
Nachweismittel, welches auf dem Schaltungsträger der elektronischen
Steuereinheit angeordnet ist, umfasst. Dabei ist das Auslenkungsmittel
derart in der Ausnehmung angeordnet, dass sich zumindest ein Teil
des Auslenkungsmittels bei einer Betätigung der Scheibenbremse
bewegt, wobei die Bewegung oder die Position des Auslenkungsmittels
durch das Nachweismittel erfasst wird. Besonders bevorzugt ist das
Auslenkungsmittel in einer Ausnehmung in dem Bereich des Brückenabschnittes
des Bremssattelgehäuses angeordnet.
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Das
Auslenkungsmittel und das Nachweismittel wirken bevorzugt nach einem
magnetischen oder elektromagnetischen Wirkprinzip zusammen.
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Aus
der Bewegung oder Position des Auslenkungsmittels wird bevorzugt
auf die Zuspannkraft der Scheibenbremse und/oder auf ein Bremsenquietschen
und/oder ein Bremsenrubbeln geschlossen. Bei einem erkannten Bremsenquietschen
und/oder Bremsenrubbeln wird vorteilhafterweise der Elektromotor
durch die elektronische Steuereinheit derart angesteuert, dass das
Bremsenquietschen und/oder Bremsenrubbeln beendet oder reduziert
wird. Hierzu wird der Elektromotor z. B. gegenphasig angesteuert oder
auf ein leicht angehobenes oder abgesenktes Kraftniveau gebracht,
um die störenden Effekte zu vermindern oder abzustellen.
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Um
eine gleichmäßige Abnutzung eines Reibbelags zu
erzielen, ist bevorzugt mindestens ein, insbesondere der fahrzeugäußere,
Reibbelagträger des Bremssattels über eine Lagernut
und ein elastisches Material an dem Bremssattelschenkel angeordnet.
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Bevorzugt
umfasst der Schaltungsträger Anschlüsse für
Datenbusse, Leistungshalbleiterelemente zur Motor- und/oder Verriegelungsmagnetansteuerung
und Sensoren, sowie besonders bevorzugt Auswerteschaltungen für
diese Sensoren.
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Der
Schaltungsträger ist bevorzugt über Verbindungsmittel
an dem Sattelgehäuse (einem Teil des Sattelgehäuses)
und auch an elektrischen Verbindern, welche z. B. einen elektrischen
Kontakt für den Elektromotor oder den Verriegelungsmagneten bereits
stellen, befestigt. Ebenso ist jedoch, zusätzlich oder
alternativ, eine Befestigung an einem Gehäusedeckel bevorzugt.
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Bevorzugt
sind der Elektromotor sowie ein Teil des zweiten Getriebes gegenüber
der Längsachse des ersten Getriebes radial versetzt angeordnet. Der
Elektromotor ist vorzugsweise achsparallel zur Längsachse
des ersten Getriebes angeordnet.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
anhand von Figuren.
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Es
zeigen schematisch
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines Bremssattels,
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2 einen
ersten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,
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3 einen
zweiten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,
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4 Ausschnitte von Ausführungsbeispielen
von Bremssätteln im Bereich des Deckels,
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5 Ausschnitte zweier weiterer Ausführungsbeispiele
eines Bremssattels,
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6 einen
Ausschnitt eines drittes Ausführungsbeispiels eines Bremssattels,
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7 verschiedene Ausführungsbeispiele eines
Mittels zur Bestimmung einer Zuspannkraft eines erfindungsgemäßen
Bremssattels,
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8 weitere Ausführungsbeispiele
eines Mittels zur Bestimmung einer Zuspannkraft eines erfindungsgemäßen
Bremssattels,
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9 ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Mittels zur Bestimmung
einer Zuspannkraft eines Bremssattels,
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10 zwei Ausführungsbeispiele
zur Lagerung eines Bremsbelagträgers an einem erfindungsgemäßen
Bremssattel,
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11 einen
Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines Bremssattels,
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12 einen
weiteren Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,
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13 verschiedene Elektromotorkontaktierungen,
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14 einen
Ausschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels, und
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15 einen
Ausschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Bremssattels 32 dargestellt. Bremssattel 32 ist
zur Umsetzung einer Betriebs- wie auch einer Feststellbremsfunktion geeignet.
Bremssattel 32 ist als Schwimmsattel ausgebildet, d. h.
er ist über eine Führungshülse 27 einer nicht
dargestellten Bolzenführung an einem fahrzeugfesten Bremshalter
bezogen auf die Zuspannrichtung der Scheibenbremse verschiebbar
gelagert. Bremssattel 32 übergreift mit einem
Brückenabschnitt 28 eine nicht dargestellte Bremsscheibe ebenso
wie beiderseits der Bremsschreibe am Bremssattel 32 mittels
Reibbelagsträger 34 angeordnete Reibbeläge 29,
die mit der Bremsscheibe in bekannter Art und Weise tribologisch
zusammenwirken. Während ein erster (innenliegender) Reibbelag
mittels eines Betätigungselementes durch eine Betätigungseinheit
direkt mit der Bremsscheibe in Eingriff bringbar ist, wird ein zweiter
Reibbelag, welcher mit einem bezogen auf die Fahrzeugachse axial
außenliegenden Sattelschenkel 35 in Verbindung
steht, durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung
vom Bremssattel 32 aufgebrachten Reaktionskraft gegen die
gegenüberliegende Seitenfläche der Bremsscheibe
gedrückt.
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Die
beispielsgemäße Betätigungseinheit besteht
im Wesentlichen aus den folgenden Baugruppen: einem Elektromotor 2,
einem mehrstufigen Getriebe (z. B. Untersetzungsgetriebe), welches
aus einem den ersten Reibbelag betätigenden ersten Getriebe 26 (z.
B. einem Rotations-Translations-Getriebe) sowie einem zwischen dem
Elektromotor 2 und dem ersten Getriebe 26 wirkungsmäßig
geschalteten zweiten Getriebe 6 (z. B. einem Rotations-Rotations-Getriebe)
besteht, sowie einer elektronischen Steuereinheit, welche zumindest
einen Schaltungsträger 3 umfasst.
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Das
Sattelgehäuse 1 des Bremssattels 32 besteht
beispielsweise aus Aluminium oder Spheroguss.
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Das
Sattelgehäuse kann einstückig (1) oder mehrstückig
(1, 1', 1'', 1''') ausgebildet
sein.
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Das
Rotations-Rotations-Getriebe 6 ist z. B. als ein Zahnradgetriebe,
vorzugsweise als ein zweistufiges Zahnradge triebe, ausgebildet.
Das Rotations-Translations-Getriebe 26 ist z. B. als ein
Kugelgewindetrieb ausgebildet.
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Das
erste Getriebe 26 zum translatorischen Aufbringen der Bremskraft
ist in das Sattelgehäuse 1 integriert, d. h. es
ist in einer gehäuseartigen Ausnehmung des Sattelgehäuses 1 angeordnet.
Die Träger für Achsen des zweiten Getriebes 6 sind
direkt (siehe 5a) für eine detailliertere
Darstellung) oder indirekt (siehe 5b) für
eine detailliertere Darstellung) an einer (innenliegenden) Stirnseite 36 des
Sattelgehäuses 1 angeordnet. Dabei kann das zweite
Getriebe 6 zumindest teilweise ebenfalls in einer (weiteren) Ausnehmung
des Sattelgehäuses 1 angeordnet sein. Hierbei
kann es sich z. B. um einen erhöhten Rand des Sattelgehäuses 1 handeln,
welcher das zweite Getriebe 6 umfasst. Das Sattelgehäuse 1 ist
somit Träger aller wesentlichen kraftführenden
und krafterzeugenden Komponenten. Die Getriebe sind nicht in alleinigen
Getriebegehäusen angeordnet.
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Das
Bremssattelgehäuse 1 oder 1, 1' ist
an der Stirnseite 36 (nach Innen) mit einem Gehäusedeckel 4 verschließbar.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel ist der Gehäusedeckel 4 als
ein metallischer Blechdeckel, der z. B. tiefgezogen sein kann, ausgeführt,
welcher über das Sattelgehäuse 1 oder 1, 1' aufgebracht
wird und dort z. B. durch Einrollen oder Verstemmen oder partielles
Einscheren befestigt wird. Optional kann eine Dichtung zwischen
Deckel 4 und Sattelgehäuse 1 angeordnet
sein oder ein Formschluss von Deckel 4 und Sattelgehäuse 1 die
Abdichtung darstellen.
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Die
elektronische Steuereinheit und somit der Schaltungsträger 3 der
elektronischen Steuereinheit ist beispielsgemäß zwischen
der Stirnseite 36 und dem Gehäusedeckel 4,
in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen dem zweiten Getriebe 6 und dem Gehäusedeckel 4,
angeordnet. Beispielsgemäß wird der elektronische
Schaltungsträger 3 derart integriert, dass er
ebenfalls zumindest teilweise das Sattelgehäuse 1 oder 1, 1' als
Häusung nutzt. Hierdurch befindet sich Schaltungsträger 3 in unmittelbarer
Nähe zu Stirnseite 36 des Bremssattelgehäuses 1 oder 1, 1' und
damit zu dem zweiten Getriebe 6 und damit auch zu dem Elektromotor 2.
So kann der Schaltungsträger 3 unmittelbar mit
den in oder an dem Bremssattelgehäuse 1 angeordneten Komponenten
elektrisch verbunden werden und/oder verschiedene Sensorelemente
zur Ermittlung von Lagepositionen oder Bewegungen von in oder an
dem Bremssattelgehäuse 1 angeordneten Komponenten tragen.
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Beispielsgemäß ist
zwischen den kraftführenden bzw. krafterzeugenden Komponenten
der Betätigungseinheit, z. B. dem zweiten Getriebe 6 und/oder
dem Elektromotor 2, und dem Schaltungsträger 3 mindestens
ein Trennmittel 33 angeordnet, z. B. eine Schutzfolie oder
ein Schutzblech oder eine Schutzkappe, welche zum Durchtritt von
Bauteilen, z. B. elektrischen Kontakten, Aussparungen haben kann.
Durch das Trennmittel 33 werden die elektronischen Komponenten
der elektronischen Steuereinheit vor Abrieb-Partikeln, Schmierstoffen
oder ähnlichem der mechanischen Komponenten (z. B. des Getriebes 6)
geschützt. Zusätzlich wird durch das Trennmittel 33 die
Möglichkeit geschaffen, Getriebewellen über ein
Lager zu stützen (siehe 5b)).
Alternativ kann sich zum Schutz ein Lacküberzug auf dem
Schaltungsträger 3 befinden.
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Bei
dem Elektromotor 2 handelt es sich beispielsgemäß um
einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor (bürstenloser
BLDC-Motor). Der Elektromotor kann als Teilemotor (z. B. ohne Motorgehäuse)
oder als Komplettmotor ausgeführt sein, und von einer beliebigen
Seite in oder an das Gehäuse 1 bzw. 1, 1' etc.
ein oder angebracht werden.
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Gemäß dem
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
auch der Elektromotor 2 in das Sattelgehäuse 1 integriert,
hier beispielsgemäß von der Seite des Rotations-Rotations-Getriebes 6 her
eingebracht. Gemäß dem in 5a) dargestellten
Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor 2 mittels
eines Motorgehäuses 37 an der (innenliegenden)
Stirnseite 36 des Sattelgehäuses 1 angebracht.
Dabei kann das Motorgehäuse 37 wie in 5a)
dargestellt nach außen (in Richtung der Bremsbeläge)
ragen. Alternativ kann das Motorgehäuse 37 auch
nach innen (in Richtung des Schaltungsträgers 3 bzw.
Deckels 4) ragen (nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel).
Gemäß dem in 5b) dargestellten
Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor 2 mittels
eines Motorgehäuses 37 an einem außen
liegenden Sattelgehäuseteil 1' des Sattelgehäuses
angebracht.
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Bei
dem in 2 schematisch dargestellten Ausschnitt des ersten
Ausführungsbeispiels eines Bremssattels 32 ist
der Elektromotor 2 in dem Bremssattelgehäuse 1 integriert,
d. h. Elektromotor 2 ist in einer gehäuseartigen
Ausnehmung des Sattelgehäuses 1 angeordnet. Elektromotor 2 umfasst
einen Stator 16, der unbeweglich ist, und einen Rotor 7,
der mit einer Welle 17 verbunden ist, die mit dem zweiten Getriebe 6,
welches in 2 nur teilweise, in Form eines
Zahnrades 8 dargestellt ist, wirkungsmäßig verbunden
ist. Die Bewe gung der Motorwelle 17 wird beispielsgemäß über
einen Motorritzel 9 auf das Zahnrad 8 des zweiten
Getriebes 6 übertragen, welches unmittelbar oder über
Radiallager an der Stirnseite 36 des Sattelgehäuses 1 angebracht
ist. Der Lagerung des Rotors 7 dienen z. B. zwei Radiallager 38,
wovon zumindest eines auch axiale Kräfte aufnehmen kann,
um den Rotor in axialer Richtung zu fixieren.
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Der
bürstenlose Motor 2 wird beispielsgemäß mit
einem Lageerkennungssystem abgetastet, welches der Ermittlung der
aktuellen Position (rotativ) des Rotors 7 dient. So kann
eine optimierte Ansteuerung des Motors durchgeführt werden.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht das Lageerkennungssystem aus einem (unmittelbar) an dem
Schaltungsträger 3 angeordneten Sensorelement 10,
z. B. einem Hall- oder magnetoresistiven Sensorelement, und einem
auf der Motorwelle 17 angeordneten Magneten 11.
Die Lage des Rotors 7 wird durch Auswertung der Richtung
und ggf. der Stärke des von dem Magneten 11 am
Ort des Sensorelements 10 erzeugten Magnetfeldes erfasst.
Dies wird durch die räumliche Nähe von Elektromotor 2 (bzw. Welle 17)
bzw. Wellenende/Magneten und Schaltungsträger 3 möglich.
Sensorelement 10 ist vorteilhafterweise Bestandteil eines
ICs (integrierten Schaltkreises) zur Motorlagebestimmung, der auf dem
Schaltungsträger 3 angeordnet ist.
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Beispielsgemäß ist
Schaltungsträger 3 an ein oder mehreren Stellen
unmittelbar mit dem Sattelgehäuse 1 bzw. einem
Teil des Sattelgehäuses 1' mechanisch und elektrisch
verbunden. Die Verbindung ist z. B. als ein Metallstift 12 oder
ein Einpressverbinder 12' oder eine metallische Erhebung
oder Schrauben bzw. Kombinationen daraus ausgeführt. So
kann der Schaltungsträger 3 mechanisch positioniert
werden und erhält gleichzeitig einen guten Kontakt zu Masse
(Sattelgehäusemasse).
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Gemäß dem
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
die elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse weiterhin
einen elektrischen Verriegelungsmagnet 18 mit einem Anker 19.
Deren Funktionsweise wird weiter unten anhand von 12 näher
erläutert werden.
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In 3 ist
ein zweiter Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt. Der Figur lässt sich entnehmen,
dass das erste Getriebe 26 in das Sattelgehäuse 1 integriert
ist. Beispielsgemäß ist das Rotations-Translations-Getriebe 26 als ein
Kugelgewindetrieb ausgebildet, der direkt im Bremssattelgehäuse 1 angebracht
ist. Der Kugelgewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 30 sowie
einer Gewindespindel 31, wobei zwischen der Gewindemutter 30 und
der Gewindespindel 31 mehrere, nicht näher bezeichnete
Kugeln angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindespindel 31 umlaufen
und die Gewindemutter 30 in eine axiale bzw. translatorische
Bewegung versetzen. Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen,
dass der Rotor 7 bzw. die Welle 17 des Elektromotors 2 unter
Zwischenschaltung des zweiten Getriebes 6 die Gewindespindel 31 antreibt,
d. h. Zahnrad 8 treibt Zahnrad 24 an, während
sich die Gewindemutter 30 am ersten, nicht dargestellten
Reibbelag 29 (direkt oder indirekt) abstützt.
Dabei bildet die Gewindemutter 30 selbst oder zumindest
ein Teil der Gewindemutter 30 das Betätigungselement
oder die Gewindemutter 30 wirkt über ein Betätigungselement
(z. B. Kraftübertragungsplatte) auf den Reibbelagsträger 34.
Alternativ (nicht dargestellt) ist auch ein erstes Getriebe 26 in
Form eines Kugelgewindetriebs denk bar, bei welchem der Rotor 7 bzw.
die Welle 17 des Elektromotors 2 unter Zwischenschaltung eines
zweiten Getriebes 6 die Gewindemutter antreibt, während
die Gewindespindel mittels einer Druckstange mit einem Betätigungselement
zusammenwirkt, das vorzugsweise durch eine Kraftübertragungsplatte
gebildet ist, die sich am ersten Reibbelag (29) abstützt.
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Das
erste Getriebe 26 stützt sich über mindestens
ein Lager 25, 48 am Sattelgehäuse 1, 1' ab (siehe
in 3 und 5 dargestellte
Ausführungsbeispiele). Es kann hierbei ein Lager zur Abstützung
von radialen und axialen Kräften verwendet werden, es können
hiefür aber auch zwei Einzellager verwendet werden.
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Alternativ
zu der in 3 dargestellten Ankopplung von
erstem Getriebe 26 und zweitem Getriebe 6 über
Zahnräder 8, 24 kann Gewindespindel 31 zur
Getriebeankopplung direkt in Zahnrad 8 eingepresst/eingesteckt
sein (siehe auch Ausführungsbeispiel in 5).
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4 zeigt Ausschnitte von verschiedenen Ausführungsbeispielen
von Bremssätteln im Bereich der Stirnseite 36 des
Bremssattelgehäuses 1 bzw. 1' und des
Deckels 4. Die Getriebe 6, 26 und die
Antriebseinheit 2 sind nicht dargestellt.
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Gemäß 4a)
und b) ist der Gehäusedeckel 4 als ein metallischer
tiefgezogener Blechdeckel ausgeführt, welcher über
das Sattelgehäuse 1 aufgebracht wird und dort
z. B. durch Einrollen oder Verstemmen 23 befestigt wird.
Optional kann eine (seitliche, radiale) Dichtung 22 vorhanden
sein oder ein Formschluss Deckel 4/Sattelgehäuse 1, 1' eine Abdichtung
darstellen. 4a) zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei welchem das Bremssattelgehäuse 1, 1' seitlichen
hochgezogen ist und einen Rand bildet. Der Schaltungsträger 3 ist
sozusagen zumindest teilweise in einer Art Ausnehmung des Bremssattelgehäuses 1 angeordnet. 4b)
zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Stirnende
des Sattelgehäuses 1 in Form einer Stirnplatte
ausgebildet ist. Ein seitlicher Rand wird im Wesentlichen durch
den Deckel 4 gebildet und Schaltungsträger 3 ist
sozusagen eher im Deckel 4 angeordnet. Vergleichbare Deckelabschlüsse
sind auch axial darstellbar.
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4c)
zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Stirnende
des Sattelgehäuses 1 ebenfalls in Form einer Stirnplatte
ausgebildet ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst einen
Kunststoff-Gehäusedeckel 4 mit einer Dichtung 22 zwischen
dem Kunststoff-Gehäusedeckel 4 und der (inneren)
Stirnseite 36 des Sattelgehäuses 1, d.
h. Dichtung 22 ist auf der inneren Stirnseite 36 des
Sattelgehäuses 1 angeordnet. Der Kunststoff-Gehäusedeckel 4 reicht beispielsgemäß etwas über
die Stirnplatte des Sattelgehäuses 1 nach außen
hinaus und ist beispielsgemäß an der Stirnplatte
des Sattelgehäuses 1 mit Schrauben verschraubt
oder mittels Bolzen (nicht dargestellt) eingepresst oder über
ein sonstiges Befestigungsmittel 47 angebracht.
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In 5a)
ist schematisch ein Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Bremssattels 32 dargestellt. Sich entsprechende Komponenten
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 4 bezeichnet. Beispielsgemäß ist
der Elektromotor 2 mit einem Gehäuse 37 von
außen an der innenliegenden Stirnseite 36 des
einstückigen Sattelgehäuses 1 fest angebracht.
Zumindest im Bereich des Elektromotors 2 ist das Stirnende
des Sattelgehäuses 1 daher als Stirnplatte ausgebildet,
deren innenliegende Seite die Stirnseite 36 darstellt.
Das erste Getriebe 26 ist in das Sattelgehäuse 1 integriert und
das zweite Getriebe 6 ist ebenso an der Stirnseite 36 des
Sattelgehäuses 1 angebracht. Das Sattelgehäuse 1 ist
somit Träger aller kraftführenden und krafterzeugenden
Komponenten von Elektromotor 2 sowie erstem und zweitem
Getriebe 26, 6 und es ist kein Getriebegehäuse
vorhanden. Im Bereich des Elektromotors 2 wird die Stirnseite 36 des
Sattelgehäuses 1 von einer Lagerplatte 15 des
Elektromotors gebildet.
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Auch
der Bremssattel 32 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel umfasst ein Lageerkennungssystem für
den Rotor 7 des Elektromotors 2. An dem Schaltungsträger 3 sind
neben dem entsprechenden Sensorelement 10 noch weitere
elektronische Bauteile 39 angeordnet.
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In 5b)
ist schematisch ein Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Bremssattels 32 dargestellt. Sich entsprechende Komponenten
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5a) bezeichnet.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 5b)
unterscheidet sich zum einen von dem zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 5a) dadurch,
dass das Sattelgehäuse 1, 1' zweiteilig
ausgeführt ist. Der Elektromotor 2 ist mit seinem
Gehäuse 37 von außen an der innenliegenden
Stirnseite 36 des Sattelgehäuseteils 1' angebracht.
Das erste Getriebe 26 ist in das Sattelgehäuseteil 1 integriert
und das zweite Getriebe 6 ist an der Stirnseite 36 des
Sattelgehäuseteils 1' angebracht. Das Sattelgehäuse 1, 1' ist
somit Träger aller kraftführenden und krafterzeugenden
Komponenten von Elektromotor 2 sowie erstem und zweitem
Getriebe 26, 6 und es ist kein Getriebe gehäuse
vorhanden. Im Bereich des Elektromotors 2 wird die Stirnseite 36 des
Sattelgehäuses 1' von einer Lagerplatte 15 des
Elektromotors 2 gebildet. Zwischen Schaltungsträger 3 und
den Getrieben 6, 26 ist optional ein Trennmittel 33,
beispielsgemäß ein Schutzblech, angebracht. Dieses
kann als ein Stützelement, z. B. für Lager einer
Achse, ausgebildet sein. Das Schutzblech enthält beispielsgemäß mindestens
eine Aussparung, um ein Durchführen von Befestigungs- oder
Verbindungselementen 12 zu ermöglichen (siehe 5b))
und/oder um als Stützstelle zu dienen und/oder um einen
Durchgriff eines Sensorelements, z. B. des Sensorelementes 10 zur Sensierung
der Lage der Motorwelle 17 (derartige Aussparung ist in 5b)
nicht dargestellt), zu ermöglichen. Wenn das Trennmittel 33 nicht
als Blech, sondern als Folie oder Lackschicht ausgeführt
ist, so kann es keine Stützfunktionen z. B. für
Lager einer Achse etc. ausüben.
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In 6 ist
ein Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Bremssattels 32 schematisch dargestellt. Die Betätigungseinheit
ist nicht vollständig dargestellt, z. B. sind die Antriebseinheit 2 und
die Getriebe 6, 26 nicht dargestellt. Die elektromechanisch
betätigbare Scheibenbremse umfasst beispielsgemäß ein
Mittel 41, 42 zur Bestimmung der Zuspannkraft
der Bremse. Von der Stirnseite 36 des Sattelgehäuses 1 aus
ist in den Brückenabschnitt 28 des Sattelgehäuses 1 eine
Bohrung 40 eingebracht, in welcher ein Auslenkungselement 41 angebracht ist,
welches an dem auf der Seite des äußeren Sattelschenkels 35 liegenden
Ende der Bohrung 40, z. B. durch Verstemmen, an dem Sattelgehäuse 1 befestigt
ist. Bei einem Zuspannen der Bremse wirkt auf die Sattelschenkel
eine Kraft F, welche das Sattelgehäuse 1, insbesondere
den Brückenabschnitt 28, leicht verformt. Hierdurch
wird das an der Stirnseite 36 befindliche, nicht befestigte
Ende des in der Bohrung 40 angebrachten Auslenkungselements 41 relativ
zu seiner Ruhelage (entspricht Kraft F gleich Null) ausgelenkt.
Diese Auslenkung wird mittels mindestens eines Nachweismittels 42 bestimmt,
wobei die Auslenkung ein Maß für die Zuspannkraft
ist. Da der Schaltungsträger 3 der elektronischen
Steuereinheit in der Nähe der Stirnseite (36)
des Bremssattelgehäuses 1 angeordnet ist, kann
das Nachweismittel 42 direkt auf dem Schaltungsträger 3 der
elektronischen Steuereinheit angeordnet sein.
-
In 7 und 8 sind
verschiedene Ausführungsbeispiele des Mittels zur Bestimmung
einer Zuspannkraft schematisch dargestellt. Wie der 7 zu entnehmen
ist, kann das Auslenkungselement 41 als ein massiver Stab
(7a)) oder als ein Röhrchen (7b))
ausgeführt.
-
Das
Auslenkungselement 41 kann z. B. aus magnetischem Material
hergestellt sein (z. B. 8a) bis 8c))
oder an seinem dem Nachweismittel 42 zugewandten Ende ist
ein Magnet angeordnet (siehe 8d)).
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In 8 sind verschiedene Beispiele zur Auslenkungsbestimmung
schematisch dargestellt. Gemäß den in 8a)
und 8b) dargestellten Ausführungsbeispielen
sind zwei oder mehr Nachweismittel 42, insbesondere gegenüberliegend,
im Bereich des freien Endes des Auslenkungselements 41 angeordnet.
So kann die Nachweisempfindlichkeit erhöht werden. Es ist
jedoch auch möglich (siehe z. B. 8d) und 8e)),
dass nur genau ein Nachweismittel 42 im Bereich des freien
Endes des Auslenkungselements 41 angeordnet ist.
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Das
Nachweismittel 42 kann z. B. als elektrische Spule, Hall-
oder magnetoresistives Element ausgeführt sein.
-
Eine
Anbringung an Schaltungsträger 3 als integrierter
Schaltkreis 42 (siehe 8a), 8d) und 8e))
oder als SMD-Bauteil 42' (Surface Mounted Device) (siehe 8b))
ist möglich.
-
Gemäß dem
in 8c) dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Magnet an einem Sensorelement befestigt, wobei eine Annäherung
des Auslenkungselements 41 das Magnetfeld verändert
und diese Änderung durch den Sensor nachgewiesen wird.
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Gemäß dem
in 9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
ist das Auslenkungselement 41 bevorzugt im Bereich seines
nicht befestigten Endes durch ein in der Bohrung 40 angeordnetes Dämpfungsmittel 43 bedämpft,
um Schwingungen des Auslenkungselement 41 zu vermindern.
-
Das
Mittel 41, 42 zur Bestimmung der Zuspannkraft
wird zusätzlich oder alternativ zur Erkennung eines Bremsenquietschen
herangezogen. Wird durch das Nachweismittel 42 ein Schwingen
des Auslenkungselements 41 nachgewiesen, so ist dies ein
Hinweis darauf, dass die Radbremse quietscht oder ”rubbelt”.
-
10 zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele
zur Lagerung eines Bremsbelagträgers 34 an einem
erfindungsgemäßen Bremssattel. Bremsbelagträger 34 ist
nicht plan am äußeren Sattelschenkel 35 angebracht,
sondern ist über eine längliche Lagernut 44 (senkrecht
zur Zeichenebene) und elastisches Material 45 beweglich
am Sattelschenkel 35 des Bremssattels 32 angebracht.
Hierdurch wird eine ungleichmä ßige Abnutzung des
Bremsbelags 29 verhindert, wenn sich die Lage des Sattelschenkels 35 bei
einer Verformung des Sattelgehäuses 1 leicht ändert,
da sich der Bremsbelagträger 34 aufgrund der elastischen
Verbindung 44, 45 immer parallel zur Bremsscheibe
einstellen kann. Die Lagernut 44 kann am Sattelschenkel 35 (siehe 10a)) oder am Bremsbelagträger 34 (siehe 10b)) angeordnet sein. Grund hierfür
ist, dass die Kraftsensierung durch Kraft mal Hebelarm gleich bleibt.
-
In 11 ist
ein Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines
Bremssattels 32 schematisch dargestellt. Die Betätigungseinheit
ist nicht vollständig dargestellt, z. B. sind die Antriebseinheit 2 und
die Getriebe 6, 26 nicht dargestellt. Der Bremssattel 32 umfasst
ein Mittel zur Bremskraftbestimmung 41, 42 sowie
einen flexibel am Sattelschenkel 35 angebrachten (außenliegenden)
Bremsbelagträger 34. Die Betätigungseinheit
zur Betätigung des innenliegenden Reibbelags 29 ist
nicht dargestellt.
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In 12 ist
ein anderer Ausschnitt des in 2 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiels eines Bremssattels schematisch
dargestellt. Hierbei sind die Komponenten zur Erläuterung
der Feststellbremsfunktion (Parkbremse) vergrößert
abgebildet. Der Bremssattel 32 umfasst einen elektrischen
Verriegelungsmagnet 18, an dessen Anker 19 ein
Verriegelungsbolzen 21 angeordnet ist. Der Verriegelungsbolzen 21 wird
bei einer Bestromung des Verriegelungsmagnets 18 zum Rotor 7 hin
verschoben. Dort greift der Verriegelungsbolzen 21 zur
Parkbremsverriegelung mechanisch in eine von mehreren unmittelbar
im/am Rotor 7 angeordnete Ausnehmung 20 ein. Der
Verriegelungsbolzen 21 kann aber alternativ auch derart
angeordnet sein, dass er in an der Welle 17 angeordnete
Ausnehmung 20 eingreift. Durch geeignete Ausformung des
Verriegelungsbolzen 21 (siehe Ausformungen am unteren Ende
des Bolzens 21 in 12) und
der Ausnehmungen 20 findet eine Verriegelung statt. Eine
Rückführung des Bolzens 21 in seine geöffnete
Stellung wird z. B. mit Hilfe einer Feder 46 erreicht.
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Der
Verriegelungsmagnet 18 ist beispielsgemäß unmittelbar
auf dem Schaltungsträger 3 oder auf der Lagerplatte 15 angeordnet
bzw. an diese kontaktiert.
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Die
Abstützkräfte des Verriegelungsbolzens 21 werden
vorteilhafterweise an nicht drehenden Teilen des Elektromotors 2 oder
am Motorträger/Lagerplatte 15 aufgebracht. Wenn
der Elektromotor 2 von außen angebracht ist (siehe 5), kann der Verriegelungsbolzen 21 sich
auch am Sattelgehäuse 1 bzw. 1' abstützen.
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Alternativ
ist eine Verriegelung zwischen einem Zahnrad, vorzugsweise Zahnrad 8,
und dem Gehäuse vorteilhaft, welches eine vergleichbare
Verriegelung erlaubt. Hierbei kann der Eingriff in das Zahnrad radial
oder axial erfolgen (nicht dargestellt).
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Beispielhafte
elektrische Kontaktierungen zwischen Elektromotor 2 und
Schaltungsträger 3 sind in 13 schematisch
dargestellt. Der elektrische Anschluss des Elektromotors 2 an
den Schaltungsträger 3 zur Versorgung des Elektromotors 2 ist
gemäß 13a) über
ein Verbinderbauteil 13, welches auf dem Schaltungsträger 3 montiert
ist, und mindestens einen Anschlusskontakt 14 (in 13a) ist genau ein Anschlusskontakt 14 dargestellt),
welcher an dem Elektromotors 2 angeordnet ist, ausgeführt,
wobei Verbinderbauteil 13 und Anschlusskontakt 14 direkt
ineinander gesteckt werden. Gemäß 13b) ist Anschlusskontakt 14' direkt
mit dem Schaltungsträger 3 verbunden.
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Die 14 und 15 zeigen
zwei Ausführungsbeispiele, bei welchen das Bremssattelgehäuse
nicht einstückig ausgeführt ist, sondern aus zwei oder
mehr Sattelgehäuseteilen 1, 1', 1'', 1''' besteht. Der
besseren Übersichtlichkeit wegen sind jeweils nicht alle
Komponenten des Bremssattels 32 in den Figuren schematisch
dargestellt.
-
Das
in 14 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel
entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau dem zweiten Ausführungsbeispiel
aus 5a). Im Unterschied bildet ein Bremssattelgehäuseteil 1 den äußeren
Teil des Bremssattelgehäuses, welches u. a. den Brückenabschnitt 28 umfasst.
An Bremssattelgehäuseteil 1 ist ein Bremssattelgehäuseteil 1' angebracht,
welches das innere Stirnende des Bremssattelgehäuses mit
der (innere) Stirnfläche 36 bildet, an welcher
Motorgehäuse 37 und (nicht dargestellt) Getriebe 6 angeordnet
sind. Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
umfasst der Bremssattel 32 optional ein Mittel zur Bestimmung
der Zuspannkraft mit einem optionalen Auslenkungselement 41 und
einem optionalen Nachweismittel 42, welches an Schaltungsträger 3 angebracht
ist.
-
Bei
dem in 15 dargestellten siebten Ausführungsbeispiel
wird der äußere Teil des Bremssattelgehäuses
durch mehrere Bremssattelgehäuseteile 1', 1'' und 1''' gebildet.
Der innere Teil des Bremssattelgehäuses wird durch das
Bremssattelgehäuseteil 1 gebildet, welches auch
die Stirnseite 36 umfasst, an welcher Motorgehäuse 37 und
(nicht dargestellte) Getriebe 6 angebracht sind. Getriebe 26 (nicht
dargestellt) ist im Bremssattelgehäuseteil 1 integriert.
Die Bremssattelgehäuseteile 1, 1', 1'' und 1''' werden
beispielsgemäß durch Befestigungselemente 47 (z.
B. Schrauben) aneinander befestigt.
-
- 1
- Sattelgehäuse
- 2
- Elektromotor
- 3
- Schaltungsträger
einer elektronischen Steuereinheit
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Anschlussstecker
- 6
- zweites
Getriebe
- 7
- Rotor
- 8
- Zahnrad
- 9
- Motorritzel
- 10
- Motorlagesensor
- 11
- Magnet
- 12
- Metallstift
- 12'
- Einpressverbinder
- 13
- Verbinderbauteil
zum elektrischen Anschluss des Elektromotors
- 14
- Anschlusskontakt
- 15
- Lagerplatte
des Elektromotors
- 16
- Stator
- 17
- Motorwelle
- 18
- Verriegelungsmagnet
- 19
- Anker
des Verriegelungsmagnets
- 20
- Ausnehmung
im Rotor
- 21
- Verriegelungsbolzen
- 22
- Dichtung
- 23
- Verstemmung
oder Einrollung
- 24
- Ritzel
des ersten Getriebes
- 25
- Lager
- 26
- erstes
Getriebe
- 27
- Führungshülse
- 28
- Brückenabschnitt
- 29
- Reibbelag
- 30
- Gewindemutter
- 31
- Gewindespindel
- 32
- Bremssattel
- 33
- Trennmittel
- 34
- Reibbelagsträger
- 35
- Sattelschenkel
- 36
- Stirnseite
- 37
- Motorgehäuse
- 38
- Radiallager
- 39
- elektronische
Bauteile
- 40
- Bohrung
- 41
- Auslenkungselement
- 42
- Nachweismittel
- 43
- Dämpfungsmittel
- 44
- Lagernut
- 45
- elastisches
Material
- 46
- Feder
- 47
- Befestigungselement
- 48
- Lager
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004012355
A1 [0002]