DE102009047378A1

DE102009047378A1 - Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse

Info

Publication number: DE102009047378A1
Application number: DE102009047378A
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler; Jürgen Balz; Dirk Koch
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremse 1 vom Faustsatteltyp für ein Kraftfahrzeug. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Untersetzungsgetriebe 5 als mehrstufiges Schnecken- und/oder Schraubradgetriebe ausgebildet ist, und wobei Selbsthemmung in einer Stufe vom Untersetzungsgetriebe 5 vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremse vom Faustsatteltyp für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Radbremse mit einem relativ zu einem Halter verschiebbar angeordneten Gehäuse sowie eine elektrische Bremsbetätigungs-Vorrichtung, umfassend eine Einheit aus Elektromotor und Untersetzungsgetriebe, sowie eine, in dem Gehäuse des Bremssattels und koaxial zu einem Bremszylinder angeordnete, Umsetzeinrichtung umfassend eine Spindel-Mutter-Anordnung zwecks Umsetzung der untersetzten Antriebsdrehbewegung in eine Linearbewegung eines Bremskolbens, wobei der Bremskolben koaxial zu einer Rotationsachse einer Bremsscheibe in einem Zylinder vom Gehäuse angeordnet ist, um Reibbeläge parallel zu der Rotationsachse der Bremsscheibe an diese zu pressen, wobei die gesonderte Einheit abgewinkelt an das Gehäuse angeflanscht ist.
Eine gattungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse ist aus der DE 40 21 572 A1 bekannt. Deren Untersetzungsgetriebe umfasst ein Zahnrad-Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad oder alternativ ein Hypoidgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis, wobei der Elektromotor rechtwinklig zur Rotationsachse arrangiert ist. Es wurde – beispielsweise in der DE 42 29 042 A1 – auch schon vorgeschlagen, eine Mo torwelle von dem Elektromotor parallel zur Rotationsachse zu platzieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, beanspruchungsgerecht konstruierte Bremse bereitzustellen, die durch ein anderes Design ein geringes Gewicht, und einen hohen Wirkungsgrad bei geringen Elastizitäten aufweist. Es soll eine dauerfeste, wartungsarme Gestaltung ermöglicht werden, die auch eine dauerhafte Erzeugung hoher Zuspannkräfte im Sinne einer elektrifizierten Parkbremsfunktion ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Untersetzungsgetriebe als mehrstufiges Schnecken- und/oder Schraubradgetriebe ausgebildet ist, und wobei Selbsthemmung in einer Stufe vom Untersetzungsgetriebe vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird eine besonders günstige Massenfertigung ermöglicht, weil eine besonders vorteilhafte Aufnahme der Lagerkräfte innerhalb der Einheit des Untersetzungsgetriebes ermöglicht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1–7 Bildliche Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feststellbremse, meist perspektivisch.
Die in der Zeichnung dargestellte kombinierte Kraftfahrzeugradbremse vom Faustsatteltyp enthaltend eine Betriebs- und eine Feststellfunktion ist mit ihrem Gehäuse 2 relativ zu einem nicht gezeigten Halter sowie parallel zu einer Rotationsachse A von einer Bremsscheibe verschiebbar angeordnet.
Sie verfügt über eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremsfunktion und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsfunktion. Zur elektromechanischen Betätigung ist eine elektrische Bremsbetätigungs-Vorrichtung vorgesehen, die eine Einheit 3 aus Elektromotor 4 und Untersetzungsgetriebe 5 aufweist, und am Gehäuse 2 angeflanscht ist. In dem Gehäuse 2 ist koaxial zur Rotationsachse A eine Umsetzeinrichtung vorgesehen, welche eine Antriebsdrehbewegung in eine Linearbewegung eines Kolbens längs eines Bremszylinders umwandelt, und unmittelbar auf wenigstens eine direkt betätigte Reibbelaganordnung mit wenigstens einem Reibbelag einwirkt, der gegen die Bremsscheibe gepresst werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Umsetzeinrichtung 6 mit mehreren Wälzkörpern reibungsarm ausgebildet, und Selbsthemmung wird in einer Stufe des mehrstufig ausgebildeten Untersetzungsgetriebes 5 ermöglicht. Dadurch ist sicher gestellt, dass eine definierte Zuspannung im Sinne einer Parkbremsfunktion, auch in einem stromlosen Zustand aufrecht erhalten werden kann. In Ausgestaltung der Erfindung ist das Untersetzungsgetriebe 5 insbesondere als Schnecken- oder Schraubradgetriebe ausgebildet.
Um eine besonders kompakte Bauweise zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Elektromotor 4 mit einer Achse B insgesamt schiefwinklig sowie im Abstand – bezogen auf die Rotationsachse A der Bremsscheibe – platziert ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass sich der Rauminhalt der Einheit 3 mit dem Elektromotor besonders platzsparend in das zur Verfügung stehende Einbauumfeld vom Kraftfahrzeug einfügen kann, weil bestehende Nischen oder Ausnehmungen des Gehäuse 2 ausgenutzt werden können, ohne in die ansich beanspruchungsgerecht vorliegende Konstruktion von dem Gehäuse 2 eingreifen zu müssen.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Untersetzungsgetriebe 5 (ohne Anrechung der Umsetzeinrichtung) insgesamt zwei kämmende (Zahn)Rad-Getriebestufen aufweist.
In der Ausführungsform ist das Untersetzungsgetriebe 5 als zweistufiges Schneckengetriebe ausgebildet. Schneckengetriebe sind eine Kategorie der Schraubwälzgetriebe, bei denen im Gegensatz zu den Wälzgetrieben ein Gleitanteil in der Bewegung vorhanden ist. Aufgebaut ist ein solches Schneckengetriebe aus einem prinzipiell schraubenförmig verzahnten Rad, der Schnecke 12, 12' und einem darin kämmenden, prinzipiell schrägverzahnten Rad, dem Schneckenrad 13, 13'. Die erste Getriebestufe, das heißt das erste Schneckengetriebe ist eingangsseitig mit einer Ausgangswelle 14 oder Motorwelle 16 des elektromechanischen Aktuators verbunden, während die zweite Getriebestufe, das heißt das zweite Schneckengetriebe ausgangsseitig mit einem Schaft 15 bzw. mit dem Getriebe verbunden ist. Wie in der Fig. dargestellt ist, ist eine erste Schnecke 12 auf eine Motorwelle 16 des elektromechanischen Aktuators aufgesteckt und kämmt mit einem ersten Schneckenrad 13. Eine zweite Schnecke 12' ist drehfest auf eine Drehachse des ersten Schneckenrades 12 aufgesteckt und wird von diesem in Rotation versetzt. Diese zweite Schnecke 12' wiederum kämmt mit einem zweiten Schneckenrad 13', das drehfest mit dem Schaft 15 verbunden ist und den Schaft 15 gemeinsam mit der Gewindespindel in Rotation versetzt und dabei eine Translationsbewegung einer Gewindemutter 17 hervorruft, wie bereits beschrieben wurde.
In der konkreten Gestaltung hat das Untersetzungsgetriebe 5 zwei Schnecken- und/oder Schraubradgetriebestufen mit zwei Schnecken 12, 12' und zwei jeweils zugehörigen Schneckenrädern 13, 13', die anhand von zugehörigen Achsen und Lageranordnungen gemeinsam in einem gesonderten Getriebegehäuse 18 gelagert sind. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Achsen 19, 20 zumindest in virtueller Verlängerung, insbesondere schiefwinklig (windschief) kreuzen. Dies und die antiparallele Elektromotor- und/oder Achsanordnung unterstützen einen geringen Einbauraumbedarf. Kreuzende Achsen 19, 20 spannen einen vorgegebenen Achsenkreuzungswinkel α auf, welcher grundsätzlich ungleich und im Speziellen insbesondere kleiner 90° ausgeführt ist.
Für eine weiter vereinfachte Bauweise ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Stufe eine schrägverzahnte Schnecke 12, 12' und wenigstens ein Schneckenrad 13, 13' als geradverzahntes Stirnrad aufweist.
Damit die auf diese Weise eingestellte Zuspannkraft während eines Feststellbremsvorganges stromlos erhalten bleibt, wird das Schneckengetriebe selbsthemmend ausgeführt, während die Umsetzeinrichtung 6 weitgehend reibungsarm mit Wälzkörpern gestaltet ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Schneckengetriebe einen Wirkungsgrad von etwa 75% auf, während das zweite Schneckengetriebe mit einem Wirkungsgrad von etwa 40% selbsthemmend ausgebildet ist. Der Summenwirkungsgrad liegt damit in einer Größenordnung von etwa 30%. Die Gesamtuntersetzung des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 5 in Kombination mit der Umsetzeinrichtung 6 zur Betätigung des Kolbens 7 liegt insgesamt in der Größenordnung von 350:1, so dass eingangsseitig ein besonders kostengünstiger, sowie klein und leicht bauender, Elektromotor mit vergleichsweise hoher Nenndrehzahl ausgewählt werden kann. Gleichzeitig wird eine geringe Baugröße der Kraftfahrzeug- Radbremse 1 erzielt.
Gemäß einer weiterhin besonders kostengünstig ausgestalteten Variante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Betriebs- und Feststellbremse sensorlos ausgebildet ist. Dadurch erübrigt sich eine elektrische Verbindung zwischen einer nicht gezeigten elektronischen Steuereinheit und einem nach dem Stand der Technik notwendigen Sensor. Zu Steuerung oder Regelung des Elektromotors 4 kann dessen Nachlaufverhalten herangezogen werden, das der Elektromotor 4 in unbestromten Zeiträumen, unmittelbar im Anschluss an Bestromungsphasen zeigt.

1: Kraftfahrzeug-Radbremse
2: Gehäuse
3: Einheit
4: Elektromotor
5: Untersetzungsgehäuse
6: Umsetzeinrichtung
7: Kolben
8: Bremszylinder
9: Reibbelaganordnung
10: Reibbelag
11: Wälzkörper
12, 12': Schnecke
13, 13': Schneckenrad
14: Ausgangswelle
15: Schaft
16: Motorwelle
17: Gewindemutter
18: Getriebegehäuse
19: Achse
20: Achse
A: Rotationsachse
B: Achse
α: Achsenkreuzungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4021572 A1 [0002]
- DE 4229042 A1 [0002]

Claims

Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse vom Faustsatteltyp für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Radbremse mit einem relativ zu einem Halter verschiebbar angeordneten Gehäuse (2) sowie eine elektrische Bremsbetätigungs-Vorrichtung, umfassend eine Einheit (3) aus Elektromotor (4) und Untersetzungsgetriebe (5), sowie eine, in dem Gehäuse (2) des Bremssattels und koaxial zu einem Bremszylinder (8) angeordnete, Umsetzeinrichtung (6) umfassend eine Spindel-Mutter-Anordnung zwecks Umsetzung der untersetzten Antriebsdrehbewegung in eine Linearbewegung eines Kolbens (7), wobei der Kolben (7) koaxial zu einer Rotationsachse (A) einer Bremsscheibe im Gehäuse (2) angeordnet ist, um Reibbelaganordnungen (9) parallel zu der Rotationsachse (A) der Bremsscheibe an diese zu pressen, wobei die gesonderte Einheit (3) abgewinkelt an das Gehäuse (2) angeflanscht ist, wobei das Untersetzungsgetriebe (5) als mehrstufiges Schnecken- und/oder Schraubradgetriebe ausgebildet ist, und wobei Selbsthemmung in einer Stufe vom Untersetzungsgetriebe (5) vorgesehen ist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) schiefwinklig, sowie im Abstand, zur Rotationsachse (A) angeordnet ist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (5) zwei Getriebestufen mit einem hohen Gesamtuntersetzungsverhältnis aufweist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraft fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs- und Feststellbremse sensorlos ausgebildet ist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnecken- und/oder Schraubradgetriebe zwei Schnecken (12, 12') und zwei jeweils zugehörige Schneckenräder (13, 13') aufweist, die über Achsen (19, 20) in einem Getriebegehäuse (18) gelagert sind, wobei sich die Achsen (19, 20) innerhalb wenigstens einer Getriebestufe, zumindest in virtueller Verlängerung, kreuzen.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Achse (19, 20), und/oder eine Motorwelle (16) vom Elektromotor (4), antiparallel zur Rotationsachse (A) der Bremsscheibe angeordnet ist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich kreuzende Achsen (19, 20) einen vorgegebenen Achsenkreuzungswinkel α definieren.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsenkreuzungswinkel α ungleich 90° ausgebildet ist.
Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schnecke (12, 12') schrägverzahnt ist, und dass wenigstens ein Schneckenrad (13, 13') als geradverzahntes Stirnrad ausgebildet ist.