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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeugbremse, insbesondere eine Trommelbremse. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektromechanisch betätigbare Trommelbremse mit einer solchen Betätigungseinheit.
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Kraftfahrzeugbremsen und Trommelbremsen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in den Dokumenten
WO 2000/37819 A1 und DE 10 2017 08 196 A1 offenbart.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektromechanische Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeugbremse bereitzustellen, die eine Parkbremsfunktion bereitstellt, eine schnelle Betätigung bei einem Betriebsbremsvorgang zulässt und wenig Bauraum einnimmt.
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Diese Aufgabe wird mit einer elektromechanischen Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeugbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die elektromechanische Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeugbremse, insbesondere für eine Trommelbremse, umfasst:
- wenigstens eine elektromechanische Betätigungseinrichtung zur Betätigung wenigstens einer Bremsbacke der Kraftfahrzeugbremse,
- wobei die elektromechanische Betätigungseinrichtung wenigstens ein Antriebselement und wenigstens eine Antriebsspindel aufweist, wobei das wenigstens eine Antriebselement die wenigstens eine Antriebsspindel antreibt,
- wobei die elektromechanische Betätigungseinrichtung wenigstens ein elastisches Element aufweist, wobei das wenigstens eine elastische Element für eine Parkbremsfunktion elastisch deformierbar ist.
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Durch die elastische Deformation des wenigstens einen elastischen Elements kann die Parkbremsfunktion der Betätigungseinheit aktiviert werden. Da mit der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit Betriebsbremsvorgänge mit der Kraftfahrzeugbremse unabhängig von der Parkbremsfunktion ausgeführt werden können, kann die Betätigungseinheit bei Betriebsbremsvorgängen schnell und zuverlässig betätigt werden. Die elektromechanische Betätigungseinheit kann somit zwei Funktionen aufweisen, einmal die Betriebsbremsfunktion und einmal die Parkbremsfunktion, die durch die elastische Deformation des wenigstens einen elastischen Elements aktivierbar ist.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die elastische Deformation des wenigstens einen elastischen Elements eine mechanische Verriegelung der wenigstens einen Betätigungseinrichtung zulässt. Durch die mechanische Verriegelung der Betätigungseinrichtung in der Parkbremsfunktion kann die dauerhafte Aufrechterhaltung der Parkbremsfunktion sichergestellt werden.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass unter elastischer Deformation des wenigstens einen elastischen Elements eine Relativverlagerung zwischen dem wenigstens einen Antriebselement und der wenigstens einen Antriebspindel möglich ist. Die Relativverlagerung kann eine Relativverdrehung oder eine axiale Relativverlagerung sein. Beispielsweise kann das Antriebselement unter elastischer Deformation des elastischen Elements relativ zu der Antriebsspindel verdreht werden, um die Parkbremsfunktion zu aktivieren. Ferner ist es auch möglich, dass eine Antriebsspindel unter elastischer Deformation des elastischen Elements in axialer Richtung relativ zu dem Antriebselement verlagerbar ist, um die Parkbremsfunktion zu realisieren.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann wenigstens ein Kopplungselement aufweisen, das mit dem elastischen Element zur Kopplung der wenigstens einen Antriebsspindel mit dem wenigstens einen Antriebselement zusammenwirkt. Die wenigstens eine Antriebsspindel kann wenigstens eine Vertiefung für das wenigstens eine Kopplungselement aufweisen. Das wenigstens eine Antriebselement kann wenigstens eine Öffnung zur Aufnahme des wenigstens einen Kopplungselements aufweisen. Das wenigstens eine elastische Element kann das in der wenigstens einen Öffnung des Antriebselements aufgenommene Kopplungselement in die Vertiefung in der Antriebsspindel drücken. Das wenigstens eine elastische Element kann sich zumindest abschnittsweise radial außen um das wenigstens eine Antriebselement herum erstrecken. Das elastische Element kann das wenigstens eine Kopplungselement kontaktieren und in radialer Richtung in die wenigstens eine Vertiefung in der Antriebsspindel drücken. Das wenigstens eine Kopplungselement kann beispielsweise eine Kugel sein. Es können auch mehrere Kopplungselemente und dementsprechend auch mehrere Öffnungen in dem Antriebselement und Vertiefungen in der wenigstens einen Antriebsspindel vorgesehen sein.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann wenigstens ein Anschlagelement aufweisen, das wenigstens einen Außengewindeabschnitt hat. Der Außengewindeabschnitt an dem wenigstens einen Anschlagelement kann mit einem Innengewindeabschnitt an dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung zusammenwirken. Das Gewinde des Außengewindeabschnitts und des Innengewindeabschnitts kann selbsthemmend ausgebildet sein. Über die Position des wenigstens einen Anschlagelements kann die Ausgangsstellung der Bremsbacken der Trommelbremse eingestellt werden. Mit dem wenigstens einen Anschlagelement kann der Verschleiß an den Bremsbelägen kompensiert werden. Das wenigstens eine Anschlagelement und das wenigstens eine Antriebselement sind zur Verschleißkomposition koppelbar. Falls die Betätigungswege ein vorbestimmtes Maß überschreiten, können das Antriebselement und das Anschlagelement derart gekoppelt werden, dass das wenigstens eine Antriebselement das wenigstens eine Anschlagelement kontaktieren und drehen kann. Durch diese Drehung wird das wenigstens eine Anschlagelement in axialer Richtung nach außen bewegt, wodurch die Ausgangsstellung der Bremsbacken nachgestellt und der Verschleiß an den Bremsbelägen kompensiert werden kann.
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Bei einem Betriebsbremsvorgang kann das wenigstens eine Antriebselement relativ zu dem wenigstens einen Anschlagelement verlagert, insbesondere verdreht werden, wobei das Antriebselement das wenigstens eine Anschlagelement bei einem Betriebsbremsvorgang nicht kontaktiert. Für die Parkbremsfunktion kann das Antriebselement das wenigstens eine Anschlagelement kontaktieren und für eine mechanische Verriegelung der Betätigungseinrichtung drehen, und das wenigstens eine Anschlagelement nach axial außen bewegen zu können.
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Das wenigstens eine Anschlagelement kann wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, in der wenigstens ein Vorsprung an dem wenigstens einen Antriebselement angeordnet ist. Der Vorsprung kann einen vorbestimmten Abstand zur Wandung der wenigstens einen Ausnehmung aufweisen. Der wenigstens eine Vorsprung kann die Wandung der Ausnehmung für die Parkbremsfunktion und bei der Kompensation des Verschleißes der Bremsbeläge kontaktieren.
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Die wenigstens eine Antriebsspindel kann sich zumindest abschnittsweise in dem wenigstens einen Antriebselement erstrecken. Die wenigstens eine Antriebsspindel kann sich durch eine Öffnung in dem wenigstens einen Antriebselement erstrecken.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann wenigstens eine erste Antriebsspindel und wenigstens eine zweite Antriebspindel aufweisen. Das wenigstens eine elastische Element kann die Antriebsspindeln in ihre Ausgangsstellung vorspannen. Das wenigstens eine elastische Element kann sich zwischen der ersten Antriebsspindel und der zweiten Antriebspindel erstrecken.
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Die wenigstens eine erste Antriebsspindel und die zweite Antriebsspindel können über eine Verzahnung drehfest und in axialer Richtung verschieblich mit dem wenigstens einen Antriebselement gekoppelt sein. Das wenigstens eine Antriebselement kann wenigstens eine Öffnung mit einer Verzahnung aufweisen. Die Antriebsspindeln können jeweils einen Verzahnungsabschnitt aufweisen, der mit der Verzahnung der Öffnungen des Antriebselements in Eingriff steht.
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Die wenigstens eine erste Antriebsspindel und die zweite Antriebsspindel können sich in axialer Richtung an dem Antriebselement abstützen. Die erste und die zweite Antriebsspindel können jeweils wenigstens einen Anlageabschnitt aufweisen. Der Anlageabschnitt kann wenigstens ein radialer Vorsprung. Mit dem wenigstens einen Anlageabschnitt können sich die Antriebsspindeln in axialer Richtung an dem Antriebselement abstützen. Das wenigstens eine elastische Element kann die Anlageabschnitte der Antriebsspindeln in die Anlage mit dem Antriebselement vorspannen. Die Anlageabschnitte und/oder das wenigstens eine elastische Element können in einer Ausnehmung in dem wenigstens einen Antriebselement aufgenommen sein. Unter Komprimierung des wenigstens einen elastischen Elements können sich die Anlageabschnitte der Antriebsspindeln in der Ausnehmung des Antriebselements aufeinander zu bewegen.
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Die wenigstens eine erste Antriebsspindel und die zweite Antriebsspindel können jeweils wenigstens einen axialen Vorsprung aufweisen. Die axialen Vorsprünge können unter Komprimierung des wenigstens einen elastischen Elements miteinander in Anlage bringbar sein. Die axialen Vorsprünge können zur mechanischen Verriegelung der Betätigungseinrichtung beitragen.
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Die wenigstens eine Betätigungseinrichtung kann wenigstens eine Betätigungsmutter aufweisen, die von der wenigstens einen Antriebsspindel in axialer Richtung verlagerbar ist. Falls die Betätigungseinrichtung eine Antriebsspindel aufweist, können dieser Antriebsspindel zumindest zwei Betätigungsmuttern zugeordnet sein. Die Antriebsspindel kann zwei gegenläufige Gewindeabschnitte aufweisen, um die Betätigungsmuttern in axialer Richtung zur Betätigung der Kraftfahrzeugbremse, insbesondere einer Trommelbremse nach außen und zum Lösen der Bremse nach innen bewegen zu können. Weist die Betätigungseinrichtung eine erste Antriebsspindel und eine zweite Antriebspindel auf, kann jeder Antriebsspindel jeweils eine Betätigungsmutter zugeordnet sein.
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Die Betätigungseinheit kann wenigstens einen Elektromotor aufweisen. Der wenigstens eine Elektromotor kann eine Drehachse haben, die sich parallel zur Betätigungsachse der Betätigungseinrichtung erstreckt. Die Betätigungseinheit kann wenigstens ein Getriebe aufweisen, das die Betätigungseinrichtung mit dem Elektromotor gekoppelt. Das Getriebe kann mit dem wenigstens einen Antriebselement gekoppelt sein. Das Antriebselement kann dazu wenigstens einen Zahnradabschnitt aufweisen.
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Die Betätigungseinheit kann wenigstens ein Gehäuse aufweisen. In dem wenigstens einen Gehäuse können die wenigstens eine Betätigungseinrichtung, der wenigstens Elektromotor und das wenigstens eine Getriebe zumindest abschnittsweise aufgenommen sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektromechanisch betätigbare Trommelbremse mit wenigstens einer elektromechanischen Betätigungseinheit der voranstehend beschriebenen Art. Die Trommelbremse weist wenigstens eine Bremstrommel und wenigstens zwei Bremsbacken auf, die mit der wenigstens einen elektromechanischen Betätigungseinheit betätigbar sind. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit liegt in der kompakten Bauweise, die besonders bei dem Einbau in eine Trommelbremse von Nutzen ist, da in der Trommel die Platzverhältnisse sehr begrenzt sind.
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Die Trommelbremse kann wenigstens eine Ankerplatte aufweisen. Die wenigstens eine Ankerplatte kann an einer Radachse befestigt werden. Zumindest der Elektromotor kann an der der Bremstrommel abgewandten Seite der Ankerplatte angeordnet sein. Die Ankerplatte kann eine Öffnung aufweisen, durch die sich die Betätigungseinheit erstrecken kann. Mit anderen Worten ist der wenigstens einen Elektromotor außerhalb der Bremstrommel angeordnet Dadurch kann der Elektromotor der Hitze innerhalb der Bremstrommel geschützt werden.
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:
- 1 eine Draufsicht auf eine Trommelbremse gemäß der Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in 1;
- 3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2;
- 4 und 5 Ansichten einer Betätigungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 6 eine Teilschnittansicht entlang der Schnittlinie VI-VI in 5;
- 7 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII in 6;
- 8 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 6;
- 9 eine weitere Teilschnittansicht der Betätigungseinheit mit veränderter Position des Antriebselements und der Antriebsspindel;
- 10 eine weitere Teilschnittansicht der Betätigungseinheit;
- 11 eine Draufsicht auf die Betätigungseinheit;
- 12 eine Draufsicht auf eine Betätigungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 13 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII-XIII in 12; und
- 14 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIV-XIV in 13.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine Trommelbremse 1000. Die Trommelbremse 1000 weist eine Bremstrommel 100 auf. Die Bremstrommel 100 hat eine Radanlagefläche 102, an der ein Fahrzeugrad (nicht gezeigt) zur Anlage kommt. Die Bremstrommel 100 ist mit einer Radachse 200 verbunden. Die Radachse 200 erstreckt sich abschnittsweise durch eine Öffnung 104 in der Bremstrommel 100. An der Radachse 200 sind Befestigungsbolzen 202 vorgesehen, die sich durch Öffnungen 106 in der Bremstrommel 100 erstrecken. Über die Befestigungsbolzen 202 ist ein Fahrzeugrad an der Radachse 200 befestigbar und mit der Bremstrommel 100 in Anlage bringbar. Alternativ zu den Radbolzen 202 können auch Öffnungen an der Radachse 200 vorgesehen sein, in die Befestigungselemente für das Fahrzeugrad eingesetzt werden können.
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2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in 1. Die Bremstrommel 100 ist an der Radachse 200 angebracht. Die Bremstrommel 100 ist über die Befestigungsbolzen 202 drehfest mit der Radachse 200 verbunden. Die Bremstrommel 100 kann somit mit der Radachse 200 rotieren. Die Radachse 200 ist über ein Radlager 204 drehbar gelagert. Das Radlager 204 weist ein Lagergehäuse 206 auf. An dem Lagergehäuse 206 ist eine Ankerplatte 108 der Trommelbremse 1000 angebracht. Die Ankerplatte 108 bildet ein Gehäuseteil der Trommelbremse 1000.
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Die Trommelbremse 1000 weist eine elektromechanische Betätigungseinheit 300 auf. Die Betätigungseinheit 300 wird von der Ankerplatte 108 getragen. Die elektromechanische Betätigungseinheit 300 umfasst eine Betätigungseinrichtung BE und ein in 2 nicht gezeigtes Getriebe, das in einem Getriebegehäuse 302 angeordnet ist. Das Getriebegehäuse 302 schließt sich an die Betätigungseinrichtung BE an, die ebenfalls in einem Gehäuse aufgenommen ist. Das Getriebe ist außerhalb der Bremstrommel 200 und die Betätigungseinrichtung BE innerhalb der Bremstrommel 100 angeordnet.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2. An der Ankerplatte 108 ist eine Anlageplatte 110 angebracht. An der Anlageplatte 110 liegen die Bremsbacken 112 und 114 an. Die Bremsbacken 112 und 114 werden über eine Feder 116 in Anlage mit der Anlageplatte 110 gehalten. Eine Rückstellfeder 118 spannt die Bremsbacken 112 und 114 in ihre Ausgangsstellung bzw. in ihre unbetätigte Stellung vor. Die Feder 116 und die Rückstellfeder 118 können beispielsweise Zugfedern sein. Die Rückstellfeder 118 erstreckt sich nahe der Betätigungseinrichtung BE zwischen den Bremsbacken 112 und 114. Die Rückstellfeder 118 erstreckt sich unterhalb der Betätigungseinrichtung BE. Die Feder 116 und die Rückstellfeder 410 sind dementsprechend mit den beiden Bremsbacken 112 und 114 gekoppelt. Die Bremsbacken 112 und 114 liegen mit einem Ende an der Anlageplatte 110 und mit ihrem jeweils anderen Ende an der Betätigungseinrichtung BE an. Die Betätigungseinrichtung BE weist Betätigungselemente 304 und 306 auf, an die sich die Bremsbacken 112 und 114 anlegen. Die Betätigungseinheit 300 ist mit Bremsbacken 112 und 114 koppelt. An den Bremsbacken 112 und 114 sind Reibbbeläge 120 angebracht. Die Reibbeläge 120 können über die Betätigungseinheit 300 und die Bremsbacken 112 und 114 mit der Innenumfangsfläche der Bremstrommel 100 in Kontakt gebracht werden, um eine Bremswirkung zu erzeugen.
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4 zeigt eine Ansicht der elektromechanischen Betätigungseinheit 300. Die Betätigungseinheit 300 umfasst die Betätigungseinrichtung BE, ein Getriebe 308 und einem Elektromotor 3 Betätigungseinrichtung BE 10. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung BE weist ein Gehäuse 312 auf. An den Seiten des Gehäuses 312 sind die Betätigungselemente 304 und 306 der Betätigungseinrichtung BE erkennbar. Das Getriebe 308 ist in dem Getriebegehäuse 302 angeordnet, das mit dem Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE verbunden ist. Das Getriebegehäuse 302 erstreckt sich außen um das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE herum und bildet somit ein Hauptgehäuse G. An dem Hauptgehäuse G ist der Elektromotor 310 angebracht ist. Das Getriebe 308 ist mit der Betätigungseinrichtung BE gekoppelt. Das Getriebe 308 ist mit dem Elektromotor 310 gekoppelt. Das von dem Elektromotor 310 erzeugte Drehmoment wird über das Getriebe 308 auf die Betätigungseinrichtung BE übertragen. In der Betätigungseinrichtung BE wird die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Betätigungselemente 304 und 306 umgewandelt, um die Bremsbacken 112 und 114 (siehe 3) zu betätigen.
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Die Drehachse D des Elektromotors 310 ist parallel zur Betätigungsachse B der Betätigungselemente 304 und 306 angeordnet. Eine nicht gezeigte Antriebswelle des Elektromotors 310 erstreckt sich in das Getriebegehäuse 302 hinein, um das Getriebe 308 antreiben zu können. Der Elektromotor 310 ist an dem Getriebegehäuse 302 angebracht.
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5 zeigt eine Draufsicht auf die Betätigungseinrichtung BE und das Getriebegehäuse 302. Das Getriebegehäuse 302 erstreckt sich abschnittsweise um das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE herum. Dadurch bildet das Getriebegehäuse 302 das Hauptgehäuse G der Betätigungseinheit 300. Das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE ist zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet.
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6 zeigt eine Teilschnittansicht der Betätigungseinheit 300 entlang der Schnittlinie VI-VI in 5. Die folgende Beschreibung fokussiert sich auf den im Schnitt dargestellten Betätigungsabschnitt BEA der Betätigungseinrichtung BE der Betätigungseinrichtung BE, wobei der in 6 nicht im Schnitt dargestellte Betätigungsabschnitt BEB identisch zu dem Betätigungsabschnitt BEA ausgebildet ist.
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Die Betätigungseinrichtung BE weist ein Antriebselement 314 und eine Antriebsspindel 316 auf. Das Antriebselement 314 hat einen Zahnradabschnitt 318, der mit dem Getriebe 308 gekoppelt ist. Die Antriebsspindel 316 erstreckt sich durch eine Öffnung 320 in dem Antriebselement 314. Das Antriebselement 314 ist über eine Kopplungseinrichtung 322 mit der Antriebsspindel 316 gekoppelt. Die Betätigungseinrichtung BE weist die beiden Betätigungsabschnitte BEA und BEB auf, die über das Antriebselement 314 und die Antriebsspindel 316 betätigt werden können. Die beiden Betätigungsabschnitte BEA und BEB sind identisch aufgebaut, wobei die Antriebsspindel 316 so ausgebildet ist, dass die beiden Betätigungsabschnitte BEA und BEB über die Antriebsspindel 316 entlang der Achse B zur Bremsbetätigung nach außen oder zum Überführen in die Ausgangsstellung nach innen bewegt werden können. Wie voranstehend bereits erwähnt wurde, fokussiert sich die folgende Beschreibung auf den Betätigungsabschnitt BEA, der in 6 im Schnitt dargestellt ist.
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Die Betätigungseinrichtung BE hat eine Kopplungseinrichtung 322 der die Antriebsspindel 316 mit dem Antriebselement 314 koppelt. Die Kopplungseinrichtung 322 weist ein elastisches Element 324 und Kugeln 326 auf. Die Antriebsspindel 316 hat Vertiefungen 328. In dem Antriebselement 314 sind Öffnungen 330 ausgebildet. Die Kugeln 326 sind in den Öffnungen 330 aufgenommen und werden über das elastische Element 324 in den Vertiefungen 328 in der Antriebsspindel 316 gehalten. Das elastische Element 330 erstreckt sich radial außen um die Öffnungen 330 in dem Antriebselement 314 und die Kugeln 326 herum. Mit anderen Worten werden die Kugeln 326 über das elastische Element 324 in die Vertiefungen 328 in der Antriebsspindel 316 gedrückt, d. h. die Kugeln 326 werden nach radial innen gedrückt. Dadurch wird eine drehmomentübertragende Kopplung zwischen dem Antriebselement 314 und der Antriebsspindel 316 hergestellt.
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Die Betätigungseinrichtung BE weist eine Betätigungsmutter 332 auf, die mit einem Gewindeabschnitt 334 an der Antriebsspindel 316 in Eingriff steht. Die Betätigungsmutter 332 ist mit dem Betätigungselement 304 verbunden. Das Betätigungselement 304 steht mit einem Distanzring 336 in Kontakt. Der Distanzring 336 legt sich an einen Haltering 338 an, der ein Axiallager 340 hält. An dem Axiallager 340 stützt sich ein Federelement 342 ab. Das Federelement 342 kann eine Tellerfeder sein. Das Federelement 342 hält das Axiallager 340 in Kontakt mit einem Anschlagelement 344. Das Anschlagelement 344 ist über ein Lager 346 an der Betätigungsmutter 332 drehbar gelagert. Die Betätigungsmutter 332 erstreckt sich durch das Anschlagelement 344 bzw. durch das Lager 346, das Federelement 342, das Axiallager 340, den Haltering 338 und den Distanzring 336 bis zu dem Betätigungselement 304. Das Betätigungselement 304 weist einen Befestigungsvorsprung 348 auf, der in einer Öffnung 350 in der Betätigungsmutter 332 aufgenommen ist. Die Öffnung 350 ist in einer Stirnfläche der Betätigungsmutter 332 ausgebildet. Die Betätigungsmutter 332 ist gestuft ausgebildet, um sicherzustellen, dass das Betätigungselement 304, der Distanzring 336, der Haltering 338 und das Axiallager 340 bei einer Betätigung zusammen mit der Betätigungsmutter 332 entlang der Betätigungsachse B bzw. in axialer Richtung bewegt werden können.
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Das Anschlagelement 344 weist einen Außengewindeabschnitt 352 auf. Das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE weist einen Innengewindeabschnitt 354 auf. Der Außengewindeabschnitt 352 steht mit dem Innengewindeabschnitt 354 in Eingriff. Das Gewinde des Innengewindeabschnitts 354 und des Außengewindeabschnitts 352 ist selbsthemmend ausgebildet. Das Anschlagelement 344 kann somit seine axiale Position selbst dann beibehalten, wenn axiale Kräfte auf das Anschlagelement 344 einwirken. Das Anschlagelement 344 weist Ausnehmungen bzw. Aussparungen 356 und 358 auf. Die Ausnehmungen bzw. Aussparungen 356 und 358 erstrecken sich ausgehend von einem axialen Ende in das Anschlagelement 344 hinein. In diesen Aussparungen 356, 358 sind Vorsprünge 360, 362 angeordnet, die an dem Antriebselement 314 vorgesehen sind. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Vorsprünge 360 und 362 als Bolzen ausgeführt, die mit dem Antriebselement 314 verbunden sind. Die Vorsprünge 360 und 362 stehen in radialer Richtung von dem Antriebselement 314 vor.
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Die Vorsprünge 360, 362 kontaktieren die Wandungen der Aussparungen 356, 358 bei einem Betriebsbremsvorgangs nicht. Übersteigt der Verschleiß der Bremsbeläge 120 ein vorbestimmtes Maß wird das Antriebselement 314 über die Vorsprünge 360, 362 mit dem Anschlagelement 344 gekoppelt und kann dieses Anschlagelement in axialer Richtung nach außen bewegen, um eine neue Ausgangsstellung für die Bremsbacken 112, 114 einzustellen. Dadurch kann der Verschleiß an den Bremsbelägen 120 kompensiert werden.
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An dem dem Antriebselement 314 zugewandten Ende weist die Betätigungsmutter 332 einen nach radial außen vorstehenden Vorsprung auf. Dieser Vorsprung kann umlaufend ausgebildet sein. An diesem Vorsprung stützt sich eine Rückstellfeder 364 ab. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 364 an dem Anschlagelement 344 ab. Die Rückstellfeder 364 dient zur Rückstellung der Betätigungsmutter 332 in ihre Ausgangsposition nach einer Bremsbetätigung.
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7 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII in 6. In 7 sind die Betätigungseinrichtung BE und das Getriebe 308 gezeigt. Das Getriebegehäuse 302 kann das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE abschnittsweise umgeben und bildet das Hauptgehäuse G. Am Innenumfang des Gehäuses 312 der Betätigungseinrichtung BE ist der Innengewindeabschnitt 354 ausgebildet.
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Die Antriebsspindel 316 erstreckt sich durch eine Öffnung 320 in dem Antriebselement 314. Ausgehend von dem Antriebselement 314 erstrecken sich die Vorsprünge 360 und 362 nach radial außen. Die Vorsprünge 360 und 362 werden von Bolzen gebildet, die in Öffnungen in dem Antriebselement 314 eingeschraubt werden können. Die Vorsprünge 360 und 362 erstrecken sich in die Aussparungen 356 und 358 des Anschlagselements 344 hinein. Die Aussparungen 356, 358 weisen eine vorbestimmte Erstreckung in Umfangsrichtung auf. Die Aussparungen 356 und 358 sind so dimensioniert, dass bei einem Betriebsbremsvorgang die Vorsprünge 360 und 362 nicht mit den Wänden der Aussparungen 356 und 358 in Kontakt kommen.
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8 zeigt eine Schnittansicht der Kopplungseinrichtung 322 entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 6. Die Kopplungseinrichtung 322 umfasst das elastische Element 324, die Kugeln 326, die Vertiefungen 328 in der Antriebsspindel 316 und die Öffnungen 330 in dem Antriebselement 314. Das elastische Element 324 kann beispielsweise eine Ringfeder sein. Das elastische Element 324 kontaktiert die Kugeln 326. Die Kugeln 326 sind in den Öffnungen 330 des Antriebselements 314 aufgenommen. Die Kugeln 326 liegen in den Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 328 an der Antriebsspindel 316 an. Das elastische Element 324 drückt die Kugeln 326 in die Ausnehmungen 328 der Antriebsspindel 316. Dadurch wird das Antriebselement 314 mit der Antriebsspindel 316 gekoppelt. Die Kugeln 326 sind in radialer Richtung unter elastischer Deformation des elastischen Elements 324 verlagerbar in den Öffnungen 330 des Antriebselements 314 aufgenommen.
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Ferner ist in 8 der Zahnradabschnitt 318 des Antriebselements 314 erkennbar, der an seinem Außenumfang eine Verzahnung aufweist, die mit dem Getriebe (nicht gezeigt) gekoppelt werden kann.
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9 zeigt eine weitere Schnittansicht der Betätigungseinrichtung BE, wobei die Betätigungseinrichtung BE in einem anderen Betätigungszustands als in 6 dargestellt ist. Dies ist insbesondere an dem Antriebselement 314 erkennbar. In dem rechten Betätigungsabschnitt BEB ist die Aussparungen 356 gezeigt, in dem sich der Vorsprung 360 in einer mittigen Position befindet. Bei einer normalen Betriebsbremsung kann der Vorsprung 360 innerhalb der Aussparung 356 wandern ohne an den Wänden der Aussparung 356 anzuschlagen. Das Anschlagelement 344 verbleibt stationär in seiner eingestellten Position, wohingegen sich das Betätigungselement 306, der Distanzring 336, die Haltering 338 zusammen mit der Betätigungsmutter 332 in axialer Richtung nach außen bewegen.
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10 zeigt eine weitere Teilschnittansicht der Betätigungseinheit 300. Das Betätigungselement 304 kann über seinen Befestigungsvorsprung 348 mit der Betätigungsmutter 332 verschraubt sein. Die Betätigungsmutter 332 kann gegen verdrehen gesichert sein. Dazu kann die Betätigungsmutter 332 mit dem Haltering 338 und dem Gehäuse 312 zusammenwirken. Die Betätigungsmutter 332 weist zur Verdrehsicherung einen vorbestimmten Querschnitt an ihrem Endabschnitt 366 auf.
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11 zeigt eine Draufsicht auf die Betätigungseinrichtung BE. Die Betätigungsmutter 332 weist an der Stirnfläche des Endabschnitts 366 die Öffnung 350 auf, die zur Befestigung des Betätigungselement 302 dient. Der Endabschnitt 366 der Betätigungsmutter 332 hat einen Sechskant-Querschnitt. Der Haltering 338 weist eine Öffnung 368 mit einem Sechskant-Querschnitt auf, der zu dem Sechskant-Querschnitt des Endabschnitts 336 der Betätigungsmutter 332 korrespondierend ausgebildet ist. An dem Außenumfang hat der Haltering 338 zwei Vorsprünge 370 und 372, die in radialer Richtung vorstehen. Die Vorsprünge 370 und 372 greifen in Nuten 374 und 376 an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 312 ein. Durch den Sechskant-Querschnitt des Endabschnitts 366 der Betätigungsmutter 332, den korrespondierenden Sechskant-Querschnitt der Öffnung 368 des Halterings 338 und die in die Nuten 374 und 376 des Gehäuses 312 eingreifenden Vorsprünge 370 und 372 an der Betätigungsmutter 332 wird ein Verdrehen der Betätigungsmutter 332 verhindert. Dadurch kann die translatorische Verlagerung der Betätigungsmutter 332 entlang der Betätigungsachse B sichergestellt werden.
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Bei einem Betriebsbremsvorgang wird das Antriebselement 314 von dem Getriebe 308 und dem Elektromotor 310 angetrieben. Diese Rotation des Antriebselements 314 wird über die Kopplungseinrichtung 322 auf die Antriebsspindel 316 übertragen. Die Antriebsspindel 316 bewegt die Betätigungsmuttern 332 und damit die Betätigungselemente 304 und 306 entlang der Betätigungsachse B nach außen, um die Bremsbacken 112 und 114 mit der Bremstrommel 100 in bremswirksamen Kontakt zu bringen (siehe 1 bis 3). Die Überführung der Betätigungsmuttern 332 und der Betätigungselemente 304 und 306 erfolgt auf die gleiche Weise, wobei die Rotationsrichtung, mit der das Antriebselement 314 rotiert, geändert bzw. umgekehrt wird. Die Betätigungsmuttern 332 bewegen sich mit den Betätigungselementen 304 und 306 nach innen auf das Antriebselement 314 zu.
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Für eine Parkbremsfunktion stellen der Elektromotor 310 und das Getriebe 308 ein höheres Drehmoment bereit. Zunächst werden die Bremsbacken 112 und 114 bei einem Betriebsbremsvorgang über die Betätigungsmuttern 332 und die Betätigungselemente 304, 306 mit der Bremstrommel 100 in Kontakt gebracht. Durch das höhere Drehmoment bzw. das weiter erhöhte Drehmoment des Elektromotors 310, mit dem das Antriebselement 314 angetrieben wird, werden die Kugeln 326 unter radialer Aufweitung des elastischen Elements 324 aus den Vertiefungen 328 in der Antriebsspindel 316 heraus bewegt. Dadurch wird die Antriebsspindel 316 von dem Antriebselement 314 entkoppelt. Das Antriebselement 314 rotiert weiter, sodass die Vorsprünge 360, 362 mit der Wandung der Ausnehmungen 356, 358 des Anschlagselements 344 in Kontakt kommen. Dadurch wird das Anschlagelement 344 über seine Gewindeverbindung mit dem Gehäuse 312 nach außen bewegt, bis es mit dem Haltering 338 unter Komprimierung des Federelements 342 in Kontakt kommt und den Haltering in seiner Position verriegelt. Da das Gewinde des Anschlagselements 344 und des Gehäuses 312 selbsthemmend ausgebildet ist, kann die Betätigungseinheit 300 auf die voranstehend beschriebene Weise für eine Parkbremsfunktion mechanisch verriegelt werden.
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12 zeigt eine Draufsicht einer Betätigungseinheit 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Betätigungseinheit 300 weist ein Hauptgehäuse G auf, in dem das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE aufgenommen ist. In dem Hauptgehäuse G sind Nuten 378 und 380 ausgebildet. In die Nuten 378 und 380 greifen Führungselemente 382 an dem Gehäuse 312 ein, sodass das Gehäuse 312 in das Hauptgehäuse G eingeführt und gegen verdrehen gesichert werden kann. In dem Gehäuse 312 sind Nuten 384, 386 ausgebildet, in die Vorsprünge 388 und 390 an dem Haltering 338 eingreifen. Dies dient zur Sicherung des Halterings 338 gegen Verdrehen. Ferner sind in 12 das Betätigungselement 304 und der Distanzring 336 gezeigt. Der Distanzring 336 hat einen Sechskant-Querschnitt.
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13 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII-XIII in 12. Die Betätigungseinrichtung BE weist die beiden Betätigungsabschnitte BEA und BEB auf. Die folgende Beschreibung fokussiert sich auf den Betätigungsabschnitt BEA, wobei die Ausführungen auch für den Betätigungsabschnitt BEB gelten.
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Die Betätigungseinrichtung 300 weist das Hauptgehäuse G auf, in dem die Nuten 378 und 380 ausgebildet sind. In dem Hauptgehäuse G ist das Gehäuse 312 der Betätigungseinrichtung BE aufgenommen. Das Gehäuse 312 ist gemäß dieser Ausführungsform zweiteilig ausgebildet und setzt sich aus den Gehäuseteilen 312a und 312b zusammen. Die beiden Gehäuseteile 312a und 312b sind über die Führungselemente 382 miteinander verbunden. Die Führungselemente 382 greifen in die Nuten 378 und 380 in dem Hauptgehäuse G ein.
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Die die Betätigungseinrichtung BE weist ein Antriebselement 314 und zwei Antriebsspindeln 316a und 316b auf. Die Antriebsspindeln 316a und 316b weisen jeweils einen Gewindeabschnitt 334a, 334b und einen Verzahnungsabschnitt 394a, 394b auf. Die Verzahnungsabschnitte 394a und 394b sind in Öffnungen 400a und 400b des Antriebselements aufgenommen. Die Öffnungen 400a und 400b weisen eine Verzahnung auf. Die Verzahnung der Öffnungen 400a und 400b stehen mit den Verzahnungsabschnitten 394a und 394b in Eingriff. An die Verzahnungsabschnitte 394a, 394b schließt sich ein Anlageabschnitt 396a, 396b der Antriebsspindeln 316a und 316b an. Die Anlageabschnitte 396a, 396b sind in einer Ausnehmung 398 in dem Antriebselement 314 aufgenommen.
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Die Antriebsspindeln 316a und 316b sind über ein elastisches Element 402 gekoppelt. Das elastische Element 402 ist in Form eines Tellerfederpakets ausgebildet. Das elastische Element 402 erstreckt sich in axialer Richtung zwischen den Anlageabschnitten 396a und 396b der Antriebsspindeln 316a und 316b. Das elastische Element 402 spannt die Antriebsspindeln 316a und 316b in ihre Ausgangsstellung in Anlage mit der Wandung der Ausnehmung 398 vor.
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An den Anlageabschnitten 396a und 396b sind Vorsprünge 404a und 404b ausgebildet. Die Vorsprünge 404a und 404b dienen zur Positionierung des elastischen Elements 402. Die Vorsprünge 404a und 404b können unter Komprimierung des elastischen Elements 402 in Anlage aneinander gebracht werden. Das Antriebselement 314 ist über Lagerhülsen 406 an dem Gehäuse 312 gelagert.
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Die Betätigungseinrichtung BE weist Betätigungsmuttern 332a und 332b auf, die jeweils mit einem Gewindeabschnitt 334a, 334b an der Antriebsspindel 316a, 316b in Eingriff steht. Die Betätigungsmuttern 332a, 332b sind mit den Betätigungselementen 304 und 306 verbunden. Die Betätigungselemente 304, 306 stehen mit Distanzringen 336a, 336b in Kontakt. Die Distanzringe 336a, 336b legen sich an die Halteringe 338a und 338b an, die jeweils ein Axiallager 340a und 340b halten. An den Axiallagern 340a, 340b stützt sich jeweils ein Federelement 342a, 342b. Die Federelemente 342a und 342b können Tellerfedern sein. Die Federelemente 342a, 342b halten das Axiallager 340a, 340b in Kontakt mit einem Anschlagelement 408a, 408b, das zusammen mit einem Lager 410a, 410b in dem Antriebselement 314 aufgenommen ist.
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Das Lager 410a, 410b dient dazu eine Verlagerung der Antriebsmuttern 332a und 332b entlang der Betätigungsachse B relativ zu dem Antriebselement 314 zu ermöglichen. An dem dem Antriebselement 314 zugewandten Ende haben die Betätigungsmuttern 332a und 332b einen nach radial außen vorstehenden Vorsprung auf. Dieser Vorsprung kann umlaufend ausgebildet sein. An diesem Vorsprung stützt sich jeweils eine Rückstellfeder 364a, 364b ab. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 364 an dem Anschlagelement 408a, 408b ab. Die Rückstellfedern 364a, 364b dienen zur Rückstellung der Betätigungsmuttern 332a, 332b in ihre Ausgangsposition nach einer Bremsbetätigung.
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Die Gewindeabschnitte 334a, 334b der Antriebsspindeln 316a und 316b sind jeweils mit einer der Betätigungsmuttern 332a und 332b verschraubt. Das Gewinde der Paarung von Antriebsspindel 316a und Betätigungsmutter 332a und das Gewinde der Paarung von Antriebsspindel 316b und der Betätigungsmutter 332b sind gegenläufig zueinander ausgebildet, sodass eine Rotation des Antriebselements 314 die Betätigungsmuttern 332a und 332b in entgegengesetzte Richtungen entlang der Betätigungsachse B bewegen kann.
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Die Betätigungsmuttern 332a, 332b erstrecken sich durch das Anschlagelement 408a, 408b bzw. durch das Lager 410a, 410b, das Federelement 342a, 342b, das Axiallager 340a, 340b, den Haltering 338a, 338b und den Distanzring 336a, 336b bis zu dem Betätigungselement 304, 306. Das Betätigungselement 304, 306 weist einen Befestigungsvorsprung 348a, 348b auf, der in eine Öffnung 350a, 350b in der Betätigungsmutter 332a, 332b aufgenommen ist. Die Öffnung 350a, 350b ist in einer Stirnfläche der Betätigungsmuttern 332a und 332b ausgebildet. Die Betätigungsmuttern 332a und 332b sind gestuft ausgebildet, damit das Betätigungselement 304, 306, der Distanzring 336a, 336b, der Haltering 338a, 338b und das Axiallager 340a, 340b bei einer Betätigung zusammen mit der jeweiligen Betätigungsmutter 332a, 332b entlang der Betätigungsachse B bzw. in axialer Richtung bewegt werden können.
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14 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIV-XIV in 13. In 14 sind das Antriebselement 314, die Antriebsspindel 316a, die Lagerhülsen 406, das Gehäuseteil 312b und das Hauptgehäuse G dargestellt. Das Antriebselement 314 weist die Öffnung 400a mit einer Verzahnung auf. In der Öffnung 400a ist der Verzahnungsabschnitt 394a der Antriebsspindel 316a aufgenommen. Die Verzahnung der Öffnung 400a und der Verzahnungsabschnitt 394a stehen in Eingriff miteinander, sodass eine Drehmomentübertragung möglich ist.
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Im Folgenden wird die Funktion der in den 12 bis 14 gezeigten zweiten Ausführungsform beschrieben. Das von dem Elektromotor 310 und dem Getriebe 308 angetriebene Antriebselement 314 rotiert, wobei diese Rotation des Antriebselements 314 über die Verzahnung an den Öffnungen 400a, 400b auf die Verzahnungsabschnitte 394a, 394b der Antriebsspindeln 316a und 316b übertragen wird. Die rotierenden Antriebsspindeln 316a und 316b bewegen über ihre Gewindeabschnitte 334a und 334b die Betätigungsmuttern 332a und 334b entlang der Betätigungsachse B nach außen, um die Bremsbacken 112 und 114 in bremswirksamen Kontakt mit der Bremstrommel 100 zu bringen (siehe 1 bis 3). Bei einem Betriebsbremsvorgang hält das elastische Element 402 die Anlageabschnitte 396a und 396b in Anlage mit der Wandung der Ausnehmung 398 in dem Antriebselement 314. Die Überführung der Betätigungsmuttern 332a, 332b und der Betätigungselemente 304 und 306 zurück in die Ausgangsstellung erfolgt auf die gleiche Weise, wobei die Rotationsrichtung, mit der das Antriebselement 314 rotiert, umgekehrt wird. Die Betätigungsmuttern 332a und 332b bewegen sich mit den Betätigungselementen 304 und 306 nach innen auf die Verzahnungsabschnitte 394a und 394b der Antriebsspindeln 316a und 316b zu.
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Für die Parkbremsfunktion stellen der Elektromotor 310 und das Getriebe 308 ein höheres Drehmoment bereit, mit dem das Antriebselement 314 angetrieben wird. Die Bremsbacken 112 und 114 werden über die Betätigungselemente 304, 306 und die Betätigungsmuttern 332a und 332b in Kontakt mit der Bremstrommel gebracht. Die Betätigungselemente 304, 306 stehen somit in Kontakt mit dem Bremsbacken 112 und 114. Durch das hohe Drehmoment bzw. durch ein weiter erhöhtes Drehmoment werden die Gewindeabschnitte 334a und 334b der Antriebsspindeln 316a und 316b aus den Betätigungsmuttern 332a und 332b herausgeschraubt. Dadurch bewegen sich die Antriebsspindeln 316a, 316b in axialer Richtung unter Komprimierung des elastischen Elements 402 nach innen und damit aufeinander zu, sobald die Vorspannkraft des elastischen Elements 402 überschritten ist. Die Bewegung der Antriebsspindeln 316a und 316b aufeinander zu kann so lange erfolgen, bis die Vorsprünge 404a und 404b an dem Anlageabschnitten 396a, 396b aneinander anliegen. Diese axiale Bewegung der Antriebsspindeln 316a und 316b wird durch die Axialverzahnung an den Öffnungen 400a, 400b und an den Verzahnungsabschnitte 394a, 394b erreicht. Die Betätigungseinheit 300 kann somit für die Parkbremsfunktion mechanisch verriegelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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