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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Aktuatorenbaugruppe
für eine
elektromechanische Fahrzeugbremse und eine entsprechend ausgestattete
Fahrzeugbremse mit einem Antrieb, einem zur Betätigung eines Reibelements bewegbaren
Betätigungsglied
und einem Getriebe, wobei das Getriebe eingangsseitig über ein
Krafteingangsglied mit dem Antrieb und ausgangsseitig mit dem Betätigungsglied
gekoppelt ist, wobei weiter das Getriebe eine Kniehebelanordnung mit
zwei Armen aufweist, von welchen der erste Arm über jeweils ein Loslager mit
dem Betätigungsglied und
mit dem Krafteingangsglied gelenkig gekoppelt ist und der zweite
Arm mit dem ersten Arm über
ein Gelenk gekoppelt und vermittels eines eine Schwenkachse definierenden
Festlagers in einem Gehäuse
gelenkig gelagert ist, und wobei zum Aktivieren der Fahrzeugbremse
das Krafteingangsglied linear verlagerbar und dadurch die Kniehebelanordnung
derart aus einer Ruhestellung auslenkbar ist, dass sie das Betätigungsglied
zur Betätigung
des Reibelements verlagert.
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In der Vergangenheit wurden Fahrzeugbremsen üblicherweise
derart ausgebildet, dass hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnungen über einen
Hydraulikkreislauf direkt mit einer Hydraulikdruckquelle gekoppelt
sind, welche gegebenenfalls mittels eines Bremskraftverstärkers über ein
Bremspedal ansteuerbar ist. Derartige Bremsanlagen haben jedoch
den Nachteil, dass ein verhältnismäßig hoher
Installations- und Teileaufwand erforderlich ist, um das Hydrauliksystem
zu installieren und zuverlässig
zu betreiben. Darüber
hinaus sind derartige vollhydraulische Fahrzeugbremsanlagen verhältnismäßig wartungsintensiv
und fehleranfällig,
insbesondere deshalb, weil nach einer bestimmten Betriebsdauer auftretende
Leckagen zu einem Versagen der Fahrzeugbremsanlage führen können. Daher
gibt es Bestrebungen, Fahrzeugbremsanlagen einzusetzen, welche kein
Hydrauliksystem mehr erfordern. Hierfür bieten sich insbesondere
elektrisch betätigte
Fahrzeugbremsanlagen an, wobei man in diesem Zusammenhang auch von "Brake-by-Wire"-Bremsanlagen spricht.
Bei derartigen elektrisch betätigten
Fahrzeugbremsanlagen wird üblicherweise
jedem Fahrzeugrad eine Bremseinheit zugeordnet, die eine Scheiben-
oder Trommelbremse sowie einen Bremskolben umfasst. Der Bremskolben
dient als Betätigungsglied
und drückt
ein Reibelement auf die Bremsscheibe bzw. Brems trommel. Der Bremskolben
kann entweder hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angesteuert
werden. Jedenfalls bestimmt sich die Ansteuerung hinsichtlich Betätigungskraft, Betätigungshub,
Betätigungsdauer
etc. nach der Art der Betätigung
des Bremspedals.
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Eine rein elektromechanisch betätigte Fahrzeugbremsanlage
und korrespondierende Aktuatorenbaugruppe ist beispielsweise aus
der WO 98/01682 A1 bekannt. Dieser Stand der Technik beschreibt
eine Aktuatorenbaugruppe der eingangs bezeichneten Art und eine
korrespondierend ausgebildete Fahrzeugbremse. Die Kniehebelanordnung
wird vermittels eines elektrischen Antriebs aus einer Ruhestellung
ausgelenkt und dadurch das Betätigungsglied
und letztendlich das Reibelement verlagert. Über eine Schwimmsattelanordnung
wird erreicht, dass das Reibelement zusammen mit einem gegenüberliegenden
Reibelement beidseitig auf eine Bremsscheibe drückt und somit zu einer Bremswirkung
führt.
Neben einer derartig über
ein Bremspedal initiierten Bremswirkung ist es jedoch ebenfalls
erforderlich, eine Feststellbremsfunktion, man spricht auch von
Parkbremsfunktion, bereitzustellen. Um dies zu erreichen, sieht
die WO 98/01682 A1 vor, dass zusätzlich
zu einer Krafteinleitung über
den elektrischen Antrieb, die Kniehebelanordnung einen weiteren
Punkt zur Krafteinleitung bereitstellt, an welchem eine Feststellbremskraft
eingeleitet werden kann, die beispielsweise über einen manuell betätigbaren
Bremshebel aufgebracht wird. Dies hat jedoch zur Folge, dass die
Kniehebelanordnung entsprechend konstruktiv ausgestaltet werden
muss und somit hinsichtlich des erforderlichen Bauraums, der Komponentenzahl
und des Montageaufwands Nachteile aufweist.
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Es ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Aktuatorenbaugruppe der eingangs bezeichneten Art
und eine mit der derartigen Aktuatorenbaugruppe ausgebildete Fahrzeugbremse
bereitzustellen, bei welcher eine Feststellbremsfunktion unter geringerem
technischem Aufwand realisierbar ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird durch eine Aktuatorenbaugruppe
und eine mit einer derartigen Aktuatorenbaugruppe ausgestatteten
Fahrzeugbremse gelöst, wobei
die Aktuatorenbaugruppe einen Antrieb, ein zur Betätigung eines
Reibelements bewegbares Betätigungsglied
und ein Getriebe aufweist, wobei das Getriebe eingangsseitig über ein
Krafteingangsglied mit dem Antrieb und ausgangsseitig mit dem Betätigungsglied gekoppelt
ist, wobei weiter das Getriebe eine Kniehebelanordnung mit zwei
Armen aufweist, von welchen der erste Arm über jeweils ein Loslager mit
dem Betätigungsglied
und mit dem Krafteingangsglied gelenkig gekoppelt ist und der zweite
Arm mit dem ersten Arm über
ein Gelenk gekoppelt und vermittels eines eine Schwenkachse definierenden Festlagers
in einem Gehäuse
gelenkig gelagert ist, und wobei zum Aktivieren der Fahrzeugbremse
das Krafteingangsglied linear verlagerbar und dadurch die Kniehebelanordnung
derart aus einer Ruhestellung auslenkbar ist, dass sie das Betätigungsglied zur
Betätigung
des Reibelements verlagert. Bei der erfindungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
ist vorgesehen, dass der Antrieb zum Aktivieren einer Feststellbremse
in dem Festlager um die Schwenkachse schwenkbar gelagert ist und
dass bei einem Verschwenken des Antriebs um die Schwenkachse die Kniehebelanordnung
derart aus der Ruhestellung auslenkbar ist, dass sie das Betätigungsglied
zur Betätigung
des Reibelements verlagert.
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In einem gewöhnlichen Bremsbetrieb während der
Fahrt wird bei der erfindungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
der Antrieb entsprechend der auf das Bremspedal ausgeübten Bremsbetätigungskraft angesteuert
und das Krafteingangsglied dadurch bewegt. Mit der Bewegung des
Krafteingangsglieds wird die Kniehebelanordnung aus ihrer Ruhestellung heraus
bewegt, so dass sich das Betätigungsglied und
mit diesem das Reibelement bewegt. Nach Freigeben des Bremspedals,
d.h. nach Reduzierung der Bremskraft auf den Wert null, bewegt sich
die Kniehebelanordnung wieder in ihre Ruhestellung zurück und die
Bremswirkung wird aufgehoben. Stellt der Fahrer beispielsweise sein
Fahrzeug ab, so ist eine Aktivierung der Feststellbremse erforderlich.
Dabei wird eine Bremswirkung nicht über den Antrieb der Aktuatorenbaugruppe
herbei geführt,
sondern durch ein Verschwenken des – in diesem Fall passiven – Antriebs
um die Schwenkachse, wodurch wiederum die Kniehebelanordnung aus
ihrer Ruhestellung ausgelenkt wird und dadurch das Betätigungsglied
und das Reibelement zur Erzielung einer Bremswirkung verlagert.
Soll die Feststellbremse deaktiviert werden, so wird der Antrieb
in seine ursprüngliche
Position um die Schwenkachse zurückgeschwenkt,
so dass sich auch die Kniehebelanordnung wieder zurück in ihre
Ruhestellung bewegt und die Bremswirkung aufgehoben wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung
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Das Verschwenken des Antriebs um
die Schwenkachse kann entweder motorisch oder mechanisch erfolgen.
Ein motorisches Verschwenken bietet sich beispielsweise dann an,
wenn die Feststellbremse automatisch in bestimmten Betriebssituationen
des Kraftfahrzeugs aktiviert wird, z.B. nach Ausschalten des Motors.
Für ein
mechani sches Verschwenken kann in einer Weiterbildung der Erfindung eine
Feststellbremsmechanik vorgesehen sein, welche ohne zusätzlichen über die
Fahrzeugelektronik aufzubringenden Energieaufwand durch eine von dem
Fahrer aufzubringende Betätigungskraft
bedienbar und entsprechend lösbar
ist. Hierfür
kann ein an sich bekannter Feststellbremshebel mechanisch mit der
Aktuatorenbaugruppe gekoppelt sein.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung des
Getriebes ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass
an dem ersten Arm das Loslager zum Betätigungsglied und das Loslager
zum Krafteingangsglied jeweils im Bereich der Enden des ersten Arms
angeordnet sind und das Gelenk zum zweiten Arm zwischen den Enden
des ersten Arms, vorzugsweise mittig, angeordnet ist. Ferner kann
bei der Ausgestaltung des Getriebes vorgesehen sein, dass an dem zweiten
Arm das Gelenk zum ersten Arm sowie das Festlager jeweils im Bereich
eines der Enden des zweiten Arms angeordnet sind. Das Anordnen der Lager
an den Enden der Arme führt
dazu, dass die maximale Armlänge
ausgenützt
wird und somit eine optimale Nutzung der verfügbaren Hebelwirkung bei zugleich
kompakter Bauweise möglich
ist. Um das Getriebe noch kompakter gestalten zu können, ist
in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite
Arm kürzer
als der erste Arm ausgebildet ist.
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Der Antrieb kann verschiedenartig
ausgebildet sein. Eine kostengünstige
und konstruktiv verhältnismäßig einfache
Lösung
lässt sich
dadurch erreichen, dass der Antrieb als Linearantrieb ausgebildet
ist. Als Linearantrieb kommen beispielsweise Piezoantriebe, Linearmotoren
oder dgl. in Frage. Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Erfindungsvariante
sieht vor, dass der Antrieb einen Spindeltrieb mit einer Antriebsspindel
aufweist, wobei die Antriebsspindel durch einen Elektromotor drehangetrieben
ist und in dem Festlager um die Schwenkachse schwenkbar gelagert
ist. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen
sein, dass das Krafteingangsglied als auf der Antriebsspindel verlagerbare
Spindelmutter ausgebildet ist. Die Spindelmutter kann mit einem
Kugelumlauf ausgebildet sein, um Reibungsverluste gering zu halten.
Die Verwendung eines Spindeltriebs hat den Vorteil, dass dieser kostengünstig verfügbar, robust
und wartungsfreundlich ist.
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Grundsätzlich kann der Antrieb verwendet werden,
um die Kniehebelanordnung aus ihrer Ruhestellung in eine Auslenkstellung
und aus dieser Auslenkstellung zurück in ihre Ruhestellung zu
bewegen. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch Vorspannmittel
vor, welche die Kniehebelanordnung in ihre Ruhestellung zurück drängen. Bei
dieser Weiterbildung der Erfindung wird der Antrieb lediglich dann eingesetzt,
wenn die Kniehebelanordnung aus ihrer Ruhestellung in eine Auslenkstellung überzuführen ist.
Als Vorspannmittel können
beispielsweise Federelemente, Gummipuffer oder dgl. eingesetzt werden.
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Im Hinblick auf das die Schwenkachse
definierende Festlager, welches den zweiten Arm in dem Gehäuse gelenkig
lagert und als Schwenkpunkt für den
Antrieb, insbesondere für
die Antriebsspindel bei der Verwendung eines Spindeltriebs, dient,
ist in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse eine Lagerbohrung und einen
diese umgebenden koaxialen Ringfortsatz aufweist, wobei die Bohrungsachse
mit der Schwenkachse zusammenfällt.
Zur Realisierung des schwenkbaren Antriebs ist in diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass der Antrieb über wenigstens einen Schwenkhebel
um die Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei sich der wenigstens
eine Schwenkhebel schwenkbar auf dem Ringfortsatz abstützt. Bei
Verwendung eines Elektromotors für
den Antrieb kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor in einem
Motorgehäuse
aufgenommen ist, an welchem die Schwenkhebel angreifen.
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Die Verschwenkung des zweiten Arms
um die Schwenkachse kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung
konstruktiv dadurch erreicht werden, dass in der Lagerbohrung ein
Lagerbolzen schwenkbar gelagert ist, auf welchem sich der zweite Arm
schwenkbar abstützt.
Ferner kann bei dieser Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein,
dass zur Ausbildung eines die beiden Arme verbindenden Gelenks der
erste Arm wenigstens einen Lagerzapfen und der zweite Arm eine den
wenigstens einen Lagerzapfen aufnehmende Aufnahmebohrung aufweist.
Grundsätzlich
reicht es aus, wenn die einzelnen Arme der Kniehebelanordnung als
Einzelstreben ausgeführt
sind. Man erreicht jedoch eine höhere Stabilität der Kniehebelanordnung,
wenn der zweite Arm mit zwei, vorzugsweise voneinander getrennten, Streben
ausgeführt
ist, welche beidseits des ersten Arms verlaufen. Dadurch kann ein
Tordieren oder Ausknicken der Kniehebelanordnung wirksamer unterdrückt werden,
was die Zuverlässigkeit
der erfindungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
und einer entsprechend ausgerüsteten
Fahrzeugbremse weiter erhöht.
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Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der
einzelnen Gelenke kann vorgesehen sein, dass zur Ausbildung des
das Betätigungsglied
mit dem ersten Arm koppelnden Loslagers das Betätigungsglied an seinem dem
ersten Arm zugewandten Bereich sphärisch ausgebildet ist und in
eine komplementär
ausgebildete Aufnahmepfanne am ersten Arm eingreift und dass ein
Zuganker beide Elemente in gegenseitiger Anlage hält.
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Ferner kann in diesem Zusammenhang
weiter vorgesehen sein, dass zur Ausbildung des das Krafteingangsglied
mit dem ersten Arm koppelnden Loslagers das Krafteingangsglied an
seinem dem ersten Arm zugewandten Bereich sphärisch ausgebildet ist und in
eine komplementär
ausgebildete Aufnahmepfanne am ersten Arm eingreift.
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Ein wesentlicher Vorteil einer mit
der erfindungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
ausgestatteten Fahrzeugbremse besteht darin, dass die Schwenkbarkeit
der Aktuatorenbaugruppe (Motor-Spindel-Einheit) auch zu einer wesentlichen
Verbesserung des Wirkungsgrades der Fahrzeugbremse führt, weil
bei Betätigung
auftretende Quer- bzw. Seitenkräfte kompensiert
werden. Diese Schwenkbarkeit der Aktuatorenbaugruppe ist auch für das Selbstlöseverhalten
der Fahrzeugbremse forderlich. Zwar ist die zugrundeliegende Kniehebelgeometrie theoretisch
frei von Quer- bzw. Seitenkräften,
so dass eine Schwenkbarkeit der Aktuatorenbaugruppe nicht erforderlich
wäre. Allerdings
treten aufgrund des in den Lagern vorhandenen Spiels bei einer herkömmlichen
Kniehebelgeometrie in der Praxis doch Quer- bzw. Seitenkräfte auf.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand
der beiliegenden Figuren erläutert.
Es stellen dar:
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1 eine
schematische Darstellung der neuerungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe mit
einer Kniehebelanordnung in Ruhestellung;
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2 eine
Ansicht entsprechend 1,
bei welcher die Kniehebelanordnung jedoch zur Erzielung einer Bremswirkung
ausgelenkt ist;
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3 eine
Ansicht entsprechend 1,
bei welcher der Antrieb zur Erzielung einer Feststellbremseinwirkung
verschwenkt ist;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
einer neuerungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
in der Seitenansicht;
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5 eine
Schnittansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 4, geschnitten entlang der Schnittebene
V-V aus 4;
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6 eine
Schnittansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 4 und 5, geschnitten entlang der Schnittebene
VI-VI aus 4, und
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7 eine
dreidimensionale Ansicht einer Fahrzeugbremseinheit, welche mit
der Aktuatorenbaugruppe gemäß den 4 bis 6 ausgestattet ist.
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Detaillierte Beschreibung
erfindungsgemäßer Ausführungsformen
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In 1 ist
die Aktuatorenbaugruppe schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. 1 zeigt die Aktuatorenbaugruppe 10 in
ihrer Ausgangsstellung (Ruhestellung), d.h. es ist weder eine Bremswirkung
durch Betätigung
des Bremspedals noch durch Aktivierung der Feststellbremse initiiert. Die
Aktuatorenbaugruppe 10 umfasst einen Antrieb 12.
Dieser ist ausgebildet mit einem Elektromotor 14, eine
von dem Elektromotor 14 entsprechend dem Doppelpfeil P1 rotatorisch antreibbare Gewindespindel 16 und
eine auf der Gewindespindel 16 angeordnete, mit dieser
in Gewindeeingriff stehende Spindelmutter 18. Die Gewindespindel 16 ist
an einem Gehäuse 20 über ein
Festlager 22 um eine Schwenkachse A schwenkbar und um ihre
Längsachse
entsprechend Pfeil P1 drehbar gelagert.
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Die Aktuatorenbaugruppe 10 umfasst
ferner ein als Kniehebelanordnung 24 ausgeführtes Getriebe.
Die Kniehebelanordnung 24 umfasst einen ersten Arm 26 und
einen zweiten Arm 28. Der erste Arm 26 ist mit
seinem einen Ende in einem Gelenk 30 um eine zur Zeichenebene orthogonale
Achse schwenkbar an der Spindelmutter 18 gelagert. Mit
seinem entgegengesetzten Ende ist der erste Arm 26 über ein Loslager 32 an
einem Bremskolben 34 um eine zur Zeichenebene orthogonale Achse
schwenkbar gelagert. Der Bremskolben 34 ist linear in einer
Kolbenführung 36 geführt. Über den
Bremskolben 34 lässt sich
ein in 1 bis 3 nicht gezeigtes Reibelement entweder
unmittelbar oder mittelbar ansteuern, welches dann in der Folge
in an sich bekannter Weise, beispielsweise über eine Schwimmsattelanordnung, an
einer Bremsscheibe angreift.
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Wendet man sich wieder der Kniehebelanordnung 24 zu,
so erkennt man, dass der zweite Arm 28 an seinem einen
Ende in dem Festlager 22 um die Achse A schwenkbar gelagert
ist und an seinem entgegengesetzten Ende über ein Gelenk 38 um
eine zur Zeichenebene orthogonale Schwenkachse B schwenkbar mit
dem ersten Arm 26 verbunden ist.
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Im Falle einer Betätigung einer
mit der Aktuatorenbaugruppe 10 ausgerüsteten Fahrzeugbremse wird
der Elektromotor 14 entsprechend der Bremsbetätigungskraft
am Bremspedal elektrisch angesteuert, so dass sich dessen Ausgangswelle
dreht. Dadurch dreht sich die Antriebsspindel 16 entsprechend Pfeil
P2 in 2.
Bei einer derartigen Drehung verlagert sich die auf der Gewindespindel 16 gewindemäßig geführte Spindelmutter 18 linear
entsprechend Pfeil P3 in Richtung nach oben.
Durch diese Linearbewegung der Spindelmutter 18 entlang
der Gewindespindel 16 wird der erste Arm 26 der
Kniehebelanordnung 24 verlagert. Diese Verlagerung des
ersten Arms der Kniehebelanordnung 24 unterliegt jedoch bestimmten
Zwängen.
Zum einen kann sich das im Loslager 32 gelenkig aufgenommene
Ende des ersten Arms 26 aufgrund der Linearführung des
Bremskolbens 34 in der Kolbenführung 86 nur in linearer Richtung
entsprechend Pfeil P4 bewegen. Zum anderen
kann sich die Schwenkachse B des auf dem ersten Arm 26 angeordneten
Gelenks 38, mit welchem der erste Arm 26 mit dem
zweiten Arm 28 gelenkig verbunden ist, lediglich auf der
in 2 mit einer Strichpunktlinie
eingezeichneten Kreisbogenbahn K bewegen. Dies liegt daran, dass
der zweite Arm 28 mit seinem einen Ende um die Schwenkachse
A schwenkbar in dem Festlager 22 gelagert ist, so dass das
mit dem Gelenk 38 verbundene andere Ende des zweiten Arms 28 sich
auf der Kreisbogenbahn K bewegen muss. Diese für eine Verlagerung der Spindelmutter 18 auf
der Antriebsspindel 16 zwanghafte Bewegung des ersten Arms 26 führt letztendlich
zu einer Verlagerung des Bremskolbens 34 aus seiner in 2 strichliert gezeigten
Position in seine in 2 durchgezogene
und mit 34' bezeichnete
Position. Dies bedeutet, dass durch eine Drehung der Gewindespindel 16 und
eine dadurch bewirkte Verlagerung der Spindelmutter 18 entlang
der Gewindespindel 16 eine Verlagerung des Bremskolbens 34 und
damit eine Betätigung
der Bremse erreicht werden kann.
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Eine komplementäre Rückstellbewegung kann beispielsweise
durch eine komplementäre
Ansteuerung des Motors 14 oder durch eine Passivschaltung
des Motors 14 und eine Wirkung eines entsprechenden Rückstellmittels
erreicht werden.
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Wendet man sich nun 3 zu, so erkennt man eine von der Bremssituation
gemäß 2 abweichende Konstellation. 3 zeigt vielmehr eine mögliche Stellung
der Komponenten der Aktuatorenbaugruppe 10 im Falle einer
Feststellbremswirkung.
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Ausgehend von der Ruhestellung gemäß 1 wurde entsprechend Pfeil
P5 der Antrieb 12 um den Winkel α aus seiner
in 1 gezeigten Lage
mit im Wesentli chen vertikaler Ausrichtung der Gewindespindel 16
um die Schwenkachse A heraus geschwenkt. Dies kann beispielsweise
durch eine nicht gezeigte Feststellbremsmechanik erfolgen, die mit einem
Feststellbremshebel in an sich bekannter Weise gekoppelt ist, oder
auch motorisch. Auch bei einer derartigen Verschwenkung des Antriebs 12 um
die Schwenkachse A wird die Kniehebelanordnung 24 aus ihrer
in 1 gezeigten Ruhestellung
heraus verlagert. Dabei sind wiederum die mit Bezug auf 2 bereits erläuterten
Bewegungszwänge
zu berücksichtigen,
nämlich
zum einen die Bewegung des mit dem Gelenk 38 verbundenen
Endes des zweiten Arms 28 auf der Kreisbogenbahn K sowie
die rein lineare Verlagerung des mit dem Gelenk 32 verbundenen
Endes des ersten Arms 26 entlang dem Pfeil P4. Bedingt
durch diese Bewegungszwänge
verlagert sich bei einer derartigen Verschwenkung des Antriebs 12 um
die Schwenkachse A die Spindelmutter 18 entsprechend Pfeil
P3 auf der Gewindespindel 16, wobei
sich diese gegen einen allenfalls geringen Widerstand des Motors 14 frei
drehen kann. Ferner verlagert sich der Bremskolben aus seiner in 3 strichliert gezeichneten
Ausgangsstellung 34 in seine in 3 durchgezogene und mit 34' bezeichnete Bremsstellung.
Dies bedeutet, dass durch Verschwenken des Antriebs 12 um
die Schwenkachse A wiederum eine Verlagerung des Bremskolbens 34 innerhalb
der Kolbenführung 36 erzielt
werden kann und damit eine Bremswirkung erreicht werden kann.
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Um die Aktuatorenbaugruppe 10 aus
der in 3 gezeigten Darstellung
in die in 1 gezeigte Ausgangsstellung
zurückzuführen, ist
die Bremsmechanik entsprechend zu lösen. Wie bereits mit Bezug auf 2 erläutert, kann eine derartige
Rückstellbewegung
beispielsweise durch Vorspannmittel oder dgl. erreicht werden, welche
die Aktuatorenbaugruppe 10 in ihre in 1 gezeigte Ruhestellung vorspannen.
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Nachdem mit Bezug auf 1 bis 3 das Grundprinzip der Endung erläutert wurde,
soll nachfolgend auf eine mögliche
konstruktive Ausgestaltungsform der Erfindung eingegangen werden,
wobei vorab anzumerken ist, dass es sich dabei lediglich um ein
mögliches
Ausführungsbeispiel
handelt, welches die Erfindung nicht abschließend beschreibt. Zur Vermeidung
von Wiederholungen sollen, sofern möglich, für gleichwirkende oder gleichartige
Komponenten dieselben Bezugszeichen wie in der Beschreibung der 1 bis 3 verwendet werden, jedoch mit der Ziffer "1" vorangestellt.
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4 zeigt
eine Seitenansicht der neuerungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe 110 und
Figuren 5 und 6 stellen jeweils Schnittansichten
entlang den Schnittebenen V-V und VI-VI aus 4 dar. In einem Gehäuse 120 ist der Antrieb 112 um
die Achse A schwenkbar gelagert. Der Antrieb 112 umfasst
einen Elektromotor 114, mit einem Stator 140 und
einem Rotor 142. Der Rotor 142 ist über eine
Motorwelle 144 drehbar in einem Motorgehäuse 146 gelagert. Im
Einzelnen wird diese Lagerung über
zwei Kugellager 148 und 150 erreicht, wobei das
Kugellager 148 unmittelbar in dem abgestuften Motorgehäuse 146 und
das Kugellager 150 in einem gesondert ausgebildeten Gehäusedeckel 152 aufgenommen
ist. Die Motorwelle 144 nimmt zentral eine Gewindespindel 116 auf,
welche drehfest mit der Motorwelle 144 verbunden ist. Mit
anderen Worten dreht sich bei einer Motorbewegung die Gewindespindel 116 zusammen mit
der Motorwelle 144.
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Das Motorgehäuse 146 weist an zwei
entgegengesetzten Seiten Haltezapfen 154 auf. An diesen Haltezapfen 154 ist
jeweils ein Schwenkhebel 156 festgeklemmt. Diese Schwenkhebel 156 erstrecken sich
richtungsparallel zum Gehäuse 120 hin.
Das Gehäuse 120 weist
korrespondierende Lagerzapfen 158 auf, auf welchen Gleitlagerbuchsen 160 aufgesteckt
sind. Auf den Gleitlagerbuchsen 160 lagern diese umgreifend
die Schwenkhebel 156 derart, dass sie um die Schwenkachse
A unter geringem Kraftaufwand verschwenkbar sind. Dadurch lässt sich
das Motorgehäuse 146 um
die Schwenkachse A verschwenken. Das Ausmaß der Verschwenkung wird durch
einen flexiblen Balg 162 begrenzt, welcher zwischen dem
Gehäuse 120 und
dem Motorgehäuse 146 angeordnet
ist. Ferner sorgt dieser flexible Balg dafür, dass der Innenraum des Gehäuses 120 gekapselt
ist und dadurch ein Eindringen von Schmutz oder dgl. in diesen Innenraum
verhindert werden kann.
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Die Lagerzapfen 158 sind
mit einer koaxialen Durchgangsbohrung versehen, wobei die Bohrungsachse
mit der Schwenkachse A zusammenfällt.
In diese koaxiale Durchgangsbohrung sind weitere Gleitlagerbuchsen 164 eingesetzt,
welche jeweils einen Lagerbolzen 166 lagernd aufnehmen.
Die Lagerbolzen 166 schließen im Wesentlichen bündig mit den
Außenseiten
der Lagerzapfen 158, der Gleitlagerbuchsen 160, 164 und
der Schwenkhebel 156 ab. Von dieser Außenseite ragen sie jedoch in
das Innere des Gehäuses 120 hinein.
Im Gehäuseinneren
lagert auf den Lagerbolzen 166 jeweils ein Schwenkarm 168 um
die Schwenkachse A schwenkbar. Die Schwenkarme 168 erfüllen die
Funktion des zweiten Arms 28 gemäß den 1 bis 3.
Diese Schwenkarme 168 erstrecken sich orthogonal zur Schwenkachse
A. Sie weisen bei richtungsparalleler Lage eine koaxiale Bohrung
mit der zur Schwenkachse A paralle len Schwenkachse B auf. In diese
Bohrungen der Schwenkarme 168 sind wiederum Gleitlagerbuchsen 170 eingesetzt.
In die Gleitlagerbuchsen 170 greifen korrespondierende
Lagerzapfen 172, welche sich koaxial, jedoch in entgegengesetzter
Richtung, erstrecken.
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Die Lagerzapfen 172 sind
an einem Arm 126 angeformt, welcher sich ausgehend von
den Lagerzapfen 172 wiederum in Richtung der Lagerbolzen 166 erstreckt.
Auf Höhe
der Lagerbolzen 166 weist der Arm 126 eine zentrale
Bohrung 174 auf, deren Bohrungsachse orthogonal zur Schwenkachse
A verläuft,
diese jedoch schneidet. An dem Arm 126 ist, wie 6 zu entnehmen ist, eine
Spindelmutter 118 angebracht, welche mit einem Innengewinde
versehen ist, die in das Außengewinde
der Gewindespindel 116 gewindemäßig eingreiftt. An der Spindelmutter 118 ist
ein sphärisch
ausgebildetes Zwischenstück 176 angebracht,
welches in einem pfannenförmig
ausgebildeten Aufnahmeteil 178 aufgenommen ist und in diesem
abgleiten kann. Das Aufnahmeteil 178 ist an dem Arm 126 befestigt.
Somit lässt
sich die Spindelmutter 118 relativ zu dem Arm 126 durch
Abgleiten des Zwischenstücks 176 in
dem Aufnahmeteil 178 verschwenken.
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An dem von der zentralen Bohrung 174 entfernten
Ende des Arms 126 ist an diesem ein weiteres pfannenförmiges Aufnahmeteil 180 angebracht, in
welches ein weiteres sphärisches
Zwischenstück 182 eingreift.
Das Zwischenstück 182 ist
wiederum an einem Bremskolben 184 angebracht. Der Bremskolben 184 wird
ferner über
einen Zuganker 186 an dem Arm 126 gehalten. Dabei
liegt der Zuganker 186 auf einer Haltescheibe 188 auf,
die in einem durchmesserreduzierten Abschnitt des Bremskolbens gegen
ein Herausgleiten gesichert ist. Der Bremskolben 184 wirkt
mit einem Reibelement 190 zusammen, welches an seiner von
dem Bremskolben 184 abgewandten Seite einen Reibbelag 192 aufweist.
Dieser Reibbelag 192 kann bei einer Betätigung der Bremse, sei es während der
Fahrt des Fahrzeugs oder durch Aktivierung der Feststellbremse,
in Anlage mit einer nicht gezeigten Bremsscheibe gebracht werden.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, dass
der Bremskolben 184 mit Bewegungsspiel in einer Aufnahmeöffnung des
Gehäuses 120 aufgenommen
ist und sich in dieser linear verlagern kann.
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Die mit Bezug auf 4 bis 6 beschriebene Ausgestaltung
der Erfindung funktioniert so, wie in der schematischen Darstellung
mit Bezug auf 1 bis 3 be schrieben. Dies bedeutet,
dass zur Erreichung einer Bremswirkung im Normalbetrieb der Bremse
die in den 4 bis 6 in Ruhestellung gezeigte
Anordnung durch Aktivieren des Elektromotors 114 betätigt werden
kann. Dabei dreht sich die Gewindespindel 116, so dass
die Spindelmutter 118 auf der Gewindespindel 116 verlagert
wird. Dadurch verschwenkt sich der Arm 126, wobei dessen Schwenkbewegung
den vorstehend angesprochenen Zwängen
unterliegt: Zum einen muss sich der Arm 126 im Wesentlichen
linear mit dem Bremskolben 184 mitbewegen und kann sich
nur über
das durch die Komponenten 180 und 182 realisierte
Gelenk verschwenken. Zum anderen wird der Bewegung des Arms 126 eine
Schwenkbewegung der Schwenkachse B um die Schwenkachse A auferlegt, da
die beiden Schwenkarme 168 lediglich eine derartige Schwenkbewegung
zulassen. Letztendlich kommt es zu der in 2 gezeigten Auslenkung der gesamten Anordnung,
so dass das Reibelement 190 verlagert wird.
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Wird jedoch statt einer elektrischen
Ansteuerung des Motors 114 der gesamte Antrieb um die Schwenkachse
A verschwenkt, beispielsweise über eine
Feststellbremsmechanik oder über
einen motorischen Antrieb zur automatischen Betätigung der Feststellbremse,
so schwenkt das Motorgehäuse 146 aufgrund
der schwenkbaren Lagerung vermittels der Schwenkhebel 156 um
die Schwenkachse A. Dabei verschwenkt sich auch die Gewindespindel 116 um
die Schwenkachse A, was wiederum zu einer Auslenkung des Arms 126 führt. Bei
dieser Auslenkung bewegt sich der Arm 126 zum einen entlang
der Gewindespindel 116, welche sich gegen einen geringen
Motorwiderstand aufgrund der Auslenkung zwangsweise dreht. Diese
Bewegung der Spindelmutter 118 auf der Gewindespindel 116 reicht
jedoch nicht aus, um die Schwenkbewegung des Antriebs 112 um
die Schwenkachse A vollständig
auszugleichen. Daher werden auch die Schwenkarme 168 und der
Arm 126 unter den vorstehend mehrfach geschilderten Bewegungszwängen ausgelenkt,
so dass es wiederum zu einer Linearverschiebung des Bremskolbens 184 und
zur Erzielung einer Bremswirkung kommt. Diese Bremswirkung wird
so lange aufrecht erhalten, wieder Antrieb 112 und damit
die Gewindespindel 116 verschwenkt sind. Nach Rückschwenken,
beispielsweise nach Lösen
der Feststellbremsmechanik, kann dann die gesamte Anordnung wieder ihre
in 4 bis 6 gezeigte Ruhestellung einnehmen.
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7 zeigt
eine dreidimensionale Ansicht der in 4 bis 6 beschriebenen Ausführungsform
in einer möglichen
Einbausituation. Es sei darauf hingewiesen, dass die Aktuatorenbaugruppe 110 in
dieser Darstellung an einer Schwimmsattelanordnung 194 angebracht
ist. In 7 ist ferner
eine Rückstellfeder 196 gezeigt,
welche den Arm 126 in seine in 5 gezeigte Ausgangsstellung zurück spannt.
Diese greift armseitig in eine Aufnahmebohrung eines Federzapfens 198,
der auch in 5 zu erkennen
ist. An ihrem anderen Ende ist die Rückstellfeder 196 am Gehäuse in einer
Aufnahmelasche fixiert. 7 zeigt schließlich noch
eine Steckeraufnahme 199 zum Anschließen von Motoranschlussleitungen.
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Vorstehend wurde eine Aktuatorenbaugruppe
für eine
elektromechanische Fahrzeugbremse und eine korrespondierende Fahrzeugbremse
beschrieben, welche in einer Brake-by-Wire-Fahrzeugbremsanlage ohne
das Erfordernis eines zusätzlichen
hydraulischen Bremssystems eingesetzt werden kann. Diese Aktuatorenbaugruppe
hat den Vorteil, dass sie mit einfach realisierbaren mechanischen
Mitteln eine Feststellbremsfunktion bietet. Eine derartige mechanische
Ausgestaltung erlaubt es dennoch, die Aktuatorenbaugruppe verhältnismäßig kompakt
auszugestalten, so dass gegenüber
einer herkömmlichen
Realisierung ohne Feststellbremsfunktion kaum zusätzlicher
Bauraum erforderlich ist. Auch die Ansteuerung der neuerungsgemäßen Aktuatorenbaugruppe
im Falle der Aktivierung der Feststellbremse ist verhältnismäßig einfach.