DE102008048753A1

DE102008048753A1 - Kombinierte Fahrzeugbremse mit elektromechanisch betätigbarer Feststellbremse

Info

Publication number: DE102008048753A1
Application number: DE102008048753A
Authority: DE
Inventors: Thomas Winkler; Anja Klimt; Hanspeter Kuster
Original assignee: SFS Intec AG; Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: SFS Intec AG; Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-10-27
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2009-04-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Fahrzeugbremse, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsvorrichtung aufweist, wobei in einem Bremsgehäuse ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, der zur Durchführung von Betriebsbremsungen mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Bremskolben zur Erzielung einer Bremswirkung entlang einer Kolbenlängsachse betätigbar ist, und wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben mittels eines Getriebes wirkt, indem das Getriebe die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen bewirkt und in der betätigten Stellung hält, wobei das Getriebe eine Gewindespindel und eine Gewindemutter aufweist, die über mehrere Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen. Um ein Verklemmen des Getriebes zu verhindern weist die vorliegende Erfindung mechanische Mittel (23, 24, 25, 26) auf, die ein Verklemmen zwischen einem Kragen (19) der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) verhindern und entweder durch eine Erhebung (25) an der dem Antrieb abgewandten Ende der Gewindespindel (2) gebildet ist, die mit einer Anschlagfläche (26) in der Gewindemutter (3) zusammenwirkt oder durch eine Erhebung (23) in der Gewindemutter (3) gebildet ist, die mit einer Anschlagfläche (24) an der dem Antrieb ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Fahrzeugbremse Fahrzeugbremse, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsvorrichtung aufweist, wobei in einem Bremsgehäuse ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, der zur Durchführung von Betriebsbremsungen mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Bremskolben zur Erzielung einer Bremswirkung entlang einer Kolbenlängsachse betätigbar ist, und wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben mittels eines Getriebes wirkt, indem das Getriebe die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen bewirkt und in der betätigten Stellung hält, wobei das Getriebe eine Gewindespindel und eine Gewindemutter aufweist, die über mehrere Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen.
Eine derartige hydraulische Fahrzeugbremse mit elektrisch betätigbarer Feststellbremsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 50 803 B4 bekannt. Bei der vorbekannten Fahrzeugbremse ist ein Getriebe vorgesehen, das nach dem Wirkprinzip einer Gewindemutter-Spindel-Anordnung die Drehbewe gung des Elektromotors in eine Längsbewegung des Bremskolbens zur Erzielung einer Feststellkraft umsetzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist diese Getriebeeinheit als sogenannte „Spindel-/Kugelumlaufbüchsenanordnung" ausgebildet, die auch Kugelgewindetrieb oder Kugelumlaufspindel genannt wird. Diese Kugelgewindetriebe weisen eine Gewindespindel und eine Gewindemutter auf, die über mehrere Wälzkörper miteinander in Kontakt stehen. Problematisch bei dieser Getriebeart ist, dass es beim Zurückdrehen des linear beweglichen Getriebeteils zu einem Verklemmen kommen kann, das allein aufgrund der Kraft des elektromechanischen Aktuators nicht wieder gelöst werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Fahrzeugbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass ein Verklemmen des Getriebes verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass mechanische Mittel vorgesehen sind, die ein Verklemmen zwischen einem Kragen der Gewindespindel und der Gewindemutter verhindern.
In einer ersten Ausführungsform sind die mechanischen Mittel durch eine Erhebung an der dem Antrieb abgewandten Ende der Gewindespindel gebildet, die mit einer Anschlagfläche in der Gewindemutter zusammenwirkt.
In einer zweiten Ausführung sind die mechanischen Mittel durch eine Erhebung in der Gewindemutter gebildet, die mit einer Anschlagfläche an der dem Antrieb abgewandten Ende der Gewindespindel zusammenwirkt.
Bei beiden Ausführungsformen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Erhebung und der Anschlagfläche geringer ist, als der Abstand zwischen einem Kragen der Gewindespindel und einer dem Kragen zugewandten Aufstandsfläche der Gewindemutter.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Kragen der Gewindespindel von einer Stufenbohrung im Bremsgehäuse aufgenommen wird und über ein Axiallager am Bremsgehäuse abgestützt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Fahrzeugbremse mit hydraulisch betätigbarer Betriebsbremse und elektromechanisch betätigbarer Feststellbremse;
2 eine erste Alternative der erfindungsgemäßen mechanischen Mittel, die ein Verklemmen zwischen Gewindespindel und Gewindemutter verhindern und
3a, b ein Ausschnitt aus 2 sowie eine zweite Alternative der erfindungsgemäßen Mittel zum Verhindern des Verklemmens zwischen Gewindespindel und Gewindemutter.
Die in 1 dargestellte hydraulische Fahrzeugbremse weist einerseits eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse und andererseits eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse auf. Die Fahrzeugbremse ist im gezeigten Beispiel als Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgeführt, deren durch eine hydraulische Betätigung hervorgerufene Funktion dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann wohlbekannt ist und deswegen nicht näher erläutert zu werden braucht. Der Betätigung der Feststellbremse dient ein elektromechanischer Aktuator 7 bzw. Elektromotor 7, der zusammen mit einem zweistufigen Getriebe, der erforderlichen Sensorik sowie einer elektronischen Steuereinheit 22 in einem Antriebsmodul 21 integriert ist. Die oben erwähnte Fahrzeugbremse weist weiterhin ein Bremsgehäuse bzw. einen Bremssattel 20 auf, welcher den äußeren Rand einer nicht dargestellten Bremsscheibe und zwei auf beiden Seiten der Bremsscheibe angeordnete Bremsbeläge 33, 34 umgreift. Das Bremsgehäuse 20 bildet auf seiner Innenseite einen Bremszylinder 9, der einen Bremskolben 5 axial verschiebbar aufnimmt. In den zwischen Bremszylinder 9 und Bremskolben 5 gebildeten Betriebsdruckraum 6 kann zur Durchführung von Betriebsbremsungen Bremsflüssigkeit zugeführt werden, so dass sich ein Bremsdruck aufbaut, der den Bremskolben 5 axial entlang einer Kolbenlängsachse A zur Bremsscheibe hin verschiebt. Dadurch wird der dem Bremskolben 5 zugewandte Bremsbelag 34 gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei als Reaktion das Bremsgehäuse 20 sich in der entgegen gesetzten Richtung verschiebt und dadurch auch den anderen Bremsbelag 33 gegen die Bremsscheibe drückt.
Wie bereits erwähnt wurde, ist eine Feststellbremsvorrichtung zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen elektromechanisch betätigbar und wirkt ebenfalls auf den Bremskolben 5. Dazu ist ein Getriebe 1 vorgesehen, das die Rotationsbewegung des elektromechanischen Aktuators 7 bzw. Elektromotors 7 in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens 5 entlang der Achse A bewirkt. Das Getriebe 1 wird im Wesentlichen durch eine Gewin despindel 2 und eine Gewindemutter 3 gebildet, die über Wälzkörper 4 miteinander in Verbindung stehen. Die Wälzkörper 4 sind als Kugeln ausgebildet. Ein mit der Gewindespindel 2 verbundener Schaft 17 ragt an der der Bremsscheibe abgewandten Seite aus dem Bremsgehäuse 20 heraus und wird unter Zwischenschaltung eines zweistufigen Untersetzungsgetriebes von dem vorhin erwähnten elektromechanischen Aktuator 7 angetrieben. Dabei sind Mittel zum Abdichten des Betriebsdruckraums 6 in der Bohrung des Bremsgehäuses 20, durch die der Schaft 17 ragt, vorgesehen. Die auf die Gewindespindel 2 übertragene Rotationsbewegung wird über die Kugeln 4, die sich im Gewindegang zwischen Gewindespindel 2 und Gewindemutter 3 befinden, auf die Gewindemutter 3 übertragen, die eine Translationsbewegung in Richtung der Achse A vollzieht. Dadurch wird auch der Bremskolben 5 betätigt, an dem sich die Gewindemutter 3 abstützt. Gleichzeitig wird die Gewindespindel 2 von einer Stufenbohrung 30 im Bremsgehäuse 20 aufgenommen und stützt sich über einen mit der Spindel 2 verbundenen Kragen 19 und ein Axiallager 18 am Bremsgehäuse 20 ab. Das Getriebe 1 setzt also die Drehbewegung des elektromechanischen Aktuators 7 in eine Linearbewegung um und ist für die Generierung der Zuspannkraft zur Durchführung eines Feststellbremsvorganges verantwortlich.
Bei einer Betätigung des Getriebes 1 unter Last rollen die Wälzkörper 4 im Gewindegang ab. Dadurch wird ein verhältnismäßig hoher Wirkungsgrad von 80% bis 95% erreicht. Bei einem lastfreien Betätigen des Getriebes 1 rutschen die Wälzkörper 4 dagegen, d. h. bis der dem Bremskolben 5 zugeordnete Bremsbelag 34 an der nicht dargestellten Bremsscheibe anliegt, rutschen die Kugeln 4, weil es sich hierbei um eine nahezu lastfreie Betätigung handelt. Erst unter Last beginnen die Kugeln 4 zu wälzen bzw. abzurollen. Das Getriebe 1 wirkt al so gleichzeitig als Nachstellung falls die Bremsbeläge 33, 34 verschlissen sind. Der Verzicht auf eine separate Nachstelleinrichtung bzw. die Integration von Nachstelleinrichtung und Betätigungseinrichtung in ein einziges Bauteil ist besonders kostengünstig und gleichzeitig robust. Damit das Abrollen der Wälzkörper 4 unter Last und das Rutschen bei lastfreier Betätigung des Getriebes 1 stets möglich ist, ist ein Federelement 10 vorgesehen, das einen Wälzweg zum Abrollen der Wälzkörper vorhält.
Der vorhin erwähnte Elektromotor 7 und das zweistufige Getriebe werden dabei von einem zum Antriebsmodul 21 gehörenden Gehäuse 28 aufgenommen, das mit einem Gehäusedeckel 28a verschließbar ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das zweistufige Getriebe als Schneckengetriebe 11, 12 ausgebildet. Schneckengetriebe sind eine Kategorie der Schraubwälzgetriebe, bei denen im Gegensatz zu den Wälzgetrieben auch ein Gleitanteil in der Bewegung vorhanden ist. Aufgebaut ist ein solches Schneckengetriebe aus einem schraubenförmig verzahnten Rad, einer Schnecke, und einem darin kämmenden schrägverzahnten Rad, dem Schneckenrad.
Die erste Getriebestufe, das heißt das erste Schneckengetriebe 11, ist eingangsseitig mit der Ausgangswelle 8 des Elektromotors 7 verbunden, während die zweite Getriebestufe, das heißt das zweite Schneckengetriebe 12, ausgangsseitig mit dem Schaft 17 bzw. mit dem Getriebe 1 bzw. 2, 3 verbunden ist. Wie es dargestellt ist, ist eine erste Schnecke 13 auf die Ausgangswelle 8 des Elektromotors 7 aufgesteckt und kämmt ein erstes Schneckenrad 14. Auf das Drehzentrum des ersten Schneckenrads 14 ist eine zweite Schnecke 15 aufgesteckt und wird von diesem in Rotation versetzt. Die zweite Schnecke 15 wiederum kämmt ein zweites Schneckenrad 16, das drehfest mit dem Schaft 17 verbunden ist und den Schaft 17 gemeinsam mit dem Getriebe 1 in Rotation versetzt und dabei eine translatorische Bewegung des Bremskolbens 5 erzeugt. Damit die auf diese Weise eingestellte Zuspannkraft während eines Feststellbremsvorganges erhalten bleibt, ist das zweite Schneckengetriebe 12 selbsthemmend ausgeführt.
Beim Lösen der Feststellbremsvorrichtung wird der Elektromotor 7 entsprechend in der Gegenrichtung betrieben und die Gewindemutter 3 und damit auch der Bremskolben 5 vollziehen eine Bewegung in der Zeichnung nach rechts. Die Bremsbeläge 33, 34 sind nicht mehr mit der Bremsscheibe in Kontakt und der Feststellbremsvorgang ist beendet. Beim Drehantreiben der Gewindespindel 2 zum Lösen der Feststellbremsvorrichtung kann es leicht zu einem Verklemmen der Gewindespindel 2 und der Gewindemutter 3 kommen, wenn die Gewindemutter 3 mit ihrer Aufstandsfläche 27 gegen den Kragen 19 der Gewindespindel 2 gefahren wird. Dabei kann ein derart großes Reibmoment zwischen Aufstandsfläche 27 und dem Kragen 19 erzeugt werden, das der Elektromotor 7 nicht zu lösen vermag. Aus diesem Grund sind mechanische Mittel vorgesehen, die ein Verklemmen zwischen dem Kragen 19 der Gewindespindel 2 und der Gewindemutter 3 verhindern.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt: Die Gewindemutter 3 weist eine Erhebung 23 auf, die mit einer Anschlagsfläche 24 der Gewindespindel 2 zusammenwirkt. Diese Anschlagsfläche 24 ist an der dem Antrieb abgewandten Ende an der Kopffläche der Gewindespindel 2 ausgebildet. Da der Abstand X₁ zwischen der Erhebung 23 und der Anschlagsfläche 24 geringer ist als der Abstand X₂ zwischen der Aufstandsfläche 27 und dem Kragen 19, schlägt die Erhebung 23 beim Zurückdrehen der Gewindemutter 3 gegen die Anschlags fläche 24 bevor die Aufstandsfläche 27 mit dem Kragen 19 in Kontakt kommen kann. Ein Verklemmen zwischen der Aufstandsfläche der Gewindemutter 3 und dem Kragen 19 der Gewindespindel 2 wird damit wirkungsvoll vermieden. Wie 3a verdeutlicht, ist die Erhebung 23 in der Gewindemutter 3 so gewählt, dass die Größe der Kontaktfläche beim Anschlagen der Erhebung 23 gegen die Anschlagsfläche 24 vergleichsweise gering ist. Die Erhebung 23 ist zudem symmetrisch um die Kolbenlängsachse A angeordnet. Beide Maßnahmen verringern das Reibmoment beim Anschlagen der Erhebung 23 gegen die Anschlagsfläche 24 zwischen der Gewindespindel 2 und der Gewindemutter 3 erheblich.
Wie es aus 2 ersichtlich ist, umgreift die Gewindemutter 3 die Gewindespindel 2 an ihrem dem Antrieb abgewandten Ende. Bei einer in Richtung der Bremsscheibe „offenen" Gewindemutter 3, wie sie in 1 dargestellt ist, können keine anhand von 2 beschriebenen Mittel zum Verhindern des Verklemmens angeordnet werden.
In 3b ist eine alternative Ausführung dargestellt. Eine Erhebung 25 ist an der Kopffläche der Gewindespindel 2 angeordnet und wirkt mit einer in der Gewindemutter 3 angeordneten Anschlagfläche 26 zusammen. Beim Zurückdrehen der Gewindemutter 3 schlägt sie mit ihrer Anschlagsfläche 26 gegen die an der Kopffläche der Gewindespindel 2 ausgebildete Erhebung und verhindert damit in derselben Weise einen Kontakt zwischen Aufstandsfläche 27 der Gewindemutter 3 und dem Kragen 19 der Gewindespindel 2.

1: Getriebe
2: Spindel bzw. Gewindespindel
3: Gewindemutter
4: Wälzkörper bzw. Kugeln
5: Bremskolben
6: hydraulischer Betriebsdruckraum
7: elektromechanischer Aktuator
8: Ausgangswelle
9: Bremszylinder
10: Federelement
11: erstes Schneckengetriebe
12: zweites Schneckengetriebe
13: erste Schnecke
14: erstes Schneckenrad
15: zweite Schnecke
16: zweites Schneckenrad
17: Schaft
18: Axiallager
19: Kragen
20: Bremssattel
21: Antriebsmodul
22: Steuereinheit
23: Erhebung Gewindemutter
24: Anschlagfläche Gewindespindel
25: Erhebung Gewindespindel
26: Anschlagfläche Gewindemutter
27: Aufstandsfläche
28: Gehäuse
28a: Gehäusedeckel
29
30: Stufenbohrung
31
32
33: Bremsbelag
34: Bremsbelag
35

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10150803 B4 [0002]

Claims

Kombinierte Fahrzeugbremse, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsvorrichtung aufweist, wobei in einem Bremsgehäuse (20) ein hydraulischer Betriebsdruckraum (6) von einem Bremskolben (5) begrenzt ist, der zur Durchführung von Betriebsbremsungen mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass der Bremskolben (5) zur Erzielung einer Bremswirkung entlang einer Kolbenlängsachse (A) betätigbar ist, und wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben (5) mittels eines Getriebes (1) wirkt, indem das Getriebe (1) die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators (7) in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens (5) zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen bewirkt und in der betätigten Stellung hält, wobei das Getriebe (1) eine Gewindespindel (2) und eine Gewindemutter (3) aufweist, die über mehrere Wälzkörper (4) miteinander in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Mittel (23, 24, 25, 26) vorgesehen sind, die ein Verklemmen zwischen einem Kragen (19) der Gewindespindel (2) und der Gewindemutter (3) verhindern.
Kombinierte Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel (23, 24, 25, 26) durch eine Erhebung (25) an der dem Antrieb abgewandten Ende der Gewindespindel (2) gebildet ist, die mit einer Anschlagfläche (26) in der Gewindemutter (3) zusammenwirkt.
Kombinierte Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel (23, 24, 25, 26) durch eine Erhebung (23) in der Gewindemutter (3) gebildet ist, die mit einer Anschlagfläche (24) an der dem Antrieb abgewandten Ende der Gewindespindel (2) zusammenwirkt.
Kombinierte Fahrzeugbremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (X₁) zwischen der Erhebung (23, 25) und der Anschlagfläche (24, 26) geringer ist, als der Abstand (X₂) zwischen einem Kragen (19) der Gewindespindel (2) und einer dem Kragen (19) zugewandten Aufstandsfläche (27) der Gewindemutter (3).
Kombinierte Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (3) die Gewindespindel (2) an ihrem dem Antrieb abgewandten Ende umgreift.
Kombinierte Fahrzeugbremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (19) der Gewindespindel (2) von einer Stufenbohrung (30) im Bremsgehäuse (20) aufgenommen wird und über ein Axiallager (18) am Bremsgehäuse (20) abgestützt wird.