EP3068668A2 - Electromechanically and hydraulically actuatable motor vehicle brake with selective self-locking - Google Patents

Electromechanically and hydraulically actuatable motor vehicle brake with selective self-locking

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EP3068668A2
EP3068668A2 EP14787200.6A EP14787200A EP3068668A2 EP 3068668 A2 EP3068668 A2 EP 3068668A2 EP 14787200 A EP14787200 A EP 14787200A EP 3068668 A2 EP3068668 A2 EP 3068668A2
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EP
European Patent Office
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gear
self
motor vehicle
vehicle brake
locking device
Prior art date
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Ceased
Application number
EP14787200.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gregor Poertzgen
Steve Scherer
Christian Dilla
Erwin Michels
Benedikt Ohlig
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ZF Active Safety GmbH
Original Assignee
Lucas Automotive GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lucas Automotive GmbH filed Critical Lucas Automotive GmbH
Priority to EP18197582.2A priority Critical patent/EP3444156B1/en
Publication of EP3068668A2 publication Critical patent/EP3068668A2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16D2125/46Rotating members in mutual engagement
    • F16D2125/48Rotating members in mutual engagement with parallel stationary axes, e.g. spur gears

Definitions

  • the invention relates to an electromechanically and hydraulically actuated motor vehicle brake with an actuator assembly comprising:
  • a transmission assembly associated with the displacement mechanism, and a separate self-locking device configured to block the displacement mechanism when needed;
  • the displacement mechanism comprises a ball screw with a spindle and a nut, optionally one component of spindle and nut is driven in rotation and the other component of spindle and nut for displacement of the actuator by rotational driving of a component of the spindle and nut within the housing linearly displaceable is, and wherein the gear assembly has at least two gear stages.
  • Brake pads are in a braking position.
  • Such motor vehicle brakes have the advantage that the parking brake function can be more easily activated or released by simply pressing an activation switch.
  • the document WO 2008/037738 AI describes a both hydraulically and electromechanically actuated motor vehicle brake.
  • this motor vehicle brake is actuated hydraulically in the usual way.
  • the electromechanical actuation function activated.
  • an electric motor is driven, which drives a spindle-nut arrangement via a displacement mechanism with a gear arrangement.
  • the gear assembly is self-locking with a worm gear, to prevent the parking brake effect is reduced when the parking brake is activated.
  • the self-locking but has the disadvantage that only very low efficiencies can be achieved, so that the components, in particular the electric motor must be designed relatively strong and have a high power consumption.
  • the document DE 10 2012 208 294 AI describes a vehicle brake, in which a separate self-locking device is arranged directly on the nut spindle arrangement.
  • the self-locking device designated as a coupling device 41 is arranged between the roller body ramp mechanism and the brake piston.
  • Such a direct spatial allocation of the self-locking device to the nut-spindle assembly of a ball screw has the disadvantage that the reaction forces occurring in the activation of the brake and in the maintenance of a (parking) braking state must be borne by the self-locking device in full size.
  • the self-locking device is accordingly solid perform, which has the consequence that it takes up considerable space. This results in that the brake is to be dimensioned relatively large, especially in the axial direction with respect to the threaded spindle.
  • the document DE 10 2011 102 860 AI shows an improved over this prior art vehicle brake, in which the self-locking device is indeed arranged near the nut-spindle assembly, but is integrated into the gear assembly, so that space can be saved in the axial direction with respect to the threaded spindle can.
  • This brake can be made more compact.
  • a motor vehicle brake of the type described in which it is provided that the self-locking device is arranged in or on the gear arrangement such that at least two gear stages between the ball screw and the self-locking device are arranged.
  • the invention has the advantage that the at least two gear stages with their gear ratio or reduction can be exploited to reduce the resulting from the brake pads reaction forces, so that the self-locking device can be made smaller.
  • the inventive arrangement of the self-locking device at a distance from the threaded spindle gives more freedom to size the entire motor vehicle brake smaller, since the self-locking device can be placed in a place where it requires less space.
  • a further advantage of the invention is that the overall efficiency of the vehicle brake over the prior art can be improved, in particular because the gear assembly or the ball screw itself no longer have to be self-locking executed.
  • efficiencies of well over 50% can be achieved for the power transmission, which also contributes to the fact that the motor drive can be designed with lower power consumption, weaker and thus smaller building.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the gear arrangement has three or four gear stages.
  • the choice of three or four gear stages makes it possible to achieve a relatively large gear ratio in favor of a relatively small dimensioning of the motor drive, while still the displacement mechanism can be made relatively compact.
  • This number of gear stages also allows a favorable positioning of the self-locking device.
  • the self-locking device between the motor drive and the gear assembly is arranged. This means that the entire transmission arrangement with all gear stages for the reduction of the - -
  • the self-locking device can be dimensioned very weak and space-saving and yet reliably fulfills its effect.
  • the invention provides that the self-locking device is arranged such that the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism can be derived directly or indirectly in the housing.
  • the self-locking device derives the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism in a housing section assigned to the gear arrangement, this housing section being connected in a force-transmitting manner to a housing section carrying the brake pad arrangement.
  • the housing portion carrying the brake lining arrangement is generally somewhat more solid, which is advantageous for accommodating the reaction forces of the self-locking device.
  • the self-locking device is connected to the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism directly into the more massive the brake pad assembly supporting housing portion.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the self-locking device is formed with a wrap spring clutch, which allows a torque transmission from the motor drive to the spindle and is designed to block a torque transmission from the spindle to the motor drive.
  • a wrap spring clutch can be avoided high efficiency losses, since the wrap spring clutch in its dissolved state allows a largely direct and almost lossless transmission, but reliably blocked in the closed state.
  • the wrap spring clutch is associated with a switching element which allows a torque transmission from the spindle to the motor drive in a first switching position and causes the wrap spring to reach a second switching position, a torque transmission from the spindle to the motor drive block.
  • a switching element may for example be a meandering spring.
  • the wrap spring clutch has a coil spring wound around a housing-fixed stator with at least one winding with two ends, the torque transmitting at one end coupled to a first gear and with its second end torque transmitting with a second gear is.
  • the at least one winding is in contact with a surface of the stator.
  • each of the gears has at least one claw, which can be brought into torque-transmitting engagement with the end of the helical spring associated with the respective gear wheel. The claws serve as it were to the force and torque transmitting coupling of the respective gear with the arranged between them
  • the coil spring is the power transmission element which allows power transmission from the motor drive to the spindle and blocks in the opposite direction. This is achieved according to an embodiment of the invention, in particular by the fact that the coil spring at a torque transmission from the motor drive to the spindle with respect to the housing fixed stator slightly radially expands, so that it slides safely in the torque transmission on the stator, and that the coil spring in Case of a torque transmission from the spindle to the motor drive with respect to the housing fixed stator radially contracts, wherein it engages the housing-fixed stator radially such that it blocks a torque transmission. When blocking, the coil spring thus draws around the housing-fixed stator around and thus ensures in consequence of the wrap for strong frictional forces, which eventually prevent further movement and thus torque transmission via the coil spring. It blocks the transmission in this state.
  • the motor vehicle brake is used in an embodiment variant both as a service brake and as a parking brake, then it may be necessary to permit torque transmission from the spindle to the motor drive to a certain extent as a service brake.
  • As part of the parking brake function however, such a torque transmission is to be prevented for the reasons mentioned.
  • the present invention solves in one embodiment, the differentiation between service brake function and parking brake function by exploiting the - -
  • Switching element comprises at least one elastic deformation element.
  • the at least one deformation element allows within a certain degree of deformation a power transmission in both directions between the motor drive and spindle. From a certain tension-induced deformation reaches the at least one deformation element, the second switching position in which then a power transmission from the motor drive to the spindle is still possible in the opposite direction but blocked.
  • the switching element occupies its first or second switching position in accordance with a force acting on the wrap spring between the first gear and the second gear clamping force.
  • the gear arrangement has a planetary gear mechanism.
  • the motor drive comprises an electric motor whose output shaft has a sun gear of the planetary gear mechanism, wherein a ring gear of the planetary gear mechanism is fixed to the housing, and planet gears of the planetary gear mechanism are rotatably mounted on a rotatably mounted in the housing planet carrier.
  • the self-locking device is integrated in a sun gear of the planetary gear mechanism.
  • FIG. 1 shows a spatial external view of an actuator assembly for explaining the technical background of the motor vehicle brake according to the invention
  • FIG. 2 shows an axis-containing sectional view through the actuator assembly of the motor vehicle brake according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a cutaway view of the electric motor, the gear assembly and the spindle;
  • Fig. 4 is an exploded view for explaining the wrap spring clutch
  • Figure 5 is a achsorthogonale sectional view of the arrangement of two gears with wrap spring clutch.
  • Fig. 6 is a schematic view of a first embodiment of the invention, in which the self-locking device is arranged between the first and second gear stage;
  • Fig. 7 is a schematic view of a second embodiment of the invention, in which the self-locking device between the motor drive and the first gear stage is arranged.
  • FIG. 1 shows an actuator assembly of a motor vehicle brake is shown in a spatial representation and generally designated 10.
  • Figures 1-5 serve to explain the technical background of the invention. The actual exemplary embodiments will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • Figure 1 shows a housing 12 in which a gear assembly is arranged, and a sub-housing 14 for accommodating a drive motor and another sub-housing 16, in which a displaceable piston 18 is arranged, with which a brake pad, not shown, in a brake unit of a motor vehicle brake moved can be.
  • the actuator assembly 10 shown in Figure 1 of the motor vehicle brake according to the invention can be installed in a conventional manner, for example in a floating caliper brake.
  • WO floating caliper brake
  • FIG. 2 shows an axis-containing cross-sectional view through the drive unit 10 shown in FIG. 1.
  • the housing 12 is constructed in several parts and consists of a housing cover 20, the housing 14 for accommodating an electric motor 22 and the housing 16 for displaceably accommodating the piston 18 composed.
  • the piston 18 is hydraulically and electromechanically displaceable along the longitudinal axis A in a conventional manner. Its exposed surface 24 cooperates in a conventional manner with a brake pad assembly, not shown, to achieve a braking effect.
  • a hydraulic displacement takes place in a known manner during service braking.
  • An electromechanical shift occurs to activate and release the parking brake function.
  • the displacement mechanism comprises a gear assembly 26 and a nut and spindle assembly 28. Both basic components of the displacement mechanism are shown cut free in FIG. 3 together with the electric motor 22.
  • the gear assembly 26 serves to implement a rotational movement of the electric motor 22 in a corresponding linear movement of the piston 18 along the longitudinal axis A.
  • the electric motor 22 has a motor output shaft 30 extending along the motor longitudinal axis B. This is rotatably coupled to a gear 32.
  • the gear 32 serves as a sun gear of a planetary gear 34.
  • the gear 32 has in its motor remote end to a bearing pin 36. On this bearing pin 36, a planetary carrier 38 is rotatably mounted, which in turn has a plurality of bearing pin 40 again.
  • the journals 40 serve to support planetary gears 42, which mesh with the gear 32 in mesh.
  • a ring gear 44 is fixed to the housing.
  • a further housing part 46 serves.
  • the planet carrier 38 is rotatably mounted in this housing part 46 with a bearing journal 50. He has between the bearing pin 40 and its bearing pin 50 an outer toothing 52.
  • External toothing 52 meshes with a first gear wheel 54, which is rotatably mounted on a housing-fixed stator 56 via a radially inner bearing portion 58 and has on its outer periphery an external toothing 60.
  • the gear 54 is pot-shaped.
  • a Reibradabites 62 which is integrally formed on the stator 56 and thus also rotatably in the housing 12, in particular rotatably on the housing part 46 and a further housing part 64, is mounted, for example by pressing.
  • On the stator 56 is a second gear - -
  • This second gear 66 may be coupled to the first gear 54 via a wrap spring clutch 70 for transmitting torque. This will be discussed in detail below.
  • the second gear 66 has an outer toothing 72 at its portion facing away from the first gear 54. This meshes with an outer toothing 73 of a driven gear 74, which is rotatably mounted on a spindle 76 of the nut-spindle assembly 28.
  • the spindle 76 is mounted in the housing part 16 via a radial needle bearing 78 and a thrust bearing.
  • the spindle 76 has on its outer circumference a thread formation 80, are received in the rolling elements 82.
  • the rolling elements 82 are held in a WälzMechkafig 84, which is biased by a coil spring 85 in its initial position shown in Figures 2 and 3.
  • On the rolling elements 82 supports a nut 86 which performs a linear movement within the housing part 16 in a conventional manner during a rotational movement of the spindle 76.
  • the nut 86 is fixedly connected to a coupling element 88, which moves in accordance with the movement of the nut 86 accordingly.
  • the coupling element 88 has at its free end a conical coupling surface 90 which is engageable with a corresponding piston surface 92 in the interior of the piston of FIG. 18 and is displaceable together with the piston 18 for displacement thereof and thus for displacement of the brake lining, not shown.
  • connection cable 94 can be sealed in order to seal the housing parts to one another and to components connected thereto or to carry them sealed.
  • the piston 18 is sealed with a bellows 98.
  • the stator 56 is provided with its Reibradabites 62.
  • the stator 56 is fixed to the housing and thus mounted non-rotatably via two bearing journals 102, 104 in the housing.
  • the first gear wheel 54 is mounted on the stator 56.
  • the outer gear 60 has the outer toothing 60 on its outer circumference and is provided with a cavity 106 in the interior.
  • the cavity 106 is provided with a lateral pocket 108 with contact surface 110.
  • a circular segment-shaped claw 112 extends from a side surface of the first gear 54.
  • the second gear 66 has, in addition to its outer toothing 72, a plate-like structure 114, on which a first jaw 116 and a second jaw 118 are arranged, which extend in the axial direction.
  • 4 shows a helical spring 120 with bent ends 122 and 124.
  • the helical spring 120 is dimensioned such that, in the relaxed state, it bears against the outer peripheral surface of the friction wheel section 62, but can slide on it. For assembly, the coil spring 120 is fitted onto the friction wheel section 62.
  • the two bent ends 122 and 124 extend in the radial direction so far outward that, as will be explained in detail below, they can be brought into engagement with the claws 112, 116, 118 without being in contact with the cavity 106 rubbing or scratching on delimiting surfaces.
  • FIG. 4 a shaped spring 130 with several wound coils
  • Loops 132 that extend along a base strand 134.
  • the two ends 136, 138 engage each other.
  • the tortuous loops 132 can be compressed from their relaxed position to a compressed position upon application of a force F.
  • the shaped spring 130 is arranged in the pocket 108 and rests with its last loop on the contact surface 110.
  • the motor vehicle brake described above with its actuator assembly described above is primarily used to activate a parking brake function.
  • the piston 18 in Railbremsfail the piston 18 is usually displaced hydraulically so that it moves out of the housing parts 16 out.
  • the piston 18 it must be possible for the piston 18 to be partially or completely displaced back to its initial position according to FIG. 2 when the brake release motor 22 is released in the service brake case. This is usually done solely by the action of a relaxation on the brake pad, not shown, and the intermediary of the return spring 85, without requiring a motor drive from the electric motor 42 would be required.
  • the service brake case it should be noted that relatively low clamping forces are required.
  • the piston 18 In a parking brake situation, the piston 18 is displaced with a relatively large clamping force to produce a parking brake action and is intended to be permanent in this position be held to determine the motor vehicle safely.
  • the piston position reached is essential to maintain the parking brake effect and it is to be avoided that the piston 18 is displaced back over the course of time by setting processes in the gear arrangement 26. Only then, when an active control via the motor 22 takes place with the parking brake is to be actively released, the piston 18 can move back to its original position shown in FIG 2 back.
  • wrap spring clutch 70 is used in the manner shown.
  • the wrap spring clutch 70 functions in interaction with the two gears 54 and 66 as follows:
  • the shaped spring 130 is compressed more strongly as a result of a rotation corresponding to arrow PI, this means that now the first gear 54 has shifted relative to the second gear 56 in accordance with the compression of the shaped spring 130.
  • the maximum Relatiwerlagerung is determined by the fact that the claw 112 applies with its end face 142 through the intermediary of the bent end 124 of the claw 118 and the end face 144. If this state is reached, then the shaped spring 130 is maximally compressed and any further rotation of the electric motor 22 is transmitted via the gear arrangement 26 to the nut-spindle arrangement 28 for further tensioning of the parking brake.
  • a control of the motor 22 is required. This is done such that the gear 54 is rotated clockwise. Moving the gear 54 in a clockwise direction according to arrow P2 - this corresponds to a movement for displacing the piston 18 into the housing 16, ie for actively releasing the brake via the motor 22 when deactivating the parking brake - so the claw 112 moves accordingly in the Clockwise and releases the voltage on the form of spring 130.
  • the coil spring 120 is released and gives the claw 118 free. This can - following the claw 112 - move back, which takes place under the action of the return spring 85.
  • the wrap spring clutch 70 thus has the general effect that it ensures the parking brake function that a torque transmission from the motor to the mother-spindle arrangement also takes place at high clamping forces and that setting effects or unintentional release of the parking brake by the action of the wrap spring clutch 70, in particular by the effect of the then attracting and firmly acting on the outer peripheral surface of the Reibradabites 62 coil spring 120 is prevented.
  • the shaped spring 130 is an option and can be omitted.
  • the shaped spring 130 is additionally used, which deforms more or less strongly as a function of the current stress state. At low clamping forces, as they usually occur during a service braking, the shaped spring 130 is not or only slightly deformed so that it keeps the coil spring 120 (wrap spring) inactive, so to speak. As a result, self-locking in the transmission for the service brake function can be prevented. It is then possible a power flow through the gear in both directions between the motor drive and nut-spindle arrangement.
  • the coil spring 120 (wrap spring) is active in its function and blocks a flow of power through the gear from the nut-spindle assembly to the electric motor.
  • the shaped spring 130 is therefore required in the embodiment shown, because both braking functions - service brake function and parking brake function - to be provided.
  • FIG. 1 A first embodiment of the invention is shown schematically in the block diagram of FIG. 1
  • the electric motor EM driven by an electric power source EV has an output shaft, an engine torque M M and - -
  • Reaction forces R are derived to the housing section AG, which is associated with the gear assembly with the individual gear stages GS1 to GS3 and the electric motor EM.
  • This housing section can also be referred to as actuator housing section AG.
  • the reaction forces R can then be derived by suitable coupling of the actuator housing section AG and the housing section of the brake BG explained in greater detail below corresponding to the dashed arrow R A onto the housing section of the brake BG.
  • the second gear stage GS2 is followed by a further gear stage GS3, from which a torque M A and at an actuator angular velocity co A are transmitted to the brake.
  • the brake includes a spindle-nut arrangement SM of a ball screw and a brake piston BK, starting the brake operating force F B with an actuation speed v B is transmitted to the brake pads from the. From this brake piston BK reaction forces act back in case of braking.
  • the peculiarity of this embodiment is that the self-locking device SHV is arranged such that the two gear stages GS2 and GS3 between the ball screw with its spindle-nut assembly SM and the self-locking device SHV is arranged.
  • This makes it possible to take advantage of the gear ratio of the two gear stages GS2 and GS3 as a reduction for the reaction forces retroacting in a parking brake situation of the brake piston BK, so that the reaction forces ultimately acting on the self-locking device SHV are significantly reduced.
  • the self-locking device SHV can be dimensioned relatively small, which saves in particular space.
  • this arrangement of the self-locking device SHV offers freedom in the design and placement of the self-locking device SHV within the gear assembly.
  • FIG. shows that the self-locking device SHV is arranged between the electric motor EM and the first gear stage GS1, so that the gear ratio of all three gear stages GS1 to GS3 can be utilized as a reduction for the reaction forces retroacting from the brake piston BK.
  • the advantages of the invention are thus in the arrangement of the self-locking device SHV within the gear assembly with the individual gear stages GSL to GS3 relative to the actual components of the brake, namely the ball screw (spindle-nut assembly SM). By means of this arrangement, it is possible to take advantage of ratios of the gear stages GS1 to GS3 in order to achieve the same

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  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

The invention relates to a motor vehicle brake, in particular a combined hydraulically and electromechanically actuatable motor vehicle brake, with an actuator assembly (A) comprising: a housing (AG, BG), an actuator (BK) which can be moved relative to the housing (AG, BG) for hydraulically or electromechanically moving a brake lining, a motor drive (EM), a movement mechanism which is arranged between the motor drive (EM) and the movable actuator (BK), a transmission arrangement (GS1, GS2, GS3) which is paired with the movement mechanism, and a separate self-locking device (SHV) which is designed to block the movement mechanism when necessary. The movement mechanism has a ball screw drive (SM) with a rotatable spindle and a nut which can be moved in the housing (BG) in a linear manner. The nut can be moved within the housing (BG) in order to move the actuator (BK) by rotating the spindle, and the transmission arrangement has at least two transmission stages (GS1, GS2, GS3). In the motor vehicle brake, the self-locking device (SHV) is arranged in or on the transmission arrangement (GS1, GS2, GS3) such that at least two transmission stages (GS2, GS3) are arranged between the ball screw drive (SM) and the self-locking device (SHV).

Description

ELEKTROM ECHANISCH UND HYDRAULISCH BETÄTIGBARE KRAFTFAHRZEUGBREMSE  ELECTRIC ECHANICAL AND HYDRAULIC ACTUATING BRAKE VEHICLE
MIT WAHLWEISER SELBSTHEMMUNG  WITH OPTIONAL SELF-INHIBITION
Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch und hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit einer Aktuatorbaugruppe umfassend: The invention relates to an electromechanically and hydraulically actuated motor vehicle brake with an actuator assembly comprising:
ein Gehäuse,  a housing,
ein relativ zu dem Gehäuse verlagerbares Stellglied zum hydraulischen oder elektromechanischen Verlagern eines Bremsbelags,  a displaceable relative to the housing actuator for the hydraulic or electromechanical displacement of a brake pad,
einen motorischen Antrieb,  a motor drive,
eine zwischen dem motorischen Antrieb und dem verlagerbaren Stellglied angeordnete Verlagerungsmechanik,  a displacement mechanism arranged between the motor drive and the displaceable actuator,
eine der Verlagerungsmechanik zugeordnete Getriebeanordnung, und eine separate Selbsthemmungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Verlagerungsmechanik bei Bedarf zu blockieren,  a transmission assembly associated with the displacement mechanism, and a separate self-locking device configured to block the displacement mechanism when needed;
wobei die Verlagerungsmechanik einen Kugelgewindetrieb mit einer Spindel und einer Mutter aufweist, wobei wahlweise eine Komponente von Spindel und Mutter drehantreibbar ist und die jeweils andere Komponente von Spindel und Mutter zur Verlagerung des Stellglieds durch Drehantreiben der einen Komponente von Spindel und Mutter innerhalb des Gehäuses linear verlagerbar ist, und wobei die Getriebeanordnung wenigstens zwei Getriebestufen aufweist. wherein the displacement mechanism comprises a ball screw with a spindle and a nut, optionally one component of spindle and nut is driven in rotation and the other component of spindle and nut for displacement of the actuator by rotational driving of a component of the spindle and nut within the housing linearly displaceable is, and wherein the gear assembly has at least two gear stages.
Seit geraumer Zeit werden Kraftfahrzeugbremsen eingesetzt, bei denen im Falle einer normalen Betriebsbremsung während der Fahrt des Fahrzeugs die Bremsbeläge in gewohnter Weise hydraulisch verlagert werden, bei denen aber auch zur Aktivierung einer Feststellbremsfunktion eine elektromechanische Verlagerung der Bremsbeläge oder zumindest ein elektromechanisch ausgelöstes Blockieren der Motor vehicle brakes have been used for some time, in which in the case of a normal service braking while moving the vehicle, the brake pads are hydraulically displaced in the usual way, but also for activating a parking brake function electromechanical displacement of the brake pads or at least one electromechanically triggered blocking the
Bremsbeläge in einer Bremsstellung erfolgt. Derartige Kraftfahrzeugbremsen bieten den Vorteil, dass die Feststellbremsfunktion komfortabler durch einfaches Betätigen eines Aktivierungsschalters aktiviert oder gelöst werden kann. Brake pads are in a braking position. Such motor vehicle brakes have the advantage that the parking brake function can be more easily activated or released by simply pressing an activation switch.
Derartige elektromechanisch und hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Such electromechanically and hydraulically actuated motor vehicle brakes are known from the prior art.
So beschreibt das Dokument WO 2008/037738 AI eine sowohl hydraulisch als auch elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse. In einer Normalbetriebssituation, das heißt während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, wird diese Kraftfahrzeugbremse in üblicher Weise hydraulisch betätigt. Zur Aktivierung einer Feststellbremse wird allerdings die elektromechanische Betätigungsfunktion aktiviert. Dabei wird ein Elektromotor angesteuert, der über eine Verlagerungsmechanik mit einer Getriebeanordnung eine Spindel-Mutter-Anordnung antreibt. Die Getriebeanordnung ist mit einem Schneckenradgetriebe selbsthemmend ausgebildet, um zu verhindern, dass sich bei aktivierter Feststellbremse die Feststellbremswirkung reduziert. Die Selbsthemmung hat aber den Nachteil, dass nur sehr geringe Wirkungsgrade erreicht werden können, so dass die Komponenten, insbesondere den Elektromotor relativ stark ausgelegt werden müssen und eine hohe Stromaufnahme haben. Es gilt, dass sich der gesamte Wirkungsgrad des Systems aus einem Produkt der Einzelwirkungsgrade der Komponenten zusammensetzt. So ergibt sich dieser Gesamtwirkungsgrad beispielsweise aus dem Produkt des Wirkungsgrads des Motors, des Wirkungsgrads der nachgeschalteten Getriebeanordnung und der Spindel-Mutter-Anordnung. Bei Getriebeanordnungen mit Selbsthemmungseffekt lassen sich so nur Gesamtwirkungsgrade im Bereich von 30 % und weniger erreichen. Thus, the document WO 2008/037738 AI describes a both hydraulically and electromechanically actuated motor vehicle brake. In a normal operating situation, that is, while driving the motor vehicle, this motor vehicle brake is actuated hydraulically in the usual way. To activate a parking brake is However, the electromechanical actuation function activated. In this case, an electric motor is driven, which drives a spindle-nut arrangement via a displacement mechanism with a gear arrangement. The gear assembly is self-locking with a worm gear, to prevent the parking brake effect is reduced when the parking brake is activated. The self-locking but has the disadvantage that only very low efficiencies can be achieved, so that the components, in particular the electric motor must be designed relatively strong and have a high power consumption. It is true that the overall efficiency of the system is composed of a product of the individual efficiencies of the components. Thus, this overall efficiency results, for example, from the product of the efficiency of the engine, the efficiency of the downstream gear arrangement and the spindle-nut arrangement. In gear arrangements with self-locking effect so only overall efficiencies in the range of 30% and less can be achieved.
Das Dokument DE 10 2012 208 294 AI beschreibt eine Fahrzeugbremse, bei der eine separate Selbsthemmungsvorrichtung unmittelbar an der Mutter- Spindelanordnung angeordnet ist. Insbesondere wird auf die Fig. 8 dieses Dokuments verwiesen. Dort ist gezeigt, dass die als Kupplungsvorrichtung 41 bezeichnete Selbsthemmungsvorrichtung zwischen dem Wälzkörperrampengetriebe und den Bremskolben angeordnet ist. Eine solche unmittelbare räumliche Zuordnung der Selbsthemmungsvorrichtung zu der Mutter-Spindelanordnung eines Kugelgewindetrieb hat den Nachteil, dass die bei der Aktivierung der Bremse und bei der Aufrechterhaltung eines (Feststell-) Bremszustand auftretenden Reaktionskräfte von der Selbsthemmungsvorrichtung in voller Größe getragen werden müssen. Die Selbsthemmungsvorrichtung ist dementsprechend massiv auszuführen, was zur Folge hat, dass sie erheblichen Bauraum einnimmt. Dies führt dazu, dass die Bremse insbesondere in axialer Richtung bezüglich der Gewindespindel verhältnismäßig groß zu dimensionieren ist. The document DE 10 2012 208 294 AI describes a vehicle brake, in which a separate self-locking device is arranged directly on the nut spindle arrangement. In particular, reference is made to FIG. 8 of this document. There it is shown that the self-locking device designated as a coupling device 41 is arranged between the roller body ramp mechanism and the brake piston. Such a direct spatial allocation of the self-locking device to the nut-spindle assembly of a ball screw has the disadvantage that the reaction forces occurring in the activation of the brake and in the maintenance of a (parking) braking state must be borne by the self-locking device in full size. The self-locking device is accordingly solid perform, which has the consequence that it takes up considerable space. This results in that the brake is to be dimensioned relatively large, especially in the axial direction with respect to the threaded spindle.
Ferner zeigt das Dokument DE 10 2011 102 860 AI eine gegenüber diesem Stand der Technik verbesserte Fahrzeugbremse, bei der die Selbsthemmungsvorrichtung zwar nahe der Mutter-Spindelanordnung angeordnet ist, jedoch in die Getriebeanordnung integriert ist, so dass Bauraum in axialer Richtung bezüglich der Gewindespindel eingespart werden kann. Diese Bremse lässt sich kompakter ausgestalten. Furthermore, the document DE 10 2011 102 860 AI shows an improved over this prior art vehicle brake, in which the self-locking device is indeed arranged near the nut-spindle assembly, but is integrated into the gear assembly, so that space can be saved in the axial direction with respect to the threaded spindle can. This brake can be made more compact.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftfahrzeugbremse bereitzustellen, die sich sowohl als Betriebsbremse als auch als Feststellbremse nutzen lässt und die - - It is an object of the present invention to provide a motor vehicle brake that can be used both as a service brake and as a parking brake and the - -
hinsichtlich des Kraftflusses und der Dimensionierung gegenüber dem Stand der Technik weiter optimiert ist. with respect to the power flow and the dimensioning over the prior art is further optimized.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugbremse der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei der vorgesehen ist, dass die Selbsthemmungsvorrichtung derart in oder an der Getriebeanordnung angeordnet ist, dass wenigstens zwei Getriebestufen zwischen dem Kugelgewindetrieb und der Selbsthemmungsvorrichtung angeordnet sind. This object is achieved by a motor vehicle brake of the type described, in which it is provided that the self-locking device is arranged in or on the gear arrangement such that at least two gear stages between the ball screw and the self-locking device are arranged.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die wenigstens zwei Getriebestufen mit ihrer Übersetzung bzw. Untersetzung dazu ausgenutzt werden können, um die von den Bremsbelägen herrührenden Reaktionskräfte zu reduzieren, so dass die Selbsthemmungsvorrichtung kleiner dimensioniert werden kann. Darüber hinaus gibt die erfindungsgemäße Anordnung der Selbsthemmungsvorrichtung im Abstand von der Gewindespindel mehr Freiheiten, um die gesamte Kraftfahrzeugbremse kleiner zu dimensionieren, da die Selbsthemmungsvorrichtung an einer Stelle angeordnet werden kann, wo sie weniger Bauraum fordert. The invention has the advantage that the at least two gear stages with their gear ratio or reduction can be exploited to reduce the resulting from the brake pads reaction forces, so that the self-locking device can be made smaller. In addition, the inventive arrangement of the self-locking device at a distance from the threaded spindle gives more freedom to size the entire motor vehicle brake smaller, since the self-locking device can be placed in a place where it requires less space.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Gesamtwirkungsgrad der Fahrzeugbremse gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden kann, insbesondere deshalb, weil die Getriebeanordnung oder der Kugelgewindetrieb selbst nicht mehr selbsthemmend ausgeführt werden müssen. Somit lassen sich für die Kraftübertragung Wirkungsgrade von deutlich über 50 % erreichen, was ebenfalls dazu beiträgt, dass der motorische Antrieb mit geringerer Stromaufnahme, schwächer und damit auch kleiner bauend ausgelegt werden kann. A further advantage of the invention is that the overall efficiency of the vehicle brake over the prior art can be improved, in particular because the gear assembly or the ball screw itself no longer have to be self-locking executed. Thus, efficiencies of well over 50% can be achieved for the power transmission, which also contributes to the fact that the motor drive can be designed with lower power consumption, weaker and thus smaller building.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Getriebeanordnung drei oder vier Getriebestufen aufweist. Die Wahl von drei oder vier Getriebestufen ermöglicht es, zu Gunsten einer relativ kleinen Dimensionierung des motorischen Antriebs ein verhältnismäßig großes Übersetzungsverhältnis zu erzielen, wobei dennoch die Verlagerungsmechanik relativ kompakt ausgebildet werden kann. Diese Anzahl von Getriebestufen erlaubt auch eine günstige Positionierung der Selbsthemmungsvorrichtung. A preferred embodiment of the invention provides that the gear arrangement has three or four gear stages. The choice of three or four gear stages makes it possible to achieve a relatively large gear ratio in favor of a relatively small dimensioning of the motor drive, while still the displacement mechanism can be made relatively compact. This number of gear stages also allows a favorable positioning of the self-locking device.
In diesem Zusammenhang kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Selbsthemmungsvorrichtung zwischen dem motorischen Antrieb und der Getriebeanordnung angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die gesamte Getriebeanordnung mit sämtlichen Getriebestufen zur Untersetzung der von den - - In this context, it can be provided according to an embodiment of the invention that the self-locking device between the motor drive and the gear assembly is arranged. This means that the entire transmission arrangement with all gear stages for the reduction of the - -
Bremsbelägen herrührenden Reaktionskräfte ausgenutzt wird. Dementsprechend kann die Selbsthemmungsvorrichtung sehr schwach und bauraumsparend dimensioniert werden und erfüllt dennoch zuverlässige ihre Wirkung. Brake pads resulting reaction forces is exploited. Accordingly, the self-locking device can be dimensioned very weak and space-saving and yet reliably fulfills its effect.
Nahezu ähnlich gute Effekte lassen sich bei einer Abwandlung dieser Ausführungsvariante erzielen, bei der vorgesehen ist, dass die Selbsthemmungsvorrichtung der dem motorischen Antrieb nächsten Getriebestufe der Getriebeanordnung nachgeschaltet ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Selbsthemmungsvorrichtung in die Getriebeanordnung integrierbar und nutzt bis auf die antriebsseitige Getriebestufe sämtliche anderen Getriebestufen zu Untersetzung der von den Bremsbelägen im Almost similarly good effects can be achieved in a modification of this embodiment, in which it is provided that the self-locking device of the motor drive next gear stage of the gear assembly is connected downstream. In this embodiment, the self-locking device is integrated into the gear assembly and uses up to the drive-side gear stage all other gear ratios for reduction of the brake pads in the
Bremszustand ausgeübten Reaktionskräfte aus. Brake state exerted reaction forces.
Vorzugsweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Selbsthemmungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass die beim Blockieren der Verlagerungsmechanik auftretenden Reaktionskräfte mittelbar oder unmittelbar in das Gehäuse ableitbar sind. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Selbsthemmungsvorrichtung die beim Blockieren der Verlagerungsmechanik auftretenden Reaktionskräfte in einen der Getriebeanordnung zugeordneten Gehäuseabschnitt ableitet, wobei dieser Gehäuseabschnitt kraftübertragend mit einem die Bremsbelaganordnung tragenden Gehäuseabschnitt verbunden ist. Der die Bremsbelaganordnung tragende Gehäuseabschnitt ist in der Regel etwas massiver ausgebildet, was Aufnahme der Reaktionskräfte von der Selbsthemmungsvorrichtung vorteilhaft ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Selbsthemmungsvorrichtung die beim Blockieren der Verlagerungsmechanik auftretenden Reaktionskräfte direkt in den massiveren die Bremsbelaganordnung tragenden Gehäuseabschnitt verbunden ist. Preferably, the invention provides that the self-locking device is arranged such that the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism can be derived directly or indirectly in the housing. A further development of the invention provides in this context that the self-locking device derives the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism in a housing section assigned to the gear arrangement, this housing section being connected in a force-transmitting manner to a housing section carrying the brake pad arrangement. The housing portion carrying the brake lining arrangement is generally somewhat more solid, which is advantageous for accommodating the reaction forces of the self-locking device. Furthermore, it can be provided that the self-locking device is connected to the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism directly into the more massive the brake pad assembly supporting housing portion.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Selbsthemmungsvorrichtung mit einer Schlingfederkupplung ausgebildet ist, die eine Drehmomentübertragung von dem motorischen Antrieb zu der Spindel zulässt und zum Blockieren einer Drehmomentübertragung von der Spindel zum motorischen Antrieb ausgebildet ist. Mit einer solchen Schlingfederkupplung lassen sich hohe Wirkungsgradverluste vermeiden, da die Schlingfederkupplung in ihrem gelösten Zustand eine weit gehend direkte und nahezu verlustfreie Übertragung zulässt, im geschlossenen Zustand jedoch zuverlässig blockiert. In diesem Zusammenhang kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Schlingfederkupplung ein Schaltelement zugeordnet ist, welches in einer ersten Schaltstellung eine Drehmomentübertragung von der Spindel zu dem motorischen Antrieb zulässt und bei Erreichen einer zweiten Schaltstellung die Schlingfederkupplung dazu veranlasst, eine Drehmomentübertragung von der Spindel zu dem motorischen Antrieb zu blockieren. Ein solches Schaltelement kann beispielsweise eine meanderförmige Feder sein. A preferred embodiment of the invention provides that the self-locking device is formed with a wrap spring clutch, which allows a torque transmission from the motor drive to the spindle and is designed to block a torque transmission from the spindle to the motor drive. With such a wrap spring clutch can be avoided high efficiency losses, since the wrap spring clutch in its dissolved state allows a largely direct and almost lossless transmission, but reliably blocked in the closed state. In this context it can be inventively provided that the wrap spring clutch is associated with a switching element which allows a torque transmission from the spindle to the motor drive in a first switching position and causes the wrap spring to reach a second switching position, a torque transmission from the spindle to the motor drive block. Such a switching element may for example be a meandering spring.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass die Schlingfederkupplung als Schlingfeder eine um einen gehäusefesten Stator mit wenigstens einer Wicklung gewickelte Schraubenfeder mit zwei Enden aufweist, die mit ihrem einen Ende drehmomentübertragend mit einem ersten Getrieberad und mit ihrem zweiten Ende drehmomentübertragend mit einem zweiten Getrieberad koppelbar ist. Die wenigstens eine Wicklung ist dabei in Anlage mit einer Oberfläche des Stators. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass jedes der Getrieberäder jeweils wenigstens eine Klaue aufweist, die mit dem jeweils dem Getrieberad zugeordneten Ende der Schraubenfeder in drehmomentübertragenden Eingriff bringbar ist. Die Klauen dienen sozusagen zur kraft- und drehmomentübertragenden Kopplung des jeweiligen Getrieberads mit der zwischen diesen angeordneten In this context, it may further be provided that the wrap spring clutch has a coil spring wound around a housing-fixed stator with at least one winding with two ends, the torque transmitting at one end coupled to a first gear and with its second end torque transmitting with a second gear is. The at least one winding is in contact with a surface of the stator. In this embodiment of the invention, it is preferably provided that each of the gears has at least one claw, which can be brought into torque-transmitting engagement with the end of the helical spring associated with the respective gear wheel. The claws serve as it were to the force and torque transmitting coupling of the respective gear with the arranged between them
Schraubenfeder. Die Schraubenfeder ist das Kraftübertragungselement, das eine Kraftübertragung von dem motorischen Antrieb zu der Spindel hin zulässt und in der entgegengesetzten Richtung blockiert. Dies wird gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung insbesondere dadurch erreicht, dass sich die Schraubenfeder bei einer Drehmomentübertragung vom motorischen Antrieb zu der Spindel bezüglich des gehäusefesten Stators etwas radial aufweitet, so dass sie sicher bei der Drehmomentübertragung auf dem Stator abgleitet, und dass sich die Schraubenfeder im Falle einer Drehmomentübertragung von der Spindel zum motorischen Antrieb bezüglich des gehäusefesten Stator radial zusammenzieht, wobei sie am gehäusefesten Stator radial derart angreift, dass sie eine Drehmomentübertragung sperrt. Beim Blockieren zieht sich die Schraubenfeder also um den gehäusefesten Stator herum zu und sorgt so in Folge der Umschlingung für starke Reibungskräfte, die schließlich eine weitere Bewegung und damit Drehmomentübertragung über die Schraubenfeder verhindern. Sie blockiert das Getriebe in diesem Zustand. Coil spring. The coil spring is the power transmission element which allows power transmission from the motor drive to the spindle and blocks in the opposite direction. This is achieved according to an embodiment of the invention, in particular by the fact that the coil spring at a torque transmission from the motor drive to the spindle with respect to the housing fixed stator slightly radially expands, so that it slides safely in the torque transmission on the stator, and that the coil spring in Case of a torque transmission from the spindle to the motor drive with respect to the housing fixed stator radially contracts, wherein it engages the housing-fixed stator radially such that it blocks a torque transmission. When blocking, the coil spring thus draws around the housing-fixed stator around and thus ensures in consequence of the wrap for strong frictional forces, which eventually prevent further movement and thus torque transmission via the coil spring. It blocks the transmission in this state.
Wird die Kraftfahrzeugbremse in einer Ausführungsvariante sowohl als Betriebsbremse als auch als Feststellbremse eingesetzt, so kann es erforderlich sein, für die Funktion als Betriebsbremse in gewissem Rahmen eine Drehmomentübertragung von der Spindel zum motorischen Antrieb hin zuzulassen. Im Rahmen der Feststellbremsfunktion ist eine solche Drehmomentübertragung aber aus den genannten Gründen zu unterbinden. Dies bedeutet, dass für die Funktion als Betriebsbremse und für die Funktion als Feststellbremse sozusagen entgegengesetzte Anforderungen vorliegen. Die vorliegende Erfindung löst in einer Ausführungsvariante die Differenzierung zwischen Betriebsbremsfunktion und Feststellbremsfunktion durch Ausnutzen der der - - If the motor vehicle brake is used in an embodiment variant both as a service brake and as a parking brake, then it may be necessary to permit torque transmission from the spindle to the motor drive to a certain extent as a service brake. As part of the parking brake function, however, such a torque transmission is to be prevented for the reasons mentioned. This means that there are opposite requirements for the function as service brake and for the function as a parking brake. The present invention solves in one embodiment, the differentiation between service brake function and parking brake function by exploiting the - -
Tatsache, dass zur Aktivierung der Feststellbremse üblicherweise wesentlich höhere Momente bzw. Spannkräfte eingesetzt werden, als im Rahmen der Betriebsbremsfunktion. Je nach Größe bzw. Betrag die eingesetzten Spannkräfte kann also zwischen Betriebsbremsfunktion und Feststellbremsfunktion„umgeschaltet" werden. Konstruktiv wird dieses Umschalten dadurch erreicht, dass bei dieser Ausführungsvariante der Schlingfederkupplung ein Schaltelement zugeordnet ist, welches in einer ersten Schaltstellung eine Drehmomentübertragung von der Spindel zu dem motorischen Antrieb zulässt und bei Erreichen einer zweiten Schaltstellung die Schlingfederkupplung dazu veranlasst, eine Drehmomentübertragung von der Spindel zu dem motorischen Antrieb zu blockieren. Dieses Schaltelement schaltet in Abhängigkeit von der einwirkenden Spannkraft. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass das The fact that usually much higher moments or clamping forces are used to activate the parking brake, as part of the service brake function. Depending on the size or magnitude of the clamping forces used, it is thus possible to "switch over" between the service brake function and the parking brake function motor drive allows and upon reaching a second switching position causes the wrap spring clutch to block a torque transmission from the spindle to the motor drive This switching element switches depending on the applied clamping force
Schaltelement wenigstens ein elastisches Deformationselement umfasst. Das wenigstens eine Deformationselement erlaubt im Rahmen eines bestimmten Deformationsgrades eine Kraftübertragung in beiden Richtungen zwischen motorischem Antrieb und Spindel. Ab einer bestimmten spannkraftbedingten Deformation erreicht das wenigstens eine Deformationselement die zweite Schaltstellung, in der dann eine Kraftübertragung vom motorischen Antrieb zur Spindel hin weiterhin möglich ist, in der entgegengesetzten Richtung aber blockiert wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Schaltelement seine erste oder zweite Schaltstellung nach Maßgabe einer zwischen dem ersten Getrieberad und dem zweiten Getrieberad auf die Schlingfeder wirkenden Spannkraft einnimmt. Switching element comprises at least one elastic deformation element. The at least one deformation element allows within a certain degree of deformation a power transmission in both directions between the motor drive and spindle. From a certain tension-induced deformation reaches the at least one deformation element, the second switching position in which then a power transmission from the motor drive to the spindle is still possible in the opposite direction but blocked. In particular, it may be provided that the switching element occupies its first or second switching position in accordance with a force acting on the wrap spring between the first gear and the second gear clamping force.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Getriebeanordnung einen Planetengetriebemechanismus aufweist. Ferner kann in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der motorische Antrieb einen Elektromotor aufweist, dessen Ausgangswelle ein Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus aufweist, wobei ein Hohlrad des Planetengetriebemechanismus gehäusefest angeordnet ist, und wobei Planetenräder des Planetengetriebemechanismus an einem im Gehäuse drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagert sind. A preferred embodiment of the invention provides that the gear arrangement has a planetary gear mechanism. Further, in this context may be provided according to the invention that the motor drive comprises an electric motor whose output shaft has a sun gear of the planetary gear mechanism, wherein a ring gear of the planetary gear mechanism is fixed to the housing, and planet gears of the planetary gear mechanism are rotatably mounted on a rotatably mounted in the housing planet carrier.
Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Selbsthemmungsvorrichtung in ein Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus integriert ist.  It is inventively possible that the self-locking device is integrated in a sun gear of the planetary gear mechanism.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der folgenden Figuren erläutert. Es stellen dar: The invention is explained below by way of example with reference to the following figures. They show:
Fig. 1 eine räumliche Außenansicht für eine Aktuatorbaugruppe zur Erläuterung der technischen Hintergründe der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremse; Fig. 2 eine achsenthaltende Schnittansicht durch die Aktuatorbaugruppe der Kraftfahrzeugbremse gemäß Figur 1; 1 shows a spatial external view of an actuator assembly for explaining the technical background of the motor vehicle brake according to the invention; FIG. 2 shows an axis-containing sectional view through the actuator assembly of the motor vehicle brake according to FIG. 1; FIG.
Fig. 3 eine freigeschnittene Ansicht des Elektromotors, der Getriebeanordnung und der Spindel; Fig. 3 is a cutaway view of the electric motor, the gear assembly and the spindle;
Fig. 4 eine Explosionsansicht zur Erläuterung der Schlingfederkupplung; Fig. 4 is an exploded view for explaining the wrap spring clutch;
Fig. 5 eine achsorthogonale Schnittansicht der Anordnung aus zwei Getrieberädern mit Schlingfederkupplung; Figure 5 is a achsorthogonale sectional view of the arrangement of two gears with wrap spring clutch.
Fig. 6 eine schematische Ansicht für eine erste Ausführungsvariante der Erfindung, bei der die Selbsthemmungsvorrichtung zwischen der ersten und zweiten Getriebestufe angeordnet ist; und Fig. 6 is a schematic view of a first embodiment of the invention, in which the self-locking device is arranged between the first and second gear stage; and
Fig. 7 eine schematische Ansicht für eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, bei der die Selbsthemmungsvorrichtung zwischen dem motorischen Antrieb und der ersten Getriebestufe angeordnet ist. Fig. 7 is a schematic view of a second embodiment of the invention, in which the self-locking device between the motor drive and the first gear stage is arranged.
In Figur 1 ist eine Aktuatorbaugruppe einer Kraftfahrzeugbremse in räumlicher Darstellung gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Figuren Ziffer 1-5 dienen zur Erläuterung der technischen Hintergründe der Erfindung. Die eigentlichen beispielhaften Ausführungsformen werden mit Bezug auf Figuren 6 und 7 beschrieben. 1 shows an actuator assembly of a motor vehicle brake is shown in a spatial representation and generally designated 10. Figures 1-5 serve to explain the technical background of the invention. The actual exemplary embodiments will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
Figur 1 zeigt ein Gehäuse 12, in dem eine Getriebeanordnung angeordnet ist, sowie ein Teilgehäuse 14 zur Unterbringung eines Antriebsmotors und ein weiteres Teilgehäuse 16, in dem ein verschiebbarer Kolben 18 angeordnet ist, mit dem ein nicht gezeigter Bremsbelag in einer Bremseinheit einer Kraftfahrzeugbremse bremswirksam verschoben werden kann. Die in Figur 1 gezeigte Aktuatorbaugruppe 10 der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremse lässt sich in üblicher Weise beispielsweise in eine Schwimmsattelbremse einbauen. Hierzu wird auf das Dokument WO Figure 1 shows a housing 12 in which a gear assembly is arranged, and a sub-housing 14 for accommodating a drive motor and another sub-housing 16, in which a displaceable piston 18 is arranged, with which a brake pad, not shown, in a brake unit of a motor vehicle brake moved can be. The actuator assembly 10 shown in Figure 1 of the motor vehicle brake according to the invention can be installed in a conventional manner, for example in a floating caliper brake. For this purpose, reference is made to the document WO
2009/046899 AI verwiesen, wo eine solche Einbausituation exemplarisch gezeigt ist. Dieses Dokument ist eine Anmeldung der vorliegenden Anmelderin. Da es im Folgenden auf die Aktuatorbaugruppe bestehend aus motorischem Antrieb und Verlagerungsmechanik zur Verlagerung des Bremsbelags ankommt, konzentriert sich die folgende Beschreibung auf diese Komponenten. Auch in den Figuren sind nur entsprechende Komponenten gezeigt. Figur 2 zeigt eine achsenthaltende Querschnittansicht durch die in Figur 1 gezeigte Antriebseinheit 10. Man erkennt, dass das Gehäuse 12 mehrteilig aufgebaut ist und sich aus einem Gehäusedeckel 20, dem Teilgehäuse 14 zur Aufnahme eines Elektromotors 22 und dem Teilgehäuse 16 zur verlagerbaren Aufnahme des Kolbens 18 zusammensetzt. Der Kolben 18 ist entlang der Längsachse A in an sich bekannter Weise hydraulisch und elektromechanisch verlagerbar. Seine exponierte Oberfläche 24 wirkt in üblicher Weise mit einer nicht gezeigten Bremsbelaganordnung zum Erzielen einer Bremswirkung zusammen. Eine hydraulische Verlagerung erfolgt in bekannter Weise während der Betriebsbremsung. Eine elektromechanische Verlagerung erfolgt zum Aktivieren und Lösen der Feststellbremsfunktion. 2009/046899 AI referenced where such a mounting situation is shown by way of example. This document is an application of the present applicant. Since the following is the actuator assembly consisting of motor drive and displacement mechanism for the displacement of the brake lining, the following description focuses on these components. Also in the figures only corresponding components are shown. FIG. 2 shows an axis-containing cross-sectional view through the drive unit 10 shown in FIG. 1. It can be seen that the housing 12 is constructed in several parts and consists of a housing cover 20, the housing 14 for accommodating an electric motor 22 and the housing 16 for displaceably accommodating the piston 18 composed. The piston 18 is hydraulically and electromechanically displaceable along the longitudinal axis A in a conventional manner. Its exposed surface 24 cooperates in a conventional manner with a brake pad assembly, not shown, to achieve a braking effect. A hydraulic displacement takes place in a known manner during service braking. An electromechanical shift occurs to activate and release the parking brake function.
Im Folgenden soll im Detail auf die elektromechanische Verlagerungsmechanik eingegangen werden. The following section deals in detail with the electromechanical displacement mechanics.
Die Verlagerungsmechanik umfasst eine Getriebeanordnung 26 sowie eine Mutter- Spindel-Anordnung 28. Beide Grundkomponenten der Verlagerungsmechanik sind zusammen mit dem Elektromotor 22 freigeschnitten in Figur 3 dargestellt. Die Getriebeanordnung 26 dient dazu, um eine Drehbewegung des Elektromotors 22 in eine entsprechende Linearbewegung des Kolbens 18 entlang der Längsachse A umzusetzen. Im Einzelnen weist der Elektromotor 22 eine sich entlang der Motorlängsachse B erstrecken der Motorausgangswelle 30 auf. Diese ist mit einem Zahnrad 32 drehfest gekoppelt. Das Zahnrad 32 dient als Sonnenrad eines Planetengetriebes 34. Das Zahnrad 32 weist in seinem motorfernen Ende einen Lagerzapfen 36 auf. Auf diesem Lagerzapfen 36 ist drehbar ein Planetenträger 38 gelagert, der seinerseits wieder mehrere Lagerzapfen 40 aufweist. Die Lagerzapfen 40 dienen dazu, um Planetenräder 42 zu lagern, die mit dem Zahnrad 32 in kämmendem Eingriff stehen. The displacement mechanism comprises a gear assembly 26 and a nut and spindle assembly 28. Both basic components of the displacement mechanism are shown cut free in FIG. 3 together with the electric motor 22. The gear assembly 26 serves to implement a rotational movement of the electric motor 22 in a corresponding linear movement of the piston 18 along the longitudinal axis A. In detail, the electric motor 22 has a motor output shaft 30 extending along the motor longitudinal axis B. This is rotatably coupled to a gear 32. The gear 32 serves as a sun gear of a planetary gear 34. The gear 32 has in its motor remote end to a bearing pin 36. On this bearing pin 36, a planetary carrier 38 is rotatably mounted, which in turn has a plurality of bearing pin 40 again. The journals 40 serve to support planetary gears 42, which mesh with the gear 32 in mesh.
Radial außerhalb der Planetenräder 42 ist ein Hohlrad 44 gehäusefest angeordnet. Hierzu dient ein weiteres Gehäuseteil 46. Der Planetenträger 38 ist in diesem Gehäuseteil 46 mit einem Lagerzapfen 50 drehbar gelagert. Er weist zwischen den Lagerzapfen 40 und seinem Lagerzapfen 50 eine Außenverzahnung 52 auf. Diese Radially outside the planet gears 42, a ring gear 44 is fixed to the housing. For this purpose, a further housing part 46 serves. The planet carrier 38 is rotatably mounted in this housing part 46 with a bearing journal 50. He has between the bearing pin 40 and its bearing pin 50 an outer toothing 52. These
Außenverzahnung 52 kämmt mit einem ersten Getrieberad 54, das auf einem gehäusefesten Stator 56 über einen radial inneren Lageabschnitt 58 drehbar gelagert ist und an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 60 aufweist. Das Getrieberad 54 ist topfartig ausgebildet. In seinem Inneren erstreckt sich ein Reibradabschnitt 62, der an dem Stator 56 angeformt und damit ebenfalls drehfest im Gehäuse 12, insbesondere drehfest am Gehäuseteil 46 und einem weiteren Gehäuseteil 64, angebracht ist, beispielsweise durch Einpressen. Auf dem Stator 56 ist ein zweites Getrieberad - - External toothing 52 meshes with a first gear wheel 54, which is rotatably mounted on a housing-fixed stator 56 via a radially inner bearing portion 58 and has on its outer periphery an external toothing 60. The gear 54 is pot-shaped. In its interior extends a Reibradabschnitt 62, which is integrally formed on the stator 56 and thus also rotatably in the housing 12, in particular rotatably on the housing part 46 and a further housing part 64, is mounted, for example by pressing. On the stator 56 is a second gear - -
66 drehbar gelagert. Dieses zweite Getrieberad 66 kann über eine Schlingfederkupplung 70 zur Drehmomentübertragung mit dem ersten Getrieberad 54 gekoppelt werden. Hierauf wird im Folgenden noch im Detail eingegangen. Das zweite Getrieberad 66 weist an seinem vom ersten Getrieberad 54 abgewandten Abschnitt eine Außenverzahnung 72 auf. Diese kämmt mit einer Außenverzahnung 73 eines Abtriebszahnrads 74, das drehfest auf einer Spindel 76 der Mutter-Spindel-Anordnung 28 gelagert ist. 66 rotatably mounted. This second gear 66 may be coupled to the first gear 54 via a wrap spring clutch 70 for transmitting torque. This will be discussed in detail below. The second gear 66 has an outer toothing 72 at its portion facing away from the first gear 54. This meshes with an outer toothing 73 of a driven gear 74, which is rotatably mounted on a spindle 76 of the nut-spindle assembly 28.
Man erkennt in Figur 2, dass die Spindel 76 über ein Radialnadellager 78 und ein Axiallager in dem Gehäuseteil 16 gelagert ist. Die Spindel 76 weist an ihrem Außenumfang eine Gewindeformation 80 auf, in der Wälzkörper 82 aufgenommen sind. Die Wälzkörper 82 sind in einem Wälzkörperkäfig 84 gehalten, der über eine Schraubenfeder 85 in seine in Figur 2 und 3 gezeigte Ausgangsstellung vorgespannt ist. Auf den Wälzkörpern 82 lagert eine Mutter 86, die bei einer Drehbewegung der Spindel 76 in üblicher Weise eine Linearbewegung innerhalb des Gehäuseteils 16 ausführt. Die Mutter 86 ist fest mit einem Koppelelement 88 verbunden, das sich bei der Bewegung der Mutter 86 entsprechend mit verlagert. Das Koppelelement 88 weist an seinem freien Ende eine konische Koppelfläche 90 auf, die mit einer korrespondierenden Kolbenfläche 92 im Inneren des Kolbens des 18 in Eingriff bringbar und zusammen dem Kolben 18 zur Verlagerung desselben und damit zur Verlagerung des nicht gezeigten Bremsbelags verschiebbar ist. It can be seen in FIG. 2 that the spindle 76 is mounted in the housing part 16 via a radial needle bearing 78 and a thrust bearing. The spindle 76 has on its outer circumference a thread formation 80, are received in the rolling elements 82. The rolling elements 82 are held in a Wälzkörperkäfig 84, which is biased by a coil spring 85 in its initial position shown in Figures 2 and 3. On the rolling elements 82 supports a nut 86 which performs a linear movement within the housing part 16 in a conventional manner during a rotational movement of the spindle 76. The nut 86 is fixedly connected to a coupling element 88, which moves in accordance with the movement of the nut 86 accordingly. The coupling element 88 has at its free end a conical coupling surface 90 which is engageable with a corresponding piston surface 92 in the interior of the piston of FIG. 18 and is displaceable together with the piston 18 for displacement thereof and thus for displacement of the brake lining, not shown.
Ferner erkennt man in Figur 2 ein Anschlusskabel 94, sowie verschiedene Dichtungen 96 um die Gehäuseteile zueinander und daran angeschlossene Komponenten abzudichten bzw. gedichtet zu führen. Schließlich erkennt man noch dass der Kolben 18 mit einem Balg 98 gedichtet ist. Furthermore, in FIG. 2, a connection cable 94, as well as various seals 96, can be sealed in order to seal the housing parts to one another and to components connected thereto or to carry them sealed. Finally, it can be seen that the piston 18 is sealed with a bellows 98.
In den Figuren 2 und 3 erkennt man Einzelheiten der Verlagerungsmechanik. In Figures 2 and 3 can be seen details of the displacement mechanism.
Wendet man sich nun den Figuren 4 und 5 zu, so erkennt man darin den Aufbau und die einzelnen Komponenten der Schlingfederkupplung 70. Im Inneren der Schlingfederkupplung 70 ist der Stator 56 mit seinem Reibradabschnitt 62 vorgesehen. Wie bereits ausgeführt, ist der Stator 56 gehäusefest und damit unverdrehbar über zwei Lagerzapfen 102, 104 im Gehäuse gelagert. Auf dem Stator 56 lagert das erste Getrieberad 54. Dieses weist an seinem Außenumfang die Außenverzahnung 60 auf und ist im Inneren mit einem Hohlraum 106 versehen. Der Hohlraum 106 ist mit einer seitlichen Tasche 108 mit Anlagefläche 110 versehen. Ferner erstreckt sich von einer Seitenfläche des ersten Getrieberads 54 aus eine kreissegmentförmige Klaue 112. Das zweite Getrieberad 66 weist neben seiner Außenverzahnung 72 eine plattenartige Struktur 114 auf, an der eine erste Klaue 116 und eine zweite Klaue 118 angeordnet sind, die sich in axialer Richtung erstrecken. Ferner erkennt man in Figur 4 eine Schraubenfeder 120 mit abgekröpften Enden 122 und 124. Die Schraubenfeder 120 ist derart dimensioniert, dass sie im entspannten Zustand an der Außenumfangs- fläche des Reibradabschnitts 62 satt anliegt, jedoch auf dieser abgleiten kann. Zur Montage wird die Schraubenfeder 120 auf den Reibradabschnitt 62 aufgesteckt. Turning now to Figures 4 and 5, so you can see the structure and the individual components of the wrap spring clutch 70. Inside the wrap spring clutch 70, the stator 56 is provided with its Reibradabschnitt 62. As already stated, the stator 56 is fixed to the housing and thus mounted non-rotatably via two bearing journals 102, 104 in the housing. The first gear wheel 54 is mounted on the stator 56. The outer gear 60 has the outer toothing 60 on its outer circumference and is provided with a cavity 106 in the interior. The cavity 106 is provided with a lateral pocket 108 with contact surface 110. Further, a circular segment-shaped claw 112 extends from a side surface of the first gear 54. The second gear 66 has, in addition to its outer toothing 72, a plate-like structure 114, on which a first jaw 116 and a second jaw 118 are arranged, which extend in the axial direction. 4 shows a helical spring 120 with bent ends 122 and 124. The helical spring 120 is dimensioned such that, in the relaxed state, it bears against the outer peripheral surface of the friction wheel section 62, but can slide on it. For assembly, the coil spring 120 is fitted onto the friction wheel section 62.
Diese Anordnung wird im Hohlraum 106 aufgenommen. Die beiden abgekröpften Enden 122 und 124 erstrecken sich in radialer Richtung so weit nach außen, dass sie, wie im Folgenden im Detail erläutert werden wird, mit den Klauen 112, 116, 118 in Eingriff bringbar sind, ohne dass sie an den den Hohlraum 106 begrenzenden Flächen entlangreiben oder kratzen. This arrangement is received in the cavity 106. The two bent ends 122 and 124 extend in the radial direction so far outward that, as will be explained in detail below, they can be brought into engagement with the claws 112, 116, 118 without being in contact with the cavity 106 rubbing or scratching on delimiting surfaces.
Ferner erkennt man in Figur 4 eine Formfeder 130 mit mehreren gewundenen Furthermore, one can see in FIG. 4 a shaped spring 130 with several wound coils
Schlingen 132, die sich entlang eines Basisstrangs 134 erstrecken. Die beiden Enden 136, 138 greifen ineinander. Die gewundenen Schlingen 132 lassen sich bei Einwirkung einer Kraft F aus ihrer entspannten Stellung in eine komprimierte Stellung komprimieren. Die Formfeder 130 ist in der Tasche 108 angeordnet und liegt mit ihrer letzten Schlinge an der Anlagefläche 110 an. Loops 132 that extend along a base strand 134. The two ends 136, 138 engage each other. The tortuous loops 132 can be compressed from their relaxed position to a compressed position upon application of a force F. The shaped spring 130 is arranged in the pocket 108 and rests with its last loop on the contact surface 110.
Man erkennt den zusammengebauten Zustand der Schlingfederkupplung 70 in Figur 5, wobei zu ergänzen ist, dass das abgekröpfte Federende 122 zwischen der Klaue 116 und der Klaue 118 in dem Zwischenraum 140 aufgenommen ist. It can be seen that the assembled state of the wrap spring clutch 70 in Figure 5, it being added that the bent spring end 122 between the claw 116 and the claw 118 is received in the intermediate space 140.
Generell wird die vorstehend beschriebene Kraftfahrzeugbremse mit ihrer vorstehend beschriebenen Aktuatorbaugruppe vornehmlich zur Aktivierung einer Feststellbremsfunktion eingesetzt. Dies bedeutet, dass im Betriebsbremsfail der Kolben 18 üblicherweise hydraulisch derart verlagert wird, dass er sich aus dem Gehäuseteile 16 heraus verlagert. Gleichermaßen muss es möglich sein, dass sich der Kolben 18 wieder bei Freigabe des Motors 22 zum Lösen der Bremse im Betriebsbremsfall teilweise oder ganz in seine Ausgangsposition gemäß Figur 2 zurück verlagert. Dies geschieht in der Regel allein durch die Wirkung einer Entspannung am nicht gezeigten Bremsbelags sowie unter Vermittlung der Rückstellfeder 85, ohne dass hierzu ein motorischer Antrieb vom Elektromotor 42 erforderlich wäre. Für den Betriebsbremsfall sei angemerkt, dass relativ geringe Spannkräfte erforderlich sind. In general, the motor vehicle brake described above with its actuator assembly described above is primarily used to activate a parking brake function. This means that in Betriebsbremsfail the piston 18 is usually displaced hydraulically so that it moves out of the housing parts 16 out. Similarly, it must be possible for the piston 18 to be partially or completely displaced back to its initial position according to FIG. 2 when the brake release motor 22 is released in the service brake case. This is usually done solely by the action of a relaxation on the brake pad, not shown, and the intermediary of the return spring 85, without requiring a motor drive from the electric motor 42 would be required. For the service brake case, it should be noted that relatively low clamping forces are required.
In einer Feststellbremssituation wird der Kolben 18 mit relativ großer Spannkraft zur Erzeugung einer Feststellbremswirkung verlagert und soll in dieser Position dauerhaft gehalten werden, um das Kraftfahrzeug sicher festzustellen. Die erreichte Kolbenposition ist zur Beibehaltung der Feststellbremswirkung unbedingt aufrechtzuerhalten und es ist zu vermeiden, dass sich der Kolben 18 im Laufe der Zeit durch Setzvorgänge in der Getriebeanordnung 26 zurück verlagert. Erst dann, wenn eine aktive Ansteuerung über den Motor 22 erfolgt mit der die Feststellbremse aktiv gelöst werden soll, kann sich der Kolben 18 wieder in seine Ausgangsposition gemäß Figur 2 zurück verlagern. In a parking brake situation, the piston 18 is displaced with a relatively large clamping force to produce a parking brake action and is intended to be permanent in this position be held to determine the motor vehicle safely. The piston position reached is essential to maintain the parking brake effect and it is to be avoided that the piston 18 is displaced back over the course of time by setting processes in the gear arrangement 26. Only then, when an active control via the motor 22 takes place with the parking brake is to be actively released, the piston 18 can move back to its original position shown in FIG 2 back.
Es muss also unterschieden werden zwischen der Betriebsbremssituationen und der Feststellbremssituation, wobei je nach aktuellem Zustand der Bremse ein Kraftfluss vom Kolben 16 zum Motor 22 hin zuzulassen oder zu unterbinden ist. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wird die Schlingfederkupplung 70 in der gezeigten Weise eingesetzt. Die Schlingfederkupplung 70 funktioniert in Wechselwirkung mit den beiden Getrieberädern 54 und 66 wie folgt: It must therefore be distinguished between the service brake situations and the parking brake situation, wherein depending on the current state of the brake, a power flow from the piston 16 to the engine 22 to allow or prohibit. To meet this requirement, the wrap spring clutch 70 is used in the manner shown. The wrap spring clutch 70 functions in interaction with the two gears 54 and 66 as follows:
- Zunächst sei der Kraftfluss vom motorseitigen Getrieberad 54 aus betrachtet, d.h. der Fall, bei dem der Motor 22 angetrieben wird und das Getrieberad 54 unter Vermittlung des Planetengetriebes 34 drehantreibt. Hier gibt es zwei Drehrichtungen, nämlich die Drehrichtung des Getrieberads 54 im Gegenuhrzeigersinn zum Spannen der Bremse (Spannen der Betriebsbremse und der Feststellbremse) und die Drehrichtung des Getrieberad 54 im Uhrzeigersinn zum aktiven Lösen der Bremse (Lösen der Feststellbremse). First, consider the power flow from the engine-side gear 54, i. the case where the motor 22 is driven and rotates the gear 54 by the intermediary of the planetary gear 34. Here, there are two directions of rotation, namely the direction of rotation of the gear 54 counterclockwise for clamping the brake (clamping the service brake and the parking brake) and the direction of rotation of the gear 54 in a clockwise direction for active release of the brake (releasing the parking brake).
- Bei einer Drehung des ersten Getrieberads 54 im Gegenuhrzeigersinn entsprechend Pfeil PI - dies entspricht einer Bewegung zum Verlagern des Kolbens 18 aus dem Gehäuse 16 heraus, d.h. zum Aktivieren der Bremse über den Motor 22 sowohl in einer Betriebsbremssituation als auch in einer Feststellbremssituation - wird die Formfeder 130 über die Anlagefläche 110 gegen die Klaue 116 verschoben. Je größer der Widerstand wird, den die Klaue 116 einer solchen Verschiebung entgegensetzt (d.h. bei steigenden Spannkräften), desto stärker wird die Formfeder 130 komprimiert. Die Schraubenfeder 120 bleibt bei dieser Betätigung im Gegenuhrzeigersinn entsprechend Pfeil PI wirkungslos, weil ihre Federenden sich frei in dem Spielraum zwischen den Klauen 112, 116 und 118 bewegen können und sie auf dem Reibradabschnitt 62 abgleitet. In a counterclockwise rotation of the first gear 54 in accordance with arrow PI - this corresponds to a movement for displacing the piston 18 out of the housing 16, i.e. in the direction of arrow PI. for activating the brake via the motor 22 both in a service brake situation and in a parking brake situation, the shaped spring 130 is displaced against the claw 116 via the contact surface 110. The greater the resistance that the pawl 116 opposes to such displacement (i.e., with increasing clamping forces), the more the forming spring 130 is compressed. The coil spring 120 remains in this counterclockwise operation according to arrow PI ineffective because their spring ends can move freely in the clearance between the jaws 112, 116 and 118 and it slides on the Reibradabschnitt 62.
- Treten größere Spannkräfte auf, wie dies bei der Aktivierung der Feststellbremse der Fall ist, wenn über den Kolben 18 die Bremsbeläge stark an die Bremsscheibe gedrückt werden müssen, so wird die Formfeder 130 stärker - - - If larger clamping forces occur, as is the case with the activation of the parking brake, if the brake linings must be strongly pressed against the brake disk via the piston 18, then the shaped spring 130 becomes stronger - -
komprimiert. Wenn die Formfeder 130 in Folge einer Drehung entsprechend Pfeil PI stärker komprimiert wird bedeutet dies, dass sich nun das erste Getrieberad 54 relativ zum zweiten Getrieberad 56 entsprechend der Komprimierung der Formfeder 130 verlagert hat. Die maximale Relatiwerlagerung ist dadurch bestimmt, dass sich die Klaue 112 mit ihrer Stirnseite 142 unter Vermittlung des abgekröpften Endes 124 an die Klaue 118 und deren Stirnseite 144 anlegt. Ist dieser Zustand erreicht, so ist die Formfeder 130 maximal komprimiert und es wird jede weitere Drehung des Elektromotors 22 über die Getriebeanordnung 26 zur Mutter-Spindel-Anordnung 28 zum weiteren Zu- spannen der Feststellbremse übertragen. compressed. If the shaped spring 130 is compressed more strongly as a result of a rotation corresponding to arrow PI, this means that now the first gear 54 has shifted relative to the second gear 56 in accordance with the compression of the shaped spring 130. The maximum Relatiwerlagerung is determined by the fact that the claw 112 applies with its end face 142 through the intermediary of the bent end 124 of the claw 118 and the end face 144. If this state is reached, then the shaped spring 130 is maximally compressed and any further rotation of the electric motor 22 is transmitted via the gear arrangement 26 to the nut-spindle arrangement 28 for further tensioning of the parking brake.
- Ist die Feststellbremse zugespannt, so wirken aus der Spannkraft resultierende Reaktionskräfte auf das Getriebe zurück. Diese Reaktionskräfte, die über die Mutter-Spindel-Anordnung 28, das Abtriebszahnrad 74 und die Außenverzahnung 72 auf die Klauen 116 und 118 übertragen werden, versuchen die Klauen 116, 118 in ihre Ausgangsstellung zurückzudrängen, d.h. im Gegenuhrzeigersinn zu bewegen. Sobald aber die Klaue 116 versucht, in ihren Ausgangszustand zurückzukehren, d.h. sich im Gegenuhrzeigersinn zu bewegen, gelangt sie in Eingriff mit dem gekröpften Ende 122 der Schraubenfeder 120. In Folge dieses gegenseitigen Eingriffs wird unter der Bewegungstendenz der Klaue 116 im Gegenuhrzeigersinn die Schraubenfeder 120 um den Reibradabschnitt 62 zugezogen, so dass sich deren Schlingen verengen und an der Au- ßenumfangsfläche des Reibradabschnitts 62 stärker angreifen. Dieses - If the parking brake is applied, reaction forces resulting from the clamping force will be applied to the gearbox. These reaction forces transmitted to the jaws 116 and 118 via the nut-and-spindle assembly 28, output gear 74, and external teeth 72, try to force the jaws 116, 118 back to their home position, i. to move counterclockwise. However, as soon as the claw 116 attempts to return to its initial state, i. As a result of this mutual engagement, under the movement tendency of the pawl 116 in the counterclockwise direction, the coil spring 120 is pulled around the friction wheel portion 62, so that their loops narrow and on the outer peripheral surface of the Reibradabschnitts 62 attack more. This
Umschlingen der Außenumfangsfläche des Reibradabschnitts 62 führt dazu, dass die Schraubenfeder 120 nicht weiter auf diese außen Umfangsfläche abgleiten kann, sondern sozusagen an dieser festhält. Demzufolge kann sich die Klaue 116 nicht in ihre Ausgangsstellung zurück bewegen. Die Feststellbremse bleibt aktiviert. Ein Setzvorgang ist damit ausgeschlossen.  Looping around the outer peripheral surface of the Reibradabschnitts 62 causes the coil spring 120 can not slide further on this outer peripheral surface, but holds it to this, so to speak. As a result, the claw 116 can not move back to its original position. The parking brake remains activated. A setting process is excluded.
- Zum Lösen der Feststellbremse ist wiederum eine Ansteuerung des Motors 22 erforderlich. Diese erfolgt derart, dass das Getrieberad 54 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Bewegt sich das Getrieberad 54 im Uhrzeigersinn entsprechend Pfeil P2 - dies entspricht einer Bewegung zum Verlagern des Kolbens 18 in das Gehäuse 16 hinein, d.h. zum aktiven Lösen der Bremse über den Motor 22 beim Deaktivieren der Feststellbremse - so bewegt sich entsprechend die Klaue 112 ebenfalls im Uhrzeigersinn und löst die Spannung an der Formfeder 130. Darüber hinaus wird die Schraubenfeder 120 gelöst und gibt die Klaue 118 frei. Diese kann sich - der Klaue 112 folgend - zurück bewegen, was unter der Wirkung der Rückstellfeder 85 erfolgt. - To release the parking brake, in turn, a control of the motor 22 is required. This is done such that the gear 54 is rotated clockwise. Moving the gear 54 in a clockwise direction according to arrow P2 - this corresponds to a movement for displacing the piston 18 into the housing 16, ie for actively releasing the brake via the motor 22 when deactivating the parking brake - so the claw 112 moves accordingly in the Clockwise and releases the voltage on the form of spring 130. In addition, the coil spring 120 is released and gives the claw 118 free. This can - following the claw 112 - move back, which takes place under the action of the return spring 85.
Die Schlingfederkupplung 70 hat also die generelle Wirkung, dass sie für die Feststellbremsfunktion sicherstellt, dass eine Drehmomentübertragung vom Motor zur Mutter-Spindel-Anordnung auch bei hohen Spannkräften erfolgt und dass Setzeffekte oder ein unbeabsichtigtes Lösen der Feststellbremse durch die Wirkung der Schlingfederkupplung 70, insbesondere durch die Wirkung der sich dann zuziehenden und fest auf der Außenumfangsfläche des Reibradabschnitt 62 angreifenden Schraubenfeder 120, verhindert wird. The wrap spring clutch 70 thus has the general effect that it ensures the parking brake function that a torque transmission from the motor to the mother-spindle arrangement also takes place at high clamping forces and that setting effects or unintentional release of the parking brake by the action of the wrap spring clutch 70, in particular by the effect of the then attracting and firmly acting on the outer peripheral surface of the Reibradabschnitt 62 coil spring 120 is prevented.
Soll lediglich eine Feststellbremsfunktion realisiert werden, wobei die Betätigung im Betriebsbremsfall rein hydraulisch erfolgt, so ist die Formfeder 130 eine Option und kann weggelassen werden. If only one parking brake function is to be realized, wherein the actuation in the service brake case is purely hydraulic, then the shaped spring 130 is an option and can be omitted.
Soll mit der Bremse sowohl eine Betriebsbremsfunktion also eine Feststellbremsfunktion unter elektromechanischer Aktivierung vorgesehen sein, so wird aber zusätzlich die Formfeder 130 eingesetzt, die sich in Abhängigkeit von dem aktuellen Spannungszustand mehr oder weniger stark deformiert. Bei geringen Spannkräften, wie sie üblicherweise während einer Betriebsbremsung auftreten, wird die Formfeder 130 überhaupt nicht oder nur in geringem Maße deformiert, so dass sie sozusagen die Schraubenfeder 120 (Schlingfeder) inaktiv hält. Dadurch kann eine Selbsthemmung im Getriebe für die Betriebsbremsfunktion unterbunden werden. Es ist dann ein Kraftfluss durch das Getriebe in beide Richtungen zwischen motorischem Antrieb und Mutter-Spindel-Anordnung möglich. Erst wenn die Formfeder 130 hinreichend stark komprimiert ist, wird sozusagen die Schraubenfeder 120 (Schlingfeder) in ihrer Funktion aktiv und blockiert einen Kraftfluss durch das Getriebe von der Mutter-Spindel- Anordnung zum Elektromotor hin. Die Formfeder 130 ist also in dem gezeigten Ausführungsbeispiel erforderlich, weil beide Bremsfunktionen - Betriebsbremsfunktion und Feststellbremsfunktion - bereitgestellt werden sollen. If both a service brake function and a parking brake function under electromechanical activation are intended to be provided with the brake, however, the shaped spring 130 is additionally used, which deforms more or less strongly as a function of the current stress state. At low clamping forces, as they usually occur during a service braking, the shaped spring 130 is not or only slightly deformed so that it keeps the coil spring 120 (wrap spring) inactive, so to speak. As a result, self-locking in the transmission for the service brake function can be prevented. It is then possible a power flow through the gear in both directions between the motor drive and nut-spindle arrangement. Only when the form spring 130 is compressed sufficiently strong, so to speak, the coil spring 120 (wrap spring) is active in its function and blocks a flow of power through the gear from the nut-spindle assembly to the electric motor. The shaped spring 130 is therefore required in the embodiment shown, because both braking functions - service brake function and parking brake function - to be provided.
Ausgehend von diesem Verständnis für die Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 5 setzt die Erfindung an einer Optimierung dieser Ausführungsform an. Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in dem Blockschaltbild gemäß Figur 6 gezeigt. Based on this understanding of the embodiment according to Figures 1 to 5, the invention is based on an optimization of this embodiment. A first embodiment of the invention is shown schematically in the block diagram of FIG.
Man erkennt darin, dass der von einer elektrischen Versorgungsquelle EV angetriebene Elektromotor EM über eine Ausgangswelle ein Motordrehmoment MM und mit - - It can be seen that the electric motor EM driven by an electric power source EV has an output shaft, an engine torque M M and - -
einer Motorwinkelgeschwindigkeit ωΜ an eine erste Getriebestufe GS1 der Getriebeanordnung abgibt. Zwischen der ersten Getriebestufe GS1 und und der zweiten Getriebestufe GS2 ist die Selbsthemmungsvorrichtung SHV angeordnet, mit der an engine angular velocity ω Μ outputs to a first gear stage GS1 of the transmission arrangement. Between the first gear stage GS1 and the second gear stage GS2, the self-locking device SHV is arranged with the
Reaktionskräfte R an den Gehäuseabschnitt AG abgeleitet werden, der der Getriebeanordnung mit den einzelnen Getriebestufen GS1 bis GS3 und dem Elektromotor EM zugeordnet ist. Dieser Gehäuseabschnitt kann auch als Aktuator-Gehäuseabschnitt AG bezeichnet werden. Die Reaktionskräfte R lassen sich dann durch geeignete Kopplung des Aktuator-Gehäuseabschnitts AG und des nachfolgend näher erläuterten Gehäuseabschnitts der Bremse BG entsprechend dem strichlierten Pfeil RA auf den Gehäuseabschnitt der Bremse BG ableiten. Reaction forces R are derived to the housing section AG, which is associated with the gear assembly with the individual gear stages GS1 to GS3 and the electric motor EM. This housing section can also be referred to as actuator housing section AG. The reaction forces R can then be derived by suitable coupling of the actuator housing section AG and the housing section of the brake BG explained in greater detail below corresponding to the dashed arrow R A onto the housing section of the brake BG.
Der zweiten Getriebestufe GS2 ist eine weitere Getriebestufe GS3 nachgeschaltet, von der ausgehend ein Drehmoment MA und mit einer Aktuatorwinkelgeschwindig- keit coA an die Bremse übertragen wird. Die Bremse umfasst eine Spindel-Mutter- Anordnung SM eines Kugelgewindetriebs und einen Bremskolben BK, von dem ausgehend die Bremsbetätigungskraft FB mit einer Betätigungsgeschwindigkeit vB auf die Bremsbeläge übertragen wird. Von diesem Bremskolben BK wirken Reaktionskräfte im Bremsfall zurück. The second gear stage GS2 is followed by a further gear stage GS3, from which a torque M A and at an actuator angular velocity co A are transmitted to the brake. The brake includes a spindle-nut arrangement SM of a ball screw and a brake piston BK, starting the brake operating force F B with an actuation speed v B is transmitted to the brake pads from the. From this brake piston BK reaction forces act back in case of braking.
Die Besonderheit dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Selbsthemmungsvorrichtung SHV derart angeordnet ist, dass die beiden Getriebestufen GS2 und GS3 zwischen dem Kugelgewindetrieb mit seiner Spindel-Mutter-Anordnung SM und der Selbsthemmungsvorrichtung SHV angeordnet ist. Dies macht es möglich, das Übersetzungsverhältnis der beiden Getriebestufen GS2 und GS3 als Untersetzung für die in einer Feststellbremssituation von dem Bremskolben BK rückwirkenden Reaktionskräfte auszunützen, so dass die letztendlich auf die Selbsthemmungsvorrichtung SHV wirkenden Reaktionskräfte deutlich reduziert sind. Dadurch kann die Selbsthemmungsvorrichtung SHV verhältnismäßig klein dimensioniert werden, was insbesondere Bauraum einspart. Ferner bietet diese Anordnung der Selbsthemmungsvorrichtung SHV Freiheiten bei der Gestaltung und Unterbringung der Selbsthemmungsvorrichtung SHV innerhalb der Getriebeanordnung. The peculiarity of this embodiment is that the self-locking device SHV is arranged such that the two gear stages GS2 and GS3 between the ball screw with its spindle-nut assembly SM and the self-locking device SHV is arranged. This makes it possible to take advantage of the gear ratio of the two gear stages GS2 and GS3 as a reduction for the reaction forces retroacting in a parking brake situation of the brake piston BK, so that the reaction forces ultimately acting on the self-locking device SHV are significantly reduced. As a result, the self-locking device SHV can be dimensioned relatively small, which saves in particular space. Furthermore, this arrangement of the self-locking device SHV offers freedom in the design and placement of the self-locking device SHV within the gear assembly.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 7 gezeigt. Darin erkennt man, dass die Selbsthemmungsvorrichtung SHV zwischen dem Elektromotor EM und der ersten Getriebestufe GS1 angeordnet ist, so dass das Übersetzungsverhältnis aller dreier Getriebestufen GS1 bis GS3 als Untersetzung für die von dem Bremskolben BK rückwirkenden Reaktionskräfte ausgenutzt werden kann. Die Vorteile der Erfindung liegen also in der Anordnung der Selbsthemmungsvorrichtung SHV innerhalb der Getriebeanordnung mit den einzelnen Getriebestufen GSl bis GS3 relativ zu den eigentlichen Komponenten der Bremse, nämlich dem Kugelgewindetrieb (Spindel-Mutter-Anordnung SM). Durch diese Anordnung lassen sich Überset- zungen der Getriebestufen GSl bis GS3 vorteilhaft ausnutzen, um die Another embodiment of the invention is shown in FIG. This shows that the self-locking device SHV is arranged between the electric motor EM and the first gear stage GS1, so that the gear ratio of all three gear stages GS1 to GS3 can be utilized as a reduction for the reaction forces retroacting from the brake piston BK. The advantages of the invention are thus in the arrangement of the self-locking device SHV within the gear assembly with the individual gear stages GSL to GS3 relative to the actual components of the brake, namely the ball screw (spindle-nut assembly SM). By means of this arrangement, it is possible to take advantage of ratios of the gear stages GS1 to GS3 in order to achieve the same
Reaktionskräfte zu reduzieren. Ferner bietet diese Anordnung größere Variabilität zur Bauraumeinsparung.  To reduce reaction forces. Furthermore, this arrangement offers greater variability for space savings.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftfahrzeugbremse, insbesondere kombiniert hydraulisch und elektromecha- nisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse, mit einer Aktuatorbaugruppe (10) umfassend: 1. motor vehicle brake, in particular combined hydraulically and electromechanically actuated motor vehicle brake, comprising an actuator assembly (10) comprising:
ein Gehäuse (12),  a housing (12),
ein relativ zu dem Gehäuse (12) verlagerbares Stellglied (18) zum hydraulischen oder elektromechanischen Verlagern eines Bremsbelags,  a relative to the housing (12) displaceable actuator (18) for hydraulic or electromechanical displacement of a brake pad,
einen motorischen Antrieb (22),  a motor drive (22),
eine zwischen dem motorischen Antrieb (22) und dem verlagerbaren Steilglied (18) angeordnete Verlagerungsmechanik,  a displacement mechanism arranged between the motor drive (22) and the displaceable wedge member (18),
eine der Verlagerungsmechanik zugeordnete Getriebeanordnung (26), und eine separate Selbsthemmungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Verlagerungsmechanik bei Bedarf zu blockieren,  a transmission assembly (26) associated with the displacement mechanism; and a separate self-locking device configured to block the displacement mechanism when needed,
wobei die Verlagerungsmechanik einen Kugelgewindetrieb (28) mit einer Spindel (76) und einer Mutter (86) aufweist, wobei wahlweise die eine Komponente von Spindel (76) und Mutter (86) drehantreibbar ist und die jeweils andere Komponente von Spindel (76) und Mutter (86) zur Verlagerung des Stellglieds (18) durch Drehantreiben einer Komponente von der Spindel (76) und Mutter (86) innerhalb des Gehäuses (12) linear verlagerbar ist, und wobei die Getriebeanordnung (26) wenigstens zwei Getriebestufen (54, 66) aufweist, wherein the displacement mechanism comprises a ball screw (28) having a spindle (76) and a nut (86), optionally one component of the spindle (76) and nut (86) is rotationally driven and the other component of the spindle (76) and Nut (86) for displacing the actuator (18) by rotationally driving a component of the spindle (76) and nut (86) within the housing (12) is linearly displaceable, and wherein the gear assembly (26) at least two gear stages (54, 66 ) having,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung derart in oder an der Getriebeanordnung angeordnet ist, dass wenigstens zwei Getriebestufen zwischen dem Kugelgewindetrieb und der Selbsthemmungsvorrichtung angeordnet sind. characterized in that the self-locking device is arranged in or on the gear arrangement such that at least two gear stages between the ball screw and the self-locking device are arranged.
2. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 1, 2. Motor vehicle brake according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung drei oder vier Getriebestufen (GS1, GS2, GS3) aufweist. characterized in that the gear arrangement comprises three or four gear stages (GS1, GS2, GS3).
3. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, 3. Motor vehicle brake according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung (SHV) zwischen dem motorischen Antrieb (EM) und der Getriebeanordnung (GS1, GS2, GS3) angeordnet ist.  characterized in that the self-locking device (SHV) between the motor drive (EM) and the gear assembly (GS1, GS2, GS3) is arranged.
4. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, 4. Motor vehicle brake according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung (SHV) der dem moto- Tischen Antrieb (EM) nächsten Getriebestufe (GS1) der Getriebeanordnung nachgeschaltet ist. characterized in that the self-locking device (SHV) of the motor Tables drive (EM) next gear stage (GS1) of the gear assembly is connected downstream.
5. Kraftfahrzeugbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. Motor vehicle brake according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung (SHV) derart angeordnet ist, dass die beim Blockieren der Verlagerungsmechanik auftretenden Reaktionskräfte mittelbar oder unmittelbar in das Gehäuse ableitbar sind. characterized in that the self-locking device (SHV) is arranged such that the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism are indirectly or directly derivable into the housing.
6. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 5, 6. Motor vehicle brake according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung die beim Blockieren der Verlagerungsmechanik auftretenden Reaktionskräfte in einen der Getriebeanordnung zugeordneten Gehäuseabschnitt ableitet, wobei dieser Gehäuseabschnitt kraftübertragend mit einem die Bremsbelaganordnung tragenden Gehäuseabschnitt verbunden ist. characterized in that the self-locking device derives the reaction forces occurring during blocking of the displacement mechanism in one of the gear assembly associated housing portion, said housing portion is force-transmitting connected to a brake pad assembly housing portion.
7. Kraftfahrzeugbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. Motor vehicle brake according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung mit einer Schlingfederkupplung ausgebildet ist, die eine über Drehmomentübertragung von dem motorischen Antrieb zu der Spindel zulässt und zum Blockieren einer characterized in that the self-locking device is formed with a wrap spring clutch, which allows a torque transmission from the motor drive to the spindle and for blocking a
Drehmomentübertragung von der Spindel zum motorischen Antrieb ausgebildet ist. Torque transmission is formed by the spindle to the motor drive.
8. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 7, 8. Motor vehicle brake according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schlingfederkupplung (70) ein Schaltelement (130) zugeordnet ist, welches in einer ersten Schaltstellung eine Drehmomentübertragung von der Spindel (76) zu dem motorischen Antrieb (22) zulässt und bei Erreichen einer zweiten Schaltstellung die Schlingfederkupplung (70) dazu veranlasst, eine Drehmomentübertragung von der Spindel (76) zu dem motorischen Antrieb (22) zu blockieren. characterized in that the wrap spring clutch (70) is assigned a switching element (130) which in a first switching position torque transmission from the spindle (76) to the motor drive (22) and upon reaching a second switching position, the wrap spring clutch (70) causing a torque transfer from the spindle (76) to the motor drive (22) to block.
9. Kraftfahrzeugbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. Motor vehicle brake according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (26) einen Planetengetriebemechanismus (34) aufweist.  characterized in that the gear assembly (26) comprises a planetary gear mechanism (34).
10. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 9, 10. Motor vehicle brake according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb (22) einen Elektromotor aufweist, dessen Ausgangswelle (32) ein Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus (34) aufweist, wobei ein Hohlrad (44) des Planetengetriebemechanismus (34) gehäusefest angeordnet ist, und wobei Planetenräder (42) des Planetengetriebemecha- nismus (34) an einem im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Planetenträger (38) drehbar gelagert sind. characterized in that the motor drive (22) comprises an electric motor whose output shaft (32) comprises a sun gear of the planetary gear mechanism (34), a ring gear (44) of the planetary gear mechanism (34) being fixed to the housing, and planetary gears (42) of the planetary gear mechanism Planetengetriebemecha- nismus (34) are rotatably mounted on a in the housing (12) rotatably mounted planet carrier (38).
11. Kraftfahrzeugbremse nach Anspruch 10, 11. Motor vehicle brake according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsthemmungsvorrichtung in ein Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus integriert ist. characterized in that the self-locking device is integrated in a sun gear of the planetary gear mechanism.
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