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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse und eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, welche eine solche elektromechanische Bremse aufweist.
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Stand der Technik
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Derartige Bremsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Anders als bei einer klassischen hydraulischen Bremse, werden bei einer elektromechanischen Bremsvorrichtung Bremsbeläge mittels einer elektromechanischen Spannvorrichtung mit einer Kraft in Richtung des jeweiligen Reibpartners beaufschlagt, um das gewünschte Verzögerungsmoment zu erzeugen.
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Eine elektromechanische Bremsvorrichtung ist auch aus der
DE 10 2008 042 778 B4 bekannt. Die elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst einen Bremssattel, welcher quer zu einer Bremsscheibe angebracht ist. Zum Andrücken von Bremsbelägen an die Bremsscheibe ist in dem Bremssattel ein Bremszylinder ausgebildet, in welchem der Bremskolben verschiebbar geführt ist. In dem Bremskolben ist eine Feststelleinrichtung angeordnet, welche eine drehbar gelagerte Spindel und einer auf der Spindel angeordneten Spindelmutter aufweist. Die Spindelmutter weist an einem axialen Ende ein Kupplungselement auf, welches mit dem Bremskolben zusammenwirkt. Durch eine Rotation der Spindel ist dadurch der Bremskolben über die Spindelmutter axial verschiebbar.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt darin, eine elektromechanische Bremse anzugeben, welche eine kompakte Bauform aufweist und mit welcher eine hohe Bremskraft aufbringbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektromechanische Bremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung gibt eine elektromechanische Bremse mit eine Betätigungseinheit an, welche über eine Getriebeeinheit auf einen Bremssteller wirkt, so dass durch Einbringen einer Ansteuerkraft an der Getriebeeinheit, an dem mit der Getriebeeinheit verbundenen Bremssteller, eine Bremskraft erzeugbar ist. Die Getriebeeinheit umfasst wenigstens ein Doppelkniehebelgetriebe, welches auf einer zum Bremssteller entgegengesetzten Seite, beweglich zu einem mit einem Bremssattel verbundenen Trägerbauteil angeordnet ist, wobei Fixiermittel vorgesehen sind, über welches das Doppelkniehebelgetriebe bei einem Bremsvorgang zu dem Trägerbauteil fixierbar ist.
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Eine Betätigungseinheit im Sinne der Erfindung ist eine Einheit, welche eine Kraft auf die Getriebeeinheit aufbringt. Zusätzlich zu einem beispielsweise Elektromotor, kann die Betätigungseinheit auch weitere Bauteile aufweisen. Der Bremssteller kann dabei jedes Bauteil sein, mit welchem eine Bremskraft auf eine Bremsscheibe aufbringbar ist. Vorteilhafterweise ist der Bremssteller in Form eines Bremskolbens ausgebildet. Alternativ kann der Bremssteller auch als Platte ausgebildet sein, an welcher ein Bremsbelag angebracht ist. Ein Fixiermittel umfasst dabei Bauteile, mit welchen eine kurzzeitige Arretierung des Doppelkniehebelgetriebes relativ zu dem Trägerbauteil möglich ist.
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Ein Doppelkniehebelgetriebe ist ein Getriebe, welches aus zwei einzelnen Kniehebelgetrieben gebildet ist, welche symmetrisch zueinander angeordnet sind. Dadurch ist es möglich eine axiale Ansteuerkraft in eine axiale Bremskraft umzuwandeln. Die Erfindung ist dabei nicht auf ein einzelnes Doppelkniehebelgetriebe beschränkt, so dass auch mehrere Doppelkniehebelgetriebe parallel zueinander angeordnet sein können. Dadurch kann jedes einzelne Doppelkniehebelgetriebe kleiner dimensioniert werden.
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Ein Doppelkniehebelgetriebe hat den Vorteil, dass durch Einbringen einer kleinen Ansteuerkraft an einer Eingangsseite des Doppelkniehebelgetriebe an einer Ausgangsseite eine hohe Bremskraft erzielt werden kann. Im Vergleich zu anderen aus dem Stand der Technik bekannten elektromechanischen Bremsen kann der Elektromotor der Betätigungseinheit dadurch wesentlich kleiner ausgebildet werden, so dass der Bauraum der elektromechanischen Bremse reduziert werden kann. Ein kleinerer Motor weist zudem eine geringere Masse auf, welche an der ungefederten Masse am Fahrzeug-Rad angebracht ist. Im Gegensatz zu einem großen Motor kann durch die kleinere ungefederte Masse der Komfort und die Fahrsicherheit erhöht werden.
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Im Gegensatz zu einem beispielsweise Spindeltrieb, weist ein Doppelkniehebelgetriebe eine nicht-lineare Übersetzung auf. Mit anderem Worten ist der eingebrachte Weg nicht linear zu dem Weg am Bremssteller. Das Doppelkniehebelgetriebe kann somit zu Beginn des Bremsvorgangs große Wege bei geringer Kraftübersetzung und anschließend verkleinern sich die Wege bei zunehmender Kraftübersetzung. Dadurch kann der Bremsbelag schnell an die Bremsscheibe angelegt werden. Anschließend ist eine hohe Kraft zum Bremsen aufbringbar. Das Doppelkniehebelgetriebe weist somit eine optimale Übersetzung für jede Phase des Bremsvorgangs auf.
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Durch die Beweglichkeit des Doppelkniehebelgetriebes relativ zu dem Trägerbauteil ist es möglich, einen Verschleiß der Bremsbeläge automatisch nachzustellen. Der Bremsbelagverschleiß wird dadurch ausgeglichen. Die von dem Doppelkniehebelgetriebe aufgebrachte Kraft-Weg-Kurve bleibt somit über die gesamte Lebensdauer konstant. Entsprechend wird bei gleicher Ansteuerkraft, über die Lebensdauer die gleiche Bremskraft erzeugt. Die Verschleißnachstellung ist dabei direkt in das Doppelkniehebelgetriebe und das Trägerbauteil mit integriert. Auf eine separate Einrichtung zur Verschleißnachstellung kann somit verzichtet werden, so dass der Bauraum und das Gewicht nochmals wesentlich reduziert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist über das Fixiermittel eine formschlüssige Verbindung zwischen Doppelkniehebelgetriebe und Trägerbauteil bildbar. Die formschlüssige Verbindung wird dabei gebildet, indem Formschlusselemente des Doppelkniehebelgetriebes und des Trägerbauteils formschlüssig ineinander greifen. Durch diese Verbindung wird ein Nachlassen der Bremskraft, durch ein Durchrutschen einer Verbindung zwischen Doppelkniehebelgetriebe und des Trägerbauteils vermieden. Es können dadurch auch hohe Bremskräfte sicher übertragen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Fixiermittel eine Rastverbindung, bei welcher wenigstens ein Rastelement des Doppelkniehebelgetriebes mit einer Verzahnung des Trägerbauteils formschlüssig zusammenwirkt. Eine Rastverbindung ist dabei ein einfaches und wirtschaftliches Mittel, um das Doppelkniehebelgetriebe mit dem Trägerbauteil formschlüssige zu verbinden. Dadurch kann eine solche elektromechanische Bremse wirtschaftlich hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist über das Fixiermittel eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Doppelkniehebelgetriebe und Trägerbauteil bildbar. Eine kraftschlüssige Verbindung kann dabei über einen Reibschluss zwischen Doppelkniehebelgetriebe und Trägerbauteil bereitgestellt werden. Durch die axiale Bewegung des Doppelkniehebelgetriebes werden bei einer Anlage an der Bremsscheibe die trägerseitigen Krafthebelglieder gegen eine Innenseite des Trägerelementes gepresst. An der Innenseite des Trägerbauteils und an dem trägerseitigen Krafthebelglied kann dabei ein Reibbelag aufgebracht sein, über welchen ein Verrutschen des Doppelkniehebelgetriebe relativ zu dem Trägerbauteil vermieden werden kann. Im Vergleich zu einer Rastverbindung ist durch eine solche kraftschlüssige Verbindung eine stufenlose Einstellung des Belagverschleißes möglich.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zum Einbringen einer Ansteuerkraft auf das Doppelkniehebelgetriebe eine Zahnstange angeordnet. Eine Zahnstange ist über eine Übersetzung in wirtschaftlicher Weise mit einem Elektromotor verbindbar. In einer alternativen Ausführung ist zum Einbringen einer Ansteuerkraft auf das Doppelkniehebelgetriebe eine Spindel angeordnet.
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Vorteilhafterweise ist ein Verriegelungseinheit angeordnet, mit welcher die Zahnstange in einer gebremsten Position feststellbar ist. Die Verriegelungseinheit greift dabei vorteilhaftweise zwischen die Zähne der Zahnstange ein. Die Zahnstange wird dadurch in einer gebremsten Stellung der elektromechanischen Bremse arretiert. Der Elektromotor kann entsprechend abgestellt werden, während das Rad weiterhin gebremst bleibt. Dadurch wird auf einfache und wirtschaftliche Weise eine Parkbremse gebildet, bei welcher dauerhaft eine Bremskraft aufbringbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Doppelkniehebelgetriebe mehrere Hebelglieder auf, welche für jedes Kniehebelgetriebe in einem gemeinsamen Drehpunkt miteinander verbunden sind. Der Drehpunkt ist dabei der Punkt um welches ein Krafthebelglied sich dreht. Da jedes Kniehebelgetriebe einen gemeinsamen Drehpunkt aufweist, ist dies auch der Punkt in welchem alle Hebelglieder miteinander verbunden sind. Entsprechend sind zwischen den Hebelgliedern eines Kniehebelgetriebes keine weiteren Bauteile angeordnet. Das Doppelkniehebelgetriebe kann dadurch kompakt ausgebildet werden, so dass der Bauraum für das Doppelkniehebelgetriebe klein gehalten werden kann.
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Es wird zusätzlich eine Bremsanlage angegeben, welche eine solche elektromechanische Bremse aufweist. Mit einer solchen Bremsanlage werden im Wesentlichen die zuvor genannten Vorteile erzielt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Elektromechanische Bremse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 2 Vergrößerte Darstellung der Rastverbindung aus 1.
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In 1 ist eine elektromechanische Bremse 4 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die elektromechanische Bremse 4 weist eine Betätigungseinheit 8 auf. Nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Betätigungseinheit 8 einen Elektromotor 12, welcher über ein Zahnrad 14 eine Zahnstange 16 antreibt. Die elektromechanische Bremse 4 umfasst zusätzlich ein becherförmiges Trägerbauteil 20, welches fest mit einem Bremssattel 24 der elektromechanischen Bremse 4 verbunden, oder ein Teil davon ist.
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Ein Ende der Zahnstange 16 ist mit einer in dem Trägerbauteil 20 angeordneten und als Doppelkniehebelgetriebe 28 ausgebildeten Getriebeeinheit verbunden. Das Doppelkniehebelgetriebe umfasst entsprechend zwei Kniehebelgetriebe 28a, 28b, welche gegeneinander ausgerichtet sind. Jedes Kniehebelgetriebe 28a, 28b umfasst ein trägerbauteilseitiges Krafthebelglied 32 und ein mit einem als Bremskolben 36 ausgebildeten Bremssteller, verbundenes bremskolbenseitiges Krafthebelglied 40. Zusätzlich ist ein Steuer-Hebelglied 44 vorgesehen, welches in einem gemeinsamen Drehpunkt 48 mit beiden Krafthebelgliedern 32, 40 verbunden ist. Zum Einleiten einer Ansteuerkraft FG, ist die Zahnstange 16 mit den Steuer-Hebelgliedern 44 verbunden. Die freien Enden der trägerbauteilseitigen Krafthebelglieder 32 sind über ein Verbindungselement 52 miteinander verbunden.
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An dem Bremskolben 36 und dem Bremssattel 24 ist jeweils ein Bremsbelag 56 angeordnet, welche durch eine axiale Bewegung des Bremskolbens 36 zum Bremsen an eine Bremsscheibe 56 anlegbar sind. Die elektromechanische Bremse 4 umfasst zusätzlich eine Verriegelungseinheit 60, welche mit der Zahnstange 16 zusammenwirkt, so dass die Bremse 4 in einer gebremsten Stellung als Parkbremse verriegelt werden kann. In der 1 ist die Verriegelungseinheit 60 als Stift 64 gezeigt, welcher in einer Spule 68 gehalten ist. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Spule 68 kann der Stift 64 in Eingriff mit der Zahnstange 16 gebracht werden.
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Das Doppelkniehebelgetriebe 28 ist axial beweglich zu dem Trägerbauteil 20 angeordnet. Dadurch kann ein Bremsbelagverschleiß nachgestellt werden. Erst bei einer Anlage des Bremsbelags 56 an der Bremsscheibe 58 und damit einhergehender Auslenkung des trägerbauteilseitigen Krafthebelglieds 32, verbindet sich das Doppelkniehebelgetriebe 28 im Zuge einer Rastverbindung formschlüssig mit dem Trägerbauteil 20. 2 zeigt dazu eine vergrößerte Darstellung der Rastverbindung aus 1. In dieser Figur ist gezeigt, dass an einer Innenfläche 72 des Trägerbauteils 20 eine Verzahnung 74 ausgebildet ist.
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Das Doppelkniehebelgetriebe 28 weist im Bereich der Verbindung zwischen Verbindungselement 52 und trägerbauteilseitigen Krafthebelglied 32 ein radial bewegliches Rastelement 78 auf. Bei einer Auslenkung des trägerbauteilseitigen Krafthebelglied 32 drückt eine an dem trägerbauteilseitigen Krafthebelglied 32 angeformte Nocke 80 auf das Rastelement 78, so dass dieses nach außen ausgelenkt wird und rastend mit der Verzahnung 74 des Trägerbauteils 20 in Eingriff kommt. Dadurch ist es möglich die Bremskraft FB auf das Trägerbauteil 20 zu übertragen. Gleichzeitig kann auf eine separate Verschleißnachstelleinrichtung verzichtet werden, so dass Bauraum eingespart wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042778 B4 [0003]