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WO2022207171A1 - Elektrische parkbremse sowie verfahren zur herstellung - Google Patents

Elektrische parkbremse sowie verfahren zur herstellung Download PDF

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Publication number
WO2022207171A1
WO2022207171A1 PCT/EP2022/053271 EP2022053271W WO2022207171A1 WO 2022207171 A1 WO2022207171 A1 WO 2022207171A1 EP 2022053271 W EP2022053271 W EP 2022053271W WO 2022207171 A1 WO2022207171 A1 WO 2022207171A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thread
profile
spindle
external thread
parking brake
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/053271
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schaefer
Michael WEINS
Original Assignee
Zf Active Safety Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Active Safety Gmbh filed Critical Zf Active Safety Gmbh
Priority to US18/552,932 priority Critical patent/US20240183411A1/en
Priority to EP22709236.8A priority patent/EP4314597A1/de
Priority to CN202280025612.9A priority patent/CN117098934A/zh
Publication of WO2022207171A1 publication Critical patent/WO2022207171A1/de

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    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
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    • F16D2125/40—Screw-and-nut
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    • F16D2250/0023—Shaping by pressure
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075—Coaxial drive motors

Definitions

  • the invention relates to an electric parking brake with a spindle drive that can be actuated electrically and is self-locking.
  • the invention also relates to a method for producing such a parking brake.
  • Electric parking brakes in general and with a spindle drive in particular are known from the prior art. These parking brakes are used in motor vehicles and are intended to prevent the motor vehicle from rolling when the parking brake is engaged. The electric parking brake is adjusted and preloaded into an engaged position via an electric motor using the spindle drive.
  • spindle drives with a sawtooth-shaped thread are usually used for electric parking brakes.
  • Sawtooth profiles are very well suited as a spindle drive in an electric parking brake, as they absorb the loads acting on one side very well and have a high degree of efficiency due to the steep load-bearing thread flanks.
  • an electric parking brake is provided with a spindle drive that can be actuated electrically and is self-locking.
  • the spindle drive comprises a spindle with an external thread or bolt thread and a spindle nut with an internal thread or nut thread which engages with the external thread.
  • the external thread and the internal thread have a symmetrical thread profile. Furthermore, the profile flanks of adjacent profile peaks of the external thread merge directly into one another via a rounding in the intermediate profile valley.
  • a symmetrical thread profile is understood to mean, in particular, a thread profile whose profile halves are mirror-symmetrical with respect to a central axis that extends radially through the profile tip in cross section.
  • a spindle drive with a symmetrical thread profile instead of an asymmetrical thread profile has properties that meet the high demands placed on the spindle drive or the parking brake.
  • the decisive factor here is that the profile valleys are rounded in order to be able to absorb the stresses introduced into the thread under load and thus to avoid thread breakage.
  • the symmetrical thread profile with a completely rounded profile valley also has the advantage that, compared to an asymmetrical thread profile, it can be produced with little effort and more reliably with high quality by forming, in particular by rolling.
  • the rounding of the profile valleys of the external thread can have a radius of between 0.18 mm and 0.22 mm, in particular 0.2 mm.
  • the profile flanks of adjacent profile peaks of the internal thread can merge directly into one another via a rounding in the intervening Profi Ital.
  • the rounding of the profile valleys of the internal thread has a radius of between 0.23 mm and 0.27 mm, in particular 0.25 mm.
  • the external thread and the internal thread have a flank angle of between 26.5° and 29.5°, preferably between 27° and 29°, in particular 28°.
  • This comparatively small flank angle ensures that the spindle drive can provide a high preload force.
  • the thread with such a flank angle can be produced efficiently by means of forming processes.
  • the external thread and the internal thread have a pitch of between 1.2 mm and 1.3 mm, in particular 1.25 mm.
  • a higher clamping force can be achieved in comparison to the prior art with the same input torque by appropriate dimensioning of the thread while meeting the strength requirements.
  • this slope offers a good compromise between a flat slope, which favors the self-locking of the spindle drive, and a steep slope, which increases the speed at which the spindle drive can be adjusted.
  • the external thread can have a nominal diameter of between 8.3 mm and 8.4 mm, in particular 8.35 mm, as a result of which the spindle has a low mass with sufficiently high strength.
  • the external thread has a
  • the spindle is particularly compact and can be manufactured in a material-efficient manner.
  • the external thread has a
  • Flank diameter between 7.5 mm and 7.7 mm, preferably between 7.55 mm and 7.65 mm, particularly 7.6 mm.
  • the internal thread has a flank diameter of between 7.7 mm and 7.9 mm, preferably between 7.75 mm and 7.85 mm, in particular 7.8 mm. A particularly high overlap can be ensured in this way.
  • the profile valleys and profile peaks of the external thread and/or the internal thread can each have a width of between 0.62 mm and 0.63 mm, in particular 0.625 mm, at the level of the flank diameter. Such a width ensures high strength and thus reduces the risk of thread breakage under load.
  • the external thread and/or the internal thread can have rounded profile tips.
  • the threads can be produced cost-effectively, since rounded profile tips can be formed more easily during forming, in particular during rolling, and post-processing of the profile tips can therefore be dispensed with.
  • a method for producing a parking brake according to the invention with the following step is also provided to solve the above-mentioned object:
  • This process has the advantage that the thread diameter can be reduced by the end-rolled spindle and the high-strength spindle nut.
  • spindle drives with differently manufactured spindles and spindle nuts showed particularly good functional properties.
  • FIG. 1 in a partially sectioned representation of a caliper with a brake piston and an electric parking brake according to the invention, the has a spindle drive with a spindle and a spindle nut, with a section of a brake disc also being shown,
  • FIG. 1 shows a brake caliper 10 of a disc brake of a vehicle, which interacts with a brake disc 12 .
  • the caliper 10 includes a caliper body 14 to which a first brake pad 16 is attached.
  • the first brake pad 16 is thus held immovably on the brake caliper body 14 .
  • a second brake pad 18 is provided, which is slidably mounted on the brake caliper body 14 so that it can be selectively pressed against the brake disc 12 by means of a brake piston 20 in order to achieve a braking effect.
  • the brake piston 20 is displaceable in a cylindrical opening, here z. B. a fluid cylinder 22 which is formed on the caliper body 14 is mounted.
  • a pressure chamber 24 that can be acted upon by pressure fluid is delimited by an end of the fluid cylinder 22 that faces away from the brake disk 12 and by the brake piston 20 .
  • the pressure chamber 24 is fluidically connected to a pressure fluid connection 26 via which a pressure fluid can be optionally introduced into the pressure chamber 24 and discharged from it.
  • the pressure fluid is a hydraulic fluid.
  • the fluid cylinder 22 is a hydraulic cylinder.
  • the brake piston 20 can be moved hydraulically towards the brake pad 18 and the brake disc 12 so that the brake pad 18 is applied to the brake disc 12 and brakes it. Since the brake caliper 10 can be displaced in the direction of the longitudinal axis 32 of the piston according to the “floating caliper” principle, the brake lining 16 is also applied to the brake disc 12 in parallel.
  • the brake piston 20 is coupled to an electric parking brake 100 which has a spindle drive 28 .
  • the brake piston 20 with the functions described above and below can also be used in a purely electromechanical brake and is accommodated here in a cylindrical opening which can be designed as a bore or as the opening of a tubular cylinder.
  • a spindle nut 30 of the spindle drive 28 is non-rotatably due to its non-circular outer contour, but is mounted on the brake piston 20 in an axially displaceable manner along a piston longitudinal axis 32 .
  • the spindle nut 30 interacts with a spindle 34 of the spindle drive 28 , which is rotatable about the piston longitudinal axis 32 but is otherwise stationary on the brake caliper body 14 .
  • the spindle 34 can be selectively set in rotation by means of an electric drive motor 36 .
  • the brake piston 20 can also be moved towards the brake pad 18 and the brake disc 12 by means of the spindle drive 28, so that the brake pads 16 and 18 are pressed against the brake disc 12 and brake it.
  • the brake piston 20 is shown in detail in FIG. 2 together with the spindle nut 30 and the spindle 34 .
  • the brake piston 20 is essentially composed of a first tubular piston body section 38 and a second tubular piston body section 40 .
  • Both piston body sections 38, 40 extend along the
  • the second piston body section 40 is slightly conical with respect to the longitudinal axis 32 of the piston. Its cross-section decreases starting from from that end which is arranged adjacent to the spindle drive 28 in the direction of the end on the brake pad side.
  • the second piston body section 40 is arranged radially completely inside the first piston body section 38 to form an annular cavity 42 in an axial view.
  • the second piston body section 40 lies completely within the first piston body section 38 when the brake piston 20 is viewed along the longitudinal axis 32 of the piston.
  • this embodiment is not to be understood as limiting.
  • the second piston body section 40 optionally also lies axially completely within the first piston body section 38 . This means that the second piston body section 40 does not protrude axially beyond the first piston body section 38 . This applies to both axial ends of the second piston body section 40.
  • the first piston body section 38 and the second piston body section 40 are connected to one another via an annular end wall section 44 .
  • the annular end wall section 44 thus also delimits the cavity 42 in the axial direction.
  • the second piston body section 40 is axially closed by a base section 46 at its end opposite the end wall section 44 along the piston longitudinal axis 32 .
  • the bottom portion 46 is frusto-conical. However, it goes without saying that this can also be shaped differently, e.g. B. flat or conical.
  • An inner peripheral surface 48 of the second piston body section 40 has an anti-twist contour 50 .
  • the anti-twist contour 50 is formed in that the second piston body section has an octagonal cross section.
  • the spindle nut 30, which represents a region of the spindle drive 28 that protrudes into the anti-twist contour 50, has a complementary cross-sectional geometry, ie it is also octagonal, for example. This means that the spindle nut 30 cannot be twisted relative to the brake piston 20 .
  • the spindle nut 30 can be displaced along the piston longitudinal axis 32 within the second piston body section 40 .
  • the inner peripheral surface 48 thus also forms an axial guide contour 52 for the spindle drive 28, more precisely for the spindle nut 30.
  • the already mentioned taper of the second piston body section 40 is so small that the spindle nut 30 can be guided over the entire axial length by means of the guide contour 52 .
  • a pressure surface 54 is positioned on an axial end of the first piston body section 38, which serves to be applied to the brake lining 18, ie to apply a force to it.
  • the pressure surface 54 extends over the axial end face of the first piston body section 38 on the one hand and over an annular pressure surface extension 56 extending radially inwards from the end face.
  • this is non-rotatably mechanical coupling means z. B. with the brake pad 18, usually with the so-called back plate of the brake pad 18 connected.
  • a projection is provided on the brake piston 20 or on the back plate, which engages in a component made up of the brake piston 20 and the back plate on the other in order to effect a non-rotatable coupling.
  • the brake piston 20 is also designed in such a way that the pressure surface 54 and an axially outer end surface 60 of the base section 46 lie essentially in a plane E (see FIG. 2).
  • the brake piston 20 When the brake piston 20 is in operation, not only the pressure surface 54 but also the end surface 60 is in contact with the brake pad 18 . Furthermore, the brake piston 20 is frictionally connected to the brake caliper body 14 via a seal 62 .
  • the spindle nut 30 has an internal thread 70 and the spindle 34 has an external thread 72 which engages with the internal thread 70 .
  • the internal thread 70 and the external thread 72 are self-locking threads and each have a symmetrical thread profile 74, 76 (see FIGS. 3 and 4), the geometry of which is explained below with reference to FIGS.
  • the internal thread 70 and the external thread 72 have a pitch of 1.25 mm.
  • the pitch of the internal thread 70 and the external thread 72 is between 1.2 mm and 1.3 mm.
  • FIG. 3 shows the external thread 72 of the spindle 34 with a nominal diameter DNA, a core diameter DKA, a flank diameter DFA and a diameter DA, from which the rounding of the thread crest begins.
  • the nominal diameter DNA of the external thread 72 is 8.35 mm.
  • the nominal diameter D N A of the external thread 72 is between 8.3 mm and 8.4 mm.
  • the core diameter DKA of the external thread 72 is 6.45 mm.
  • the core diameter D KA of the external thread 72 is between 6.35 mm and 6.55 mm, preferably between 6.4 mm and 6.5 mm.
  • the flank diameter DFA of the external thread 72 is 7.6 mm.
  • flank diameter DFA of the external thread 72 is between 7.5 mm and 7.7 mm, preferably between 7.55 mm and 7.65 mm.
  • the diameter D A of the external thread 72 is at least 8 mm.
  • the external thread 72 has a flank angle W A which is made up of the two partial angles W A and W 2A .
  • the two partial angles Wi A and W 2A are equal, ie each of the partial angles Wi A and W 2A is half as large as the flank angle W A .
  • the flank angle W A of the external thread 72 is 28°.
  • flank angle W A of the external thread 72 is between 26.5° and 29.5°, preferably between 21 and 29°.
  • the profile valleys 78 and profile peaks 80 of the external thread 72 each have a width B A of 0.625 mm at the level of the flank diameter D FA .
  • the width B A is between 0.62 mm and 0.63 mm.
  • the profile valleys 78 of the external thread 72 each have a rounding 82 which connects the profile flanks 84 of the profile peaks 80 adjacent to the profile italic 78 directly to one another.
  • the profile valleys 78 are formed without straight profile sections.
  • profile valleys 78 are designed without corners.
  • the roundings 82 of the profile valleys 78 of the external thread 72 have a first radius R IA at the transition to one profile flank 84 and a second radius R 2A at the transition to the opposite profile flank 84.
  • the radius R is IA and the radius is
  • R 2A each 0.2mm.
  • the profile italic 78 is preferably only formed by a radius, ie the opposite flanks transition into a valley which is formed exclusively by a radius, with which the radii R 1A and R 2A coincide.
  • the radius R IA and/or the radius R 2A is between 0.18 mm and 0.22 mm, both radii being the same and can coincide as explained above.
  • the crest of the thread 80 is rounded complementarily to the valley of the thread 78, ie the rounding has the same radius as the valley of the thread 78, although only one radius can be provided here, which merges directly into the flanks.
  • FIG. 4 shows the internal thread 70 of the spindle nut 30 with a nominal diameter DNI, a core diameter DKI, a pitch diameter DFI and an inside diameter Di.
  • the nominal diameter D N I of the internal thread 70 is 8.75 mm.
  • the nominal diameter D N I of the internal thread 70 is between 8.7 mm and 8.8 mm.
  • the core diameter DKI of the internal thread 70 is 6.85 mm.
  • the core diameter DKI of the internal thread 70 is between 6.75 mm and 6.95 mm.
  • the flank diameter DFI of the internal thread 70 is 7.8 mm.
  • flank diameter DFI of the internal thread 70 is between 7.7 mm and 7.9 mm, preferably between 7.75 mm and 7.85 mm.
  • the diameter Di of the internal thread 70, from which the rounding of the thread crest 88 begins, is at most 7.12 mm.
  • the internal thread 70 has a flank angle Wi, which is made up of the two partial angles Wn and W21.
  • the two partial angles Wn and W 21 are of equal size, ie each of the partial angles Wn and W 21 is half the size of the flank angle Wi.
  • the flank angle Wi of the internal thread 70 is 28°.
  • flank angle Wi of the internal thread 70 is between 26.5° and 29.5°, preferably between 27° and 29°.
  • the profile peaks 86 and profile peaks 88 of the internal thread 70 each have a width Bi of 0.625 mm at the level of the flank diameter D FI .
  • the width Bi is between 0.62 mm and 0.63 mm.
  • the profile valleys 86 of the internal thread 70 each have a rounding 90 which connects the profile flanks 92 of the profile peaks 88 adjacent to the profile italic 86 directly to one another.
  • the profile valleys 86 are formed without straight profile sections.
  • profile valleys 86 are designed without corners.
  • the roundings 90 of the profile valleys 86 of the internal thread 70 have a first radius Rn at the transition to one profile flank 92 and a second radius R21 at the transition to the opposite profile flank 92.
  • the radius Rn and the radius R21 are each 0.25 mm, with both radii being able to coincide here, as with the external thread, so that the flanks merge directly into the same radius, so that the profile valley 86 is formed only by this singular radius.
  • the radius Rn and/or the radius R 2 I is between 0.23 mm and 0.27 mm, both radii being the same here as well.
  • the profile crests 80, 88 of the internal thread 70 and the external thread 72 are thus rounded, preferably with the same singular radius or the two radii Rn and R21 previously indicated.
  • the spindle 34 is manufactured as follows.
  • the mandrel 34 is heat treated to harden the mandrel
  • the spindle 34 is rolled. After rolling, the spindle 34 is no longer heat treated, ie the last heat treatment before rolling was a final heat treatment.
  • the spindle nut 30 can be manufactured as follows.
  • the spindle nut 30 is rolled.
  • the spindle nut 30 is heat-treated to harden the spindle nut 30.
  • the spindle nut 30 is no longer rolled, i. H. the last rolling before the heat treatment was a final rolling, giving it particularly high strength.
  • a spindle drive 28 which has a particularly small thread diameter due to its finish-rolled spindle 34 and high-strength spindle nut 30 .
  • the special geometry of the internal thread 70 of the spindle nut 30 and the external thread 72 of the spindle 34 ensures that the spindle drive 28 can be produced reliably by forming such as rolling and thus with particularly little effort.
  • the special geometry of the internal thread 70 of the spindle nut 30 and the external thread 72 of the spindle 34 ensures that the spindle drive 28 and thus the electric parking brake 100 meets particularly high requirements.
  • Table 1 below shows several parameters for a thread type "thread A” and a thread type "thread B".
  • the thread type "thread A” corresponds to an exemplary embodiment of the previously explained spindle drive 28 with the special geometry of the internal thread 70 of the spindle nut 30 and the external thread 72 of the spindle 34, while the thread type “thread B” describes a different spindle drive, which is a trapezoidal thread with a geometry based on DIN 103.
  • DIN 103 provides for a pitch of at least 1.5 for a corresponding flank diameter, so that in the example the pitch was reduced by the to improve self-locking. Despite this optimization, the clamping force on thread A is significantly greater, which is the goal.
  • the brake caliper 10 can be operated as follows.
  • the brake piston 20 Starting from the position of the brake piston 20 shown in FIG. 1, it can be displaced to the left, for example by pressurizing the pressure chamber 24 , so that it is applied to the brake lining 18 and presses it against the brake disc 12 . This creates a braking effect.
  • the spindle drive 28 is not actuated, i. H. the spindle nut 30 does not move.
  • the brake piston 20 it is possible for the brake piston 20 to be displaced to the left, starting from the position shown in FIG. 1, by means of the spindle drive 28 of the electric parking brake 100.
  • the electric drive motor 36 is activated and the spindle 34 is rotated.
  • the spindle nut 30 After the spindle nut 30 has been mounted non-rotatably on the brake piston 20 via the anti-twist contour 50, this shifts the spindle nut 30 to the left. In doing so, it is guided by the guide contour 52 .
  • the brake piston 20 is applied to the brake pad 18 which in turn is pressed against the brake disc 12 to provide braking as previously discussed.
  • the brake piston 20 is frictionally held to the caliper body 14 by virtue of its frictional contact with the seal 62 such that it does not rotate.
  • the electric parking brake 100 can be adjusted to an engaged state in which it presses the brake pad 18 via the spindle drive 28 with a clamping force of at least 16.5 kN onto the brake disc 12 and thus reliably places the vehicle in a parking or holding position holds.
  • the electric parking brake 100 can be provided separately from or in combination with any brake of a vehicle, in particular with any brake caliper 10.

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Abstract

Eine elektrische Parkbremse (100) hat einen Spindeltrieb (28), der elektrisch betätigbar sowie selbsthemmend ist. Der Spindeltrieb (28) umfasst eine Spindel (34) mit einem Außengewinde und eine Spindelmutter (30) mit einem Innengewinde, das mit dem Außengewinde in Eingriff steht. Hierbei haben das Außengewinde und das Innengewinde ein symmetrisches Gewindeprofil. Ferner gehen die Profilflanken benachbarter Profilspitzen des Außengewindes über eine Verrundung im zwischenliegenden ProfiItal unmittelbar ineinander über. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Parkbremse (100) vorgesehen.

Description

Elektrische Parkbremse sowie Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Parkbremse mit einem Spindeltrieb, der elektrisch betätigbar sowie selbsthemmend ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Parkbremse.
Elektrische Parkbremsen im Allgemeinen sowie mit einem Spindeltrieb im Speziellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Parkbremsen kommen bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz und sind dazu vorgesehen, um im eingelegten Zustand der Parkbremse das stehende Kraftfahrzeug am Rollen zu hindern. Die elektrische Parkbremse wird dabei über einen Elektromotor mittels des Spindeltriebs in eine eingelegte Stellung verstellt und vorgespannt.
Im Stand der Technik werden für elektrische Parkbremsen üblicherweise Spindeltriebe mit einem sägezahnförmigen Gewinde verwendet. Sägezahnprofile eignen sich sehr gut als Spindelantrieb in einer elektrischen Parkbremse, da diese die einseitig wirkenden Lasten sehr gut aufnehmen und durch steile tragende Gewindeflanken einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
In der kostengetriebenen Massenproduktion werden die Sägezahnprofile von Spindeln und Spindelmuttern vornehmlich mittels Umformverfahren hergestellt. Hier stellt sich ein Sägezahnprofil als ungünstig dar, da gerade die asymmetrische Gestaltung des Gewindeprofils, d. h. die Kombination aus steiler und flacher Gewindeflanke, nur sehr schwer durch Umformverfahren herstellbar ist. Das Material steigt hierbei nur widerstrebend in die steilen Gewindeflanken. Dies hat große Schließfalten und geringe Schließgrade der Gewindeprofile zur Folge, was zu unzureichender Überdeckung führt. Die Sicherstellung der erforderlichen Schließgrade führt zu geringen Werkzeugstandzeiten und langen Taktzeiten, was sich negativ auf die Fertigungskosten auswirkt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Parkbremse sowie ein verbessertes Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen. Zur Lösung der Aufgabe ist eine elektrische Parkbremse mit einem Spindeltrieb vorgesehen, der elektrisch betätigbar sowie selbsthemmend ist. Der Spindeltrieb umfasst eine Spindel mit einem Außengewinde bzw. Bolzengewinde und eine Spindelmutter mit einem Innengewinde bzw. Muttergewinde, das mit dem Außengewinde in Eingriff steht. Das Außengewinde und das Innengewinde haben hierbei ein symmetrisches Gewindeprofil. Ferner gehen die Profilflanken benachbarter Profilspitzen des Außengewindes über eine Verrundung im zwischenliegenden Profiltal unmittelbar ineinander über.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem symmetrischen Gewindeprofil insbesondere ein Gewindeprofil verstanden, dessen Profilhälften spiegelsymmetrisch gegenüber einer Mittelachse gestaltet sind, die sich im Querschnitt radial durch die Profilspitze erstreckt.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass ein Spindeltrieb mit einem symmetrischen Gewindeprofil anstelle eines asymmetrischen Gewindeprofils Eigenschaften aufweist, die den hohen Anforderungen an den Spindeltrieb bzw. die Parkbremse erfüllen. Entscheidend ist hierbei, dass die Profiltäler verrundet sind, um die unter Belastung in das Gewinde eingebrachten Spannungen aufnehmen zu können und somit einen Gewindebruch zu vermeiden.
Das symmetrische Gewindeprofil mit einem komplett verrundeten Profiltal hat dabei ferner den Vorteil, dass es im Vergleich zu einem asymmetrischen Gewindeprofil mit geringem Aufwand sowie zuverlässiger mit hoher Güte durch Umformen hergestellt werden kann, insbesondere durch Walzen.
Hierbei kann die Verrundung der Profiltäler des Außengewindes einen Radius zwischen 0,18 mm und 0,22 mm, insbesondere von 0,2 mm aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ können die Profilflanken benachbarter Profilspitzen des Innengewindes über eine Verrundung im zwischenliegenden Profi Ital unmittelbar ineinander übergehen. Die Verrundung der Profiltäler des Innengewindes weisen dabei einen Radius zwischen 0,23 mm und 0,27 mm, insbesondere von 0,25 mm auf.
Diese Radien der Verrundungen der Profiltäler des Außengewindes bzw. des Innengewindes gewährleisten eine besonders hohe Festigkeit des entsprechenden Gewindes. Die zuvor und nachfolgend genannten Werte sind Werte, welche weit entfernt von Geometrien von Spindeln gemäß DIN-Normen sind. Die deutlich günstigeren Spindeln laut DIN-Normen schaffen jedoch bei weitem nicht die geforderten Eigenschaften für Spindeltriebe von Parkbremsen, die sich teilweise stark widersprechen (z. B. hohe Klemm kraft, leichte Herstellbarkeit sowie schnelle Verstellbarkeit, d. h. schneller Hub).
In einer Ausführungsform haben das Außengewinde und das Innengewinde einen Flankenwinkel zwischen 26,5° und 29,5°, bevorzugt zwischen 27° und 29°, insbesondere von 28°. Dieser vergleichsweise kleine Flankenwinkel stellt sicher, dass der Spindeltrieb eine hohe Vorspannkraft bereitstellen kann. Ferner ist das Gewinde mit einem solchen Flankenwinkel effizient mittels Umformverfahren herstellbar.
In einer weiteren Ausführungsform haben das Außengewinde und das Innengewinde eine Steigung zwischen 1,2 mm und 1 ,3 mm, insbesondere von 1,25 mm. Durch diese vergleichsweise kleine Steigung kann im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere Spannkraft bei gleichem Eingangsmoment durch eine entsprechende Gewindedimensionierung unter Erfüllung der Festigkeitsanforderungen erzielt werden. Ferner bietet diese Steigung einen guten Kompromiss zwischen einer flachen Steigung, die die Selbsthemmung des Spindeltriebs begünstigt, und einer steilen Steigung, die die Geschwindigkeit erhöht, mit der der Spindeltrieb verstellt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Außengewinde einen Nenndurchmesser zwischen 8,3 mm und 8,4 mm, insbesondere von 8,35 mm hat, wodurch die Spindel eine geringe Masse bei ausreichend hoher Festigkeit aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform hat das Außengewinde einen
Kerndurchmesser zwischen 6,35 mm und 6,55 mm, bevorzugt zwischen 6,4 mm und 6,5 mm, insbesondere von 6,45 mm. Zusätzlich oder alternativ hat das Innengewinde einen Kerndurchmesser zwischen 6,75 mm bis 6,95 mm, insbesondere 6,85 mm. Hierdurch ist die Spindel besonders kompakt und kann materialeffizient hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform hat das Außengewinde einen
Flankendurchmesser zwischen 7,5 mm und 7,7 mm, bevorzugt zwischen 7,55 mm und 7,65 mm, insbesondere von 7,6 mm. Zusätzlich oder alternativ hat das Innengewinde einen Flankendurchmesser zwischen 7,7 mm und 7,9 mm, bevorzugt zwischen 7,75 mm und 7,85 mm, insbesondere von 7,8 mm. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Überdeckung sichergestellt werden.
Ferner können die Profiltäler und Profilspitzen des Außengewindes und/oder des Innengewindes auf Höhe des Flankendurchmessers jeweils eine Breite zwischen 0,62 mm und 0,63 mm, insbesondere von 0,625 mm haben. Eine solche Breite gewährleistet eine hohe Festigkeit und reduziert somit die Gefahr eines Gewindebruchs unter Belastung.
Zusätzlich oder alternativ können das Außengewinde und/oder das Innengewinde abgerundete Profilspitzen aufweisen. Auf diese Weise können die Gewinde kosteneffizient hergestellt werden, da sich verrundete Profilspitzen beim Umformen, insbesondere beim Walzen, leichter ausbilden lassen und somit auf eine Nachbearbeitung der Profilspitzen verzichtet werden kann.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Parkbremse mit dem folgenden Schritt vorgesehen:
Walzen der Spindel nach einer finalen Wärmebehandlung der Spindel und/oder Wärmebehandeln der Spindelmutter nach einem finalen Walzen der Spindelmutter.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass durch die schlussgewalzte Spindel und die hochfeste Spindelmutter der Gewindedurchmesser reduziert werden kann.
Besonders gute Funktionseigenschaften zeigten überraschenderweise Spindeltriebe mit unterschiedlich hergestellter Spindel und Spindelmutter, d. h. die Spindel wurde nach einer finalen Wärmebehandlung gewalzt, die Mutter nach einem finalen Walzen wärmebehandelt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung einen Bremssattel mit einem Bremskolben und einer erfindungsgemäßen elektrischen Parkbremse, die einen Spindeltrieb mit einer Spindel und einer Spindelmutter aufweist, wobei zusätzlich ein Abschnitt einer Bremsscheibe dargestellt ist,
- Figur 2 in einer Schnittansicht die Spindel und die Spindelmutter des Spindeltriebs aus Figur 1 zusammen mit Komponenten des Bremskolbens,
- Figur 3 in einer Detailansicht das Außengewinde der Spindel aus Figur 2, und
- Figur 4 in einer Detailansicht das Innengewinde der Spindelmutter aus Figur 2.
Figur 1 zeigt einen Bremssattel 10 einer Scheibenbremse eines Fahrzeugs, der mit einer Bremsscheibe 12 zusammenwirkt.
Der Bremssattel 10 umfasst einen Bremssattelkörper 14, an dem ein erster Bremsbelag 16 befestigt ist. Der erste Bremsbelag 16 ist somit unbeweglich am Bremssattelkörper 14 gehalten.
Darüber hinaus ist ein zweiter Bremsbelag 18 vorgesehen, der verschiebbar am Bremssattelkörper 14 gelagert ist, sodass er mittels eines Bremskolbens 20 wahlweise an die Bremsscheibe 12 angedrückt werden kann, um eine Bremswirkung zu erzielen.
Zu diesem Zweck ist der Bremskolben 20 verschiebbar in einer zylindrischen Öffnung, hier z. B. einem Fluidzylinder 22 gelagert, der am Bremssattelkörper 14 ausgebildet ist.
Dabei wird ein mit Druckfluid beaufschlagbarer Druckraum 24 von einem der Bremsscheibe 12 abgewandten Ende des Fluidzylinders 22 und dem Bremskolben 20 begrenzt.
Der Druckraum 24 ist fluidisch mit einem Druckfluidanschluss 26 verbunden, über den wahlweise ein Druckfluid in den Druckraum 24 eingebracht und aus diesem ausgeleitet werden kann.
Beispielsweise handelt es sich beim Druckfluid um ein Hydraulikfluid. Somit ist der Fluidzylinder 22 ein Hydraulikzylinder. Der Bremskolben 20 kann hydraulisch auf den Bremsbelag 18 und die Bremsscheibe 12 zu bewegt werden, sodass der Bremsbelag 18 an die Bremsscheibe 12 angelegt wird und diese bremst. Da der Bremssattel 10 nach dem „Schwimmsattel“-Prinzip in Richtung der Kolbenlängsachse 32 verschiebbar ist, wird dabei parallel auch der Bremsbelag 16 an die Bremsscheibe 12 angelegt.
Darüber hinaus ist der Bremskolben 20 mit einer elektrischen Parkbremse 100 gekoppelt, die einen Spindeltrieb 28 aufweist.
Zu betonen ist aber, dass der Bremskolben 20 mit den zuvor und anschließend beschriebenen Funktionen auch bei einer reinen elektromechanischen Bremse einsetzbar ist und hier in einer zylindrischen Öffnung aufgenommen ist, die als Bohrung ausgeführt sein kann oder als Öffnung eines rohrförmigen Zylinders.
In diesem Zusammenhang ist eine Spindelmutter 30 des Spindeltriebs 28 durch ihre unrunde Außenkontur drehfest, aber entlang einer Kolbenlängsachse 32 axial verschiebbar am Bremskolben 20 gelagert. Die Spindelmutter 30 wirkt mit einer Spindel 34 des Spindeltriebs 28 zusammen, die um die Kolbenlängsachse 32 drehbar, aber ansonsten ortsfest am Bremssattelkörper 14 gelagert ist. Die Spindel 34 kann mittels eines elektrischen Antriebsmotors 36 wahlweise in Rotation versetzt werden.
Somit lässt sich der Bremskolben 20 auch mittels des Spindeltriebs 28 auf den Bremsbelag 18 und die Bremsscheibe 12 zu bewegen, sodass die Bremsbeläge 16 und 18 an die Bremsscheibe 12 angedrückt werden und diese bremsen.
Der Bremskolben 20 ist zusammen mit der Spindelmutter 30 und der Spindel 34 in der Figur 2 im Detail dargestellt.
Der Bremskolben 20 ist in diesem Zusammenhang im Wesentlichen aus einem ersten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt 38 und einem zweiten rohrförmigen Kolbenkörperabschnitt 40 aufgebaut.
Beide Kolbenkörperabschnitte 38, 40 erstrecken sich entlang der
Kolbenlängsachse 32.
Dabei ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 bezüglich der Kolbenlängsachse 32 leicht konisch ausgebildet. Sein Querschnitt verringert sich dabei ausgehend von demjenigen Ende, das benachbart zum Spindeltrieb 28 angeordnet ist in Richtung des bremsbelagseitigen Endes.
Ferner ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 unter Bildung eines ringförmigen Hohlraums 42 in axialer Ansicht radial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 angeordnet. Mit anderen Worten liegt der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38, wenn der Bremskolben 20 entlang der Kolbenlängsachse 32 betrachtet wird. Diese Ausführung ist aber nicht einschränkend zu verstehen.
In der dargestellten Ausführungsform liegt der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 optional zudem axial vollständig innerhalb des ersten Kolbenkörperabschnitts 38. Das bedeutet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 axial nicht über den ersten Kolbenkörperabschnitt 38 vorsteht. Das gilt für beide axialen Enden des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40.
Dabei sind der erste Kolbenkörperabschnitt 38 und der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 über einen ringförmigen Stirnwandabschnitt 44 miteinander verbunden. Der ringförmige Stirnwandabschnitt 44 begrenzt somit in axialer Richtung auch den Hohlraum 42.
Darüber hinaus ist der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 an seinem entlang der Kolbenlängsachse 32 dem Stirnwandabschnitt 44 entgegengesetzten Ende durch einen Bodenabschnitt 46 axial verschlossen.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Bodenabschnitt 46 kegelstumpfförmig. Es versteht sich jedoch, dass dieser auch anders geformt sein kann, z. B. flach oder kegelförmig.
Der zweite Kolbenkörperabschnitt 40 und der Bodenabschnitt 46 bilden gemeinsam eine Kavität, in der die Spindelmutter 30 aufgenommen ist.
Dabei weist eine Innenumfangsfläche 48 des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 eine Verdrehsicherungskontur 50 auf.
Beispielsweise ist die Verdrehsicherungskontur 50 dadurch gebildet, dass der zweite Kolbenkörperabschnitt einen achteckigen Querschnitt hat. Die Spindelmutter 30, die einen Bereich des Spindeltriebs 28 darstellt, der in die Verdrehsicherungskontur 50 ragt, hat eine komplementäre Querschnittsgeometrie, ist also beispielsweise ebenfalls achteckig. Damit kann die Spindelmutter 30 gegenüber dem Bremskolben 20 nicht verdreht werden.
Allerdings lässt sich die Spindelmutter 30 entlang der Kolbenlängsachse 32 innerhalb des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 verschieben.
Die Innenumfangsfläche 48 bildet somit auch eine axiale Führungskontur 52 für den Spindeltrieb 28, genauer gesagt für die Spindelmutter 30.
Dabei ist die bereits erwähnte Konizität des zweiten Kolbenkörperabschnitts 40 so gering, dass die Spindelmutter 30 über die gesamte axiale Länge mittels der Führungskontur 52 geführt werden kann.
Darüber hinaus ist an einem axialen Ende des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 eine Druckfläche 54 positioniert, die dazu dient, an den Bremsbelag 18 angelegt zu werden, also diesen mit einer Kraft zu beaufschlagen.
Die Druckfläche 54 erstreckt sich dabei über die axiale Stirnfläche des ersten Kolbenkörperabschnitts 38 einerseits und über einen ringförmigen, radial nach innen von der Stirnfläche ausgehenden Druckflächenfortsatz 56.
Um ein Verdrehen des Bremskolbens 20 relativ zum Bremssattelkörper 14 zu verhindern, ist dieser über nicht gezeigte mechanische Koppelungsmittel drehfest z. B. mit dem Bremsbelag 18, üblicherweise mit der sogenannten Rückenplatte des Bremsbelags 18, verbunden. Beispielsweise ist am Bremskolben 20 oder an der Rückenplatte ein Vorsprung vorgesehen, der in eine am jeweils anderen Bauteil aus Bremskolben 20 und Rückenplatte greift, um eine drehfeste Kopplung zu bewirken.
Der Bremskolben 20 ist darüber hinaus so gestaltet, dass die Druckfläche 54 und eine axial außenliegende Endfläche 60 des Bodenabschnitts 46 im Wesentlichen in einer Ebene E liegen (siehe Figur 2).
Im Betrieb des Bremskolbens 20 liegt also nicht nur die Druckfläche 54, sondern auch die Endfläche 60 am Bremsbelag 18 an. Des Weiteren ist der Bremskolben 20 über eine Dichtung 62 reibschlüssig mit dem Bremssattelkörper 14 verbunden.
Die Spindelmutter 30 hat ein Innengewinde 70 und die Spindel 34 ein Außengewinde 72, das mit dem Innengewinde 70 im Eingriff steht.
Das Innengewinde 70 und das Außengewinde 72 sind selbsthemmende Gewinde und haben jeweils ein symmetrisches Gewindeprofil 74, 76 (siehe Figuren 3 und 4), dessen Geometrie nachfolgend anhand der Figuren 3 und 4 erläutert wird.
Hierbei haben das Innengewinde 70 und das Außengewinde 72 eine Steigung von 1,25 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt die Steigung des Innengewindes 70 und des Außengewindes 72 zwischen 1,2 mm und 1,3 mm.
Figur 3 zeigt das Außengewinde 72 der Spindel 34 mit einem Nenndurchmesser DNA, einem Kerndurchmesser DKA, einem Flankendurchmesser DFA und einem Durchmesser DA, ab welchem die Abrundung der Gewindespitze beginnt.
Der Nenndurchmesser DNA des Außengewindes 72 beträgt 8,35 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Nenndurchmesser DNA des Außengewindes 72 zwischen 8,3 mm und 8,4 mm.
Der Kerndurchmesser DKA des Außengewindes 72 beträgt 6,45 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Kerndurchmesser DKA des Außengewindes 72 zwischen 6,35 mm und 6,55 mm, bevorzugt zwischen 6,4 mm und 6,5 mm.
Der Flankendurchmesser DFA des Außengewindes 72 beträgt 7,6 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Flankendurchmesser DFA des Außengewindes 72 zwischen 7,5 mm und 7,7 mm, bevorzugt zwischen 7,55 mm und 7,65 mm.
Der Durchmesser DA des Außengewindes 72 beträgt hierbei mindestens 8 mm. Das Außengewinde 72 hat einen Flankenwinkel WA, der sich aus den beiden Teilwinkeln WiA und W2A zusammensetzt.
In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Teilwinkel WiA und W2A gleich groß, d. h. jeder der Teilwinkel WiA und W2A ist halb so groß wie der Flankenwinkel WA.
Der Flankenwinkel WA des Außengewindes 72 beträgt 28°.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Flankenwinkel WA des Außengewindes 72 zwischen 26,5° und 29,5°, bevorzugt zwischen 21 und 29°.
Die Profiltäler 78 und Profilspitzen 80 des Außengewindes 72 haben auf Höhe des Flankendurchmessers DFA jeweils eine Breite BA von 0,625 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt die Breite BA zwischen 0,62 mm und 0,63 mm.
Die Profiltäler 78 des Außengewindes 72 haben jeweils eine Verrundung 82, die die Profilflanken 84 der zum Profi Ital 78 benachbarten Profilspitzen 80 unmittelbar miteinander verbindet. Mit anderen Worten sind die Profiltäler 78 ohne gerade Profilabschnitte ausgebildet.
Ferner sind die Profiltäler 78 eckenfrei gestaltet.
Die Verrundungen 82 der Profiltäler 78 des Außengewindes 72 haben hierbei einen ersten Radius RIA am Übergang zur einen Profilflanke 84 und einen zweiten Radius R2A am Übergang zur gegenüberliegenden Profilflanke 84.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Radius RIA und der Radius
R2A jeweils 0,2 mm.
Vorzugsweise wird das Profi Ital 78 nur durch einen Radius gebildet, d. h., die sich gegenüberliegenden Flanken gehen in ein Tal über, das ausschließlich durch einen Radius gebildet ist, womit die Radien RIA und R2A zusammenfallen.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der der Radius RIA und/oder der Radius R2A zwischen 0,18 mm und 0,22 mm, wobei beide Radien gleich sind und zusammenfallen können wie oben erklärt. Die Gewindespitze 80 ist komplementär zum Gewindetal 78 abgerundet, d. h. die Rundung hat denselben Radius wie das Gewindetal 78, wobei auch hier nur ein Radius vorgesehen sein kann, der in die Flanken unmittelbar übergeht.
Figur 4 zeigt das Innengewinde 70 der Spindelmutter 30 mit einem Nenndurchmesser DNI, einem Kerndurchmesser DKI, einem Flankendurchmesser DFI und einem Innendurchmesser Di.
Der Nenndurchmesser DNI des Innengewindes 70 beträgt 8,75 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Nenndurchmesser DNI des Innengewindes 70 zwischen 8,7 mm und 8,8 mm.
Der Kerndurchmesser DKI des Innengewindes 70 beträgt 6,85 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Kerndurchmesser DKI des Innengewindes 70 zwischen 6,75 mm und 6,95 mm.
Der Flankendurchmesser DFI des Innengewindes 70 beträgt 7,8 mm.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Flankendurchmesser DFI des Innengewindes 70 zwischen 7,7 mm und 7,9 mm, bevorzugt zwischen 7,75 mm und 7,85 mm.
Der Durchmesser Di des Innengewindes 70, ab dem die Rundung der Gewindespitze 88 beginnt, beträgt hierbei höchstens 7,12 mm.
Das Innengewinde 70 hat einen Flankenwinkel Wi, der sich aus den beiden Teilwinkeln Wn und W21 zusammensetzt.
In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Teilwinkel Wn und W21 gleich groß, d. h. jeder der Teilwinkel Wn und W21 ist halb so groß wie der Flankenwinkel Wi.
Der Flankenwinkel Wi des Innengewindes 70 beträgt 28°.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Flankenwinkel Wi des Innengewindes 70 zwischen 26,5° und 29,5°, bevorzugt zwischen 27° und 29°.
Die Profi Itäl er 86 und Profilspitzen 88 des Innengewindes 70 haben auf Höhe des Flankendurchmessers DFI jeweils eine Breite Bi von 0,625 mm. In einer alternativen Ausführungsform beträgt die Breite Bi zwischen 0,62 mm und 0,63 mm.
Die Profiltäler 86 des Innengewindes 70 haben jeweils eine Verrundung 90, die die Profilflanken 92 der zum Profi Ital 86 benachbarten Profilspitzen 88 unmittelbar miteinander verbindet. Mit anderen Worten sind die Profiltäler 86 ohne gerade Profilabschnitte ausgebildet.
Ferner sind die Profiltäler 86 eckenfrei gestaltet.
Die Verrundungen 90 der Profiltäler 86 des Innengewindes 70 haben hierbei einen ersten Radius Rn am Übergang zur einen Profilflanke 92 und einen zweiten Radius R21 am Übergang zur gegenüberliegenden Profilflanke 92.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel betraget der Radius Rn und der Radius R21 jeweils 0,25 mm, wobei hier, wie beim Außengewinde auch beide Radien zusammenfallen können, sodass die Flanken in denselben Radius unmittelbar übergehen, sodass das Profiltal 86 nur durch diesen singulären Radius gebildet ist.
In einer alternativen Ausführungsform beträgt der der Radius Rn und/oder der Radius R2I zwischen 0,23 mm und 0,27 mm, wobei auch hier beide Radien gleich sind.
Die Profilspitzen 80, 88 des Innengewindes 70 und des Außengewindes 72 sind folglich abgerundet, und zwar vorzugsweise mit demselben singulären Radius oder den beiden Radien Rn und R21, die zuvor angegeben wurden.
Aufgrund der verrundeten Profiltäler 78, 86 und der abgerundeten Profilspitzen 80, 88 bilden das Innengewinde 70 und das Außengewinde 72 jeweils ein Rundgewinde, das jedoch nicht unter DIN-Normen fällt.
Zur Herstellung des Spindeltriebs 28 wird die Spindel 34 wie folgt gefertigt.
In einem Schritt wird die Spindel 34 wärmebehandelt, zur Härtung der Spindel
34.
In einem nachfolgenden Schritt wird die Spindel 34 gewalzt. Nach dem Walzen wird die Spindel 34 nicht mehr wärmebehandelt, d. h. die letzte Wärmebehandlung vor dem Walzen war eine finale Wärmebehandlung.
Zusätzlich oder alternativ kann zur Herstellung des Spindeltriebs 28 die Spindelmutter 30 wie folgt gefertigt werden.
In einem Schritt wird die Spindelmutter 30 gewalzt.
In einem nachfolgenden Schritt wird die Spindelmutter 30 wärmebehandelt, zur Härtung der Spindelmutter 30.
Nach der Wärmebehandlung wird die Spindelmutter 30 nicht mehr gewalzt, d. h. das letzte Walzen vor der Wärmebehandlung war ein finales Walzen, wodurch sie eine besonders hohe Festigkeit aufweist.
Auf diese Weise wird ein Spindeltrieb 28 bereitgestellt, der durch seine schlussgewalzte Spindel 34 und hochfeste Spindelmutter 30 einen besonders kleinen Gewindedurchmesser hat.
Ferner gewährleistet die spezielle Geometrie des Innengewindes 70 der Spindelmutter 30 und des Außengewindes 72 der Spindel 34, dass der Spindeltrieb 28 zuverlässig durch Umformen wie Walzen und damit mit besonders geringem Aufwand herstellbar ist.
Des Weiteren stellt die spezielle Geometrie des Innengewindes 70 der Spindelmutter 30 und des Außengewindes 72 der Spindel 34 sicher, dass der Spindeltrieb 28 und damit die elektrische Parkbremse 100 besonders hohen Anforderungen genügt.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt mehrere Kenngrößen für einen Gewindetyp „Gewinde A“ und einen Gewindetyp „Gewinde B“. Der Gewindetyp „Gewinde A“ entspricht dabei einer beispielhaften Ausführungsform des zuvor erläuterten Spindeltriebs 28 mit der speziellen Geometrie des Innengewindes 70 der Spindelmutter 30 und des Außengewindes 72 der Spindel 34, während der Gewindetyp „Gewinde B“ einen davon abweichenden Spindeltrieb beschreibt, der ein Trapezgewinde mit einer an die DIN 103 angelehnte Geometrie hat. Die DIN 103 sieht bei einem entsprechenden Flankendurchmesser zumindest eine Steigung von 1 ,5 vor, sodass im Beispiel die Steigung reduziert wurde, um die Selbsthemmung zu verbessern. Trotz dieser Optimierung ist die Klemmkraft beim Gewinde A erheblich größer, was angestrebt ist.
Tabelle 1
Gewindetyp S T U V W X Y
Gewinde A 1,25 7,700 77,98 14,00 0,148 25,11% 18,929
Gewinde B 1,25 8,375 91,11 15,00 0,148 23,50% 17,715 mit S = „Steigung“, T = „Flankendurchmesser [mm]“ der Gewindepaarung, U = „Flächenpressung bei 17kN [Mpa]“, V = „Flankenwinkel [°]“, W = „Gewindereibwert“, X = „Wirkungsgrad“ und Y = „Klemm kraft bei 15 Nm [kN]“.
We aus der Tabelle 1 zu entnehmen ist, führt also eine Reduzierung des Flankendurchmessers sowie des Flankenwinkels beim Gewinde A gegenüber dem Gewinde B zu einer Erhöhung des Wrkungsgrads und zu einer höheren Klemm kraft bzw. Belastbarkeit des Spindeltriebs 28.
Der Bremssattel 10 kann wie folgt betrieben werden.
Ausgehend von der in Figur 1 gezeigten Stellung des Bremskolbens 20 kann dieser beispielsweise durch Druckbeaufschlagung des Druckraums 24 nach links verlagert werden, sodass er an den Bremsbelag 18 angelegt wird und diesen an die Bremsscheibe 12 drückt. Dadurch wird eine Bremswirkung hervorgerufen.
In diesem Zusammenhang wird der Spindeltrieb 28 nicht betätigt, d. h. die Spindelmutter 30 bewegt sich nicht.
Bei seiner Verlagerung in Richtung des Bremsbelags 18 kommt es also zu einer Relativbewegung zwischen dem Bremskolben 20 und der Spindelmutter 30. Dies ermöglicht die axiale Führungskontur 52.
Alternativ ist es möglich, dass der Bremskolben 20 ausgehend von der in Figur 1 gezeigten Stellung mittels des Spindeltriebs 28 der elektrischen Parkbremse 100 nach links verlagert wird. Zu diesem Zweck wird der elektrische Antriebsmotor 36 aktiviert und die Spindel 34 in Rotation versetzt. Nachdem die Spindelmutter 30 über die Verdrehsicherungskontur 50 drehfest am Bremskolben 20 gelagert ist, wird dadurch die Spindelmutter 30 nach links verlagert. Dabei wird sie von der Führungskontur 52 geführt.
Sobald die Spindelmutter 30 am Bodenabschnitt 46 des Bremskolbens 20 anstößt, nimmt sie den Bremskolben 20 bei ihrer Bewegung nach links mit.
Auf diese Weise wird der Bremskolben 20 an den Bremsbelag 18 angelegt, der wiederum an die Bremsscheibe 12 gedrückt wird, um wie zuvor erläutert eine Bremswirkung hervorzurufen.
In diesem Zusammenhang ist der Bremskolben 20 zusätzlich zur bereits erwähnten Drehkopplung mit der Rückenplatte aufgrund seines reibungsbehafteten Kontakts mit der Dichtung 62 derart reibschlüssig am Bremssattelkörper 14 gehalten, dass er sich nicht verdreht.
Sobald der Bremskolben 20 mit dem Bremsbelag 18 in Kontakt steht, bewirkt auch diese Anlage eine Verdrehsicherung des Bremskolbens innerhalb des Bremssattelkörpers 14.
Auf diese Weise kann die elektrische Parkbremse 100 in einen eingelegten Zustand verstellt werden, in der sie über den Spindeltrieb 28 den Bremsbelag 18 mit einer Spannkraft von mindestens 16,5 kN an die Bremsscheibe 12 drückt und somit das Fahrzeug zuverlässig in einer Park- oder Halteposition hält.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
Des Weiteren kann die elektrische Parkbremse 100 separat zu oder in Kombination mit einer beliebigen Bremse eines Fahrzeugs vorgesehen sein, insbesondere mit einem beliebigen Bremssattel 10.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Parkbremse (100), mit einem Spindeltrieb (28), der elektrisch betätigbar sowie selbsthemmend ist, umfassend eine Spindel (34) mit einem Außengewinde (72) und eine Spindelmutter (30) mit einem Innengewinde (70), das mit dem Außengewinde (72) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) und das Innengewinde
(70) ein symmetrisches Gewindeprofil (74, 76) haben, wobei die Profilflanken
(84) benachbarter Profilspitzen (80) des Außengewindes (72) über eine
Verrundung (82) im zwischenliegenden Profi Ital (78) unmittelbar ineinander übergehen.
2. Parkbremse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (82) der Profiltäler (78) des Außengewindes (72) einen Radius (RIA, R2A) zwischen 0,18 mm und 0,22 mm, insbesondere von 0,2 mm aufweist, und/oder dass die Profilflanken (92) benachbarter Profilspitzen (88) des Innengewindes (70) über eine Verrundung (90) im zwischenliegenden Profi Ital (86) unmittelbar ineinander übergehen, wobei die Verrundung (90) der Profi Itäl er (86) des Innengewindes (70) einen Radius (Rn, R2I) zwischen 0,23 mm und 0,27 mm, insbesondere von 0,25 mm aufweist.
3. Parkbremse (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) und das Innengewinde (70) einen Flankenwinkel (WA, WI) zwischen 26,5° und 29,5°, bevorzugt zwischen 27° und 29°, insbesondere von 28° haben.
4. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) und das Innengewinde (70) eine Steigung zwischen 1 ,2 mm und 1,3 mm, insbesondere von 1 ,25 mm haben.
5. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) einen Nenndurchmesser (DNA) zwischen 8,3 mm und 8,4 mm, insbesondere von 8,35 mm hat.
6. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) einen Kerndurchmesser (DKA) zwischen 6,35 mm und 6,55 mm, bevorzugt zwischen 6,4 mm und 6,5 mm, insbesondere von 6,45 mm hat und/oder das Innengewinde (70) einen Kerndurchmesser (DKi) zwischen 6,75 mm bis 6,95 mm, insbesondere 6,85 mm hat.
7. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) einen Flankendurchmesser (DFA) zwischen 7,5 mm und 7,7 mm, bevorzugt zwischen 7,55 mm und 7,65 mm, insbesondere von 7,6 mm hat und/oder das Innengewinde (70) einen Flankendurchmesser (DFI) zwischen 7,7 mm und 7,9 mm, bevorzugt zwischen 7,75 mm und 7,85 mm, insbesondere von 7,8 mm hat. 8. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profiltäler (78, 86) und Profilspitzen (80, 88) des Außengewindes (72) und/oder des Innengewindes (70) auf Höhe des Flankendurchmessers (DFA, DFI) jeweils eine Breite (BA, BI) zwischen 0,62 mm und 0,63 mm, insbesondere von 0,625 mm haben. 9. Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (72) und/oder das Innengewinde (70) abgerundete Profilspitzen (80, 88) aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Parkbremse (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden Schritt: Walzen der Spindel (34) nach einer finalen Wärmebehandlung der Spindel (34) und/oder Wärmebehandeln der Spindelmutter (30) nach einem finalen Walzen der Spindelmutter (30).
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