Vorrichtung zum Betätigen einer Radbremse eines Fahrzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Radbremse eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie ist zusätzlich zu einer vorhandenen, hydraulischen Bremsbetätigungseinrichtung oder auch als allein vorhandene Bremsbetätigungseinrichtung vorgesehen.

Aus der US-PS 4 995 483 ist eine derartige Vorrichtung zum Betätigen einer Radbrerase bekannt. Diese weist einen Antriebsmotor auf, der über ein Getriebe und zusätzlich über einen Zahnradantrieb einen Rollengewindetrieb antreibt, der die rotatorische Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Linearbewegung zur Bremsbetätigung umsetzt. Der Rollengewindetrieb weist eine Gewindespindel auf, auf der nach Art von Planetenrädern eines Planetengetriebes umlaufende Planetenrollen angeordnet sind, die ein Gewinde aufweisen, das in das Gewinde der Spindel des Rollengewindetriebs eingreifen. Die Planetenrollen werden von einer Mutter umschlossen, deren Innengewinde in das Gewinde

der Planetenrollen eingreift. Eine rotierende Antriebsbewegung der Mutter oder der Spindel bewirkt eine Umlaufbewegung der Planetenrollen in der Mutter um die Spindel herum, der eine Rotation der Planetenrollen um ihre Längsachsen überlagert ist. Die Bewegung der Planetenrollen bewirkt eine axiale Verschiebung der Spindel gegenüber der Mutter, die zur Bremsbetätigung genutzt wird.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie aufgrund der notwendigen Getriebe- und Zahnraduntersetzung groß baut und daher nicht im Innenraum einer Felge eines Fahrzeugs unterbringbar ist. Des weiteren ist die bekannte Vorrichtung schwer, so daß die ungefederte Masse am Rad groß wird, was die Fahreigenschaften des Fahrzeugs verschlechtert. Weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist deren hohe mechanische Reibung und damit verbunden ihr schlechter Wirkungsgrad, der einen verhältnismäßig leistungsstarken Antriebsmotor erforderlich macht, was den Platzbedarf der bekannten Vorrichtung und deren Masse vergrößert und im Falle eines Elektromotors alε Antriebsmotor eine hohe Stromaufnahme bedeutet.

Vorteile der Erfindung

Der Rollengewindetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist Planetenrollen mit einer Grobprofilierung und einem Feinprofil auf. Die Grobprofilierung ist beispielsweise in Form von Einstichen umlaufend ohne Steigung ausgeführt. Sie greift in eine grobkomplementäre Innenprofilierung der Mutter e:n, die ebenfalls keine Steigung aufweiεt. Die Grobprofilierung bewirkt einen Formschluß in axialer Richtung zwischen der Mutter und den Planetenrollen, es findet keine Axialbewegung zwischen Mutter und Planetenrollen statt. Das als Mutter bezeichnete Teil des Rollengewindetriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist strenggenommen keine

Mutter, da ihre Profilierung umlaufend ohne Steigung 5 ausgebildet, also kein Gewinde ist.

Mit ihrem Feinprofil greifen die Planetenrollen in axialer Richtung formschlüssig in ein Spindelprofil der Spindel ein. Dabei hat zumindest das Spindelprofil oder das Feinprofil der

I _Q Planetenrollen eine Steigung, ist also als Gewinde ausgebildet. Beim Abwälzen der Planetenrollen auf der Spindel durch rotierenden Antrieb der Mutter oder der Spindel wird die Spindel bezüglich der Planetenrollen und damit auch bezüglich der Mutter in axialer Richtung bewegt. Die Reibung

- _| 5 des Rollengewindetriebs ist infolge der Wälzbewegung der Planetenrollen klein, der Wirkungsgrad also hoch.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ihr Rollengewindetrieb eine große Untersetzung zuläßt, so daß ein _Q vergleichsweise schwacher und damit kleiner Antriebsmotor zur Bremsbetätigung ausreicht. Die Zwischenschaltung eines Getriebes erübrigt sich, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kompakt, klein und mit geringem Gewicht hergestellt werden kann. 5

Ist nur das Feinprofil der Planetenrollen oder nur das Spindelprofil als Gewinde, und das jeweils andere dieser beiden Profile ohne Steigung ausgebildet, so muß das Feinprofil von Planetenrolle zu Planetenrolle um die Teilung 0 geteilt durch die Anzahl der Planetenrollen bezüglich der Grobprofilierung der Planetenrollen versetzt sein, um den Eingriff der Planetenrollen sowohl in der Mutter als auch auf der Spindel zu ermöglichen.

5 Es können auch das Feinprofil der Planetenrollen und das Spindelprofil als Gewinde ausgebildet sein. Durch Wahl der Durchmesserverhältnisse von Planetenrollen zu Gewindespindel läßt sich das Untersetzungsverhältnis des Rollengewindetriebs, also das Verhältnis der rotierenden

Antriebsbewegung zur Linearbewegung der Bremsbetätigung in weiten Bereichen variieren. Um das Untersetzungsverhältniε noch weiter zu vergrößern, können die Steigung des Feinprofilε der Planetenrollen und des Spindelprofils gleich- oder entgegengesetzt orientiert sein. Dadurch läßt sich ein beliebig großes Untersetzungsverhältnis erzielen. Die 0 Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes zwischen

Antriebsmotor und Rollengewindetrieb erübrigt sich. Dadurch läßt sich eine sehr leichte und sehr kompakte Vorrichtung zur Bremsbetätigung aufbauen.

5 Die Unteranεprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung.

Vorzugsweise ist der Antriebsmotor ein Elektromotor (Anspruch 2). Es kommen beispielsweise aber auch ein hydraulischer oder _Q pneumatiεcher Antriebεmotor in Frage.

Da kein Untersetzungsgetriebe benötigt wird, kann der Antriebsmotor gemäß Anspruch 3 unmittelbar auf der Spindel oder auf der Mutter angebracht werden, um Baugröße und 5 Gewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter zu verkleinern.

Zeichnung

0 Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen Achsschnitte durch zwei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen.

₅ Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemaße Vorrichtung 10 zur Betätigung einer Radbremse umfaßt einen Elektro- Antriebsmotor 12 und einen Rollengewindetrieb 14. Sie ist in

eine zweistückige Bremszange 16 eingebaut und drückt bei Betätigung zwei Bremsbeläge 18 gegen eine Bremsscheibe 19, von der nur ein äußeres Bruchstück dargestellt ist.

Der Rollengewindetrieb 14 umfaßt eine sog. Mutter 20, eine koaxial in der Mutter 20 befindliche Gewindespindel 22 sowie mehrere Planetenrollen 24, die sich in einem zylindrischen Zwischenraum zwischen der Mutter 20 und der Gewindespindel 22 befinden. Die Planetenrollen 24 sind wie Planetenräder eines Planetengetriebes um die Spindel 22 herum angeordnet und wälzen bei rotierendem Antrieb der Mutter 20 auf der Gewindespindel 22 ab.

Die Planetenrollen 24 sind mit einem Feinprofil 26 in Form umlaufender Rillen ohne Steigung versehen. Die Rillen des Feinprofils 26 sind komplementär zu einem Feingewinde 28 der Gewindespindel 22, mit dem sie in Eingriff stehen. Auf diese Weise besteht ein Formschluß in axialer Richtung zwischen der Spindel 22 und den Planetenrollen 24. Aufgrund des Feingewindes 28 verschiebt sich die Spindel 22 gegenüber den Planetenrollen 24, wenn diese infolge rotierenden Antriebs der Mutter 20 auf der Spindel 22 umlaufen.

Zusätzlich zu ihrem Feinprofil 26 weisen die Planetenrollen 24 eine Grobprofilierung 30 in Form umlaufender Einstiche auf, die tiefer sind als das Feinprofil 26 und das Feinprofil 26 in Abständen unterbrechen. Mit der Grobprofilierung 30 stehen die Planetenrollen 24 in Eingriff mit einer komplementären, groben Innenprofilierung 32 der Mutter 20. Die grobe Innenprofilierung 32 der Mutter 20 ist ebenfalls umlaufend ohne Steigung ausgebildet. Die grobe Innenprofilierung 32 ist also kein Gewinde, das Teil 20 genaugenommen keine Mutter. Durch den Eingriff der Grobprofilierung 30 der Planetenrollen 24 in die grobe Innenprofilierung 32 der Mutter 20 besteht ein Formschluß in axialer Richtung. Da weder die Grobprofilierung 30 der

Planetenrollen 24 noch die grobe Innenprofilierung 32 der Mutter 20 eine Steigung aufweisen, bewegen εich die

Planetenrollen 24 in axialer Richtung nicht gegenüber der Mutter 20, auch wenn diese rotierend angetrieben wird.

Durch rotierenden Antrieb der Mutter 20 werden die Planetenrollen 24 zu einer umlaufenden Abwälzbewegung um die Spindel 22 herum angetrieben, wobei sie diese in axialer Richtung verschieben. Die axiale Verschiebung der Spindel 22 dient dazu, einen der beiden Bremsbeläge 18 gegen die Bremsscheibe 19 zu drücken. Über die Bremszange 16 wird der andere Bremsbelag 18 gegen die andere Seite der Bremsscheibe 19 gedrückt und die Scheibenbremse auf diese Weise betätigt. Durch rotierenden Antrieb der Mutter 20 in entgegengesetzter Richtung wird die Scheibenbremse wieder gelöst. Aufgrund der großen Untersetzung des Rollengewindetriebs 14 genügt ein verhältnismäßig leistungsschwacher Antriebsmotor 12 ohne Zwischenschaltung eines Getriebes zur Bremsbetätigung.

Die Mutter 20 ist mit zwei Radial-Kugellagern 34 in der Bremszange 16 gelagert. Über ein Axial-Kugellager 36 stützt sie sich bei der Bremsbetätigung in axialer Richtung gegen die Bremszange 16 ab.

Die Mutter 20 des Rollengewindetriebs 14 ist zugleich Rotor des Elektro-Antriebsmotorε 12. In ihren Außenumfang εind Magnetpole 38 eingebettet. Ein Stator mit Blechpaketen 40 und Statorwicklungen 42 ist in die Bremszange 16 verdrehsicher eingesetzt. Es ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Bremszange 16, der nicht nennenswert größer ist als hydraulisch betätigte Einkolben-Bremszangen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 läßt sich somit gut in einer Felge eines Fahrzeugrades unterbringen.

Bei der in Figur 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Vorrichtung 43 ist ein Rotor 44 des Elektro-Antriebsmotors 12

mit der Spindel 22 starr verbunden und die Mutter 20 des Rollengewindetriebs 14 drückt bei der Bremsbetätigung gegen den Bremsbelag 18. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung befindet εich die Spindel 22 im Innern eines Bechers, in den sie an ihrem der Bremsscheibe 20 abgewandten Stirnseite einstückig übergeht. Der Becher bildet den Rotor 44 des Antriebsmotors 12, er umgreift die Mutter 20 des

Rollengewindetriebε 14. In seine Umfangswand sind die Magnetpole 38 des Elektro-Antriebsmotors 12 eingebettet. Im übrigen ist die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 43 gleich wie die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 10 aufgebaut und funktioniert in gleicher Weise. Für übereinstimmende Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Figur 1 verwiesen.