Stand der Technik Aus der gattungsbildenden DE 197 48 318 Cl ist eine Bremsenanordnung für ein Landfahrzeug mit einem Elektromotor bekannt, dem ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Auf-/Zuspannvorrichtung verbunden ist, die auf Reibbeläge einer Bremsenanordnung wirkt. Hierbei ist das Untersetzungsgetriebe selbsthemmend ausgestaltet. Mit einem Betätigungsmecha- nismus kann die Selbsthemmung des Untersetzungsgetriebes aufgehoben oder hergestellt werden sowie eine Öffnungsbewegung der AuflZuspannvorrichtung im Sinne einer Freistellung der Reibbeläge von einer Bremsscheibe ausgeführt werden.

Dabei ist um eine Zugstange eine Spiralfeder geschlungen, welche als Drehfederspei- cher wirkt. Bei einer axialen Bewegung der Zugstange kann der aufgeladene Feder- speicher ein Ritzel in Rotation versetzen. Dies bewirkt eine Drehbewegung einer Spindel durch die die Reibbeläge von der Bremsscheibe wegbewegt werden. Dieser Vorgang findet im Fall eines Lösens der Feststellbremse oder bei einer Notbetätigung statt. Damit ist die Feststellbremsenfunktion auch ohne elektrische Betätigung lösbar.

Zum Aufladen des Federspeichers wird (z. B. elektromagnetisch betätigt) die Zugstange axial bewegt und gleichzeitig der Elektromotor betätigt. Dabei wird kein Drehmoment auf die Spindel des Untersetzungsgetriebes übertragen. Vielmehr wird der Federspeicher im Sinne einer Energieaufladung gespannt.

Aus der DE 197 11 382 A1 ist eine Feststellbremsvorrichtung an einem Bremssattel einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse bekannt, bei der die Feststellbrems- vorrichtung einen elektrischen Antrieb umfaßt, der auf mindestens einen Kolben der

Betriebsbremse wirkt. Zwischen dem Motor des elektrischen Antriebs und dem Kol- ben ist ein bei Betätigung der Feststellbremse ladbarer mechanischer Federspeicher mit einem integrierten Federelement angeordnet. Das Federelement ist als Torsions- federelement ausgestaltet, ist im Kolben angeordnet und spannt den Kolben in Rich- tung auf die Bremsscheibe vor.

Die DE 100 50 352 Cl zeigt ein Beispiel für eine derartige elektrische Kraftfahrzeug- Scheibenbremse, mit einem Bremssattel sowie einer am Bremssattel angeordneten Betätigungseinheit, die auf zwei mit je einer Seitenfläche einer Bremsscheibe zusam- menwirkenden und im Bremssattel verschiebbar angeordneten Reibbelägen wirkt.

Die Betätigungseinheit hat einen Elektromotor sowie eine wirkungsmäßig zwischen dem Elektromotor und den Reibbelägen angeordnete Getriebeeinheit zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung für die Reibbeläge.

Ein wesentlicher Aspekt für die Durchsetzung und Akzeptanz dieser Art von Brems- systemen ist die Ausfallsicherheit bzw. deren fail-safe-Verhalten. Dies bedeutet für diese Art von Bremssystemen, dass auch, wenn bei betätigter Bremsanordnung die elektrische Stromversorgung ausfällt, die Reibbeläge von der Bremsscheibe wieder so weit frei kommen müssen, dass das entsprechende Rad nicht blockiert. Damit darf das Drehmoment-umsetzende Getriebe nicht selbsthemmend sein. Üblicherweise wird hier ein Getriebe mit einer Spindel/Mutter-Anordnung oder dergl. eingesetzt, das eine rotatorische Bewegung (eines Elektromotors) in eine translatorische Bewegung (der Reibbeläge) umsetzt. Da diese Getriebe nicht selbsthemmend sein sollen, sind dem Untersetzungsverhältnis (welches sich aus der Gewinde-Steigung der Spindel er- gibt) Grenzen gesetzt. Allerdings bedeutet dies auch, dass der Antriebsmotor ein re- lativ hohes Drehmoment bei entsprechender Dynamik bereitstellen muss ; dies erfor- dert relativ großbauende Anordnungen des Elektromotors.

Aus dem Stand der Technik sind keine Anordnungen bekannt, die geeignet wären, die erforderlichen Kräfte bei entsprechendem geringem Bauraum mit der geforderten Dynamik und Ausfallsicherheit zu den für ein Massenprodukt erforderlichen niedrigen Kosten darzustellen.

Der Erfindung zugrundelieqendes Problem Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine elektrisch betätigbare Kraft- fahrzeug-Scheibenbremse bereitzustellen, die insbesondere den begrenzten, in mo-

dernen Personen-Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehenden Einbauraum für Rad- bremsen effizient nutzt und ein vergleichbares fail-safe-Verhalten sowie die hohe Ausfallsicherheit von herkömmlichen Hydraulikbremsen erreicht.

Erfindungsgemäße Lösung Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäß die eingangs beschriebene elek- trisch betätigbare Kraftfahrzeug-Scheibenbremse durch die Merkmale des Patenta- spruchs 1 weitergebildet.

Vorteile und weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung Durch diese Anordnung wird ermöglicht, eine an sich selbsthemmende Getriebean- ordnung einzusetzen, die ein erheblich höheres Untersetzungsverhältnis haben kann, als nicht selbsthemmende Getriebeanordnungen. Damit wird auch das auf der Ein- gangsseite erforderliche Drehmoment geringer. So kann entweder der Elektromotor kompakter bauen oder bei gleichem Bauraum wird das abgegebene Drehmoment und folglich die Bremskraft entsprechend erhöht. Dazu liegt der Erfindung die Über- legung zugrunde, dass der Energiespeicher lediglich die für ein Überwinden der Rei- bung in dem Getriebe, dem (unbestromten) Elektromotor und in den übrigen Kompo- nenten (zum Beispiel Lagerung der Bremsbeläge, etc.) erforderliche Energie für eine Freistell-Bewegung der Reibbeläge weg von der Bremsscheibe bereitstellen muss. Mit anderen Worten liefert der-ggf. vorgeladene-Energiespeicher, der bei einer Zu- stellbewegung der Reibbeläge hin zu der Bremsscheibe zumindest teilweise aufgela- den wird, bei einem daran anschließenden Ausfall des Elektromotors (also bei zugestellten Reibbelägen) die Energie zur Überwindung der Halte-Momente und für die Rückstellbewegung um den Betrag des Bremslüftspiels. Aber auch bei funktionie- rendem Elektromotor hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass ein durch den Elektromotor bewirkter Freistellvorgang der Reibbeläge weg von der Bremsscheibe durch die Abgabe von Energie aus dem Energiespeicher unterstützt wird. In jedem Fall wird durch die erfindungsgemäße Anordnung einerseits der er- forderliche Bauraum verringert und gleichzeitig die Ausfallsicherheit der Bremse ge- währleistet.

Dabei ist der Energiespeicher so ausgestaltet, dass eine Drehbewegung des Rotors in einer ersten Richtung-vorzugsweise im Sinne einer Zustellbewegung der Reib- beläge-um einen vorbestimmten ersten Winkelbetrag dem Energiespeicher Energie zuführt, und dass bei einem Überschreiten des ersten vorbestimmten Winkeibetrages der Energiespeicher sich soweit entlädt, dass eine weitere Drehbewegung in der

ersten Richtung ermöglicht ist. Damit ist sichergestellt, dass der Energiespeicher nur eine festgelegte maximale Energie aufnimmt, auch wenn die Ruhestellung des auf die Reibbeläge wirkenden Gliedes der Antriebseinheit sich-zum Beispiel wegen der Abnutzung der Reibbeläge-allmählich immer weiter verschiebt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeeinheit als Spin- del-/Mutteranordnung oder als Spindel-/Kugelumlaufbüchsenanordnung ausgestaltet, bei der der Rotor des Elektromotors mit der Mutter bzw. der Kugelumlaufbüchse als Eingangsseite der Getriebeeinheit drehfest verbunden ist, und die Spindel auf einen Reibbeiag wirkt.

Um sicherzustellen, dass nach einem Auswechseln verschlissener Reibbeläge die Ge- triebeeinheit bzw. deren Spindel auf einfache Weise wieder in die Ausgangsposition für unverbrauchte Reibbeläge gebracht werden kann, ist der Energiespeicher so aus- gestaltet, dass bei einer Drehbewegung des Rotors in einer zweiten Richtung-vor- zugsweise im Sinne einer Rückstellbewegung der Reibbeläge-der Energiespeicher von dem Rotor abkoppelt und bei einer Drehbewegung des Rotors in der ersten Rich- tung der Energiespeicher wieder an den Rotor ankoppelt. Diese Ausgestaltung er- laubt es, die Spindel der Getriebeeinheit vollständig in die Ausgangsstellung zurück- zustellen, ohne dass dabei der Energiespeicher diese Rückstellbewegung beeinträch- tigt. Gleichermassen wird dabei, sobald die Spindel sich wieder im Sinne einer Zu- stellbewegung der Reibbeläge dreht, der Energiespeicher wieder aufgeladen, sobald der Energiespeicher wieder an den Rotor ankoppelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Energiespeicher als Spi- ralfederanordnung ausgestaltet, die im Bereich ihres erstes Endes-direkt oder indi- rekt-an den Rotor des Elektromotors lösbar gekoppelt ist und die im Bereich ihres zweiten Endes-direkt oder indirekt-mit dem Stator lösbar gekoppelt ist.

Dazu weist die Spiralfeder im Bereich ihres zweiten Endes ein im wesentlichen radial nach aussen orientiertes Rastelement auf, das mit wenigstens einer bezogen auf den Stator ortsfesten Verrastung in oder außer Eingriff bringbar ist. Dieses Rastelement kann in seiner einfachsten Ausgestaltung das radial nach aussen gebogene Ende der Spiralfeder ein. Alternativ dazu kann aber auch ein auf die geometrische Form der ortsfesten Verrastung angepaßt gestaltetes Endstück im Bereich des zweiten Endes der Spiralfeder befestigt sein. Die ortsfeste Verrastung kann insbesondere Gestalt ei- ner Ausnehmung haben. Die Gestaltung des zweiten (äusseren) Endes der Spirale-

der in Zusammenwirkung mit der Verrastung/Ausnehmung stellt sicher, dass eine Energiezufuhr zu der Spiralfeder durch Eindrehen von deren innerem (ersten) Ende über eine vorbestimmte Energiemenge hinaus eine im wesentlichen radiale, nach innen gerichtete Zugkraft auf das zweite Ende der Spiralfeder hervorruft, so dass die Haltekraft des äußeren Ende an der Verrastung überschritten wird und das äußere Ende der Spiralfeder aus der Verrastung radial nach innen gezogen wird. Dies hat zur Folge, dass die Spiralfeder sich wieder entspannt, dabei radial ausdehnt und mit ih- rem äußeren Ende in eine weitere-oder nach einer 360°-Bewegung ihres äusseren Endes wieder in die gleiche-Verrastung eingreift. Damit ist ein übermäßiges Aufla- den des Energiespeichers, also bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform ein "Überdrehen"der Spiralfeder, aufgrund einer entsprechend großen Anzahl von auf das innere Ende der Spiralfeder ausgeübten Rotationen wirksam ausgeschlossen.

Die lösbare Ankopplung des inneren Endes der Spiralfeder an den Rotor bzw. die von dem Rotor-direkt oder indirekt-angetriebene Mutter bzw. Kugelumlaufbüchse der Getriebeeinheit ist erfindungsgemäß in einer Ausführungsform dadurch bewerkstel- ligt, dass die Mutter bzw. die Kugelumlaufbüchse am Außenumfang wenigstens eine Ausnehmung aufweist, in die das innere Ende der Spiralfeder eingreifen kann. Die Ausnehmung ist längs einer gedachten Sehne durch den kreis (-ring)-förmigen Quer- schnitt der Mutter angeordnet. Die Sehne schließt mit einer gedachten Tangente im Schnittpunkt der Sehne mit dem Umfang einen im wesentlichen spitzen Winkel ein.

Dabei bilden die Sehne und die Tangente einen gedachten Pfeil, der in Richtung der ersten Drehrichtung (Zustellbewegung) weist.

Im übrigen ist der Elektromotor mit dem Federspeicher eine von der vorstehend be- schriebenen Anwendung der elektrischen Kraftfahrzeug-Scheibenbremse unabhängig nutzbare Erfindung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Abwandlungen der Erfindung sind unter Bezug- nahme auf die Zeichnung nachstehend erläutert.

Kurzbeschreibuna der Zeichung Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kraftfahrzeug-Scheiben- bremse gemäß der Erfindung im Längsschnitt.

Fig. 2a, 2b zeigen schematische Draufsichten auf ein Segment eines Stators mit zwei Statorwicklungen in unterschiedlichen Ausführungsformen.

Fig, 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Rotor in Richtung der Pfeile III in Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 zeigt eine elektrisch betätigbare Kraftfahrzeug-Scheibenbremse, die einen im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Bremssattel 10 sowie eine am Bremssattel 10 angeordnete elektromechanische Betätigungseinheit 12 aufweist. In dem Brems- sattel 10 sind an dessen beiden Schenkeln 10', 10"zwei (in nicht weiter veranschau- lichten Führungen aufgenommene) Reibbeläge 14, 14'angeordnet. Die beiden Reib- beläge 14, 14'sind zu beiden Seiten einer durch den Bremssattel 10 übergriffenen Bremsscheibe 16 angeordnet und wirken mit jeweils einer Seitenfläche 16', 16"der Bremsscheibe 16 zusammen, die drehfest mit einem lediglich teilweise gezeigten Achsstummel 18 verbunden ist. Die Reibbeläge 14, 14'sind im Bremssattel 10 auf die Bremsscheibe 16 hin bzw. von ihr weg verschiebbar angeordnet. Dabei handelt es sich in der gezeigten Ausführungsform um eine Schwimmsattelanordnung, bei der einer der Reibbeläge 14 durch die Betätigungseinheit 12 direkt und der andere Reib- belag 14'durch die Wirkung einer vom Bremssattel 10 aufgebrachten Reaktionskraft mit der Bremsscheibe 16 in Reibungseingriff bringbar ist.

Die Betätigungseinheit 12 ist seitlich an dem Bremssattel 10 angesetzt und weist ei- nen Elektromotor 20 sowie ein zwischen dem Elektromotor 20 und einem Reibbelag 14 angeordnetes Getriebe in Form einer Mutter/Spindelanordung 22 auf. Dieses Ge- triebe 22 dient dazu, die Drehbewegung des Elektromotors 20 in eine Längsbewe- gung für die Reibbeläge 14, 14'umzusetzen.

Der Elektromotor 20 hat einen Stator 24 mit zwei ringförmigen Statorwicklungen 26, 26'. An den beiden Stirnseiten jeder Statorwicklung 26,26'ist jeweils ein Kranz aus in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Polschuhen 28a, 28b ; 28a'28b'an- geordnet (siehe auch Fig. 2a), die die äußere Mantelfläche der jeweiligen Statorwick- lung 26,26'mit ihren freien Enden 30a, 30b, 30a', 30b'teilweise übergreifen. Die ra- dial innenliegenden Enden der Polschuhe 32a, 32b ; 32a', 32b'eines Kranzes sind miteinander durch einen magnetisch leitenden einstückig angeformten Ring (nicht weiter bezeichnet) verbunden.

Die radial außenliegenden (freien) Enden der Polschuhe 30a, 30b, 30a', 30b'zweier an einer Statorwicklung 26,26'angeordneter Kränze greifen entlang des Umfangs

der jeweiligen Statorwicklung 26,26'abwechselnd ineinander und überragen sich jeweils seitlich. Zur vereinfachten Herstellung sind die beiden aneinander angrenzen- den, zwischen den beiden Statorwicklungen 26,26'angeordneten Kränze aus Pol- schuhen 28b, 28a'als einheitliche Bauteile ausgestaltet, die eine im wesentlichen T- förmige Gestalt (siehe Fig. 1 unten) haben. Jede Statorwicklung 26,26'ist auf einem Ring 34,34'aus Eisenblech angeordnet, der als magnetischer Rückschluß dient.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Polschuhe aus gesintertem Eisenpulver hergestellt, dessen Körner durch einen Kunststoff-Überzug gegeneinander elektrisch und magnetisch isoliert sind.

Der Elektromotor 20 hat außerdem einen Rotor 40 in Form eines Ringzylinders 40a, an dessen dem Bremssattel 10 abgewandten Seite eine Stirnwand 40b angeformt ist.

Der Rotor 40 mit seinem Ringzylinder 40a umgreift die Statorwicklungen 26,26'in radialer und in axialer Richtung. Die Stirnwand 40b des Rotors 40 ist mit der Ein- gangsseite der Getriebeeinheit 22 in der Weise gekoppelt, daß die Stirnwand 40b drehfest (verschweißt oder formschlüssig) mit der Mutter 22a der Mutter/Spindela- nordung 22 verbunden ist. An der Innenwand des Ringzylinders 40a des Rotors 40 sind den freien Enden der Polschuhe 28a, 28b ; 28a'28b'gegenüberliegend unter Bildung eines Luftspaltes 42 Seltenerden-Magnete 44, 44'mit ihrer radial außen liegenden Seite jeweils an einem Ring 46, 46'aus Eisenblech angeordnet. Dabei sind die Magnete 44,44'so dimensioniert und angeordnet, daß sie mit einem Polschuh 28a, 28b ; 28a'28b'fluchten.

Die mit den eine Statorwicklung umgebenden Polschuhen fluchtende Magnete, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander an dem Rotor angeordnet sind, haben eine abwechselnde magnetische Orientierung.

Die Mutter 22a der Mutter/Spindelanordung 22 ist in einem an dem Schenkel 10'des Bremssattels 10 angeformten Flansch 48 drehbar aber in axialer Richtung unver- schiebbar gelagert. Über Kugeln 22b ist die Mutter 22a mit der Spindel 22c gekop- pelt, wobei die Spindel 22c sich bei einer Drehung der Mutter 22a in Längsrichtung bewegt und dabei über eine Druckplatte 52 den Bremsbelag 14 in Richtung auf die Bremsscheibe 16 bzw. von ihr wegschiebt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist auf der den Reibbelägen 14, 14'abgewandten Seite der Be- tätigungseinheit 12 ein Energiespeicher in Gestalt einer Spiralfeder 50 an der Stirn-

wand 40b des Rotors 40 angeordnet. Im Bereich ihres ersten, inneren Endes 52 ist die Spiralfeder 50 an den Rotor 40 des Elektromotors 20 lösbar gekoppelt. Da der Rotor 40 drehfest auf der Mutter 22a sitzt, ist die Spiralfeder 50 die Mutter 22a um- gebend montiert. Dazu weist die Mutter 22a eine Ausnehmung 60 auf, in die das in- nere, abgewinkelte Ende 52 der Spiralfeder 50 eingreifen kann. Die Ausnehmung verläuft längs einer gedachten Sehne s durch den kreisförmigen Querschnitt der Mut- ter 22a bzw. der Kugelumlaufbüchse. Dabei schließt die Sehne mit einer gedachten Tangente T im Schnittpunkt der Sehne s mit dem Umfang der Mutter 22a einen im wesentlichen spitzen Winkel W ein. So bilden die Sehne s und die Tangente T einen gedachten Pfeil, der in Richtung der ersten Drehrichtung RI orientiert ist. (siehe Fig.

3).

Im Bereich ihres zweiten Endes 54 ist die Spiralfeder 50 mit dem Stator 24 lösbar ge- koppelt. Dazu ist die Spiralfeder 50 im Bereich ihres zweiten Endes 54 zur Bildung eines im wesentlichen radial nach aussen orientierten Rastelementes 56 abgewinkelt, um mit einer Verrastung 58 in oder ausser Eingriff zu kommen, die eine sägezahn- förmige Gestalt, mit einer in der ersten Richtung R1 radial nach außen anwachsen- den Zahnflanke ist. Ersichtlich sind eine Vielzahl derartiger Verrastungen 58 entlang den Innenumfangs eines Ringsteges 62 hintereinander angeordnet. Außerdem ist an dem Ringsteg 62 eine Abdeckung 64 für die (in Fig. 1 nicht gezeigte) Spiralfeder 50 angeordnet.