DE102006029943A1 | 2007-10-11 | |||
DE102010025232A1 | 2011-12-29 | |||
DE102006012440A1 | 2007-09-20 | |||
DE102005049760A1 | 2007-04-19 | |||
US4382491A | 1983-05-10 | |||
DE102012214509A1 | 2013-11-14 | |||
DE19611911A1 | 1997-10-02 |
Ansprüche 1. Bremsvorrichtung (1), insbesondere elektromechanische Bremsvorrichtung (I), mit einer Stellvorrichtung (10) und einem Bremsteil (13), das mit einem Gegenbremsteil (14) in Eingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung (10) einen ersten Stelltrieb (11) aufweist, mit einer ersten Antriebsseite (23) und einer ersten Abtriebsseite (24), wobei die erste Abtriebsseite (24) gegenüber der ersten Antriebsseite (23) entlang des ersten Stelltriebs (11) zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung nicht selbsthemmend ausgebildet ist, wobei die Stellvorrichtung (10) einen zweiten Stelltrieb (12) aufweist, mit einer zweiten Antriebsseite (25) und einer zweiten Abtriebsseite (26), wobei die zweite Abtriebsseite (26) gegenüber der zweiten Antriebsseite (25) entlang des zweiten Stelltriebs (12) zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung selbsthemmend ausgebildet ist, wobei das Bremsteil (13) mittels der ersten Abtriebsseite (24) und/oder der zweiten Abtriebsseite (26) bewegbar ist, dad u rch geken nzeich net, dass die Bremsvorrichtung (1) eine Blockiervorrichtung (31) aufweist, welche derart zur Übertragung einer Sperrkraft auf die erste Antriebsseite (23) des ersten Stelltriebs (11) und/oder auf die zweite Abtriebsseite (26) des zweiten Stelltriebs (12) ausgestaltet ist, dass bei Sperrkraftübertragung durch die Blockiervorrichtung (31) keine Relativbewegung zwischen der ersten Abtriebsseite (24) und der ersten Antriebsseite (23) des ersten Stelltriebs (II) erfolgt und eine Relativbewegung zwischen der zweiten Antriebsseite (25) und der zweiten Abtriebsseite (26) des zweiten Stelltriebs (12) erfolgt. 2. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dad u rch geken nzeich net, dass die Blockiervorrichtung (31) zur wenigstens teilweise kontaktlosen Sperrkraftübertragung oder als ein elektrisch aktivierbares Sperrelement zur rein mechanischen Sperrkraftübertragung auf die erste Antriebsseite (23) und/oder die zweite Abtriebsseite (26) ausgestaltet ist. 3. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass die Blockiervorrichtung (31) wenigstens einen Freigabezustand und einen Sperrzustand aufweist, wobei der Sperrzustand wenigstens eine Sperrposition, vorzugsweise eine erste und eine zweite Sperrposition, aufweist. 4. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dad u rch geken nzeich net, dass die erste Sperrposition der Blockiervorrichtung (31) zur Bereitstellung einer Verschleißnachstellfunktion und/oder einer Parkbremsfunktion vorgesehen ist und die zweite Sperrposition der Blockiervorrichtung (31) zur Bereitstellung einer Zustellunterstützung der Bremsvorrichtung (1) vorgesehen ist. 5. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die Blockiervorrichtung (31) als eine berührungslose Blockiervorrichtung (31), insbesondere als eine Magnetreluktanzbremse (31), ausgebildet ist, mit einem Stator (31a) und einem Rotor (31b). 6. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dad u rch geken nzeich net, dass der Rotor (31b) der Blockiervorrichtung (31) kraft- und/oder formschlüssig mit der ersten Antriebsseite (23) und/oder der zweiten Abtriebsseite (26) verbunden ist, insbesondere mittels wenigstens einer Nut-Feder-Verbindung. 7. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dad u rch geken nzeich net, dass der Rotor (31b) und der Stator (31a) der Blockiervorrichtung (31), insbesondere die Zähne des Rotors (31b) und des Stators (31a), in der ersten und/oder zweiten Sperrposition gegenüber einander einen Verdrehwinkel (qi; a2) aufweisen, wobei die Verdrehwinkel (qi; a2) der ersten und/oder zweiten Sperrposition der Blockiervorrichtung (31) adaptierbar sind. 8. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass der Stator (31a) der Blockiervorrichtung (31) lediglich eine Statorwicklung aufweist, insbesondere eine als Ringspule ausgebildete Statorwicklung. 9. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dad u rch geken nzeich net, dass die wenigstens eine Spule der Blockiervorrichtung(31) variabel bestrombar ist zur Bereitstellung einer variabel einstellbaren Sperrkraftübertragung der Blockiervorrichtung (31) auf die erste Antriebsseite (23) des ersten Stelltriebs (11) und/oder auf die zweite Abtriebsseite (26) des zweiten Stelltriebs (12). 10. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass der erste Stelltrieb (11) mit einer nicht-linearen Übersetzung ausgebildet ist. 11. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass der erste Stelltrieb (11) als ein Rampenlager und der zweite Stelltrieb (12) als eine Gewindespindel ausgebildet ist. 12. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die erste Antriebsseite (23) und die zweite Abtriebsseite (26) einstückig ausgebildet sind. 13. Fahrzeug (1) mit einer Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung, insbesondere eine
elektromechanische Bremsvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Bremsvorrichtung.
Bremsen bzw. Bremsvorrichtungen benötigen eine Verschleißnachstellfunktion, durch die Verschleiß (Abrieb des Bremsbelages) und damit ein zunehmend größer werdender Bremsspalt zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag anhand einer bedarfsweisen Zustellung der Bremsklötze kompensiert werden kann. Dies kann durch aktive oder passive Nachtstelleinrichtungen erfolgen.
Passive Nachstelleinrichtungen arbeiten selbsttätig, indirekt angetrieben durch die Stellbewegung beim Bremsen. Hierbei kommen z. B. Friktionselemente oder Rastnocken (gezahnte Rampenlager) zum Einsatz. Die Mechanik ist dabei so ausgelegt, dass beim Überschreiten eines vordefinierten Bremsspalts eine Kraft auf Halteelemente der Bremsbeläge wirkt, so dass diese durchrutschen und der Bremsspalt verkleinert wird. Unter anderem zeigen die Druckschriften US 4 382 491 A und DE 10 2012 214 509 Al derartige passive Nachstelleinrichtungen.
Für aktive Nachstelleinrichtungen ist es bekannt, elektrische Stellaktuatoren zu verwenden. Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 19 611 911 Al ein Zweimotorsystem mit einer Nachstellfunktion. Jedoch sind derartige
Stellaktuatoren teuer und nehmen einen großen Bauraum ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsvorrichtung anzugeben, die einfach und kostengünstig herzustellen sowie bauraumsparend ausgestaltet ist, wobei die Bremsvorrichtung ferner einfach steuerbar ist, weniger
verschleißanfällig ist und einen verringerten Wartungsaufwand erfordert. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit einer Bremsvorrichtung anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Blick auf die Bremsvorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf das Fahrzeug wird die vorstehend genannte Aufgabe durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass eine Bremsvorrichtung,
insbesondere eine elektromechanische Bremsvorrichtung, mit einer
Stellvorrichtung und einem Bremsteil vorgesehen ist, das mit einem
Gegenbremsteil in Eingriff bringbar ist. Die Stellvorrichtung weist einen ersten Stelltrieb auf, mit einer ersten Antriebsseite und einer ersten Abtriebsseite, wobei die erste Abtriebsseite gegenüber der ersten Antriebsseite entlang des ersten Stelltriebs zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung nicht selbsthemmend ausgebildet ist. Die Stellvorrichtung weist einen zweiten Stelltrieb auf, mit einer zweiten Antriebsseite und einer zweiten Abtriebsseite, wobei die zweite Abtriebsseite gegenüber der zweiten Antriebsseite entlang des zweiten Stelltriebs zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung
selbsthemmend ausgebildet ist. Das Bremsteil ist mittels der ersten Abtriebsseite und/oder der zweiten Abtriebsseite bewegbar.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung eine Blockiervorrichtung aufweist. Die Blockiervorrichtung ist derart zur Übertragung einer Sperrkraft auf die erste Antriebsseite des ersten Stelltriebs und/oder auf die zweite Abtriebsseite des zweiten Stelltriebs ausgestaltet, dass bei Sperrkraftübertragung durch die Blockiervorrichtung keine Relativbewegung zwischen der ersten Abtriebsseite und der ersten Antriebsseite des ersten Stelltriebs erfolgt und eine Relativbewegung zwischen der zweiten Antriebsseite und der zweiten Abtriebsseite des zweiten Stelltriebs erfolgt.
Grundlage der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist es, sowohl eine
Bremsfunktion als auch eine Nachstellfunktion mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator bereitzustellen. Die Brems- und Nachstellfunktion ist in Kombination mit einer Blockiervorrichtung umsetzbar. Auf diese Weise soll eine insbesondere eine kosten-, bauraumsparende sowie verschleißarme Lösung für eine
Bremsvorrichtung erzielt werden, die insbesondere für Kraftfahrzeuge oder dergleichen einsetzbar ist. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung dazu vorgesehen, wenigstens eine zweckmäßige Bremsfunktion, eine Verschleißnachstellfunktion und eine Parkbremsfunktion bereitzustellen. Des Weiteren ist es möglich, eine Zustellunterstützung umzusetzen, in Form der Aufbringung eines zusätzlichen Zustell- bzw. Haltemomentes.
Dabei ist vorgesehen, dass die Stellvorrichtung den ersten Stelltrieb aufweist, wobei die erste Abtriebsseite gegenüber der ersten Antriebsseite entlang des ersten Stelltriebs zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung nicht selbsthemmend ausgebildet ist. In diesem Sinne ist vorgesehen, dass der erste Stelltrieb keine Selbsthemmung aufweist. Bevorzugter Weise kann der erste Stelltrieb als ein Rampenlager ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Stellvorrichtung den zweiten Stelltrieb, mit der zweiten Antriebsseite und der zweiten Abtriebsseite, auf, wobei die zweite Abtriebsseite gegenüber der zweiten Antriebsseite entlang des zweiten Stelltriebs zumindest in einem Teilbereich der möglichen Bewegung selbsthemmend ausgebildet ist. Der zweite Stelltrieb kann in diesem Sinne insbesondere als eine Gewindespindel ausgebildet sein.
Die Blockiervorrichtung ist zur bedarfsweisen Übertragung einer Sperrkraft auf die erste Antriebsseite und/oder auf die zweite Abtriebsseite vorgesehen.
Vorzugsweise können die erste Antriebsseite und die zweite Abtriebsseite des ersten und zweiten Stelltriebs als dieselbe Komponente vorgesehen sein. Sobald eine Sperrkraftübertragung anhand der Blockiervorrichtung erfolgt, findet eine Relativbewegung zwischen der zweiten Antriebs- und Abtriebsseite entlang des zweiten Stelltriebs statt, während zwischen der ersten Antriebs- und Abtriebsseite entlang des ersten Stelltriebs keine Relativbewegung stattfindet.
Anhand der Blockiervorrichtung ist eine Umschaltung zwischen einer
Bremsfunktion und Nachstellfunktion bzw. einer Parkbremsfunktion verfügbar. Die Multifunktionalität der Bremsvorrichtung ist mittels eines Stellmotors bzw.
Aktuators und der Blockiervorrichtung umsetzbar.
Die Bremsvorrichtung kann mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator vorgesehen sein. Ein zweiter Stellmotor bzw. Aktuator kann eingespart werden. Insbesondere ist für die zweckmäßige Verwendung der Blockiervorrichtung auch keine Getriebeübersetzung zur Aufbringung geeigneter Stellkräfte bzw. -momente notwendig. So kann eine platzsparende, kostengünstige und einfach aufgebaute Bremsvorrichtung bereitgestellt werden.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blockiervorrichtung zur wenigstens teilweise kontaktlosen Sperrkraftübertragung oder als ein elektrisch aktivierbares Sperrelement zur rein mechanischen Sperrkraftübertragung auf die erste Antriebsseite und/oder die zweite Abtriebsseite ausgestaltet ist.
Durch Ausbildung der Blockiervorrichtung zur wenigstens teilweise kontaktlosen Sperrkraftübertragung sind Reibungsverluste, insbesondere im Bremsbetrieb, vermeidbar. Es wird ein verbesserter Effizienzgrad der Bremsvorrichtung erzielt. Des Weiteren kann bei Ausbildung der Blockiervorrichtung als elektrisch aktivierbares Sperrelement eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung bzw. Sicherung bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Blockiervorrichtung als eine elektrisch aktivierbare Sperrklinke zum formschlüssigen Eingriff in die erste Antriebsseite bzw. zweite Abtriebsseite vorgesehen sein.
Anhand der Blockiervorrichtung kann insbesondere eine vereinfachte,
kostengünstige Nachstellfunktion für eine Bremsvorrichtung in Verbindung mit einer Bremsfunktion bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Blockiervorrichtung wenigstens einen Freigabezustand und einen Sperrzustand auf, wobei der Sperrzustand wenigstens eine Sperrposition, vorzugsweise eine erste und eine zweite
Sperrposition, aufweist. Es wird der Vorteil erzielt, dass die Blockiervorrichtung mittels einer einfachen Steuerung bedienbar ist. Insbesondere ist ein Schalter oder dergleichen zur zweckmäßigen Bedienung der Blockiervorrichtung hinreichend geeignet. So ist anhand des Freigabezustandes und der ersten Sperrposition eine Bremsfunktion, eine Parkbremsfunktion und eine
Verschleißnachstellfunktion auf einfache Weise einstellbar.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Sperrposition der
Blockiervorrichtung zur Bereitstellung einer Verschleißnachstellfunktion und/oder einer Parkbremsfunktion vorgesehen und die zweite Sperrposition der
Blockiervorrichtung zur Bereitstellung einer Zustellunterstützung der
Bremsvorrichtung vorgesehen. Auf vorteilhafte Weise ist eine umfangreiche Funktionalität mittels der
Blockiervorrichtung bei gleichbleibendem Bauraum und Kostenaufwand integral bereitstellbar. Neben einer Bremsfunktion, einer Parkbremsfunktion und einer Verschleißnachstellfunktion ist anhand der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung eine Zustellunterstützung, zur Unterstützung der (Park-)Bremsfunktion durch Aufbringung eines zusätzlichen Zustellmoments, verfügbar.
Insbesondere kann eine Zustellunterstützung bereitgestellt werden, indem die erste Antriebsseite in die zweite Sperrposition bzw. in die Nähe der zweiten Sperrposition gebracht und die Blockiervorrichtung aktiviert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blockiervorrichtung als eine berührungslose Blockiervorrichtung, insbesondere als eine
Magnetreluktanzbremse, ausgebildet, mit einem Stator und einem Rotor.
Unter einer Magnetreluktanzbremse soll eine Haltebremse, umfassend einen Rotor und einen Stator, verstanden werden, wobei der Rotor ein magnetisierter oder nicht-magnetisierter wicklungsloser Rotor ist.
Auf diese Weise wird ein hoher Effizienzgrad der Bremsvorrichtung erzielt, insbesondere aufgrund ausbleibender Reibungsverluste im Bremsbetrieb, eines vereinfachten Aufbaus der Bremsvorrichtung mit einer verringerten Anzahl an Bauteilen sowie der Verfügbarkeit hoher Drehmomente bei Aktivierung der berührungslosen Blockiervorrichtung, vorzugsweise ausgebildet als
Magnetreluktanzbremse. Eine zusätzliche Getriebeübersetzung für den Betrieb der Blockiervorrichtung, wie dies für einen zweiten Stellmotor bzw. Aktuator notwendig wäre, kann entfallen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor als reiner Passivpolrotor ausgeführt ist. Ein Passivpolrotor weist keine aktiven Pole auf, insbesondere weist er weder Wicklung noch Magnete auf und ist nicht magnetisiert. Dies birgt den Vorteil, dass der Rotor bei stromlosem Zustand der Blockiervorrichtung keine Momentenwelligkeit aufweist und ungehindert drehen kann.
Unter der berührungslose Ausgestaltung der Blockiervorrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass die Blockiervorrichtung an wenigstens einer Stelle eine kontaktlose Kraftübertragung ermöglicht. Vorzugsweise liegt eine solche kontaktlose Kraftübertragung zwischen dem Rotor und dem Stator der Blockiervorrichtung vor. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor der Blockiervorrichtung kraft- und/oder formschlüssig mit der ersten Antriebsseite und/oder der zweiten Abtriebsseite verbunden ist, insbesondere mittels wenigstens einer Nut-Feder-Verbindung. So ist der Rotor mit der ersten Antriebsseite und der zweiten Abtriebsseite zweckmäßig verbunden, insbesondere drehfest verbunden. Bei Ausübung einer Bremsfunktion, während der keine Sperrkraftübertragung von dem Stator auf den Rotor erfolgt, bewegt sich der Rotor mit der ersten Antriebsseite bzw. der zweiten Abtriebsseite mit.
Des Weiteren ist die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Rotor und erste Antriebsseite bzw. zweiter Abtriebsseite vorzugsweise als eine
Keilwellenverbindung bzw. Nut-Feder-Verbindung ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform weisen der Rotor und der Stator der
Blockiervorrichtung, insbesondere Zähne des Rotors und Zähne des Stators, in der ersten und/oder zweiten Sperrposition gegenüber einander einen
Verdrehwinkel auf, wobei die Verdrehwinkel der ersten und/oder zweiten
Sperrposition der Blockiervorrichtung adaptierbar sind.
Auf diese Weise kann eine variable, bedarfsweise Konfiguration der ersten und/oder zweiten Sperrposition in Form der Verstellwinkel bereitgestellt werden. Eine Adaption der Verdrehwinkel kann durch Austausch oder Nachjustierung lediglich des Stators oder des Rotors erfolgen, indem die Positionen der jeweiligen Zähne, insbesondere des Stators, angepasst werden.
Alternativ ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorstellbar, dass die Blockiervorrichtung im Sinne eines abgeänderten Schrittmotors ausgestaltet ist.
So können der Stator und der Rotor der Blockiervorrichtung jeweils eine gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen, wobei eine Wicklung an mindestens einem Zahn des Stators vorgesehen ist. Die wenigstens eine Wicklung kann als eine konzentrierte Wicklung aufgefasst werden. Insbesondere kann der Stator mit maximal drei Spulen, insbesondere zwei Spulen oder einer einzelnen Spule, ausgebildet sein. Die Spulen können dabei mit dem selben Phasenstrom betreibbar sind. Auf diese Weise ist ein einfacher Aufbau sowie eine einfache Steuerung der
Blockiervorrichtung mit mindestens einer Spule in Form einer Zahnwicklung verfügbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator der Blockiervorrichtung lediglich eine Statorwicklung aufweist, insbesondere eine als Ringspule ausgebildete Statorwicklung. Der Stator ist mit einer einzelnen bzw. einzigen Statorwicklung einfach ausgestaltet. Es wird ein kostengünstiger und wartungsarmer Aufbau der Bremsvorrichtung bereitgestellt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Spule der Blockiervorrichtung variabel bestrombar ist zur
Bereitstellung einer variabel einstellbaren Sperrkraftübertragung der
Blockiervorrichtung auf die erste Antriebsseite des ersten Stelltriebs und/oder auf die zweite Abtriebsseite des zweiten Stelltriebs.
Auf vorteilhafte Weise kann die Sperrkraft anhand der variablen Bestromung der Spule der Blockiervorrichtung, insbesondere der Ringspule des Stators, gezielt und flexibel einstellbar sein. Somit ist eine Kraft zur Ausübung z. B. einer
Verschleißnachstellfunktion oder einer Parkbremsfunktion zweckmäßig
adaptierbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der erste Stelltrieb mit einer nicht- linearen Übersetzung ausgebildet. Der Bremsspalt ist bei Ausführung der
Bremsfunktion auf vorteilhafte Weise zügig überbrückbar. So kann im
Bremsbetrieb bzw. bei Ausführung einer Bremsfunktion entlang des ersten Stelltriebs ein schneller Bremseingriff erfolgen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Stelltrieb als ein Rampenlager und der zweite Stelltrieb als eine Gewindespindel ausgebildet. In diesem Sinne weist der erste Stelltrieb mit einem Rampenlagers keine
Selbsthemmung auf, wobei der zweite Stelltrieb mit einer Gewindespindel eine Selbsthemmung bereitstellt. Des Weiteren ist anhand des Rampenlagers eine nicht-lineare Übersetzung zur Bereitstellung eines schnellen Bremseingriffs verfügbar. Es kann eine einfach aufgebaute, multifunktionale Bremsvorrichtung mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Antriebsseite und die zweite Abtriebsseite einstückig ausgebildet. Es wird eine vorteilhafte
Kraftübertragung zur Bereitstellung sowohl einer Bremsfunktion, einer
Parkbremsfunktion als auch z. B. einer Nachstellfunktion ermöglicht. Die erste Antriebsseite und die zweite Abtriebsseite stellen vorzugsweise ein einzelnes, gemeinsames Bauteil dar. Des Weiteren wird die Fehleranfälligkeit und somit der Wartungsaufwand der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung reduziert.
Alternativ können die erste Antriebsseite und die zweite Abtriebsseite als zwei zweckmäßig miteinander verbundene bzw. verschränkte Komponenten
ausgebildet sein, insbesondere anhand einer Nut-Feder-Verbindung zur drehfesten Verbindung.
In einem nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. Die gewichtsreduzierte und weniger fehleranfällige Ausgestaltung der
Bremsvorrichtung mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator ist somit in Personenkraftwagen verfügbar, als auch der Einsatz in Lastkraftwagen oder andersartigen Fahrzeugen, wie Schienenfahrzeugen, Flugzeugen oder
dergleichen, mit einem Bremsteil und einem Gegenbremsteil vorstellbar ist.
Allgemein kann anhand der vorliegenden Erfindung eine einfach aufgebaute Bremsvorrichtung mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator bereitgestellt werden. Indem neben dem einen Stellmotor eine Blockiervorrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise ausgeführt als eine Magnetreluktanzbremse, kann ferner auf eine zusätzliche Getriebeübersetzung verzichtet werden. Somit wird anhand der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige, bauraumsparende, weniger fehleranfällige, einfach steuerbare und multifunktionale Bremsvorrichtung bereitgestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
In diesen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen
Bremsvorrichtung;
Fig. 2a, 2b isometrische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
Fig. 3 eine erste Querschnittdarstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung nach den Figuren 2a und 2b; Fig. 4 eine zweite Querschnittdarstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung nach den Figuren 2a und 2b;
Fig. 5a-5cQuerschnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen einer
Blockiervorrichtung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung;
Fig. 6 eine Querschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der
Blockiervorrichtung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung; und
Fig. 7a-7d Querschnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen von
Zähnen für eine Blockiervorrichtung der erfindungsgemäßen
Bremsvorrichtung.
In Fig. 1 ist eine schematische Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 gezeigt.
Die Bremsvorrichtung 1 ist mit einer Stellvorrichtung 10 an einem Gehäuse 15 schematisch vereinfacht dargestellt. An dem gegenüberliegenden Ende der Stellvorrichtung 10 ist ein Bremsteil 13 und ein Gegenbremsteil 14 vorgesehen, die durch einen Bremsspalt 16 voneinander beabstandet sind. Eine Bremswirkung ist erzielbar, indem das Bremsteil 13 über den Bremsspalt 16 hinweg mit dem Gegenbremsteil 14 in Kontakt bzw. Eingriff gebracht wird.
Die Stellvorrichtung 10 ist gemäß Fig. 1 mit einem ersten Stelltrieb 11 und einem zweiten Stelltrieb 12 vorgesehen. Der erste Stelltrieb 11 weist eine erste
Antriebsseite 23 und eine erste Abtriebsseite 24 auf. Des Weiteren ist der erste Stelltrieb 11 mit einer nicht-selbsthemmend Ausgestaltung 27 vorgesehen. An der ersten Abtriebsseite 24 ist das Bremsteil 13 angeordnet. Der zweite Stelltrieb 12 weist eine zweite Antriebsseite 25 und eine zweite Abtriebsseite 26 auf. Der zweite Stelltrieb 12 weist ferner eine selbsthemmende Ausgestaltung 28 auf. Die erste Antriebsseite 23 und die zweite Abtriebsseite 26 können zweckmäßig miteinander in Verbindung stehen oder einstückig ausgebildet sein.
Ferner ist ein Aktuator 32 vorgesehen, der über ein Getriebe bzw. eine
Kraftübertragungsvorrichtung 34 auf die zweite Antriebsseite 25 des zweiten Stelltriebs 12 einwirkt. Des Weiteren ist eine Blockiervorrichtung 31 vorgesehen, die über eine Sperrkraftübertragung 33 auf die erste Antriebsseite 23 bzw. die zweite Abtriebsseite 26 einwirken kann. Anhand dem Aktuator 32 und der Blockiervorrichtung 31 kann derart auf den ersten und zweiten Stelltrieb 11; 12 eingewirkt werden, dass mittels der
Stellvorrichtung 10 der Bremsvorrichtung 1 eine Bremsfunktion, eine
Nachstellfunktion, eine Parkbremsfunktion oder eine
Zustellunterstützungsfunktion ausführbar ist.
In den Figuren 2a und 2b sind isometrische Ansichten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 dargestellt. Auf Basis des
schematischen Überblicks gemäß Fig. 1 weist die Bremsvorrichtung 1 nach den Figuren 2a und 2b eine Bremsscheibe 18 auf, die zwischen einer Rahmenplatte 19 und einer mittleren Rahmenplatte 19a mit einem ersten und zweiten Bremsbelag 17a; 17b eingefasst ist. Ferner ist der Aktuator 32 gezeigt, der in das Getriebe 34 mit einem ersten Zahnrad 35 und einem zweiten Zahnrad 36 eingreift.
In Fig. 3 ist eine erste Querschnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 nach den Figuren 2a und 2b dargestellt. Demnach ist die Bremsscheibe 18 von ersten und zweiten Bremsbelägen 17a; 17b zwischen der Rahmenplatte 19 und der mittleren Rahmenplatte 19a eingefasst.
Der Aktuator 32 ist an der mittleren Rahmenplatte 19a angeordnet und greift in das Getriebe 34 mit dem ersten und zweiten Zahnrad 35; 36 ein, insbesondere indem das erste Zahnrad 35 drehfest mit dem Aktuator 32 verbunden ist. Das zweite Zahnrad 36 ist in Verbindung mit der zweiten Antriebsseite 25 des zweiten Stellantriebs 12 vorgesehen. Die zweite Antriebsseite 25 ist zumindest teilweise in Form einer Welle 25a ausgebildet.
Die Welle 25a weist über einen Teil ihrer Länge ein Außengewinde auf. An diesem Außengewinde der Welle 25a ist die zweite Abtriebsseite 26 bzw. die erste Antriebsseite 23 als eine Stellhülse 23a mit Innengewinde ausgestaltet. Anhand der aneinander anliegenden Gewinde ist die selbsthemmende Ausbildung 28 des zweiten Stelltriebs 12 gemäß Fig. 3 gegeben.
Des Weiteren ist die Blockiervorrichtung 31 nach Fig. 3 mit einem Stator 31a und einem Rotor 31b vorgesehen. Der Stator 31a ist mit einer Ringspule vorgesehen, zur bevorzugten Ausbildung einer Magnetreluktanzbremse. Bedarfsweise kann die Blockiervorrichtung 31 berührungslos eine Sperrkraftübertragung auf den Rotor 31b ausüben. Der Rotor 31b ist zweckmäßig drehfest mit der Stellhülse 23a verbunden bzw. ausgebildet. Alternativ können der Rotor 31b und die Stellhülse 23a einstückig ausgebildet sein.
Als erste Antriebsseite 23 bildet die Stellhülse 23a an ihrem längsseitigen Ende die nicht-selbsthemmende Verbindung 27 des ersten Stelltriebs 11 zu der ersten Abtriebsseite 24 aus. Insbesondere ist die nicht-selbsthemmende Ausbildung 27 gemäß Fig. 3 als ein Rampenlager vorgesehen. Das Rampenlager stellt
insbesondere eine nicht-lineare Verstellmöglichkeit zur schnellen Überwindung des Bremsspalts 16 bereit.
Zur Ausübung einer Bremsfunktion wirkt der Aktuator 32 über das Getriebe 34 auf die Welle 25a ein. Anhand der selbsthemmenden Ausbildung 28 des zweiten Stelltriebs 12 wird die Stellhülse 23a mitgenommen. Die Blockiervorrichtung 31 ist nicht aktiv, sodass eine Relativbewegung zwischen Stator 31a und Rotor 31b aufgrund der drehfesten Verbindung des Rotors 31b mit der Stellhülse 23a stattfindet. Anhand des Rampenlagers, als nicht-selbsthemmende Ausbildung 28 des ersten Stelltriebs 11, wird durch die Rotation der Welle 25a eine Zustellung der ersten Abtriebsseite 24, die den ersten Bremsbelag 17a aufweist, in Richtung der Bremsscheibe 18 erzielt. Nach Überwindung eines Bremsspalts 16 (in Fig. 3 nicht gezeigt) wird durch den Kontakt des ersten Bremsbelags 17a mit der Bremsscheibe 18 eine Bremskraft ausgeübt.
Eine Verschleißnachstellfunktion wird umgesetzt, indem der Stator 31a der Blockiervorrichtung 31 eine berührungslose Sperrkraftübertragung 33 auf den Rotor 31b ausübt. Es kann keine Relativrotation zwischen Stator 31a und Rotor 31b stattfinden. Durch die drehfeste Ausbildung der Stellhülse 23a mit dem Rotor 31b findet bei Aktivierung des Aktuators 32 eine Relativrotation zwischen der Welle 25a als zweite Antriebsseite 25 und der zweiten Abtriebsseite 26 bzw.
ersten Antriebsseite 23 statt. Anhand dieser Relativbewegung zwischen den Gewinden der Welle 25a und der Stellhülse 23a erfolgt eine Zustellung bzw.
Relativverschiebung der Stellhülse 23a. Die translatorische Relativverschiebung der Stellhülse 23a bedingt über das Rampenlager des ersten Stelltriebs 11 hinweg eine Verschleißnachstellung wenigstens des ersten Bremsbelags 17a.
Ebenso wie die Verschleißnachstellfunktion wird auch eine Parkbremsfunktion umgesetzt, in dem die Blockiervorrichtung 31 eine kontaktlose
Sperrkraftübertragung 33 ermöglicht und der Aktuator 32 eine Rotation der Welle 25a veranlasst. Im Sinne einer Parkbremsfunktion wird der Bremsspalt 16 (in Fig. 3 nicht gezeigt) zwischen den ersten und zweiten Bremsbeläge 17a; 17b sowie der Bremsscheibe 18 vollständig überbrückt bzw. auf einen negativen Wert eingefahren. Anhand der selbsthemmenden Ausgestaltung 28 des zweiten
Stelltriebs 12 in Form der Gewindeverbindung zwischen Welle 25a und Stellhülse 23a bzw. zweiter Antriebsseite 25 und zweite Abtriebsseite 26 ist die
Aufrechterhaltung der Parkbremswirkung auch bei Deaktivierung des Aktuators 32 sowie der Blockiervorrichtung 31 sichergestellt.
In Fig. 4 ist eine zweite Querschnittdarstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 nach den Figuren 2a und 2b gezeigt.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Blockiervorrichtung 31 aus dem Stator 31a und dem Rotor 31b zusammengesetzt ist. Der Rotor 31b ist drehfest mit der Stellhülse 23a verbunden. Gemäß Fig. 4 ist der Rotor 31b mit der Stellhülse 23a über eine Keilwellenverbindung bzw. Nut-Feder-Verbindung drehfest verbunden. Bei Aktivierung des Aktuators 32 wird eine Rotation der Welle 25a über die
Gewindeverbindung als selbsthemmende Ausbildung 28 auf die Stellhülse 23a übertragen und der Rotor 31b mittels der Nut-Feder-Verbindung mitgenommen. Sobald die Blockiervorrichtung 31 mit dem Stator 31a eine Sperrkraftübertragung 33 auf den Rotor 31b ausübt, wird eine Rotation der Stellhülse 23a unterbunden.
In den Figuren 5a und 5b sind Querschnittdarstellungen von Ausführungsformen einer Blockiervorrichtung 31 der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 dargestellt.
In Fig. 5a sind der Stator 31a und der Rotor 31b gezeigt. Der Stator 31a ist in bevorzugter Weise mit einer Ringspule ausgebildet, zur Ausbildung einer
Magnetreluktanzbremse. Insbesondere ist die Ringspule in dem U-förmigen Stator 31a positioniert.
Der Rotor 31b ist auf der Stellhülse 23a angeordnet, gemäß Fig. 5a mittels einem dazwischenliegenden Toleranzring. Der Rotor 31b weist insgesamt einen Zahn auf. Der Stator 31a ist mit einem ersten Zahn an einer ersten Sperrposition mit einem ersten Verdrehwinkel Oi angeordnet. Ein zweiter Zahn des Stators 31a ist an einer zweiten Sperrposition mit einem zweiten Verdrehwinkel a 2 vorgesehen.
Alternativ können erste und zweite Sperrposition jeweils auch durch eine
Mehrzahl von Zähnen gebildet werden, was die magnetisch aktive Fläche vorteilhaft erhöht. Insbesondere entspricht die Zahnzahl des Stators, wenn davon 1 subtrahiert wird, der Zahnzahl des Rotors. Die Zähne des Rotors 31b und des Stators 31a sind gemäß Fig. 5a als Vollmaterial ausgebildet. Alternativ können die Zähne des Stators 31a und des Rotors 31b eine beliebige zueinander
korrespondierende Geometrie aufweisen. Vorzugsweise kann der erste
Verdrehwinkel Oi mit einem Wert von 0 Grad vorgesehen sein, wobei der zweite Verdrehwinkel a 2 gegenüber dem ersten Verdrehwinkel Oi bemessen werden kann. Beispielsweise kann der erste Verdrehwinkel mit einem Wert von 0 Grad aufgefasst werden, wobei der zweite Verdrehwinkel a 2 gemäß Fig. 5a gegenüber dem ersten Verdrehwinkel Oi um ca. 120 Grad versetzt angeordnet ist.
Eine Zustellunterstützung, zur Aufbringung eines zusätzlichen Zustell-Momentes auf den Rotor 31b, kann mit Blick auf Fig. 5a erfolgen, indem die Stellhülse 23a in Verbindung mit dem Rotors 31b anhand des Aktuators 32 aus der Nullposition bzw. aus dem ersten Verdrehwinkel Oi heraus verdreht wird. Liegt der Zahn des Rotors 31b zwischen der ersten und zweiten Sperrposition mit den
Verdrehwinkeln Oi, a 2 , jedoch näher an der zweiten Sperrposition, kann die Blockiervorrichtung 31 aktiviert werden, sodass anhand der kontaktlosen
Sperrkraftübertragung 33 ein zusätzliches Moment auf den Rotor 31b bzw. den Zahn des Rotors 31b einwirkt.
Analog kann die Blockiervorrichtung 31 bei der Rückstellung der Bremse unterstützen, in dem die zur Rückstellung nicht aktivierte Blockiervorrichtung 31 aktiviert wird, sobald der Zahn des Rotors 31b sich näher an der ersten
Sperrposition als an der zweiten befindet. In Fig. 5b ist der Rotor 31b als ein Trommelrotor in dem U-förmigen Stator 31a positioniert. Des Weiteren sind die Zähne des Stators 31a sowie die Zähne beidseitig des Rotors 31b einander entgegengerichtet. Auf diese Weise wird eine magnetisch wirksame Oberfläche zwischen Stator 31a und Rotor 31b vergrößert.
Darüber hinaus sind die Zähne des Rotors 31b und des Stators 31a zackenförmig ausgestaltet. In diesem Sinne sind beliebige Ausgestaltungen der Zähne sowie Anordnungen des Stators 31a und des Rotors 31b zur zweckmäßigen Umsetzung der Blockiervorrichtung 31 im Sinne der vorliegenden Erfindung vorstellbar.
Insbesondere anhand der Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der Zähne des Stators 31a und des Rotors 31b ist eine vielfältige und variable Ausgestaltung der Blockiervorrichtung 31 verfügbar. In Fig. 5c ist eine Blockiervorrichtung 31 ohne Zustellunterstützung dargestellt, wobei Rotor 31b und Stator 31a eine jeweils gleiche Zähnezahl aufweisen. Die einander zugewandten Flächen von Rotor 31b und Stator 31a sind über den gesamten Umfang mit Zähnen ausgestattet, so dass die Haltekraft gegenüber den Ausführungsformen in Fig. 5a und 5b erhöht ist. In Fig. 6 ist eine
Querschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der
Blockiervorrichtung 31 der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 gezeigt.
Insbesondere ist die Blockiervorrichtung 31 in Fig. 6 in Form eines abgewandelten Schrittmotors dargestellt. Hierbei ist jeweils eine Zahnwicklung bzw. eine konzentrierte Wicklung für jeden der Zähne des Stators 31a vorgesehen. So kann eine solche Zahnwicklung an den Zähne an einem ersten Verdrehwinkel Oi und an einem zweiten Verdrehwinkel a 2 vorgesehen sein. Der Rotor 31b weist wenigstens einen korrespondierend ausgebildeten Zahn auf.
In den Figuren 7a bis 7d sind Querschnittdarstellungen verschiedener
Ausführungsformen von Zähnen für eine Blockiervorrichtung 31 einer
erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 dargestellt. Die jeweils korrespondierend ausgestalteten Zähne des Stators 31a und des Rotors 31b sind in den Figuren 7a bis 7d jeweils einander gegenüberliegend gezeigt. So können die einander entgegengerichteten Oberfläche der Zähne gemäß den Figuren 7a und 7b flach ausgestaltet sein, gemäß Fig. 7c mit einander entgegengerichteten Spitzen einer Dreiecksform oder gemäß Fig. 7d mit einander entgegengerichteten,
abgerundeten Endflächen vorgesehen sein. Unter anderem anhand der
Zahngeometrie stehen vielfältige Varianten zur zweckmäßigen Ausgestaltung der Blockiervorrichtung 31 zur Verfügung.
Zusammenfassend wird mit anhand der vorliegenden Erfindung eine
kostengünstig herzustellende sowie bauraumsparend ausgestaltete und einfach zu steuernde Bremsvorrichtung 1 bereitgestellt. Insbesondere ist die
Bremsvorrichtung 1 mit lediglich einem Stellmotor bzw. Aktuator 32 umsetzbar, wobei ferner eine Blockiervorrichtung 31 vorgesehen ist.
Indem die Bremsvorrichtung 1 vorzugsweise mit einer berührungslosen
Blockiervorrichtung 31, insbesondere in Form einer Magnetreluktanzbremse, ausgebildet sein kann, wird ferner der Verschleiß sowie die Fehleranfälligkeit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 auf vorteilhafte Weise reduziert. Bezugszeichen Bremsvorrichtung
Stellvorrichtung
erster Stelltrieb
zweiter Stelltrieb
Bremsteil
Gegenbremsteil
Gehäuse
Bremsspalt bzw. Abstand zwischen Bremsscheibe und Bremsbelaga erster Bremsbelag
b zweiter Bremsbelag
Bremsscheibe
Rahmenplatte
a mittlere Rahmenplatte
erste Antriebsseite (des ersten Stellantriebs)
a Stellhülse
erste Abtriebsseite (des ersten Stelltriebs)
zweite Antriebsseite (des zweiten Stellantriebs)
a Welle
zweite Abtriebsseite (des zweiten Stelltriebs)
nicht-selbsthemmende Ausbildung des ersten Stelltriebs selbsthemmende Ausbildung des zweiten Stelltriebs
Blockiervorrichtung
a Stator
b Rotor
Aktuator
Sperrkraftübertragung
Getriebe / Kraftübertragungsvorrichtung des Aktuators
erstes Zahnrad des Getriebes
zweites Zahnrad des Getriebes