Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Scheibenbremse mit einem Parkbremsaktuator für Kraftfahrzeuge. Parkbremsaktuatoren dienen zur Vermeidung eines Weggrollens eines Fahrzeugs aus dem Stillstand. Bei konventionellen Scheibenbremsen ist meistens ein der Scheibenbremse zugeordneter Bremszylinder mit einer mechanisch aktuierten Parkbremsfunktion ausgerüstet. Bei einer elektromechani schen Scheibenbremse kann das in einer konventionellen Scheiben bremse angewendete Prinzip der Parkbremsfunktion nicht angewendet werden.

Lösungen zur Bereitstellung einer Parkbremsfunktion in einer elektro mechanisch aktuierten Scheibenbremse sind bekannt. So löst die DE102008009161 A1 das Problem mit einem komplexen und kostenin tensiven redundanten mechanischen Parkbremsaktuator.

Eine andere Lösung schlägt die EP2650557A1 mit einer Rastnase auf einer Kurvenscheibe vor. Dieses Aktuierungsprinzip ist an die Aktuierung der Scheibenbremse mittels der Kurvenscheibe gebun den und nicht für andere Stellmechanismen einsetzbar. Die Rast nase ist ortsfest angeordnet und Teil des Zuspannmechanismus. Um die eigentliche Funktion der Bremskinematik nicht zu stören ist die Rastnase im Punkt der maximalen Zuspannung angebracht.

Die Anordnung der Rastnase bedingt, dass die Parkbremse unwei gerlich mit der maximal möglichen Zuspannkraft betätigt wird. Das regelmäßige, zudem zum Parken nicht benötigte, anliegen hoher Zuspannkräfte belastet Bremse und Bremsbacken unnötig und re duziert deren Lebensdauer. Die DE10138494A1 offenbart ei ne Lösung, bei der eine Rotor scheibe bzw. eine Motorwelle blockiert, welche mit einem Schraub getriebe verbunden ist. Diese sogenannte Festsetzvorrichtung ist eine bistabile Magnetbremse. Durch die direkte Verbindung zum Ge triebe wirken größere Kräfte auf den Verriegelungsbolzen und die Festsetzvorrichtung ist als zusätzliches Bauteil nicht in dem elektro mechanischen Bremsaktuator integriert.

Auch in der DE10206786A1 ist eine Funktionsintegration in das Ge häuse des elektromechanischen Bremsaktuators nicht gegeben. Die Betätigungseinrichtung ist hier angeflanscht.

In der EP2907709A1 wird dagegen das Getriebe des Bremsaktua tors verriegelt. Dadurch wirken größere Kräfte auf einen Verriege lungsbolzen. Weiterhin ist auch hier die Verriegelungsvorrichtung ein Bauteil, welches zusätzlich an die Scheibenbremse angeflanscht ist.

Die EP1686029A1 beschreibt ebenfalls die Verriegelung oder das Bremsen eines Rotors eines Elektromotors über einen Bremsbelag zur Realisierung eines Parkbremsaktuators. Jedoch wird zur Ver riegelung ein Bolzen verwendet, der von einem Elektromotor ange trieben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromechanische Scheibenbrem se mit einem Parkbremsaktuator breitzustellen, welche kostengünstig ist und einen geringen Bauraumbedarf hat.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass eine elektromechanische Scheibenbremse einen als elektromagnetischen Lineartrieb ausgebil deten Parkbremsaktuator aufweist und wobei mit dem elektromechani schen Lineartrieb ein Elektromotor arretierbar ist. Die Erfindung ver- wendet den Hauptaktuierungszweig der elektromechanischen Schei benbremse und erweitert diesen um einen Lineartrieb. Als Hauptaktuie rungszweig sind der Elektromotor und ein Aktuator zu verstehen, die zum Zuspannen einer Bremsscheibe über zwei Bremsbeläge verwen det werden. Nach dem Einstellen einer beliebigen Bremskraft mittels eines Stellvorgangs des Elektromotors wird der Elektromotor in der eingestellten Position arretiert. Die elektromechanische Scheiben bremse hält die eingestellte Bremskraft ohne Zuführung zusätzlicher Halteenergie zum Halten des Elektromotors in der eingestellten Positi on. Das heißt, die elektromechanische Scheibenbremse wird aus schließlich durch die von der Arretierung eingebrachte formschlüssige Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Lineartrieb gehalten.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Lineartrieb einen Stößel auf und ein Rotor des Elektromotors weist Rastnuten auf. Der Stößel greift, zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung, während ei ner Arretierung des Elektromotors in die Rastnuten des Rotors. Die Rastnuten sind vorteilhaft in gleichmäßigen Abständen, entlang des Umfangs des Rotors, an dem Rotor angeordnet. Je mehr Rastnuten der Rotor aufweist, desto mehr Positionen sind zur Arretierung des Elektromotors gegeben.

In einer weiteren Ausführung ist der Lineartrieb als Hubmagnet ausge bildet. Hubmagnete sind elektromagnetische Aktoren, die mittels eines elektrisch erzeugten Magnetfelds auf den Stößel, auch Tauchkern ge nannt, eine Kraft ausüben, sodass der Stößel linear in zwei Richtungen beweglich ist. Über eine, um den Stößel gelagerte, Spule wird ein elektrisches Magnetfeld erzeugt. Je nach Polung, also positive Polung oder negative Polung, wird der Stößel in einer Ausgangsposition gehal ten oder der Stößel taucht formschlüssig in eine Rastnut des Rotors ein und arretiert den Elektromotor in der eingestellten Position. Als Ausgangsposition ist die Position des Stößels definiert, bei der der Stößel nicht in einer Rastnut des Rotors eingetaucht ist. Der Rotor kann sich also vollständig drehen.

Weiterhin ist der Lineartrieb in einer weiteren Ausführung radial, in Richtung der Rastnuten, in einem Elektromotorgehäuse der elektrome chanischen Scheibenbremse angeordnet. Der Lineartrieb ist also in der elektromechanischen Scheibenbremse integriert. Genauer gesagt ist der Lineartrieb axial zwischen einem Steuergerät der elektromechani schen Scheibenbremse und einer Kurvenscheibe der elektromechani schen Scheibenbremse und radial in Richtung des Rotors angeordnet.

Der Elektromotor ist in einer weiteren Ausbildung als Außenläufer aus gebildet, wobei die Rastnuten in radialer Richtung formschlüssig auf dem Rotor angeordnet sind. Elektromotoren weisen einen Stator und einen Rotor auf. Als Außenläufer bezeichnet man Elektromotoren, bei denen der Stator, also der ruhende Teil, sich im Inneren des Elektro motors befindet und der Rotor, also der bewegliche Teil, den Stator umschließt. Im Gegensatz zu einer konventionellen Bauform eines In nenläufers des Elektromotors, ist eine Mantelfläche des Außenläufers direkt zugängig und erfüllt vorwiegend keine elektromagnetische Funk tion

Weiterhin ist der Lineartrieb in einer weiteren Ausgestaltung, zur elektrischen Ansteuerung des Lineartriebs, über einer Kabelverbindung mit einem Motorsteuergerät verbunden. Das Motorsteuergerät ist zur Ansteuerung des Elektromotors ausgebildet und vorteilhaft innerhalb des Elektromotors angeordnet. Insbesondere ist das Motorsteuergerät, axial in Richtung der Kurvenscheibe, hinter dem Lineartrieb angeord net, sodass zur elektrischen Verbindung des Lineartriebs eine kurze Kabelverbindung ausreichend ist. Darüber hinaus ist mit der Nutzung des Motorsteuergeräts kein zusätzliches Steuergerät zur Steuerung des Lineartriebs notwendig, wodurch eine Kostenreduzierung der elekt romechanischen Scheibenbremse erreicht wird.

In einer alternativen Ausgestaltung ist der Lineartrieb vorteilhaft achs- parallel zu einer Elektromotorachse, in Richtung der Rastnuten, in dem Elektromotorgehäuse der elektromechanischen Scheibenbremse an geordnet. In der alternativen Ausführungsform ist der Lineartrieb direkt in dem Elektromotor zwischen dem Steuergerät und dem Rotor einge bettet. Der mit der Integration des Lineartriebs zusätzliche Bauraum in einem Fahrzeug kann anderweitig genutzt werden. Darüber hinaus ist der Lineartrieb auch besser geschützt, da der Lineartrieb nicht auf dem Elektromotor, sondern in dem Elektromotor angeordnet ist.

Auch in der alternativen Ausführung des Lineartriebs ist der Elektromo tor in einer weiteren Ausbildung als Außenläufer ausgebildet. Die Rastnuten sind in achsparalleler Richtung formschlüssig auf dem Rotor angeordnet. Die Funktionsweise ist die gleiche wie in der ersten Aus führungsform, bei der der Lineartrieb radial in die Rastnuten des Ro tors greift.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Linearantrieb direkt mit dem Motorsteuergerät verbunden. Eine zusätzliche externe Kabelverbindung, also eine außerhalb des Elektromotorgehäuses an geordnete Kabelverbindung, entfällt. Ungewollte Kabelbrüche durch Einwirkungen außerhalb des Elektromotorgehäuses entfallen.

Das Motorsteuergerät für den alternativen Lineartrieb weist in einer weiteren Ausführung eine Grundplatte auf, wobei die Grundplatte zu mindest abschnittsweise ein Teil des Elektromotorgehäuses ist. Die Grundplatte stellt zum einen einen hermetischen Abschluss des Motor steuergeräts sicher, zum anderen integriert die Grundplatte des Motor steuergeräts den als Lineartrieb ausgebildeten Hubmagneten als Arre tiervorrichtung. Die Integration des Lineartriebs wird insbesondere dadurch erreicht, dass in der Fertigung die Spule des Hubmagneten von der Motorseite, also der Seite an dem der Elektromotor an der Kurvenscheibe angeflanscht ist, gesteckt ist.

Die Grundplatte des alternativen Lineartriebs weist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Bohrungen zum Durchführen einer An schlussleitung auf. Die Bohrungen sind weiterhin mit einer thermoplas tischen Masse zum Abdichten der Freiräume der Bohrungen ausgefüllt. Als Freiraum ist der Raum der Bohrungen anzusehen, der nicht durch Anschlussleitungen ausgefüllt ist.

Damit der alternative Lineartrieb fest im Elektromotorgehäuse fixiert ist, werden in einer weiteren Ausführung die Bohrlöcher und die in dem Motorsteuergerät zumindest teilweise angeordnete Spule des Elektro motors mit der thermoplastischen Masse vergossen.

In einer letzten Ausführung weist ein Getriebe der elektromechani schen Scheibenbremse, zur Umwandlung der rotierenden Bewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung, eine Kurven scheibe auf. Zusätzlich ist die Elektromechanische Scheibenbremse als Gleitsattelscheibenbremse ausgebildet. Durch die Integration der Kurvenscheibe in die elektromechanische Scheibenbremse entfällt ein Bremszylinder oder anders ausgedrückt, die Kurvenscheibe mit dem Elektromotor und dem Getriebe ersetzen den Bremszylinder. Die kom pakte Bauweise der mit der Kurvenscheibe ausgerüsteten elektrome chanischen Gleitsattelscheibenbremse ermöglicht neue Anwendungs gebiete in der Fahrzeugtechnik.

Nachfolgend werden ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren erläutert.

Es zeigt: Fig. 1 eine nach dem Stand der Technik bekannte elektromechanische Scheibenbremse mit einem elektromechanischen Aktuator in einer Prinzipdarstellung,

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines elektromechanischen Ak tuators nach Fig. 1 mit einem als Linearantrieb ausgebildeten und inte grierten Parkbremsaktuator nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht des elektromechanischen Aktu ators nach Fig. 1 mit einem als Linearantrieb ausgebildeten und inte grierten Parkbremsaktuator nach einer zweiten Ausführungsform.

Figur 1 zeigt eine elektromechanische Scheibenbremse 1. Die Schei benbremse 1 ist als Gleitsattelscheibenbremse ausgebildet. Ein Sattel 21 ist über zwei Gleitlager 22, 22a axial auf einem Bremsträger 23 glei tend gelagert. Ein elektromechanischer Aktuator 20 spannt eine Bremsscheibe 32 mittels einem felgenseitigen Bremsbelag 25 und ei nem zuspannseitigen Bremsbelag 25a zu.

In Fig. 2 ist der elektromechanische Aktuator 20 mit einem Parkbrems aktuator in einer ersten Ausführungsform für eine elektromechanische Scheibenbremse 1 nach Fig. 1 im Detail gezeigt. Der elektromechani sche Aktuator 20 weist axial entlang einer Elektromotorachse AEM ei nen Elektromotor 2 auf. Der Elektromotor 2 ist axial über eine Welle 26 mit einer Kurvenscheibe 18 verbunden. Die Kurvenscheibe 18 ist, aus gehend von der Elektromotorachse AEM, radial in dem elektromecha nischen Aktuator 20 angeordnet. Die mit dem Elektromotor 2 wirkver bundene Kurvenscheibe 18 ist dazu ausgelegt, ein Antriebs- Drehmoment, also eine rotierende Bewegung des Elektromotors 2 um die Elektromotorachse AEM, in eine translatorische Bewegung, also eine Linearbewegung, zur Betätigung eines Bremsstößels 27 umzu- wandeln. Der Bremsstößel 27 dient der Betätigung eines nicht gezeig ten Drehhebels zum Zuspannen der Bremsscheibe 32. Weiterhin um fasst der Elektromotor 2 ein axial entlang der Elektromotorachse AEM angeordnetes Getriebe 5 zum Aufbringen eines gewünschten Antriebs- Drehmoments. Radial oberhalb des Getriebes 5 ist in dem Elektromo torgehäuse 15 ein Motorsteuergerät 13 zur Regelung des Aktuators 20 angeordnet. Das Motorsteuergerät 13 ist daher platzsparend in dem Elektromotor 2 integriert. Axial zwischen dem Getriebe 5 und der Kur venscheibe 18 ist in dem Elektromotor 2 ein mit Rastnuten 10 verse hende Rotor 3 angeordnet. Während einer Stellbewegung des elekt romechanischen Aktuators 20 rotiert der Rotor 3 um die Elektromotor achse AEM. Die Rastnuten 10 sind in gleichmäßigen Abständen ent lang einer Mantelfläche 30 des Rotors 3 angeordnet. Der Rotor 3 um schließt einen elektromagnetischen Stator 29, im Folgenden mit Stator 29 bezeichnet, des Elektromotors 2. Entgegen dem Stator 29, über nimmt der Rotor 3 vorwiegend keine elektromagnetische Funktion, wodurch die Rastnuten 10 direkt auf die Mantelfläche 30 des Rotors 3 angeordnet sind. Zum Einlegen einer Parksperre ist ein als Park bremsaktuator ausgebildeter Lineartrieb 6, radial oberhalb des Rotors 3, in dem Aktuator 20 angeordnet. Der Linearantrieb 6 ist als Hubmag net 6 ausgebildet. Für eine elektrische Ansteuerung des Hubmagneten 6, ist eine Kabelverbindung 12 mit dem Hubmagnet 6 und dem Motor steuergerät 13 verbunden. Zum Einlegen der Parksperrfunktion dreht der Rotor 3 in eine Stellung, bei dem eine Rastnut 10 und ein Stößel 7 des Hubmagneten 6 radial in einer Linie angeordnet sind, damit der Stößel in die Rastnut 10 am Rotor 3 eingreifen kann und den Elektro motor 2 gegen ein Verdrehen um die Elektromotorachse AEM sichert. Zum Lösen der Parksperrfunktion wird das Magnetfeld des Hubmagne ten 6 geändert, damit der Stößel 7 radial zurück in die Ausgangspositi on, also aus der Rastnut 10, bewegt wird. Figur 3 zeigt den elektromechanischen Bremsaktuator 20 nach Figur 1 in einer zweiten alternativen Ausführung. Der elektromechanische Ak tuator 20 ist in einer seitlich geschnittenen Ansicht gezeigt. In der zwei ten Ausführung ist der als Parkbremsaktuator 6 ausgebildete Linearan trieb 6 achsparallel zur Elektromotorachse AEM in dem Elektromotor 2 angeordnet. In der zweiten Ausführung ist der Linearantrieb 6 auch als Flubmagnet 6 ausgebildet. Der Flubmagnet 6 ist gleichzeitig ein Teil des Elektromotorgehäuses 15. Genauer gesagt, ist der Flubmagnet 6 axial zwischen dem Motorsteuergerät 13 und dem Rotor 3 angeordnet. Eine Spule 31 zum Erzeugen eines Elektromagnetfelds ummantelt den Stößel 7. Über Bohrungen 16 durch die Grundplatte 14 des Motorsteu ergeräts 13 sind Anschlussleitungen 19, zur Anbindung des Flubmag- neten 6 an das Motorsteuergerät 13, geführt. Die Bohrungen 16 und die Spule 31 sind mit einer thermoplastischen Masse 17 vergossen, wobei die Spule 31 durch die thermoplastische Masse 17 gleichzeitig fixiert ist. In der zweiten Ausführung sind die Rastnuten 10 für den Ein griff des Stößels 7 achsparallel an dem Rotor 3 angeordnet.

Bezugszeichenliste als Teil der Beschreibung

1 Elektromechanische Scheibenbremse

2 Elektromotor

3 Rotor

5 Getriebe

6 Parkbremsaktuator, Lineartrieb, Hubmagnet 7 Stößel 10 Rastnuten 12 Kabelverbindung

13 Motorsteuergerät

14 Grundplatte des Motorsteuergeräts 13

15 Elektromotorgehäuse

16 Bohrungen

17 thermoplastische Masse

18 Kurvenscheibe

19 Anschlussleitung des Motorsteuergeräts 13

20 elektromechanischer Aktuator 21 Sattel

22, 22a Gleitlager 23 Bremsträger

25 felgenseitiger Bremsbelag 25a zuspannseitiger Bremsbelag

26 Welle 27 Bremsstößel

29 Stator

30 Mantelfläche des Rotors 3

31 Spule

AEM Elektromotorachse