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Title:
ELECTROMECHANICALLY DRIVEABLE BRAKE PRESSURE GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/099080
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromechanically driveable brake pressure generator for a hydraulic brake system of a vehicle, said brake pressure generator comprising a spindle drive unit (38) for converting a rotational movement (a) on the drive side into a translational movement (b) in order to actuate the piston of a hydraulic piston/cylinder unit (34), wherein a planetary gearbox (22) connected to the electric drive motor (18) is located between the spindle drive unit (38) and an electric drive motor (18), to the output-side planet carrier axle (78) of which a spur gear (42) is fastened by means of which the spindle drive unit (38) can be driven. The spur gear (42) is mounted via a first bearing (L1), which is located between the spur gear (42) and the planetary gearbox (22), and via a second bearing (L2), which is located on an axial side of the spur gear (42) opposite to the first bearing (L1).

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Inventors:
BOEHM MARK (DE)
OEHLER CLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/080284
Publication Date:
May 27, 2021
Filing Date:
October 28, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60T13/74
Domestic Patent References:
WO2017045804A12017-03-23
Foreign References:
US20110152027A12011-06-23
DE102015226821A12016-06-30
US20090294224A12009-12-03
DE102016223736A12018-05-30
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Claims:
Ansprüche

1. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs, mit einer Spindeltriebeinheit (38) zur Umwandlung einer antriebsseitigen Rotationsbewegung (a) in eine Translationsbewegung (b) zur Kolbenbetätigung einer hydraulischen Kolben- /Zylindereinheit (34), wobei zwischen der Spindeltriebeinheit (38) und einem elektrischen Antriebsmotor (18) ein mit dem elektrischen Antriebsmotor (18) verbundenes Planetengetriebe (22) angeordnet ist, an dessen abtriebsseitiger Planetenträgerachse (78) ein Stirnrad (42) befestigt ist, über welches die Spindeltriebeinheit (38) antreibbbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (42) über ein erstes Lager (LI), welches zwischen Stirnrad (42) und Planetengetriebe (22) angeordnet ist, und über ein zweites Lager (L2), welches auf einer zum ersten Lager (LI) entgegengesetzten axialen Seite des Stirnrades (42) angeordnet ist, gelagert ist.

2. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (22) und das Stirnrad (42) in einem gemeinsamen Gehäuse (58) angeordnet sind, gegenüber welchem das erste und das zweite Lager (LI, L2) das Stirnrad (42) lagern.

3. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (58) an einem Ventilgehäuse (28) befestigt ist, in welchem der elektrische Antriebsmotor (18) aufgenommen ist.

4. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (58) als Tiefziehteil aus einem Metallblech ausgebildet ist. 5. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (58) im Eingriffsbereich des Stirnrades (42) eine Gehäuseaussparung (86) aufweist.

6. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (du) des ersten Lagers (LI) größer oder gleich einem Stirnradaußendurchmessers (ds) ist.

7. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (du?) des zweiten Lagers (L2) kleiner als ein Stirnradaußendurchmesser (ds) ist.

8. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (42) aus einem Kunststoff material ausgebildet ist.

9. Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (LI) und/oder das zweite Lager (L2) direkt an der Planetenträgerachse (78) anliegen, so dass das Stirnrad (42) über die Planetenträgerachse (78) gelagert ist.

10. Fahrzeug, umfassend einen elektromechanischen Bremsdruckerzeugerfür ein hydraulisches Bremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche.

Description:
Beschreibung

Titel:

Elektromechanisch antreibbarer Bremsdruckerzeuger

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs, mit einer Spindeltriebeinheit zur Umwandlung einer antriebsseitigen Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung zur Kolbenbetätigung einer hydraulischen Kolben-/Zylindereinheit, wobei zwischen der Spindeltriebeinheit und einem elektrischen Antriebsmotor ein mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenes Planetengetriebe angeordnet ist, an dessen abtriebsseitiger Planetenträgerachse ein Stirnrad befestigt ist, über welches die Spindeltriebeinheit antreibbbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, welches einen solchen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger umfasst.

Für zukünftige Antriebskonzepte von Kraftfahrzeugen werden alternative Bremsdruckaufbaugeräte benötigt, da Unterdrück nicht mehr zur Verfügung steht, um einen konventionellen Vakuum-Bremskraftverstärker zu betreiben. Hierfür wurden die hier interessierenden elektromechanischen Bremsdruckerzeuger entwickelt.

Bei einem elektromechanischen Bremsdruckerzeuger der hier interessierenden Art wird die Bremskraft an der Kolben-/Zylindereinheit mittels eines Elektromotors oder eines anderen geeigneten elektrischen Antriebs erzeugt. Derartige Bremsdruckerzeuger können nicht nur zur Bereitstellung einer Hilfskraft, sondern in sogenannten Brake-by-wire-Systemen auch zur alleinigen Erzeugung der Bremsbetätigungskraft eingesetzt werden. Daher sind elektromechanische Bremsdruckerzeuger insbesondere im Hinblick auf das autonome Fahren von Vorteil. Stand der Technik

Gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik zu derartigen elektromechanischen Bremskrafterzeugern wird beim Betätigen des Bremspedals der manuell ausgeführte Pedalweg über einen elektronischen Pedalweggeber gemessen und an ein elektronisches Steuergerätweitergeleitet. Das elektronische Steuergerät berechnet hieraus entsprechende Ansteuersignale für einen elektrischen Antriebsmotor. Das Motordrehmoment wird über ein mehrstufiges Zahnradgetriebe in eine Unterstützungskraft für den Fahrer umgewandelt. Die von diesem Verstärker gelieferte Kraft wird in einer hydraulischen Kolben-/Zylindereinheit in Hydraulikdruck zum Bremsen umgewandelt. Der elektromechanische Bremsdruckerzeuger liefert dabei ein Bremsgefühl, welches mit konventionellen Vakuum-Bremskraftverstärkern vergleichbar ist. So lässt sich das Bremsgefühl über die elektronische Steuereinheit per Software an markenspezifische Charakteristika eines Fahrzeugs anpassen.

Aus der WO 2017/045804 Al geht ein gattungsgemäßer elektromechanischer Bremsdruckerzeuger hervor. Der Bremsdruckerzeuger umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, welcher über ein mehrstufiges Stirnradgetriebe mit einer Spindeltriebeinheit derart wirkverbunden ist, dass eine Rotation des elektrischen Antriebsmotors eine Translationsbewegung einer Spindel der Spindeltriebeinheit zur Betätigung eines Hauptbremszylinders hervorruft.

Der Erfindung liegt Aufgabe zugrunde einen elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger anzugeben, welcher sich durch eine geringere Geräuschentwicklung auszeichnet.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit einem elektromechanisch antreibbaren Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. In Anspruch 10 ist ein Fahrzeug mit einem den erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger umfassenden hydraulischen Bremssystem angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Stirnrad über ein erstes Lager, welches zwischen Stirnrad und Planetengetriebe angeordnet ist, und über ein zweites Lager, welches auf einer zum ersten Lager entgegengesetzten axialen Seite des Stirnrades angeordnet ist, gelagert ist.

Das Stirnrad wird somit beidseitig gelagert. Dadurch wird eine durch die Last am Stirnrad hervorgerufene Verkippung der Planetenträgerachse vorgebeugt. Durch diese Verkippung werden normalerweise ebenso die Planetenräder im Hohlrad mit verkippt. Dies führt dazu, dass die Geräuschentwicklung in dem Planetengetriebe größer ist, da die Zähne nicht sauber in das Hohlrad eingreifen. Durch die beidseitige Lagerung des Stirnrades kann diese Verkippung und die damit einhergehende Geräuschentwicklung im Planetengetriebe wesentlich reduziert werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind das Planetengetriebe und das Stirnrad in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, gegenüber welchem das erste und das zweite Lager das Stirnrad lagern. Dadurch müssen keine zusätzlichen separaten Gehäuse für die Lager bereitgestellt werden. Zusätzlich ist durch die Montage eines gemeinsamen Gehäuses lediglich ein Schritt notwendig, so dass ein solcher elektromechanischer Bremskraftverstärker wirtschaftlich herstellbar ist.

In einerweiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Gehäuse an einem Ventilgehäuse befestigt, in welchem der elektrische Antriebsmotor aufgenommen ist. Um die Lagerkräfte über das Gehäuse aufnehmen zu können muss das Gehäuse befestigt sein. Durch die Befestigung an dem Ventilgehäuse muss somit keine zusätzliche Möglichkeit zu Befestigung bereitgestellt werden. Zusätzlich ist der elektrische Antrieb, der das Planetengetriebe antreibt ebenfalls an dem Ventilgehäuse befestigt, so dass der elektrische Antrieb, das Planetengetriebe und die Lager den selben Bezugspunkt haben. Dadurch werden Verkippungen durch eine relative Bewegung an verschiedenen Bezugspunkten vermieden, so dass die Geräuschentwicklung weiterhin verbessert ist.

Vorzugsweise ist das Gehäuse als Tiefziehteil aus einem Metallblech ausgebildet. Das Gehäuse wird somit im Wege eines Tiefziehverfahrens hergestellt. Ein solches Tiefziehverfahren hat den Vorteil, dass die damit hergestellten Teile im Vergleich zu anderen beispielsweise spanenden Verfahren sehr kostengünstig herstellbar ist. Dies ist insbesondere bei einer Massenfertigung schnell durchführbar. Durch das Metallblech wird zusätzlich eine ausreichende Stabilität für die Lagerung des Stirnrades bereit gestellt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Gehäuse im Eingriffsbereich des Stirnrades eine Gehäuseaussparung auf. Durch die Gehäuseaussparung, welche lediglich im Eingriffsbereich vorgesehen ist, kann einerseits eine ausreichende Stabilität für die Lagerung gewährleistet werden und anderseits kann eine Drehmomentübertragung des Stirnrades sichergestellt werden. Es kann somit ein einteiliges Gehäuse bereitgestellt werden, welches das Stirnrad mit einschließt und ebenso die Funktion des Stirnrades weiterhin gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist der Durchmesser des ersten Lagers größer oder gleich einem Stirnradaußendurchmessers. Als Durchmesser des Lagers wird hierbei ein Außendurchmesser des Lagers verstanden. Dies hat den Vorteil, dass durch die Anordnung der Komponenten eine Montage eines zumindest ersten Gehäuses nach der Montage des Stirnrades, von einer Seite der Planetenträgerachse, möglich ist. Dadurch wird die Montage des Gehäuses vereinfacht. Ebenso kann das Lager direkt, d.h. ohne Zwischenstücke, an dem Gehäuse anliegen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Durchmesser des zweiten Lagers kleiner als ein Stirnradaußendurchmesser. Als Durchmesser des Lagers wird hierbei ein Außendurchmesser des Lagers verstanden. Dadurch ist es möglich wenigstens ein Gehäuse von einer Seite der Planetenträgerachse aufzubringen, welches das zweite Lager, das Stirnrad und vorteilhafterweise die übrigen Komponenten überdeckt. Dadurch wird die Montage vereinfacht. Das Stirnrad ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Ein Kunststoffmaterial hat den Vorteil, dass dieses ein geringes Gewicht aufweist und einfach im Wege des Spritzgießens herstellbar ist. Ebenso hat ein Kunststoffmaterial niedrige Materialkosten. Zusätzlich kann ein Kunststoff ausgewählt werden, welcher gute tribologische Eigenschaften aufweist, so dass selbstschmierende Kunststoffe einsetzbar sind, wodurch ein zusätzlicher Schmierstoff entfallen könnte. Das Stirnrad kann dabei beispielsweise aus PEEK (Polyetheretherketon) hergestellt sein. Entsprechend kann durch ein solches Material ein elektromechanisch antreibarer Bremsdruckerzeuger bereitgestellt werden, welcher wirtschaftlich herstellbar ist.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung liegen das erste Lager und/oder das zweite Lager direkt an der Planetenträgerachse an, so dass das Stirnrad über die Planetenträgerachse gelagert ist. Im Gegensatz zu einer Lagerung, bei welchen die Lager an einer Stufe des Stirnrades anliegen, kann das Stirnrad unabhängig von den Lagern entworfen werden, so dass das Stirnrad hinsichtlich der eigentlichen Funktion optimiert ausgelegt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs des erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsdruckerzeugers, und

Figur 2 Schnittansicht eines Planetengetriebes mit einem Stirnrad nach dem Stand der Technik, und

Figur 3 Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem Stirnrad.

In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs 14 eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsdruckerzeugers gezeigt. Der Antriebsstrang 14 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 18, über welchen eine Rotationsbewegung a erzeugbar ist. Der elektrischen Antriebsmotor 18 ist mechanisch mit einer Eingangsseite eines Planetengetriebes 22 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Planetengetriebe 22 koaxial zu einer Antriebsmotorachse 26 positioniert. Das Planetengetriebe 22 ist zusätzlich an einem Ventilgehäuse 28 des Bremsdruckerzeugers angeordnet.

Über das Planetengetriebe 22 wird die Antriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsmotor 18 in eine langsamere Drehzahl übersetzt. Das Planetengetriebe 22 ist an einer Ausgangsseite mit einem Hydraulikmodul 30 mechanisch verbunden. Das Hydraulikmodul 30 kann dabei eine Kolben/Zylindereinheit 34 aufweisen, welche über eine axiale Translationsbewegung b einer Spindeltriebeinheit 38, einen Bremsdruck erzeugt. Der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Antriebsstrang 14 ist biaxial angeordnet. Dies bedeutet, dass das Hydraulikmodul 30 parallel zur Antriebsmotorachse 26 angeordnet ist.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines Planetengetriebes 22 mit einem Stirnrad 42 nach dem Stand der Technik. Das Planetengetriebe 22 umfasst eine Sonnenradachse 46, an welcher ein Sonnenrad 50 angeordnet ist. Die Sonnenradachse 46 wird über den in dem Ventilgehäuse 28 angeordneten elektrischen Antriebsmotor 18 angetrieben. Das Sonnenrad 50 ist im Eingriff mit mehreren Planetenräder 54 des Planetengetriebes 22. Die Planetenräder 54 und das Sonnenrad 50 sind innerhalb eines, in einem Gehäuse 58 des Planetengetriebes 22 drehfest vorgesehenen, Hohlrades 62 angeordnet, so dass die Planetenräder 54 mit einer Innenverzahnung 66 des Hohlrades 62 Zusammenwirken.

Das Planetengetriebe 22 weist zusätzlichen einen Planetenträger 70 mit Planetenachsen 74 auf, an denen die Planetenräder 54 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 70 ist über ein Lager L zu dem Gehäuse 58 drehbar gelagert, so dass mit einer Drehbewegung der Planetenräder 54, der Planetenträger 70 zu dem Gehäuse drehbar ist. Der Planetenträger 70 weist zusätzlich eine Planetenträgerachse 78 auf, an deren Ende das Stirnrad 42 fest mit der Planetenträgerachse 78 verbunden ist. Das Stirnrad 42 ist dabei im Eingriff mit einem Zahnrad 82 des Hydraulikmoduls 30.

Eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 22 mit einem Stirnrad 42 ist in Figur 3 gezeigt. In dieser Figur ist zu sehen, dass zusätzlich zu dem ersten Lager LI zwischen Stirnrad 42 und Planetengetriebe 22 ein zweites Lager L2 auf der Planetenträgerachse 78 angeordnet ist. Das zweite Lager L2 ist dabei an einer dem ersten Lager LI axial gegenüberliegenden Seite des Stirnrades 42 angeordnet. Im Gegensatz zudem in Figur 2 gezeigten Gehäuse 58, umgibt dieses Gehäuse 58 auch das Stirnrad 42 und das zweite Lager L2. Dadurch kann die Planetenträgerachse 78, gegenüber dem Gehäuse 58, gelagert werden. Das aus Metallblech ausgebildete Gehäuse 58, ist dabei fest mit dem Ventilgehäuse 28 verbunden.

Das Gehäuse 58 wird dabei mittels eines Tiefzieh Verfahrens ausgebildet. In der Figur ist zu erkennen, dass ein Durchmesser d des ersten Lagers LI größer als ein Stirnradaußendurchmesser ds ist. Der Durchmesser di_2des zweiten Lagers L2 ist dahingegen kleiner, als der Durchmesser d des ersten Lagers LI, und als der Stirnradaußendurchmesser ds. Dadurch wird überhaupt erst ein Tiefziehverfahren des Gehäuses 58 und ein Zusammenbau ermöglich. Um einen Eingriff des Stirnrades 42 mit den Zahnrad 82 des Hydraulikmoduls 30 zu gewährleisten, weist das Gehäuse 58 im Eingriffsbereich eine Gehäuseaussparung 86 auf. Diese Gehäuseaussparung 86 weist hierbei lediglich eine Höhe des Stirnrades 42 auf, so dass das erste und das zweite Lager LI, L2 wieder im Kontakt mit dem Gehäuse 58 sind.

In dieser Figur ist zusätzlich ein Teil der Spindeltriebeinheit 38 gezeigt, welche eine Spindel 90 und eine Spindelmutter 94 aufweist, die miteinander im Eingriff sind.