DE102020205968A1

DE102020205968A1 - Spindeltriebeinheit für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger, elektromechanischer Bremsdruckerzeuger

Info

Publication number: DE102020205968A1
Application number: DE102020205968.3A
Authority: DE
Inventors: Willi Nagel; Sebastian Bauer; Michael Osses
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-18
Also published as: CN115485175A; WO2021228443A1; KR20230009930A; US20230070222A1; JP2023524725A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spindeltriebeinheit (1) für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger (2) in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs zur Umwandlung der Rotationsbewegung einer Antriebswelle (3) eines Elektromotors (4) in eine Translationsbewegung eines mit der Spindeltriebeinheit (1) gekoppelten Kolbens (5). Erfindungsgemäß ist bzw. sind die Spindeltriebeinheit (1) und/oder der Kolben (5) zumindest abschnittsweise von einer Adapterhülse (6) umgeben, die ein Außengewinde (7) zum Einschrauben in ein Gehäuse (8) des Bremsdruckerzeugers (2) aufweist.Die Erfindung betrifft ferner einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger (2) mit einer derartigen Spindeltriebeinheit (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindeltriebeinheit für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spindeltriebeinheit kann eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle eines Elektromotors in eine Translationsbewegung eines mit der Spindeltriebeinheit gekoppelten Kolbens umgesetzt werden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger mit einer erfindungsgemäßen Spindeltriebeinheit. Der elektromechanische Bremsdruckerzeuger soll nicht nur zur Bereitstellung einer Bremshilfskraft, sondern in sogenannten „Brake-by-wire“-Systemen auch zur alleinigen Erzeugung der Bremskraft einsetzbar sein. In dieser Ausgestaltung kann er insbesondere zur Bremskraft- bzw. Bremsdruckerzeugung in autonom fahrenden Fahrzeugen eingesetzt werden.
Stand der Technik
Eine Spindeltriebeinheit für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger ist üblicherweise zusammen mit dem Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Antriebswelle des Elektromotors kann dabei achsparallel oder koaxial zum Kolben angeordnet sein. Bei achsparalleler Anordnung wird der Achsabstand zwischen der Antriebswelle und der Spindeltriebeinheit mit Hilfe eines Zahnradgetriebes überbrückt. Dieses kann zusätzlich zu einem ersten Zahnrad oder Ritzel, das mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einem mit dem Spindeltrieb gekoppelten zweiten Zahnrad ein Zwischenrad umfassen. Das Zwischenrad ermöglicht eine Verkleinerung der Durchmesser des ersten und zweiten Zahnrads. Darüber hinaus können im Gehäuse eine Elektronik, Ventile und/oder Sensoren des elektromechanischen Bremsdruckerzeugers aufgenommen sein.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montage eines elektromechanischen Bremsdruckerzeugers, insbesondere bei achsparalleler Anordnung von Antriebswelle und Spindeltrieb, zu vereinfachen. Zudem soll eine besonders kompakt bauende Anordnung geschaffen werden.
Zur Lösung der Aufgabe werden die Spindeltriebeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der elektromechanische Bremsdruckerzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüche zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird eine Spindeltriebeinheit für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs, mit deren Hilfe die Rotationsbewegung einer Antriebswelle eines Elektromotors in eine Translationsbewegung eines mit der Spindeltriebeinheit gekoppelten Kolbens umwandelbar ist. Erfindungsgemäß ist bzw. sind die Spindeltriebeinheit und/oder der Kolben zumindest abschnittsweise von einer Adapterhülse umgeben, die ein Außengewinde zum Einschrauben in ein Gehäuse des Bremsdruckerzeugers aufweist.
Die Spindeltriebeinheit, der Kolben und die Adapterhülse können vormontiert und als vormontierte Baugruppe in einfacher Weise in das Gehäuse des Bremsdruckerzeugers eingesetzt bzw. eingeschraubt werden. Als vormontierte Baugruppe senkt die vorgeschlagene Spindeltriebeinheit die Komplexität bei der Montage des Bremsdruckerzeugers. Damit einher geht ein Kostenvorteil. Über die Schraubverbindung zwischen der Adapterhülse und dem Gehäuse wird zugleich eine Fixierung der vormontierten Baugruppe im Gehäuse erreicht, die in der Lage ist hohe Zugkräfte aufzunehmen. Zugleich erfordert die Fixierung über die Schraubverbindung einen vergleichsweise geringen Bauraum in radialer Richtung, insbesondere im Vergleich zu einer Clip-Verbindung, die einen C-Ring als zusätzliches Bauteil benötigt. In der Folge kann bei achsparalleler Anordnung der Achsabstand zwischen der Spindeltriebeinheit und der Antriebswelle des Elektromotors verringert werden. Dies wiederum ermöglicht den Wegfall eines Zwischenrads, so dass weitere Bauteile eingespart werden.
Bevorzugt sind die Spindeltriebeinheit und die Antriebswelle achsparallel angeordnet, da hier die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage treten.
Des Weiteren bevorzugt ist auf die Adapterhülse ein Wälz- oder Kugellager aufgesetzt, vorzugsweise aufgepresst. Das Wälz- oder Kugellager bildet auf diese Weise eine weitere Komponente der vormontierten Baugruppe aus und kann gemeinsam mit der Spindeltriebeinheit über die Adapterhülse in das Gehäuse eingesetzt und im Gehäuse fixiert werden. Die Pressverbindung ist vorzugsweise über einen Innenring des Wälz- oder Kugellagers hergestellt. Der Presssitz des Wälz- oder Kugellagers kann auch auf den Kolben wirkende Zugkräfte übertragen.
Weiterhin bevorzugt ist das Wälz- oder Kugellager in axialer Richtung, das heißt in der Hauptkraftrichtung, an einem Anschlag der Adapterhülse abgestützt. Die axiale Abstützung bewirkt neben der Pressverbindung eine zusätzliche Lagesicherung. Zur Ausbildung des Anschlags kann die Adapterhülse beispielsweise einen Ringbund aufweisen. Alternativ kann ein Clip-Ring zur Ausbildung des Anschlags verwendet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Spindeltriebeinheit zur Kopplung mit der Antriebswelle, vorzugsweise zur direkten oder indirekten Kopplung mit einem Ritzel der Antriebswelle, ein Zahnrad umfasst. Das Zahnrad bildet in diesem Fall eine weitere Komponente der vormontierten Baugruppe aus, so dass die Montage des Bremsdruckerzeugers weiter vereinfacht wird.
Zur Ausbildung einer Drehmomentabstützung wird vorgeschlagen, dass die Adapterhülse eine Innenkontur mit mindestens einer Nut aufweist. Die Drehmomentabstützung ist in einem Spindeltrieb prinzipbedingt zur Umwandlung der Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Translationsbewegung des Kolbens erforderlich. Um die Drehmomentabstützung besonders robust zu gestalten, kann die Anzahl der Nuten auch zwei, drei oder vier betragen. Das abzustützende Drehmoment wird dann auf die mehreren Nuten verteilt. Vorteilhafterweise sind die Nuten in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet, um das abzustützende Drehmoment gleichmäßig zu verteilen.
Zur Ausbildung der Drehmomentabstützung wird ferner vorgeschlagen, dass eine Spindel oder eine Spindelmutter der Spindeltriebeinheit eine Außenkontur mit mindestens einen in die Nut der Adapterhülse eingreifenden Flügel aufweist. Der mindestens eine in die Nut der Adapterhülse eingreifende Flügel bewirkt einen Formschluss in Drehrichtung zwischen der Spindel bzw. der Spindelmutter und der Adapterhülse, so dass hierüber die Drehmomentabstützung erreicht wird. Bei angetriebener Spindel ist der mindestens eine Flügel an der Spindelmutter ausgebildet. Bei angetriebener Spindelmutter weist die Spindel den mindestens einen Flügel auf. Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Kolben drehfest mit einer Spindel der Spindeltriebeinheit verbunden ist und eine Außenkontur mit mindestens einen in die Nut eingreifenden Flügel aufweist.
Vorzugsweise entsprechen die Anzahl und die Form der Flügel - unabhängig davon, ob an der Spindel, der Spindelmutter oder am Kolben ausgebildet - der Anzahl und der Form der Nuten der Adapterhülse. Des Weiteren vorzugsweise sind auch die Flügel in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Adapterhülse aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, gefertigt. Ein metallischer Werkstoff, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium, ermöglicht die Ausbildung eines passgenauen Außengewindes, so dass die gewünschte Fixierung der Adapterhülse und damit der vormontierten Baugruppe im Gehäuse erzielbar ist. Dies gilt im Besonderen, da das Gehäuse üblicherweise ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, gefertigt ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das antriebsseitige Ende der Spindeltriebeinheit eine Kappe aufweist, die stirnseitig mindestens eine Öffnung für den Eingriff eines Montagewerkzeugs aufweist. Die Kappe kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, einzelne, vorzugsweise alle, Komponenten der vormontierten Baugruppe verliersicher zusammenzuhalten. Dadurch ist sichergestellt, dass die Baugruppe als Einheit in das Gehäuse des Bremsdruckerzeugers einsetzbar ist. Die Montage des Bremsdruckerzeugers wird dadurch weiter vereinfacht. Ferner schützt die Kappe die Spindeltriebeinheit vor dem Eindringen schädlicher Partikel. Die Kappe weist hierzu bevorzugt einen Kragen auf, der nicht nur das Ende der Spindeltriebeinheit, sondern auch die Adapterhülse und/oder das Wälz- oder Kugellager - zumindest abschnittsweise - umgreift.
Vorzugsweise entsprechen die Anzahl und die Winkellage der mindestens einen stirnseitig in der Kappe vorgesehenen Öffnung der Anzahl und der Winkellage der mindestens einen Nut der Adapterhülse. Dadurch ist die Zugänglichkeit der mindestens einen Nut der Adapterhülse sichergestellt. Denn, um die Adapterhülse bzw. die vormontierte Baugruppe in das Gehäuse des Bremsdruckerzeugers einzuschrauben, muss das Montagewerkzeug durch die mindestens eine stirnseitige Öffnung der Kappe in die mindestens eine Nut der Adapterhülse eingeführt werden.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein elektromechanischer Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs vorgeschlagen, der eine erfindungsgemäße Spindeltriebeinheit umfasst. Die Spindeltriebeinheit ist dabei über die Adapterhülse in ein Gehäuse des Bremsdruckerzeugers eingeschraubt, in dem ferner der Elektromotor aufgenommen ist. Die Spindeltriebeinheit und eine Antriebswelle des Elektromotors sind vorzugsweise achsparallel angeordnet. In dieser Anordnung kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Spindeltriebeinheit am besten zum Tragen. Insbesondere kann ein einfach zu montierender, kompakt bauender Bremsdruckerzeuger geschaffen werden.
Vorteilhafterweise ist die über die Adapterhülse in das Gehäuse eingeschraubte Spindeltriebeinheit durch den Drehsinn des Außengewindes der Adapterhülse und/oder durch eine zusätzliche Losdrehsicherung, beispielsweise in Form einer Beschichtung des Außengewindes, gegen ein Lösen der Schraubverbindung gesichert. Auf diese Weise kann die Adapterhülse und damit die vormontierte Baugruppe dauerhaft im Gehäuse des Bremsdruckerzeugers fixiert werden. Die zusätzliche Losdrehsicherung kann beispielsweise mit Hilfe eines Lacks und/oder eines Klebers realisiert werden, der vor dem Einschrauben der Adapterhülse in das Gehäuse vorzugsweise auf das Außengewinde der Adapterhülse aufgebracht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger mit einer erfindungsgemäßen Spindeltriebeinheit,
2 a) und b) jeweils eine perspektivische Darstellung der Adapterhülse der Spindeltriebeinheit der 1,
3 eine perspektivische Darstellung der Spindelmutter der Spindeltriebeinheit der 1 und
4 eine perspektivische Darstellung der Spindeltriebeinheit der 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in der 1 dargestellte elektromechanische Bremsdruckerzeuger 2 umfasst ein Gehäuse 8, in dem eine erfindungsgemäße Spindeltriebeinheit 1 mit einem Kolben 5 sowie ein Elektromotor 4 mit einer Antriebswelle 4 aufgenommen sind. Der Kolben 5 und die Antriebswelle 3 sind dabei achsparallel angeordnet. Das heißt, dass eine Längsachse A₁ des Kolbens 5 und eine Längsachse A₂ der Antriebswelle 4 parallel ausgerichtet sind. Der Kolben 5 ist vorliegend als stirnseitig geschlossener Hohlzylinder ausgeführt.
Die Antriebswelle 4 ist mit einem Ritzel 11 verbunden, das mit einem Zahnrad 12 der Spindeltriebeinheit 1 kämmt, so dass hierüber die Rotationsbewegung der Antriebswelle 4 auf die Spindeltriebeinheit 1 übertragbar ist. Um die Rotationsbewegung der Antriebswelle 4 in eine Translationsbewegung des Kolbens 5 umzuwandeln, weist die Spindeltriebeinheit 1 eine Spindel 14 und eine Spindelmutter 15 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im hohlzylinderförmigen Kolben 5 aufgenommen sind. Der Kolben 5 wiederum ist zumindest abschnittsweise von einer Adapterhülse 6 mit einem Außengewinde 7 umgeben, über welches die Spindeltriebeinheit 1 in das Gehäuse 8 des Bremsdruckerzeugers 2 eingeschraubt ist. Die Spindeltriebeinheit 1 mit Spindel 14 und Spindelmutter 15, der Kolben 5 und die Adapterhülse 6 bilden eine Baugruppe aus, die vormontiert und als Einheit in das Gehäuse 8 des Bremsdruckerzeugers 2 eingesetzt bzw. eingeschraubt wird. Über die Schraubverbindung ist zugleich eine Fixierung der Baugruppe im Gehäuse 8 gewährleistet.
In dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die vormontierte Baugruppe weitere Komponenten auf. Diese umfassen ein Kugellager 9, das auf die Adapterhülse 6 aufgepresst ist, sowie eine Kappe 17. Das auf die Adapterhülse 6 aufgepresste Kugellager 9 ist in axialer Richtung an einem Anschlag 10 abgestützt, der vorliegend durch einen Ringbund 19 der Adapterhülse 6 ausgebildet wird (siehe auch 2a) und 2b)). Die Kappe 17 umgibt das Kugellager 9 sowie das aus dem Gehäuse 8 herausragende Ende der Spindeltriebeinheit 1, so dass diese durch die Kappe 17 geschützt ist. Über die Kappe 17 sind zudem alle Komponenten der vormontierten Baugruppe verliersicher gehalten, was das Einsetzen bzw. Einschrauben in das Gehäuse 8 erleichtert. Das Einschrauben erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Montagewerkzeugs (nicht dargestellt), das durch Öffnungen 18 der Kappe 17 hindurch in Nuten 13 der Adapterhülse 6 eingreift (siehe 2a) und 4).
Über die Nuten 13 der Adapterhülse 6 wird zugleich eine Drehmomentabstützung der Spindeltriebeinheit 1 realisiert. Die Spindelmutter 15 weist hierzu eine Außenkontur mit Flügeln 16 auf (siehe 3), die in die Nuten 13 der Adapterhülse 6 eingreifen.
Die erfindungsgemäße Spindeltriebeinheit 1 einschließlich aller Komponenten der vormontierten Baugruppe ist in einer Einzeldarstellung in der 4 gezeigt. Das heißt, dass diese darüber hinaus das Zahnrad 12 umfassen kann.

Claims

Spindeltriebeinheit (1) für einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger (2) in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs zur Umwandlung der Rotationsbewegung einer Antriebswelle (3) eines Elektromotors (4) in eine Translationsbewegung eines mit der Spindeltriebeinheit (1) gekoppelten Kolbens (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeltriebeinheit (1) und/oder der Kolben (5) zumindest abschnittsweise von einer Adapterhülse (6) umgeben ist bzw. sind, die ein Außengewinde (7) zum Einschrauben in ein Gehäuse (8) des Bremsdruckerzeugers (2) aufweist.
Spindeltriebeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Adapterhülse (6) ein Wälz- oder Kugellager (9) aufgesetzt, vorzugsweise aufgepresst, ist, das weiterhin vorzugsweise in axialer Richtung an einem Anschlag (10) der Adapterhülse (6) abgestützt ist.
Spindeltriebeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeltriebeinheit (1) zur Kopplung mit der Antriebswelle (3), vorzugsweise zur direkten oder indirekten Kopplung mit einem Ritzel (11) der Antriebswelle (3), ein Zahnrad (12) umfasst.
Spindeltriebeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (6) eine Innenkontur mit mindestens einer Nut (13), vorzugsweise zwei, drei oder vier Nuten (13), zur Ausbildung einer Drehmomentabstützung aufweist.
Spindeltriebeinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spindel (14) oder eine Spindelmutter (15) der Spindeltriebeinheit (1) eine Außenkontur mit mindestens einen in die Nut (13) eingreifenden Flügel (16) aufweist.
Spindeltriebeinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) drehfest mit einer Spindel (14) der Spindeltriebeinheit (1) verbunden ist und eine Außenkontur mit mindestens einen in die Nut (13) eingreifenden Flügel (16) aufweist.
Spindeltriebeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterhülse (6) aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, gefertigt ist.
Spindeltriebeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebsseitige Ende der Spindeltriebeinheit (1) eine Kappe (17) aufweist, die stirnseitig mindestens eine Öffnung (18) für den Eingriff eines Montagewerkzeugs aufweist, wobei vorzugsweise die Anzahl und die Winkellage der mindestens einen Öffnung (18) der Anzahl und der Winkellage der mindestens einen Nut (13) der Adapterhülse (6) entsprechen.
Elektromechanischer Bremsdruckerzeuger (2) für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs, umfassend eine Spindeltriebeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindeltriebeinheit (1) über die Adapterhülse (6) in ein Gehäuse (8) des Bremsdruckerzeugers (2) eingeschraubt ist, in dem der Elektromotor (4) aufgenommen ist.
Elektromechanischer Bremsdruckerzeuger (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Adapterhülse (6) in das Gehäuse (8) eingeschraubte Spindeltriebeinheit (1) durch den Drehsinn des Außengewindes (7) der Adapterhülse (6) und/oder durch eine zusätzliche Losdrehsicherung, beispielsweise in Form einer Beschichtung des Außengewindes (7), gegen ein Lösen der Schraubverbindung gesichert ist.