DE19955080A1 - Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Es wird eine Betätigungseinheit (1) für eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, die einen Elektromotor (3) sowie einen Gewindetrieb (6) aufweist. Dabei wirkt die Betätigungseinheit (1) über ein Kraftübertragungselement (2) unmittelbar mit einer Radbremse der elektromechanisch betätigbaren Feststellbremse zusammen. DOLLAR A Zur Umsetzung einer höheren Dynamik der Betätigungseinheit (1), insbesondere beim Lösen der Radbremse ist der selbstlösende Gewindetrieb (6) über eine Kupplung (5) an den Elektromotor (5) gekoppelt. Die Kupplung (5) wiederum wirkt mit einer an den Elektromotor (3) gekoppelten Spreizeinrichtung (7) zusammen, die eine Öffnung der Kupplung (5) in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors (3) bewirkt. Bei geöffneter Kupplung (5) wird die Radbremse infolge des selbstlösenden und vom Elektromotor (3) entkoppelten Gewindetrieb (6) schlagartig entspannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraft­ fahrzeuge, umfassend eine Radbremse, wobei die die Radbrem­ se betätigende Betätigungseinheit einen Elektromotor sowie einen Gewindetrieb aufweist. Dabei wirkt die Betätigungs­ einheit über ein Kraftübertragungselement unmittelbar mit der Radbremse zusammen.

Eine derartige Betätigungseinrichtung für eine elektrome­ chanisch betätigbare Feststellbremse ist z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 14 046 A1 bekannt. Dem Offenbarungsgehalt der erwähnten Veröffentlichung ist eine Trommelbremse zu entnehmen, die zusammen mit einer Betäti­ gungseinheit eine Baugruppe bildet. Dabei enthält die Betä­ tigungseinheit einen Elektromotor sowie ein Untersetzungs­ getriebe und wirkt zur Einleitung der Betätigungskraft über eine Kraftübertragungselement auf die Trommelbremse ein. Da die maximal erreichbare Leistung im Elektromotor bzw. das erreichbare Untersetzungsverhältnis im Getriebe begrenzt ist, ist auch die Leistungsfähigkeit der Betätigungseinheit beschränkt. Dies bezieht sich im Falle einer Feststellbrem­ sung vor allem auf die maximale Betätigungskraft der Trom­ melbremse sowie die Betätigungsdynamik. So wird für die ge­ nannte Anordnung insbesondere das langsame Lösen der elek­ tromechanisch betätigten Feststellbremse mittels der Betä­ tigungseinheit als nachteilig empfunden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betä­ tigungseinheit für eine elektromechanisch betätigbare Fest­ stellbremse der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die bei hoher Zuverlässigkeit bzw. Funktionssicherheit eine hohe Betätigungsdynamik insbesondere beim Lösen der Fest­ stellbremse aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombi­ nation des Patentanspruches 1 gelöst. Danach umfaßt die Be­ tätigungseinheit der elektromechanisch betätigbaren Fest­ stellbremse einen Elektromotor sowie einen Gewindetrieb, wobei die Betätigungseinheit mittels eines Kraftübertra­ gungselementes mit der Radbremse zusammenwirkt. Der Gewin­ detrieb zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromo­ tors in eine Translationsbewegung des Kraftübertragungsele­ mentes ist selbstlösend ausgeführt und über eine Kupplung an den Elektromotor gekoppelt. Damit läßt sich bei ge­ schlossener Kupplung unmittelbar ein Drehmoment vom Elek­ tromotor in den Gewindetrieb einleiten. Die Kupplung wie­ derum wirkt mit einer an den Elektromotor gekoppelten Spreizeinrichtung zusammen, die eine Öffnung der Kupplung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors be­ wirkt. In Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromo­ tors bzw. vom Zustand der Kupplung ist der selbstlösende Gewindetrieb somit an den Elektromotor gekoppelt. Dabei ist die Kupplung in "Zuspann-Drehrichtung" des Elektromotors geschlossen und in "Löse-Drehrichtung" geöffnet. Insgesamt wird dadurch eine elektrische Betätigung der Radbremse er­ möglicht und gleichzeitig eine Erhaltung des aktuellen Be­ tätigungsstatus der Feststellbremse bei Stromausfall ge­ währleistet.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Betätigungseinheit einen Gesamtwirkungsgrad von we­ niger als 50% aufweist, d. h. bei Gesamtbetrachtung selbsthemmend ausgebildet ist. Es erweist sich jedoch als vorteilhaft, bei selbsthemmender Auslegung der gesamten Be­ tätigungseinheit die Einzelkomponenten der Betätigungsein­ heit (Elektromotor, Untersetzungsgetriebe, Übertragungsele­ mente etc.) mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad zu ver­ sehen, um die Motorleistung optimal auszunutzen. Durch die Selbsthemmung in der Betätigungseinheit wird der jeweilige Betätigungsstatus der elektromechanischen Feststellbremse im stromlosen Zustand gehalten.

Die Spreizeinrichtung ist bezogen auf die Motorachse vor­ teilhaft als kostengünstig herstellbarer Axialfreilauf aus­ gebildet, der in Abhängigkeit von der Drehrichtung ("Zuspannen"/"Lösen") des Elektromotors die Kupplung zwi­ schen Elektromotor und Gewindetrieb öffnet bzw. geschlossen hält. Dabei wirkt der Axialfreilauf in Zuspann-Drehrichtung des Elektromotors als einfaches Axiallager. In Löse- Drehrichtung blockiert der Axialfreilauf und vergrößert gleichzeitig seine axialen Abmessungen, um die Kupplung zu öffnen. Alternativ zum Axialfreilauf kann als Spreizein­ richtung auch eine Kugelrampe, ein Raumnocken, ein zusätz­ liches Gewinde oder eine analoge Anordnung Verwendung fin­ den.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Axialfreilauf zur Umsetzung eines Überlastschutzes über eine Rutschkupp­ lung an ein Gehäuse der Betätigungseinheit gekoppelt. Damit ist während des Lösens der Feststellbremse, d. h. bei bloc­ kiertem Axialfreilauf eine Drehung des Elektromotors mit­ samt Axialfreilauf gegenüber der gehäusefesten Rutschkupp­ lung möglich.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der Gewindetrieb zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Translationsbewegung des Kraftüber­ tragungselementes, eine bezüglich des Gehäuses der Betäti­ gungseinheit verdrehfeste Spindel sowie eine drehbare Spin­ delmutter aufweist. Dabei führt die Spindel eine Translati­ onsbewegung aus und ist mit dem Kraftübertragungselement verbunden.

Bevorzugt ist die Kupplung als Reibkonus-Kupplung zwischen der Spindelmutter und einem Abtriebsrad ausgebildet, wobei das Abtriebsrad in einer kraftübertragenden Verbindung mit einem Rotor des Elektromotors steht. Alternativ könnte die Reibkonus-Kupplung auch durch eine Lamellen-, Reib- oder Zahnkupplung ersetzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Spindelmutter und dem Abtriebsrad ein Radial­ freilauf angeordnet, der in Abhängigkeit von der Relativbe­ wegung zwischen Spindelmutter und Abtriebsrad eine Drehung zuläßt bzw. die Spindelmutter gegenüber dem Abtriebsrad blockiert. Der Radialfreilauf ermöglicht somit unter Umge­ hung der Reibkonus-Kupplung eine Koppelung der Spindelmut­ ter an das Abtriebsrad. Beispielsweise wird somit im Stö­ rungsfall innerhalb des Gewindetriebes eine "Notlöse- Funktion" sichergestellt.

Als Antriebsmotoren für die Betätigungseinheit der erfin­ dungsgemäßen Feststellbremse kommen insbesondere elektro­ nisch kommutierte DC-Elektromotoren oder DC-Bürstenmotoren in Frage. Die erwähnten Motorarten sind zur Erzeugung hoher Drehmomente aus dem Stillstand besonders geeignet.

Um eine erhebliche Reduzierung des vom Elektromotor aufzu­ bringenden erforderlichen Antriebsmoments zu erreichen ist zwischen dem Elektromotor bzw. dessen Rotor und dem Gewin­ detrieb ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, das insbeson­ dere als Harmonic-Drive- oder Pulsatorgetriebe ausgeführt ist. Im Falle eines Pulsatorgetriebes ist ein mit dem Rotor des Elektromotors verbundenes Pulsatorrad vorgesehen. Dabei greift das Pulsatorrad mit einer Verzahnung sowohl in einen ersten gehäusefesten Zahnkranz der Betätigungseinheit als auch in einen zweiten Zahnkranz des Abtriebsrades. Die Ver­ wendung der oben genannten Getriebearten ergibt besonders hohe Untersetzungsverhältnisse.

Eine besonders einfache Ausführung einer elektromechani­ schen Feststellbremse ergibt sich für eine Trommelbremse. Die Trommelbremse kann dabei vorzugsweise als übliche Duo- Servo-Bremse ausgeführt sein, die über einen Seilzug als Kraftübertragungselement mit der Betätigungseinheit in Ver­ bindung steht. Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Betätigungseinheit aber auch bei Scheibenbremsen als elek­ tromechanischen Feststellbremsen umsetzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der elektromechanisch betä­ tigbaren Feststellbremse nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einem Ausführungsbei­ spiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Betäti­ gungseinheit der elektromechanisch betätigbaren Feststellbremse im Schnitt,

Fig. 2 zwei Schnittdarstellungen der Betätigungseinheit aus. Fig. 1 im zugespannten bzw. gelösten Betäti­ gungsstatus der Feststellbremse, und

Fig. 3 eine vergrößerte räumliche Prinzipdarstellung ei­ nes Abtriebsrades mit Axialfreilauf.

Die in der Zeichnung dargestellte Betätigungseinheit 1 ist Bestandteil einer elektromechanisch betätigbare Feststell­ bremse und wirkt mittels eines als Seilzug 2 ausgebildeten Kraftübertragungselementes 2 auf eine nicht gezeigte Rad­ bremse ein. Dabei ist die gezeigte Betätigungseinheit be­ sonders zum Zusammenwirken mit einer an sich bekannten, nicht gezeigten Trommelbremse, vorzugsweise einer Duo- Servo-Trommelbremse geeignet. In einem solchen Fall ist der Seilzug 2 unmittelbar mit einem Spreizelement verbunden, das in der Lage ist die Bremsbacken der Trommelbremse gegen eine Bremstrommel zu drücken. Dadurch wird mittels des Seilzuges 2 die Betätigungs- bzw. Lösekraft in die Trommel­ bremse eingeleitet. Alternativ dazu ist es grundsätzlich möglich die gezeigte Betätigungseinheit 1 auch mit anderen Typen von Radbremsen zu kombinieren, z. B. mit einer Schei­ benbremse.

Die Betätigungseinheit 1 umfaßt im wesentlichen einen Elek­ tromotor 3 mit einem Untersetzungsgetriebe 4, der über eine Kupplung 5 mit einem Gewindetrieb 6 gekoppelt ist. Zur Öff­ nung der Kupplung 5 in bestimmten Betriebszuständen ist ei­ ne als Axialfreilauf 7 ausgeführte Spreizeinrichtung 7 vor­ gesehen, die über eine Rutschkupplung 8 mit dem Gehäuse 9 der Betätigungseinheit 1 gekoppelt ist. Zusätzlich ist zur Drehmomentübertragung für bestimmte Betriebsfälle ein Ra­ dialfreilauf 10 vorgesehen, der zwischen dem Untersetzungs­ getriebe 4 und dem Gewindetrieb 6 angeordnet ist. Zur elek­ trischen Versorgung der Betätigungseinheit ist eine Leitung 11 vorgesehen die vorteilhaft in einen gegenüber dem Gehäu­ se 9 abgedichteten Deckel 12 integriert ist.

Der im dargestellten Beispiel gezeigte Elektromotor 3 ist als ein elektronisch kommutierbarer Motor 3 ausgeführt, wo­ bei Fig. 1 eine Ausführung als Gleichstrom-(DC)- Bürstenmotor 3 zeigt. Grundsätzlich sind jedoch neben den beschriebenen bzw. gezeigten Motorausführungen auch andere Motorvarianten zur Umsetzung der Erfindung denkbar. Der DC- Bürstenmotor 3 aus den Figuren umfaßt einen Kommutator 13 mit zugehörigen Bürsten 14, einen Rotor 15 mit Wicklung 16 sowie gehäusefeste Permanentmagnete 17. Der Rotor 15 ist als Hohlwellenrotor 15 ausgeführt und mittels Gleitlagere­ lementen 18 gegenüber dem innenliegenden Gewindetrieb 6 ge­ lagert. Ein Ende des Rotors 15 weist einen exzentrischen Ansatz 19 auf, der in ein Untersetzungsgetriebe 4 ein­ greift.

Wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist das darin gezeigte Untersetzungsgetriebe 4 als ein Pulsatorgetriebe 4 ausge­ bildet, dessen außenverzahntes Pulsatorrad 20 über den ex­ zentrischen Ansatz 19 mit dem Rotor 15 verbunden ist. Durch den exzentrischen Ansatz 19 wird somit bei Rotordrehung ei­ ne exzentrische Drehbewegung in das Pulsatorrad 20 einge­ leitet. Das Pulsatorrad wiederum stützt sich an einem ge­ häusefesten und innenverzahnten Ring 21 ab. Durch gleich­ zeitiges Eingreifen des Pulsatorrades 20 in ein ebenfalls innenverzahntes Abtriebsrad 22 wird hierbei entsprechend des Zähnezahlunterschiedes zwischen Ring 21 und Abtriebsrad 22 eine Untersetzung bzw. eine Drehmomentwandlung herbeige­ führt. Selbstverständlich lassen sich analog zum hier be­ schriebenen auch andere Untersetzungsgetriebe einsetzen, die ein ähnlich hohes Untersetzungsverhältnis liefern (z. B. Harmonic-Drive-Getriebe). Letztlich kann durch ein lei­ stungsfähiges Untersetzungsgetriebe die Motorleistung er­ wünscht klein gehalten werden bzw. es lassen sich hohen Zu­ spannkräfte an der Feststellbremse realisieren.

Über eine Kupplung 5 steht das Abtriebsrad 22 in drehmo­ mentübertragender Verbindung mit einer Spindelmutter 23 ei­ nes Gewindetriebes 6. Dabei ist die Kupplung 5 als Reibko­ nus-Kupplung 5 zwischen dem Abtriebsrad 22 und der Spindel­ mutter 23 ausgebildet und bezogen auf die Motorachse 24 axial aufspreizbar.

Der Gewindetrieb 6 ist als selbstlösender Spindeltrieb 6 mit einer drehbaren Spindelmutter 23 und einer drehfest im Gehäuse 9 aufgenommenen Gewindespindel 25 ausgeführt. Der Verdrehsicherung der Gewindespindel 25 dient dazu eine sich im Gehäuse 9 abstützende Verdrehhülse 26. Dadurch ist die Gewindespindel 25 zwar drehfest jedoch axial verschiebbar im Gehäuse gelagert. Die Spindelmutter 23 hingegen ist mit­ tels zweier Wälzlager 27, 28 gegenüber dem Gehäuse 9 dreh­ bar gelagert. Allgemein bewirkt der Gewindetrieb 6 eine Um­ wandlung der vom Rotor 15 bzw. Untersetzungsgetriebe 4 ein­ geleiteten Rotationsbewegung der Spindelmutter 23 in eine translatorische Bewegung der Gewindespindel 25. Diese Translationsbewegung wird durch das Kraftübertragungsele­ ment 2 bzw. den Seilzug 2 in die nicht gezeigte Spannvor­ richtung der Radbremse weitergeleitet.

Zur Öffnung der Reibkonus-Kupplung 5 ist eine als Axial­ freilauf 7 ausgebildete axiale Spreizeinrichtung 7 vorgese­ hen. Diese besteht im wesentlichen aus zwei zueinander drehbaren Ringen 29, 30 zwischen denen in einem Käfig 31 Wälzkörper 32 (z. B. Kugeln, Rollen etc.) sowie Spreizkör­ per 33 angeordnet sind. Somit wirkt der Axialfreilauf 7 drehrichtungsabhängig entweder wie ein Axiallager oder wie ein Bauteil zur Drehmomentübertragung.

Ferner ist ein Radialfreilauf 10 vorgesehen, der zwischen der Spindelmutter 23 und dem Abtriebsrad 22 angeordnet ist. Auch der Radialfreilauf 10 wirkt drehrichtungsabhängig ent­ weder wie ein übliches Radiallager oder aber wie ein drehmomentübertragendes Bauteil. In Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Abtriebsrad 22 und Spindelmutter 23 besteht somit die Möglichkeit der Koppelung der Spindel­ mutter 23 an das Abtriebsrad 22 unabhängig von der Reibko­ nus-Kupplung 5.

Im folgenden wird die Funktion der Betätigungseinheit 1 für die unterschiedlichen Betriebszustände der elektromechani­ schen Feststellbremse insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.

Zum Zuspannen der Feststellbremse wird der kommutierbare Elektromotor 3 in Zuspanndrehrichtung betrieben, wobei die Drehbewegung durch das Pulsatorgetriebe 4 untersetzt auf das Abtriebsrad 22 übertragen wird. Durch einander zugehö­ rige konische Reibflächen 34 der geschlossenen Reibkonus- Kupplung 5 überträgt sich die Rotationsbewegung vom Ab­ triebsrad 22 auf die Spindelmutter 23. Das sichere Übertra­ gen des Antriebsdrehmomentes durch die Reibkonus-Kupplung 5 auf die Spindelmutter 23 wird mittels einer auf die Reibko­ nus-Kupplung 5 wirkenden Axialkraft gewährleistet, die durch eine erste Tellerfeder 35 aufgebracht wird. Die erste Tellerfeder 35 muß dabei derart dimensioniert sein, daß das maximale Motordrehmoment bei geschlossener Reibkonus- Kupplung 5 noch auf die Spindelmutter 23 übertragbar ist. Die Rotationsbewegung der Spindelmutter 23 wird mittels der selbstlösenden Gewindespindel 25 in eine Translationsbewe­ gung der Gewindespindel 25 bzw. des Seilzuges 2 umgewan­ delt. Über den Seilzug 2 bzw. ein ähnliches Kraftübertra­ gungselement 2 wird die Betätigungskraft für die Feststell­ bremsung in die Radbremse eingeleitet.

Da der Elektromotor in seiner Leistungsfähigkeit begrenzt ist und eine hohe Untersetzung innerhalb der Betätigungs­ einheit 1 realisiert wird, ist unter Umständen die Zuspann­ geschwindigkeit der elektromechanischen Feststellbremse un­ zureichend. In solchen Fällen ist es vorteilhaft die elek­ tromechanische Feststellbremse mit der Funktionalität einer hydraulischen Betriebsbremsanlage zu kombinieren. Zum ra­ schen Zuspannen der Radbremsen beim "schnellen Parken" wird die Zuspannkraft zunächst über die Betriebsbremsanlage in die Radbremsen eingeleitet. Daher kann die Betätigungsein­ heit 1 eine längere Zeitdauer zum Spannen benötigen. Erst nachdem auch die Betätigungseinheit 1 die erforderliche Zu­ spannkraft der Radbremse aufgebracht hat, wird die hydrau­ lische Unterstützung durch die Betriebsbremsanlage ausge­ schaltet.

Bei zugespannter Radbremse wirkt eine axiale Kraftkomponen­ te über den Seilzug 2 auf die selbstlösend ausgelegte Ge­ windespindel 25 ein, die ihrerseits versucht die Spindel­ mutter 23 zu drehen. Durch die geschlossene Reibkonus- Kupplung 5 wird das anstehende Feststellbremsmoment über die Spindelmutter 23 und das Abtriebsrad 22 in das Pulsa­ torgetriebe 4 eingeleitet. Dabei werden die Einzelkomponen­ ten der Betätigungseinheit 1, wie z. B. Gewindetrieb, Reib­ konus-Kupplung, Pulsatorgetriebe, hinsichtlich ihrer Teil­ wirkungsgrade derart ausgelegt, daß das Produkt der Teil­ wirkungsgrade einen Gesamtwirkungsgrad für die Betätigungs­ einheit von unter 50% ergibt. Die Einzelwirkungsgrade kön­ nen jedoch durchaus über 50% liegen. Damit liegt bei Be­ trachtung der kompletten Betätigungseinheit 1 insgesamt Selbsthemmung vor. Daraus resultierend ergibt sich auch im stromlosen Zustand eine sichere Erhaltung des zugespannten Betätigungsstatus der Radbremse.

Beim Umschalten des Elektromotors von "Zuspannen" auf "Halten des zugespannten Zustandes" entsteht ein geringer Verdrehwinkel innerhalb der Betätigungseinheit 1, der auf das Spiel zwischen Verdrehhülse 26 und Gewindespindel 25 sowie auf die Torsionssteifigkeiten der Spindelmutter 23 und des Pulsatorgetriebes 4 zurückzuführen ist. Um eine Ak­ tivierung der axialen Spreizfunktion des Axialfreilaufes 7 und somit Öffnung der Reibkonus-Kupplung 5 zu verhindern, ist der erste Ring 30 des Axialfreilaufes 7 über axiale Vorsprünge 36 an das Abtriebsrad 22 gekoppelt. Die Vor­ sprünge 36 erstrecken sich dazu in zugehörige Taschen 37 des Abtriebsrades 22, wobei die Taschen 37 in Umfangsrich­ tung größere Abmessungen aufweisen als die Vorsprünge 36. Dadurch wird ein tangentiales Spiel zwischen Abtriebsrad 22 und dem ersten Ring 30 des Axialfreilaufes 7 geschaffen, das ein geringfügiges Verdrehen von Ring 30 und Abtriebsrad 22 zuläßt. Erst wenn die Flanken der Vorsprünge 36 und der Taschen 37 wieder aneinanderliegen besteht eine drehmo­ mentübertragende Verbindung zwischen Abtriebsrad 22 und er­ stem Ring 30. Insgesamt wird durch die tangential spielbe­ haftete Verbindung vom Pulsatorgetriebe 4 mit dem Axial­ freilauf 7 ein axiales Aufstellen der Spreizkörper 33 in­ nerhalb des Axialfreilaufes 7 verhindert und somit die Reibkonus-Kupplung 5 geschlossen gehalten. Der zugespannte Betätigungsstatus (siehe auch Fig. 2a) der elektromechani­ schen Feststellbremse bleibt somit aufgrund der Selbsthem­ mung in der Betätigungseinheit 1 in jedem Fall erhalten.

Das Lösen der Radbremse bei Beendigung der Feststellbrem­ sung wird durch eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 3 eingeleitet, wodurch zunächst die Flanken der Vorsprünge 36 bzw. der Taschen 37 in Umfangsrichtung wieder in Kontakt treten. Dies bewirkt eine Verbindung von Abtriebsrad 22 und erstem Ring 30 des Axialfreilaufes 7, die eine Übertragung von Drehmomenten zuläßt. In Lösedrehrichtung des Elektromo­ tors 3 wirkt der Axialfreilauf 7 allgemein als axiale Spreizeinrichtung und erzeugt eine der ersten Tellerfeder 35 entgegengesetzte Kraft. Im einzelnen werden der erste 30 und der zweite Ring 29 des Axialfreilaufes 7 in Lösedreh­ richtung relativ zueinander verdreht, so daß sich die Spreizkörper 33 zwischen den beiden Ringen 29, 20 axial aufrichten und die axiale Ausdehnung des Axialfreilaufes 7 vergrößern. Weiterhin wird bei aufgestellten Spreizkörpern 33 eine relative Verdrehung der beiden Ringe 29, 30 zuein­ ander verhindert, so daß der Axialfreilauf 7 blockiert ist. Infolge der Spreizwirkung des Axialfreilaufes 7 wird das Abtriebsrad 22 axial gegen die erste Tellerfeder 35 ver­ schoben und öffnet die Reibkonus-Kupplung 5 zwischen Ab­ triebsrad 22 und Spindelmutter 23 um einen Weg s. Das durch die Zuspannkraft der Feststellbremse verursachte Rück­ stelldrehmoment wirkt nun auf den selbstlösenden Gewinde­ trieb 6 ein und führt zu einem schlagartigen Verdrehen der Spindelmutter 23 gegenüber der Gewindespindel, da der Ge­ windetrieb 6 bei geöffneter Reibkonus-Kupplung 5 vom Pulsa­ torgetriebe 4 bzw. Elektromotor 3 abgekoppelt ist. Die Rad­ bremse bzw. Trommelbremse wird dadurch sehr schnell gelöst.

Zum vollständigen Lösen der Radbremse bzw. um ein Lösen auch bei Störungsfällen zu ermöglichen, wird der Elektromo­ tor 3 während des gesamten Lösevorganges in Lösedrehrich­ tung betrieben. Das dadurch anliegende Antriebsdrehmoment in Löserichtung muß über den in Lösedrehrichtung blockier­ ten Axialfreilauf 7 abgefangen werden. Dazu ist eine Rutschkupplung 8 vorgesehen, bestehend aus einem Reibele­ ment 38, einem Axiallager 39, einem Distanzstück 40 und ei­ ner zweiten Tellerfeder 41, mittels der der Axialfreilauf 7 am Gehäuse 9 abgestützt ist. Das Reibelement 38 ist ver­ drehfest, beispielsweise durch Kleben, mit dem Gehäuse 9 verbunden, wobei der zweite Ring 29 des Axialfreilaufes 7 über einander zugehörige Reibflächen 42 an das Reibelement 38 gekoppelt ist. Im einzelnen wird der zweite Ring 29 durch die Federkraft der zweiten Tellerfeder 41 an die Reibfläche 42 des Reibelementes 38 gedrückt. Da während des Lösevorganges der blockierte Axialfreilauf 7 über die Rutschkupplung 8 am Gehäuse 9 abgestützt ist, wird die Drehbewegung des Abtriebsrades 22 bzw. des Elektromotors 3 solange blockiert, bis das abzustützende Drehmoment größer als das Rutschmoment zwischen Axialfreilauf 7 und Reibele­ ment 38 ist. Erst danach gleitet der Axialfreilauf 7 auf der Reibfläche 42 des Reibelementes 38 und der Elektromotor 3 kann wieder zusammen mit dem Abtriebsrad 22 in Lösedreh­ richtung rotieren.

Die Rutschkupplung 8 erfüllt damit vorteilhaft eine Doppel­ funktion. Zu Beginn des Lösevorganges der elektromechani­ schen Feststellbremse muß solange ein Rutschen des zweiten Ringes 29 des Axialfreilaufes 7 an der Reibfläche 42 des Reibelementes 38 verhindert werden, bis der Axialfreilauf 7 durch Aufstellen der Spreizkörper 33 (siehe Fig. 2b) seinen axialen Spreizweg zurückgelegt hat. Erst danach darf der blockierte Axialfreilauf 7 bei Erreichen eines bestimmten Rutschmomentes an der Rutschkupplung 8 durchrutschen. Diese Doppelfunktion erfordert es, daß sich das an den Reibflä­ chen 42 anliegende Rutschmoment während des Lösevorganges verringert. Die Reduzierung des Rutschmomentes ergibt sich aus der axialen Spreizbewegung des Axialfreilaufes 7, die zunächst das axiale Lüftspiel zwischen dem ersten Ring 30 des Axialfreilaufes 7 und dem Abtriebsrad 22 aufbraucht und darüber hinaus eine axiale Auslenkung der ersten Tellerfe­ der 35 bewirkt. Die beiden Tellerfedern 35, 41 wirken somit mit unterschiedlichem Vorzeichen axial auf den aufgespreiz­ ten und blockierten Axialfreilauf 7 ein. Dadurch wir insge­ samt während des Lösevorganges die Anpreßkraft an den ein­ ander zugehörigen Reibflächen 42 reduziert.

Beim oben beschriebenen Lösevorgang der Betätigungseinheit 1 entkoppelt der Radialfreilauf 10 das vom Elektromotor 3 angetriebene Antriebsrad 22 von der Spindelmutter 23, so­ lange die Drehrichtung des Radialfreilaufes 10 vorliegt, d. h. solange die Drehzahl n_{Spindelmutter} der Spindelmutter 23 hö­ her als die Drehzahl n_Abtriebsrad des Abtriebsrades 22 ist (n_{Spindelmutter} < n_Abtriebsrad). Ein solcher Zustand ergibt sich unmittelbar zu Beginn des Lösevorganges. Dreht die Spindel­ mutter 23 nach dem Entspannen der Radbremse wieder langsa­ mer als das Abtriebsrad 22 (n_{Spindelmutter} < n_Abtriebsrad), so blockiert der Radialfreilauf 10 (Sperrichtung) und die Spindelmutter 23 ist an die Drehbewegung des Abtriebsrades 22 in Löserichtung gekoppelt und zwar unabhängig von der Reibkonus-Kupplung 5. Daraus resultierend kann die Gewinde­ spindel 25 vollends über den Elektromotor 3 gelöst bzw. axial entspannt werden.

Durch die Funktion des einseitig blockierenden Radialfrei­ laufes 10 sowie der Rutschkupplung 8 zwischen Reibelement 38 und Axialfreilauf 7 wird einerseits das vollständige Lö­ sen der Radbremse gewährleistet und andererseits kann auch beim Teilausfall (z. B. Gewindetrieb, Reibkonus-Kupplung etc.)der schnellösenden Betätigungseinheit 1 ein sicheres Lösen der Radbremse realisiert werden.

Selbstverständlich läßt sich die beschriebene Betätigungs­ einheit 1 nicht nur im Kombination mit einer Trommelbremse umsetzen. Vielmehr sind auch andere Bremsenbauarten denk­ bar, die zusammen mit der obigen Betätigungseinheit 1 eine elektromechanische Feststellbremsbetätigung gestatten.

Grundsätzlich läßt sich neben dem ausführlich erläuterten Axialfreilauf 7 als axiale Schalteinrichtung auch eine Ku­ gelrampe, ein Raumnocken, ein zusätzlicher Gewindetrieb oder ein elektromagnetisches Halteglied (Magnat mit Gesper­ re) verwenden. Außerdem könnte die Reibkonus-Kupplung 5 al­ ternativ z. B. durch eine Lamellen-, Reib- oder Zahnkupp­ lung ersetzt werden.

Claims (14)

1. Betätigungseinheit (1) für eine elektromechanisch betä­ tigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die eine Radbremse umfaßt, mit einem Elektromotor (3) sowie ei­ nem Gewindetrieb (6), wobei die Betätigungseinheit (1) mittels eines Kraftübertragungselementes (2) mit der Radbremse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der selbstlösende Gewindetrieb (6) über eine Kupplung (5) an den Elektromotor (3) gekoppelt ist, die ihrer­ seits mit einer an den Elektromotor (3) gekoppelten Spreizeinrichtung (7) zur Öffnung der Kupplung (5) zu­ sammenwirkt.

2. Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungseinheit (1) einen Gesamt­ wirkungsgrad von weniger als 50% aufweist, d. h. ins­ gesamt selbsthemmend ausgebildet ist.

3. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizein­ richtung (7) als Axialfreilauf (7) ausgebildet ist.

4. Betätigungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Axialfreilauf (7) über eine Rutschkupplung (8) an ein Gehäuse (9) der Betätigungs­ einheit (1) gekoppelt ist.

5. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindetrieb (6) eine bezüglich des Gehäuses (9) der Betätigungsein­ heit (1) verdrehfeste Gewindespindel (25) sowie eine drehbare Spindelmutter (23) aufweist.

6. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmut­ ter (23) über eine Reibkonus-Kupplung (5) mit einem in kraftübertragender Verbindung mit einem Rotor (15) des Elektromotors (3) stehenden Abtriebsrad (22) zusammen­ wirkt.

7. Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Spindelmutter (23) und Abtriebs­ rad (22) ein Radialfreilauf (10) angeordnet ist.

8. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) als elektronisch kommutierbarer Elektromotor (3) ausgeführt ist.

9. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) als Gleichstrom-Bürstenmotor (3) ausgeführt ist.

10. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einheit (1) zwischen dem Elektromotor (3) und dem Ge­ windetrieb (6) ein Untersetzungsgetriebe (4) aufweist.

11. Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (4) als Harmonic-Drive- bzw. als Pulsatorgetriebe ausgeführt ist.

12. Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Pulsatorrad (20) des Pulsatorge­ triebes (4) mit einem verzahnten Ring (21) zusammen­ wirkt, der auf der Innenseite des Gehäuses (9) der Be­ tätigungseinheit (1) ausgebildet ist.

13. Betätigungseinheit (1) nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Pulsatorrad (20) in den Zahnkranz eines mit dem Gewindetrieb (6) zusammenwirkenden Ab­ triebsrades (22) eingreift.

14. Betätigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbremse der elektro­ mechanisch betätigbaren Feststellbremse als Duo-Servo- Trommelbremse ausgeführt ist.