Eine derartige elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse ist z. B. aus der EP-0 394 238 B1 bekannt. Die Betätigungseinheit der bekannten Scheibenbremse besteht aus einem Elektromotor, der mit einem Planetengetriebe zusammen- wirkt, dessen Planetenräder ein Ringrad antreiben, dessen Drehbewegung über Lagermittel auf eine Betätigungshülse übertragen wird bzw. deren Axialverschiebung bewirkt, durch die der der Betätigungseinheit zugeordnete Reibbelag in Ein- griff mit der Bremsscheibe gebracht wird. Der Elektromotor und das Planetengetriebe sind dabei in der Betätigungsrich- tung der Scheibenbremse nebeneinander angeordnet. Als nach- teilig wird bei der bekannten elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse insbesondere empfunden, daß bei der Ausrü- stung eines Kraftfahrzeuges, bei der mindestens zwei der- artige Bremsen in einem Regelkreis integriert sind, der Re- gelgröße"dem Elektromotor zugeführter elektrischer Strom" kein eindeutiger Wert der auf die Beläge einwirkenden Spann- kraft zugeordnet werden kann. Daraus ergeben sich, aufgrund des streuenden mechanischen Wirkungsgrades, ungleichmäßige Bremsmomente auf den Fahrzeugachsen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß bei ihrer Verwendung in einem Regelkreis eine eindeutige Zuordnung zwischen der Spannkraft und dem dem Elektromotor zugeführten elektrischen Strom erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Kraftfluß zwischen dem Betätigungselement und dem ihm zu- geordneten Reibbelag eine Kraftmeßeinrichtung angeordnet ist, deren Ausgangssignale einer den dem Elektromotor zu- geführten Strom und/oder die Spannung beeinflussenden Regel- schaltung zuführbar sind. Durch diese Maßnahmen wird eine radindividuelle Regelung der benötigten Bremskraft ermög- licht.

Bei vorteilhaften Ausführungen des Erfindungsgegenstandes ist die Kraftmeßeinrichtung im Sattel oder in einem Lager angeordnet, in dem das Untersetzungsgetriebe gelagert ist und das die von der Betätigungseinheit aufgebrachte Spann- kraft aufnimmt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der An- ordnung der Kraftmeßeinrichtung zwischen dem Betätigungs- element und dem ihm zugeordneten Reibbelag oder zwischen dem Bremssattel und dem durch die Wirkung der vom Bremssattel aufgebrachten Reaktionskraft betätigbaren Reibbelag.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Untersetzungsgetriebe eine Gewindemutter aufweist, an der die Kraftmeßeinrichtung, angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegen- standes erfolgt die Kraftübertragung zwischen dem Unterset- zungsgetriebe und dem Reibbelag mittels einer Druckstange, an der die Kraftmeßeinrichtung angeordnet ist.

Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn die Kraftmeßeinrich- tung durch ein mindestens einen Dehnungsmeßstreifen aufwei- sendes Kraftmeßelement gebildet ist oder als eine Kraftmeß- dose ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 9 bis 11 sowie 13 bis 19 zu entnehmen.

Eine andere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Kraftmeßeinrichtung am Ende der Spindel angeordnet ist, vorzugsweise in einem dem eine durchgehende Bohrung der Spindel verschließenden Boden ausgebildet ist.

Eine besonders kompakt bauende Ausführungsvariante des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Kraftmeßeinrichtung durch Bereiche des Bodens geringerer Materialstärke gebildet ist, die mit Dehnungsmeßstreifen zur Auswertung deren Verformung zusammenwirken.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen, elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremse im Axialschnitt ; Fig. 2 eine zweite Ausführung des Erfindungsgegenstands in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung ; und Fig. 3 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen elektromechanischen Scheibenbremse in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse nach der Erfindung, die im gezeigten Beispiel als eine Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgebildet ist, besteht im wesentlichen aus einem in einem nicht gezeigten feststehenden Halter verschiebbar gelagerten Bremssattel 1 sowie einer Betätigungseinheit 2, deren Gehäuse 8 mittels nicht gezeigter Befestigungselemente am Bremssattel 1 angeordnet ist. Ein Paar von Reibbelägen 4 und 5 ist im Bremssattel 1 derart angeordnet, daß sie der linken und der rechten Seitenfläche einer Bremsscheibe 3 zugewandt sind.

Nachstehend wird der in der Zeichnung rechts gezeigte Reibbelag 4 als erster Reibbelag und der andere, mit 5 bezeichnete Reibbelag als zweiter Reibbelag bezeichnet.

Während der erste Reibbelag 4 mittels eines Betätigungs- elements 30 durch die Betätigungseinheit 2 direkt mit der Bremsscheibe 3 in Eingriff bringbar ist, wird der zweite Reibbelag 5 durch die Wirkung einer bei der Betätigung der Anordnung vom Bremssattel 1 aufgebrachten Reaktionskraft gegen die gegenüberliegende Seitenfläche der Bremsscheibe 3 gedrückt.

Die vorhin erwähnte Betätigungseinheit 2 besteht aus einem Elektromotor 6, der im dargestellten Beispiel als ein per- manentmagnet-erregter, elektronisch kommutierbarer (Torque-) Motor, dessen Stator 9 unbeweglich im Gehäuse 8 angeordnet ist und dessen Rotor 10 bzw. Hohlwelle durch einen ring- förmigen Träger 28 gebildet ist, der mehrere Permanent- magnetsegmente 29 trägt. Zwischen dem Torque-Motor 6 und dem vorhin erwähnten, vorzugsweise koaxial zum Motor 6 angeordneten Betätigungselement 30 ist wirkungsmäßig ein Untersetzungsgetriebe 7 angeordnet, das im gezeigten Beispiel als ein Rollengewindetrieb 11 bis 14 ausgebildet ist. Der Rollengewindetrieb besteht dabei aus einer Gewindemutter 11 sowie einer eine durchgehende Bohrung 35 aufweisenden Gewindespindel 14, wobei in der Gewindemutter 11 achsparallel Gewinderollen 12, 13 angeordnet sind, die bei einer Rotationsbewegung der Gewindemutter 11 sich ohne axiale Verschiebung planetenartig drehen und die Gewinde- spindel 14 in eine axiale Bewegung versetzen. Für eine radiale Führung der Gewinderollen 12, 13 sorgen zwei an deren Enden angeordnete, nicht gezeigte Führungsscheiben und Zahn- kränze.

Die Anordnung ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß der Rotor 10 des Torque-Motors 6 drehfest mit der Gewindemutter 11 verbunden ist, während die Gewindespindel 14 das vorhin erwähnte Betätigungselement 30 bildet, das unter Zwischenschaltung einer Kraftübertragungsplatte 24 den ersten Reibbelag 4 betätigt. Die Ubertragung von Druckkräften zwischen der Gewindespindel 14 und der Kraftübertragungsplatte 24 erfolgt dabei vorzugsweise mittels einer teilweise innerhalb der Gewindespindel 14 angeordneten Druckstange 41, die in zwei Kugelkalotten 42, 43 gelagert ist. Die erste Kugelkalotte 42 ist dabei etwa in der Mitte der axialen Lange der Gewindespindel 14, also innerhalb des zwischen den Gewinderollen 12, 13 liegenden Bereichs, angeordnet, während die zweite, dem Reibbelag 4 näher liegende Kugelkalotte 43 in einem axialen Fortsatz 44 der Kraftübertragungsplatte 24 ausgebildet ist. Außerdem ist zwischen der Kraftübertragungsplatte 24 bzw. ihrem Fortsatz 44 und der Gewindespindel 14 ein metallischer Faltenbalg 45 vorgesehen bzw. mit beiden Teilen verschweißt, der eine torosionsfeste Verbindung zur Übertragung von aus der von der Gewindespindel 14 aufgebrachten Zuspannkraft resultierenden Torsionsmomenten bildet. Durch diese Maßnahmen werden bei der Verwendung des Rollengewindetriebs auftretende Wirkungsgradverluste minimiert, die auf die starke Reibung zurückzuführen sind, die durch die auf den Rollengewindetrieb wirkenden Momente verursacht wird.

Außerdem ist zwischen der Kraftübertragungsplatte 24 und dem ersten Reibbelag 4 vorzugsweise eine Verdrehsicherung 25 vorgesehen, die durch einen im Reibbelag 4 eingepreßten Stift gebildet ist, der von einer in der Kraftüber- tragungsplatte 24 ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen wird. Der Führung sowohl des Untersetzungsgetriebes 7 als auch der Hohlwelle bzw. des Rotors 10 dient ein am Bremssattel 1 sich abstützendes Radiallager 16, das aus einem mit dem Bremssattel 1 zusammenwirkenden Lageraußenring 18, einem durch den Umfangsbereich einer kragenförmigen radialen Erweiterung 15 der Gewindemutter 11 gebildeten Lagerinnenring 17 sowie mehreren, zwischen den beiden Lagerringen 17, 18 angeordneten Kugeln 19 besteht. Durch die einteilige Ausführung des Innenlagerringes mit der Gewindemutter 11 werden sowohl eine höhere Laufgenauigkeit als auch ein verringerter Montageaufwand erzielt, sowie eine Modulbauweise ermöglicht.

Um den Rollengewindetrieb 7 exakt positionieren sowie Steuersignale für die elektronische Kommutierung des Torque- Motors 6 gewinnen zu können, ist im Gehäuse 8 der Betätigungseinheit 2 ein kontaktloser Meßwert-bzw.

Winkelgeber, ein sogenannter Resolver 20, vorgesehen. Im dargestellten Beispiel besteht der Resolver 20 aus zwei koaxial zueinander, sa durch einen Luftspalt voneinander getrennten Ringen 21, 22, die elektrische Wicklungen tragen.

Der radial innenliegende Ring 21 ist dabei mit dem Rotor 10 verbunden, während der andere, radial äußere Ring 22 drehfest im Gehäuse 8 angeordnet ist. Der Innenraum des Gehäuses 8 wird einerseits durch einen im Bereich des Resolvers 20 am Gehäuse 8 angebrachten Deckel 31 und andererseits durch eine elastische, membranartige Dichtung 27 vor Verunreinigungen, beispielsweise Spritzwasser, geschützt. Die Dichtung 27 ist dabei vorzugsweise zwischen der Kraftübertragungsplatte 24 und einem am Lageraußenring 18 axial anliegenden Haltering 32 eingespannt.

Um schließlich die im Betrieb des Torque-Motors 6 entstehende Wärme wirksam an die Umgebung weiterleiten zu können, ist das Gehäuse 8 mit großflächigen Kühlrippen 33 versehen.

Zur gleichmäßigen Einleitung der Betätigungskräfte in die Reibbeläge 4, 5 muß der Bremssattel 1 massiv ausgelegt sein.

Damit weniger Biegemomente von den Reibbellägen 4, 5 in das Gehäuse 8 der Betätigungseinheit 2 eingeleitet werden können, ist es sinnvoll, den Bremssattel 1 als Rahmensattel auszubilden. Dadurch werden in das Gehäuse lediglich Zug- kräfte eingeleitet, so daß die Lagerung der Betätigungs- einheit 2 nicht durch innere Biegespannungen im Lagersitz belastet wird.

Eine Reduzierung des erforderlichen Motormoments wird durch zweckmäßige Integration eines Planetengetriebes 46, 47, 48, 49, 50 erreicht. Das Planetengetriebe, das wirkungsmäßig zwischen dem Rotor 10 und der Gewindemutter 11 angeordnet ist, besteht aus einem Sonnenrad 46, das vorzugsweise durch einen am Rotor 10 ausgebildeten, außen verzahnten Bereich 55 gebildet ist, mehreren Planetenrädern, von denen eines dargestellt und mit den Bezugszeichen 47 versehen sind, sowie einem Hohlrad 49, das durch einen im Bremssattel 1 angeordneten, mit einer Innenverzahnung 50 gebildet ist. Die Lagerung des Rotors auf der Gewindemutter 11 erfolgt mittels einer Kombination eines schematisch angedeuteten Nadellagers 51 sowie eines Kugellagers 52, dessen radial außenliegende Laufbahn 53 im Rotor 10 ausgebildet ist, während dessen radial innenliegende Laufbahn 54 auf der Gewindemutter 11 ausgeformt ist. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß eine größere Steigung des Spindelgewindes mit höherem Wirkungsgrad gewählt werden kann.

Um die erfindungsgemäße, elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse in einem Regelkreis verwenden zu können, der beim Einsatz der erwähnten Bremsen in einem Kraftfahrzeug erforderlich ist, ist eine Kraftmeßeinrichtung 23 vorgesehen, deren Signale Fsp einer lediglich schematisch dargestellten elektronischen Regelschaltung 26 zugeführt werden. Die Regelschaltung 26, der außerdem ein vom Fahrzeugfahrer vorgegebener Bremskraftsollwert Fsoll zugeführt wird, erzeugt Ansteuersignale IEM für den Elektromotor 6. Die Kraftmeßeinrichtung 23 ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein mit vier Dehnungsmeßstreifen 37 versehenes Kraftmeßelement 34 gebildet, das als ein die vorhin erwähnte Bohrung 35 verschließender Gewindebolzen ausgeführt ist. Durch diese Befestigungsart kann die Meßeinrichtung 23 bzw. 34 einfach ausgetauscht werden.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, ist die Bohrung 35 vorzugsweise als Stufenbohrung ausgebildet, wobei die erste Kugelkalotte 42 zwei Abschnitte 56, 57 aufweist, deren Durchmesser denen der Stufenbohrung entsprechen, so daß eine einwandfreie Führung der Kugelkalotte 42 innerhalb der Gewindespindel 14 gewähleistet ist. An dem ersten Abschnitt 56 größeren Durchmessers stützt sich dabei die vorhin erwähnte Druckstange 41 ab, während der zweite Abschnitt 57 kleineren Durchmessers in kraftübertragender Verbindung mit einem axialen Fortsatz 36 des Gewindebolzens 34 steht bzw. an seinem vorzugsweise kugelabschnittförmig gestalteten Ende axial anliegt. Die lediglich schematisch angedeuteten Dehnungsmeßstreifen 37 sind in einer Wheatstonebrücke verschaltet. Hierbei sind zwei gegenüberliegende Dehnungsmeßstreifen zur Normalkraftmessung in dem Gewindebolzen angeordnet, während die anderen beiden der Temperaturkompensation dienen. Durch die Verschaltung der Dehnungsmeßstreifen als Wheatstonebrücke kann der Einfluß der während Bremsungen entstehenden, hohen Temperaturen (bis 250 °C) auf die einzelnen Dehnungsmeßstreifen kompensiert werden. Denkbar ist jedoch auch eine andere Schaltung, bei der die vier Dehnungsmeßstreifen als zwei Paare in zwei Wheatstonebrücken verschaltet werden, wobei die beiden redundanten Brücken zur Fehlererkennung an der Kraftmeß- einrichtung geeignet sind und eine Rekonfiguration durch Plausibilitätsprüfung möglich ist. Außerdem ist auch eine Kraftmessung durch Bestimmung der Veränderung der spannungsabhängigen magnetischen Permeabilität (magnetostriktiver Effekt) möglich. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß gestalteten Kugelkalotte 42 wird erreicht, daß die auf die Kugelkalotte 42 wirkende Normalkraft und die Querkraft getrennt werden und der Querkraftanteil seitlich in die Gewindespindel 14 abgeleitet wird, so daß keine Verfälschung des Meßergebnisses erfolgt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung des Erfindungs- gegenstandes ist die vorhin erwähnte Kraftmeßeinrichtung als eine Kraftmeßdose 36 ausgeführt. Die Kraftmeßdose 36 ist dabei vorzugsweise innerhalb der Bohrung 35 der Gewinde- spindel 14 so angeordnet, daß sie bei der Betätigung der erfindungsgemäßen Scheibenbremse die von der Gewindespindel 14 aufgebrachte Spannkraft auf die Kugelkalotte 42 überträgt und dadurch deren Ermittlung ermöglicht.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung der Erfindung ist die Kraftmeßeinrichtung 23 im Bereich eines die Spindel- bohrung 35 verschließenden Bodens 38 ausgebildet. Zu diesem Zweck sind im Boden 38 Bereiche 39, 40 geringerer Materialstärke ausgeführt, während in der Mitte ein Kraftübertragungselement 58 vorgesehen ist. An dem Kraftübertragungselement 58 liegt das vorhin erwähnte Druckstück 42 axial an, so daß bei der Betätigung der Druckstange 41 die Bereiche 39, 40 verformt werden. Die Erfassung der Materialverformung kann z. B. mit nicht gezeigten Dehnungsmeßstreifen erfolgen, die auf der dem Druckstück 42 abgewandten Seite des Bodens 38 aufgeklebt sind.

Bezugszeichenliste 1 Bremssattel 2 Betatigungseinheit 3 Bremsscheibe 4 Reibbelag 5 Reibbelag 6 Elektromotor 7 Untersetzungsgetriebe 8 Gehäuse 9 Stator 10 Rotor 11 Gewindemutter 12 Gewinderolle 13 Gewinderolle 14 Spindel 15 Erweiterung 16 Radiallager 17 Lagerinnenring 18 Lageraußenring 19 Zylinderrolle 20 Resolver <BR> 21 Ring<BR> 22 Ring 23 Kraftmeßeinrichtung 24 Kraftübertragungsplatte 25 Verdrehsicherung 26 Regelschaltung 27 Dichtung 28 Träger 29 Permanentmagnetsegment 30 Betätigungselement 31 Deckel 32 Haltering 33 Kühlrippe 34 Kraftmeßelement 35 Bohrung 36 Kraftmeßdose 37 Dehnungsmeßstreifen 38 Boden 39 Bereich 40 Bereich 41 Druckstange 42 Kugelkalotte 43 Kugelkalotte 44 Fortsatz 45 Faltenbalg 46 Sonnenrad 47 Planetenrad <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 48 Ring<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 49 Hohlrad 50 Innenverzahnung 51 Nadellager 52 Kugellager 53 Laufbahn 54 Laufbahn 55 Bereich 56 Abschnitt 57 Abschnitt 58 Kraftübertragungselement