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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellbremse für ein Fahrzeug
mit verbessertem Aktuator.
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Feststellbremsen
für Fahrzeuge
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Bisher verwendete Feststellbremsen weisen einen Handbremshebel
auf, welcher über
einen Seilzug mechanisch eine Bremseinheit an einem Rad des Fahrzeugs
betätigt.
Derartige Feststellbremsen nehmen insbesondere im Fahrzeuginneren
jedoch einen relativ großen
Bauraum auf. Daher wurde vorgeschlagen, den Handbremshebel durch
einen Schalter oder Knopf zu ersetzen und die Feststellbremse mittels
eines Aktuators zu betätigen. Der
Aktuator ist mit einem mit der Bremseinheit verbundenen Seilzug
verbunden. Wenn die Parkbremse eines derartig ausgestatteten Fahrzeugs
aktiviert werden soll, wird der Schalter oder Knopf betätigt und eine
Steuerung gibt ein entsprechendes Signal an den Aktuator, welcher über einen
Spindeltrieb eine Zugkraft auf den Seilzug ausübt und so die Bremseinheit
aktiviert. Bei derartigen Feststellbremsen ist die Spindeleinheit
jedoch mit einem selbsthemmenden Gewinde ausgebildet, welche aufgrund
des notwendigen hohen Reibungskoeffizientens für die Selbsthemmung einen sehr
schlechten Wirkungsgrad aufweist. Daher müssen ein Antrieb, insbesondere
ein Elektromotor für
einen Spindeltrieb sehr groß ausgelegt
werden. Hierbei wurde festgestellt, dass die Auslegung des Elektromotors
dabei doppelt so groß sein
muss, um eine notwendige Zugkraft am Seilzug aufzubringen. Dadurch
wird der notwendige Bauraum für
den Elektromotor und sein Gewicht sehr hoch. Weiterhin ergeben sich
höhere
Kosten für
eine Steuerung des Elektromotors, da inbesondere eine ECU größere Schaltströme verarbeiten
muss.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Feststellbremse
für ein
Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie einfach und robust aufgebaut ist und nur einen sehr
kleinen Bauraum benötigt.
Weiterhin kann insbesondere ein elektrischer Antrieb sehr kleinbauend ausgelegt
werden. Dadurch können
auch die Anforderungen an die Steuerung des elektrischen Antriebs reduziert
werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der Aktuator der Feststellbremse einen elektrischen
Antrieb und einen Zahnstangentrieb aufweist. Der elektrische Antrieb
treibt den Zahnstangentrieb an, wobei über den Zahnstangentrieb die
rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umgewandelt
wird. Da bei der Verwendung des Zahnstangentriebs jedoch nur sehr
geringe Verluste aufgrund von Reibung usw. auftreten, kann der elektrische
Antrieb sehr klein ausgelegt werden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
ist der Seilzug unmittelbar mit der Zahnstange des Zahnstangentriebes
verbunden. Dadurch kann die Bauteilezahl gering gehalten werden.
Eine einfache, formschlüssige
Verbindung zwischen Zahnstange und Seilzug kann beispielsweise durch
ein am Seilzug angeordnetes Endstück erreicht werden, welches
einen größeren Durchmesser als
eine Durchgangsbohrung in der Zahnstange, durch welche der Seilzug
geführt
ist, aufweist.
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Vorzugsweise
umfasst der Zahnstangentrieb eine erste Zahnstange und eine zweite
Zahnstange. Die erste Zahnstange ist dabei mit einem ersten Seilzug
einer ersten Bremseinheit verbunden und die zweite Zahnstange ist
mit einem zweiten Seilzug einer zweiten Bremseinheit verbunden.
Dadurch ist es möglich,
dass durch einen elektrischen Antrieb gleichzeitig zwei Bremseinheiten
an zwei unterschiedlichen Rädern
betätigt
werden.
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Um
einen besonders kompakten Aufbau bereitzustellen, sind die erste
Zahnstange und die zweite Zahnstange parallel zueinander angeordnet
und werden über
ein gemeinsames Zahnrad angetrieben. Die beiden Zahnstangen sind
dabei mit ihren beiden Zahnreihen einander gegenüberliegend angeordnet, so dass
das gemeinsame Zahnrad zwischen den beiden Zahnstangen liegt und
sich mit beiden Zahnstangen im Eingriff befindet.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Zahnstange
des Zahnstangentriebes mit einem Zugelement verbunden. Das Zugelement
seinerseits ist mit einem ersten Seilzug für eine erste Bremseinheit und
einem zweiten Seilzug für
eine zweite Bremseinheit verbunden. Hierdurch können ebenfalls zwei Bremseinheiten durch
einen gemeinsamen Aktuator betätigt
werden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Zahnstange
mit einem Zugelement verbunden, an welchem ein Seilzug angeordnet
ist, wobei der Seilzug an seinem ersten Ende mit einer ersten Bremseinheit
und an seinem zweiten Ende mit einer zweiten Bremseinheit verbunden
ist. Mit anderen Worten verbindet ein Seilzug eine erste und zweite
Bremseinheit und der Aktuator greift über ein Zugelement an diesem
Seilzug an. Dadurch können
ebenfalls über
einen Aktuator gleichzeitig zwei Bremseinheiten betätigt werden,
wobei durch Verwendung des einen Seilzugs insbesondere eine gleichmäßige Zugkraftverteilung
im Seil erreicht wird.
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Vorzugsweise
ist zwischen dem Zahnstangentrieb und dem elektrischen Antrieb ein
Getriebe angeordnet. Das Getriebe kann beispielsweise ein Stirnradgetriebe
oder ein Planetengetriebe oder ein Schneckengetriebe sein.
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Vorzugsweise
ist eine Verrriegelungseinrichtung vorgesehen, um eine Position
des Zahnstangentriebes zu verriegeln. Insbesondere verriegelt die Verriegelungseinrichtung
die Feststellbremsposition des Zahnstangentriebes. Die Verriegelungseinrichtung
ist vorzugsweise eine Freilaufeinrichtung, welche bevorzugt an einer
Motorachse oder einer Getriebeachse angeordnet ist. Die Verriegelungseinrichtung
kann aber auch als Klemmeinrichtung zum Klemmen eines Bauteils des
Zahnstangentriebes oder als Blockiereinrichtung, welche das Zahnrad des
Zahnstangentriebes blockiert, ausgebildet sein.
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Weiter
bevorzugt ist der Aktuator als Modul ausgebildet. Ein derartiges
Aktuatormodul kann dabei einfach an Feststellbremsen unterschiedlicher Fahrzeughersteller angepasst
werden. Hierzu muss lediglich eine Anpassung der Verbindung zwischen der
Zahnstange und einem Seilzug der Feststellbremse an die jeweiligen
Anforderungen des Fahrzeugherstellers angepasst werden. Dies kann
beispielsweise mittels eines Adapters o.ä. erfolgen.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Ansicht einer Feststellbremse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
schematische Schnittansicht des Zahnstangentriebes des ersten Ausführungsbeispiels,
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3 eine
schematische Draufsicht einer Feststellbremse gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schemtische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 3,
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5 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V von 4,
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6 eine
schematische Schnittansicht einer Feststellbremse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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7 eine
schematische Schnittansicht einer Feststellbremse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 eine
Feststellbremse gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Feststellbremse. Ein Aktuator 1 umfasst
einen elektrischen Antrieb 4 und einen Zahnstangentrieb 5.
Der elektrische Antrieb 4 ist mit einem Zahnstangentrieb 5 verbunden
und wandelt eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung
einer Zahnstange 6 (vgl. 2). Der
Zahnstangentrieb 5 umfasst eine Zahnstange 6 und
ein Zahnrad 7, welches sich mit der Zahnstange im Eingriff
befindet. Der Seilzug 2 ist mit einer Bremseinheit 3 verbunden,
welche bespielsweise eine Trommelbremse eines Rades ist.
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2 zeigt
im Detail die Verbindung zwischen dem Zahnstangentrieb 5 und
dem Seilzug 2. Der Seilzug 2 weist ein Endstück 8 auf,
welches an einem an der Zahnstange 6 gebildeten Anschlag 11 formschlüssig anliegt.
Der Seilzug 2 ist dabei durch eine Durchgangsbohrung 6a in
der Zahnstange 6 hindurchgeführt. Somit ist die Zahnstange 6 mit
dem Seilzug 2 über
eine formschlüssige
Verbindung verbunden. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet
dabei ein Gehäuse
des Aktuators 1 und das Bezugzeichen 9 kennzeichnet
eine Ummantelung des Seilzugs 2.
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Wenn
nun ein Fahrer eine Feststellbremse eines Fahrzeugs betätigen will,
wird ein entsprechender Knopf oder Schalter im Fahrzug betätigt, so
dass eine Steuerung ein entsprechendes Signal an den elektrischen
Antrieb 4 des Aktuators 1 gibt. Dadurch treibt
der elektrische Antrieb 4 das Zahnrad 7 in Richtung
des Pfeils R (vgl. 2) an, so dass sich die beweglich
gelagerte Zahnstange 6 in Richtung des Pfeils S bewegt. Über das
Endstück 8 wird
eine entsprechende Zugkraft auf den Seilzug 2 ausgeübt, welcher
seinerseits dann die Bremseinheit 3 in ihre Feststellbremsposition
bringt. Diese Feststellbremsposition kann noch verriegelt werden.
Für ein
Lösen kann
der elektrische Antrieb 4 in entgegengesetzter Richtung
getrieben werden, so dass sich die Zahnstange 6 wieder
in ihre Ausgangslage zurück
bewegt, wodurch ein Lösen
der Bremseinheit 3 beispielsweise mittels Rückstellfedern
ermöglicht
wird.
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Da
erfindungsgemäß der Zahnstangentrieb 5 verwendet
wird, treten nur geringe Verluste bei der Umwandlung des Abtriebsdrehmoments
des elektrischen Antriebs 4 in die Zugkraft im Seilzug 2 auf.
Dadurch kann der elektrische Antrieb 4 sehr klein ausgelegt
werden. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Aktuator sehr kostengünstig hergestellt
werden. Aufgrund der Kompaktheit der Bauteile ist für den Aktuator 1 somit
auch nur ein kleiner Platzbedarf notwending und er weist kein hohes
Gewicht auf.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 eine
Feststellbremse gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche Teile sind darin mit dem gleichen
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
umfasst der Zahnstangentrieb 5 des zweiten Ausführungsbeispiels
eine erste Zahnstange 6 und eine zweite Zahnstange 12.
Die beiden Zahnstangen 6 und 12 sind parallel
zueinander angeordnet und befinden sich beide mit einem Zahnrad 7 im
Eingriff.
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Insbesondere
wie in 4 gezeigt, ist das Zahnrad 7 somit zwischen
der ersten und zweiten Zahnstange 6, 12 angeordnet.
Wenn das Zahnrad 7 in Richtung R angetrieben wird, bewegt
es somit die erste Zahnstange 6 in eine erste Richtung
S und die zweite Zahnstange 12 in eine dazu entgegengesetzte
Richtung T.
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Wie
weiter aus 4 ersichtlich ist, ist die erste
Zahnstange 6 mit einem ersten Seilzug 13 verbunden
und die zweite Zahnstange 12 ist mit einem zweiten Seilzug 14 verbunden.
Der erste Seilzug 13 betätigt eine erste Bremseinheit
und der zweite Seilzug 14 betätigt eine zweite Bremseinheit
(nicht dargestellt). Hierbei sind die Bremseinheiten vorzugsweise
jeweils an einem Hinterrad eines Fahrzeugs angeordnet. Eine Verbindung
der Seilzüge 13, 14 mit den
Zahnstangen 6, 12 ist jeweils wieder über ein Endstück am Seilzug
wie im ersten Ausführungsbeispiel
vorgesehen.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, ist zwischen einem elektrischen
Antrieb 4 und dem Zahnstangentrieb 5 ein Getriebe 15 vorgesehen.
Das Getriebe 15 umfasst ein erstes Zahnrad 16 und
ein zweites Zahnrad 17. Das zweite Zahnrad 17 ist
dabei auf einer Welle 18 gelagert, auf welcher auch das
Zahnrad 7 des Zahnstangentriebs 5 angeordnet ist.
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Wie
weiter aus 3 ersichtlich ist, ist ein Endstück 18a der
Welle 18 an einer Freilaufvorrichtung 19 angeordnet.
Die Freilaufvorrichtung 19 ist als Verriegelungsvorrichtung
ausgebildet, um eine Position des Zahnrads 7, welches ebenfalls
auf der Welle 18 gelagert ist, zu verriegeln.
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Dadurch
wird eine Feststellbremsposition der Bremseinheiten verriegelt.
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Wie
aus 5 ersichtlich ist, sind die Zahnstangen 6 und 12 jeweils
in nutförmigen
Ausnehmungen 20, 21 axial verschiebbar angeordnet.
Die nutförmigen
Ausnehmnungen 20, 21 sind im Gehäuse 10 gebildet.
Dadurch kann eine einfache Führung
der Zahnstangen 6, 12 sichergestellt werden.
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Bei
der Feststellbremse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
können
somit über
einen elektrischen Antrieb 4 zwei Seilzüge 13, 14 betätigt werden. Dabei
weist der Zahnstangentrieb 5 einen besonders kompakten
Aufbau auf, da beide Zahnstangen 6, 12 lediglich
von einem einzigen Zahnrad 7 betätigt werden. Ferner ist ein
Getriebe 15 zwischen dem elektrischen Antrieb 4 und
der im Zahnstangentrieb 5 angeordnet, um eine Drehzahl
des elektrischen Antriebs zu änderen.
Eine Verriegelungsvorrichtung in Form einer Freilaufvorrichtung 19 ist
weiterhin an einer Welle 18 vorgesehen, auf welcher auch
das Zahnrad 7 angeordnet ist. Erfindungsgemäß könnte somit
ein besonders kompakt aufgebauter Aktuator für zwei Bremseinheiten bereitgestellt
werden.
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6 zeigt
einen Aktuator 1 für
eine Feststellbremse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder
mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, umfasst der Aktuator des dritten
Ausführungsbespiels
einen Zahnstangentrieb 5, welcher eine Zahnstange 6 und
ein Zahnrad 7 umfasst. Das Zahnrad 7 wird von
dem elektrischen Antrieb 4 angetrieben.
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Die
Zahnstange 6 weist an ihrem einen Ende einen verbreiterten
Verbindungsbereich 6b auf, um mit einem Zugelement 22 verbunden
zu werden. Die Verbindung mit dem Zugelement 22 erfolgt
dabei formschlüssig,
wobei die Zahnstange 6 durch eine Ausnehmnung 22a des
Zugelements 22 geführt
ist (vgl. 6). Das Zugelement 22 ist
ferner mit einem ersten Seilzug 13 und einem zweiten Seilzug 14 verbunden.
Wenn nun der elektrische Antrieb 4 das Zahnrad 7 in
Richtung des Pfeils R dreht, bewgt sich die Zahnstange 6 in
Richtung des Pfeils S. Über
das Verbindungselement 6b der Zahnstange 6 wird
das Zugelement 10 dadurch ebenfalls in Richtung des Pfeils
S bewegt, wodurch über
die Endstücke 13a bzw. 14a den
Seilzügen 13 und 14 die
beiden Seilzüge 13 und 14 ebenfalls
in Richtung des Pfeils S bewegt werden. Dadurch wird eine Zugkraft
auf die Bremseinheiten, mit welchen die Seilzüge 13 und 14 verbunden
sind, ausgeübt.
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Somit
werden gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
ebenfalls gleichzeitig zwei Bremseinheiten betätigt, wobei dieses Ausführungsbeispiel
jedoch einen Zahnstangentrieb 5 mit nur einer Zahnstange 6 benötigt. Es
sei angemerkt, dass am Zugelement 22 auch mehr als zwei
Seilzüge
in gleicher Weise wie die Seilzüge 13 und 14 angeordnet
werden können.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 7 ein Aktuator
für eine
Feststellbremse gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen
wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
weist einen ähnlichen
Aufbau wie das dritte Ausführungsbeispiel auf,
jedoch sind beim vierten Ausführungsbeispiel zwei
Bremseinheiten über
einen gemeinsamen Seilzug 23 miteinander verbunden. Der
Seilzug 23 ist durch eine an der Zahnstange 6 gebildete
Durchgangsöffnung 24 hindurchgeführt, so
dass bei einer Bewegung der Zahnstange 6 in Richtung des
Pfeils S der Seilzug 23 ebenfalls in Richtung des Pfeils
S bewegt wird. Dadurch werden die notwendigen Zugkräfte auf
die beiden Bremseinheiten gleichzeitig über den Seilzug 23 übertragen.
Die Bezugszahlen 25 und 26 bezeichnen dabei Führungselemente
zur Führung
des Seilzugs 23. Da die beiden Bremseinheiten über den
gemeinsamen Seilzug 23 miteinander verbunden sind, kann
ein Zugkraftausgleich derart auftreten, dass bei einer Betätigung des
Seilzugs 23 die Zugkraft an jeder Bremseinheit gleich ist.
Dadurch wird ein gleichmäßiges Feststellen
der Bremseinheiten ermöglicht.