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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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Weiterhin ist die
US 5 542 513 A bekannt. Hierin wird ein automatisches Feststellbremssystem für ein Fahrzeug beschrieben. Dieses weist einen Elektromotor mit einem herkömmlichen Elektromagneten und eine modifizierte Kontaktanordnung auf, die verwendet wird um den Motor selektiv anzusteuern. Ein zusätzlicher Magnet wird verwendet, um die gleiche modifizierte Kontaktanordnung zu aktivieren, um den Motor anzusteuern. Dessen Drehbewegung wird mittels eines Getriebes auf eine bewegliche Zahnstange übertragen. Diese wiederum erzeugt eine lineare Zugkraft, um die Radbremse einzustellen, welche typischerweise an zumindest einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs vorliegt. Weiterhin ist eine Federbaugruppe vorgesehen, welche die Zahnstange in ihre ursprüngliche Position zurückbewegt, wenn der zusätzliche Elektromagnet deaktiviert ist.
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Aufgabe und Lösung der Erfindung
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Die zu lösende Aufgabe ist nun, eine Feststellbremse vorzusehen die einfach und robust gebaut ist und nur einen sehr kleinen Bauraum benötigt.
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Die erfindungsgemäße Feststellbremse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 löst diese Aufgabe. Weiterhin kann insbesondere ein elektrischer Antrieb sehr kleinbauend ausgelegt werden. Dadurch können auch die Anforderungen an die Steuerung des elektrischen Antriebs reduziert werden.
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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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Erfindungsgemäß 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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Erfindungsgemäß 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. 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. 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. 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.
