DE102005044669B4

DE102005044669B4 - Feststellbremse für ein Fahrzeug mit selbstständiger Verriegelung

Info

Publication number: DE102005044669B4
Application number: DE102005044669.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Ullmann; Christoph Kasper; Cedric Leboisne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: US20070102249A1; DE102005044669A1; JP2007085544A

Abstract

Feststellbremse für ein Fahrzeug umfassend eine Feststellbremseinheit, einen Antrieb (1), eine zwischen der Feststellbremseinheit und dem Antrieb (1) angeordnete Betätigungseinrichtung (2), die vom Antrieb (1) antreibbar ist und die Feststellbremseinheit betätigt, und eine zwischen dem Antrieb (1) und der Betätigungseinrichtung (2) angeordnete mechanische Verriegelungseinrichtung (22), welche bei Unterbrechung eines Antriebsdrehmoments die Betätigungseinrichtung (2) selbstständig verriegelt, um eine Feststellbremsposition der Feststellbremseinheit mechanisch zu verriegeln, wobei die Verriegelung mittels eines Gegendrehmoments erfolgt, welches nach Unterbrechung des Antriebsdrehmoments auf die Verriegelungseinrichtung (22) wirkt, wobei die Verriegelungseinrichtung (22) ein Gehäuse (13), wenigstens ein Sperrelement (10), ein mit dem Antrieb (1) verbundenes Eingangselement (11) und ein mit der Betätigungseinrichtung (2) verbundenes Abtriebselement (6) umfasst, wobei das Sperrelement (10) zur Verriegelung der Feststellposition zwischen einem sich verjüngenden Bereich (8) am Abtriebselement und dem Gehäuse (13) geklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung zwischen einem Eingangselement (11) und einem Abtriebselement (6) jeweils ein Wälzelement (9) zur Drehmomentübertragung angeordnet ist, und in Umfangsrichtung ferner zwischen einem Abtriebselement (6) und einem Eingangselement (11) jeweils ein Sperrelement (10) angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellbremse für ein Fahrzeug, die eine selbstständige Verriegelung einer Feststellbremsposition aufweist.
Feststellbremsen (Handbremsen) sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In jüngster Zeit wird die bekannte Seilzugbremse, welche mittels eines Handbremshebels im Fahrzeuginneren einen Seilzug für die Feststellung des Fahrzeugs umfasst, zunehmend durch automatisierte Feststellbremsen ersetzt. Bei den automatisierten Feststellbremsen ist z. B. ein Schalter oder Knopf im Fahrzeuginneren vorgesehen, welche bei Betätigung durch einen Fahrer ein entsprechendes Signal an eine Steuereinheit senden, welche einen Antrieb antreibt, um die Feststellbremse in Eingriff zu bringen. Hierbei sind so genannte Cable-Puller bekannt, bei denen ein Elektromotor über eine Spindeleinrichtung mit selbsthemmendem Gewinde einen verbleibenden Restseilzug betätigt. Das selbsthemmende Gewinde ist notwendig, um die Feststellposition der Feststellbremse zu halten. Derartige Feststellbremsen weisen jedoch den Nachteil auf, dass diese aufgrund des selbsthemmenden Gewindes einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Von daher muss eine Auslegung des Antriebs relativ groß sein, so dass der Antrieb einen relativ großen Bauraum einnimmt.
Ferner ist aus der JP 2001130402 A und der WO 00/61962 A1 eine Feststellbremse gemäß einem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Feststellbremse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patenanspruches 1 weist hingegen den Vorteil auf, dass sie auf ein selbsthemmendes Gewinde verzichten kann. Dadurch kann ein Antrieb zur Betätigung der Feststellbremse, wie z. B. ein Elektromotor, klein ausgelegt werden. Ferner kann ein Wirkungsgrad der Feststellbremse deutlich verbessert werden, so dass weniger Energie für die Feststellung eines Fahrzeugs aufzuwenden ist. Die erfindungsgemäße Feststellbremse umfasst hierzu eine Verriegelungseinrichtung, welche bei einer Unterbrechung eines Antriebsdrehmoments des Antriebs eine selbstständige Verriegelung durchführt. Erfindungsgemäß wird hierzu ein dem Antriebsdrehmoment entgegenwirkendes Gegendrehmoment ausgenutzt, um die mechanische Verriegelung der Feststellbremsposition zu verwirklichen.
Weiter umfasst die Verriegelungseinrichtung ein Gehäuse, wenigstens ein Wälzelement, ein mit dem Antrieb verbundenes Eingangselement und ein mit der Betätigungseinrichtung der Feststellbremse verbundenes Abtriebselement, wobei das Wälzelement zum Verriegeln zwischen einem sich verjüngenden Bereich und dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung klemmbar ist. Somit wird erfindungsgemäß die Neigung des sich verjüngenden Bereichs verwendet, um das Wälzelement zwischen dem sich verjüngenden Bereich und dem Gehäuse zu klemmen, wodurch die mechanische Verriegelung sichergestellt wird. Ferner ist jeweils ein Wälzelement in Umgangsrichtung zwischen einem Eingangselement und einem Abtriebselement der Verriegelungseinrichtung zur Drehmomentübertragung angeordnet.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Um eine möglichst kleine Bauteilezahl aufzuweisen, ist der sich verjüngende Bereich vorzugsweise an der Betätigungseinrichtung angeordnet.
Die Betätigungseinrichtung umfasst bevorzugt einen Spindeltrieb mit einer Mutter und einer Spindel, wobei an einer wellenartigen Verlängerung der Spindel der sich verjüngende Bereich und das Abtriebselement angeordnet sind. Der sich verjüngende Bereich ist dabei vorzugsweise am Außenumfang der wellenartigen Verlängerung angeordnet. Somit sind der sich verjüngende Bereich und das Abtriebselement in die Betätigungseinrichtung integriert, so dass die Bauteilezahl klein gehalten werden kann und ein besonders kompakter und einfacher Aufbau realisierbar ist.
Vorzugsweise sind an der wellenartigen Verlängerung der Spindel drei sich verjüngende Bereiche und drei Abtriebselemente angeordnet. Die sich verjüngenden Bereiche sind dabei vorzugsweise unmittelbar benachbart zu den Abtriebselementen angeordnet und vorzugsweise gleichmäßig entlang des Umfangs der wellenartigen Verlängerung angeordnet.
Um einen möglichst kostengünstigen Antrieb, wie z. B. einen Elektromotor, zu verwenden, ist vorzugsweise zwischen dem Antrieb und der Betätigungseinrichtung ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, angeordnet.
Weiter bevorzugt umfasst die Verriegelungseinrichtung eine Halteplatte, welche durch den Antrieb antreibbbar ist. An der Halteplatte ist ein oder mehrere Eingangselemente angeordnet. Die Eingangselemente sind vorzugsweise in Axialrichtung vorstehende Elemente.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Feststellbremse in Verbindung mit Cable-Pullern verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Verriegelungseinrichtung für eine Feststellbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1 im nicht betätigten Zustand,
3 die in 2 gezeigte Schnittansicht bei einer Betätigung der Feststellbremse,
4 eine vergrößerte Teilausschnittsansicht von 3,
5 die Schnittansicht von 2 während des Verriegelungsvorgangs der Feststellbremse und
6 eine vergrößerte Teilansicht von 5.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Feststellbremse einen Antrieb 1, welcher als Elektromotor ausgebildet ist. Ferner umfasst die Feststellbremse eine Betätigungseinrichtung 2 zur Betätigung einer Feststellbremseinheit (nicht dargestellt). Die Betätigungseinrichtung 2 umfasst einen Spindeltrieb mit einer Spindel 3 und einer Mutter 4 sowie einen Seilzug (nicht dargestellt), welche mit der Mutter 4 verbunden ist. Der Spindeltrieb wandelt eine rotatorische Bewegung der Spindel 3 in eine translatorische Bewegung der Mutter 4 um, so dass über der Mutter 4 eine Zugkraft auf den Seilzug ausgeübt werden kann, welcher die Feststellbremseinheit dann ihre Feststellbremsposition bringt.
Zwischen dem Antrieb 1 und der Betätigungseinrichtung 2 ist eine Verriegelungseinrichtung 22 und ein Getriebe 14 angeordnet. Das Getriebe 14 ist ein Planetengetriebe und umfasst ein Sonnenrad 15, ein Planetenrad 16 und ein Hohlrad 17. Das Hohlrad 17 ist fest in einem Gehäuse 18 der Feststellbremse angeordnet. Der Antrieb 1 treibt das Sonnenrad 15 an. Als Planetenradträger des Planetenrads 16 ist eine Halteplatte 12 vorgesehen, welche sich gemeinsam mit dem Planetenrad um das Sonnenrad 15 dreht. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Halteplatte 12 an einem Lager 19 gelagert. Das Lager 19 umfasst einen Lagerzapfen 20, der einstückig mit der Halteplatte 12 gebildet ist. Der Lagerzapfen 20 ist einer Bohrung 19 drehbar gelagert, wobei die Bohrung 19 in einer wellenartigen Verlängerung 5 der Spindel 3 gebildet ist. Die Lagerung der Halteplatte 12 in der wellenartigen Verlängerung 5 des Spindeltriebs ermöglicht weiter einen besonders kompakten Aufbau in Axialrichtung X-X. Wie aus der Schnittansicht in 2 ersichtlich ist, ist die wellenartige Verlängerung 5 mit drei Abtriebselementen 6 einstückig gebildet. Die Abtriebselemente 6 stehen radial von der wellenartigen Verlängerung 5 nach außen vor und sind jeweils in einem Winkelabstand von 120° angeordnet. Die Abtriebselemente 6 sind trapezförmig gebildet und weisen seitliche Anlageflächen 6a und 6b auf. Wie insbesondere aus 6 gezeigt, ist benachbart zur Anlagefläche 6b in der wellenartigen Verlängerung 5 eine Ausnehmung 7 gebildet. In 6 ist der normale Außenumfang der wellenartigen Verlängerung 5 dabei gestrichelt eingezeichnet. Die Ausnehmung 7 weist einen sich verjüngenden Bereich 8 auf. In gleicher Weise wie zur Anlagefläche 6b ist auch benachbart zur Anlagefläche 6a eine Ausnehmung 7' mit einem sich verjüngenden Bereich 8' gebildet.
Wie weiter aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die Halteplatte 12 drei Eingangselemente 11, welche ebenfalls in einem Winkel von 120° entlang des Umfangs der Halteplatte angeordnet sind. Wie aus 1 ersichtlich ist, stehen die Eingangselemente 11 in Axialrichtung X-X zur wellenartigen Verlängerung 5 vor. Die Eingangselemente 11 sind ebenfalls im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet. Zwischen jedem Eingangselement 11 und jedem Abtriebselement 6 ist jeweils ein Wälzelement 9 zur Drehmomentübertragung in Umfangsrichtung angeordnet. Ferner ist zwischen jedem Abtriebselement 6 und jedem Eingangselement 11 ein Sperrelement 10 angeordnet. Das Sperrelement 10 ist ebenfalls ein Wälzelement. Als Wälzelemente können beispielsweise Kugeln oder Zylinder verwendet werden.
Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Feststellbremse beschrieben. Wenn ein Feststellbremswunsch durch Betätigung eines Knopfes o. ä. im Fahrzeuginneren gewünscht wird, wird dies an eine Steuereinheit übertragen. Die Steuereinheit gibt ein entsprechendes Signal an den Antrieb 1 ab, um diesen anzutreiben. Der Antrieb 1 treibt über das Getriebe 14 die Halteplatte 12 an. 2 zeigt dabei die Ausgangsstellung der Halteplatte 12, in welcher die Eingangselemente 11 der Halteplatte 12 etwas von den Wälzelementen 9 zur Drehmomentübertragung beabstandet sind. Wenn die Halteplatte 12 angetrieben wird, drehen sich die Eingangselemente 11, wie in 3 gezeigt, in Richtung der Pfeile A. Somit findet zuerst eine Relativverschiebung der Halteplatte 12 mitsamt den Eingangselementen 11 relativ zur wellenartigen Verlängerung 5 mit den Abtriebselementen 6 statt. Die Eingangselemente 11 kommen mit den Wälzelementen 9 zur Drehmomentübertragung in Kontakt und die Wälzelemente 9 werden gegen die Abtriebselemente 6 der wellenartigen Verlängerung gedrückt. Dadurch kann ein Drehmoment von der Halteplatte 12 über die Eingangselemente 11, die Wälzelemente 9 und die Abtriebselemente 6 auf die wellenartige Verlängerung 5 übertragen werden, so dass sich die wellenartige Verlängerung 5 in Richtung des Pfeils B dreht. Dadurch beginnt sich die Spindel 3 zu drehen und über die nicht drehbar angeordnete Mutter 4 kann translatorische Bewegung zur Betätigung des nicht gezeigten Seilzugs ausgeführt werden. Dadurch wird die Feststellbremse in ihre Feststellbremsposition überführt.
Wenn die Feststellbremse festgestellt ist, was z. B. über einen Sensor erfasst werden kann, schaltet die Steuereinheit den Antrieb 1 ab. Dadurch wird die Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Halteplatte 12 auf die wellenartige Verlängerung 5 unterbrochen. Durch das plötzliche Wegnehmen des Antriebsdrehmoments ergibt sich aufgrund der Bauteilspannungen, insbesondere Spannungen im Seil, durch die Drehmomentübertragung ein Gegendrehmoment, so dass sich die wellenartige Verlängerung 5 etwas entgegen der Richtung des Antriebsdrehmoments in Richtung des Pfeils C dreht. Diese kleine Drehung der wellenartigen Verlängerung 5 bewirkt, dass die Sperrelemente 10 sich auf der wellenartigen Verlängerung 5 in Richtung des Pfeils E abrollen und dadurch auf den sich verjüngenden Bereich 8 der Ausnehmung 7 auflaufen. Dies ist vergrößert in 6 gezeigt. Dadurch werden die Sperrelemente 10 zwischen der wellenartigen Verlängerung 5, genauer dem sich verjüngenden Bereich 8, und dem Gehäuse 13 der Verriegelungseinrichtung 22 verklemmt. Dadurch ist eine selbstständige mechanische Verriegelung der Feststellbremsposition der Feststellbremse sichergestellt. Die Abtriebselemente 6 bewegen ferner die Wälzelemente 9 in Richtung des Pfeils D.
Um Beschädigungen der Verriegelungseinrichtung 22 zu vermeiden, sind alle Bauteile der Verriegelungseinrichtung 22 vorzugsweise aus Metall hergestellt.
Es sei angemerkt, dass die Erzeugung des Gegendrehmoments beispielsweise auch durch ein Federelement o. ä. unterstützt werden kann. Es sei ferner angemerkt, dass auch in dem Fall, in dem nach Unterbrechen des Antriebsdrehmoments das Gegendrehmoment nicht auftreten sollte, die Feststellbremsposition ebenfalls gesichert ist, da falls sich die Feststellbremse etwas lösen sollte, die wellenartige Verlängerung 5 über den Spindeltrieb in Richtung des Pfeil C gedreht wird und dann sofort die Sperrelemente 9 zwischen dem sich verjüngenden Bereich 8 und dem Gehäuse 13 geklemmt werden.
Da die Ausnehmung 7 mit dem sich verjüngenden Bereich 8 relativ klein ist, genügt eine Rotation der wellenartigen Verlängerung 5 um wenige Millimeter, um die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung 20 selbstständig zu verriegeln.
Erfindungsgemäß kann somit eine besonders kompakt und einfach aufgebaute Verriegelungseinrichtung bereitgestellt werden. Die Verriegelungseinrichtung funktioniert dabei selbstständig. Erfindungsgemäß kann dabei auf einen zusätzlichen Aktuator zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung verzichtet werden. Somit kann insgesamt eine besonders kompakt und klein bauende Feststellbremse bereitgestellt werden. Ferner muss kein selbsthemmendes Getriebe für den Spindeltrieb verwendet werden, so dass ein Antrieb 1 ebenfalls klein ausgelegt werden kann.

Claims

Feststellbremse für ein Fahrzeug umfassend eine Feststellbremseinheit, einen Antrieb (1), eine zwischen der Feststellbremseinheit und dem Antrieb (1) angeordnete Betätigungseinrichtung (2), die vom Antrieb (1) antreibbar ist und die Feststellbremseinheit betätigt, und eine zwischen dem Antrieb (1) und der Betätigungseinrichtung (2) angeordnete mechanische Verriegelungseinrichtung (22), welche bei Unterbrechung eines Antriebsdrehmoments die Betätigungseinrichtung (2) selbstständig verriegelt, um eine Feststellbremsposition der Feststellbremseinheit mechanisch zu verriegeln, wobei die Verriegelung mittels eines Gegendrehmoments erfolgt, welches nach Unterbrechung des Antriebsdrehmoments auf die Verriegelungseinrichtung (22) wirkt, wobei die Verriegelungseinrichtung (22) ein Gehäuse (13), wenigstens ein Sperrelement (10), ein mit dem Antrieb (1) verbundenes Eingangselement (11) und ein mit der Betätigungseinrichtung (2) verbundenes Abtriebselement (6) umfasst, wobei das Sperrelement (10) zur Verriegelung der Feststellposition zwischen einem sich verjüngenden Bereich (8) am Abtriebselement und dem Gehäuse (13) geklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung zwischen einem Eingangselement (11) und einem Abtriebselement (6) jeweils ein Wälzelement (9) zur Drehmomentübertragung angeordnet ist, und in Umfangsrichtung ferner zwischen einem Abtriebselement (6) und einem Eingangselement (11) jeweils ein Sperrelement (10) angeordnet ist.
Feststellbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Bereich (8) an der Betätigungseinrichtung (2) angeordnet ist.
Feststellbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (2) einen Spindeltrieb mit einer Mutter (4) und einer Spindel (3) umfasst und die Spindel (3) eine wellenartige Verlängerung (5) umfasst, wobei der sich verjüngende Bereich (8) und das Abtriebselement (6) an der wellenartigen Verlängerung (5) angeordnet sind, und wobei der sich verjüngende Bereich (8) am Außenumfang der wellenartigen Verlängerung (5) gebildet ist.
Feststellbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antrieb (1) und der Verriegelungseinrichtung (22) ein Getriebe (14), insbesondere ein Planetengetriebe, angeordnet ist.
Feststellbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (11) an einer Halteplatte (12) angeordnet ist und das Eingangselement (11) in Axialrichtung (X-X) vorsteht.
Feststellbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (12) in einem Lager (19) in der wellenartigen Verlängerung (5) gelagert ist.
Feststellbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (2) ferner einen Seilzug umfasst, welcher zwischen der Feststellbremseinheit und dem Spindeltrieb angeordnet ist.