DE102005055674B4

DE102005055674B4 - Elektromechanisch betätigte Bremse mit Notlösevorrichtung

Info

Publication number: DE102005055674B4
Application number: DE200510055674
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Baier-Welt; Monika Blendel; Lars Emmel; Stefan Pfeiffer; Hendrik Powileit; Marcel Rigorth; Mathias WÜRGES; Heinrich Zuber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2025-11-23
Also published as: DE102005055674A1

Abstract

Notlösevorrichtung zum Lösen einer elektromechanisch betätigten Keilbremse (1) im stromlosen Zustand, mit
– einem Hebelmechanismus (2), der zwischen einem Widerlager (10) und einem Reibglied (13) der Bremse (1) angeordnet ist, und
– einem elektrisch betätigten Halteglied (7), das den Hebelmechanismus (2) im bestromten Zustand in einer starren Position hält und im stromlosen Zustand freigibt, so dass sich das Reibglied (13) von einem gebremsten Element (14) lösen kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hebelmechanismus (2) zwei Kniehebel (3–5), die im Wesentlichen senkrecht zu einer Reibfläche (16) und parallel zueinander verlaufen, und einen dritten Kniehebel (5) aufweist, der etwa quer zu den beiden parallelen Kniehebeln (3, 4) verläuft und diese miteinander verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Notlösevorrichtung zum Lösen einer elektromechanisch betätigten Keilbremse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Bremsvorrichtung mit einer Notlösevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Elektromechanisch betätigte Bremsen umfassen einen elektrisch betriebenen Aktuator, meist einen Elektromotor, der ein Reibglied betätigt, das gegen ein abzubremsendes Element, wie z.B. eine Bremsscheibe, drückt. Bei einem Ausfall des Aktuators ist es in der Regel nicht mehr möglich, die Bremse aus dem angezogenen Zustand zu lösen. Bekannte elektromechanische Bremsen umfassen daher i. d. R. eine Notlösevorrichtung, mittels der die Bremse auch bei Ausfall der Energieversorgung gelöst werden kann.
Die Möglichkeit einer Notentriegelung ist insbesondere bei Keilbremsen wichtig. Keilbremsen umfassen ein von einem Aktuator betätigtes Keilelement, das etwas parallel zur Bewegungsrichtung eines abzubremsenden Elements (z.B. einer Bremsscheibe) bewegt wird, wobei es wegen seiner Keilfläche gleichzeitig auch in Richtung des abzubremsenden Elements gedrückt wird. Derartige Keilbremsen sind beispielsweise aus der DE 101 54 178 B4 oder der DE 102 18 825 A1 bekannt. Durch die beim Zuspannen wirkende Reibung zwischen Reibglied und Reibfläche wird das Keilelement bei hohem Reibwert selbsttätig in Bewegungsrichtung mitgenommen und drückt noch stärker gegen das abzubremsende Element (Selbstverstärkung). Sobald die Bremswirkung einen vorgegebenen Wert erreicht hat, wird das Keilelement vom Aktuator festgehalten oder in eine optimale Lage zurückbewegt.
Keilbremsen werden bevorzugt in einem Arbeitspunkt betrieben, an dem keine oder nur sehr geringe Druck- oder Zugkräfte auf das Keilelement ausgeübt werden müssen. Bei ungünstigen, d.h. hohen Reibwerten zwischen Reibglied und Reibfläche wird das Keilelement jedoch stärker in Bewegungsrichtung mitgenommen und kann die Bremse blockieren, wenn der Aktuator ausfällt. In einem solchen Fall muss es möglich sein, die Keilbremse auch im stromlosen Zustand wieder zu lösen.
Aus der DE 10 2005 049 785 B3 ist eine Notlösevorrichtung mit einem Hebelmechanismus bekannt, der zwischen einem Widerlager und dem Reibglied der Bremse angeordnet ist. Die Notlösvorrichtung umfasst ferner ein elektrisch betätigtes Halteglied, das den Hebelmechanismus im bestromten Zustand in einer starren Position hält und im stromlosen Zustand freigibt.
Eine andere elektromechanisch betätigte Bremse mit einer Notlösevorrichtung ist aus der JP 2002-357 234 A bekannt. Die darin offenbarte Notlösevorrichtung umfasst einen Schaltstift, der zwischen vordefinierten Stellungen umgeschaltet werden kann. Bei einem Stromausfall wandert der Schaltstift von einer starren Position, in der die Bremskräfte auf ein Widerlager übertragen werden, in eine Notlöseposition, in der sich das Reibglied der Bremse vom gebremsten Element lösen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Notlösevorrichtung für eine Keilbremse zu schaffen, die das Lösen der Bremse bei einem Ausfall des Aktuators ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Hebelmechanismus vorzusehen, der im normalen Betriebszustand eine starre Verbindung zwischen der eigentlichen Bremse und einem Widerlager schafft und der die Bremse im stromlosen Zustand automatisch freigibt. Der Hebelmechanismus ist dabei so ausgelegt, dass er im starren Zustand die an der Bremse wirkenden Bremskräfte aufnimmt und im freigegebenen Zustand eine Bewegung des Reibglieds von der Reibfläche weg ermöglicht. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass sich die Bremse bei einer Störung des Aktuators, beispielsweise bei Stromausfall, selbsttätig löst und insbesondere nicht blockieren kann.
Der Hebelmechanismus wird vorzugsweise von einer elektrisch betätigten Halteeinrichtung, wie z.B. einem Elektromagneten, gehalten, die den Hebelmechanismus bei Energieausfall automatisch freigibt. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise mit einem am Hebelmechanismus vorgesehenen Ankerelement zusammenwirken, das bei Stromausfall freigegeben wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hebelmechanismus wenigstens einen Kniehebel, der wenigstens zwei Schenkel aufweist, die über ein Gelenk miteinander verbunden sind. Im bestromten Zustand (Normalzustand) ist der Kniehebel im Wesentlichen gestreckt und kann somit die Bremskräfte aufnehmen. Im stromlosen Zustand (Fehlerzustand) winkelt der Kniehebel vorzugsweise am Gelenk ab und gibt somit die Bremse frei. Der Kniehebel erstreckt sich vorzugsweise etwa senkrecht zur Reibfläche des gebremsten Elements.
Der erfindungsgemäße Hebelmechanismus umfasst wenigstens zwei Kniehebel, die im Wesentlichen senkrecht zur Reibfläche und parallel zueinander angeordnet sind, sowie einen dritten Kniehebel, der quer zu den beiden parallelen Kniehebeln verläuft und diese miteinander verbindet. Jeder der Kniehebel umfasst vorzugsweise wenigstens zwei Schenkel, die jeweils über ein Gelenk miteinander verbunden sind.
Der erfindungsgemäße Hebelmechanismus ist vorzugsweise vorgespannt, so dass er sich automatisch in eine Freigabeposition bewegt, wenn die Halteeinrichtung ihn freigibt. Zu diesem Zweck umfasst der Hebelmechanismus vorzugsweise eine entsprechende Vorspanneinrichtung, wie z. B. eine Feder.
Die Vorspanneinrichtung kann beispielsweise an einem der Kniehebel angreifen, um diesen in die abgewinkelte Position zu bewegen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Keilbremse mit einem Notlösemechanismus im Normalzustand; und
2 eine Keilbremse mit einem Notlösemechanismus im freigegebenen Zustand.
1 zeigt eine Seitenansicht einer Keilbremse 1 mit Notlösevorrichtung 2. Die Bremse ist dabei insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 und die Notlösevorrichtung mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet.
Bei der hier dargestellten Bremse 1 handelt es sich um eine an sich bekannte Keilbremse mit einer beweglichen Keilplatte 13, die von einem Aktuator (nicht gezeigt) in Richtung des Pfeils 15 bewegt wird, um die Bremse festzuziehen oder zu lösen. Die bewegliche Keilplatte 13 umfasst an ihrer Vorderseite einen Bremsbelag, der gegen die Reibfläche 16 einer Bremsscheibe 14 wirkt. An der Rückseite der beweglichen Keilplatte 13 sind mehrere Keilflächen 17 vorgesehen, die sich an Rollen 18 abstützen und an diesen entlang gleiten. Die Rollen 18 dienen dabei insbesondere zur Verminderung der Gleitreibung. Bei einer Bewegung der Keilplatte 13 in Richtung des Pfeils 15 wird diese wegen ihrer Keilflächen 17 auch in Richtung der Bremsscheibe gedrückt bzw. von dieser wegbewegt.
Bei einem Bremsvorgang wird die bewegliche Keilplatte 13 von der Bremsscheibe 14 mitgenommen und drückt damit noch stärker gegen die Bremsscheibe 14 (Selbstverstärkung). Dadurch kann mit einer sehr geringen Betätigungskraft eine sehr hohe Bremskraft erreicht werden.
Der Bremsmechanismus umfasst ferner eine feststehende Keilplatte 12, die an ihrer Vorderseite korrespondierende Keilflächen aufweist. Die vorstehend genannten Rollen 18 sind zwischen den beiden Keilplatten 12, 13 angeordnet. Die feststehende Keilplatte 12 nimmt dabei die an der Bremse 1 wirkende Kraft auf und leitet diese in Richtung eines Bremssattels 10 weiter. An der Rückseite der fest angeordneten Keilplatte 12 ist ein Mitnehmer 11 vorgesehen, der lediglich zur Befestigung der Notlösevorrichtung 2 dient.
Die Notlosevorrichtung 2 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Kniehebel 3–5, die einen Hebelmechanismus bilden. Zwei der Kniehebel (3, 4) verlaufen dabei im Wesentlichen senkrecht zur Reibfläche 16 der Bremsscheibe 14 und sind stirnseitig jeweils mit dem Mitnehmer 11 bzw. einem Widerlager 10 gelenkig verbunden. Der dritte Kniehebel 5 verläuft im Wesentlichen quer zu den beiden anderen Kniehebeln 3, 4 und verbindet diese miteinander. Jeder Kniehebel 3–5 hat zwei Schenkel 3a, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b, die über ein Gelenk 9 miteinander verbunden sind.
Die Notlösevorrichtung 2 umfasst ferner ein elektrisch betätigtes Halteglied 7, wie z.B. einen Elektromagneten, das den Hebelmechanismus in der dargestellten starren Position hält, solange das Halteglied 7 bestromt wird. Das Halteglied 7 hält dabei einen Anker 8, der am quer laufenden Kniehebel 5 befestigt ist. In der starren Position sind die einzelnen Kniehebel 3–5 im Wesentlichen gestreckt und können daher die an der Bremse 1 wirkende Kraft aufnehmen und an den Bremssattel 10 weiterleiten.
Bei einem Stromausfall gibt das Halteglied 7 den Anker 8 automatisch frei, wodurch die Kniehebel 3–5 an ihrem mittleren Gelenk 9 abknicken und dadurch die Bremse lösen. Der Bremsmechanismus mit der beweglichen Keilplatte 13 kann sich dann von der Bremsscheibe 14 weg bewegen.
Der gelöste Zustand ist in 2 dargestellt. Dabei sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie zu erkennen ist, hat sich die Bremse 1 um einen Weg Δx von der Bremsscheibe 14 weg bewegt.
Das Lösen der Bremse 1 wird hier durch eine Feder 6 unterstützt, die zwischen dem quer verlaufenden Kniehebel 5 und dem Mitnehmer 11 angeordnet ist. Die Feder 6 ist im Normalzustand vorgespannt und übt eine Kraft aus, die den Hebelmechanismus 2 aus der starren Position heraus bewegt.
Die Feder 6 unterstützt zwar das Lösen des Hebelmechanismus 2, ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wenn die Kniehebel 3–5 in der starren Position nicht vollständig gestreckt, sondern leicht abgewinkelt angeordnet sind, gibt der Hebelmechanismus 3–5 die Bremse 1 automatisch frei, da die Hebel 3–5 an ihren mittleren Gelenken 9 automatisch abknicken. Die Winkelstellung der einzelnen Kniehebel 3–5 muss jedoch in der starren Position so gering sein, dass das Halteglied 7 den Hebelmechanismus 3–5 auch bei maximalen Bremskräften noch halten kann. Eine vollständig gestreckte Anordnung der Hebel 3–5 in Verbindung mit einer Vorspanneinrichtung 6 wird daher bevorzugt.

Claims

Notlösevorrichtung zum Lösen einer elektromechanisch betätigten Keilbremse (1) im stromlosen Zustand, mit – einem Hebelmechanismus (2), der zwischen einem Widerlager (10) und einem Reibglied (13) der Bremse (1) angeordnet ist, und – einem elektrisch betätigten Halteglied (7), das den Hebelmechanismus (2) im bestromten Zustand in einer starren Position hält und im stromlosen Zustand freigibt, so dass sich das Reibglied (13) von einem gebremsten Element (14) lösen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (2) zwei Kniehebel (3–5), die im Wesentlichen senkrecht zu einer Reibfläche (16) und parallel zueinander verlaufen, und einen dritten Kniehebel (5) aufweist, der etwa quer zu den beiden parallelen Kniehebeln (3, 4) verläuft und diese miteinander verbindet.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (2) wenigstens einen Kniehebel (3–5) mit wenigstens zwei Schenkeln (3a, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b) umfasst, die über ein Gelenk (9) miteinander verbunden sind, wobei der Kniehebel (3–5) im bestromten Zustand im Wesentlichen gestreckt ist und im stromlosen Zustand am Gelenk (9) abwinkelt.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Kniehebel (3–5) wenigstens zwei Schenkel (3a, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b) und wenigstens ein dazwischen liegendes Gelenk (9) umfasst.
Notlösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (2) eine Vorspanneinrichtung (6) umfasst, die den Hebelmechanismus in einer Freigaberichtung vorspannt.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung ein Federelement (6) umfasst.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) zwischen einer feststehenden Keilplatte (12) und einem der Kniehebel (3–5) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Aktuator und einem vom Aktuator betätigten Reibglied (13), das auf eine Reibfläche (16) eines zu bremsenden Elements (14) wirkt, gekennzeichnet durch eine Notlösevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.