DE102005055674B4

DE102005055674B4 - Electromechanically operated brake with emergency release device

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.Emergency release device for releasing an electromechanically actuated wedge brake (1) in the de-energized state, with
- A lever mechanism (2) which is arranged between an abutment (10) and a friction member (13) of the brake (1), and
- An electrically operated holding member (7) which holds the lever mechanism (2) in the energized state in a rigid position and releases in the de-energized state, so that the friction member (13) can be released from a braked element (14),
characterized,
in that the lever mechanism (2) has two toggle levers (3-5) which run essentially perpendicular to a friction surface (16) and parallel to one another, and a third toggle lever (5) which is approximately transverse to the two parallel toggle levers (3, 4 ) and connects them together.

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.The The invention relates to an emergency release device for Solve one electromechanically actuated Wedge brake, according to the preamble of claim 1, and a braking device with an emergency release device according to the generic term of claim 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.electromechanical actuated Brakes include an electrically operated actuator, usually one Electric motor which actuates a friction member against a braked Element, e.g. a brake disc, presses. In case of failure of the Actuator, it is usually no longer possible, the brake from the tightened Condition to be solved. Known electromechanical brakes therefore include i. d. Pure emergency release, by means of which the brake can be released even if the power supply fails can.

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.The possibility of an emergency release is particularly important for wedge brakes. Wedge brakes include an actuator-actuated wedge member that is moved slightly parallel to the direction of movement of a member to be braked (eg, a brake disc), and because of its wedge surface, it is simultaneously urged toward the member to be braked. Such wedge brakes are for example from the DE 101 54 178 B4 or the DE 102 18 825 A1 known. By acting during clamping friction between the friction member and the friction surface, the wedge member is automatically taken at high friction in the direction of movement and pushes even more against the braked element (self-reinforcement). Once the braking effect has reached a predetermined value, the wedge member is held by the actuator or moved back to an optimal position.

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.wedge brakes are preferably operated at an operating point at which no or only very small compressive or tensile forces are exerted on the wedge element have to. In case of unfavorable, i.e. high friction between the friction member and the friction surface is the Wedge element, however, stronger taken in the direction of movement and can block the brake when the actuator fails. In such a case it must be possible be able to solve the wedge brake even when de-energized.

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.From the DE 10 2005 049 785 B3 an emergency release device with a lever mechanism is known, which is arranged between an abutment and the friction member of the brake. The emergency release device further comprises an electrically operated holding member which holds the lever mechanism in the energized state in a rigid position and releases in the de-energized state.

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.Another electromechanically actuated brake with an emergency release device is from the JP 2002-357 234 A known. The emergency release device disclosed therein comprises a switch pin that can be switched between predefined positions. In the event of a power failure, the switch pin moves from a rigid position in which the braking forces are transmitted to an abutment, into an emergency release position in which the brake friction member can disengage from the braked member.

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.It Therefore, the object of the present invention is an emergency release device for one To create a wedge brake, releasing the brake in case of failure of the actuator allows.

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.Is solved this task according to the invention by the specified in claim 1 and in claim 7 Characteristics. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

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.One essential aspect of the invention is a lever mechanism provide, in the normal operating condition, a rigid connection creates between the actual brake and an abutment and which automatically releases the brake when de-energized. The lever mechanism is designed so that it is in the rigid state of the brake acting braking forces receives and in the released state, a movement of the friction member from the friction surface away allows. This has the significant advantage that the brake at a disorder of the actuator, for example, in case of power failure, automatically triggers and in particular can not block.

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.Of the Lever mechanism is preferably by an electrically operated holding device, such as. an electromagnet, which holds the lever mechanism Automatically releases in case of power failure. The holding device can for example, with an anchor element provided on the lever mechanism interact, which is released in the event of a power failure.

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.According to one preferred embodiment of Invention, the lever mechanism comprises at least one knee lever, having at least two legs connected to each other via a hinge are. When energized (normal condition) the toggle lever is in Essentially stretched and can thus absorb the braking forces. When de-energized (fault condition), the knee lever preferably angled at the joint and thus releases the brake. The toggle extends preferably approximately perpendicular to the friction surface of the braked element.

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.The lever mechanism according to the invention comprises at least two toggle levers, which are arranged substantially perpendicular to the friction surface and parallel to each other, and a third toggle lever which extends transversely to the two parallel toggle levers and connects them together. Each of the knee levers preferably comprises at least two legs, which are each connected to each other via a hinge.

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.Of the is lever mechanism according to the invention preferably biased so that it automatically moves to a release position moves when the holding device releases it. To this end the lever mechanism preferably comprises a corresponding pretensioning device, such as B. a spring.

Die Vorspanneinrichtung kann beispielsweise an einem der Kniehebel angreifen, um diesen in die abgewinkelte Position zu bewegen.The Biasing means may, for example, engage one of the toggle levers, to move it to the angled position.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Keilbremse mit einem Notlösemechanismus im Normalzustand; und 1 a schematic representation of a wedge brake with a Notlösemechanismus in the normal state; and

2 eine Keilbremse mit einem Notlösemechanismus im freigegebenen Zustand. 2 a wedge brake with a emergency release mechanism in the released state.

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. 1 shows a side view of a wedge brake 1 with emergency release device 2 , The brake is in total with the reference numeral 1 and the emergency release device with the reference numeral 2 characterized.

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.In the brake shown here 1 it is a known wedge brake with a movable wedge plate 13 from an actuator (not shown) in the direction of the arrow 15 is moved to tighten or release the brake. The movable wedge plate 13 includes at its front a brake pad, which is against the friction surface 16 a brake disc 14 acts. At the back of the movable wedge plate 13 are several wedge surfaces 17 provided, which is based on roles 18 support and slide along these. The roles 18 serve in particular to reduce the sliding friction. During a movement of the wedge plate 13 in the direction of the arrow 15 This is because of their wedge surfaces 17 also pressed in the direction of the brake disc or moved away from it.

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.During a braking process, the movable wedge plate 13 from the brake disc 14 taken and pressed even more against the brake disc 14 (Self-reinforcement). As a result, a very high braking force can be achieved with a very low operating force.

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.The brake mechanism further includes a fixed wedge plate 12 having corresponding wedge surfaces at its front. The above roles 18 are between the two wedge plates 12 . 13 arranged. The fixed wedge plate 12 takes on the brake 1 acting force and directs this towards a caliper 10 further. At the back of the fixed wedge plate 12 is a driver 11 provided, only for attachment of the emergency release device 2 serves.

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.The emergency device 2 In this embodiment, a total of three toggle lever 3 - 5 that form a lever mechanism. Two of the toggle levers ( 3 . 4 ) run substantially perpendicular to the friction surface 16 the brake disc 14 and are frontally each with the driver 11 or an abutment 10 articulated. The third toggle 5 runs essentially transversely to the other two toggle levers 3 . 4 and connects them together. Every toggle 3 - 5 has two thighs 3a . 3b ; 4a . 4b ; 5a . 5b that have a joint 9 connected to each other.

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.The emergency release device 2 further comprises an electrically operated holding member 7 , such as an electromagnet that holds the lever mechanism in the illustrated rigid position, as long as the retaining member 7 is energized. The holding member 7 holds an anchor 8th , the transversely running toggle 5 is attached. In the rigid position, the individual toggle lever 3 - 5 essentially stretched and therefore can be used on the brake 1 absorb acting force and to the caliper 10 hand off.

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.In case of power failure, the holding member gives 7 the anchor 8th automatically free, eliminating the toggle 3 - 5 at her middle joint 9 bend and thereby release the brake. The brake mechanism with the movable wedge plate 13 can then be from the brake disc 14 move away.

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.The dissolved state is in 2 shown. Here, the same elements are designated by the same reference numerals. As you can see, the brake has changed 1 by a distance Δx from the brake disc 14 moved away.

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.The release of the brake 1 is here by a spring 6 supports, between the transverse toggle 5 and the driver 11 is arranged. The feather 6 is biased in the normal state and exerts a force that the lever mechanism 2 moved out of the rigid position.

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.The feather 6 Although supports the release of the lever mechanism 2 but not necessarily him conducive. When the toggle 3 - 5 in the rigid position are not fully stretched, but slightly angled, are the lever mechanism 3 - 5 the brake 1 automatically free as the levers 3 - 5 at their middle joints 9 automatically bend. The angular position of the individual toggle levers 3 - 5 However, in the rigid position must be so low that the holding member 7 the lever mechanism 3 - 5 even at maximum braking forces can still hold. A fully stretched arrangement of levers 3 - 5 in conjunction with a pretensioner 6 is therefore preferred.

Claims

Emergency release device for releasing an electromechanically actuated wedge brake ( 1 ) in the de-energized state, with - a lever mechanism ( 2 ), which is between an abutment ( 10 ) and a friction member ( 13 ) of the brake ( 1 ), and - an electrically operated holding member ( 7 ), the lever mechanism ( 2 ) in the energized state holds in a rigid position and releases in the de-energized state, so that the friction member ( 13 ) of a braked element ( 14 ), characterized in that the lever mechanism ( 2 ) two toggle levers ( 3 - 5 ) substantially perpendicular to a friction surface ( 16 ) and parallel to each other, and a third toggle lever ( 5 ), which is approximately transversely to the two parallel toggle levers ( 3 . 4 ) and connects them together.

Emergency release device according to claim 1, characterized in that the lever mechanism ( 2 ) at least one toggle ( 3 - 5 ) with at least two legs ( 3a . 3b ; 4a . 4b ; 5a . 5b ), which via a joint ( 9 ), wherein the toggle lever ( 3 - 5 ) is substantially stretched in the energized state and in the de-energized state at the joint ( 9 ) angles.

Emergency release device according to claim 2, characterized in that each of the toggle levers ( 3 - 5 ) at least two legs ( 3a . 3b ; 4a . 4b ; 5a . 5b ) and at least one intervening joint ( 9 ).

Emergency release device according to one of the preceding claims, characterized in that the lever mechanism ( 2 ) a biasing device ( 6 ) which biases the lever mechanism in a release direction.

Emergency release device according to claim 4, characterized in that the biasing device is a spring element ( 6 ).

Emergency release device according to claim 5, characterized in that the spring element ( 6 ) between a fixed wedge plate ( 12 ) and one of the toggle levers ( 3 - 5 ) is arranged.

Braking device, in particular for motor vehicles, having an actuator and a friction element actuated by the actuator ( 13 ) placed on a friction surface ( 16 ) of an element to be braked ( 14 ), characterized by an emergency release device ( 2 ) according to any one of the preceding claims.