DE102006003132A1

DE102006003132A1 - Notlösevorrichtung für eine Bremse

Info

Publication number: DE102006003132A1
Application number: DE200610003132
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: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: DE102006003132B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Notlösevorrichtung für eine Bremse (1), insbesondere eine selbstverstärkende Bremse, umfassend ein Druckelement (8), das gegen eine Bremseneinheit (2) wirkt und in einer ersten Richtung (y) verstellbar ist, um die Bremse im Falle einer Störung zu lösen. Der Lösemechanismus (9, 12) umfasst ein Verstellelement (9), das im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung (y) des Druckelements (8) bewegbar ist, und einen elektrisch betätigten Aktuator, der das verstellbare Element im bestromten Zustand in einer Arbeitsposition hält und im stromlosen Zustand freigibt, so dass es sich in eine Freigabeposition bewegt und dabei das Druckelement (8) freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Notlösevorrichtung für eine Bremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Bremsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Elektromechanische Bremsen umfassen ein Reibglied, das mittels eines Aktuators, meist ein Elektromotor, gegen ein abzubremsendes Element, wie z.B. eine Bremsscheibe gedrückt werden kann. Bei einem Ausfall des Aktuators ist es in der Regel nicht mehr möglich, die Bremse aus dem angezogenen Zustand zu lösen. Elektromechanisch betätigte 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 selbst verstärkenden Bremsen, wie z.B. Keilbremsen, von Bedeutung. Keilbremsen umfassen ein Keilelement, das etwa parallel zur Reibfläche des abzubremsenden Elements bewegt wird, wobei es wegen seiner Keilfläche gleichzeitig auch in Richtung des abzubremsenden Elements gedrückt wird. Derartige Keilbremsen sind beispielsweise aus der DE 101 545178 B4 oder DE 102 18825 A1 bekannt. Bei einer Betätigung der Keilbremse wird das Keilelement vom abzubremsenden Element mitgenommen und drückt dadurch noch stärker gegen das abzubremsende Element (Selbstverstärkung). Bei ungünstigen, d.h. hohen Reibwerten zwischen Reibglied und Reibfläche des abzubremsenden Elements wird das Keilelement so stark in Bewegungsrichtung mitgenommen, dass es die Bremse bei einem Ausfall des Aktuators blockieren kann. In einem solchen Fall muss es möglich sein, die Bremse auch im stromlosen Zustand wieder zu lösen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Notlösevorrichtung für eine Bremse bzw. eine Bremse mit einer solchen Notlösevorrichtung zu schaffen, die auch bei einem Ausfall des Aktuators geöffnet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 8 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Notlösemechanismus zu schaffen, der zwischen einem Reibglied (z. B. Bremsbelag) und einem Widerlager (z.B. einem Bremssattel) angeordnet ist und dessen Erstreckung (Dicke) in Normalrichtung verringert werden kann, um die Bremse zu lösen. Der Notlösemechanismus umfasst ein Druckelement, das gegen eine Bremseneinheit wirkt und zwischen einer vorderen und einer zurückgezogenen Position verstellt werden kann. Das Druckelement wirkt mit einem Verstellelement, wie z. B. einem Schieber, zusammen, das der zwischen einer Arbeitsposition und einer Freigabeposition bewegbar ist und das Druckelement in der Arbeitsposition blockiert und in der Freigabeposition frei gibt. Das Verstellelement wird wiederum von einem elektrisch betätigten Aktuator betätigt. Der Aktuator hält das Verstellelement im bestromten Zustand in der Arbeitsposition und gibt es im stromlosen Zustand frei, so dass es sich in die Freigabeposition bewegen kann. Eine solche Notlösevorrichtung hat den wesentlichen Vorteil, dass sie besonders einfach aufgebaut und kostengünstig ist.

Das Verstellelement umfasst vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt in der Arbeitsposition und der zweite Abschnitt in der Freigabeposition mit dem Druckelement zusammenwirkt.

Die Bewegungsrichtungen des Druckelements und des Verstellelements sind vorzugsweise orthogonal zueinander. Die Bewegungsrichtung des Druckelements verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zur Reibfläche des abzubremsenden Elements (Normalrichtung) und die Bewegungsrichtung des Verstellelements quer dazu.

Das Verstellelement hat vorzugsweise eine oder mehrere Keilflächen, mit denen eine translatorische Bewegung des Verstellelements in eine dazu senkrechte Bewegung des Druckelements umgesetzt werden kann. Das Druckelement bewegt sich bei einer Betätigung des Verstellelements entsprechend dieser wenigstens einen Keilfläche in Normalrichtung nach vorne bzw. zurück.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Notlösevorrichtung einen Aktuator, der eine Nockenwelle antreibt. Der Nocken wirkt dabei vorzugsweise mit dem Verstellelement zusammen. In der Arbeitsposition befindet sich der Nocken vorzugsweise geringfügig neben einem äußeren Totpunkt, wodurch ein Verdrehen der Nockenwelle begünstigt wird, wenn sie im stromlosen Zustand vom Aktuator nicht mehr gehalten wird.

Das Verstellelement ist vorzugsweise in Richtung der Freigabeposition vorgespannt, so dass es bei einem Stromausfall am Aktuator automatisch in Richtung der Freigabeposition bewegt wird. Als Vorspanneinrichtung kann beispielsweise eine Feder vorgesehen sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auf einer, vorzugsweise auf beiden Seiten des Verstellelements Wälzkörper vorgesehen, um die Reibung bei der Freigabe der Bremse zu vermindern. Dadurch lässt sich das Verstellelement auch im zugespannten Zustand der Bremse noch bewegen, wenn Kräfte von mehreren kN auf die Bremse wirken.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfassen das Verstellelement und das Druckelement einander gegenüberliegende Seiten, von denen wenigstens eine eine abgeschrägte Fläche aufweist. Zwischen den gegenüber liegenden Seiten ist wenigstens ein Wälzkörper vorgesehen, der beim Auslösen der Notlösevorrichtung entlang der abgeschrägten Fläche gleitet. Dadurch kann sich das Druckelement in Richtung des Widerlagers bewegen und sich damit vom abgebremsten Element lösen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse mit Notlösevorrichtung;
2 eine perspektivische Darstellung einer Notlösevorrichtung im Normalbetrieb; und
3 eine perspektivische Darstellung der Notlösevorrichtung von 2 in der Freigabeposition.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Scheibenbremse 1 mit Notlösevorrichtung 3, die nach dem Schwimmsattelprinzip aufgebaut ist. Die Scheibenbremse 1 umfasst im Wesentlichen eine Bremseneinheit 2, mittels der ein Bremsbelag 6 gegen eine Bremsscheibe 7 gedrückt bzw. davon gelöst werden kann, sowie die Notlösevorrichtung 3 und einen Bremssattel 4, der das Widerlager der Anordnung bildet. Die Notlösevorrichtung 3 ist hier zwischen der Bremseneinheit 2 und der Bremsscheibe 7 angeordnet.
Bei der Bremseneinheit 2 kann es sich im Prinzip um jede beliebige Bremse, wie z.B. eine hydraulische oder elektromechanische Bremse, insbesondere eine elektromechanische Keilbremse, handeln. Die Bremseneinheit 2 umfasst einen entsprechenden Aktuator (nicht gezeigt), der den Bremsbelag 6 in Richtung der Bremsscheibe 7 bzw. davon weg bewegen kann eine zugehörige Mechanik, sowie ggf. eine Elektronik.
Die Notlösevorrichtung 3 ist derart gestaltet, dass ihre Erstreckung (Dicke) in y-Richtung verringert werden kann, um die Bremseneinheit 2 mit dem Reibglied 6 von der Bremsscheibe 7 zu lösen. Bei einer Störung der Bremse 1, wie z.B. einem Stromausfall, löst die Notlösevorrichtung 3 automatisch aus und gibt die Bremse frei, so dass sich die Bremseneinheit 2 mit dem Bremsbelag 6 in Richtung des Bremssattels 4 bewegen kann. Im Normalbetrieb bildet sie dagegen eine starre Verbindung zwischen Bremseneinheit 2 und Bremssattel 4, die die an der Bremse wirkenden Normalkräfte (in Richtung y) aufnimmt und in den Bremssattel 4 weiter leitet.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Notlösevorrichtung 3 von 1. Die Notlösevorrichtung 3 umfasst ein Druckelement 8, das gegen die Bremseneinheit 2 wirkt und zwischen einer vorderen Position (hier dargestellt) und einer zurückgezogenen Position verstellt werden kann. Die Bewegungsrichtung des Druckelements 8 entspricht dabei im Wesentlichen einer Normalrichtung y in Bezug auf die Reibfläche 5 der Bremsscheibe 7.
Das Druckelement 8 wirkt mit einem Schieber 9 zusammen, der im Wesentlichen quer zur Normalrichtung y, in einer Richtung x bewegt werden kann. Der Schieber 9 ist mittels einer Feder 13 vorgespannt und wird von einer Nockenwelle 12 mit einem Nocken 16 in seiner Arbeitsposition gehalten. Die Nockenwelle 12 erstreckt sich in der Normalrichtung y und wird von einem Elektromotor 11 angetrieben.
Der Nocken 16 wirkt gegen eine Stirnfläche des Schiebers 9 und befindet sich im Normalbetrieb nahe seinem äußeren Totpunkt. Die Bewegung des Druckelements 8 nach unten bzw. hinten wird dabei durch den Schieber 9 blockiert. Bei einem Stromausfall bewegt sich der Schieber 9, angetrieben durch die Feder 13, in Richtung seiner Freigabeposition (Richtung x), wobei der Nocken 16 zur Seite gedrückt wird, da die Nockenwelle 12 nicht mehr vom Elektromotor 11 gehalten wird.
Der Schieber 9 hat auf seiner dem Druckelement 8 zugewandten Seite mehrere abgeschrägte Flächen 14, denen jeweils ein Wälzkörper 10 zugeordnet ist. Wenn sich der Schieber 9 in Richtung seiner Freigabeposition bewegt, rollen die Wälzkörper entlang der Keilflächen 14 in die Vertiefungen des Schiebers 9. Dadurch findet gleichzeitig eine Bewegung des Druckelements 8 in Normalrichtung y, also von der Bremsscheibe 7 weg, statt. Die Bremse 1 wird somit bei einem Stromausfall automatisch gelöst. Die gelöste Position ist in 3 dargestellt.
Auf der Rückseite des Schiebers 9 befinden sich hier ebenfalls mehrere Wälzkörper 10, die zur Verringerung der Reibung dienen. Die Wälzkörper 10 können, wie dargestellt, stabförmige Körper sein, können aber z.B. auch als Kugeln realisiert sein. Die Notlösevorrichtung 3 umfasst außerdem ein Gehäuse 18, in dem der Notlösemechanismus 8, 9 angeordnet ist.
Im Normalbetrieb (siehe 2) liegen die Wälzkörper 10 auf einer Stufe 17 des Schiebers 9, deren Grundfläche sich quer zur Normalrichtung y erstreckt. In der Freigabeposition befinden sich die Wälzkörper 10 dagegen in den Vertiefungen des Schiebers 9. Die Bremse 1 kann im geöffneten Zustand auch durch eine Bremsbetätigung nicht mehr gespannt werden.
Sobald wieder ausreichend elektrische Energie im Bremssystem zur Verfügung steht, werden der Stellmotor 11 bestromt und die Nockenwelle 12 angetrieben, um den Notlösemechanismus 8, 9 in die Arbeitsposition (2) zurück zu bewegen. Die Feder 13 wird dadurch wieder gespannt und die oberen Wälzkörper 10 rollen aus der Senke zurück auf das Plateau 17. Dadurch bewegt sich auch das Druckelement 8 wieder zurück in seine ursprüngliche Lage. Die Bremse 1 ist damit wieder betriebsbereit und kann bei einer Betätigung wieder Kraft aufbauen und eine Bremsung durchführen.

Claims

Notlösevorrichtung (3) für eine Bremse (1), insbesondere eine selbst verstärkende Bremse, umfassend ein Druckelement (8), das gegen eine Bremseneinheit (2) wirkt und in einer ersten Richtung (y) verstellbar ist, um die Bremse im Falle einer Störung zu lösen, gekennzeichnet durch, ein Verstellelement (9), das zwischen einer Arbeitsposition und einer Freigabeposition bewegbar ist und das Druckelement (8) in der Arbeitsposition blockiert und in der Freigabeposition frei gibt, sowie einen elektrisch betätigten Aktuator (11), der das Verstellelement (9) im bestromten Zustand in der Arbeitsposition hält und im stromlosen Zustand freigibt.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8) in einer Normalrichtung (y) und das Verstellelement (9) im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung (y) des Druckelements (8) bewegbar ist.
Notlösevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (9) eine oder mehrere Keilflächen (14) aufweist.
Notlösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11) eine Nockenwelle (12) antreibt, die mit dem Verstellelement (9) zusammenwirkt.
Notlösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspanneinrichtung (13) vorgesehen ist, die das Verstellelement (9) in die zweite Richtung (x) vorspannt.
Notlösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (9) und das Druckelement (8) einander gegenüberliegende Seiten aufweisen, von denen wenigstens eine eine abgeschrägte Fläche (14) umfasst, wobei zwischen den gegenüberliegenden Seiten wenigstens ein Wälzkörper (10) vorgesehen ist.
Notlösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Verstellelements (9) Wälzkörper (10) vorgesehen sind.
Bremsvorrichtung mit einem Reibglied (6), das mittels eines Aktuators gegen ein abzubremsendes Element (7) bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Notlösevorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlösevorrichtung (3) zwischen einer Bremseneinheit (2) und einem Widerlager (4) angeordnet ist.