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Die Erfindung betrifft eine Handbremse umfassend einen Handbremshebel zur Bedienung der Handbremse, eine Betätigungsstange und eine Sperrklinke, die in ein Zahnsegment lösbar eingreift.
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Handbremsen werden in Fahrzeugen gewöhnlich genutzt, um das Fahrzeug im Stillstand sicher zu halten. Dafür ist die Handbremse mit den Radbremsen gekoppelt. Wird ein Handbremshebel der Handbremse verschwenkt, erfolgt das Anlegen einer Bremskraft an die Räder. Im Stillstand soll die Radbremse aktiviert bleiben. Daher muss der Handbremshebel in eine angezogene Position fixiert werden. Zur Fixierung greift eine am Handbremshebel angeordnete Sperrklinke in ein feststehendes Zahnsegment ein und verrastet in der Folge. Damit bleibt eine gewünschte Bremskraft an das Fahrzeug angelegt und eine ungewollte Bewegung wird vermieden. In der angezogenen Position liegt eine große Kraft an der Sperrklinke an. Zudem wird die Sperrklinke während der Laufzeit des Fahrzeugs häufig gelöst und verrastet. Dennoch muss trotz dieser hohen Beanspruchung sichergestellt werden, dass die Sperrklinke zuverlässig in das Zahnsegment eingreift. Eine Abnutzung oder ein Brechen der Sperrklinke sollte daher vermieden werden. Um dieser Belastung stand zu halten, werden Sperrklinken bisher aus besonders festen Materialen gefertigt. Diese Materialen sind zum einen aufwendig in der Herstellung und Verarbeitung. Zum anderen weisen sie ein hohes Gewicht auf und sind kostspielig.
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Aus der
DE 196 00 582 A1 ist eine Sperrklinke für eine Fahrzeughandbremse bekannt, welche in ein Zahnsegment eingreift. Zur Verminderung von Geräuschen bei der Betätigung der Handbremse, besteht die Sperrklinke aus zwei Teilen. Die Teile sind beweglich zueinander angeordnet, wodurch das Reiben der Sperrklinke über das Zahnsegment vermieden werden soll. Die Herstellung und Montage einer solchen Sperrklinke ist aufgrund des komplizierten und vielteiligen Aufbaus sehr aufwendig und kostenintensiv. Zudem kann der fehlerfreie und zuverlässige Gebrauch nicht sichergestellt werden.
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Die
DE 196 00 582 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung für eine Handbremse in Kraftfahrzeugen mit einer als Kipphebel ausgestalteten Mitnehmerklinke. Diese Mitnehmerklinke umfasst zwei drehbar zueinander angeordnete Feststellklinkenhälften, wovon eine dieser Feststellklinkenhälften mit einem Rastzahn versehen ist, der zum Eingriff in eine Verzahnung eines feststehenden Zahnsegments eingerichtet ist. Die andere Feststellklinkenhälfte ist an eine Druckstange angeschlossen.
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Die Erfindung hat daher das Ziel, eine Sperrklinke für eine Handbremse eines Fahrzeugs und eine Handbremse bereit zustellen, die günstig in der Herstellung sind, sowie ein geringes Gewicht aufweisen, und dennoch zuverlässig und sicher ihre Funktion erfüllen.
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Die Aufgabe wird mit einer Handbremse gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Es wird eine Handbremse für ein Fahrzeug beansprucht, die einen Handbremshebel zur Bedienung der Handbremse aufweist, der an einem Trägerblock schwenkbar gelagert ist. Gegenüber dem Handbremshebel wird eine Betätigungsstange verschiebbar geführt. Die Betätigung der Betätigungsstange erfolgt durch einen Taster, der an einem Ende der Betätigungsstange angeordnet ist. Die Handbremse umfasst darüber hinaus eine Sperrklinke, die an dem Handbremshebel über ein Drehlager beweglich gelagert ist. Die Sperrklinke weist zum einen ein Betätigungsteil, welches an dem anderen Ende der Betätigungsstange befestigt ist, und zum anderen ein Rastteil auf, das in ein Zahnsegment eingreift. Das Zahnsegment ist an dem Trägerblock angeordnet. Das Rastteil besitzt eine höhere mechanische Belastbarkeit als das Betätigungsteil.
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Das Rastteil und das Betätigungsteil sind fest verbunden, so dass eine Drehbewegung, zwischen Betätigungsteil und Rastteil unterbunden ist.
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Das Rastteil ist aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mindestens 400 N/mm2 gefertigt, und dass das Betätigungsteil ist aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von weniger als 100 N/mm2 gefertigt. Im verrasteten Zustand der Sperrklinke wirkt ein Großteil der wirkenden Kraft über das Zahnsegment auf das Rastteil, wobei diese auf das Rastteil wirkende Kraft wesentlich größer ist als eine Kraft KB , die über die Betätigungsstange auf das Betätigungsteil wirkt.
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Die Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Handbremshebel in angezogener Position ein Großteil der auf die Sperrklinke wirkende Kraft auf das Rastteil gerichtet ist, welches mit dem Zahnsegment in Eingriff steht. Demgegenüber braucht das Betätigungsteil nur einer geringen Krafteinwirkung standhalten. Aus diesem Grund kann das Betätigungsteil derart gefertigt werden, dass es wenig mechanisch belastbar ist. Eine Fertigung aus einem weniger festen Material ist beispielsweise denkbar, welches sich durch Leichtigkeit und eine bessere Handhabung auszeichnet. Eine Gewichtsreduzierung und Kostenersparnis kann auch durch die Verwendung wenigen Materials für das Betätigungsteil erzielt werden. Sowohl das Gewicht als auch die Herstellbarkeit der gesamten Sperrklinke und der Handbremse werden demnach signifikant verbessert. Trotz der weniger beanspruchbaren Ausgestaltung des Betätigungsteils bleibt die Sperrklinke stabil und die Funktionalität kann über einen langen Zeitraum gewährleistet werden.
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Zum Lösen der Handbremse muss der Taster betätigt werden, so dass die Betätigungsstange verschoben wird. Da die Sperrklinke an der Betätigungsstange befestigt ist, erfolgt eine Bewegung der Sperrklinke. Durch diese Bewegung löst sich der Rastteil der Sperrklinke von dem Zahnsegment. Der Handbremshebel kann nun in eine beliebige Position gegenüber dem Trägerblock verschwenkt werden. Nach Erreichen der gewünschten Position wird der Druck auf den Taster beendet, die Betätigungsstange verschiebt sich zurück und die Sperrklinke verrastet wieder mit dem Zahnsegment.
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Das Rastteil ist aus einem Material gefertigt, welches eine Zugfestigkeit von mindestens 400 N/mm2 besitzt. Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass auftretende Kräfte nicht zur Beschädigung oder zum Bruch der Sperrklinke führen. Beispielsweise eignet sich wärmevergüteter Edelstahl, der eine Legierung aufweist. Zum Beispiel können Chrom und/oder Molybdäm-Legierungen zur Härtung des Stahls genutzt werden. Zur weiteren Optimierung sind eingeprägte Strukturen im Rastteil denkbar. Entweder dienen Strukturen, beispielsweise Rippen, zur Verstärkung, wodurch das Rastteil dünner ausgestaltet sein kann, oder aber es sind freiliegende Abschnitte vorgesehen, die in einem Bereich geringer mechanischer Belastung vorgesehen sind. So kommt insgesamt weniger Material zum Einsatz. Dies spart nicht nur Gewicht, sondern ist zudem kostengünstiger.
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Das Betätigungsteil benötigt dagegen eine geringe mechanische Belastbarkeit. Es weist eine Zugfestigkeit kleiner 100 N/mm2 auf. In einen solchen Fall eignen sich insbesondere Kunststoffe für die Fertigung des Betätigungsteils, da diese nicht nur leicht und kostengünstig sind, sondern auch einfach in der Verarbeitung. Darüber hinaus ist es möglich, das Betätigungsteil zwar aus einem festen Material zu fertigen, aber eine besonders dünne Ausgestaltung zu wählen. Auch bei der Gestaltung des Betätigungsteils sind Materialeinsparungen durch lochartige Abschnitte denkbar.
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Das Rastteil ist fest mit dem Betätigungsteil verbunden. Auf diese Weise kann der Rastteil nach Betätigung der Betätigungsstange zuverlässig von dem Zahnsegment gelöst und eine ungewollte Geräuschentwicklung beim Bewegen des Rastteils vermieden werden.
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Fertigungstechnisch einfach und stabil sind zum Beispiel Clips- oder Steckverbindungen zwischen Betätigungsteil und Rastteil. Auch sind Verklebungen oder Schweißverbindungen denkbar.
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Zum Eingriff am Zahnsegment verfügt das Rastteil vorzugsweise über einen Rasthaken, welcher in ein entsprechenden Rastkranz am Zahnsegment eingreifen kann. Der Rastkranz verläuft über eine ausreichend großen Abschnitt des Zahnsegments, um eine Vielzahl von einstellbaren Positionen des Handbremshebels zu ermöglichen.
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Das Betätigungsteil weist wiederum ein Befestigungsabschnitt auf, um an der Betätigungsstange befestigt zu werden. Der Befestigungsabschnitt sollte eine Bewegung des Befestigungsteils ermöglichen. Es ist zum Beispiel ein einfaches Verhaken mit der Betätigungsstange denkbar. Die Befestigung kann auch über ein Kugellager oder eine Zapfenverbindung erfolgen.
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Die Sperrklinke ist über ein Drehlager an dem Handbremshebel lagerbar. Vorzugsweise ist das Drehlager am Rastteil über eine Ausnehmung angeordnet. Am Drehlager liegt ebenfalls ein großer Betrag der Kraft an, so dass die Anordnung am stabilen und belastbaren Rastteil vorteilhaft ist. Das Drehlager sollte eine Drehbewegung der Sperrklinke ermöglichen. In Folge dessen kann das Rastteil durch eine kurze Drehung von Zahnsegment gelöst werden.
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Um einen Verlust der Sperrklinke beim Transport zu vermeiden und die Montage der Betätigungsstange mit der Sperrklinke zu erleichtern, kann das Betätigungsteil zunächst bewegungsfest an der Betätigungsstange befestigt sein. Dafür eignet sich ein zusätzliches lösbares Filmscharnier. Bei der ersten Betätigung der Betätigungsstange reißt das Filmscharnier und die Beweglichkeit des Betätigungsteils ist gewährleistet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert:
- 1a zeigt eine erfindungsgemäße Handbremse mit einer Schnittansicht eines Handbremshebels in angezogener Position.
- 1b zeigt die Handbremse gemäß 1a mit einer abstrakten Veranschaulichung der auftretenden Kräfte.
- 2 zeigt eine Sperrklinke.
- 3a zeigt die eine Seite einer Sperrklinke.
- 3b zeigt die andere Seite der Sperrklinke gemäß 3a.
- 4a zeigt eine Sperrklinke mit einem Befestigungsabschnitt an einer Betätigungsstange.
- 4b zeigt den Befestigungsabschnitt der Sperrklinke gemäß 4a im Detail.
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Eine erfindungsgemäße Fahrzeughandbremse, dargestellt in 1a, umfasst einen Handbremshebel 20, der an einem Trägerblock 30 schwenkbar gelagert ist. Hierfür dient die Lagerung 21, die eine Schwenkbewegung des Handbremshebels 20 ermöglicht. Innerhalb des Handbremshebels 20 ist eine Betätigungsstange 40 vorgesehen. Die Betätigungsstange 40 kann gegenüber dem Handbremshebel 20 in einer Führung 43 verschoben werden. Um die Betätigungsstange 40 zu verschieben und damit zu betätigen, ist ein Taster 44 an einem Ende 41 der Betätigungsstange 40 angeordnet. Zur Betätigung und Rückführung befindet sich eine Feder 45 an dem Ende 41, so dass eine Rückstellkraft auf den Taster 44 wirkt.
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Darüber hinaus ist am Handbremshebel 20 eine Sperrklinke 10 beweglich gelagert. Um die Bewegung der Sperrklinke 10 zu realisieren, ist ein Drehlager 22 vorgesehen, welches die Sperrklinke 10 mit dem Handbremshebel 20 verbindet. Die Sperrklinke 10 verfügt über ein Betätigungsteil 11, dass an dem anderen Ende 42 der Betätigungsstange 40 befestigt ist. Als Befestigung dient ein Befestigungsabschnitt 13, der in Form eines Hakens ausgestaltet ist. Der Befestigungsabschnitt 13 greift in das entsprechend ausgestaltete Ende 42 der Betätigungsstange ein. An dem Betätigungsteil 11 schließt sich ein Rastteil 12 an. Das Rastteil 12 greift wiederum lösbar in ein Zahnsegment 50 ein, welches über die Befestigung 51 an dem Trägerblock 30 angeordnet ist. Um den Eingriff zu realisieren, verfügt einerseits das Rastteil 12 über einen Rasthaken 14. Andererseits weist das Zahnsegment 50 einen Rastkranz 52 auf, in den der Rasthaken 14 an verschiedenen Positionen eingreifen und gelöst werden kann. Die Sperrklinke 10 zeichnet sich dadurch aus, dass das Rastteil 12 eine höhere mechanische Belastbarkeit besitzt als das Betätigungsteil 11.
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Diese Ausgestaltung des Betätigungsteils 11 und Rastteils 12 ist durch die charakteristische Kraftverteilung an der Handbremse möglich. 1b zeigt abstrakt die Richtung und Stärke der auf die im Handbremse wirkende Kraft, während die Sperrklinke 10 verrastet ist und der Handbremshebel 20 dementsprechend in einer Position fixiert ist. In der dargestellten Position ist die Handbremse angezogen. Das heißt, mit Hilfe der Handbremse wird eine Bremskraft angelegt und das Fahrzeug im Stillstand gehalten. Ein Großteil der wirkenden Kraft liegt über dem Zahnsegment 50 an dem Rastteil 12 an. Diese Kraft KR ist wesentlich größer als eine Kraft KB , die über die Betätigungsstange 40 auf das Betätigungsteil 11 wirkt. Die Kraft KB entsteht insbesondere bei der Betätigung der Betätigungsstange 40 über den Taster 44. Aufgrund der eher leichten Kraft KB ist es möglich, das Betätigungsteil 11 gering mechanisch belastbar zu gestalten. Wohingegen das Rastteil 12 eine hohe Kraft KR standhalten muss und daher eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen sollte.
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Das Betätigungsteil 11 kann demgemäß wesentlich leichter und kostengünstiger gefertigt werden, beispielsweise aus einem günstigen, weniger festen und damit besser bearbeitbaren Material. Auch kann eine dünne Ausgestaltung das Gewicht minimieren. Dadurch werden das Gewicht und die Herstellungskosten der Sperrklinke 10 verringert. Dennoch bleibt die Stabilität und Funktionalität der Sperrklinke 10 durch das belastbare Rastteil 12 über einen langen Zeitraum gewährleistet. Somit funktioniert auch die Handbremse zuverlässig und das Fahrzeug wird jederzeit im Stillstand sicher gehalten.
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In den 2 und 3a, b sind verschiedene Ausführungsformen einer Sperrklinke 10 aufgezeigt. Die Sperrklinke 10 verfügt über eine Betätigungsteil 11 und eine Rasteil 12. Das Betätigungsteil 11 ist geeignet, an eine Betätigungsstange einer Handbremse befestigt zu werden. Dafür ist ein Befestigungsabschnitt 13 vorgesehen. Der hakenförmige Befestigungsabschnitt 13 kann an die Betätigungsstange eingreifen. Auf diese Weise ist die Sperrklinke 10 sicher an der Betätigungsstange befestigt und eine Bewegung ist dennoch möglich. Das Rastteil 12 wiederum weist einen Rasthaken 14 auf, welcher geeignet ist, in ein Zahnsegment der Handbremse einzugreifen. Das Rastteil 12 besitzt eine höhere Belastbarkeit als das Betätigungsteil 11.
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Das Betätigungsteil 11 ist aus einem Kunststoff gefertigt, welcher eine Zugfestigkeit von ca. 50 N/mm2 aufweist. Der Kunststoff ist sowohl leicht als auch kostengünstig in der Verarbeitung und Herstellung. Dagegen besteht das Rastteil aus einem gehärteten Edelstahl mit einer zusätzlichen Molybdän/Chrom - Legierung, um die Festigkeit zu erhöhen. Damit ergibt sich eine Zugfestigkeit von ca. 450 N/mm2. Auf diese Weise ist die Funktionalität der Sperrklinke sicher gewährleistet und die Abnutzung über einen langen Nutzungszeitraum wird verhindert.
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Die Verbindung zwischen dem Betätigungsteil 11 und dem Rastteil 12 ist fest. Das heißt, eine Relativbewegung, insbesondere eine Drehbewegung, zwischen Betätigungsteil 11 und Rastteil 12 wird unterbunden. Gemäß 2 handelt es sich bei der Verbindung beispielsweise um ein Verclipsen bzw. Verhaken. Das Betätigungsteil 11 ist zumindest teilweise elastisch ausgestaltet, wodurch die Clipse 15 über das Rastteil 12 geschoben werden können und verhaken. Das Rastteil 12 kann so weder gedreht noch von dem Betätigungsteil 11 gelöst werden. Die Montage der Sperrklinke gestaltet sich auf diese Weise sehr einfach und komfortabel, da das Betätigungsteil 11 lediglich mit dem Rastteil 12 verclipst werden muss.
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Eine weitere Variante das Betätigungsteil 11 mit dem Rastteil 12 fest zu verbinden, wird in den 3a und b gezeigt. Das Betätigungsteil 11 verfügt über einen Zapfen 17, der in ein entsprechendes Zapfloch 18 im Rastteil 12 einsteckbar ist. Zusätzlich ist das Betätigungsteil 11 mit einem Rand ausgestattet, welcher das Rastteil 12 umgreifen kann. Auf diese Weise wird eine konstruktiv einfache und stabile Verbindung zwischen Betätigungsteil 11 und Rastteil 12 geschaffen.
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Die Sperrklinke 10 weist eine Ausnehmung 16 auf. Die Ausnehmung 16 dient zur Aufnahme eines Drehlagers, um die Befestigung mit einem Handbremshebel und die Schwenkbarkeit der Sperrklinke 10 sicherzustellen. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 16 am Rasteil 12 vorgesehen. Die auf die Handbremse wirkenden Kräfte sind besonders hoch im Bereich des Drehlagers und am Eingriffspunkt am Zahnsegment. Daher ist es sinnvoll, die Ausnehmung 16 für das Drehlager am Rastteil 12 anzuordnen, welches für hohe mechanische Belastungen ausgelegt ist.
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In den 4a und b sind eine Sperrklinke 10' und ein Teil einer Betätigungsstange 40' einer Fahrzeughandbremse dargestellt. Die Sperrklinke 10' verfügt über ein Betätigungsteil 11', welches einen Befestigungsabschnitt 13' in Form eines abgeflachten Kugelkopfs aufweist. Der Befestigungsabschnitt 13' greift in eine Aufnahme an einem Ende 42' des Betätigungsteils 11' ein. Mit dieser Befestigung erfolgt eine sichere Befestigung des Betätigungsteils 11' an der Betätigungsstange 40' und eine Drehbewegung des Betätigungsteil 11' ist dennoch möglich.
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Um die Montage der Betätigungsstange 40' gemeinsam mit der Sperrklinke 10' zu erleichtern und einen Verlust der Sperrklinke 10' beim Transport zu vermeiden, ist das Betätigungsteil 11' der Sperrklinke 10' mit der Betätigungsstange 40' zusätzlich über ein Filmscharnier 19 gesichert. Das Filmscharnier 19 fixiert die Sperrklinke 10' bis zur ersten Betätigung der Betätigungsstange 40'. Dabei reißt das Filmscharnier 19 auf und die Sperrklinke 10' wird für die Drehbewegung freigegeben.
