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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Parkbremssystem für ein Fahrzeug und insbesondere einen selbstsperrenden Mechanismus, der geeignet ist für die Verwendung in einem elektrischen Parkbremssystem.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Parkbremssystem für ein Fahrzeug ist ausgebildet für die Verhinderung einer Bewegung eines geparkten Fahrzeugs. Ein übliches Parkbremssystem wird manuell betätigt. Der Fahrer muss einen Hebel ziehen, um die Parkbremse einzulegen. Elektrische Parkbremssysteme (EPB-Systeme) ersetzen das traditionelle Parkbremssystem. Das EPB-System hat eine Anzahl von Aktuatoren, die jeweils durch einen Elektromotor angetrieben werden, um die Bremsen des Fahrzeugs zu betätigen. Der Aktuator kann eine Gewindespindel oder eine Kugelgewindespindel umfassen. Der Benutzer drückt einen Knopf, um den Motor zu betätigen, damit die Gewindespindel oder die Kugelgewindespindel des Aktuators betätigt wird und die Bremsen angelegt werden.
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Der Aktuator, bei dem eine Gewindespindel verwendet wird, hat jedoch eine geringen Wirkungsgrad. Selbst wenn die Verwendung einer Kugelgewindespindel den Wirkungsgrad des Aktuators verbessern kann, ist der Aktuator nicht selbstsperrend. Befindet sich das Fahrzeug an einem Hang, kann das Fahrzeug beginnen sich zu bewegen, nachdem die Bremsen angezogen wurden, wenn der Aktuator ”nachlässt”. Andernfalls muss der Motor über die gesamte Einsatzdauer der Parkbremse aktiv bleiben, was aus offensichtlichen Sicherheitsgründen nicht wünschenswert ist.
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ÜBERSICHT
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Aus diesem Grund wird ein selbstsperrender Mechanismus benötigt, der nicht ausschließlich, jedoch speziell für die Verwendung in einem elektrischen Parkbremssystem geeignet ist. Ebenso wird ein elektrisches Parkbremssystem mit einem selbstsperrenden Mechanismus benötigt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein selbstsperrender Mechanismus angegeben, umfassend: ein Antriebselement; ein angetriebenes Element, das für den Antrieb des Antriebselements angeordnet ist; ein stationäres Element; eine Anzahl von Verriegelungselementen und einen Verriegelungshalter, der das Antriebselement und das angetriebene Element umschließt, um die Verriegelungselemente zu halten, wobei der Verriegelungshalter umfasst: eine Stützbasis und eine Vielzahl von Rippen, die in einer Umfangsrichtung der Stützbasis an einer Innenwand der Stützbasis angeordnet sind, wobei sich ein axialer Endbereich jeder Rippe in das stationäre Element hinein erstreckt, wobei das Antriebselement, das angetriebene Element, das stationäre Element und der Verriegelungshalter koaxial zueinander angeordnet sind; wobei ein jeweiliges Verriegelungselement der Verriegelungselemente zwischen einer radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements und einer Innenwand des stationären Elements positioniert ist und wobei sich ein Abstand zwischen der radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements und der Innenwand des stationären Elements in einer Umfangsrichtung der radial äußeren Fläche von einer Mitte der radial äußeren Fläche zu gegenüberliegenden Seiten allmählich verringert, wobei ein maximaler Abstand zwischen der radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements und der Innenwand des stationären Elements größer ist als ein Durchmesser des Verriegelungselements, wobei ein minimaler Abstand zwischen der radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements und der Innenwand des stationären Elements kleiner ist als der Durchmesser des Verriegelungselements, wodurch bei Drehung des Antriebselements durch das angetriebene Element der Verriegelungshalter durch das Antriebselement gedreht wird, um jedes Verriegelungselement im Wesentlichen in der Mitte der jeweiligen radial äußeren Fläche positioniert zu halten; und wobei sich die radial äußere Fläche des angetriebenen Elements relativ zu dem Verriegelungselement dreht, wenn das angetriebene Element durch eine externe Kraft gedreht wird, wodurch das Verriegelungselement zwischen dem stationären Element und der radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements verriegelt und eine weitere Drehung des angetriebenen Elements verhindert wird.
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Vorzugsweise ist das stationäre Element auf ein axiales Ende der Stützbasis des Verrieglungshalters aufgesetzt.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Antriebsblock an dem Antriebselement vorgesehen. Eine Vielzahl von Anschlagblöcken ist an dem Antriebselement vorgesehen, wobei der mindestens eine Antriebsblock zwischen der Vielzahl von Anschlagblöcken angeordnet ist, wobei der mindestens eine Antriebsblock konfiguriert ist für den Eingriff mit der Vielzahl von Anschlagblöcken, um das angetriebene Element zu drehen, und wobei eine Außenfläche jedes der Vielzahl von Anschlagblöcken mindestens ein Bereich der radial äußeren Fläche des angetriebenen Elements ist.
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Vorzugsweise sind das Antriebselement und das angetriebene Element in der axialen Richtung der Reihe nach auf eine Welle aufgeschoben, wobei das Antriebselement mit der Welle fest verbunden ist, um sich mit der Welle zu drehen, und wobei das angetriebene Element drehbar mit der Welle verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst das Antriebselement ferner einen Befestigungsbereich. Der Befestigungsbereich ist mit der Welle fest verbunden. Der mindestens eine Antriebsblock erstreckt sich von dem Befestigungsbereich radial nach außen. Eine axiale Höhe des mindestens einen Antriebsblocks ist größer als eine axiale Höhe des Befestigungsbereichs. Ein Teil des mindestens einen Antriebsblocks erstreckt sich von dem Befestigungsbereich in der axialen Richtung, um einen Installationsraum zwischen dem mindestens einen Antriebsblock und der Welle zu definieren, wobei das angetriebene Element ferner einen Verbindungsbereich hat, der sich in den Installationsraum hinein erstreckt und drehbar auf die Welle aufgeschoben ist, und wobei jeder der Vielzahl von Anschlagblöcken sich von dem Verbindungsbereich radial nach außen erstreckt.
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Vorzugsweise umfasst der mindestens eine Antriebsblock eine Vielzahl von Antriebsblöcken, die in einer Umfangsrichtung des Antriebselements gleichmäßig an dem Antriebselement verteilt sind, wobei die Vielzahl von Antriebsblöcken und die Vielzahl von Anschlagblöcken des angetriebenen Elements in der Umfangsrichtung alternierend positioniert sind und wobei die Vielzahl von Antriebsblöcken und die Vielzahl von Rippen des Verriegelungshalters in der Umfangsrichtung alternierend positioniert sind.
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Vorzugsweise hat ein Querschnitt jedes der Vielzahl von Anschlagblöcken die Form eines gleichschenkeligen Trapezes. Eine Außenfläche jedes der Vielzahl von Anschlagblöcken in Richtung auf die Vielzahl von Rippen ist im Wesentlichen eine ebene Fläche, und das Verriegelungselement ist zwischen der Außenfläche jedes der Vielzahl von Anschlagblöcken und der Innenwand des stationären Elements positioniert.
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Vorzugsweise umfasst der mindestens eine Antriebsblock einen ersten Antriebsbereich und einen zweiten Antriebsbereich, der sich von dem ersten Antriebsbereich radial nach außen erstreckt, wobei der erste Antriebsbereich konfiguriert ist für den Antrieb der Vielzahl von Anschlagblöcken des angetriebenen Elements, wobei der zweite Antriebsbereich konfiguriert ist für den Antrieb der Vielzahl von Rippen des Verriegelungshalters, wobei eine Breite jedes ersten Antriebsbereichs in der Umfangsrichtung geringer ist als eine Breite jedes zweiten Antriebsbereichs und wobei zwei Seiten jedes zweiten Antriebsbereichs über den entsprechenden ersten Antriebsbereich vorstehen.
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Vorzugsweise ist jedes der Verriegelungselemente im Wesentlichen zylindrisch, und eine Achse jedes Verriegelungselements ist im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Verriegelungshalters.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktuator eines elektrischen Parkbremssystems angegeben, umfassend einen Motor, ein Ausgangselement und ein zwischen dem Motor und dem Ausgangselement positioniertes Getriebe, wobei das Getriebe einen selbstsperrenden Mechanismus wie vorstehend definiert enthält.
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Vorzugsweise umfasst das Getriebe ferner einen Getriebemechanismus und einen Planetengetriebemechanismus, wobei der Planetengetriebemechanismus ein Getriebegehäuse, ein Sonnenrad, einen Planetenträger und eine Vielzahl von Planetenrädern umfasst und das Sonnenrad, der Planetenträger und die Vielzahl von Planetenrädern in dem Getriebegehäuse aufgenommen sind, wobei ein Verankerungsblock von einer Außenfläche des Getriebegehäuses vorspringt, um die Drehung des Getriebegehäuses zu begrenzen, wobei ein Zahnkranz an einer Innenfläche des Getriebegehäuses angeordnet ist, wobei das Sonnenrad mit einem Abtriebszahnrad des Getriebemechanismus fest verbunden ist, wobei die Vielzahl von Planetenrädern mit dem Planetenträger drehbar gekoppelt ist, wobei jedes der Vielzahl von Planetenrädern mit dem Sonnenrad und mit dem Zahnkranz kämmt und wobei das Abtriebselement mit dem Planetenträger verbunden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 zeigt einen Aktuator eines elektrischen Parkbremssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine isometrische Schnittansicht des Aktuators von 1;
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3 ist eine Schnittansicht einer Vorderseite
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4 ist eine isometrische Ansicht eines selbstsperrenden Mechanismus des Aktuators von 1;
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5 ist eine Schnittansicht des selbstsperrenden Mechanismus von 4;
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6 ist eine auseinandergezogene isometrische Darstellung des selbstsperrenden Mechanismus von 4;
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7 ist eine Ansicht ähnlich wie 5, von einer anderen Seite;
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8 ist eine schematische Ansicht eines ersten Zustands des selbstsperrenden Mechanismus beim Bremsen;
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9 ist eine schematische Ansicht eines zweiten Zustands des selbstsperrenden Mechanismus nach dem Bremsen;
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10 ist eine schematische Darstellung eines dritten Zustands des selbstsperrenden Mechanismus beim erneuten Anfahren nach dem Bremsen.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 bis 3 zeigen einen Aktuator eines elektrischen Parkbremssystems (EPB-Systems) gemäß der bevorzugten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aktuator hat ein zweiteiliges Gehäuse 10, einen in dem Gehäuse 10 aufgenommenen Elektromotor 20 und ein mit dem Motor 20 gekoppeltes Getriebe 30.
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Das Gehäuse 10 hat ein unteres Gehäuse 12 und ein mit dem unteren Gehäuse 12 verbundenes oberes Gehäuse 14. Das untere Gehäuse 12 und das obere Gehäuse 14 definieren zusammenwirkend eine Kammer, in der der Motor 20 und das Getriebe 30 aufgenommen sind. Der Motor 20 hat einen Läufer mit einer Welle 22, und das Getriebe 30 ist mit der Welle 22 verbunden. Die Welle 22 dreht sich, wenn der Motor 20 in Betrieb ist. Die Welle 22 treibt das Getriebe 30 an. Eine Bremse (nicht gezeigt) des EPB-Systems wird durch ein Abtriebselement 79 bewegt, um die Bremse zu betätigen. Das Getriebe 30 ist selbstsperrend, was bedeutet, dass der Motor das Abtriebselement antreiben kann, dass aber eine auf das Abtriebselement ausgeübte externe Kraft den Motor nicht antreiben kann. Daher kann der Motor deaktiviert werden, sobald die Bremse angelegt wurde, und die Bremse bleibt angelegt, bis der Motor aktiviert wird, um die Bremse zu lösen. Für den Antrieb des Getriebes 30 zum Lösen der Bremse wird der Motor 20 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben (entgegengesetzt gedreht).
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In mindestens einer Ausführungsform ist zum Verringern von Vibrationen mindestens eine ringförmige Zwischenscheibe 16 zwischen dem Motor 20 und dem unteren Gehäuse 12 positioniert, und/oder mindestens eine ringförmige Zwischenscheibe 16 ist zwischen dem Getriebe 30 und dem oberen Gehäuse 14 positioniert. Die Zwischenscheiben 16 können aus Gummi und/oder geeigneten Materialien bestehen, die Vibrationen von dem Motor 20 und dem Getriebe 30 absorbieren oder dämpfen können.
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Das Getriebe 30 hat ein Gehäuse 40, einen in dem Gehäuse 40 aufgenommenen selbstsperrenden Mechanismus 50, einen Getriebemechanismus 60, der mit dem selbstsperrenden Mechanismus 50 gekoppelt ist, und einen Planetengetriebemechanismus 70, der mit dem Getriebemechanismus 60 gekoppelt ist.
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Das Gehäuse 40 hat eine Basis 42 und eine an der Basis 42 befestigte Abdeckung 44. Die Basis 42 hat ein Substrat 420, eine Seitenwand 422, die sich von einer Kante des Substrats 420 senkrecht in Richtung auf die Abdeckung 44 erstreckt, und eine untere Wand 424, die sich von einer Kante des Substrats 420 senkrecht in einer Richtung weg von der Abdeckung 44 erstreckt. Die Abdeckung 44 hat eine Deckplatte 440 und eine Seitenwand 442, die sich von einer Kante der Deckplatte 440 in Richtung auf das Substrat 420 erstreckt. Vorzugsweise ist die Deckplatte 440 im Wesentlichen parallel zu dem Substrat 420 und von dem Substrat beabstandet. Vorzugsweise sind Größe und Form der Deckplatte 440 und des Substrats 420 identisch oder im Wesentlichen identisch. Die Seitenwand 442 der Abdeckung 44 befindet sich in Kontakt mit der Seitenwand 422 der Basis 42. Dadurch definiert das Gehäuse 40 einen Aufnahmeraum zwischen der Basis 42 und der Abdeckung 44. Der selbstsperrende Mechanismus 50 und der Getriebemechanismus 60 sind in dem Aufnahmeraum des Gehäuses aufgenommen und nebeneinander angeordnet. Der selbstsperrende Mechanismus 50 ist an einem axialen Ende des Motors positioniert, während der Getriebemechanismus 60 seitlich des Motors 20 positioniert ist.
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Die untere Wand 424 der Basis 42 kann einen Hohlzylinder bilden, der sich in einer von dem Getriebemechanismus 60 wegführenden Richtung von dem Substrat 420 nach außen erstreckt. Der Planetengetriebemechanismus 70 ist in dem durch die untere Wand 424 gebildeten Hohlzylinder aufgenommen. Die Drehung des Motors 20 wird durch den selbstsperrenden Mechanismus 50, den Getriebemechanismus 60 und den Planetengetriebemechanismus 70 auf das Abtriebselement 79 übertragen, um die Bremse zu betätigen, nämlich die Bremse anzulegen oder zu lösen. Der selbstsperrende Mechanismus 50 kann verhindern, dass eine externe Kraft den Motor zurück antreibt, um entweder die Bremse anzulegen oder, noch wichtiger, die Bremse zu lösen. Ist die Bremse einmal angelegt, bleibt sie angelegt, bis der Motor betätigt wird, um die Bremse zu lösen.
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Es wird auf 4 bis 7 Bezug genommen. Der selbstsperrende Mechanismus hat ein Antriebselement 52, ein angetriebenes Element 54, einen Verriegelungshalter 56 und ein stationäres Element 80. Das Antriebselement 52, das angetriebene Element 54, der Verriegelungshalter 56 und das stationäre Element 80 sind koaxial zueinander angeordnet. Das Antriebselement 52 und das angetriebene Element 54 sind der Reihe nach auf die Welle 22 aufgeschoben. Der Verriegelungshalter 56 ist auf eine Außenseite des Antriebselements 52 und des angetriebenen Elements 54 aufgeschoben. Das Antriebselement 52 ist mit der Welle 52 fest verbunden und dreht sich mit der Welle. Das angetriebene Element 54 ist drehbar auf die Welle 22 aufgeschoben und dreht sich relativ zu der Welle 22. Das Antriebselement 52 ist angeordnet für eine Drehung des angetriebenen Elements 54 um die Welle.
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Eine Öffnung ist in dem Substrat 420 definiert. Die Welle 22 ist durch die Öffnung des Substrats 420 hindurchgeführt. Ein fester Sitz 421 ist an dem Substrat 420 angeordnet. Der feste Sitz 421 ist eine Seitenwand, die die Öffnung umschließt und die sich von dem Substrat 420 in den Aufnahmeraum hinein erstreckt. Der feste Sitz 421 kann koaxial zu der Öffnung angeordnet sein, und ein Innendurchmesser des festen Sitzes 421 ist geringfügig größer als ein Durchmesser der Öffnung. In wenigstens einer Ausführungsform ist der selbstsperrende Mechanismus 50 drehbar in dem festen Sitz 421 aufgenommen. Um während der Drehung die Reibung zu verringern, ist der Durchmesser der Öffnung des Substrats 420 größer als ein Durchmesser der Welle 22 und vorzugsweise größer oder gleich einem Außendurchmesser des angetriebenen Elements 54. Ein Außendurchmesser des Verriegelungshalters 56 des selbstsperrenden Mechanismus 50 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des festen Sitzes 421.
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Der Verriegelungshalter 56 hat eine Stützbasis 562 und eine Vielzahl von Verriegelungselementen 564, die an der Stützbasis 562 angeordnet sind. Die Stützbasis 562 ist in dem festen Sitz 421 aufgenommen und an dem Substrat 420 getragen. Vorzugsweise hat die Stützbasis die Form eines Ringes. In wenigstens einer Ausführungsform ist zum Verringern von Kontaktbereichen ein Innendurchmesser der Stützbasis 562 größer als der Durchmesser der Öffnung des Substrats 420. In einer alternativen Ausführungsform ist der Innendurchmesser der Stützbasis 562 derart bemessen, dass er gleich dem oder geringfügig kleiner als der Durchmesser der Öffnung des Substrats 420 ist. Das stationäre Element 80 ist auf die Stützbasis 562 aufgesetzt. Das stationäre Element 80 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig, so dass die Welle 22 durch das stationäre Element 80 hindurchgeführt werden kann. Zwei Fahnen 82 erstrecken sich jeweils von dem stationären Element, und der feste Sitz 421 hat ferner zwei Fahnen zum Festlegen des stationären Elements an dem Gehäuse 40. Das stationäre Element 80 kann an dem festen Sitz 421 durch Schrauben oder andere Verbindungselemente befestigt sein, die durch die Fahnen 82 des stationären Elements 80 und die entsprechenden Fahnen des festen Sitzes 421 hindurchgesteckt sind. Für seine axiale Positionierung ist der Verriegelungshalter 56 zwischen das stationäre Element 80 und das Substrat 420 geschaltet.
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Eine Vielzahl von Rippen 563 sind von einer Innenwand der Stützbasis 562 vorspringend angeordnet. In wenigstens einer Ausführungsform sind die Rippen 563 in einer Umfangsrichtung der Stützbasis 562 gleichmäßig angeordnet. Vorzugsweise ist eine Innenseite jeder Rippe 563 im Wesentlichen bogenförmig, wobei die bogenförmige Innenfläche jeder Rippe 563 an einer gedachten zylindrischen Fläche liegt, die koaxial zur Stützbasis 562 angeordnet ist. Die bogenförmige Innenseite jeder Rippe 563 kann einen Teil der gedachten zylindrischen Fläche bilden. Ein Durchmesser der gedachten zylindrischen Fläche ist kleiner als der Innendurchmesser der Stützbasis 562. Ein axialer Endbereich jeder Rippe 563 erstreckt sich von der Stützbasis 562 und reicht in das stationäre Element 80 hinein. Ein Verriegelungselement 564 ist durch den axialen Endbereich jeder Rippe 563 drehbar gestützt. Eine Nut für die Aufnahme eines entsprechenden Verriegelungselements 564 ist an jeder Rippe 563 definiert. Die Nut schneidet die Rippe 563 radial. Das Verriegelungselement 564 erstreckt sich in einer radialen Richtung des Verriegelungshalters 56 über die innere und äußere radiale Seite der Rippe 563 hinaus. Eine Achse des Verriegelungselements 564 an jeder Rippe 563 ist parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Verriegelungshalters 56. In wenigstens einer Ausführungsform ist jedes der Verriegelungselemente 564 eine zylindrische Rolle. Die Verriegelungselemente 564 sind rund um die Achse des Verriegelungshalters 56 symmetrisch positioniert.
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Das Antriebselement 52 ist in der Stützbasis 562 angeordnet. Das Antriebselement 52 hat einen Befestigungsbereich 522, der mit der Welle 22 fest verbunden ist, und eine Vielzahl von Antriebsblöcken 524, die sich von dem Befestigungsbereich 522 radial nach außen erstrecken. Ein Außendurchmesser des Befestigungsbereichs 522 ist kleiner als ein Durchmesser eines Inkreises einer der Rippen 563. Aus diesem Grund besteht während der Drehung des Befestigungsbereichs 522 zwischen dem Befestigungsbereich 522 und den Rippen 563 des Verriegelungshalters 56 kein Kontakt. In wengistens einer Ausführungsform sind die Antriebsblöcke 524 in einer Umfangsrichtung des Befestigungsbereichs 522 gleichmäßig angeordnet. Die Anzahl der Antriebsblöcke 524 kann gleich der Anzahl der Rippen 563 des Verriegelungshalters 56 sein. Im zusammengefügten Zustand liegt jeder Antriebsblock 524 zwischen zwei benachbarten Rippen 563. Deshalb sind die Antriebsblöcke 524 des Antriebselements 52 und die Rippen 563 des Verriegelungshalters 56 in der Umfangsrichtung alternierend positioniert.
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Wie 8 zeigt, hat jeder Antriebsblock 524 einen ersten Antriebsbereich 526, der sich von dem Befestigungsbereich 522 radial nach außen erstreckt, und einen zweiten Antriebsblock 528, der sich von einem radialen Ende des ersten Antriebsbereichs 526 weiter nach außen erstreckt. Eine Breite jedes ersten Antriebsbereichs 526 in der Umfangsrichtung ist kleiner als eine Breite jedes zweiten Antriebsbereichs 528. Einander gegenüberliegende Seiten jedes zweiten Antriebsbereichs 528 stehen über den entsprechenden ersten Antriebsbereich 526 vor. Die ersten Antriebsbereiche 526 sind konfiguriert für eine Interaktion mit dem angetriebenen Element 54. Die zweiten Antriebsbereiche 528 sind konfiguriert für eine Interaktion mit den Rippen 563 des Verriegelungshalters 56. Ein Durchmesser eines Endbereichs des zweiten Antriebsbereichs 528 ist größer als ein Durchmesser der vorgenannten zylindrischen Fläche, ist jedoch geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Stützbasis 562, um einen Kontakt mit der Innenwand der Stützbasis 562 zu vermeiden. In wenigstens einer Ausführungsform ist eine axiale Länge des Antriebsblocks 524 größer als eine axiale Länge des Befestigungsbereichs 522. Ein axiales Ende oder eine Oberseite des Antriebsblocks 524 springt axial über den Befestigungsbereich 522 hinaus vor und umschließt die Welle 22. Aus diesem Grund ist zwischen dem Antriebsblock 524 und der Welle 22 ein Installationsraum definiert, in dem das angetriebene Element 54 angeordnet ist.
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Das angetriebene Element 54 hat einen Verbindungsbereich 542, der drehbar auf die Welle 22 aufgeschoben ist, und eine Vielzahl von Anschlagblöcken 544, die sich von der äußeren Umfangsfläche des Verbindungsbereichs 542 radial nach außen erstrecken. Die Anschlagblöcke 544 sind in einer Umfangsrichtung des angetriebenen Elements 54 gleichmäßig angeordnet. Vorzugsweise ist die Anzahl der Anschlagblöcke 544 gleich der Anzahl von Antriebsblöcken 524 des Antriebselements 52. In wenigstens einer Ausführungsform erstreckt sich der Verbindungsbereich 542 in den zwischen dem Antriebsblock 524 und der Welle 22 definierten kreisförmigen Installationsraum hinein. Jeder Anschlagblock 544 liegt zwischen zwei benachbarten Antriebsblöcken 524. Aus diesem Grund sind die Antriebsblöcke 524 des Antriebselements 52 und die Stoppblöcke 544 des angetriebenen Elements 54 in der Umfangsrichtung alternierend positioniert. Jeder Anschlagblock 544 entspricht einer Rippe 563 des Verriegelungshalters 56 in der radialen Richtung.
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In mindestens einer Ausführungsform hat ein Querschnitt jedes Anschlagblocks 544 die Form eines gleichschenkeligen Trapezes oder die Form eines im Wesentlichen gleichschenkeligen Trapezes. Vorzugsweise ist eine Außenfläche 545 jedes Anschlagblocks 544 in Richtung auf die Rippe 563 im Wesentlichen eben. Ein Abstand zwischen der Außenfläche 545 und einer Achse oder einer axialen Mittellinie des angetriebenen Elements 54 nimmt in der Umfangsrichtung der Außenfläche 545 von der Mitte der Außenfläche 545 zu den gegenüberliegenden Seiten allmählich zu. Deshalb nimmt ein Abstand zwischen der Außenfläche 545 und einer Innenwand des stationären Elements 80 in der Umfangsrichtung der Außenfläche 545 von der Mitte zu den gegenüberliegenden Seiten allmählich ab. Der Abstand zwischen der Außenfläche 545 und der Innenwand des stationären Elements 80 ist an der umfangsseitigen Mitte der Außenfläche maximal und ist geringfügig größer als der Durchmesser des Verriegelungselements 564. Der Abstand zwischen den Umfangsseiten der Außenfläche 545 und der Innenwand des stationären Elements 80 ist kleiner als der Durchmesser des Verriegelungselements 564. Deshalb kann sich das angetriebene Element 54 relativ zu dem stationären Element 80 drehen, wenn sich das Verriegelungselement 564 an einer der Mitte der Außenfläche 545 entsprechenden Position befindet. Wenn der Verriegelungshalter 56 bewegungslos ist, bewegt die Drehung des angetriebenen Elements 54 relativ zu dem Verriegelungshalter 56 die Verriegelungselemente zu einer Umfangsseite der Außenfläche 545 und verkeilt die Verriegelungselemente zwischen dem stationären Element und dem angetriebenen Element 54, wodurch eine weitere Drehung des angetriebenen Elements 54 verhindert wird.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, kann der Getriebemechanismus 60 ein mehrstufiges Zahnradgetriebe sein. Der Getriebemechanismus 60 hat ein Eingangszahnrad 62, ein mittleres Zahnrad 64 und ein Ausgangszahnrad 66, die der Reihe nach miteinander kämmen. Das Eingangszahnrad 62 ist in das angetriebene Element 54 integriert und auf die Welle 22 aufgeschoben. Das mittlere Zahnrad 64 ist durch eine Leerlaufachse 65 zwischen die Deckplatte 440 des Gehäuses 40 und das Substrat 420 geschaltet. Das mittlere Zahnrad wird durch das Eingangszahnrad 62 angetrieben. Das Ausgangszahnrad 66 ist durch eine Achse 67 mit dem Gehäuse 40 gekoppelt. Ein oberes Ende der Achse 67 ist mit der Deckplatte 440 des Gehäuses 40 fest verbunden. Ein unteres Ende der Achse 67 verläuft durch das Substrat 420 des Gehäuses 40 hindurch, für eine Verbindung mit dem Planetengetriebemechanismus 70. Das Ausgangszahnrad 66 wird durch das mittlere Zahnrad 64 angetrieben. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Anzahl der mittleren Zahnräder 64 eins, zwei oder mehr als zwei betragen oder aufgrund des verfügbaren Montageraums und der tatsächlichen Anforderungen entfallen.
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Der Planetengetriebemechanismus 70 hat ein Getriebegehäuse 72, einen in dem Getriebegehäuse 72 aufgenommenen Planetenträger 74, ein an dem Planetenträger 74 installiertes Sonnenrad 76 und eine Vielzahl von Planetenrädern 78.
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Das Getriebegehäuse 72 ist durch einen Innenbereich der unteren Wand 424 des Gehäuse 40 des Getriebes 30 getragen. Ein Verankerungsblock 73 springt von der Außenwandfläche des Getriebegehäuses 72 vor. Ein Befestigungsschlitz 425 ist in der unteren Wand 424 entsprechend dem Verankerungsblock 73 definiert. Der Verankerungsblock 73 ist in dem entsprechenden Befestigungsschlitz 425 verriegelt und damit verbunden, wodurch eine Drehung des Getriebegehäuses 72 verhindert wird. Ein Zahnkranz ist in einer Innenwandfläche des Getriebegehäuses 72 gebildet oder an derselben befestigt, um mit den Planetenrädern 78 zu kämmen. Der Planetenträger 74 ist mit der Unterseite der Achse 67 drehbar gekoppelt. Das Sonnenrad 76 ist an dem Planetenträger 74 getragen und ist ferner auf die Achse 67 aufgeschoben. Das Sonnenrad 76 ist mit dem Abtriebszahnrad 66 des Getriebemechanismus 60 fest verbunden und dreht sich synchron mit dem Abtriebszahnrad 66. Die Planetenräder 78 sind über jeweilige Achsstümpfe (nicht gezeigt) mit dem Planetenträger 74 drehbar verbunden. Die Planetenräder 78 umschließen das Sonnenrad 76. Jedes der Planetenräder 78 kämmt gleichzeitig mit dem Sonnenrad 76 und mit dem Zahnkranz der Innenwandfläche des Getriebegehäuses 72. Das Ausgangselement 79 ist mit dem Planetenträger 74 fest verbunden und dreht sich mit dem Planetenträger 74. Vorzugsweise ist das Ausgangselement 79 durch die untere Wand 424 der Basis 42 des Getriebes 30 und durch das Gehäuse 10 hindurchgeführt oder zumindest über das Gehäuse zugänglich. Vorzugsweise ist das Ausgangselement 79 in den Träger 74 integriert.
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Wenn das EPB-System aktiviert wird, treibt der Motor die Welle 22 an, um das Ausgangselement zu drehen. Bei einer Drehung in Uhrzeigerrichtung zum Beispiel, wie in 8 gezeigt, dreht die Drehung der Welle 22 die Antriebsblöcke 524 des Antriebselements 52 des selbstsperrenden Mechanismus 50 in Uhrzeigerrichtung. Wenn sich das Antriebselement 52 dreht, kontaktiert der erste Antriebsbereich 526 des Antriebsblocks 524 den Anschlagblock 544 des angetriebenen Elements 54, und der zweite Antriebsbereich 528 des Antriebsblocks 524 kontaktiert die Rippe 563 des Verriegelungshalters 56, wodurch das angetriebene Element 54 und der Verriegelungshalter 56 für eine gemeinsame Synchrondrehung angetrieben werden. Die Synchrondrehung des Antriebsbereichs 524, des angetriebenen Elements 54 und des Verriegelungshalters 56 bewirkt, dass das Verriegelungselement 564 an dem Verriegelungshalter 56 eine einer Mitte des Anschlagblocks 544 des angetriebenen Elements 54 entsprechende Position beibehält. Dies verhindert, dass sich das Verriegelungselement 564 in die den beiden Umfangsseiten der Außenfläche 545 des Anschlagblocks 544 entsprechende Position bewegt, und verhindert ferner, dass das Verriegelungselement 564 mit der Innenwand des stationären Elements 80 begrenzt wird. Die Drehung des angetriebenen Elements 54 durch das Antriebselement 52 wird somit problemlos erzielt.
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Die Drehung des Antriebselements 54 dreht das Eingangszahnrad 62 des Getriebemechanismus 60, und die Drehung des Eingangszahnrads 62 wird über das mittlere Zahnrad 64 auf das Ausgangszahnrad 66 übertragen. Dadurch wird das mit dem Ausgangszahnrad 66 verbundene Sonnenrad 76 gedreht, und jedes der Planetenräder 78, die mit dem Sonnenrad 76 kämmen, dreht sich um seine Achse. Da die Planetenräder 78 mit dem Zahnkranz des Getriebegehäuses 72 kämmen, der sich nicht drehen kann, drehen sich die Planetenräder 78 sowohl um das Sonnenrad 76 als auch um ihre eigenen Achsen, wodurch der Planetenträger 74 zur Drehung um seine Achse angetrieben wird. Die Drehgeschwindigkeit des Planetenträgers 74 ist gleich der Drehgeschwindigkeit der Planetenräder 78 um das Sonnenrad 76. Deshalb kann eine Drehung des Motors 20 mit hoher Geschwindigkeit in eine Drehung des Planetenträgers 74 mit niedriger Geschwindigkeit umgewandelt werden. Dadurch dreht sich das mit dem Planetenträger 74 verbundene Abtriebselement 79 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als der Motor, um die Bremse anzulegen.
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Wenn das EPB-System die Bremsfunktion ausübt, wie in 9 gezeigt, wird das angetriebene Element 54 durch den Planetengetriebemechanismus 70 und den Getriebemechanismus 60 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, wenn das Abtriebselement 79 eine gegenläufige Drehung ausführt. Da der Antriebsblock 524 des Antriebselements 52 fest an dem Anschlagblock 544 des angetriebenen Elements 54 anliegt, treibt die Drehung des angetriebenen Elements 54 das Antriebselement 52 zu einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn an. Das heißt, das angetriebene Element 54 treibt das Antriebselement 52 zu einer Drehung relativ zu dem Verriegelungshalter 56 an, da der Verriegelungshalter durch die Anschlagblöcke 544 des angetriebenen Elements nicht gedreht wird. Da der Abstand zwischen der Außenfläche 545 der Anschlagblöcke 544 und der Innenwand des stationären Elements 80 von der Mitte zu den beiden Umfangsseiten der Außenfläche 545 allmählich abnimmt, ist das Verriegelungselement 564 des Verriegelungshalters 56 im Wesentlichen tangential zur Mitte der Außenfläche 545. Mit der Drehung des angetriebenen Elements 54 relativ zu dem Verriegelungshalter 56 wird der Ort des Kontakts zwischen dem Verriegelungselement 564 und der Außenfläche 545 in Richtung auf die Seite der Außenfläche 545 verlagert und das Verriegelungselement 564 dadurch zwischen der Außenfläche 545 und der Innenwand des stationären Elements 80 gefangen. Deshalb wird eine Drehung des angetriebenen Elements 54 verhindert, das über den Getriebemechanismus 60 und den Planetengetriebemechanismus 70 auf das Ausgangselement 79 reagiert. Da die Drehung des Ausgangselements 79 gestoppt wird, bleibt die Bremsfunktion bestehen. Daher kann das elektrische Parkbremssystem einer Rückwärtsbewegung durch die gegenläufige Drehung des Ausgangselements 79 standhalten. Nach dem Anlegen der Bremse hält die Selbstsperrfunktion die Bremse im aktiven Zustand, bis der Motor betätigt wird, um die Bremse zu lösen.
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Wenn die Bremse des Fahrzeugs gelöst werden muss, wie in 10 gezeigt, dreht der Motor 20 die Welle 22 in der Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn. Die gegenläufige Drehung der Welle 22 dreht das Antriebselement 52 des selbstsperrenden Mechanismus 50 in Gegenuhrzeigerrichtung, wodurch der Antriebsblock 524 und der Anschlagblock 544 des Antriebselements 54, der sich mit dem Antriebsblock 524 in Kontakt befunden hat, voneinander gelöst werden und desgleichen der Antriebsblock 524 und die Rippe 563 des Verriegelungshalters 56. Das angetriebene Element 54 und der Verriegelungshalter 56 sind dann bewegungslos. Sobald sich das Antriebselement 52 um einen bestimmten Winkel gedreht hat, gelangt der Antriebsblock 524 mit einer weiteren benachbarten Rippe 563 des Verriegelungshalters 56 in Kontakt und ferner mit einem weiteren benachbarten Anschlagblock 544 des angetriebenen Elements 54. Da die Umfangslänge des zweiten Antriebsbereichs 528 des Antriebsblocks 524 größer ist als die Umfangslänge des ersten Antriebsbereichs 526 des Antriebsblocks 524, würde der Antriebsbereich 528 die Rippen 563 des Verriegelungshalters 56 früher berühren als der erste Antriebsbereich 526. Der zweite Antriebsbereich 528 treibt den Verriegelungshalter 56 zu einer Drehung relativ zu dem angetriebenen Element 54 an, um das Verriegelungselement 564 zur Mitte der Außenfläche 545 des Anschlagblocks 544 zu bewegen und die Verriegelungselemente von dem Kontakt mit dem stationären Element zu befreien. Der erste Antriebsbereich 526 gelangt dann in Kontakt mit dem Anschlagblock 544 des angetriebenen Elements 54 und dreht das angetriebene Element 54. Deshalb treibt das Antriebselement 52 das angetriebene Element 54 und den Verriegelungshalter 56 erneut zu einer gemeinsamen Drehung in der Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn an, um das Abtriebselement 79 derart anzutreiben, dass dieses über den Getriebemechanismus 60 und den Planetengetriebemechanismus 70 eine Gegendrehung ausführt, um die Bremse zu lösen.
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Die Drehung des Motors 20 in Uhrzeigerrichtung wird als Beispiel gewählt, anhand dessen erläutert wird, wie der Aktuator des elektrischen Parkbremssystems die Bremsfunktion, die Selbstsperrfunktion nach dem Bremsen und die Funktion des Lösens der Bremse ausübt. Dabei versteht es sich, dass der Motor 20, der in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, die vorgenannten Funktionen auch ausüben kann, wenn der Antrieb zwischen dem Ausgangselement 79 und der Bremse entsprechende Wechsel vollzieht. Nachdem der Aktuator des EPB-Systems die Bremsfunktion ausgeübt hat, sorgt das System für eine Sperre zum Begrenzen der Drehung des angetriebenen Elements 54 durch verschiedene Kontaktstellen zwischen dem Anschlagblock 544 des angetriebenen Elements 54 und dem Verriegelungselement 564 des Verriegelungshalters 56, und es wird eine Reibung zwischen dem Verriegelungselement 564 und der Innenwand des stationären Elements 80 genutzt, um zu vermeiden, dass die gegenläufige Drehung des Ausgangselements 79 über den Planetengetriebemechanismus 70, den Getriebemechanismus und das angetriebene Element 54 auf das Antriebselement übertragen wird. Nach der Betätigung des Motors kommt die Selbstsperrfunktion automatisch zum Einsatz. Da der Aktuator die Selbstsperrfunktion nach dem Bremsen selbst ausüben kann, lässt sich zwischen dem Aktuator und der Bremse ein Antriebsmodus mit geringer Reibung und hohem Wirkungsgrad realisieren.
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Der Begriff ”gekoppelt” wird definiert als über intervenierende Komponenten direkt oder indirekt verbunden und beschränkt sich nicht notwendigerweise auf physische Verbindungen. Die Verbindung kann dergestalt sein, dass die Objekte dauerhaft oder lösbar verbunden sind. Der Begriff ”im Wesentlichen” wird definiert als im Wesentlichen übereinstimmend mit einer bestimmten Dimension, Form oder einem anderen Merkmal, die/das dieser Begriff dahingehend modifiziert, dass das Element nicht genau sein muss. So bedeutet zum Beispiel der Begriff ”im Wesentlichen zylindrisch”, dass das Objekt einem Zylinder gleicht, jedoch eine oder mehrere Abweichungen von einem echten Zylinder aufweisen kann.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Synonyme, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, drücken aus, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, sie schließen jedoch nicht aus, dass auch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Übersichtlichkeit halber im Kontext einzelner Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze der Beschreibung halber im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso getrennt oder in zweckmäßigen Unterkombinationen vorgesehen sein können.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich ein Beispiel dar. Der Fachmann wird erkennen, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene weitere Modifikationen möglich sind.
