DE102020208077A1

DE102020208077A1 - Elektrische feststellbremse mit einem eine drehmomentbegrenzungsvorrichtung umfassendes getriebe

Info

Publication number: DE102020208077A1
Application number: DE102020208077.1A
Authority: DE
Inventors: Kraig Gerber; Aaron Wahlfors
Original assignee: ZF Active Safety US Inc
Current assignee: ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-01-07
Also published as: CN112172770A; JP7441093B2; US20210001826A1; CN112172770B; US11433865B2; JP2021008259A

Abstract

Eine elektrisch betätigte Feststellbremse weist einen einzigen Elektromotor, der ein Drehmoment erzeugt, eine erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit einer ersten Federkraft und eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit einer zweiten Federkraft auf. Die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung überträgt vollständig einen ersten Teil des Drehmoments auf eine erste Spindel, bis eine erste Klemmkraft die erste Federkraft übersteigt, und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung überträgt vollständig einen zweiten Teil des Drehmoments auf eine zweite Spindel, bis eine zweite Klemmkraft die zweite Federkraft übersteigt. Wenn die erste Klemmkraft die erste Federkraft übersteigt und die zweite Federkraft die zweite Klemmkraft übersteigt, wird der erste Teil des Drehmoments, der die erste Federkraft übersteigt, von der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung auf die zweite Spindel übertragen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Feststellbremsen zur Verwendung mit Scheibenbremsanordnungen und insbesondere auf ein verbessertes Getriebe für solch eine elektrische Feststellbremse.
Eine typische Scheibenbremsanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine Bremsscheibe, die an einem Rad des Fahrzeugs zur Drehung damit gesichert ist, und sich nicht drehende Bremsbeläge, die zwischen einer Nicht-Brems- und einer Bremsstellung betreibbar sind. Jeder der Bremsbeläge wird auf einem Bremsklotz gestützt. In der Nicht-Bremsstellung verlangsamen die Bremsbeläge die Drehung der Bremsscheibe und des Fahrzeugrads nicht. In der Bremsstellung stehen die Bremsbeläge dahingehend in Reibungseingriff mit der Bremsscheibe, die Drehung der Bremsscheibe und des Fahrzeugrads zu verlangsamen.
Die Bremsscheibenanordnung umfasst ferner einen Bremskolben und einen Schwimmsattel. Die Bremsbeläge werden durch den Bremskolben und den Schwimmsattel in die Bremsstellung bewegt. Beispielsweise kann Hydraulikdruck den Bremskolben dahingehend linear betätigen, die Bremsbeläge zum Reibungseingriff mit der Bremsscheibe zu verlagern. Dadurch wird eine Betriebsbremsung bereitgestellt. In der Regel verlagert der Bremskolben einen innenliegenden Bremsbelag direkt und einen außenliegenden Bremsbelag über den Sattel.
Die Scheibenbremsanordnung kann auch zur Bereitstellung einer Feststellbremsfunktion verwendet werden. Die Scheibenbremsanordnung stellt die Feststellbremsfunktion bereit, indem zunächst die Bremsbeläge in die Bremsstellung bewegt werden und dann eine elektrische Feststellbremse (EPB - Electric Parking Brake) zum Festklemmen oder anderweitigen Stützen des Bremskolbens in der Bremsstellung verwendet wird. Ein Aktuator der EPB kann eine drehbeschränkte Spindelmutter, die auf eine von einem Elektromotor angetriebene Spindel aufgeschraubt ist, umfassen. Wenn die Spindel drehangetrieben wird, bewegt sich die Spindelmutter axial translatorisch zum Festklemmen des Bremskolbens auf den Bremsbelägen in der Bremsstellung.
Im Allgemeinen nimmt eine von der Scheibenbremsanordnung erzeugte Bremskraft mit zunehmender Anzahl an vorgesehenen Bremskolben für die Einscheibenbremsanordnung zu. Zum Erzeugen einer erforderlichen Bremskraft für einige Fahrzeuge, wie z.B. eines Pick-Up-Truck, werden gemeinhin doppelte, d.h. zwei, Bremskolben für jede der Scheibenbremsanordnungen vorgesehen. Wenn die Scheibenbremsanordnung mit den doppelten Bremskolben die Feststellbremsfunktion bereitstellt, klemmt die EPB beide der doppelten Bremskolben fest. Zum Festklemmen beider der doppelten Bremskolben wird in der Regel ein separater Motor für jeden der doppelten Bremskolben vorgesehen. Die Steuerung der zwei separaten Motoren muss jedoch für eine gleichmäßige Betätigung der EPB koordiniert werden. Eine koordinierte Steuerung der zwei separaten Motoren erhöht die Komplexität der EPB. Somit wäre eine Scheibenbremsanordnung mit doppelten Bremskolben und eine EPB mit einem einzigen Motor wünschenswert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Feststellbremsen zur Verwendung mit Scheibenbremsanordnungen, wobei die elektrische Feststellbremse ein verbessertes Getriebe aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Fahrzeugscheibenbremsanordnung mit einer hydraulisch betätigten Betriebsbremse und einer elektrisch betätigten Feststellbremse einzeln und/oder in Kombination eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: eine Bremsscheibe, einen ersten Bremskolben mit einem ersten inneren Abschnitt und eine erste Spindelmutter, die auf einer ersten Spindel drehbeschränkt ist und einen ersten äußeren Abschnitt aufweist. Der erste äußere Abschnitt ist dazu konfiguriert, dahingehend gegen den ersten inneren Abschnitt zu klemmen, eine erste Klemmkraft zu erzeugen, wenn die erste Spindel gedreht wird, und die erste Klemmkraft rückt den ersten Bremskolben an die Bremsscheibe ein. Ein zweiter Bremskolben mit einem zweiten inneren Abschnitt und eine zweite Spindelmutter, die auf der zweiten Spindel drehbeschränkt ist und einen zweiten äußeren Abschnitt aufweist. Der zweite äußere Abschnitt ist dazu konfiguriert, dahingehend gegen den zweiten inneren Abschnitt zu klemmen, eine zweite Klemmkraft zu erzeugen, wenn die zweite Spindel gedreht wird, und die zweite Klemmkraft rückt den zweiten Bremskolben an die Bremsscheibe ein. Ein Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment zur Aktivierung und Betätigung der Feststellbremse zu erzeugen. Eine erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während einer Betätigung der Feststellbremse einen ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel zu übertragen, wenn ein erster Schwellenwert die erste Klemmkraft übersteigt, und den ersten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die erste Spindel zu übertragen, wenn die erste Klemmkraft den ersten Schwellenwert übersteigt. Eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während der Betätigung der Feststellbremse einen zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel zu übertragen, wenn ein zweiter Schwellenwert die zweite Klemmkraft übersteigt, und den zweiten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die zweite Spindel zu übertragen, wenn die zweite Klemmkraft den zweiten Schwellenwert übersteigt.
Gemäß dieser Ausführungsform können der erste und der zweite Schwellenwert gleich sein.
Gemäß dieser Ausführungsform kann, wenn die erste Klemmkraft den ersten Schwellenwert übersteigt und der zweite Schwellenwert die zweite Klemmkraft übersteigt, die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den ersten Teil des Drehmoments, der den ersten Schwellenwert übersteigt, auf die zweite Spindel übertragen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Elektromotor ein einziger Elektromotor sein.
Gemäß dieser Ausführungsform kann eine erste Gesamtmenge an Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen einer zweiten Gesamtmenge an Bremskolben entsprechen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung während des Lösens der Feststellbremse den ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel übertragen und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung kann den zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel übertragen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann sowohl die erste als auch die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ein erstes Zahnrad, eine Antriebsplatte, Taschen in einer Endseite des ersten Zahnrads und/oder der Antriebsplatte, Kraftübertragungsglieder und ein Federglied, das eine Federkraft auf die Antriebsplatte ausübt, aufweisen. Während der Betätigung der Feststellbremse hält die Federkraft die Kraftübertragungsglieder dahingehend in den Taschen zusammengedrückt, eine Kraft zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte zu übertragen, wenn die Federkraft einen Teil einer Klemmkraft übersteigt, und hält die Kraftübertragungsglieder nicht in den Taschen, und die Kraft wird nicht zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte übertragen, wenn der Teil der Klemmkraft die Federkraft übersteigt. Für die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung kann das erste Zahnrad dazu konfiguriert sein, den ersten Teil des Drehmoments zu empfangen, die Antriebsplatte kann dazu konfiguriert sein, den ersten Teil des Drehmoments auf die erste Spindel zu übertragen, und die Federkraft kann die Kraftübertragungsglieder zusammengedrückt in den Taschen halten, wenn die Federkraft den Teil der ersten Klemmkraft übersteigt. Für die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung kann das erste Zahnrad dazu konfiguriert sein, den zweiten Teil des Drehmoments zu empfangen, die Antriebsplatte kann dazu konfiguriert sein, den zweiten Teil des Drehmoments auf die zweite Spindel zu übertragen, und die Federkraft kann die Kraftübertragungsglieder zusammengedrückt in den Taschen halten, wenn die Federkraft den Teil der zweiten Klemmkraft übersteigt. Der erste Schwellenwert kann der Federkraft der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung entsprechen, und der zweite Schwellenwert kann der Federkraft der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung entsprechen. Die von der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übertragene Kraft kann der erste Teil des Drehmoments sein, und die von der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übertragene Kraft kann der zweite Teil des Drehmoments sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine elektrisch betätigte Feststellbremse für eine Fahrzeugscheibenbremsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Kolben und einer Bremsscheibe einzeln und/oder in Kombination eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: einen einzigen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment zu erzeugen, und eine erste und eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung. Das Drehmoment aktiviert und betätigt die Feststellbremse. Die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, während einer Betätigung der Feststellbremse einen ersten Teil des Drehmoments vollständig auf eine erste Spindel zu übertragen, bis eine von der Feststellbremse erzeugte erste Klemmkraft eine erste Federkraft der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übersteigt. Die erste Klemmkraft ist dazu konfiguriert, den ersten Bremskolben an die Bremsscheibe einzurücken. Die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, während der Betätigung der Feststellbremse einen zweiten Teil des Drehmoments auf eine zweite Spindel vollständig zu übertragen, bis eine von der Feststellbremse erzeugte zweite Klemmkraft eine zweite Federkraft der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übersteigt. Die zweite Klemmkraft ist dazu konfiguriert, den zweiten Bremskolben an die Bremsscheibe einzurücken. Wenn die erste Klemmkraft die erste Federkraft übersteigt und die zweite Federkraft die zweite Klemmkraft übersteigt, überträgt die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den ersten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die erste Spindel und der erste Teil des Drehmoments, der die erste Federkraft übersteigt, wird stattdessen von der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung auf die zweite Spindel übertragen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung während des Lösens der Feststellbremse den ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel übertragen und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung kann den zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel übertragen.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung für eine elektrisch betätigte Feststellbremse, die eine Klemmkraft zum Einrücken eines Bremskolbens einer Fahrzeugscheibenbremsanordnung an eine Bremsscheibe der Fahrzeugscheibenbremsanordnung erzeugt, einzeln und/oder in Kombination eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: ein erstes Zahnrad, das dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment von einem Elektromotor zu empfangen, eine Antriebsplatte, die dazu konfiguriert ist, das Drehmoment auf eine Spindel der Feststellbremse zu übertragen, Taschen in einer Endseite des ersten Zahnrads und/oder der Antriebsplatte, Kraftübertragungsglieder, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte zu übertragen, wenn sie zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte zusammengedrückt gehalten werden, und das Drehmoment nicht zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte zu übertragen, wenn sie nicht in den Taschen sind, und ein Federglied, das eine Federkraft auf die Antriebsplatte ausübt. Das Drehmoment ist dazu konfiguriert, die Feststellbremse zu aktivieren und zu betätigen. Während einer Betätigung der Feststellbremse hält die Federkraft die Kraftübertragungsglieder zusammengedrückt in den Taschen, wenn die Federkraft eine von der Feststellbremse erzeugte Klemmkraft übersteigt, und hält die Kraftübertragungsglieder nicht in den Taschen, wenn die Klemmkraft die Federkraft übersteigt. Die Kraftübertragungsglieder verlassen die Taschen, wenn sie nicht von der Federkraft während der Betätigung der Feststellbremse in den Taschen gehalten werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann das erste Zahnrad ein Sonnenrad sein.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ferner ein zweites Zahnrad umfassen, das drehbar an der Antriebsplatte fixiert ist, wobei die Antriebsplatte das Drehmoment durch das zweite Zahnrad auf die Spindel überträgt. Das zweite Zahnrad kann ein Zahnritzel sein.
Gemäß dieser Ausführungsform können sich die Taschen in dem ersten Zahnrad, in der Antriebsplatte oder sowohl in dem ersten Zahnrad als auch in der Antriebsplatte befinden.
Gemäß dieser Ausführungsform können die Taschen ferner Rampenflächen, die quer zu einer Längsachse sind, um die sich das erste Zahnrad und die Antriebsplatte konfigurationsgemäß drehen, Anschlagflächen parallel zu der Längsachse und Taschenflächen, die die Rampenflächen und die Anschlagfläche verbinden, umfassen. Die Kraftübertragungsglieder können sich dahingehend auf den Rampenflächen bewegen, die Taschen zu verlassen, wenn die Klemmkraft die Federkraft übersteigt.
Gemäß dieser Ausführungsform können die Kraftübertragungsglieder, wenn die Klemmkraft die Federkraft übersteigt, die Taschen verlassen, wenn das erste Zahnrad in einer ersten Richtung gedreht wird, und nicht die Taschen verlassen, wenn das erste Zahnrad in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, gedreht wird.
Gemäß dieser Ausführungsform können die Kraftübertragungsglieder Kugellager sein.
Ein Vorteil einer Ausführungsform ist eine elektrische Feststellbremse mit einem einzigen Elektromotor für eine Scheibenbremsanordnung mit doppelten Bremskolben. Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann durch die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bei Lektüre in Anbetracht der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht einer Scheibenbremsanordnung mit einer elektrischen Feststellbremse mit einem Getriebe mit einer ersten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Schnittansicht der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1 in einem eingerückten Zustand.
3 ist ein vergrößerter Abschnitt von 2.
4 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 2.
5 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 2.
6 ist ein weggeschnittener Aufriss eines Abschnitts der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1.
7 ist eine erste schematische Schnittansicht der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1 in einem eingerückten Zustand.
8 ist eine zweite schematische Schnittansicht der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1 in dem ausgerückten Zustand.
9A und 9B sind Schnittansichten alternativer Rampenflächen für die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1.
10 ist eine schematische Schnittansicht eines alternativen Sonnenrads für die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 1.
11 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine schematische Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung von 15.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 1 wird eine Fahrzeugbremsenanordnung dargestellt, die eine Fahrzeugscheibenbremsanordnung, die allgemein mit 100 angegeben wird, und eine elektrische oder elektrisch betätigte Feststellbremse (EPB), die allgemein mit 102 angegeben wird, umfasst, wobei die EPB 102 mehrere Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104, die allgemein mit 104 angegeben werden, aufweist. Die allgemeine Struktur und der allgemeine Betrieb der Scheibenbremsanordnung 100 und der EPB 102 sind im Stand der Technik allseits bekannt. Beispielsweise kann die EPB 102 wie durch das US-Patent Nr. 8,844,683 von Sternal et al., US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr.: 2017/0261053 von Schaefer et al. oder US-Patent Veröffentlichungsnr.: 2018/0087589 von Gerber et al., auf deren Offenbarungen hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird, offenbart betrieben werden. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 sind nicht auf die Verwendung mit der spezifischen Scheibenbremsanordnung 100 und der spezifischen EPB 102, deren Struktur und Betrieb hier beschrieben werden, beschränkt.
Die Scheibenbremsanordnung 100 umfasst einen Schwimmsattel 106. Der Bremssattel 106 ist durch einen Bremsträger (nicht gezeigt) auf dem Fachmann bekannte Art und Weise schwimmend befestigt. Der Bremssattel 106 überspannt auch eine Bremsscheibe 108. Die Bremsscheibe 108 ist mit einem Fahrzeugrad (nicht gezeigt) drehfest gekoppelt.
Die Scheibenbremsanordnung 100 umfasst des Weiteren einen außenliegenden und einen innenliegenden Bremsklotz, die allgemein mit 110 bzw. 112 angegeben werden. Der außenliegende Bremsklotz 110 weist einen außenliegenden Bremsbelag 114, der auf einer außenliegenden Trägerplatte 116 gestützt wird, auf. Der Bremssattel 106 liegt auf der außenliegenden Trägerplatte 116 auf. Gleichermaßen weist der innenliegende Bremsklotz 112 einen innenliegenden Bremsbelag 118, der auf einer innenliegenden Trägerplatte 120 gestützt wird, auf.
Der außenliegende und der innenliegende Bremsbelag 114 bzw. 118 weisen zueinander. In einer Freigabestellung (in 1 gezeigt) sind der außenliegende und der innenliegende Bremsbelag 114 bzw. 118 mit einem kleinen Luftzwischenraum auf beiden Seiten der Bremsscheibe 108 angeordnet. Dadurch treten keine wesentlichen Widerstandsmomente von dem außenliegenden und dem innenliegenden Bremsbelag 114 bzw. 118 an der Bremsscheibe 108 auf.
Die Scheibenbremsanordnung 100 umfasst ferner Bremskolben 122. Wie dargestellt wird, weist die Scheibenbremsanordnung 100 zwei der Bremskolben 122 auf. Alternativ dazu kann die Scheibenbremsanordnung 100 mehr als die dargestellten zwei Bremskolben 122 aufweisen. Vorzugsweise wird eine der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 für jeden der Bremskolben 122 vorgesehen - d. h. eine Gesamtmenge an Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen entspricht einer Gesamtmenge an Bremskolben 122. Alternativ dazu kann eine der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 für weniger als jeden der Bremskolben 122 vorgesehen sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können, wenn die Scheibenbremsanordnung 103 Bremskolben 122 aufweist, die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 den vorderen und den hinteren Bremskolben 122 vorgesehen sein, jedoch nicht für den dritten oder mittigen Bremskolben 122, der zwischen dem vorderen und dem hinteren Bremskolben 122 positioniert ist, vorgesehen sein.
Die Bremskolben 122 sind beweglich in Hohlräumen 124 in dem Bremssattel 106 befestigt. Darüber hinaus sind die Bremskolben 122 so umgesetzt, dass sie hohl sind. Die Bremskolben 122 liegen an der innenliegenden Trägerplatte 120 an. Die innenliegende Trägerplatte 120 ist zwischen dem innenliegenden Bremsbelag 118 und den Bremskolben 122 angeordnet, so dass sich der innenliegende Bremsbelag 118 und die Bremskolben 122 zusammen bewegen.
In jedem der hohlen Bremskolben 122 gibt es drehbeschränkte Spindelmuttern, die allgemein mit 126 angegeben werden, der EPB 102. In den Hohlräumen gibt es auch Spindeln 128. Jede der Spindelmuttern 126 ist auf eine der Spindeln 128 für jeden der Bremskolben 122 aufgeschraubt. Insbesondere ist ein Aufnahmegewindeabschnitt 130 jeder der Spindelmuttern 126 auf die Spindeln 128 aufgeschraubt.
Die Spindelmuttern 126 weisen jeweils einen konischen äußeren Abschnitt 132 auf, der in Anlagekontakt mit einem komplementären konischen inneren Abschnitt 134 der Bremskolben 122 gebracht werden kann. In der Freigabestellung (die in 1 gezeigt wird) gibt es Zwischenräume zwischen jedem konischen äußeren Abschnitt 132 und dem entsprechenden konischen inneren Abschnitt 134. Die Konstruktion, Form, Konfiguration und/oder der Aufbau der konischen äußeren Abschnitte 132 und des komplementären konischen inneren Abschnitts 134 kann anders als dargestellt und beschrieben sein, falls dies gewünscht wird. Beispielsweise können der konische äußere Abschnitt 132 und der konische innere Abschnitt 134 andere nicht-konische komplementäre Formen aufweisen. Beispielsweise können die Zwischenräume zwischen jedem der konischen äußeren Abschnitte 132 und der entsprechenden konischen inneren Abschnitte 134 weggelassen werden, und eine Drehung der Spindeln 128 wird zur Positionierung der Kolben 122 von der innenliegenden Trägerplatte 120 weg verwendet.
Die Scheibenbremsanordnung 100 wird mit der EPB 102 dargestellt. Die EPB 102 umfasst einen Elektromotor 136 und einem Getriebe, die allgemein mit 138 angegeben wird. Gemäß der Darstellung weist das EPB 102 einen einzigen Elektromotor 136 auf, der den mehreren Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 Drehmoment zuführt. Alternativ dazu kann die EPB 102 mehr als einen Elektromotor 136 aufweisen, wobei mindestens einer der Elektromotoren 136 sein Drehmoment zu mehr als einer der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 zuführt.
Gemäß der Darstellung umfasst das Getriebe 138 eine einzige erste Verzahnung 140 und mehrere zweite Verzahnungen 142. Wie erörtert wird, ist die erste Verzahnung 140 zwischen dem Motor 136 und jeder der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 wirkverbunden. Wie auch erörtert wird, ist jede der zweiten Verzahnungen 142 zwischen einer der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 und ihrer entsprechenden Spindel 128 wirkverbunden. Alle zweiten Verzahnungen 142 können gleich sein oder ein Abschnitt der zweiten Verzahnung 142 kann jeweils anders sein.
Die erste und die zweite Verzahnung 140 bzw. 142 werden schematisch dargestellt. Dies liegt daran, dajegliche geeignete Getriebeanordnung, die dem Fachmann bekannt ist, als die erste und die zweite Verzahnung 140 bzw. 142 verwendet werden kann. Des Weiteren kann bzw. können die erste und/oder die zweite Verzahnung 140 und/oder 142 bei dem Getriebe 138 weggelassen werden. Wenn die erste und/oder die zweite Verzahnung 140 und/oder 142 weggelassen werden, treibt eine Ausgangswelle des Motors 136 direkt die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 an und/oder treiben die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 direkt die Spindeln 128 an.
Im Betrieb führt der Motor 136 das Drehmoment, das die erste Verzahnung 140 drehbar antreibt, zu. Die erste Verzahnung 140 treibt dann drehbar jede der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 an, die dann ihre entsprechenden Spindel 128 durch die entsprechende zweite Verzahnung 142 antreiben. Dies führt zu einer unabhängigen Bewegung der Spindelmuttern 126 entlang Längsachsen 144, da, wie erörtert wird, die Spindelmuttern 126 drehbeschränkt sind. Der außenliegende und der innenliegende Bremsklotz 110 bzw. 112 sowie die Bremskolben 122 sind auch entlang den Längsachsen 144 verlagerbar.
Wenn Betriebsbremsung für ein Fahrzeug mit der Scheibenbremsanordnung 100 gewünscht wird, wird die Scheibenbremsanordnung 100 hydraulisch betätigt. Beispielsweise kann die Scheibenbremsanordnung 100 von einem Fahrer über ein Bremspedal oder über ein Fahrassistenzsystem hydraulisch betätigt werden. Wenn die Scheibenbremsanordnung 100 hydraulisch betätigt wird, wird Hydraulikfluid in den Hohlräumen 124 mit Druck beaufschlagt (durch ein geeignetes Mittel, das dem Fachmann bekannt ist), so dass die Bremskolben 122 in 1 nach links entlang den Längsachsen 144 verlagert werden. Demzufolge, und wie auch dem Fachmann bekannt ist, wird der innenliegende Bremsbelag 118 durch die Bremskolben 122 auf die Bremsscheibe 108 gedrückt und eine entsprechende Verlagerung des Bremssattels 106 auf einer gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 108 bewirkt gleichzeitig, dass der außenliegende Bremsbelag 114 an die gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe 108 gezogen wird. Durch das Anlegen des druckbeaufschlagten Hydraulikfluids an die Hohlräume 124 sind die Bremskolben 122 in 1 entlang den Längsachsen 144 zu der Bremsscheibe 108 und in eine aktive Bremsstellung nach links verlagert worden. In der Bremsstellung gelangen die Bremskolben 122 über den innenliegenden Bremsklotz 112 mit der Bremsscheibe 108 in Eingriff. Die Spindelmutter 126 bleibt unbetätigt und bleibt somit an einer axialen Ausgangsposition auf den Längsachsen 144 in 1.
Als nicht einschränkende Beispiele kann die Feststellbremsfunktion der Scheibenbremsanordnung 100 angewendet werden, wenn ein Fahrzeug, das die Scheibenbremsanordnung 100 aufweist, läuft - z. B. während Zündungen-an - und ein Bremspedal des Fahrzeugs betätigt wird, wenn das Fahrzeug läuft und das Bremspedal freigegeben wird oder wenn das Fahrzeug nicht läuft - z. B. während Zündung-aus. Zum Aktivieren einer Feststellbremsfunktion der Scheibenbremsanordnung 100 auf ähnliche Art und Weise wie die Betriebsbremsung können die Bremskolben 120 zunächst durch Anlegen des Hydraulikdrucks in die Bremsstellung gebracht werden. Alternativ dazu kann die Feststellbremsfunktion aktiviert werden, ohne zunächst die Bremskolben 122 durch Anlegen des Hydraulikdrucks in die Bremsstellung zu bringen. Eine Betätigung der EPB 102 bewirkt dann, dass das Getriebe 138 (über die erste Verzahnung 140, die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 102 und die zweite Verzahnung 142) die Spindelmuttern 126 zu der Bremsscheibe 108 verlagert, bis die Zwischenräume überwunden wurden und jeder konische äußere Abschnitt 132 an seinem entsprechenden konischen inneren Abschnitt 134 in den Bremskolben 122 anliegt. Dadurch werden die Bremskolben 122 über die Spindelmuttern 126 axial an dem Gehäuse des Bremssattels 106 in einem Feststellbremszustand gestützt.
Sobald die Bremskolben 122 axial gestützt werden, kann jeglicher Hydraulikdruck in den Hohlräumen 124 abgebaut oder anderweitig beseitigt werden. Der Feststellbremszustand wird aufgrund der Position der Spindelmuttern 126 und aufgrund einer Selbstarretierung (beispielsweise durch ein Selbstarretieren zwischen den Spindeln 128 und den Gewindeaufnehmern 130) beibehalten. Der außenliegende und der innenliegende Bremsbelag 114 bzw. 118, die gegen die Bremsscheibe 108 drücken, werden weiterhin von den Spindelmuttern 126 festgeklemmt.
Wenn der Feststellbremszustand freigegeben werden soll, kann druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid in die Hohlräume 124 eingeleitet werden. Dadurch werden die Bremskolben 122 geringfügig nach links entlang der Längsachse 144 zu der Bremsscheibe 108 hin verlagert, so dass die Axiallast der Spindelmuttern 126 abgebaut wird. Alternativ dazu kann der Feststellbremszustand freigegeben werden, ohne zunächst druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid in die Hohlräume 124 einzuleiten. Durch Steuerung der EPB 102 können die Spindelmuttern 126 dann in ihre axiale Ausgangsposition gemäß der Darstellung in 1 zurück verlagert werden.
Der Motor 136 sowie die erste Verzahnung 140, die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 und die zweiten Verzahnungen 142 können zum Aktivieren oder Lösen der Feststellbremsfunktion selektiv in entgegengesetzten Richtungen - z. B. im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn - angetrieben werden.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 2-8 wird eine der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 genauer dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 in 2-8, zusammen mit ihren zugehörigen anderen Komponenten, ist beispielhaft für alle Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 der EPB 102. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 umfasst ein Sonnenrad 146, Kraftübertragungsglieder 148, eine Antriebsplatte 150, ein Zahnritzel 152 und ein Federglied 154. Das Sonnenrad 146 wird von der ersten Verzahnung 140 drehbar angetrieben, und das Zahnritzel 152 treibt die zweite Verzahnung 142 drehbar an.
Die Kraftübertragungsglieder 148 werden von einem Käfig 156 (in 4 gezeigt) in Position gehalten oder anderweitig voneinander beabstandet. Der Käfig 156 hält die Kraftübertragungsglieder 148 in einer Ebene, die allgemein senkrecht zu der Längsachse 144 ist, in Position. Wie dargestellt wird, weisen die Kraftübertragungsglieder 148 eine sphärische Form auf. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die Kraftübertragungsglieder 148 Kugellager sein. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel können die Kraftübertragungsglieder 148 aus Metall- oder Kunststoffmaterial hergestellt sein.
In der Antriebsplatte 150 wird bzw. werden eine oder mehrere Taschen 158 definiert. Die Anzahl der Taschen 158 ist vorzugsweise größer gleich der Anzahl an Kraftübertragungsgliedern 148. Die Taschen 158 werden von einer Antriebsplattenendseite 160 aus nach innen hin in die Antriebsplatte 150 definiert. Wie in 5 gezeigt wird, sind die Taschen 158 über den Umfang hinweg um die Antriebsplatte 150 herum beabstandet. Vorzugsweise befinden sich die Taschen 158 alle in gleichen radialen Abständen zu der Längsachse 144.
Wie am besten in 3 gezeigt wird, weist jede der Taschen 158 eine Taschenfläche 162 auf. Von der Taschenfläche 162 erstrecken sich zu der Antriebsplattenendseite 160 hin eine Rampenfläche 164 und eine Anschlagfläche 166. Zwischen der Taschenfläche 162 und der Rampenfläche 164 befindet sich ein Übergangspunkt 168. Die Taschen 158 sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass eines der Kraftübertragungsglieder 148 in eine der Taschen 158 eintreten und die Taschenfläche 162 berühren kann. Alternativ dazu kann die Taschenfläche 162 weggelassen werden, und die Kraftübertragungsglieder 148 können zwischen der Rampenfläche 164 und der Anschlagfläche 166 aufgehängt oder anderweitig gehalten werden.
Die Taschenflächen 162 sind vorzugsweise parallel zur Antriebsplattenendseite 160. Die Rampenfläche 164 ist quer zur Längsachse 144. Wie dargestellt wird, ist die Rampenfläche 164 planar. Alternativ dazu kann die Rampenfläche 164 anders als planar sein. Die Anschlagflächen 166 sind allgemein senkrecht zur Antriebsplattenendseite 160. Jede der Taschen 158 kann ähnlich definiert werden. Alternativ dazu kann eine Teilmenge der Taschen 158 anders als in 3 dargestellt definiert werden.
Das Federglied 154 ist zwischen dem Zahnritzel 152 und einem Halteglied 170 angeordnet. Das Halteglied 170 wird durch eine Klemme 174 an einer Welle 172 der Antriebsplatte 150 gesichert. Die Welle 172 erstreckt sich entlang der Längsachse 144. Alternativ dazu kann das Federglied 154 zwischen der Antriebsplatte 150 und dem Zahnritzel 152 anders als dargestellt angeordnet sein. Wie dargestellt wird, ist das Federglied 154 eine Schraubenfeder. Alternativ dazu kann das Federglied 154 von einer anderen als der dargestellten Schraubenfederart sein.
Das Federglied 154 erzeugt eine Federkraft 176 allgemein entlang der Längsachse 144. Das Zahnritzel 152 ist auf der Längsachse 144 durch die zweite Verzahnung 142 in Position fixiert. Somit wird die Federkraft 176 des Federglieds 154 in einer von der Antriebsplatte 150 weg verlaufenden Richtung erzeugt. In 2 drückt die Federkraft 176 die Kraftübertragungsglieder 148 zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150 dahingehend zusammen, die Kraftübertragungsglieder 148 in stationärem Kontakt mit sowohl den Taschenflächen 162 als auch einer Sonnenradendseite 178 zu halten.
Des Weiteren weist das Sonnenrad 146 Zähne 180 auf, die mit entsprechenden Zähnen (nicht gezeigt) der ersten Verzahnung 140 in Eingriff stehen, so dass das Motordrehmoment von dem Motor 136 durch die erste Verzahnung 140 zum drehbaren Antreiben des Sonnenrads 146 übertragen wird. Wenn es drehbar angetrieben wird, dreht sich das Sonnenrad 146 selektiv um die Längsachse 144 in der ersten bzw. der zweiten Richtung 182A bzw. 182B. Wie dargestellt wird, aktiviert eine Drehung des Sonnenrads 146 in der ersten Richtung 182A die EPB 102 und eine Drehung des Sonnenrads 146 in der zweiten Richtung 182B löst die EPB 102.
Das Zahnritzel 152 ist durch Keilverzahnungen 184 an der Welle 172 fixiert. Somit drehen sich die Antriebsplatte 150 und das Zahnritzel 152 durch die Welle 172 selektiv zusammen um die Längsachse 144 in der ersten bzw. der zweiten Richtung 182A bzw. 182B. Das Zahnritzel 152 weist auch Zähne auf, die mit der zweiten Verzahnung 142 in Eingriff stehen, so dass das Motordrehmoment selektiv durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 auf die zweite Verzahnung 142 übertragen werden kann.
Das Sonnenrad 146 wird durch ein Lager 186 an dem Zahnritzel 152 gestützt. Das Lager 186 stützt das Sonnenrad 146 an dem Zahnritzel 152 und gestattet gleichzeitig eine unabhängige Drehung des Sonnenrads 146 und des Zahnritzels 152. Vorzugsweise ist das Lager 186 aus einem reibungsarmen Material hergestellt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Lager 186 eine Unterlegscheibe sein. Als ein weiteres Beispiel kann das Lager 186 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
Unter Bezugnahme auf 1-8 wird nun der Betrieb der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 erörtert. Die folgende Erörterung des Betriebs einer der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 trifft auf alle Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104, die für die EPB 12 vorgesehen sind, zu.
In 2 befindet sich die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 während der Betätigung der EPB 102 in einem eingerückten Zustand. Der eingerückte Zustand für die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 liegt vor, während die der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 zugehörige Spindel 128 dahingehend angetrieben wird, den Zwischenraum zwischen dem zugehörigen konischen äußeren Abschnitt 132 und dem konischen inneren Abschnitt 134 zu überwinden.
Zu Beginn der Betätigung der EPB 102 empfängt das Sonnenrad 146 das Motordrehmoment von der ersten Verzahnung 140 und wird in der ersten Richtung 182A gedreht. Wenn sich das Sonnenrad 146 in der ersten Richtung 182A dreht, hält die Federkraft 176 die Kraftübertragungsglieder 148 zusammengedrückt zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150. Dadurch wird verhindert, dass die Kraftübertragungsglieder 148 rollen oder sich anderweitig so bewegen, dass das Motordrehmoment nicht zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150 übertragen wird. In dem sie nicht rollen, bewegen sich die Kraftübertragungsglieder 148 stattdessen translatorisch in der ersten Richtung 182A mit dem Sonnenrad 146 und übertragen das Motordrehmoment auf die Antriebsplatte 150. Somit dreht sich die Antriebsplatte 150 in der ersten Richtung 182A mit dem Sonnenrad 146 und überträgt das Motordrehmoment auf das Zahnritzel 152 und die zweite Verzahnung 142.
In 7 und 8 befindet sich die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 während der Betätigung der EPB 102 in einem ausgerückten Zustand. Der ausgerückte Zustand der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 liegt vor, wenn der konische äußere Abschnitt 132 an dem konischen inneren Abschnitt 134 für die entsprechende Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 festgeklemmt ist und der Motor 136 weiterhin das Motordrehmoment erzeugt. Dadurch, dass der konische äußere Abschnitt 132 an dem konischen inneren Abschnitt 134 festgeklemmt ist, wird eine Klemmkraft 188 erzeugt, die den konischen äußeren Abschnitt 132, die Spindel 128, die zweite Verzahnung 142, das Zahnritzel 152 und die Antriebsplatte 150 stationär hält, während sich das Sonnenrad 146 weiterhin in der ersten Richtung 182A dreht. Insbesondere resultiert die Klemmkraft 188 aus dem Einrücken des konischen äußeren Abschnitts 132 an den konischen inneren Abschnitt 134. Die Klemmkraft 188 wirkt in der zweiten Richtung 182B, die zu der ersten Richtung 182A, in der das Motordrehmoment wirkt, entgegengesetzt ist, und verlangsamt die Drehung der Antriebsplatte 150 in der ersten Richtung 182A oder wirkt dieser anderweitig entgegen. In dem ausgerückten Zustand wird die Antriebsplatte 150 von der Klemmkraft 188 stationär gehalten, während das Motordrehmoment weiterhin das Sonnenrad 146 in der ersten Richtung 182A dreht.
Unter besonderer Bezugnahme auf 7 hat das Stationärhalten der Antriebsplatte 150 durch die Klemmkraft 188 begonnen, während das Motordrehmoment weiterhin das Sonnenrad 146 in der ersten Richtung 182A dreht. Dies führt dazu, dass die Kraftübertragungsglieder 148 Reaktionskräfte 190 an die Rampenflächen 164 anlegen. Die Reaktionskräfte 190 wirken normalerweise auf den Punkt, an dem die Kraftübertragungsglieder 148 die Rampenflächen 164 berühren. Somit haben die Reaktionskräfte 190 Längskomponenten 190', die parallel zu der Längsachse wirken. Diese Längskomponenten 190' wirken entgegengesetzt zur Federkraft 176.
Mit weiterem Festziehen des konischen äußeren Abschnitts 132 an den konischen inneren Abschnitt 134 nimmt die Klemmkraft 188 zu. Wenn die Klemmkraft 188 zunimmt und das Motordrehmoment, das das Sonnenrad 146 in der ersten Richtung 182A dreht, konstant bleibt oder zunimmt, nehmen auch die Reaktionskräfte 190 und Längskomponenten 190' zu. Irgendwann wird die Summe der Längskomponenten 190' die Federkraft 176 übersteigen oder anderweitig überwinden, ihr entgegenwirken oder sie ausgleichen. Wenn die Summe der Längskomponenten 190' die Federkraft 176 übersteigt, hat die Klemmkraft 188 die Federkraft 176 überwunden, das Federglied 154 wird zusammengedrückt und die Antriebsplatte 150 verlagert sich entlang der Längsachse 144 und von dem Sonnenrad 146 weg.
Wenn sich die Antriebsplatte 150 von dem Sonnenrad 146 weg verlagert, wird ein Zwischenraum zwischen der Antriebsplatte 150 und dem Sonnenrad 146 größer. Dieser vergrößerte Zwischenraum zwischen der Antriebsplatte 150 und dem Sonnenrad 146 gestattet die Drehung des Sonnenrads 146 in der ersten Richtung 182A zum Rollen oder anderweitigen Bewegen der Kraftübertragungsglieder 148 die Rampenflächen 164 von den Taschenflächen 162 hoch, um die Antriebsplattenendseite 160 anzutreiben. Mit weiterem Anstieg der Klemmkraft 188 und auch weiterer Zunahme der Längskomponenten 190' bewegt sich die Antriebsplatte 150 weiterhin von dem Sonnenrad 146 weg, bis das Sonnenrad 146 die Kraftübertragungsglieder 148 auf der Antriebsplattenendseite 160 rollt.
Unter besonderer Bezugnahme auf 8 rollen die Kraftübertragungsglieder 148 auf der Antriebsplattenendseite 160 und das Sonnenrad 146 dreht sich weiter in der ersten Richtung 182A, während die Antriebsplatte 150 stationär gehalten wird. Somit rollen die Kraftübertragungsglieder 148 auf der Antriebsplattenendseite 160, bis sie zurück in die Taschen 158 fallen oder anderweitig in diese eintreten. Jedes der Kraftübertragungsglieder 148 fällt zurück in die Tasche 158, die auf die Tasche 158, aus dem das Kraftübertragungsglieder 148 unmittelbar zuvor durch Hochrollen auf die Rampenfläche 164 ausgetreten ist, folgt - d. h. die Kraftübertragungsglieder 148 treten in den nächsten Taschen 158, auf die die Kraftübertragungsglieder 148 zurollen, ein.
Dieses Schema des Austretens und Wiedereintretens aus dem bzw. in die Taschen 158 setzt sich so lange fort, bis sich das Sonnenrad 146 in der ersten Richtung 182A dreht und die Antriebsplatte 150 durch die Klemmkraft 188 stationär gehalten wird. Beispielsweise rollt ein Kraftübertragungsglied 148' auf der Antriebsplattenendseite 160 in der ersten Richtung 182A, bis es in eine erste Tasche 158' fällt. Das Kraftübertragungsglied 148' rollt dann die Rampenfläche 164 der ersten Tasche 158' hinauf, rollt über die Antriebsplattenendseite 160 zwischen der ersten Tasche 158' und einer zweiten Tasche 158" und fällt dann in die zweite Tasche 158".
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 in dem ausgerückten Zustand empfängt das Motordrehmoment nicht komplett. Stattdessen wird das Motordrehmoment, das die Klemmkraft 188 übersteigt, dahingehend durch eine andere der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104, die sich noch immer in dem eingerückten Zustand befindet, geleitet, die Betätigung der EPB 102 fortzusetzen. Der Klemmkraft 188 entsprechendes Drehmoment wird weiterhin durch die erste Verzahnung 140 auf die nun ausgerückte Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 übertragen, um die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 in dem ausgerückten Zustand zu halten. Wenn alle Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 ausgerückt sind, wird die EPB 102 als komplett betätigt angesehen und der Motor 136 angehalten.
Als ein nicht einschränkendes Beispiel für die erste und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 beginnen die erste und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 bei der in dem eingerückten Zustand und übertragen das Motordrehmoment auf die entsprechenden Spindeln 128. Die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 überträgt komplett einen ersten Teil des Motordrehmoments an die erste Spindel 128, und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 überträgt komplett einen zweiten Teil des Motordrehmoments auf die zweite Spindel 128. In der Regel sind der erste und der zweite Teil des Motordrehmoments gleich, obgleich dies nicht erforderlich ist.
Dann wird, wenn der konische äußere Abschnitt 132 der Spindelmutter 126 an der Spindel 128, der der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 entspricht, festgeklemmt ist, die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 ausgerückt (während die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 eingerückt bleibt). Der erste Teil des Motordrehmoments, der die Klemmkraft 188 für die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 übersteigt, wird auf die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 übertragen - d. h., wenn die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 ausgerückt ist, empfängt die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 einen Gesamtbetrag des kompletten zweiten Teils des Motordrehmoments und einer Menge des ersten Teils des Motordrehmoments, der die Klemmkraft 188 für die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 übersteigt.
Wenn der konische äußere Abschnitt 132 der Spindelmutter 126 an der Spindel 128, der der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 entspricht, auch festgeklemmt ist, wird auch die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 ausgerückt (so dass sowohl die erste als auch die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 ausgerückt sind). In diesem Moment ist die EPB 102 betätigt und der Motor 136 wird abgeschaltet. So wie sie hier unter Bezugnahme auf den Betrieb der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 verwendet werden, sind die Begriffe „erste“ und „zweite“ nicht temporal. Sowohl die erste als auch die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104 kann zuerst ausrücken.
Wenn die EPB 102 nach einer Betätigung der EPB 102 gelöst wird, ist zu erwarten, dass sich die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen in dem ausgerückten Zustand befinden. Zum Lösen der EPB 102 dreht das Motordrehmoment das Sonnenrad 146 in der zweiten Richtung 182B. Während des Lösens der EPB 102 werden die Klemmkraft 188 und Reaktionskräfte 190 auf null reduziert. Das Sonnenrad 146 rollt die Kraftübertragungsglieder 148 auf der Antriebsplattenendseite 160 in der zweiten Richtung 182B zu den Taschen 158. Die Kraftübertragungsglieder 148 treten durch Rollen oder anderweitiges Bewegen auf den Rampenflächen 164 hinab von der Drehmomentdetektionseinheit 160 zu den Taschenflächen 162 wieder in die Taschen 158 ein.
Wenn die Kraftübertragungsglieder 148 die Rampenfläche 164 ohne die Reaktionskräfte 190 herunterrollen, wird das Federglied 154 in die in 2 gezeigte Position zusammengedrückt. Wenn das Federglied 154 in die in 2 gezeigte Position zurückkehrt, wird der Zwischenraum zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150 reduziert, bis die Kraftübertragungsglieder 148 wieder durch die Springkraft 176 zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150 zusammengedrückt gehalten werden. Wenn die Kraftübertragungsglieder 148 zusammengedrückt zwischen dem Sonnenrad 146 und der Antriebsplatte 150 gehalten werden, wird das Motordrehmoment wieder von dem Sonnenrad 146 auf die Antriebsplatte 150 übertragen, so dass die Antriebsplatte in der zweiten Richtung 182B gedreht wird.
Während des Lösens der EPB 102, während sich das Sonnenrad 146 und die Antriebsplatte 150 in der zweiten Richtung 182B drehen, halten die Anschlagflächen 166 die Kraftübertragungsglieder 148 in den Taschen 158. Die Antriebsplatte 150 kann sich ungehindert in der zweiten Richtung 182B drehen, unabhängig davon, ob der konische äußere Abschnitt 132 mit dem konischen inneren Abschnitt 134 in Kontakt ist - d. h. die Antriebsplatte 150 kann sich ungehindert in der zweiten Richtung 182B drehen, unabhängig davon, ob der Bremskolben 122 festgeklemmt oder nicht festgeklemmt ist. Wenn sich die Antriebsplatte 150 ungehindert in der zweiten Richtung 182B drehen kann, entstehen keine Reaktionskräfte 190. Des Weiteren hält die Anschlagfläche 166 die Kraftübertragungsglieder 148 in den Taschen 158, indem sie verhindert, dass die Kraftübertragungsglieder 148 in der zweiten Richtung 182B aus den Taschen rollen oder sich anderweitig aus diesen heraus bewegen. Während des Lösens der EPB 102 rollen die Kraftübertragungsglieder 148 nicht gegen irgendwelche Flächen, die in ausreichendem Maße quer zur Längsachse 144 sind, zum Entstehen der Reaktionskräfte 190, da die Anschlagfläche 166 ausreichend parallel zu der Längsachse 144 sind.
Das Profil der Rampenflächen 164 und/oder eine Steifigkeit des Federglieds 154 können dahingehend abgestimmt und/oder eingestellt werden, einen Schwellenwert der Klemmkraft 188, bei dem jede der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 ausgerückt wird, festzulegen. Alternativ dazu kann der Schwellenwert einfacher als die Klemmkraft 188, die die Längskomponenten 190' der Reaktionskräfte 190, die das Federglied 154 zusammendrücken, erzeugt, und die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 ausgerückt, definiert werden. Als ein erstes nicht einschränkendes Beispiel nimmt die Klemmkraft 188, bei der die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 ausgerückt werden, mit Zunahme einer Neigung der Rampenfläche 164 von der Taschenfläche 162 auch zu. Als ein zweites nicht einschränkendes Beispiel nimmt die Klemmkraft 188, bei der die Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 ausgerückt werden, mit Zunahme der Steifigkeit des Federglieds 154 auch zu. Der Schwellenwert kann für alle Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 gleich sein oder kann für eine oder mehrere der Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 104 verschieden sein.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 9A und 9B werden alternative Rampenflächen 164' und 164" für die Taschen 158 dargestellt. In 9A weist die Rampenfläche 164' eine konvexe gekrümmte Fläche auf. In 9B weist die Rampenfläche 164" eine nichtlineare Fläche mit einem variierenden Radius auf.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 10 wird ein alternatives Sonnenrad 146' mit zweiten Taschen 192 dargestellt. Die zweiten Taschen 192 in dem alternativen Sonnenrad 146' ähneln den Taschen 158 in der Antriebsplatte 150. Insbesondere sind die zweiten Taschen 192 symmetrisch über die Kraftübertragungsglieder 148 hinweg zu den Taschen 158 in der Antriebsplatte 150. Das Sonnenrad 146 mit den zweiten Taschen 192 in Verbindung mit den Taschen 158 in der Antriebsplatte 150 erhöht eine Drehmomentkapazität der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 11 wird eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein mit 204 angegeben wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 204 ist eine Variation der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104, die unter Bezugnahme auf 1-10 beschrieben wird. Somit kennzeichnen gleiche Bezugszeichen, plus 100, übereinstimmende Teile in den Zeichnungen, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird verzichtet.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 204 weist ein Halteglied 270 an einem Ende einer Welle 272 gegenüber einem Zahnritzel 252 auf. Zwischen dem Halteglied 270 und einer Antriebsplatte 250 gibt es ein Federglied 254. Taschen 258 sind in einem Sonnenrad 246 positioniert.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 12 wird eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein mit 304 angegeben wird, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 304 ist eine Variation der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104, die unter Bezugnahme auf 1-10 beschrieben wird. Somit kennzeichnen gleiche Bezugszeichen, plus 200, übereinstimmende Teile in den Zeichnungen, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird verzichtet.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 304 weist ein Federglied 354 auf, das zwischen einer Antriebsplatte 350 und einer Reaktionsplatte 394 gehalten wird. Die Reaktionsplatte 394 legt eine Federkraft 376, die von dem Federglied 354 erzeugt wird, an Kraftübertragungsglieder 348 an.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 13 wird eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein mit 404 angegeben wird, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 404 ist eine Variation der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104, die unter Bezugnahme auf 1-10 beschrieben wird. Somit kennzeichnen gleiche Bezugszeichen, plus 300, übereinstimmende Teile in den Zeichnungen, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird verzichtet.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 404 weist ein Federglied 454 auf, das zwischen einer Antriebsplatte 450 und einer Reaktionsplatte 494 gehalten wird. Die Reaktionsplatte 494 legt eine Federkraft 476, die von dem Federglied 454 erzeugt wird, an Kraftübertragungsglieder 448 an. Erste Taschen 458 sind in der Reaktionsplatte 494 positioniert, und zweite Taschen 492 sind in einem Sonnenrad 446 positioniert.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 14 wird eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein mit 504 angegeben wird, gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 504 ist eine Variation der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104, die unter Bezugnahme auf 1-10 beschrieben wird. Somit kennzeichnen gleiche Bezugszeichen, plus 400, übereinstimmende Teile in den Zeichnungen, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird verzichtet.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 504 weist ein Sonnenrad auf, das einen ersten und einen zweiten Sonnenradabschnitt 546A bzw. 546B umfasst. Es sind Stifte 596 vorhanden, die sich zwischen dem zweiten Abschnitt 546B des Sonnenrads und der Antriebsplatte 550 erstrecken. Federglieder 554 sind an den Stiften 596 positioniert. Erste Taschen 558 werden in dem zweiten Abschnitt 546B des Sonnenrads definiert, und zweite Taschen 592 werden in der Antriebsplatte 550 definiert.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 16 wird eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein mit 604 angegeben wird, gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 404 ist eine Variation der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 104, die unter Bezugnahme auf 1-10 beschrieben wird. Somit kennzeichnen gleiche Bezugszeichen, plus 500, übereinstimmende Teile in den Zeichnungen, und auf eine detaillierte Beschreibung dieser wird verzichtet.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 604 weist ein Sonnenrad auf, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Sonnenradabschnitt 646A, 646B bzw. 646C umfasst. Der zweite und der dritte Sonnenradabschnitt 646B bzw. 646C sind zur Drehung mit dem ersten Abschnitt 646A des Sonnenrads fixiert. Kraftübertragungsglieder 648 werden durch Durchgangsöffnungen 698 in einer Antriebsplatte 650 in Position gehalten. Erste Taschen 658 werden in dem zweiten Abschnitt 646B des Sonnenrads definiert, und zweite Taschen 692 werden in dem dritten Abschnitt 646C des Sonnenrads definiert.
Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 604 weist ferner ein erstes und ein zweites Federglied 654A bzw. 654B auf. Ein erstes und ein zweites Halteglied 670A bzw. 670B halten das erste und das zweite Federglied 654A bzw. 654B fest. Das erste Federglied 654A erzeugt eine erste Federkraft 676A, und das zweite Federglied 654B erzeugt eine zweite Federkraft 676B. Die erste und die zweite Federkraft 676A bzw. 676B wirken dahingehend zusammen, Kraftübertragungsglieder 648 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 646B bzw. 646C des Sonnenrads und der Antriebsplatte 650 zusammenzudrücken. Dem Fachmann ist die Anordnung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 604 möglicherweise als eine Kartuschenkupplung bekannt.
Das Prinzip und die Betriebsweisen der vorliegenden Erfindung sind in ihren bevorzugten Ausführungsformen gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben und dargestellt worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Weise in die Praxis umgesetzt werden kann, als speziell erläutert und dargestellt wurde, ohne ihren Gedanken oder Schutzumfang zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8844683 [0023]
US 2017/0261053 [0023]
US 2018/0087589 [0023]

Claims

Fahrzeugscheibenbremsanordnung mit einer hydraulisch betätigten Betriebsbremse und einer elektrisch betätigten Feststellbremse, wobei die Fahrzeugscheibenbremsanordnung Folgendes umfasst: eine Bremsscheibe; einen ersten Bremskolben mit einem ersten inneren Abschnitt; eine erste Spindelmutter, die auf einer ersten Spindel drehbeschränkt ist und einen ersten äußeren Abschnitt aufweist, wobei der erste äußere Abschnitt dazu konfiguriert ist, dahingehend gegen den ersten inneren Abschnitt zu klemmen, eine erste Klemmkraft zu erzeugen, wenn die erste Spindel gedreht wird, und die erste Klemmkraft den ersten Bremskolben an die Bremsscheibe einrückt; einen zweiten Bremskolben mit einem zweiten inneren Abschnitt; eine zweite Spindelmutter, die auf der zweiten Spindel drehbeschränkt ist und einen zweiten äußeren Abschnitt aufweist, wobei der zweite äußere Abschnitt dazu konfiguriert ist, dahingehend gegen den zweiten inneren Abschnitt zu klemmen, eine zweite Klemmkraft zu erzeugen, wenn die zweite Spindel gedreht wird, und die zweite Klemmkraft den zweiten Bremskolben an die Bremsscheibe einrückt; einen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment zur Aktivierung und Betätigung der Feststellbremse zu erzeugen; eine erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während einer Betätigung der Feststellbremse einen ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel zu übertragen, wenn ein erster Schwellenwert die erste Klemmkraft übersteigt, und den ersten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die erste Spindel zu übertragen, wenn die erste Klemmkraft den ersten Schwellenwert übersteigt; und eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während der Betätigung der Feststellbremse einen zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel zu übertragen, wenn ein zweiter Schwellenwert die zweite Klemmkraft übersteigt, und den zweiten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die zweite Spindel zu übertragen, wenn die zweite Klemmkraft den zweiten Schwellenwert übersteigt.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Schwellenwert gleich sind.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 1, wobei, wenn die erste Klemmkraft den ersten Schwellenwert übersteigt und der zweite Schwellenwert die zweite Klemmkraft übersteigt, die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den ersten Teil des Drehmoments, der den ersten Schwellenwert übersteigt, auf die zweite Spindel überträgt.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 1, wobei, während des Lösens der Feststellbremse, die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel überträgt und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel überträgt.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste als auch die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes Zahnrad; eine Antriebsplatte; Taschen in einer Endseite des ersten Zahnrads und/oder der Antriebsplatte; Kraftübertragungsglieder; und ein Federglied, das eine Federkraft auf die Antriebsplatte ausübt, wobei während der Betätigung der Feststellbremse die Federkraft die Kraftübertragungsglieder dahingehend in den Taschen zusammengedrückt hält, eine Kraft zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte zu übertragen, wenn die Federkraft einen Teil einer Klemmkraft übersteigt, und die Kraftübertragungsglieder nicht in den Taschen hält und die Kraft nicht zwischen dem ersten Zahnrad und der Antriebsplatte übertragen wird, wenn der Teil der Klemmkraft die Federkraft übersteigt.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 5, wobei für die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung das erste Zahnrad dazu konfiguriert ist, den ersten Teil des Drehmoments zu empfangen, die Antriebsplatte dazu konfiguriert ist, den ersten Teil des Drehmoments auf die erste Spindel zu übertragen, und die Federkraft die Kraftübertragungsglieder zusammengedrückt in den Taschen hält, wenn die Federkraft den Teil der ersten Klemmkraft übersteigt, und für die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung das erste Zahnrad dazu konfiguriert ist, den zweiten Teil des Drehmoments zu empfangen, die Antriebsplatte dazu konfiguriert ist, den zweiten Teil des Drehmoments auf die zweite Spindel zu übertragen, und die Federkraft die Kraftübertragungsglieder zusammengedrückt in den Taschen hält, wenn die Federkraft den Teil der zweiten Klemmkraft übersteigt.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 5, wobei der erste Schwellenwert der Federkraft der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung entspricht und der zweite Schwellenwert der Federkraft der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung entspricht.
Fahrzeugscheibenbremsanordnung nach Anspruch 5, wobei die von der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übertragene Kraft der erste Teil des Drehmoments ist und die von der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übertragene Kraft der zweite Teil des Drehmoments ist.
Elektrisch betätigte Feststellbremse für eine Fahrzeugscheibenbremsanordnung mit einem ersten und einem zweiten Kolben und einer Bremsscheibe, wobei die Feststellbremse Folgendes umfasst: einen einzigen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment zum Aktivieren und Betätigen der Feststellbremse zu erzeugen; eine erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während einer Betätigung der Feststellbremse einen ersten Teil des Drehmoments vollständig auf eine erste Spindel zu übertragen, bis eine von der Feststellbremse erzeugte erste Klemmkraft eine erste Federkraft der ersten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übersteigt, wobei die erste Klemmkraft dazu konfiguriert ist, den ersten Bremskolben an die Bremsscheibe einzurücken; und eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, während der Betätigung der Feststellbremse einen zweiten Teil des Drehmoments auf eine zweite Spindel vollständig zu übertragen, bis eine von der Feststellbremse erzeugte zweite Klemmkraft eine zweite Federkraft der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übersteigt, wobei die zweite Klemmkraft dazu konfiguriert ist, den zweiten Bremskolben an die Bremsscheibe einzurücken, wenn die erste Klemmkraft die erste Federkraft übersteigt und die zweite Federkraft die zweite Klemmkraft übersteigt, die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den ersten Teil des Drehmoments nicht vollständig auf die erste Spindel überträgt und der erste Teil des Drehmoments, der die erste Federkraft übersteigt, stattdessen von der zweiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung auf die zweite Spindel übertragen wird.
Feststellbremse nach Anspruch 9, wobei die erste Drehmomentbegrenzungsvorrichtung während des Lösens der Feststellbremse den ersten Teil des Drehmoments vollständig auf die erste Spindel überträgt und die zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung den zweiten Teil des Drehmoments vollständig auf die zweite Spindel überträgt.