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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Fahrzeugbremse sowie eine Fahrzeugbremse mit einer solchen Betätigungseinheit.
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Fahrzeugbremsen werden typischerweise verwendet, um Fahrzeuge wie insbesondere Kraftfahrzeuge gezielt zu verzögern. Bislang werden derartige Fahrzeugbremsen meistens mittels hydraulischer Komponenten betätigt, jedoch wird zukünftig eine elektrische Betätigung zunehmen. Insbesondere in diesem Fall kann eine Welle vorgesehen sein, welche zur Betätigung der Fahrzeugbremse ausgelegt ist. Insbesondere können bei Drehung dieser Welle eine Bremsbacke oder mehrere Bremsbacken betätigt werden.
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Bei derartigen Fahrzeugbremsen ist es wünschenswert, eine Blockierfunktion vorzusehen, um eine Feststellbremsfunktion zu realisieren.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungseinheit für eine Fahrzeugbremse vorzusehen, welche im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige Fahrzeugbremse vorzusehen. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungseinheit und eine Fahrzeugbremse gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Fahrzeugbremse. Die Betätigungseinheit weist eine Welle zur Betätigung der Fahrzeugbremse auf. Die Betätigungseinheit weist eine strukturierte Oberfläche auf, welche drehfest auf der Welle aufgebracht ist. Die Betätigungseinheit weist einen Blockierstößel auf, welcher in zumindest einer Stellung in die strukturierte Oberfläche eingreift, wobei der Blockierstößel eine Drehung der strukturierten Oberfläche in zumindest eine Drehrichtung verhindert. Die Betätigungseinheit weist einen Elektromotor auf, welcher zum Verfahren des Blockierstößels ausgebildet ist.
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Mittels einer solchen Betätigungseinheit kann in besonders einfacher Weise eine Blockierfunktionalität vorgesehen werden, welche insbesondere zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion verwendet werden kann. Insbesondere kann der Blockierstößel eine Drehung der Welle in zumindest einer Richtung verhindern, so dass eine einmal zugespannte Bremse ihre Bremskraft hält und ohne aktives Lösen des Blockierstößels die Bremskraft nicht wieder verliert, selbst wenn eine antreibende Einheit wie beispielsweise ein Elektromotor abgeschaltet wird. Die Verwendung eines Elektromotors hat sich zur Betätigung des Blockierstößels als besonders vorteilhaft herausgestellt, da auf einfache und zuverlässige Komponenten zurückgegriffen werden kann.
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Die Betätigungseinheit kann insbesondere Teil einer Fahrzeugbremse sein. Die Welle der Betätigungseinheit kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie bei Drehung eine Bremsbacke oder mehrere Bremsbacken der Fahrzeugbremse verschiebt, wobei typischerweise in einer Drehrichtung ein Zuspannen der Bremse erfolgt, so dass diese eine Bremskraft aufbringt bzw. diese erhöht, und wobei bei der anderen Drehrichtung ein Lösen der Bremse erfolgt. Insbesondere kann auf der Welle ein Abtriebsritzel aufgebracht sein, welches eine Drehbewegung der Welle auf eine Rotation zu Translation wandelnde Einheit zur unmittelbaren Betätigung von Bremsbacken übertragen kann.
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Die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise zackenförmig und/oder in Form eines Zahnrads ausgebildet sein. Es können mehrere Einkerbungen ausgebildet sein, so dass die strukturierte Oberfläche entsteht. Die strukturierte Oberfläche kann insbesondere so ausgebildet sein, dass der Blockierstößel damit in Eingriff gebracht werden kann und somit eine Drehung der Welle in zumindest einer Drehrichtung blockiert. Es kann auch ein Blockieren in beiden Drehrichtungen vorgesehen sein. Unter einem drehfesten Aufbringen wird insbesondere verstanden, dass die strukturierte Oberfläche jede Drehbewegung der Welle mitmacht.
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Der Blockierstößel kann insbesondere so ausgebildet sein, dass er bei Eingriff mit der strukturierten Oberfläche die Drehung der Welle in zumindest einer Richtung verhindert. Er kann auch so ausgebildet sein, dass er die Drehung in beiden Richtungen verhindert. Dadurch kann eine bestimmte Drehposition nach einem Zuspannen einer Bremse gehalten werden und es kann verhindert werden, dass sich die Welle zurückdreht, beispielsweise aufgrund einer Gegenkraft. Es kann somit eine Parkbremsfunktion realisiert werden, wobei ein die Welle antreibender Motor abgeschaltet werden kann. Der Blockierstößel ist typischerweise so ausgebildet, dass er derart in die strukturierte Oberfläche eingreift, dass er in Eingriff bleibt, solange er nicht aktiv gelöst wird. Ein solches aktives Lösen kann beispielsweise mittels des Elektromotors erfolgen.
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Der Elektromotor ist hier insbesondere separat ausgebildet zum Betätigen des Blockierstößels. Es handelt sich somit typischerweise nicht um den gleichen Elektromotor, welcher die Welle antreibt. Ein solcher Antrieb wird hierin nicht speziell betrachtet.
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Der Blockierstößel kann insbesondere in einem Klinkengehäuse gelagert sein, welches mittels des Elektromotors verfahrbar ist. Dadurch kann eine zuverlässige Lagerung des Blockierstößels vorgesehen werden.
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Der Blockierstößel kann insbesondere in dem Klinkengehäuse mittels eines Federpakets oder mehrerer Federpakete gelagert werden, so dass der Blockierstößel zum Klinkengehäuse einseitig oder beidseitig axial begrenzt elastisch verschiebbar ist. Beispielsweise kann beidseitig zum Blockierstößel ein jeweiliges Federpaket als Abstützung zum Klinkengehäuse vorgesehen sein, so dass der Blockierstößel in einer Mittenlage gehalten wird, aus welcher er gegen die Kraft des jeweiligen Federpakets auslenkbar ist. Dadurch kann beispielsweise beim Reinfahren des Blockierstößels in die strukturierte Oberfläche und beim Herausfahren eine gewisse Flexibilität vorgesehen werden.
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Der Blockierstößel kann insbesondere in dem Klinkengehäuse drehfest gelagert sein. Dies verhindert, dass sich der Blockierstößel verdreht und somit eventuell schlechter mit der strukturierten Oberfläche in Eingriff kommt.
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Gemäß einer Ausführung ist der Elektromotor mittels eines Stirnradgetriebes zum Antrieb des Klinkengehäuses ausgebildet. Alternativ könnte beispielsweise auch ein Riementrieb vorgesehen sein. Dies kann insbesondere dann verwendet werden, wenn der Elektromotor parallel zur Bewegungsrichtung des Blockierstößels ausgebildet ist. Die Parallelität des Elektromotors kann sich insbesondere auf eine Drehachse beziehen. Insbesondere kann der Elektromotor in einem solchen Fall neben dem Blockierstößel angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführung ist der Elektromotor mittels eines Kegelradgetriebes zum Antrieb des Klinkengehäuses ausgebildet. Ein solches Kegelradgetriebe kann insbesondere eine Übertragung einer Drehbewegung um einen rechten Winkel oder einen zumindest in etwa rechten Winkel bewirken. Insbesondere kann in diesem Fall also der Elektromotor quer zur Bewegungsrichtung des Blockierstößels ausgebildet sein, insbesondere bezüglich einer Drehachse des Elektromotors.
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Es sei erwähnt, dass auch andere Getriebearten zwischen Elektromotor und Blockierstößel verwendet werden können.
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Gemäß einer Ausführung weist die Betätigungseinheit einen Wegsensor zum Überwachen einer Position des Blockierstößels auf. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Steuerungseinheit immer über die Position des Blockierstößels informiert ist, so dass Fehlfunktionen verhindert werden können.
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Gemäß einer Ausführung weist die Betätigungseinheit eine Endpositionserkennung für das Klinkengehäuse basierend auf einer Überwachung eines Motorstroms des Elektromotors auf. Dabei kann beispielsweise ein charakteristisches Muster des Stromverlaufs abgespeichert sein, wobei bei dessen Erkennung von einer Endposition des Blockierstößels ausgegangen wird. Dadurch kann auf einen Wegsensor verzichtet werden, was Kosten und Aufwand einspart.
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Die Betätigungseinheit kann insbesondere eine federbelastete Verriegelungseinheit aufweisen, welche an einer, zwei oder mehr Positionen des Klinkengehäuses das Klinkengehäuse arretiert. Insbesondere kann eine solche Arretierung in Endpositionen vorhanden sein. Eine solche Endposition kann beispielsweise insbesondere eine Position sein, in welcher der Blockierstößel mit der strukturierten Oberfläche in Eingriff steht. Die federbelastete Verriegelungseinheit kann insbesondere so ausgebildet sein, dass das Klinkengehäuse in einer bestimmten Position arretiert wird und nur gegen einen gewissen Widerstand aus dieser Position herausgefahren werden kann. Der Widerstand kann beispielsweise durch eine Betätigung des bereits weiter oben erwähnten Elektromotors überwunden werden.
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Gemäß einer Ausführung verhindert der Blockierstößel eine Drehung der strukturierten Oberfläche nur in einer Drehrichtung, wenn er in die strukturierte Oberfläche eingreift. Es kann sich hierbei insbesondere um eine Drehrichtung handeln, bei welcher ein Lösen der Bremse erfolgen würde. Wird eine solche Drehung verhindert, so kann der Blockierstößel vorteilhaft zur Realisierung einer Parkbremsfunktion eingesetzt werden.
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Die Betätigungseinheit kann insbesondere ein Klinkenrad aufweisen, welches drehfest auf der Welle aufgebracht ist und auf welchem insbesondere die strukturierte Oberfläche aufgebracht ist. Dadurch kann der Umfang der strukturierten Oberfläche im Vergleich zu einem reinen Aufbringen der strukturierten Oberfläche auf der Welle vergrößert werden, was eine feinere Positionierung und eine Hebelwirkung für einwirkende Kräfte realisiert. Auch ein unmittelbares Aufbringen der strukturierten Oberfläche auf der Welle ist jedoch grundsätzlich möglich.
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Die Betätigungseinheit kann insbesondere ein Abtriebsritzel aufweisen, welches auf der Welle aufgebracht ist. Dieses Abtriebsritzel kann insbesondere mit einem Rotations-Translations-Getriebe verbunden sein, welches schließlich eine Bremsbacke oder mehrere Bremsbacken betätigt. Dadurch kann die Drehbewegung der Welle vorteilhaft zum Betätigen einer Bremse verwendet werden.
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Die Betätigungseinheit kann insbesondere einen Antriebsmotor zum Antreiben der Welle aufweisen. Dieser kann insbesondere unterschiedlich sein zum bereits weiter oben erwähnten Elektromotor. Es kann sich jedoch grundsätzlich auch bei dem Antriebsmotor um einen elektrischen Motor handeln.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fahrzeugbremse, welche mindestens eine Betätigungseinheit gemäß der Erfindung aufweist. Bezüglich der Betätigungseinheit kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Auf die weiter oben bereits gegebene Beschreibung sei verwiesen. Die bereits erwähnten Vorteile können mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse erreicht werden.
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Bei der Fahrzeugbremse kann es sich insbesondere um eine Scheibenbremse mit einem oder mehreren Bremsbacken handeln, wobei die Betätigungseinheit den Bremsbacken oder die Bremsbacken betätigt. Es kann sich jedoch auch um eine Trommelbremse mit einem oder mehreren Bremsbacken handeln, wobei die Betätigungseinheit die Bremsbacke oder die Bremsbacken betätigt. Grundsätzlich kann es sich bei der Fahrzeugbremse um jede geeignete Bremse handeln, welche für einen bestimmten Zweck geeignet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
- 1: eine Betätigungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2: einen Eingriff eines Betätigungsstößels mit einer strukturierten Oberfläche, und
- 3: eine Betätigungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Betätigungseinheit 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer rein schematischen Darstellung.
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Die Betätigungseinheit 10 weist eine Welle 20 auf, welche grundsätzlich zur Betätigung einer nicht weiter dargestellten Fahrzeugbremse ausgebildet ist. Zum Antrieb der Welle 20 ist ein Antriebsmotor 28 vorgesehen. Zum Abtrieb ist ein Abtriebsritzel 26 vorgesehen, welches beispielsweise auf ein nicht dargestelltes Rotations-Translations-Getriebe wirken kann. Des Weiteren ist auf der Welle 20 ein Klinkenrad 22 aufgebracht, welches außenseitig eine strukturierte Oberfläche 24 aufweist.
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Die strukturierte Oberfläche 24 ist in 2 näher dargestellt, welche eine Querschnittsansicht des Klinkenrads 22 zeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die strukturierte Oberfläche 24 mehrere Vorsprünge hat, welche sich jeweils in Richtung des Uhrzeigersinns erstrecken und richtungsabhängige Zwischenräume belassen.
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Um eine Drehung des Klinkenrads 22 und damit auch der Welle 20 zu blockieren, ist ein Blockierstößel 30 vorgesehen. Dieser ist sowohl in 1 wie auch in 2 dargestellt. Der Blockierstößel 30 weist untenseitig eine Klinke 32 auf, welche in die strukturierte Oberfläche 24 derart eingreifen kann, dass eine Drehung des Klinkenrads 22 und damit auch der Welle 20 in eine Richtung im Uhrzeigersinn gemäß der Darstellung von 2 verhindert wird.
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Der Blockierstößel 30 weist eine Mittenscheibe 35 auf, welche als Anschlag für ein oberes Federpaket 34 und ein unteres Federpaket 36 dient. Mittels der beiden Federpakete 34, 36 ist der Blockierstößel 30 drehfest in einem Klinkengehäuse 40 gelagert, welches in einem Modulgehäuse 60 auf- und abfahrbar ist. Seitlich zum Klinkengehäuse 40 ist eine Verriegelungseinheit 50 ausgebildet, welche eine Feder 52 und eine Kugel 54 aufweist. Die Kugel 54 wird durch die Feder 52 in der Darstellung von 1 nach links gedrückt, so dass sie in eine von zwei gezeigten Ausnehmungen 48, 49 des Klinkengehäuses 40 eingreifen kann. In entsprechenden Positionen wird das Klinkengehäuse 40 damit gegen ungewolltes Verstellen verriegelt, wobei nur durch bewusstes Aufbringen einer Kraft die Kugel 54 gegen die Wirkung der Feder 52 zurückgeschoben werden kann und dementsprechend eine Freigabe des Klinkengehäuses 40 zur vertikalen Bewegung erfolgt.
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Zum Überwachen der Position des Blockierstößels 30 ist ein Wegsensor 65 vorgesehen, welcher die Position des Blockierstößels 30 erfassen kann. Dies erlaubt einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung zu überprüfen, ob der Blockierstößel 30 sich in einer gewünschten Position befindet oder nicht.
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Zum vertikalen Bewegen des Blockierstößels 30 weist dieser einen Fortsatz 45 auf, welcher ein Außengewinde aufweist und mit einer Mutter 47 in Eingriff steht. Dreht sich die Mutter 47, so bewegt sich das Klinkengehäuse 40 auf und ab.
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Zum Antrieb ist ein Elektromotor 70 vorgesehen, welcher über ein Stirnradgetriebe 80 zur Betätigung der Mutter 47 ausgebildet ist. Hierzu ist an dem Elektromotor 70 ein erstes Stirnrad 82 angebracht, und an der Mutter 47 ist ein zweites Stirnrad 84 angebracht. Die beiden Stirnräder 82, 84 greifen ineinander ein, so dass eine Drehbewegung des Elektromotors 70 letztlich in eine Drehbewegung der Mutter 47 übersetzt wird. Dies wird wiederum in eine translatorische Bewegung des Klinkengehäuses 40 übersetzt. Dies erlaubt dem Elektromotor 70 eine Betätigung des Klinkengehäuses 40 und damit letztlich auch eine Kontrolle der Position des Blockierstößels 30 entlang seiner vertikalen Bewegungsrichtung.
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Soll die Bremse, welche durch die Betätigungseinheit 10 betätigt wird, normal als Betriebsbremse verwendet werden, so befindet sich der Blockierstößel 30 typischerweise in einer oberen Position wie beispielsweise in 1 dargestellt, in welcher der Blockierstößel 30 nicht in Eingriff mit der strukturierten Oberfläche 24 kommt. Soll jedoch eine Parkbremsfunktion realisiert werden, so wird zunächst der Antriebsmotor 28 so betätigt, dass er die Bremse zuspannt, und anschließend wird der Elektromotor 70 so betätigt, dass er den Blockierstößel 30 nach unten fährt. Steht der Blockierstößel 30 in Eingriff mit der strukturierten Oberfläche 24, so blockiert dies die Drehung der Welle 20 in einer lösenden Richtung. Wird eine entsprechende Stellung durch den Wegsensor 65 erkannt, so kann der Antriebsmotor 28 abgeschaltet werden und das Fahrzeug wird fest in seiner derzeitigen Position gehalten, da die Bremse zuverlässig zugespannt ist und auch bleibt. Soll dieser Zustand wieder gelöst werden, so kann der Antriebsmotor 28 so geschaltet werden, dass er die Welle 20 in der Darstellung von 2 gegen den Uhrzeigersinn dreht, und der Elektromotor 70 wird so angesteuert, dass er den Blockierstößel 30 wieder nach oben zieht. Dadurch kommt der Blockierstößel 30 außer Eingriff mit der strukturierten Oberfläche 24 und die Welle 20 kann sich wieder frei drehen.
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3 zeigt eine Betätigungseinheit 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist dabei eine Achse des Elektromotors 70 nicht parallel zur Bewegungsrichtung des Klinkengehäuses 40, sondern steht senkrecht dazu. Zur Betätigung der Mutter 47 wird ein Kegelradgetriebe 90 verwendet, welches ein erstes Kegelrad 92 am Elektromotor 70 und ein zweites Kegelrad 94 an der Mutter 47 aufweist. Auch hierdurch erfolgt eine Übertragung einer rotatorischen Bewegung des Elektromotors 70 zum Antrieb des Klinkengehäuses 40. Auf die weiter oben gegebene Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel sei ansonsten verwiesen. Die Funktionalität ist im Wesentlichen dieselbe. Durch die in 3 zu sehende Anordnung und Ausrichtung des Elektromotors 70 kann die Betätigungseinheit 10 insgesamt andere Außenmaße erhalten, welche für gewissen Einbausituationen vorteilhaft sein können.
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Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
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Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Betätigungseinheit
- 20
- Welle
- 22
- Klinkenrad
- 24
- strukturierte Oberfläche
- 26
- Abtriebsritzel
- 28
- Antriebsmotor
- 30
- Blockierstößel
- 32
- Klinke
- 34
- oberes Federpaket
- 35
- Mittenscheibe
- 36
- unteres Federpaket
- 40
- Klinkengehäuse
- 45
- Fortsatz
- 47
- Mutter
- 48, 49
- Ausnehmungen
- 50
- Verriegelungseinheit
- 52
- Feder
- 54
- Kugel
- 60
- Modulgehäuse
- 65
- Wegsensor
- 70
- Elektromotor
- 80
- Stirnradgetriebe
- 82
- erstes Stirnrad
- 84
- zweites Stirnrad
- 90
- Kegelradgetriebe
- 92
- erstes Kegelrad
- 94
- zweites Kegelrad
