DE102022206935B4

DE102022206935B4 - Elektronische Feststellbremse

Info

Publication number: DE102022206935B4
Application number: DE102022206935.8A
Authority: DE
Inventors: Galus Chelaidite; Kraig Gerber
Original assignee: ZF Active Safety US Inc
Current assignee: ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2042-07-08
Also published as: DE102022206935A1; US20230012601A1

Abstract

Eine Feststellbremse für einen Radrotor, dem ein Bremsbelag zugeordnet ist, umfasst ein Gehäuse, das einen ersten und einen zweiten Durchgang definiert. Ein erster und ein zweiter Kolben sind in dem ersten bzw. zweiten Durchgang vorgesehen. Spindeln erstrecken sich in jeden Kolben und sind damit verbunden. Eine Kupplungseinheit ist mit den Spindeln verbunden und umfasst einen Motor. Die Kupplungseinheit weist einen ersten Zustand auf, der eine Drehung der Spindeln als Reaktion darauf gestattet, dass Hydraulikdruck an die Kolben angelegt wird, so dass die Kolben axial in den Durchgängen und bezüglich der Spindeln in den Eingriff mit dem Bremsbelag beweglich sind. Die Kupplungseinheit weist einen zweiten Zustand zum dahingehenden Drehen der Spindeln, die Kolben in den Bremsbelag zu treiben und die Feststellbremse zu betätigen, auf.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bremssysteme und bezieht sich insbesondere auf eine elektronische Feststellbremse, die die Bremskraft ohne elektrische Energie oder hydraulische Unterstützung aufrechterhält.
HINTERGRUND
Derzeitige Fahrzeuge sind mit hydraulischen Betriebsbremsen und elektrischen Feststellbremsen (EPB - Electric Parking Brakes) zur Unterstützung der Fahrzeugbremssteuerung in Abhängigkeit von vorbestimmten Szenarien ausgestattet. Die Betriebsbremsen basieren auf einem oder mehreren beweglichen Kolben, die selektiv Kraft an Bremsbeläge anlegen, um das Drehen von Radrotoren an dem Fahrzeug zu verlangsamen oder zu beenden. Die EPB kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Betriebsbremsung zu ergänzen und/oder das Fahrzeug an einem Hang im Stillstand zu halten.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 2011 102 860 A1 eine elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit wahlweiser Selbsthemmung bei der eine Schlingfederkupplung in dem Kraftfluss zwischen dem motorischen Antrieb und der Spindel einer Spindel-Mutter-Anordnung eine Drehmomentübertragung von dem motorischen Antrieb zu der Spindel zulässt und zum Blockieren einer Drehmomentübertragung von der Spindel zum motorischen Antrieb ausgebildet ist.
Die DE 10 2013 018 946 A1 offenbart ebenfalls eine elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit einem Kugelgewindetrieb und mit einer Selbsthemmungsvorrichtung, wobei die Selbshemmungsvorrichtung derart in oder an der Getriebeanordnung angeordnet ist, dass wenigstens zwei Getriebestufen zwischen dem Kugelgewindetrieb und der Selbsthemmungsvorrichtung angeordnet ist.
Die DE 10 2020 208 077 A1 befasst sich mit einer elektrisch betätigten Feststellbremse mit einem ersten Kolben und einer ersten Mutter-Spindel-Anordnung und einem zweiten Kolben und einer zweiten Mutter-Spindel-Anordnung. Beide Mutter-Spindel-Anordnungen werden von einem einzigen Elektromotor angetrieben. Eine erste und eine zweite Drehmomentbegrenzungsvorrichtung sorgen für eine begrenzte und gleichmäßige Drehmomentübertragung auf die beiden Mutter-SpindelAnordnungen.
Die US 2017/0058979 A1 offenbart ebenfalls ein Bremssystem, insbesondere eine Kupplung für eine elektromotorisch betriebene Parkbremse ausgeführt als „multi-piston brake system“, d.h. für eine Parkbremse mit mehreren Kolben. Die Kupplung verteilt die Motorleistung selektiv auf einen Aktuator (Mutter-Spindel-Anordnung) oder auf einen zweiten Aktuator, wodurch bei geringer elektromotorischer Leistung Anforderungen von Schwerlastfahrzeugplattformen erfüllt werden.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel umfasst eine Feststellbremse für einen Radrotor, dem ein Bremsbelag zugeordnet ist, ein Gehäuse, das einen ersten und einen zweiten Durchgang definiert. Ein erster und ein zweiter Kolben sind in dem ersten bzw. zweiten Durchgang vorgesehen. Spindeln erstrecken sich in jeden Kolben und sind damit verbunden. Eine Kupplungseinheit ist mit den Spindeln verbunden und umfasst einen Motor. Die Kupplungseinheit weist einen ersten Zustand auf, der eine Drehung der Spindeln als Reaktion darauf gestattet, dass Hydraulikdruck an die Kolben angelegt wird, so dass die Kolben axial in den Durchgängen und bezüglich der Spindeln in den Eingriff mit dem Bremsbelag beweglich sind. Die Kupplungseinheit weist einen zweiten Zustand zum dahingehenden Drehen der Spindeln, die Kolben in den Bremsbelag zu treiben und die Feststellbremse zu betätigen, auf.
In einem weiteren Beispiel umfasst eine Feststellbremse für einen Radrotor mit einem diesem zugeordneten Bremsbelag ein Gehäuse, das einen Durchgang definiert.
Ein Kolben ist in dem Durchgang vorgesehen. Eine Spindel erstreckt sich in jeden Kolben und ist damit verbunden. Eine Kupplungseinheit ist mit der Spindel verbunden und umfasst einen Motor. Die Kupplungseinheit weist einen ersten Zustand auf, der eine Drehung der Spindeln als Reaktion darauf gestattet, dass Hydraulikdruck an den Kolben angelegt wird, so dass der Kolben axial in dem Durchgang und bezüglich der Spindel in den Eingriff mit dem Bremsbelag beweglich ist. Die Kupplungseinheit weist einen zweiten Zustand zum dahingehenden Drehen der Spindel, den Kolben in den Bremsbelag zu treiben und die Feststellbremse zu betätigen, auf.
Weitere Aufgaben und Vorteile und ein umfassenderes Verständnis der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen erlangt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Bremssystem, das eine beispielhafte Sattelanordnung umfasst.
2 ist eine Seitenansicht eines Gehäuses der Sattelanordnung.
3 ist eine Ansicht des Gehäuses von unten.
4A ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4A-4A von 2.
4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4B-4B von 2.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 3.
6 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts der Sattelanordnung.
7 ist eine Schnittansicht einer Kolbenanordnung.
8 ist eine Schnittansicht eines Kolbens der Kolbenanordnung.
9 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer Spindelanordnung.
10 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer Kupplungseinheit der Sattelanordnung.
11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 von 10.
12 ist eine Ansicht eines Gehäuses der Sattelanordnung von unten.
13A ist eine schematische Darstellung der Kupplungseinheit in einem ersten Zustand.
13B ist eine schematische Darstellung der Kupplungseinheit in einem zweiten Zustand.
14 ist eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Sattelanordnung.
15 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 15-15 von 14.
16 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts der Sattelanordnung von 14.
17 ist eine Schnittansicht eines Kolbens der Sattelanordnung von 14.
18 ist eine Schnittansicht einer Rampenmutter der Sattelanordnung von 14.
19 ist eine Vorderansicht einer Kupplungseinheit der Sattelanordnung von 14.
20 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Kupplungseinheit von 19.
21 ist eine Draufsicht eines angetriebenen Zahnrads der Kupplungseinheit von 19.
22A ist eine schematische Darstellung der Kupplungseinheit von 19 in einem ersten Zustand.
22B ist eine schematische Darstellung der Kupplungseinheit von 19 in einem zweiten Zustand.
23A ist eine schematische Darstellung einer einzigen Kolbensattelanordnung.
23B ist eine Schnittansicht der Sattelanordnung von 23A.
23C ist eine weitere Schnittansicht der Sattelanordnung von 23A.
24 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 23B.
25 ist eine vergrößerte Ansicht eines weiteren Abschnitts von 23B.
26 ist ein Ablaufdiagramm für Feststellbremsereignisse, wenn sich das Fahrzeug in einem ersten Zustand befindet.
27 ist ein Ablaufdiagramm für Feststellbremsereignisse, wenn sich das Fahrzeug in einem zweiten Zustand befindet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bremssysteme und bezieht sich insbesondere auf eine elektrische Feststellbremse, die die Bremskraft ohne elektrische Energie oder hydraulische Unterstützung aufrechterhält. 1 stellt ein beispielhaftes Bremssystem 10 für ein Kraftfahrzeug 20 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Fahrzeug 20 kann ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sein.
Das Fahrzeug 20 erstreckt sich von einem ersten oder Frontende 24 zu einem zweiten oder Heckende 26. Ein Paar lenkbarer Räder 30 ist an dem vorderen Ende 24 vorgesehen. Jedes Rad 30 umfasst einen Radrotor 36, die von einem Lenkgestänge (nicht gezeigt) angetrieben und gelenkt wird. Ein Paar Räder 32 ist an dem Heckende 26 vorgesehen. Jedes Rad 32 umfasst einen Radrotor 38, der von einem Lenkgestänge (nicht gezeigt) angetrieben wird. Reibbremsbeläge 37 sind jedem Radrotor 36, 38 zugeordnet und an gegenüberliegenden Seiten davon positioniert.
Ein Antriebssystem 40, das eine Kraftmaschine und/oder einen Elektromotor umfasst, führt den Radrotoren 36 und/oder den Radrotoren 38 Drehmoment zu. Eine Batterie 42 versorgt das Fahrzeug 20 mit Strom. Ein Bremspedalsimulator 46 oder Bremspedal (nicht gezeigt) ist zur Steuerung des Zeitpunkts und des Ausmaßes einer Bremsung des Fahrzeugs 20 vorgesehen. Ein Sensor 48 ist mit dem Brems Pedalsimulator 46 verbunden und überwacht die Verlagerung und Beschleunigung des Bremspedalsimulators.
Eine Sattelanordnung 60 ist an mindestens einem der Radrotoren 36, 38 vorgesehen und steuert sowohl Betriebsbremsung als auch die diesem Radrotor zugeordnete Feststellbremse. Wie gezeigt wird, umfasst jeder Radrotor 36, 38 an dem Front- und dem Heckende 24, 26 eine Sattelanordnung 60. Es versteht sich jedoch, dass lediglich die Vorderradrotoren 36 oder lediglich die Hinterradrotoren 38 eine Sattelanordnung 60 umfassen können (nicht gezeigt). Die Sattelanordnungen 60 sind durch Hydraulikleitungen 64 mit einem Hauptbremszylinder 62 verbunden. Es versteht sich, dass das Fluidsystem für die Sattelanordnungen 60 und den Hauptbremszylinder 62 der Kürze halber stark vereinfacht wurde.
Ein Steuersystem 44 ist dazu vorgesehen, den Steuerungsbetrieb des Fahrzeugs 20, wie z. B. den Betrieb des Antriebssystems 40 und Fahrzeugbremsung, darunter Betrieb der Sattelanordnungen 60, zu unterstützen. Dazu kann das Steuersystem 44 eine oder mehrere Steuerungen, wie z. B. eine Getriebesteuerung, eine Antriebssystemsteuerung, eine Motorsteuerung und/oder eine Bremsensteuerung, umfassen. Abgesehen davon ist das Steuersystem 44 mit verschiedenen Sensoren, die Fahrzeugfunktionen und Umgebungsbedingungen überwachen, verbunden und empfängt Signale von diesen.
Beispielsweise überwacht ein Fahrzeuggeschwindigkeits-/ beschleunigungssensor 50 die Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung und erzeugt diese anzeigende Signale. Ein Straßensteigungssensor kann das Gefälle der Straße, auf dem das Fahrzeug 20 fährt, detektieren oder berechnen und dies anzeigende Signale erzeugen. Ein Zündungssensor 54 erzeugt Signale, die anzeigen, wenn die Zündung eingeschaltet wird. Das Steuersystem 44 kann diese Signale empfangen und interpretieren und Fahrzeugfunktionen, z. B. Bremsen, als Reaktion darauf durchführen. Das Steuersystem 44 kann auch mit einer Warnvorrichtung 56 zum Benachrichtigen des Fahrers/Bedieners des Fahrzeugs 20 über Fahrzeugbedingungen, Fahrzeugzustand und/oder Umweltbedingungen verbunden sein.
Unter Bezugnahme auf 2, 3, 4A und 4B umfasst die Sattelanordnung 60 ein Gehäuse 70 und eine Kupplungseinheit 240, die mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Gehäuse 70 erstreckt sich allgemein entlang einer Mittellinie 72 von einem ersten Ende 74 zu einem zweiten Ende 76. Die bzw. der erste und zweite Bohrung oder Durchgang 80, 82 (siehe 4A-4B) erstrecken sich in das Gehäuse 70 und parallel zur Mittellinie 72. Ein Durchgang 84 sorgt für eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgang 80, 82. Eine Einlassöffnung 85 erstreckt sich in das Gehäuse 70 zu dem Verbindungsdurchgang 84. Die Einlassöffnung 85 ist dazu konfiguriert, Hydraulikfluid von den Hydraulikleitungen 64 zu empfangen. Eine ringförmige Vertiefung oder Dichtungsnut 86 ist in jedem Durchgang 80, 82 vorgesehen. Eine Abdeckung oder Endkappe 87 an dem ersten Ende 74 erstreckt sich über die Durchgänge 80, 82 und versperrt diese. Die Endkappe 87 kann mit dem ersten Ende 74 integral ausgebildet oder eine damit verbundene separate Komponente sein. Die Öffnungen 88, 90 erstrecken sich durch die Endkappe 87 und zu den jeweiligen Durchgängen 80, 82.
Eine Brücke 92 erstreckt sich von dem zweiten Ende 74 des Gehäuses 70 und entlang/parallel zu der Mittellinie 72. Ein Vorsprung 94 erstreckt sich von der Brücke 92 und quer zur Mittellinie 72. Die Brücke 92 und der Vorsprung 94 wirken dahingehend zusammen, einen Kanal 96 zur Aufnahme des Rotors 36 oder 38 eines der Räder 30 oder 32 zu definieren.
Unter Bezugnahme auf 5-8 ist eine Kolbenanordnung 100 in jedem Durchgang 80, 82 in dem Gehäuse 70 vorgesehen. Die Kolbenanordnung 100 umfasst einen Kolben 102, der sich entlang einer Mittellinie 104 von einem ersten Ende 106 zu einem zweiten Ende 108 erstreckt (siehe 8). Ein erster Hohlraum 110 erstreckt sich von dem ersten Ende 104 zu dem zweiten Ende 108 und endet an einer axialen Endfläche 112. Die Endfläche 112 kann winklig (wie gezeigt) oder flach (nicht gezeigt) bezüglich der Mittellinie 104 sein.
Ein zweiter Durchgang 114 erstreckt sich von der Endfläche 110 zu dem zweiten Ende 108 und endet an einer axialen Endfläche 116. Eine erste ringförmige Vertiefung 120 ist in dem ersten Hohlraum 110 vorgesehen und umgibt die Mittellinie 104. Eine zweite ringförmige Vertiefung 122 ist auf der Außenseite des Kolbens 102 an einem zweiten Ende 108 davon vorgesehen. Der Kolben 102 ist aus einem Material, das sowohl hinsichtlich Druck als auch Spannung beständig ist, wie z. B. Stahl, Aluminium oder dergleichen, gebildet.
Eine Mutter 130 (7) ist in dem ersten Hohlraum 110 des Kolbens 102 vorgesehen. Die Mutter 130 umfasst eine Basis 132 und einen Flansch 134, der sich von der Basis 132 radial nach außen erstreckt. Der Flansch 134 umfasst eine erste axiale Endfläche 136 und eine zweite axiale Endfläche 138. Die zweite axiale Fläche 138 liegt an der axialen Endfläche 112 des Kolbens 102 an und hat dieselbe Form/Kontur wie diese. Ein mittiger Durchgang 140 erstreckt sich in der gesamten Länge der Mutter 130 durch die Basis 132 und den Flansch 134. Ein Gewinde 142 ist entlang einem Abschnitt des mittigen Durchgangs 140 vorgesehen.
Eine Volumenreduzierungsvorrichtung 150 ist auch in dem ersten Hohlraum 110 des Kolbens 102 vorgesehen. Die Reduzierungsvorrichtung 150 umfasst eine erste und eine zweite axiale Endfläche 152, 154. Eine Innenfläche 156 definiert einen mittigen Durchgang 158 (siehe 6), der sich in der gesamten Länge der Reduzierungsvorrichtung 150 von der axialen Endfläche 152 zu der axialen Endfläche 154 erstreckt.
Die Reduzierungsvorrichtung 150 umfasst des Weiteren eine Außenfläche 160. Die Reduzierungsvorrichtung 150 kann aus einem inkompressiblen Material, wie z. B. Aluminium oder Phenoplast, gebildet sein.
Die Basis 132 der Mutter 130 wird von dem mittigen Durchgang 158 der Reduzierungsvorrichtung 150 aufgenommen, so dass die axiale Endfläche 154 der Reduzierungsvorrichtung an der axialen Endfläche 136 an dem Flansch 134 der Mutter 130 anliegt. Die Innenfläche 156 befindet sich neben der Basis 130 oder liegt an dieser an. Die Außenfläche 158 befindet sich neben dem Kolben 102 oder liegt an diesem an. Die Reduzierungsvorrichtung 150 ist sicher an der Mutter 130 entlang den Flächen 154, 156 fixiert. In allen Fällen ist die Außenfläche der Reduzierungsvorrichtung 150 neben oder in Eingriff mit der Innenfläche des Kolbens 102 positioniert.
Es versteht sich, dass, obgleich der Kolben 102, die Mutter 130 und die Reduzierungsvorrichtung 150 als separate Komponenten gezeigt und beschrieben werden, der Kolben, die Mutter und die Reduzierungsvorrichtung gleichermaßen integral miteinander ausgebildet sein könnten. In allen Fällen sind die Mutter 130 und die Reduzierungsvorrichtung 150 sicher an dem Kolben 102 fixiert oder damit verbunden. Abgesehen davon können die Mutter 130 und die Reduzierungsvorrichtung 150 (ob integral mit dem Kolben 102 ausgebildet oder sicher daran befestigt) als Teil des Kolbens angesehen werden.
Eine Klemme 170 bildet eine Schnappverbindung mit der ringförmigen Vertiefung 120 des Kolbens 102. Die Klemme 170 liegt an der Basis 132 der Mutter 130 und der axialen Endfläche 152 der Reduzierungsvorrichtung 150 an und hält die Mutter und die Reduzierungsvorrichtung in dem ersten Hohlraum 110 des Kolbens 102. Die Klammer 170 verhindert auch eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 102, der Mutter 130 und der Reduzierungsvorrichtung 150.
Eine Dichtung 172 erstreckt sich um die Außenseite des zweiten Endes 108 des Kolbens 102. eine Kolbenschuhausschlussvorrichtung 180 ist in der äußeren Vertiefung 122 vorgesehen und wirkt dahingehend mit dem Gehäuse 70 zusammen, das Eindringen von Schmutz und Fremdkörpern in die Durchgänge 80, 82 zu verhindern.
Gemäß der Darstellung in 7 und 9 erstreckt sich die Spindelanordnung 190 durch jede Kolbenanordnung 100. Die Spindelanordnung 190 umfasst eine Spindel 192, die sich entlang einer Achse 194 von einem ersten Ende 196 zu einem zweiten Ende 198 erstreckt. Ein Vorsprung oder Flansch 200 erstreckt sich radial von der Spindel 192 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 196, 198. Ein Außengewinde 202 ist von dem Flansch 200 zu dem zweiten Ende 198 hin vorgesehen. Ein nicht mit einem Gewinde versehener Abschnitt 204 erstreckt sich von dem Vorsprung 200 zu dem ersten Ende 196 und endet an einer ringförmigen Vertiefung 208. Ein keilverzahnter Abschnitt 210 erstreckt sich von der ringförmigen Vertiefung 208 bis zu dem ersten Ende 196 hin. Ein Axiallager 214 wird von dem nicht mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 204 aufgenommen und liegt an dem Flansch 200 an. Ein Haltering 218 ist zum Einschnappen in die Vertiefung 208 an dem ersten Ende 196 der Spindel 192 konfiguriert.
Die Spindelanordnungen 190 sind mit jeder jeweiligen Kolbenanordnung 100 gemäß der Darstellung in 7 verbunden. Insbesondere erstreckt sich die Spindel 192 durch die Klemme 170 und den Durchgang 140 in der Mutter 130. Das zweite Ende 198 der Spindel 192 liegt an der axialen Endfläche 116 des Kolbens 102 an. Das Gewinde 202 an der Spindel 192 steht mit dem Gewinde 142 an der Mutter 130 in Gewindeeingriff. Wie angemerkt, kann die Mutter 130 mit dem Kolben 102 integral ausgebildet oder sicher daran befestigt sein. Demzufolge stellen die zusammenpassenden Gewinde 142, 202 eine Gewindeverbindung zwischen jeder Spindel 190 und dem korrespondierenden Kolben 102 her.
Es versteht sich jedenfalls, dass die zusammenpassenden Gewinde 142, 202 als „Schnell“-Gewinde konfiguriert sein können. D. h., dass die Gewinde 142, 202 dazu konfiguriert sein können, zusammenpassende Schnellgangkonstruktionen aufzuweisen, die eine relative Dreh- und translatorische Bewegung zwischen der Mutter 130 und der Spindel 192 ermöglichen, wodurch eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 102 und der Spindel ermöglicht wird.
Eine Kolbenanordnung 101 jeweilige Spindel 190 sind in jedem der Durchgänge 80, 82 in dem Gehäuse 70 vorgesehen. Insbesondere und unter erneuter Bezugnahme auf 5 sind die ersten Enden 106 der Kolben 102 näher an der ersten Seite 74 des Gehäuses 70 positioniert, während die zweiten Enden 106 näher an der zweiten Seite 76 positioniert sind. Die Dichtungen 172 sind in den Dichtungsnuten 86 in dem ersten und dem zweiten Durchgang 80, 82 positioniert und dazu konfiguriert, mit den Dichtungsnuten (5) zum Abdichten des Kolbens 102 in dem jeweiligen Durchgang zusammenzuwirken.
Der nicht mit einem Gewinde versehene Abschnitt 204 einer Spindel 192 erstreckt sich durch den Durchgang 80 und die zugehörige Öffnung 88 zu der Außenseite des Gehäuses 70. Der nicht mit einem Gewinde versehene Abschnitt 204 einer weiteren Spindel 192 erstreckt sich durch den Durchgang 82 und die zugehörige Öffnung 90 zu der Außenseite des Gehäuses 70. Das Axiallager 214 ist an dem nicht mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 204 vorgesehen und verhindert eine axiale Bewegung der Spindel 190. Die Halteringe 218 sind in den ringförmigen Vertiefungen 208 und außerhalb der Endkappe 87 des Gehäuses 70 zur Verhinderung einer axialen Bewegung der Spindel 192 zu dem zweiten Ende 76 des Gehäuses 70 positioniert.
Die Kupplungseinheit 240 ist mit dem ersten Ende 74 des Gehäuses 70 und den freiliegenden Enden 196 der Spindeln 192 verbunden. Unter Bezugnahme auf 10 umfasst die Kupplungseinheit 240 ein Gehäuse 250 mit einer ersten Seite 252 und einer zweiten Seite 254. Wie beschrieben wird, sind ein Betätigungsarm 330, ein Solenoid 350 und eine Kappe 360 in der ersten Seite 252 aufgenommen. Ein Keilring 280, Rollenlager 290, ein Rollenkäfig 300, eine Nabe 310 und eine Kappe 320 (zusammengefasst eine „Kupplungsteilanordnung“) sind in der zweiten Seite 254 des Gehäuses 250 aufgenommen. Die Anzahl an Kupplungsteilanordnungen entspricht der Anzahl an Kolbenanordnung in 100, die in dem Gehäuse 70 vorgesehen sind. Abgesehen davon versteht sich, dass, obgleich ein Paar Kupplungsanordnungen in 10 gezeigt wird, mehr oder weniger Kupplungsteilanordnungen in der Kupplungseinheit 240 vorgesehen sein können.
Unter Bezugnahme auf 11-12 erstreckt sich ein erster Durchgang 260 von der ersten Seite 252 des Gehäuses 250 zu der zweiten Seite 254. Ein Paar zweiter Durchgänge 262 erstreckt sich von der zweiten Seite 254 zu der ersten Seite 252 und überschneidet den ersten Durchgang 260. Eine kreisförmige Vertiefung 264 ist in jedem zweiten Durchgang 260 vorgesehen und ist darauf zentriert. Eine Tasche 266 erstreckt sich um jede Vertiefung 264 herum und ist zur Aufnahme eines der Keilringe 280 dimensioniert/geformt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 10 weist der Keilring 280 eine polygonale, z. B. dreieckige Form auf. Vorsprünge 282 erstrecken sich aus dem Keilring 280 heraus. Eine Innenfläche definiert eine Öffnung 284, die sich durch die Mitte des Keilrings 280 erstreckt. Die Innenfläche umfasst Winkel- oder Rampenabschnitte 288. Insbesondere sind die Flächen 288 bezüglich der Mitte der Öffnung 284 gewinkelt, so dass ein Ende jeder Fläche näher an der Mitte als das andere Ende ist. Wie gezeigt wird, sind drei Flächen 288 symmetrisch um die Öffnung 284 herum angeordnet, wobei jede Fläche in einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung zur Mitte der Öffnung gewinkelt ist. Es versteht sich jedoch, dass eine beliebige Anzahl an Flächen 288 symmetrisch um die Öffnung 284 herum vorgesehen sein kann.
Der Rollenkäfig 300 umfasst eine rohrförmige Basis 302. Öffnungen 304 erstrecken sich durch die Basis 302 radial nach außen und sind zur Aufnahme der Rollenlager 290 konfiguriert. Wie gezeigt wird, werden drei Rollenlager 290 in den drei radialen Öffnungen 304, die symmetrisch um die Basis 302 herum angeordnet sind, aufgenommen. Die Rollenlager 290 sind gemäß der Darstellung zylindrisch, könnten jedoch alternative Konfigurationen, z. B. kegelstumpfförmig oder sphärisch, aufweisen. Mehr oder weniger Rollenlager 290 und entsprechende Öffnungen 304 können in jeder Kupplungsteilanordnung vorgesehen sein. Ein Arm 306 erstreckt sich von der Basis 302 radial nach außen. Ein Stift oder Vorsprung 308 ist an dem Arm 306 ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Arm. Andere Winkel sind vorstellbar.
Die Nabe 310 ist zylindrisch und umfasst eine Außenfläche 312 und eine Innenfläche 314, die einen sich axial erstreckenden Durchgang 316 definiert. Die Innenfläche 314 ist keilverzahnt oder anderweitig dazu konfiguriert, mit dem keilverzahnten Abschnitt 210 der Spindel 192 zusammenzupassen.
Der Betätigungsarm 330 ist länglich und umfasst eine Basis 332 und eine sich dort hindurch erstreckende Öffnung 334. Arme 340 erstrecken sich in entgegengesetzten Richtungen von der Basis 332. Eine Kerbe 342 ist an dem Ende/der axialen Erstreckung jedes Arms 340 zur Aufnahme des Vorsprungs 308 des Rollenkäfigs 300 ausgebildet.
Wenn jede Kupplungsteilanordnung zusammengebaut ist, ist der Keilring 280 in der Tasche 266 in dem zweiten Durchgang 262 positioniert. Die Vorsprünge 282 an dem Keilring 280 verhindern eine Relativdrehung zwischen dem Keilring und dem Gehäuse 250. Die Basis 302 des Rollenkäfigs 300 ist in der Vertiefung 264 positioniert, wodurch die Basis in der Öffnung 284 des Keilrings 280 positioniert ist. Der Arm 306 an dem Rollenkäfig 300 erstreckt sich unter (wie gezeigt wird) dem Keilring 280 und in den ersten Durchgang 260.
Die Rollenlager 290 sind in den Öffnungen 304 in dem Rollenkäfig 300 positioniert und liegen an den Winkelflächen 288 des Keilrings 280 an. Die Anzahl an Rollenlagern 290 in jeder Kupplungsteilanordnung entspricht der Anzahl an Winkelflächen 288 an dem zugehörigen Keilring 280. In jedem Fall ist die Nabe 310 in der rohrförmigen Basis 302 des Rollenkäfigs 300 positioniert und ist konzentrisch damit. Die Innenfläche 314 der Nabe 310 nimmt den keilverzahnten Abschnitt 210 der Spindelanordnung 190 dahingehend auf, die Nabe und die Spindelanordnung drehbar miteinander zu koppeln.
Der Betätigungsarm 330 ist in der Vertiefung 270 in dem ersten Durchgang 260 des Gehäuses 250 positioniert, so dass die Kerben 342 an den Armen 340 die Vorsprünge 308 an den Armen 306 des Rollenkäfigs 300 zumindest zum Teil aufnehmen. Das Solenoid 350 erstreckt sich in die Öffnung 334 des Betätigungsarms, so dass das Solenoid in der Lage ist, den Betätigungsarm um eine Achse 352 zu drehen. Das Solenoid 350 kann beispielsweise ein bistabiles Solenoid mit einer Stellung der positiven Spannungspolarität und einer Stellung der negativen Spannungspolarität sein. Abgesehen davon weist die Kupplungseinheit 240 keinen Motor und kein Getriebe auf und erfordert nicht das Anlegen einer konstanten Spannung zur Beibehaltung einer Stellung.
Die Kupplungseinheit 240 ist über den freiliegenden keilverzahnten Abschnitten 210 der Spindeln 192 positioniert, so dass die keilverzahnten Innenflächen 314 der Naben 310 mit den keilverzahnten Abschnitten kämmen. Dadurch werden die ersten Enden 196 der Spindeln 192 in den Basen 302 der Hohlkäfige 300 positioniert.
Die Kupplungseinheit 240 weist eine/n erste/n Zustand/Stellung (13A) auf, der bzw. die gestattet, dass sich die Naben 310, und somit die daran gesicherten Spindeln 192, auf die bei R1 angegebene Art und Weise (und in die R1 entgegengesetzte Richtung) drehen. In dem ersten Zustand wird das Solenoid 350 so gedreht, dass die Kerben 342 in den Armen 340 zum Teil die Vorsprünge 308 des Rollenkäfigs 300 aufnehmen. Dadurch wird jeder Rollenkäfig 300 in eine erste Drehstellung bezüglich der jeweiligen Achse 194 ausgerichtet, wodurch die Rollenlager 290 an einer ersten Stelle entlang den Winkelflächen 288 des Keilrings 280 platziert werden. An dieser Stelle sind die Rollenlager 290 radial von den Außenflächen 312 der Naben 310 beabstandet. Dies gestattet, dass sich die Naben 310/Spindeln 192 ungehindert bezüglich der jeweiligen Rollenkäfige 300 drehen.
Die Kupplungseinheit 240 weist eine/n zweite/n Zustand/Stellung (13B) auf, der bzw. die eine Drehung der Naben 310 und der daran gesicherten Spindeln 192 verhindert. Dazu kann das Solenoid 350 dahingehend betätigt werden, sich in die Richtung R2 (CCW, wie gezeigt wird) zu drehen, wodurch die Arme 340 in die Richtung R2 gedreht werden. Die drehenden Arme 340 bewegen die damit in Eingriff stehenden Vorsprünge 308 in die Richtung R3 (CW, wie gezeigt wird).
Dadurch werden die Rollenkäfige 300 in der Richtung R3 in eine zweite Drehstellung bezüglich der Achsen 194 gedreht, wodurch die Rollenlager 290 entlang den Winkelflächen 288 und an diesen „hoch“ bewegt werden. Durch das Hochrollen auf den Flächen 288 werden die Rollenlager 290 radial zu den Naben 310 bewegt, ist sie mit den Außenflächen 312 davon in Eingriff gelangen. Spezifischer werden die Rollenlager 290 zwischen den Flächen 288 und der Außenfläche 312 in einem Maß verkeilt oder arretiert, das ausreicht, eine Drehung der Naben 310 zu verhindern und dabei eine Drehung der damit verbundenen Spindeln 192 in der Richtung R1 zu verhindern. Dies verhindert wiederum das Rücktreiben des Kolbens 102. Eine Drehung der Spindeln 192 in der Richtung, die zu der Richtung R1 entgegengesetzt ist, wird jedoch noch gestattet.
Es versteht sich, dass das Solenoid 350 und die Betätigungsarme 330 alternativ dazu so konfiguriert sein können, dass das Solenoid eine lineare Bewegung auf die Betätigungsarme (nicht gezeigt) überträgt, die wiederum eine Drehbewegung auf die Rollenkäfige 300 zum Arretieren der Rollenlager 290 auf die beschriebene Art und Weise übertragen. Bei solch einer Konstruktion arbeiten die Spindeln 192 weiter auf dieselbe Art und Weise, wenn sich die Kupplungseinheit 240 in dem ersten bzw. zweiten Zustand befindet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 bewirkt während des Betriebs des Bremssystems 10 eine durch das System und/oder den Fahrzeugbediener hervorgerufene Betriebsbremsanforderung die Zufuhr von Hydraulikfluid über die Hydraulikleitung 64 zu der Einlassöffnung 85 des Gehäuses 70 mindestens einer Sattelanordnung 60. In diesem Beispiel wird Betriebsbremsung für einen einzigen Radrotor 38 am Heckende 26 gezeigt.
Das Hydraulikfluid strömt durch die Einlassöffnung 85, in den Verbindungdurchgang 84 und danach in sowohl den ersten als auch den zweiten Durchgang 80, 82. Der Hydraulikfluiddruck baut sich in den Durchgängen 80, 82 und hinter den/stromaufwärts der Klemmen 170 in den Durchgängen 110 der Kolbenanordnungen 100 auf, bis der Fluiddruck ausreicht, um die Kolben 102 in die Richtung D zu dem Radrotor zu drücken. Spezifischer werden die Kolben 102 zur axialen Bewegung in die Richtung D gezwungen, treffen jedoch zunächst auf die Verbindung zwischen den Gewindekomponenten 142, 202.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Kupplungseinheit 240 in dem ersten Zustand, der eine ungehinderte Drehung der Spindeln 192 um ihre jeweiligen Achsen 194 gestattet. Abgesehen davon bewirkt das Zwingen der Kolben 102, sich in die Richtung D zu bewegen, dass sich die damit verbundenen Spindeln 192 aufgrund der Gewindeverbindung 142, 202 in der zur Richtung R1 entgegengesetzten Richtung (siehe 13A) bezüglich der Kolben drehen. Anders ausgedrückt gestattet die Position der Rollenlager 290 an der ersten Stelle auf den Winkelflächen 288 eine Drehung der Spindeln 192, um eine axiale Bewegung der Kolben 102 zu und in den Eingriff mit dem Bremspedal 37 an dem Radrotor 38 zu ermöglichen. Demzufolge wird die Betriebsbremse betätigt, und die Brücke neun zweites Gehäuse 70 verformt sich elastisch auf bekannte Art und Weise.
Vorteilhafterweise können sich die Kolben 102 unabhängig voneinander in die Richtung D bewegen, wenn sich die Kupplungseinheit 240 in dem ersten Zustand befindet, da sich jede Spindel 192 unabhängig von der anderen ungehindert drehen kann. Dadurch können sich die Kolben 102 unterschiedliche Strecken in die Richtung D bewegen, um die Abnutzung von Belag und/oder Rotor einzukalkulieren. Beispielsweise kann sich der Kolben 102 in dem ersten Durchgang 80 in einem ersten Abstand in die Richtung D bewegen, bevor er mit dem Bremsbelag 37 in Eingriff gelangt. Wenn der Bremsbelag 37 jedoch abgenutzt ist, kann es erforderlich sein, dass sich der Kolben 102 in dem zweiten Durchgang 82 eine zweite größere Strecke in die Richtung D bewegt, bevor er mit dem Bremsbelag in Eingriff gelangt. In jedem Fall ermöglicht die Schnellverbindung 142, 202 eine rapide Bewegung des Kolbens 102 in die Richtung D mit geringem Reibwiderstand zwischen den beweglichen Gewinden. Demzufolge erreichen die beiden Kolben 102 den Bremsbelag 37 im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt, unabhängig von jeglicher Disparität beim erforderlichen Maß an Bewegung.
In jedem Fall wird, wenn die Anforderung für Betriebsbremsen aufgehoben ist, kein Hydraulikfluid mehr zu den Einlassöffnungen 85 zugeführt, somit werden die Kolben 102 nicht mehr in die Richtung D zu dem Bremsbelag 37 gedrückt. Dies gestattet, dass die elastisch verformte Brücke 92, das Gehäuse 70 und die Beläge 37 automatisch entspannen und die Kolben 102 zurück zu den jeweiligen Durchgängen 80, 82 in der Richtung, die zur Richtung D entgegengesetzt verläuft, drücken. Die Kupplungseinheit 240 bleibt in dem ersten Zustand während dieser Rückkehr, und somit können sich die Spindeln 102 in der Richtung R1 ungehindert drehen, um die axiale Rückkehrbewegung der Kolben zu ermöglichen. Die Schnellgewindeverbindung 142, 202 ermöglicht rapides Zurückziehen der Kolben 102 von dem Bremsbelag 37 weg bei reduzierter Belastung.
Wenn andererseits die Feststellbremse während einer Betätigung der Betriebsbremse angefordert wird, wird die Kupplungseinheit 240 in den zweiten Zustand betätigt, um die Kolben 102 an dem Bremsbelag 37 zu arretieren. Spezifischer wird das Solenoid 350 dahingehend betätigt (13B), die Rollenlager 290 an den Naben 310 zu arretieren und damit die Spindeln 192 in Position zu arretieren. Dabei wird eine Drehung der Spindeln 192 in die Richtung R1 (Rücktreiben) verhindert, wohingegen eine Drehung der Spindeln in die Richtung, die zur Richtung R1 entgegengesetzt verläuft, gestattet wird, um weiteres Vorschieben der Kolben 102 in die Richtung D zu gestatten, wenn das Anliegen von zusätzlichem Hydraulikdruck gewünscht wird.
Abgesehen davon können sich die Kolben 102 nicht entlang den/bezüglich der Spindeln 192 hin- und herbewegen, aufgrund der Gewindeverbindung 142, 202 dazwischen, wenn sich die Kupplungseinheit 240 in dem zweiten Zustand befindet und Hydraulikdruck abgebaut/weggenommen wird. Die Kolben 102 sind somit in Position arretiert, solange sich das Solenoid 350 in dem zweiten Zustand befindet.
Vorteilhafterweise wird dadurch gestattet, dass das Bremssystem den Hydraulikdruck von dem Sattel 60 wegnimmt. Anders ausgedrückt kann das Hydraulikfluid von den Durchgängen 80, 82 weggenommen werden, da die Kupplungseinheit 240 den Bremsdruck zwischen den Kolben 102 und dem Bremsbelag 37 aufrechterhält. Das Bremssystem 10 ist somit zum Halten der Feststellbremse nicht von Hydraulikfluid/Druck abhängig und kann im Wesentlichen dieselbe Bremsklemmkraft wie das Hydrauliksystem aufrechterhalten.
Wenn die Feststellbremse nicht mehr gebraucht wird, z. B. ein DAR(Drive-Away Release - automatisches Lösen beim Anfahren)- oder Feststellbremsenlöseereignis, wird das Solenoid 350 in den ersten Zustand betätigt, um die Rollenlager 290 entlang den Winkelflächen 288 und aus dem Eingriff mit den Naben 310 zu bewegen. Zur gleichen Zeit wird Hydraulikfluid zu den Durchgängen 80, 82 über die Einlassöffnung 85 in erhöhtem Maße, z. B. mit einer Erhöhung von 5 % oder 10 %, in Bezug auf den zuvor angelegten Hydraulikdruck zu der Zeit, zu der die Feststellbremse eingerückt war (Solenoid in den zweiten Zustand bewegt), zurückgeführt. Wie angemerkt wird, gestattet die Kupplungseinheit 240 eine zusätzliche Drehung der Spindeln 192 in der Richtung, die zu der Richtung R1 entgegengesetzt verläuft, um zu ermöglichen, dass die Kolben diese zusätzliche/erhöhte Klemmkraft bereitstellen. Der erhöhte Hydraulikdruck an den Kolben 102 hilft bei dem Abbau des Drehmoments an den Naben 310, wodurch das Solenoid 350 bei der Bewegung der Rollenlager 290 von den Flächen 288 hinunter und dem Übergang in den erste Zustand unterstützt wird.
Anders ausgedrückt ermöglicht der erhöhte Hydraulikdruck eine Bewegung des Solenoids 250 in den ersten Zustand. Davon abgesehen ermöglicht das Bewegen der Rollenlager 290 aus dem Eingriff mit den Naben 310 und der nachfolgende Abbau von Hydraulikdruck eine Drehung der Spindeln 192, wodurch gestattet wird, dass sich die Kolben 102 durch die Auswirkung der entspannenden Brücke 92 des Gehäuses 70 axial entlang denen und bezüglich der Spindeln zurück in ihren Ausgangszustand bewegen.
14-22B stellen eine weitere beispielhafte Sattelanordnung 390 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Komponenten in der Sattelanordnung 390, deren Konstruktion ähnlich oder identisch zu jener der Komponenten in der Sattelanordnung 60 ist, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Davon abgesehen ist der Kürze halber die spezifische Erörterung jener Komponenten reduziert oder es wird darauf verzichtet.
Die Kolbenanordnung 400 umfasst einen Kolben 402, der sich entlang einer Mittellinie 404 von einem ersten Ende 406 zu einem zweiten Ende 408 erstreckt (siehe 16-17). Ein erster Durchgang 410 erstreckt sich von dem ersten Ende 404 zu dem zweiten Ende 408 und endet an einer axialen Endfläche 412. Ein zweiter Durchgang 414 erstreckt sich von der Endfläche 410 zu dem zweiten Ende 408 und endet an einer axialen Endfläche 416. Eine erste ringförmige Vertiefung 420 ist in dem ersten Durchgang 410 vorgesehen und umgibt die Mittellinie 404. Eine zweite ringförmige Vertiefung 422 ist auf der Außenseite des Kolbens 402 an dem zweiten Ende 408 davon vorgesehen.
Die Kolbenanordnung 400 umfasst ferner eine ringförmige stationäre Rampe 430. Ein mittiger Durchgang 432 erstreckt sich durch die Rampe 430. eine ringförmige Bahn 434 umgibt den mittigen Durchgang 432 und umfasst eine Reihe von Rampen, die symmetrisch um den mittigen Durchgang herum angeordnet sind. Ein Lagerkäfig 450 (16) ist auf die ringförmige Bahn 434 ausgerichtet und umfasst einen mittigen Durchgang 452 und Taschen 454, die um den mittigen Durchgang herum zur Aufnahme von Rollenlagern 440 angeordnet sind. In diesem Beispiel sind die Rollenlager 440 sphärisch und erstrecken sich beidseits des Lagerkäfigs 450.
Eine Rampenmutter 460 (18) ist in dem ersten Durchgang 410 des Kolbens 402 vorgesehen. Die Mutter 460 umfasst eine Basis 462 und einen Flansch 464, der sich von der Basis radial nach außen erstreckt. Der Flansch 464 umfasst eine erste axiale Endfläche 466 und eine zweite axiale Endfläche 468. Ein mittiger Durchgang 472 erstreckt sich in der gesamten Länge der Rampenmutter 460 durch die Basis 462 und den Flansch 464. Eine ringförmige Bahn 470 ist in der zweiten axialen Endfläche 468 ausgebildet und umfasst eine Reihe von Rampen 471, die symmetrisch um den mittigen Durchgang 472 herum angeordnet sind. An einem Abschnitt des mittigen Durchgangs 472 ist ein Gewinde 474 vorgesehen. Ein Käfig 476 erstreckt sich über der Basis 460 und steht mit der Feder 480 an der Endfläche 484 in Eingriff (siehe auch 15-16). Der Käfig 476 umschließt ein Axiallager 478 und drückt das Axiallager gegen das axiale Ende der Basis 462.
Eine Feder 480 (16) ist auch in dem ersten Durchgang 410 des Kolbens 402 vorgesehen. Die Feder 480 umfasst eine erste und eine zweite axiale Endfläche 482, 484. Eine Innenfläche definiert einen mittigen Durchgang 488, der sich in der gesamten Länge der Feder 480 von der axialen Endfläche 482 zu der axialen Endfläche 484 erstreckt.
Unter Bezugnahme auf 15 liegt die stationäre Rampe 430 an der Endfläche 412 in dem Kolben 402 an. Die Rollenlager 440 sind in der ringförmigen Bahn 434 der stationären Rampe 430 positioniert. Die Rampenmutter 460 ist in dem ersten Durchgang 410 positioniert. Die Rollenlager 440 sind in der ringförmigen Bahn 470 aufgenommen, so dass die Rollenlager entlang der ringförmigen Vertiefung in der Rampenmutter 460 sowie der ringförmigen Bahn 434 in der stationären Rampe 430 und bezüglich dieser beweglich sind.
Die Basis 462 der Rampenmutter 460 erstreckt sich durch den mittigen Durchgang 488 in der Feder 480, so dass sich die Endfläche 484 der Feder neben der Endfläche 466 des Flanschs 464 der Rampenmutter befindet.
Eine Klemme 490 bildet eine Schnappverbindung mit der ringförmigen Vertiefung 420 des Kolbens 402. Die Klemme 490 liegt an der Feder 480 an dem Ende 482 an, und die axiale Endfläche 484 der Feder 480 liegt an dem Käfig 476 an. Aufgrund des Vorhandenseins des Axiallagers 478 schiebt oder drückt die Feder 480 die Rampenmutter 460 an die Rollenlager 440. Da die Rollenlager 440 gegen die stationäre Rampe 430 drücken, die gegen den Kolben 102 drückt, werden die Rollenlager in den Bahnen 430, 470 in Position gehalten und bis auf eine Kraft belastet, die der vorbelasteten (oder eingefederten) Feder 480 entspricht.
Die Dichtung 172 erstreckt sich um die Außenseite des zweiten Endes 408 des Kolbens 402. Die Kolbenschuhausschlussvorrichtung 180 ist in der äußeren Vertiefung 422 vorgesehen und hilft dabei, das Eindringen von Schmutz und Fremdkörpern in die Durchgänge 80, 82 zu verhindern. Die Spindel 192 erstreckt sich durch die Durchgänge 432, 452, 472, 488 und steht mit dem Gewinde 474 an der Rampenmutter 460 in Gewindeeingriff.
Gemäß der Darstellung in 19-20 ist die Kupplungseinheit 500 mit einer Motoranordnung 600 verbunden. Die Kupplungseinheit 500 und die Motoranordnung 600 können miteinander gekoppelte separate Komponenten (wie gezeigt) oder in einer einzigen Anordnung integral miteinander ausgebildet (nicht gezeigt) sein. In jedem Fall ist die Kupplungseinheit 500 mit dem ersten Ende 74 des Gehäuses 70 verbunden und umfasst ein Gehäuse 510 mit einer ersten Seite 512 und einer zweiten Seite 514. Ein erster Durchgang 520 erstreckt sich von der ersten Seite 512 zu der zweiten Seite 514 und endet an einer axialen Endfläche 524. Eine Öffnung 526 erstreckt sich in die Endfläche 524. Ein Paar zweiter Durchgänge 522 erstreckt sich komplett durch das Gehäuse 510 und überschneidet den ersten Durchgang 520. Eine Kappe 523 verschließt die Durchgänge 522.
Eine Platte 530 ist in jedem zweiten Durchgang 522 vorgesehen. Die Platte 530 umfasst eine mittige Öffnung 532 und eine ringförmige Vertiefung 534, die die Öffnung umgibt. Rollenlager 540 sind in der ringförmigen Vertiefung 534 vorgesehen. Die Rollenlager 540 können zylindrisch und symmetrisch um die Öffnung 532 herum angeordnet sein.
Eine Nabe 550 ist in der Öffnung 532 in der Platte 530 vorgesehen. Die Nabe 550 ist zylindrisch und umfasst eine Außenfläche 552 und eine Innenfläche 554, die einen sich axial erstreckenden Durchgang 556 definiert. Die Innenfläche 554 ist keilverzahnt oder anderweitig dazu konfiguriert, mit dem keilverzahnten Abschnitt 210 der Spindel 192 zusammenzupassen.
Die Kupplungseinheit 500 umfasst ferner ein Antriebszahnrad 560 und ein Paar angetriebener Zahnräder 580. Zähne 562 erstrecken sich von dem Antriebszahnrad 560 radial nach außen und kämmen mit ähnlich geformten Zähnen 582 an den angetriebenen Zahnrädern 580. Eine Innenfläche 564 erstreckt sich in und durch das Antriebszahnrad 560 und definiert einen keilverzahnten Durchgang 566. Eine Öffnung (nicht gezeigt) erstreckt sich von dem Durchgang 566 durch das Ende des Antriebszahnrads 560. Eine Achse 570 ist in der Öffnung in dem Antriebszahnrad 560 und der Öffnung 526 in dem Gehäuse 510 aufgenommen.
Unter Bezugnahme auf 21 umfasst jedes angetriebene Zahnrad 580 eine Innenfläche 584, die einen mittigen Durchgang 586 und Taschen 588, die umfangsmäßig um den mittigen Durchgang herum angeordnet sind, definiert. Jede Tasche 588 wird durch eine erste gekrümmte Fläche 590 und eine zweite Winkelfläche 592 definiert. Dabei ist die Fläche 592 derart gewinkelt, dass der Abstand d zwischen der Fläche und dem mittigen Durchgang 586 in einer sich von der ersten Fläche 590 weg erstreckenden Richtung (CW, wie gezeigt wird) verringert. Die Rollenlager 540 sind in den Taschen 588 positioniert, wenn die Kupplungseinheit 500 zusammengebaut ist.
Die Kupplungseinheit 500 ist über den freiliegenden keilverzahnten Abschnitten 210 der Spindeln 192 positioniert, so dass die keilverzahnten Innenflächen 554 der Naben 550 mit den keilverzahnten Abschnitten der Spindeln kämmen (22A).
Dadurch werden die ersten Enden 196 der Spindeln 192 in den Basen 302 der Hohlkäfige 300 positioniert.
Die Motoranordnung 600 ist mit dem keilverzahnten Durchgang 566 des Antriebszahnrads 560 zu dessen Drehung gekoppelt. Die Motoranordnung 600 umfasst einen Motor, eine Zahnradstufenanordnung, die in Abhängigkeit von der Anwendung eingestellt werden kann, und eine Solenoidbremse, z. B. eine normalerweise verriegelte federbelastete Bremse zum selektiven Gestatten und Verhindern einer Drehung des Motors und der Zahnradstufenanordnung (nicht gezeigt).
Die Kupplungseinheit 500 weist einen ersten Zustand (22A) auf, der gestattet, dass sich die Naben 550, und somit die daran gesicherten Spindeln 192, auf die bei R4 angegebene Art und Weise drehen. Insbesondere ist die Motoranordnung 600 in dem ersten Zustand unbetätigt, wodurch die Rollenlager 540 an den ersten Flächen 590 der Taschen 588 platziert/gehalten werden. An dieser Stelle sind die Rollenlager 540 radial von den Außenflächen 552 der Naben 550 beabstandet. Dies gestattet, dass sich die Naben 550/die Spindeln 192 ungehindert in der Richtung R4 (und in der Richtung, die zu der Richtung R4 entgegengesetzt verläuft) bezüglich den jeweiligen angetriebenen Zahnrädern 580 drehen.
Die Kupplungseinheit 500 weist einen zweiten Zustand (22B) auf, der eine Drehung der Naben 550 und daran gesicherten Spindeln 192 verhindert. Insbesondere wird die Motoranordnung 600 dahingehend betätigt, das Antriebszahnrad 560 in die Richtung R5 (CW, wie gezeigt wird) zu drehen, wodurch die angetriebenen Zahnräder 580 in die Richtung R6 (CCW, wie gezeigt wird) gedreht werden. Die angetriebenen Zahnräder 580 drehen sich bezüglich den Rollenlagern 540, und somit werden durch das Drehen der Zahnräder in die Richtung R6 die Taschen 588 umfangsmäßig bezüglich den stationären Rollenlagern 540 bewegt. Demzufolge wird jedes Rollenlager 540 von der ersten Fläche 590 der jeweiligen Tasche 588 beabstandet und letztlich zwischen die Winkelfläche 592 und die Außenfläche 552 der Nabe 550 in einem Ausmaß gekeilt, das ausreicht, um eine Drehung der Naben zu verhindern und dadurch eine Drehung der damit verbundenen Spindeln 192 zu verhindern. Gleichzeitig werden auch die Spindeln 192 in die Richtung R6 gedreht. Wenn dies erfolgt, drehen sich zunächst nur die Spindeln 192 zur Bewegung der Kolben 402 und der damit verbundenen Kugelrampenanordnung (einschließlich der beiden stationären Rampen 430, der Rampenmuttern 460, der Rollenlager 440, der Feder 480, der Axiallager 478, der Klemmen 490) zu dem Bremsbelag 37 unter geringer Last. Wenn die Kolben 402 den Bremsbelag 37 berühren und ein geringes Ausmaß an Klemmkraft entwickeln, drehen sich die Spindeln 192 und die Rampenmuttern 460 zusammen aufgrund der Gewindeverbindung 202, 474 dazwischen. Die Rampe 430 bleibt jedoch stationär.
Davon abgesehen bewirkt eine Drehung der Rampenmuttern 460 bezüglich der stationären Rampen 430, dass die Rollenlager 440 die Rampen 436, 471 in den jeweiligen Bahnen 434, 470 „hoch“-rollen. Dadurch schiebt faktisch die Rampenmutter 460 die stationäre Mutter 430 in die Richtung D durch die Rollenlager 440. Dadurch wird wiederum eine ausreichende Klemmkraft an die Bremsbeläge 37 zum Parken des Fahrzeugs angelegt, ohne dass eine Unterstützung von dem Hydraulikbremssystem erforderlich ist.
Die Kupplungseinheit 500 wirkt mit der Betriebsbremse auf dieselbe Art und Weise wie die Kupplungseinheit 240 gemäß obiger Beschreibung zusammen. Davon abgesehen wird, wenn die Kolben 402 vollständig in die Durchgänge 80, 82 zurückgezogen sind und die Motoranordnung 600 ausgeschaltet ist, die Kupplungseinheit 500 aus den Naben 550 ausgerückt, so dass sich die Spindeln 192 ungehindert drehen können, wodurch gestattet wird, dass eine normale Betriebsbremsung stattfindet. Den Durchgängen 80, 82 zugeführt Hydraulikdruck zwingt die Kolben 402 dazu, mit dem Belag 37 in Kontakt zu gelangen; bei Bewegung der Kolben drehen sich als Reaktion die entsprechenden Spindeln 192.
Die Kupplungseinheit 500 wird von den Spindeln 192/Naben 550 ausgerückt, wenn die Kolben 402 unter Hydraulikdruck stehen, und somit wird gestattet, dass sich die Kolben axial in der Richtung D unabhängig voneinander bewegen, wenn die Kupplungseinheit unbetätigt ist. Dadurch können sich die Kolben 402 unterschiedliche Strecken in die Richtung D bewegen, um die Abnutzung bei dem Bremsbelag 37 einzukalkulieren.
Wenn es wünschenswert ist, eine Feststellbremse an den Radrotor 38 ohne hydraulische Unterstützung anzulegen und daran zu halten, leitet ein ECU 601 (siehe 14) elektrische Energie mit Polarität A zum Anlegen an die Motoranordnung 600. Dies verursacht, dass die Solenoidbremse darin entriegelt, so dass sich die Zahnräder, darunter die angetriebenen Zahnräder 580, in der Richtung R6 drehen. Wenn sich die angetriebenen Zahnräder 580 in die Betätigungsrichtung R6 drehen, rückt die Kupplungseinheit 500 in die Naben 550 ein, wodurch die Spindeln 192 gedreht werden und danach bewirkt wird, dass die Rollenlager 440 die Rampen 436, 471 zum Klemmen des Rotors 38 „hoch“-rollen. Wenn das ECU 601 ausreichend Stromaufnahme von der Motoranordnung 600 detektiert, schaltet das ECU in Energie zu der Motoranordnung 600 ab, wodurch verursacht wird, dass die Solenoidbremse darin automatisch verriegelt, wodurch der Motor und die damit verbundene Zahnradsatzanordnung verriegelt werden, um eine Drehung der Spindeln 192 zu verhindern.
Wenn gewünscht wird, die Feststellbremse zu lösen, wodurch gestattet wird, dass sich der Radrotor 38 ohne Reibwiderstand drehen kann, wird elektrische Energie mit A entgegengesetzter Polarität an die Motoranordnung 600 angelegt, wodurch bewirkt wird, dass sich die angetriebenen Räder 580 in einer der Richtung R6 entgegengesetzten Richtung drehen. Dadurch wird die Klemmkraft auf null reduziert, und ohne weitere elektrische Energie rückt die Kupplungseinheit 500 aus den Naben 550 aus. Die elektrische Energie wird dann abgestellt, wodurch bewirkt wird, dass die Solenoidbremse automatisch verriegelt. Danach können sich die Spindeln 192 ungehindert drehen, so dass Betriebsbremsereignisse normal stattfinden können.
Es versteht sich, dass, obgleich die Sattelanordnungen 60, 390 als Doppelkolbenanordnungen auf einer einzigen Seite des Rotors gezeigt und beschrieben werden, jede jeweilige Sattelanordnung alternativ dazu als eine Einzelkolbenanordnung konfiguriert sein kann. Bei solchen Konstruktionen würde die Kupplungseinheit 240, 400 entsprechend modifiziert, z. B. Reduzieren der Anzahl an Naben, Keilringen, Antriebszahnrädern usw.
Darüber hinaus kann bzw. können ein oder mehrere Kolben an der innenliegenden Seite des Rotors (gemäß der Darstellung in 5 und 15), der außenliegenden Seite des Rotors oder an beiden Seiten des Rotors vorgesehen sein. Eine Sattelanordnung kann einer beliebigen Anzahl an diesen Kolben zugeordnet sein. Beispielsweise können Sattelanordnungen beidseits des Rotors 38 von 5 vorgesehen und aneinander gesichert sein, so dass der bzw. die Kolben auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors einander gegenüber liegen. Davon abgesehen kann bzw. können ein oder mehrere Kolben an einer oder beiden Seiten des Rotors vorgesehen sein und mit einer zugehörigen Kupplungseinheit arbeiten, wie zuvor erörtert wurde.
Dazu zeigen 23A-25 eine weitere beispielhafte Sattelanordnung 650, die als eine Einzelkolbenanordnung konfiguriert ist. Komponenten in der Sattelanordnung 650, deren Konstruktion ähnlich oder identisch zu jener der Komponenten in der Sattelanordnung 390 ist, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Komponenten in der Anordnung 650, die sich von ihren entsprechenden Komponenten in der Anordnung 390 unterscheiden, sind mit dem Suffix „a“ versehen.
Bei der Konstruktion von 23A-25 sind die Komponenten der Kupplungseinheit 500a in dem Gehäuse 70 vorgesehen, und eine Zahnradeinheit 502 verbindet die Kupplungseinheit mit der Motoranordnung 600. unter Bezugnahme auf 23B erstreckt sich die Spindel 192a von dem ersten Ende 196a zu dem zweiten Ende 198a. Das erste Ende 196a erstreckt sich jedoch nicht aus dem Durchgang 80 in dem Gehäuse 70 hinaus, sondern endet stattdessen darin. Demzufolge erstreckt sich ein Adapter 660 über das erste Ende 196a und koppelt selektiv die Spindel 192a mit einem Zahnrad (nicht gezeigt) der Zahnradeinheit 500a.
Spezifischer erstreckt sich der Adapter 660 entlang der Mittellinie 194a von einem ersten Ende 662 zu einem zweiten Ende 664. Der Adapter umfasst eine Basis 670 und einen Vorsprung 672, der sich von der Basis zu dem ersten Ende 662 erstreckt. Der Vorsprung 672 erstreckt sich aus dem Gehäuse 70 und wird von dem Zahnrad (nicht gezeigt) der Zahnradeinheit 502 aufgenommen. Die Basis 670 erstreckt sich zu dem zweiten Ende 664 und umfasst eine Tasche oder Vertiefung 674 zur Aufnahme des ersten Endes 196a der Spindel 192a.
Sowohl die Rollen 540 als auch die Zahnräder 580a sind um das erste Ende 196a der Spindel 192a herum positioniert (23C). Insbesondere sind die Rollen 540 radial zwischen der Basis 670 und den Taschen 588 des Zahnrads 580a positioniert. Der Adapter 660 kann von der Motoranordnung 600 dahingehend gedreht werden, selektiv die Rollen 540 in den und aus dem Eingriff mit den ersten Flächen 590 der Taschen 588 zu bewegen, um dadurch selektiv eine Drehung der Spindel 192a zu gestatten (in Ersterem Fall) und zu verhindern (in letzterem Fall).
Dabei wird die Feststellbremse von der Motoranordnung 600 auf dieselbe Art und Weise, wie oben beschrieben wird, betätigt und gelöst. Dazu kann die Basis 670 Vorsprünge oder Finger (nicht gezeigt) zum Bewegen der Rollen 540 in den und bezüglich der Taschen 588 als Reaktion auf eine Drehung des Adapters 660 durch die Motoranordnung 600 umfassen. In jedem Fall werden, wenn die Feststellbremse betätigt ist, alle Klemmkraftlasten, denen die Spindel 192a unterliegt, auf die Basis 670 übertragen, wodurch wiederum die Klemmkraftlasten in die Axiallager 214 und letztlich in das Gehäuse 70 übertragen werden.
Darüber hinaus und unter Bezugnahme auf 24 umfasst die Basis 462a der Rampenmutter 460a eine abgestufte Vertiefung neben dem Käfig 476. Die Vertiefung umfasst einen ersten Abschnitt 463 zur Aufnahme des Axiallagers 478 und einen zweiten Abschnitt 465 zur Aufnahme eines elastischen Glieds, wie z. B. eines Formdrahts 467. Der Formdraht 467 ist ein Konturdraht, der sich zum Teil oder komplett um die Spindel 192a erstrecken kann und mit dem Gewinde 202a davon in Eingriff steht. In einem Beispiel kann das Gewinde 202a der Spindel 192a neben dem Formdraht 467 Flächen 201, 203 umfassen, die sich in mehreren Flankenwinkeln auf der Abwärtsseite, d. h. in einer zu dem zweiten Ende 198a der Spindel verlaufenden Richtung, erstrecken.
Das Vorsehen mehrerer Abwärtsflankenwinkel ist insofern vorteilhaft, als die Flankenfläche 201 unmittelbar neben dem Grund des Gewindes 202a den Formdraht 467 berührt, sich der Formdraht verbiegt, wenn eine Klemmkraft erzeugt wird, so dass die zweite Flankenfläche 203 das Gewinde der Rampenmutter 460a berührt. Davon abgesehen wirkt der Formdraht 467 dahingehend, die Spindel 192a in eine zu dem Kolben 402 Verlauf der Richtung vorzuspannen und dabei zu helfen, eine axiale Bewegung des Kolbens 192a und somit eine axiale Bewegung des damit verbundenen Kolbens während der Betätigung der Feststellbremse verhindern.
Die Sattelanordnungen 60, 390, 650, die hier gezeigt und beschrieben werden, können in verschiedenen Konfigurationen in dem Fahrzeug 20 in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, darunter der Art von Fahrzeug, bei dem Bremsung erwünscht wird, verwendet werden. Beispielsweise und unter erneuter Bezugnahme auf 1 können derzeitige motorbetriebene EPB-Systeme (nicht gezeigt) lediglich mit den Hinterrädern 32 oder an mindestens einem Vorderrad 30 verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei Leichtfahrzeugen eine beliebige der Sattelanordnungen 60, 390, 650 für alle vier Räder 30, 32 vorgesehen werden. Alternativ dazu kann bei mittelschweren oder schweren Fahrzeugen eine beliebige der Sattelanordnungen 60, 390, 650 an den Vorderrädern 30 vorgesehen sein, um die motorbetriebenen EPB-Systeme, die an den Hinterrädern 32 vorgesehen sind, zu ergänzen.
In dem vorliegenden Beispiel wird die motorlose Sattelanordnung 60 an allen vier Rädern 30, 32 gezeigt. Dabei kann sich das Bremssystem 10 der vorliegenden Erfindung auf erfasste Fahrzeugbedingungen stützen, um zu bestimmen, wenn eine Betriebsbremsen- und/oder Feststellbremsenbetätigung gewünscht wird. Dazu überwacht das Steuersystem 44 fortlaufend von den Sensoren 48, 50, 52, 54 empfangene Signale und steuert die Betriebsbremse und/oder die Feststellbremse entsprechen. Spezifischer kann sich das Steuersystem 44 auf eine Reihe von aufeinanderfolgenden Schritten, die in 6 und 20 dargestellt werden, stützen.
In 26 ist das IBC(Integrated Brake Control - integrierte Bremssteuerung)-System des Fahrzeugs 20 funktionsfähig/verfügbar. Das Steuersystem 44 scannt fortlaufend auf Ereignisse in Bezug auf die Feststellbremse hin. Dabei bestimmt das Steuersystem 44 bei Schritt 700, das ein Feststellbremsenbetätigungsereignis detektiert wird. Bei Schritt 702 prüft das Steuersystem 44, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vorbestimmten Schwellenwert, z. B. unter etwa 5 km/h, liegt. Dazu beurteilt das Steuersystem 44 von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 empfangene Signale.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Schwellenwert liegt, bestimmt das Steuersystem 44 bei Schritt 704 basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50, ob das Fahrzeug 20 stationär ist. Falls „Nein“, beurteilt das Steuersystem 44 bei Schritt 706 die Signale von dem Straßensteigungssensor 52 und betätigt die Feststellbremse entsprechend, bis das Steuersystem 44 bestimmt, dass das Fahrzeug 20 stationär ist.
Wenn die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 702 hingegen nicht unter dem Schwellenwert liegt, benachrichtigt das Steuersystem 44 bei Schritt 708 den Fahrer des Fahrzeugs 20, z. B. informiert den Fahrer über die Warnung 56, dass die Feststellbremse betätigt wird, und betätigt automatisch die Feststellbremse. In einem Beispiel legt das Steuersystem 44 Hydraulikdruck an die Sattelanordnungen an, um das Fahrzeug 20 mit 0,3g (oder derzeitiger OEM-Anforderung) zu verlangsamen, oder, wenn das Bremspedal von dem Fahrer betätigt wird, mit einer Verlangsamung, die der Bremspedalstellung von dem Sensor 48 entspricht. Jedenfalls wird die Feststellbremse betätigt, und das Steuersystem 44 prüft bei Schritt 710, ob das Fahrzeug stationär ist, bis die Anfrage bejahend beantwortet wurde.
Davon abgesehen erhöht das Steuersystem 44 bei Schritt 720, sobald das Fahrzeug 20 stationär ist, den Hydraulikdruck an den Sattelanordnungen basierend sowohl auf der Straßensteigung als auch dem erwarteten Klemmkraftabfall. Unter „erwarteter Klemmkraftabfall“ ist die Menge an Klemmkraft, die erwartungsgemäß beim Übergang zwischen Betriebsbremsung und Betätigen der Feststellbremse verloren geht, zu verstehen. Bei Schritt 722 betätigt das Steuersystem 44 die Kupplungseinheit(en) in den zweiten Zustand, wodurch die Feststellbremsen betätigt und gehalten werden. Das Programm endet bei Schritt 724.
Wenn ein Feststellbremsenlöseereignis bei Schritt 730 detektiert wird, erhöht das Steuersystem 44 den Betriebsbremsenhydraulikdruck auf beispielsweise 10 % mehr als den zuletzt angewendeten Betriebsbremsenhydraulikdruck. Bei Schritt 734 betätigt das Steuersystem 44 die Kupplungseinheit(en) in den ersten Zustand, wodurch die Feststellbremsen gelöst werden. Bei Schritt 736 endet das Programm. Es versteht sich, dass das Feststellbremsenlöseereignis beispielsweise Erfassen, dass das Fahrpedal um mehr als 5 % seiner maximalen Weglänge heruntergedrückt ist, d. h. ein DAR(Drive-Away Release - automatisches Lösen beim Anfahren), sein könnte.
Bei einer weiteren beispielhaften Ablaufdiagrammdarstellung in 27 ist das EBC-System des Fahrzeugs 20 nicht funktionsfähig/nicht verfügbar. Dabei detektiert das Steuersystem 44 bei Schritt 750 ein Feststellbremsenbetätigungsereignis. Bei Schritt 752 erfolgt eine Benachrichtigung/Anweisung durch das Steuersystem 44 an den Bediener des Fahrzeugs 20 zur Betätigung des Bremspedals, bis bei Schritt 754 bestimmt wird, dass das Fahrzeug stationär ist.
Soweit das Fahrzeug 20 stationär ist, bestimmt das Steuersystem 44 bei Schritt 756 basierend auf dem Zündungssensor 54, ob die Zündung aus ist. Falls „ja“, erfolgt bei Schritt 758 eine Benachrichtigung/Anweisung des Steuersystems 44 an den Fahrer so Anlegen einer maximalen Bremspedalkraft. Der Fahrer hält die maximale Bremspedalkraft aufrecht, bis das Steuersystem 44 die Kupplungseinheiten in den zweiten Zustand zum Betätigen der Feststellbremsen bei Schritt 760 betätigt. Das Programm endet bei Schritt 762.
Das Steuersystem 44 kann hingegen bei Schritt 770 ein Feststellbremsenlöseereignis detektieren. Wenn dies erfolgt, zeigt das Steuersystem 44 einen DTC(Diagnostic Trouble Code - Fehlercode des Diagnosesystems) für den Fahrer an und/oder benachrichtigt den Fahrer darüber, dass das IBC nicht verfügbar ist. Gleichzeitig deaktiviert das Steuersystem 44 die Fahrzeugbewegung komplett.
Bei Schritt 774 betätigt das Steuersystem 44 die Kupplungseinheiten in den ersten Zustand zum Lösen der Feststellbremsen. Wenn das Feststellbremsenlöseereignis ein DAR ist, baut das Steuersystem 44 den Hydraulikdruck bei Schritt 778 mit einer ersten Rate basierend auf der Fahrpedalstellung und auf eine Art und Weise, die dabei hilft, Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern, ab. Wenn das Feststellbremsenlöseereignis kein DAR ist, baut das Steuersystem 44 den Hydraulikdruck mit einer zweiten Rate basierend auf der Bremspedalbetätigung ab. In beiden Löseereignisszenarien endet das Programm bei Schritt 784.
Die Sattelanordnungen der vorliegenden Erfindung sind aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. Erstens wird durch die Verwendung eines Solenoids - im Gegensatz zu einem herkömmlichen Motor - zur Betätigung der Feststellbremse vorteilhaft die Größe der Kupplungseinheit reduziert und gestattet, dass die Kupplungseinheit mit reduzierter Energie betrieben wird. Spezifischer kann der Strom-/Energieverbrauch für das bistabile Solenoid mit einer kleinen bordeigenen Batterie gedeckt werden, anstatt auf die Fahrzeugbatterie angewiesen zu sein. Die Verwendung einer motorlosen Kupplungseinheit kann auch das Entfernen anderer herkömmlicher Sattelanordnungskomponenten, wie z. B. von Parksperrenklinken, gestatten.
Zweitens gestatten die hier beschriebenen Kupplungseinheiten, dass die Sattelanordnungen ihre Klemmkraft, z. B. bis zu etwa 90 kN und darüber hinaus, selbst bei unterbrochenem Hydraulikdruck aufrechterhalten. Dies führt zu einer redundanten Bremssteuerung im Falle eines Hydrauliksystemausfalls während einer Feststellbremsenbetätigung und/oder einer Situation eines mechanischen Betriebsbremsendurchdrückens. Ferner sorgen die Schnellverbindungen zwischen der Mutter und der Spindel für Klemmungsanwendungs- und lösezeiten, z. B. weniger als etwa 1,2 s in jede Richtung, weniger als etwa 0,8 s in jede Richtung oder weniger als etwa 0,3 s in jede Richtung, mit minimaler Widerstandslast an dem Kolben und/oder der Spindel. Die Schnellführung ermöglicht auch, dass das Solenoid oder der Motor, das bzw. der die Kupplungseinheit antreibt, mit einem minimalen Stromverbrauch arbeitet.
Darüber hinaus kann die motorlose Sattelanordnung, die hier beschrieben wird, die Fahrzeugparken Gesamtkapazität von motorbetriebenen EPB-Systemen ergänzen. Demzufolge kann die größer der motorbetriebenen EPB-Systeme vorteilhafterweise reduziert werden, wobei an jeder Fahrzeugecke eine reduzierte Bremskraft erforderlich wird. Darüber hinaus können die motorlosen Sattelanordnungen ohne Weiteres in ein beliebiges Feststellbremssystem auf Hydraulikbasis - einschließlich Gegenkolbenkonstruktionen - mit einer einfachen Verbindung an der Einlassöffnung des Sattelgehäuses implementiert werden.

Claims

Feststellbremse (10) für einen Radrotor (36, 38), dem ein Bremsbelag (37) zugeordnet ist, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (70), das einen ersten und einen zweiten Durchgang (80, 82) definiert; einen ersten und einen zweiten Kolben (102), die in dem ersten bzw. zweiten Durchgang (80, 82) vorgesehen sind; Spindeln (192), die sich in jeden Kolben (102) erstrecken und damit verbunden sind; und eine Kupplungseinheit (240, 500), die mit den Spindeln (192) verbunden ist und einen Motor (600) umfasst, wobei die Kupplungseinheit (240, 500) einen ersten Zustand aufweist, der eine Drehung der Spindeln (192) als Reaktion darauf gestattet, dass Hydraulikdruck an die Kolben (102) angelegt wird, so dass die Kolben (102) axial in den Durchgängen (80, 82) und bezüglich der Spindeln (192) in den Eingriff mit dem Bremsbelag (37) beweglich sind, wobei die Kupplungseinheit (240, 500) einen zweiten Zustand zum dahingehenden Drehen der Spindeln (192), die Kolben (102) in den Bremsbelag (37) zu treiben und die Feststellbremse (10) zu betätigen, aufweist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei der Motor (600) deaktiviert ist, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem zweiten Zustand ist, um eine Drehung der Spindeln (192) zu verhindern und die Feststellbremse (10) an dem Bremsbelag (37) zu halten.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 2, wobei die Kolben (102) als Reaktion auf das Anlegen von zusätzlichem Hydraulikdruck an die Kolben (102), während die Kupplungseinheit (240, 500) in dem zweiten Zustand ist, axial beweglich sind.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei der Motor (600) einen deaktivierten Zustand, während die Kupplungseinheit (240, 500) in dem ersten Zustand ist, und einen aktivierten Zustand zum Platzieren der Kupplungseinheit (240, 500) in den zweiten Zustand und Betätigen der Feststellbremse (10) aufweist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei als Reaktion auf den Hydraulikdruck sich der erste Kolben (102) eine erste Strecke zu dem Bremsbelag (37) bewegt und sich der zweite Kolben (102) eine zweite Strecke zu dem Bremsbelag (37), die sich von der ersten Strecke unterscheidet, um die Abnutzung an dem Bremsbelag (37) einzukalkulieren, bewegt.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei die Kupplungseinheit (240, 500) für jede Spindel (192) eine Nabe (310, 550), die mit der Spindel (192) drehverbunden ist, und Rollenlager (540), die um die Nabe (310, 550) herum angeordnet sind, umfasst, wobei die Rollenlager (540) von der Nabe (310, 550) beabstandet sind, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem ersten Zustand ist, um eine Drehung der Spindeln (192) als Reaktion auf an die Kolben (102) angelegten Hydraulikdruck zu gestatten, wobei die Rollenlager (540) gegen die Nabe (310, 550) gedrückt werden, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in den zweiten Zustand ist, um zu gestatten, dass der Motor (600) die Spindeln (192) dreht.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 6, die ferner Folgendes umfasst: ein Antriebszahnrad (560), das durch den Motor (600) gedreht werden kann; und für jede Spindel (192) ein angetriebenes Zahnrad (580), das eine Innenfläche (584) umfasst, die die Nabe (310, 550) umgibt und Taschen (588) zur Aufnahme der Rollenlager (540) definiert, wobei die Taschen (588) Winkelabschnitte umfassen, wobei die Rollenlager (540) von den Winkelabschnitten beabstandet sind, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem ersten Zustand ist, wodurch eine Drehung der Spindel (192) gestattet wird, wobei die Rollenlager (540) mit den zweiten Winkelabschnitten und der Nabe (310, 550) in Eingriff stehen, wenn der Motor (600) in dem zweiten Zustand ist, um zu gestatten, dass der Motor (600) die Spindeln (192) dreht.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 7, wobei jede Tasche (588) eine gekrümmte Fläche (590) umfasst, die sich von dem Winkelabschnitt erstreckt und das Rollenlager (540) aufnimmt, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem ersten Zustand ist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 7, wobei der Motor (600) von dem Antriebszahnrad (560) entkoppelt ist, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem ersten Zustand ist, und mit dem Antriebszahnrad (560) drehbar ist, wenn die Kupplungseinheit (240, 500) in dem zweiten Zustand ist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei die Spindeln (192) eine Schnellgewindeverbindung mit jedem Kolben (102) zum Rücktreiben der Kolben (102) in die Durchgänge (80, 82) nach dem Betätigen der Feststellbremse (10) aufweisen.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, wobei die Kolben (102) dazu konfiguriert sind, eine Bremskraft von mindestens etwa 90 kN an dem Bremsbelag ohne hydraulische Unterstützung bereitzustellen.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 1, die ferner für jeden Kolben (102) Folgendes umfasst: eine stationäre Mutter, die in dem Kolben (102) vorgesehen ist und erste Rampen umfasst; eine Rampenmutter (460), die mit der Spindel (192) bezüglich der stationären Mutter drehbar ist und zweite Rampen umfasst; und Lager, die zwischen der stationären Mutter und der Rampenmutter (460) vorgesehen und mit diesen in Eingriff sind, wobei sich die Lager an den ersten und den zweiten Rampen hoch bewegen, wenn die Kupplungseinheit (240) in dem zweiten Zustand ist, so dass die stationäre Mutter zu dem Bremsbelag (37) gedrückt wird.
Feststellbremse (10) für einen Radrotor (36, 38) mit einem diesem zugeordneten Bremsbelag (37), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (70), das einen Durchgang (80) definiert; einen Kolben (402), der in dem Durchgang (80) vorgesehen ist; eine Spindel (192a), die sich in den Kolben (402) erstreckt und damit verbunden ist; und eine Kupplungseinheit (500a), die mit der Spindel (192a) verbunden ist und einen Motor (600) umfasst, wobei die Kupplungseinheit (500a) einen ersten Zustand aufweist, der eine Drehung der Spindel (192a) als Reaktion darauf gestattet, dass Hydraulikdruck an den Kolben (402) angelegt wird, so dass der Kolben (402) axial in dem Durchgang und bezüglich der Spindel (192a) in den Eingriff mit dem Bremsbelag (37) beweglich ist, wobei die Kupplungseinheit (500a) einen zweiten Zustand zum dahingehenden Drehen der Spindel(192a), den Kolben (402) in den Bremsbelag (37) zu treiben und die Feststellbremse (10) zu betätigen, aufweist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, wobei der Motor (600) deaktiviert ist, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem zweiten Zustand ist, um eine Drehung der Spindel (192a) zu verhindern und die Feststellbremse (10) an dem Bremsbelag (37) zu halten.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 14, wobei der Kolben (402) als Reaktion auf das Anlegen von zusätzlichem Hydraulikdruck an den Kolben (402), während die Kupplungseinheit (500a) in dem zweiten Zustand ist, axial beweglich ist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, wobei der Motor (600) einen deaktivierten Zustand, während die Kupplungseinheit (500a) in dem ersten Zustand ist, und einen aktivierten Zustand zum Platzieren der Kupplungseinheit (500a) in den zweiten Zustand und Betätigen der Feststellbremse (10) aufweist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, wobei die Kupplungseinheit (500a) eine Nabe (550), die mit der Spindel (192a) drehverbunden ist, und Rollenlager (540), die um die Nabe (550) herum angeordnet sind, umfasst, wobei die Rollenlager (540) von der Nabe (550) beabstandet sind, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem ersten Zustand ist, um eine Drehung der Spindel (192a) als Reaktion auf an den Kolben (402) angelegten Hydraulikdruck zu gestatten, wobei die Rollenlager (500a) gegen die Nabe (550) gedrückt werden, wenn die Kupplungseinheit (500a) in den zweiten Zustand ist, um zu gestatten, dass der Motor (600) die Spindel (192a) dreht.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 17, die ferner Folgendes umfasst: ein Antriebszahnrad (560), das durch den Motor (600) gedreht werden kann; ein angetriebenes Zahnrad (580a), das eine Innenfläche (584) umfasst, die die Nabe (550) umgibt und Taschen (588) und Taschen zur Aufnahme der Rollenlager (540) definiert, wobei die Taschen (588) Winkelabschnitte umfassen, wobei die Rollenlager (540) von den Winkelabschnitten beabstandet sind, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem ersten Zustand ist, wodurch eine Drehung der Spindel (192a) gestattet wird, wobei die Rollenlager (540) mit den zweiten Winkelabschnitten und der Nabe (550) in Eingriff stehen, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem zweiten Zustand ist, um zu gestatten, dass der Motor (600) die Spindeln (192a) dreht.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 18, wobei jede Tasche (588) eine gekrümmte Fläche (590) umfasst, die sich von dem Winkelabschnitt erstreckt und das Rollenlager (540) aufnimmt, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem ersten Zustand ist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 18, wobei der Motor (600) von dem Antriebszahnrad (560) entkoppelt ist, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem ersten Zustand ist, und mit dem Antriebszahnrad (560) drehbar ist, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem zweiten Zustand ist.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, wobei die Spindel (192) eine Schnellgewindeverbindung mit dem Kolben (402) zum Rücktreiben des Kolbens (402) in die Durchgänge nach dem Betätigen der Feststellbremse (10) aufweisen.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, die ferner Folgendes umfasst: eine stationäre Mutter, die in dem Kolben (402) vorgesehen ist und erste Rampen umfasst; eine Rampenmutter (460), die mit der Spindel (192) bezüglich der stationären Mutter drehbar ist und zweite Rampen umfasst; und Lager, die zwischen der stationären Mutter und der Rampenmutter (460) vorgesehen und mit diesen in Eingriff sind, wobei sich die Lager an den ersten und den zweiten Rampen hoch bewegen, wenn die Kupplungseinheit (500a) in dem zweiten Zustand ist, so dass die stationäre Mutter zu dem Bremsbelag (37) gedrückt wird.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 22, die ferner ein elastisches Glied, das sich um die Spindel (192) herum und zwischen dem Gewinde an der Spindel und dem Gewinde an der Rampenmutter erstreckt, zum Vorspannen der Spindel (192) in eine zu dem Kolben (402) hin verlaufende Richtung umfasst.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 23, wobei das Gewinde an der Spindel (192) jeweils eine erste und eine zweite Flankenfläche, die winklig zueinander sind, umfasst.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 13, wobei sich die Spindel (192) von einem ersten Ende (196), das in dem Durchgang (80) des Gehäuses endet, zu einem zweiten Ende (198), das in dem Kolben endet (402), erstreckt.
Feststellbremse (10) nach Anspruch 25, die ferner einen Adapter (660) umfasst, der mit dem ersten Ende (196) der Spindel (192) verbunden und mit diesem drehbar ist, wobei der Adapter (660) einen Vorsprung (672) umfasst, der sich aus dem Gehäuse hinaus und in die Kupplungseinheit (500a) hinein erstreckt, so dass die Kupplungseinheit (500a), wenn sie in dem zweiten Zustand ist, den Adapter (660) dahingehend antreibt, die Spindel (192) zu drehen und die Feststellbremse (10) zu betätigen.