DE19853383A1

DE19853383A1 - Elektrisch betätigte Bremseneinrichtung

Info

Publication number: DE19853383A1
Application number: DE19853383A
Authority: DE
Inventors: Stefan A Drumm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 1999-07-08

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch betätigte Bremsein richtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektro motor, einer Getriebeanordnung zur Umsetzung der Antriebs bewegung des Elektromotors in eine Stellbewegung zur Be tätigung einer Radbremse und einer Feststelleinrichtung zur Verhinderung eines ungewollten Lösens der Radbremse bei nicht angetriebenem Elektromotor.

Damit sich eine elektrisch betätigte Bremseinrichtung bei nicht bestromten Elektromotor nicht selbständig löst sind bisher zwei Konzepte verfolgt worden. Das eine Konzept besteht darin, die dem Elektromotor nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe selbsthemmend auszuführen. Allerdings müssen dabei zur Betätigung der Bremseinrichtung die Reibungskräfte der selbsthemmenden Getriebe überwunden werden, wodurch der Wirkungsgrad der Bremseinrichtung beeinträchtigt und ein entsprechend groß dimensionierter Elektromotor erforderlich ist.

Das zweite bekannte Konzept zur Vermeidung eines ungewollten Lösevorgangs bei elektrisch betätigten Bremsanlagen sieht eine zusätzliche elektrische Feststellbremse vor, mit deren Hilfe die Radbremse festgestellt werden kann. Eine derartige Bremsanlage ist z. B. aus der EP 0 785 120 A1 bekannt. Dort wird die elektrische Feststellbremse durch einen mit Reib belag versehenen Metallstift gebildet, der durch einen Elektromagnet in einer zurückgezogenen Lösestellung gehalten und bei abgeschaltetem Elektromagnet über eine Druckfeder gegen eine motorisch angetriebene Mutter eines Spindel- Mutter-Getriebes gedrückt wird. Diese Ausführung hat aller dings den Nachteil, daß ein zusätzlicher elektromagnetischer Aktuator benötigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch betätigte Bremseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine reibungsarme Betätigung der Radbremse ermöglicht und ein ungewolltes Lösen der Radbremse auch ohne zusätzliche elektrisch betätigte Aktuatoren verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feststelleinrichtung ein dem Elektromotor nachgeordneter, selbsttätig schaltender Antriebsfreilauf mit einem bei Antrieb des Elektromotors freigeschalteten und bei nicht angetriebenem Elektromotor blockierenden Abtriebselement ist.

Bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung kann die Radbremse ohne zusätzliche Aktuatoren in ihrer Position fixiert werden, solange durch den Elektromotor kein Antrieb erfolgt. Wenn dagegen der Elektromotor ein Antriebsmoment oder eine An triebskraft aufbringt, stehen diese ohne Reibungsverluste an der Abtriebsseite des Freilaufs für die Betätigung der Rad bremse zur Verfügung.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung enthält der An triebsfreilauf z. B. einen oder mehrere Klemmkörper, durch die das Abtriebselement bei nicht angetriebenem Elektromotor gegenüber einem feststehenden Gehäuse blockiert wird. Dadurch wird eine sehr effektive Feststellung ermöglicht.

Die z. B. als Klemmrollen ausgebildeten Klemmkörper können in einer zweckmäßigen Ausführung auch als Kopplungselemente dienen, über die eine Kraft- oder Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebs- und Abtriebselement des Antriebs freilaufs in seiner freigeschalteten Stellung erfolgt. Das Antriebselement kann aber auch über zusätzliche Kopplungs elemente wie z. B. Zugfedern oder dgl. mit dem Abtriebselement gekoppelt sein.

Der Antriebsfreilauf ist zweckmäßigerweise dem Elektromotor unmittelbar nachgeordnet oder in diesen integriert. Er kann aber auch zwischen den Stufen eines mehrstufigen Unter setzungsgetriebes angeordnet oder dem Getriebe nachgeschaltet sein.

Eine reibungsfreie Übertragung der Kräfte und Drehmomente zwischen den Antriebs- und Abtriebselement des Antriebs freilaufs kann bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführung dadurch erreicht werden, daß der bzw. die Klemmkörper durch einen über das Antriebselement betätigbaren Lösemechanismus in der freigeschalteten Stellung des Antriebsfreilaufs vollständig außer Eingriff mit dem feststehenden Gehäuse gebracht werden können.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungs beispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wirkungskette einer elektrisch betätigten Bremseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A, B einen Antriebsfreilauf für eine translatorische Bewegung in einer freigeschalteten und einer arretierten Stellung;

Fig. 3 einen Antriebsfreilauf für eine rotatorische Be wegung;

Fig. 4A, B den Antriebsfreilauf von Fig. 3 in einer frei geschalteten und einer arretierten Stellung; und

Fig. 5A, B einen weiteren Antriebsfreilauf für eine rota torische Bewegung in einer freigeschalteten und einer arretierten Stellung.

Eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung enthält nach Fig. 1 einen Elektromotor 1, der über einen z. B. als Klemmrollen freilauf mit Abtriebssperre ausgebildeten Antriebsfreilauf 2 mit der Eingangsseite eines Untersetzungsgetriebes 3 verbunden ist. Die Ausgangsseite des Untersetzungsgetriebes 3 wirkt auf eine Radbremse 4 z. B. in Form einer Scheiben- oder Trommelbremse eines Kraftfahrzeuges ein. Das Untersetzungsgetriebe 3 ist zur Umwandlung der Antriebs bewegung des Elektromotors in eine entsprechende Stell bewegung zur Betätigung der Bremsbacken der Radbremse 4 aus gebildet. Es kann z. B. ein Spindel-Mutter-Getriebe in Form eines Kugelumlauf-Gewindetriebs oder dgl. sein, über den eine rotatorische Bewegung des Elektromotors 1 in eine translatorische Bewegung zur Betätigung der Bremsbacken einer Scheiben- oder Trommelbremse umgesetzt wird.

Der dem Elektromotor 1 nachgeordnete Antriebsfreilauf 2 ist derart ausgebildet, daß dessen Abtriebsseite bei nicht ange triebenem Elektromotor 1 blockiert und somit die Radbremse 4 in ihrer Position arretiert ist. Dadurch kann eine selbsttätige Lösung der Radbremse 4 bei nicht bestromtem Elektromotor 1 verhindert werden. Wenn dagegen der Elektromotor 1 angetrieben wird, schaltet der Antriebs freilauf 2 selbsttätig in eine freigeschaltete Stellung um, in der eine Antriebsbewegung des Elektromotors 1 in beiden Richtungen zur Abtriebsseite des Antriebsfreilaufs 2 übertragen werden kann.

In Fig. 2 ist ein als Klemmrollenfreilauf ausgebildeter Antriebsfreilauf 2 für eine Linearbewegung gezeigt, der bei einer elektrisch betätigten Bremseinrichtung z. B. einem Linearmotor oder einem die Drehbewegung eines Elektromotors in eine translatorische Bewegung umwandelnden Getriebe nach geordnet sein kann. Der Antriebsfreilauf 2 enthält ein in einem Gehäuse 5 verschiebbares Antriebselement 6, das über eine Klemmrolle 7 mit einem im Gehäuse 5 ebenfalls verschiebbaren Abtriebselement 8 gekoppelt ist. Das Antriebselement 6 hat zwei seitliche Stege 9 und eine zum Gehäuse 5 hin offene Ausnehmung 10, in der die Klemmrolle 7 und eine Druckfeder 11 zur Beaufschlagung der Klemmrolle 7 in Richtung des Gehäuses 5 untergebracht ist. Eine an das Gehäuse 5 angrenzende Öffnung 12 der Ausnehmung 10 wird durch einander gegenüberliegende, nach innen weisende keilförmige Ansätze 13 begrenzt. Die Klemmrolle 7 greift ferner in eine zu beiden Seiten keilförmig zu laufende Aussparung 14 an einer dem Gehäuse 5 zugewandten Fläche 15 des Abtriebselements 8 ein.

Wenn gemäß Fig. 2A an dem seitlichen Steg 9 des Antriebs elements 6 eine Antriebskraft F₁ angreift, wird die Klemmrolle 7 je nach Vorzeichen der Antriebs kraft von dem rechten oder linken keilförmigen Ansatz 13 entgegen der Druckfeder 11 vom Gehäuse 5 abgehoben und gegen eine der beiden Klemmflächen 16 in der Aussparung 14 des Abtriebselements 8 gedrückt. Die Klemmrolle 7 gelangt so aus ihrer blockierenden Stellung in eine freigeschaltete Freilaufposition. In dieser Position kann die Antriebskraft F₁ ohne Reibungsverluste auf das nunmehr frei bewegliche Abtriebselement 8 zu dessen Verschiebung übertragen werden.

Wenn hingegen gemäß Fig. 2B eine Kraft F₂ auf das Abtriebs element 8 wirkt, wird die Klemmrolle 7 in den sich verjüngenden Klemmspalt 17 zwischen der Klemmfläche 16 und dem Gehäuse 5 gedrängt, wo sie sich verklemmt und eine Bewegung des Abtriebselements 8 verhindert.

Durch Kopplung des Abtriebselements 8 mit einem Brems mechanismus einer Radbremse und Verbindung des Antriebs elements 6 mit einem elektrisch betätigten Stellantrieb kann erreicht werden, daß die Radbremse durch Betätigung des elektrischen Stellantriebs verstellbar ist und daß bei nicht bestromtem Stellantrieb ein Lösen der Radbremse verhindert wird.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Antriebsfreilauf 2 für eine rota torische Bewegung sind in einer Bohrung 18 eines Gehäuses 19 ein Antriebselement 20 und ein Abtriebselement 21 verdrehbar angeordnet. Das Abtriebselement 21 weist an seiner Außenseite zwei einander gegenüberliegende parallele Flächen 22 auf, zwischen denen und der Innenwandung der Bohrung 17 des Gehäuses zwei kreissegmentförmige Klemmspalte 23 gebildet sind. Das Antriebselement 21 enthält zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 24, die in gleicher Weise wie die Ausnehmung 10 bei der Ausführung von Fig. 2 ausgebildet sind. Auch hier werden die Ausnehmungen 24 an einer zur Innenwand des Bohrung 18 gerichteten Öffnung 25 durch zwei einander gegenüberliegende keilförmige Ansätze 26 begrenzt. In den beiden Ausnehmungen 24 sind jeweils eine Klemmrolle 27 und eine Druckfeder 28 zum Andrücken der Klemmrolle 27 an die Innenwandung der Bohrung 18 angeordnet. Die beiden Klemmrollen 27 greifen in jeweils einen der kreissegmentförmigen Klemmspalte 23 ein, die durch die Flächen 22 am Abtriebselement 21 und die Innenwandung der Bohrung 18 begrenzt werden. In der in Fig. 3 gezeigten Neutralstellung, in der weder am Antriebselement 20 noch am Abtriebselement 21 ein Drehmoment wirkt, werden die beiden Klemmrollen 27 von der jeweiligen Druckfeder 28 gegen die Wand der Bohrung 18 gedrückt.

Wenn gemäß Fig. 4A am Antriebselement 20 ein Drehmoment M wirkt, werden die beiden Klemmrollen 27 durch die keilförmigen Ansätze 26 von der Innenwand der Bohrung 18 abgehoben und gegen die Flächen 22 des Abtriebselements 21 gedrückt. Dadurch kann das Drehmoment M auf das Abtriebselement 21 übertragen und dieses in Drehung versetzt werden.

Wenn dagegen gemäß Fig. 4B ein Drehmoment M auf das Abtriebselement 21 wirkt, werden die Klemmrollen 27 in die sich verjüngenden Klemmspalte 23 zwischen den Flächen 22 und der Innenwandung der Bohrung 18 im Gehäuse 19 gedrückt und das Abtriebselement 21 wird blockiert.

Ein derartiger Antriebsfreilauf 2 kann z. B. zwischen dem Elektromotor 1 und dem Untersetzungsgetriebe 3 eingebaut sein. Er kann aber auch zwischen einzelnen Stufen eines mehrstufigen Getriebes eingebaut, oder der Getriebeanordnung nachgeschaltet sein.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebs freilaufs 2 für eine elektrisch betätigbare Bremseinrichtung gezeigt. Bei dieser Ausführung weist das ist in einer Bohrung 29 eines Gehäuses 30 verdrehbar angeordnete Abtriebselement 31 eine zentrale innere Bohrung 32 auf, in der ein zur Bohrung 29 konzentrisches Antriebselement 33 mit einen kreisförmigen Querschnitt angeordnet ist. Das Antriebselement 33 und das Abtriebselement 31 sind durch zwei gegenüberliegende Zugfedern 34 miteinander gekoppelt. Das Abtriebselement 31 enthält an seiner Außenseite vier Aussparungen 35, in denen jeweils eine Klemmrolle 36 untergebracht ist. Durch Klemmflächen 37 an den Aussparungen 35 und die Innenwand der Bohrung 29 werden keilförmige Klemmspalte 38 begrenzt. Jede Klemmrolle 36 ist am vorderen Ende eines jeweils zugehörigen Hebels 39 verdrehbar angeordnet, wobei jeweils zwei der Hebel 39 an ihren anderen Enden über einen Gelenkbolzen 40 verbunden und durch eine Spreizfeder 41 auseinandergedrückt sind. Die beiden Gelenk bolzen 40 greifen jeweils in ein Langloch 42 in einem am Antriebselement 33 angelenkten Verbindungshebel 43 ein.

Wenn das Antriebselement 33 von einem Elektromotor angetrieben wird, werden die Klemmrollen 36 über die Hebelanordnung in die in Fig. 5A gezeigte Stellung verbracht, in der eine Verdrehung des Abtriebselements 31 ermöglicht wird. Wenn am Antriebselement 33 dagegen kein Antriebsmoment mehr wirkt, wird der Antriebsfreilauf 2 über die Zugfedern 34 in die in Fig. 5B gezeigte Stellung gebracht, wobei die Klemmrollen 36 mit Hilfe der Spreizfeder 41 und der Hebelanordnung in den Klemmspalt 38 gedrückt werden und das Abtriebselement 31 blockieren.

Claims

1. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einem Elektromotor (1),
einer Getriebeanordnung (3) zur Umsetzung der Antriebs bewegung des Elektromotors (1) in eine Stellbewegung zur Betätigung einer Radbremse (4) und
einer Feststelleinrichtung zur Verhinderung eines unge wollten Lösens der Radbremse (4) bei nicht angetriebenen Elektromotor (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung ein dem Elektromotor (1) nachgeordneter, selbsttätig schaltender Antriebsfreilauf (2) mit einem bei Antrieb des Elektromotors (1) freige schalteten und bei nicht angetriebenem Elektromotor (1) blockierenden Abtriebselement (8, 21, 31) ist.

2. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsfreilauf (2) mindestens einen Klemmkörper (7, 27, 36) enthält, der das Abtriebselement (8, 21, 31) bei nicht angetriebenem Elektromotor (1) gegenüber einem feststehenden Gehäuse (5, 19, 30) blockiert.

3. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Klemmkörper (7, 27, 36) in einem vom Gehäuse (5, 19, 30) und einer Klemmfläche (16, 22, 37) am Abtriebselement (8, 21, 31) begrenzten Klemmspalt (17, 23, 38) angeordnet ist.

4. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement (8, 21, 31) über den oder die Klemmkörper (7, 27, 36) mit einem Antriebselement (6, 20, 31) gekoppelt ist.

5. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement (8, 21, 31) über Federn (34) mit einem Antriebselement (6, 20, 31) gekoppelt ist.

6. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach einem der An sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Klemmkörper (7, 27, 36) durch einen über das Antriebselement (6, 20, 31) betätigbaren Lösemechanismus (13, 26, 39, 43) außer Eingriff mit dem feststehenden Gehäuse (5, 19, 30) bringbar ist.

7. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösemechanismus am Antriebselement (6, 20, 31) ausgebildete keilförmige Ansätze (13, 26) umfaßt.

8. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösemechanismus eine zwischen den Klemmkörpern (7, 27, 36) und dem Antriebs element (6, 20, 31) wirkende Hebelanordnung (39, 43) umfaßt.

9. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach einem der An sprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Klemmkörper (7, 27, 36) Klemmrollen sind.

10. Elektrisch betätigte Bremseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsfreilauf (2) zwischen dem Elektromotor (1) und der Getriebeanordnung (3) eingebaut ist.