DE19961680A1

DE19961680A1 - Shaft-driven braking device, in which drive member is fixed to chassis and drives wheel brake via mechanical transmission member

Info

Publication number: DE19961680A1
Application number: DE1999161680
Authority: DE
Inventors: Stefan A Drumm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-28

Abstract

The braking device is for a brake operated without brake fluid on the wheel (1) of a vehicle. The wheel brake is operated by an actuator (7) on the chassis (6). This operation is transmitted by a mechanical transmission member (2) to the wheel brake. The transmission member is integrated into the wheel suspension and is preferably in the form of a shaft.

Description

In letzter Zeit gibt es wachsende Bestrebungen, die hydro mechanischen Bauteile von Radbremsen durch elektromechani sche Bauteile zu ersetzen. Derartige elektromechanische Bauteile haben den Vorteil, wartungsarm und umweltfreund lich zu sein, da sie keine Hydraulikflüssigkeit enthalten, die regelmäßig gewechselt und entsorgt werden muß.Lately there have been growing aspirations that are hydro mechanical components of wheel brakes by electromechani to replace cal components. Such electromechanical Components have the advantage of being low-maintenance and environmentally friendly to be neutral since they do not contain hydraulic fluid, which has to be changed and disposed of regularly.

Für eine Bremsvorrichtung, die nicht hydraulisch betätigt wird, ist bis jetzt regelmäßig vorgeschlagen worden, diese durch einen Elektromotor anzutreiben, der direkt an der Radbremse befestigt ist. Derartige Systeme sind beispiels weise aus der DE-OS 42 29 042 oder der DE-OS 196 21 533 bekannt geworden. Die genannte Art von Bremsvorrichtung wird viel fach als trockene Bremse bezeichnet und sieht eine elektro motorische Betätigung vor, bei der der elektrische Stellmo tor mit dem Bremsgetriebe und der Radbremse selbst eine Baueinheit bildet (EMB). Der Stellmotor zählt hierdurch zu der ungefederten Radmasse, die somit in jedem Fall größer ist als bei einer vergleichbaren hydraulischen Bremse. Dies führt zu einem schlechteren Fahrverhalten. Nachteilig bei den Bremsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist au ßerdem, daß der Stellmotor, dessen Steuerungselektronik und das elektrische Zuleitungskabel den Erschütterungen des Ra des ausgesetzt sind.For a braking device that is not hydraulically operated has been regularly proposed up to now driven by an electric motor that is directly on the Wheel brake is attached. Such systems are exemplary known from DE-OS 42 29 042 or DE-OS 196 21 533 become. The type of braking device mentioned will be a lot Sometimes referred to as dry brakes and sees an electro motorized actuation in which the electric Stellmo gate with the brake transmission and the wheel brake itself Unit forms (EMB). The servomotor therefore counts the unsprung wheel mass, which is therefore larger in any case than with a comparable hydraulic brake. This leads to poorer driving behavior. A disadvantage of the braking devices according to the prior art is au In addition, that the servomotor, its control electronics and the electrical supply cable against the vibrations of the Ra are exposed.

Die Erfindung geht daher aus von einer Bremsvorrichtung der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1 ergebenden Gattung.The invention is therefore based on a braking device of the type resulting from the preamble of main claim 1 .

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer derartigen Bremsvorrichtung die Radbremse ohne Verwendung von Brems flüssigkeit anzutreiben und die mit dem Rad verbundene un gefederte bzw. bei einem Lenkeinschlag zu schwenkende Masse so klein wie bei einer herkömmlichen hydraulischen Radbrem se zu halten.The object of the invention is in such a Brake device the wheel brake without using brake drive liquid and the un connected to the bike sprung mass or mass to be swiveled on a steering lock as small as a conventional hydraulic wheel brake keep it.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskom bination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, das Antriebsglied, welches bei einer konventionellen Bremse beispielsweise durch einen Bremszylinder dargestellt wird, von dem Rad zu entfernen, am Chassis zu montieren und die Stellenergie über ein mechanisches Übertragungsglied zur Radbremse zu führen. Als Antriebsglied kommt dabei bei spielsweise ein Elektromotor, ein mit dem Bremspedal ver bundenes Hebelwerk, aber auch ein hydraulischer Bremskraft verstärker bzw. -aktuator oder ein geeigneter elektro mechnischer Stellantrieb in Frage. In Weiterbildung der Er findung kann man vorteilhaft jedem einer Radbremse zugeord neten Übertragungsglied ein eigenes Antriebsglied zuordnen oder aber ein gemeinsames geregeltes Antriebsglied, welches den einzelnen Radbremsen die notwendige Bremskraft zuteilt.The object is achieved by the characterizing part of claim 1 resulting feature comm combination solved. In principle, the invention therefore exists therein, the drive link, which in a conventional Brake represented for example by a brake cylinder will be removed from the wheel, mounted on the chassis and the control energy via a mechanical transmission link to lead to the wheel brake. Comes as a drive link for example an electric motor, a ver with the brake pedal tied lever mechanism, but also a hydraulic braking force amplifier or actuator or a suitable electro mechanical actuator in question. In further education of the Er invention can advantageously be assigned to each of a wheel brake Assign a separate drive link to the neten transmission link or a common regulated drive element, which allocates the necessary braking force to the individual wheel brakes.

Durch die Erfindung wird zwar erreicht, daß das Antriebs glied nicht mehr mit dem Rad verbunden ist und daher nicht zur ungefederten Fahrzeugmasse zählt. Es ist aber notwen dig, ein mechanisches Übertragungsglied vorzusehen, welches die zur Betätigung der Radbremsen notwendige Stellenergie vom Chassis aus zu den Rädern überträgt. Um hier Material und Gewicht einzusparen, empfiehlt sich in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Verwendung der Merkmalskom bination nach Anspruch 3, in dem das Übertragungsglied als Antriebswelle zwischen Antriebsglied und Radbremse vorgese hen ist. Eine derartige Antriebswelle läßt sich in Weiter bildung der Erfindung gemäß den Merkmalen nach Anspruch 4 mit dem Lenkgestänge des Fahrzeugs vereinen, so daß das Lenkgestänge doppelt ausgenutzt werden kann, also sowohl zum Lenken als auch zum Bremsen.It is achieved by the invention that the drive link is no longer connected to the wheel and therefore not to the unsprung vehicle mass. But it is necessary dig to provide a mechanical transmission link which the actuating energy required to operate the wheel brakes transmits from the chassis to the wheels. To here material and saving weight is recommended in an advantageous way Development of the invention, the use of characteristics comm combination according to claim 3, in which the transmission member as Drive shaft between drive link and wheel brake provided hen is. Such a drive shaft can be continued education of the invention according to the features of claim 4 combine with the steering linkage of the vehicle, so that the Steering linkage can be used twice, so both for steering as well as for braking.

Dabei wird in Weiterbildung der Erfindung gemäß den Merkma len nach Anspruch 5 vorgeschlagen, die Bremsantriebswelle mit einem der Querlenker, insbesondere der Spurstange der Randaufhängung, zu vereinen. Dabei kann die Bremsantriebs welle bevorzugt als Hohlwelle ausgebildet sein, welche die Spurstange umschließt. Diese Konstruktion ist besonders verwindungssteif. Für den Durchschnittsfachmann stellt es aber kein Problem dar, eine Stange sowohl zur Übertragung axial längsgerichteter Kräfte (Lenkung) als auch zur Über tragung von Rotationskräften (Bremsen) gleichzeitig zu ver wenden, wobei er darauf achtet, daß er die gewünschten Kräfte an der geeigneten Stelle einkoppelt bzw. auskoppelt.In a development of the invention according to the Merkma len proposed according to claim 5, the brake drive shaft with one of the wishbones, especially the tie rod Edge suspension, to unite. The brake drive shaft preferably be designed as a hollow shaft, which the Surrounds the tie rod. This construction is special torsionally rigid. For the average specialist, it poses but not a problem, a rod for both transmission axially longitudinal forces (steering) as well as over transmission of rotational forces (brakes) at the same time ver turn, making sure that you get the ones you want Forces coupled in or out at the appropriate point.

Eine weitere Vereinfachung läßt sich durch Verbindung der Merkmale nach Anspruch 6 erreichen, in dem die Servolenk einrichtung für die Lenkung und der Verstärker für das Bremssystem zu einer Baueinheit auf dem Chassis zusammenge faßt sind.A further simplification can be achieved by connecting the Features according to claim 6, in which the power steering device for the steering and the amplifier for the Brake system together to form a structural unit on the chassis are summarized.

Ebenso läßt sich durch Verbindung der Merkmale nach An spruch 6 ein Drive-by-Wire System realisieren, das anhand elektrischer Signale ein Fahrzeug lenken und bremsen kann.Likewise, by combining the features according to An saying 6 implement a drive-by-wire system based on electrical signals can steer and brake a vehicle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention is described below hand of the drawing explained.

In der einzigen Figur ist ein Vorderrad 1 eines Kraftfahr zeugs dargestellt, welches aufgrund einer auf eine Spur stange 2 ausgeübten Axialkraft um eine Drehachse 3 im Sinne eines Lenkeinschlags drehbar ist. Das Rad selbst ist mit tels Querlenker 4, 5 an dem abgebrochen dargestellte Chas sis 6 derart befestigt, daß es den zum Einfedern notwendi gen vertikalen Bewegungsfreiheitsgrad behält.In the single figure, a front wheel 1 of a motor vehicle is shown, which can be rotated about an axis of rotation 3 in the sense of a steering angle due to an axial force exerted on a track 2 . The wheel itself is attached by means of wishbones 4 , 5 to the chas sis 6 shown broken off in such a way that it retains the vertical degree of freedom necessary for compression.

Erfindungsgemäß wird einer der Stäbe 2, 4, 5 der Radaufhän gung, insbesondere die Spurstange 2 nicht nur zur Führung des Fahrzeugrades 1, sondern auch zum Antrieb der Radbremse verwendet. Dabei kann der auf die Spurstange 2 einwirkende Lenkaktuator mit dem Bremsaktuator zu einem gemeinsamen Lenk- und Bremsaktuator integriert werden, so daß beide Baugruppen, wenn auch in unterschiedlicher Form, auf die Spurstange 2 einwirken. Die Radbremse, die sowohl als Scheibenbremse mit Reibbelägen und Bremsscheibe als auch als Trommelbremse mit Bremstrommel und Bremsbacken ausge bildet sein kann, wird nicht direkt hydraulisch, sondern über ein mechanisches Getriebe betätigt, was mit der Rad bremse eine Baueinheit am Rad 1 bildet. Das Bremsengetriebe wird über eine Welle (2, 4, 5) betätigt, die ihrerseits von einem am Fahrzeugchassis (6) angebrachten Aktuator ange trieben wird. Der Aktuator kann beispielsweise ein mit dem Bremspedal verbundenes Hebelwerk, ein hydraulischer Brems kraftverstärker oder ein elektromechanischer Stellantrieb wie beispielsweise ein Elektromotor sein. Die erfindungsge mäße Bremsantriebswelle soll gleichzeitig zu ihrer Bremsen betätigungsfunktion als einer der Querlenker (4, 5) der Radaufhängung wirken oder zumindest drehbar gelagert mit einem der Querlenker 4, 5 verbunden sein. Eine technisch besonders günstige weil verwindungssteife Ausführung ist eine Ausbildung als Hohlwelle, die ggf. in ihrem Inneren einen sich nicht drehenden Querlenkerstab aufnimmt. Wird die Spurstange 2 als diejenige Welle gewählt, die entweder durch ihre eigene Verdrehung die Radbremse betätigt oder eine Bremsenbetätigungswelle führt, so bietet sich an, die Servolenkung und den Bremskraftverstärker zu einer Bauein heit (Aktuator) zusammenzufassen, die in ihrem mechanischen Ausgang die Aktuatorfreiheitsgrade ("Verschiebung" und "Verdrehung") aufweist, die das Lenken und das Bremsen des Rades 1 steuern.According to the invention, one of the rods 2 , 4 , 5 of the wheel suspension, in particular the tie rod 2, is used not only to guide the vehicle wheel 1 , but also to drive the wheel brake. The steering actuator acting on the tie rod 2 can be integrated with the brake actuator into a common steering and brake actuator, so that both assemblies, although in different forms, act on the tie rod 2 . The wheel brake, which can be formed both as a disc brake with friction linings and brake disc and as a drum brake with a brake drum and brake shoes, is not actuated directly hydraulically, but via a mechanical transmission, which forms a structural unit on wheel 1 with the wheel brake. The brake transmission is actuated via a shaft ( 2 , 4 , 5 ), which in turn is driven by an actuator attached to the vehicle chassis ( 6 ). The actuator can be, for example, a lever mechanism connected to the brake pedal, a hydraulic brake booster or an electromechanical actuator such as an electric motor. The erfindungsge Permitted brake drive shaft to act simultaneously to their brakes actuating function as one of the wishbones ( 4 , 5 ) of the wheel suspension or at least rotatably connected to one of the wishbones 4 , 5 . A technically particularly favorable because it is torsionally rigid is an embodiment as a hollow shaft which, if necessary, accommodates a non-rotating wishbone rod in its interior. If the tie rod 2 is selected as the shaft that either actuates the wheel brake by its own rotation or carries a brake actuation shaft, it is advisable to combine the power steering and the brake booster to form a single unit (actuator) which, in its mechanical output, gives the actuator degrees of freedom ( "Shift" and "twist"), which control the steering and braking of the wheel 1 .

Die Masse der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist ver gleichbar mit der einer hydraulischen Bremse, da Antriebs welle und Getriebe in etwa so viel wiegen wie eine entspre chende Hydraulik. Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfin dung ist es, daß eine bremsflüssigkeitsfreie Bremse ge schaffen wird, ohne die ungefederte Masse des Fahrzeugs und des Rades zu vergrößern. Bei Verwendung der Spurstange kann eine Servolenkung technisch vorteilhaft mit einem Brems kraftverstärker kombiniert werden.The mass of the braking device according to the invention is ver comparable to that of a hydraulic brake because of the drive Weigh the shaft and gear approximately as much as one correct hydraulics. Advantageous with the present inven It is a ge that a brake fluid-free brake will create without the unsprung mass of the vehicle and to enlarge the wheel. When using the tie rod can a power steering technically advantageous with a brake power amplifier can be combined.

Claims

1. Braking device with at least one wheel brake, which is fixedly mounted with respect to the wheel hub, for a driving tool, in particular a motor vehicle with an actuating device which can be driven by a drive member, characterized in that the drive member ( 7 ) is fixed to the chassis ( 6 ) and drives the wheel brake via a mechanical transmission element ( 2 ).

2. Braking device according to claim 1, characterized in that at least two wheel brakes are provided, each associated with a vehicle wheel ( 1 ).

3. Braking device according to claim 1 or 2, characterized in that the mechanical transmission member ( 2 ) is a brake drive shaft.

4. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical transmission element ( 2 , 4 , 5 ) is integrated into the wheel suspension of the vehicle.

5. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical transmission member is integrated into a control arm, preferably the tie rod ( 2 ) of the wheel suspension and is preferably designed as a hollow shaft enclosing the control arm.

6. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that a steering actuator and a brake actuator are combined to form a structural unit ( 7 ).