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Die
Erfindung betrifft eine Feststellbremse mit einer Antriebseinheit
und einer Kraftverteilungsvorrichtung zur Verteilung einer mittels
der Antriebseinheit erzeugten Kraft auf mindestens zwei Bremsseile.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug,
bei dem die Antriebseinheit bevorzugt einen Elektromotor umfasst,
der eine Kraft erzeugt, die symmetrisch auf die mindestens zwei Bremsseile
verteilt werden soll.
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Bekannt
sind Feststellbremsen, bei denen gegenläufige Antriebe
direkt jeweils Kraft auf ein Bremsseil ausüben, wodurch
jedoch eine Kraftverteilung, insbesondere eine symmetrische Kraftverteilung,
nur unter hohem Aufwand realisiert werden kann. Hierzu ist es bekannt,
Kraftsensoren einzusetzen, die die einzelnen Antriebseinheiten und
damit die von Ihnen erzeugten Kräfte so steuern, dass die
Bremsseile möglichst ausgleichend bzw. symmetrisch betätigt
werden.
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Bei
anderen bekannten Feststellbremsen werden zur Kraftverteilung z.
B. Umlenkrollen verwendet, die nach dem Flaschenzugprinzip arbeiten
und eine zentrale Zugkraft symmetrisch auf zwei Bremsseile verteilen. Eine
solche Konstruktion findet sich etwa in der
DE 101 57 462 A1 . Diese
Konstruktion ist jedoch lediglich für eine mechanisch betätigte
Feststellbremse ausgelegt und ist zumindest für eine kompakte
Integration in eine elektromotorisch betriebene Feststellbremse
nicht geeignet. Außerdem wird dort nicht das Problem angesprochen,
dass die bewirkte Kraftverteilung, insbesondere symmetrische Kraftverteilung,
unabhängig von evtl. Alterungs- und Veränderungsprozessen
in den Bremsseilen immer dieselbe gleichmäßige
Wirkung zeigen soll.
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Weitere
bekannte Feststellbremsen weisen eine schwimmend gelagerte Kinematik
zum Kräfteausgleich zwischen den Bremsseilen bzw. -zügen
auf. In der
DE
10 2006 033 569 A1 , der
DE 10 2005 018 003 A1 oder der
DE 197 55 933 C1 werden
derartige Lösungen für eine jeweils spezielle
Kinematik beschrieben.
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Es
hat sich aber gezeigt, dass im Betrieb von Feststellbremsen die
Bremsseile insbesondere aufgrund von Materialbeanspruchung bzw.
-alterung eine unerwünschte Seillängung erfahren,
die dazu führt, dass die voreingestellte Bremskraftverteilung
verändert wird. Insbesondere kann eine zuvor symmetrisch
eingestellte Kraftverteilung sich aufgrund der auftretenden Seillängungen
so verstellen, dass die Bremsseile nicht mehr gleichmäßig
stark betätigt werden.
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Die
Erfindung schlägt zur Lösung der oben genannten
Probleme eine Feststellbremse vor, bei der die Kraftverteilungs vorrichtung
bzw. Kinematik mindestens zwei Hebelarme aufweist, von denen jeder
einen mit einem der Bremsseile verbundenen Abschnitt aufweist, und
bei der die Hebelarme um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert sind,
wobei die erzeugte Kraft die Hebelarme zueinander gegensinnig auslenkt.
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Durch
diese Konstruktion bzw. diesen Mechanismus wird eine über
Hebelarme herbeigeführte Kraftverteilung bewirkt, wobei
die Hebelarme bzw. die damit konstruierte Kraftverteilungsvorrichtung
schwenkbar gelagert ist, so dass die erzeugte Kraft immer gleichmäßig
auf die Bremsseile verteilt wird. Die evtl. auftretenden Seillängungen
werden somit automatisch kompensiert. Die Kraftverteilungsvorrichtung
der vorgestellten Feststellbremse richtet sich aufgrund der schwenkbaren
bzw. schwimmenden Lagerung automatisch so aus, dass die erzeugte
Kraft immer gleichermaßen auf die angeschlossenen Bremsseile
verteilt wird. Die hier vorgeschlagene Konstruktion ist besonders
für den Einsatz in Fahrzeug-Feststellbremsen geeignet,
die elektromotorisch betätigt werden.
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Vorzugsweise
ist die Feststellbremse so ausgeführt, dass die Hebelarme
als zwei scherenartige Arme ausgebildet sind, die jeweils zwei Endabschnitte
und einen Mittenabschnitt mit einem an dem Drehpunkt verwirklichten
Drehlager aufweisen, so dass jeweils ein erstes Paar von Endabschnitten
und ein zweites Paar von Endabschnitten sich paarweise gegenüber
stehen. Hierdurch wird die Kraftverteilungsvorrichtung in Form einer
drehbar gelagerten Schere bzw. Zange ausgeführt, bei der
die erzeugte Kraft auf der einen Seite der Schere zum Beispiel als
Druckkraft eingeleitet werden kann, wodurch sich auf der anderen
Seite der Schere jeweils eine dazu proportionale Zugkraft ausbildet,
die die Bremsseile betätigen kann. Vorzugsweise ist auch
die Antriebseinheit zusammen mit der Kraftverteilungsvorrichtung
drehbar gelagert, so dass sich die Gesamtanordnung immer automatisch
an evtl. Veränderungen der Bremsseillängen anpasst.
Bevorzugt wird die von der Antriebseinheit erzeugte Kraft über
einen Spindelantrieb in das eine Ende der Schere bzw. Zange eingeleitet.
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Alternativ
können bei der vorgeschlagenen Feststellbremse die Hebelarme
auch als zwei bügelartige Arme mit zwei sich gegenüber
stehenden ersten Abschnitten ausgebildet sein, wobei die bügelartigen
Arme ein an dem Drehpunkt verwirklichtes Drehlager aufweisen. Hierbei
ist die Kraftverteilungsvorrichtung als bügelartige Konstruktion
ausgeführt, die ebenfalls drehbar gelagert ist. Diese Konstruktion
kann besonders Platz sparend ausgeführt werden, wobei die
von der Antriebseinheit erzeugte Kraft vorzugsweise als Zugkraft
auf die Endabschnitte der Bügel bzw. Arme einwirkt und
die Bremsseile mit den Bügeln an benachbarten Abschnitten
verbunden sind. Somit wirkt jeder Bügel wie ein einseitiger
Hebel, mit dem das Kräfteverhältnis zwischen der
mittels der Antriebseinheit erzeugten Kraft und der für
die die Bremsseile gewünschten Zugkraft definiert werden
kann. Auch hier passt sich die Kraftverteilvorrichtung aufgrund
ihrer drehbaren Lagerung automatisch eventuellen Seillenkungen an.
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Diese
und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
auch aus den Unteransprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsbeispielen
beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen
wird.
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Die 1 zeigt
als erstes Ausführungsbeispiel eine scherenartige bzw.
zangenartige Konstruktion einer Kraftverteilungsvorrichtung innerhalb
der vorgeschlagenen Feststellbremse.
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Die 2a–c
zeigen im Ganzen sowie in Details eine bügelartige Konstruktion
der Kraftverteilungsvorrichtung, die eine sehr kompakte Bauweise
der Feststellbremse ermöglicht.
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Die 1 zeigt
als erstes Ausführungsbeispiel eine Feststellbremse PB
mit einer Antriebseinheit, bestehend aus einem Elektromotor 200 sowie
einem Getriebe 210, und mit einer Kraftverteilungsvorrichtung 100, die
scherenartige Hebelarme 110 und 111 aufweist.
Die Hebelarme 110 und 111 sind symmetrisch aufgebaut und
an einem Mittenabschnitt bzw. Mittelbereich drehbar um einen Drehpunkt 120 gelagert,
so dass jeweils ein erstes Paar von Endabschnitten 140 und 141 sowie
ein zweites Paar von Endabschnitten 150 und 151 sich paarweise
gegenüber stehen. Die Endabschnitte 140 und 141 des
ersten Paares sind jeweils mit einem der Bremsseile 310 bzw. 311 verbunden.
Auf der anderen Seite der Schere bzw. Zange sind die Endabschnitte 150 und 151 mit
der Antriebseinheit über einen Spindelbetrieb 130 und 135 wirkverbunden,
so dass die erzeugte Kraft Fc direkt auf diese Endabschnitte 150 und 151 wirkt.
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Der
Spindelbetrieb, bestehend aus Spindelmutter 130 und Antriebsspindel 135,
ist über eine Kopplung 220 mit dem Getriebe 210 und
somit auch mit dem Elektromotor 200 der Antriebseinheit
verbunden. Dadurch wird ein von dem Elektromotor 200 erzeugtes
Drehmoment in eine Kraft umgesetzt, die hier als Druckkraft Fc auf
die beiden oberen Endabschnitte 150 und 151 der
Schere wirkt. Aufgrund der scherenartigen Konstruktion bildet sich
am anderen Ende der Schere bzw. Zange an den jeweiligen unteren
Endabschnitten 140 bzw. 141 eine Zugkraft Ft*
aus, mit welcher die Bremsseile 310 bzw. 311 symmetrisch
beaufschlagt werden. Die scherenartigen Hebelarme 110 und 111 wirken
dabei jeweils wie ein zweiseitiger Hebel, der an dem Drehpunkt 120 gelagert
ist. Die Längenverhältnisse der Abschnitte der
Hebelarme bestimmen dabei das Verhältnis der eingeleiteten
Druckkraft Fc zur erzeugten Zugkraft Ft*.
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Die
dargestellte Kraftverteilungsvorrichtung 100 erfüllt
nicht bloß die Funktion, die von der Antriebseinheit erzeugte
Kraft Fc in eine entsprechende Zugkraft Ft* für die Bremsseile 310 bzw. 311 symmetrisch
umzusetzen, sondern auch ein durch die Längenverhältnisse
der Hebel bestimmtes Kräfteverhältnis einzustellen. Die
Hebelarme 110 und 111 wirken demnach wie ein Kraftumsetzer,
der ähnlich einem Untersetzungsgetriebe wirkt und der die
Getriebewirkung des Spindeltriebes bzw. des Antriebsgetriebes 210 noch
unterstützt.
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Die
Gesamtanordnung, bestehend aus Kraftverteilungsvorrichtung 100 und
Spindelantrieb 130, 135 sowie Antriebseinheit 200 bis 220,
ist an dem Drehpunkt bzw. Drehlager 120 schwenkbar gelagert,
wie dies durch Bezugszeichen S' angedeutet wird. Hierdurch können
evtl. auftretende Änderungen in den Seillängen automatisch
kompensiert werden. Würde sich beispielsweise im Laufe
des Betriebes der Feststellbremse PB das Bremsseil 310 mehr
als das andere Bremsseil 311 verlängern, so würde
sich die gesamte Anordnung um den Drehpunkt 120 herum leicht
nach links verdrehen bzw. verschwenken, so dass beide Bremsseile 310 und 311 symmetrisch
mit derselben Zugkraft Ft* beaufschlagt würden. Auch eine
evtl. in beiden Bremsseilen 310, 311 gleichermaßen
stark auftretende Seillängung wird kompensiert, in dem
der Spindeltrieb 130, 135 entsprechend weiter
die Endabschnitte 150 und 151 auslenkt, so dass
an den anderen Enden 140 und 141 wiederum dieselbe
Zugkraft Ft* auf die Bremsseile 310 bzw. 311 einwirkt.
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Die
vorgeschlagene Konstruktion ist sehr gut in ein Gehäuse
H integrierbar, wobei die Bremsseile 310 bzw. 311 vorzugsweise über
Bowdenzüge 330 geführt werden, welche über
Endstücke 300 mit dem Gehäuse H verbunden
sind. Die Bremsseile selbst sind über eine nippelartige
Konstruktion mit dem jeweiligen Endabschnitt 140 verbunden.
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Die 2a zeigt im Ganzen eine alternative Ausführungsform
einer Feststellbremse PB', die eine Kraftverteilungsvorrichtung 100' in
Gestalt einer bügelartigen Konstruktion aufweist. Hier
sind die Hebelarme als bügelartige Arme 110' und 111' ausgeführt,
die mit einem Ende schwenkbar an dem Drehpunkt bzw. Drehlager 120 gelagert
sind und sich mit dem freien Ende gegenüber stehen. Die
Bremsseile 310' und 311' sind jeweils mit einem
Abschnitt 140' bzw. 141' der Hebelarme 110' bzw. 111' verbunden.
An einem jeweils dazu benachbarten Abschnitt, nämlich dem
jeweiligen Endabschnitt 150' bzw. 151', befindet
sich der Spindeltrieb 130, 135, der hier die von
der Antriebseinheit erzeugte Kraft in Form einer Zugkraft Ft einleitet.
Die Hebelarme 110 bzw. 111 wirken hier wie einseitige
Hebel, so dass die von dem Spindeltrieb 130, 135 eingeleitete Zugkraft
Ft entsprechend dem Längenverhältnis des jeweiligen
Hebels als eine zu Ft proportionale Zugkraft Ft* auf die Bremsseile 310' bzw. 311' verteilt
wird. Auch hier erfolgt aufgrund der symmetrischen Konstruktion und insbesondere
der drehbaren Lagerung der Hebelarme 110' und 111' eine
symmetrische Kraftverteilung, die evtl. unerwünschte Seillängungen
automatisch kompensiert. Vorzugsweise ist auch hier die Antriebseinheit 200, 210 direkt
mit dem Spindeltrieb 130, 135 verbunden und ebenfalls
um den Drehpunkt 120 schwenkbar gelagert, was durch Bezugszeichen
S angedeutet wird.
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Die
hier in 2a dargestellte Konstruktion
in Form einer bügelförmigen Hebelkonstruktion
ist besonders kompakt ausführbar. Bei evtl. auftretenden
unterschiedlichen Seillängungen in den Bremsseilen 310' bzw. 311' richtet
sich die Anordnung automatisch und kompensierend aus. Zusätzlich
kann das Endstück 300' für die Bowdenzüge 330' als
ein Führungsstück ausgebildet werden, das leicht
schwenkbar gegenüber dem Gehäuse H' ausgeführt
ist, wie dies durch das Bezugszeichen S' angedeutet ist. Hierdurch
werden auch evtl. Verschränkungen bzw. Verschiebungen der
Bowdenzüge automatisch kompensiert.
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Wie
die Teilfiguren
2b und
2c zeigen,
wird das jeweilige Bremsseil vorzugsweise über eine nippelförmige
Konstruktion mit dem entsprechenden Hebelarm verbunden. Dazu weist
das Bremsseil
311' an seinem Ende einen Nippel
312' auf,
der drehbar in einer als Nippelkammer
313 gestalteten Aufnahme
gelagert ist, welche wiederum Teil eines Verbindungsstücks
zum Endabschnitt
140' bildet. Das Verbindungsstück
ist vorzugsweise drehbar mit dem Hebelarm
110' verbunden
ist. Somit wird in allen drei Freiheitsgeraden eine drehbare bzw.
schwenkbare Lagerung erreicht, mit der alle evtl. auftretenden Änderungen
bzw. Abweichungen innerhalb der Gesamtanordnung automatisch kompensiert
werden. Damit werden nicht bloß evtl. auftretende Seillängungen
adaptiv ausgeglichen, sondern auch Verschiebungen, Verstellungen
bzw. Änderungen, die etwa bei der Montage der Feststellbremse
aufgrund von Bauteiltoleranzen usw. auftreten können. Bezugszeichenliste
| PB;
PB' | Feststellbremse |
| H;
H' | Gehäuse |
| 100; 100' | Kraftverteilungsvorrichtung |
| 120 | Drehpunkt
bzw. Drehlager für 100; 100' |
| 110, 111; 110', 111' | Hebelarme
in verschiedenen Ausführungen (als scherenartige bzw. bügelartige Arme) |
| S | schwenkbare
Lagerung der Anordnung |
| 140, 141; 140', 141' | erste
Abschnitte der Hebelarme (verbunden mit Bremsseilen) |
| 150, 151; 150', 151' | zweite
Abschnitte/Endabschnitte der Hebelarme (wirkverbunden mit Antriebseinheit) |
| 130, 135 | Spindeltrieb
(verbunden mit Antriebseinheit) |
| 130 | Spindelmutter
des Spindeltriebs |
| 135 | Antriebsspindel
des Spindeltriebs |
| 200, 210 | Antriebseinheit |
| 200 | Elektromotor
der Antriebseinheit |
| 210 | Getriebe
der Antriebseinheit |
| 220 | Kopplung
zum Spindeltrieb |
| 300; 300' | Endstücke
bzw. Führungsstücke für Bowdenzüge |
| S' | schwenkbare
Lagerung des Führungsstücks |
| 330, 330' | Bowdenzüge
für Bremsseile |
| 310, 310' | Bremsseile |
| 312' | Nippel
von Bremsseil |
| 313' | Aufnahmekammer
für Nippel (drehbar gelagert) |
| Fc; | Druckkraft
(mittels Antriebseinheit erzeugt) |
| Ft | erste
Zugkraft (mittels Antriebseinheit erzeugt) |
| Ft* | (zweite)
Zugkraft, auf Bremsseile wirkend |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10157462
A1 [0004]
- - DE 102006033569 A1 [0005]
- - DE 102005018003 A1 [0005]
- - DE 19755933 C1 [0005]