DE60203949T2

DE60203949T2 - Feststellbremssystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE60203949T2
Application number: DE60203949T
Authority: DE
Inventors: Cornelius Peter
Original assignee: BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Current assignee: BCS Automotive Interface Solutions GmbH
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: EP1231119A2; US20020129999A1; US6907965B2; EP1231119B1; DE60203949D1; JP3132117U; JP2002240691A; EP1231119A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parkbremsanlage für Fahrzeuge, die einen Stellantrieb mit einem Elektro-Antriebsmotor und eine elektronische Steuereinheit umfaßt.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmliche Parkbremsen in Fahrzeugen umfassen normalerweise zwei Scheiben- oder Trommelbremsen an den Hinterrädern des Fahrzeugs, ein mechanisches Betätigungselement wie zum Beispiel einen handbetätigten Hebel oder ein Parkbremspedal und ein Bremskabel, das die Bremsen mit dem Betätigungselement verbindet.
Modernere Fahrzeuge haben einen Elektroantrieb, der die Parkbremse in Reaktion auf einen handbetätigten elektrischen Schalter betätigt, der im Armaturenbrett des Fahrzeugs angebracht sein kann. Eine Parkbremse erfordert normalerweise hohe Betätigungskräfte über 1000 N. Will man mit einem Elektroantrieb ausreichend hohe Betätigungskräfte erzeugen, erfordert dies normalerweise den Einsatz schwerer und voluminöser Elektromotoren und bedeutet einen hohen Stromverbrauch.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Parkbremsanlage für Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb bereit, der mit einem kompakten und leichten Elektromotor arbeitet und einen mäßigen Stromverbrauch hat, was eine flexiblere Funktionsweise erlaubt.
Das Dokument US 4,817,463 beschreibt eine Parkbremsanlage mit einem Stellantrieb mit einem Elektromotor, einer elektronischen Steuereinheit und einem zweistufigen Untersetzungsgetriebe.
Gemäß der Erfindung wird eine Parkbremsanlage für Fahrzeuge bereitgestellt, die einen Stellantrieb mit einem Elektro-Antriebsmotor und eine elektronische Steuereinheit aufweist. Ein Untersetzungsgetriebe hat einen an den Ausgang des Elektromotors angeschlossenen Eingang und ein Zugkraft-Abtriebselement zum Anschluß an mechanische Bremsen des Fahrzeugs. Eine Befehlseinheit ist an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Das Untersetzungsgetriebe umfaßt einen ersten Untersetzungsgetriebezug und einen zweiten Untersetzungsgetriebezug; der erste Untersetzungsgetriebezug umfaßt ein Schneckengetriebe, und der zweite Untersetzungsgetriebezug umfaßt eine Gewindespindel und eine mit der Spindel in Eingriff stehende Schraubenmutter. Das Schneckengetriebe verbindet die Spindel mit dem Ausgang des Elektromotors. Das Zugkraft-Abtriebselement ist an die Schraubenmutter angeschlossen. Das zweistufige Untersetzungsgetriebe stellt das erforderliche hohe Untersetzungsverhältnis sicher, um hohe Zugkräfte mit einem relativ kompakten Elektromotor zu erzeugen. Das in dem ersten Untersetzungsgetriebezug verwendete Schneckengetriebe hat einen hohen Wirkungsgrad, und bei dem zweiten Untersetzungsgetriebezug ermöglichen die Gewindespindel und die Schraubenmutter eine selbsttätige Verriegelung. Wenn sich die Parkbremse im aktivierten Zustand befindet, muß sie ganz offensichtlich in diesem Zustand bleiben, selbst wenn die Zündung abgeschaltet wurde, und verbraucht daher keine elektrische Energie. Herkömmlicherweise wäre also eine mechanische Blockiereinrichtung wie zum Beispiel ein Riegel erforderlich, um die Parkbremse in einem aktivierten Zustand zu halten, unabhängig davon, ob elektrischer Strom zur Verfügung steht. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch der zweite Untersetzungsgetriebezug ohne weiteres mit einer eigenen Blockierfunktion ausgelegt sein. Durch die Wahl einer entsprechenden Geometrie für das Schraubengewinde der Spindel wird eine selbsttätige Verriegelung erreicht, d.h. die Kraftübertragung ist nur in eine Richtung (vom Eingang zum Ausgang) möglich. Wenngleich ein Untersetzungsgetriebezug mit einer Spindel und einer Schraubenmutter normalerweise einen schlechten Wirkungsgrad hat, wird insgesamt ein hoher Wirkungsgrad erreicht, da die erste Untersetzungsstufe einen hohen Wirkungsgrad hat.
Das Zugkraft-Abtriebselement kann direkt mit der Schraubenmutter verbunden sein, wenn die erforderliche Zugrichtung zum Aktivieren der Parkbremse mit der Bewegungsrichtung der Schraubenmutter identisch ist, d.h. axial zur Spindel. Wenn die erforderliche Zugrichtung zum Aktivieren der Parkbremse von der Bewegungsrichtung der Schraubenmutter verschieden ist, wird eine Umlenkeinrichtung verwendet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Zugkraft-Abtriebselement über ein von einer Riemenscheibe umgelenktes flexibles Zugelement an die Schraubenmutter angeschlossen, und das Zugkraft-Abtriebselement kann an ein Bremskabel angeschlossen werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Zugkraft-Abtriebselement ein schwenkbar gelagerter zweiarmiger Hebel, dessen erster Arm an die Schraubenmutter angeschlossen ist und dessen zweiter Arm an ein Bremskabel angeschlossen werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Parkbremsanlage;
2 eine auseinandergezogene Ansicht eines Stellantriebs für die Parkbremsanlage;
3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Befehlseinheit für die Parkbremsanlage; und
4 eine Teilansicht einer alternativen Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Anhand von 1 ist eine Parkbremsanlage dargestellt, die im allgemeinen einen Stellantrieb 10 mit einem Elektro-Antriebsmotor, einem Untersetzungs getriebe und einem Abtriebselement 12, mechanische Bremsen an den Rädern 14, 16 des Fahrzeugs, ein Bremskabel 18 zum Anschluß des Abtriebselements 12 an die Bremsen an den Rädern 14, 16 und eine Befehlseinheit 20 umfaßt, die mit dem Stellantrieb 10 über die Leitung 22 verbunden ist. Die Befehlseinheit 20 kann zum Beispiel in ein Armaturenbrett 24 eines Fahrzeugs eingebaut sein.
Der Stellantrieb 10 (2) hat eine aus Kunststoff geformte insgesamt quaderförmige Gehäusestruktur 30 mit einer inneren Zwischenwand 32. An die Wand 32 ist eine rohrförmige Struktur 34 zur Lagerung einer mit einem Läufer 36 eines Elektromotors verbundenen Läuferwelle angeformt, wobei der Ständer 38 des Elektromotors auf einer gedruckten Leiterplatte 40 gelagert ist, die wiederum parallel dazu auf der Wand 32 gelagert und starr mit dieser verbunden ist. Der Elektromotor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor mit Außenläufer, z.B. ein 4-phasiger Gleichstrommotor.
Neben einer Anzahl von Leistungshalbleiterelementen, die mit den Wicklungen des Ständers 38 verbunden sind, enthält die gedruckte Leiterplatte 40 Komponenten einer elektronischen Steuereinheit zum Antrieb des Elektromotors.
Der Elektromotor mit dem Ständer 38 und dem Läufer 36 sowie die gedruckte Leiterplatte 40 sind auf einer Seite der Zwischenwand 32 angebracht. Auf der anderen Seite der Wand 32 ist in der Gehäusestruktur 30 ein zweistufiger Untersetzungsgetriebezug untergebracht. Die erste Stufe des Untersetzungsgetriebezuges ist ein Schneckengetriebe mit einem ersten Schneckenrad 42, das auf der Welle des Läufers 36 gelagert ist, und einem zweiten Schneckenrad 44, das auf einer Spindel 46 gelagert ist und mit dem Schneckenrad 42 in Eingriff steht. Die Spindel 46 ist in der Gehäusestruktur 30 drehbar gelagert und hat einen Gewindeabschnitt 48. Eine Schraubenmutter 50 greift an dem Gewindeabschnitt 48 der Spindel 46 an und wird in der Gehäusestruktur 30 in axialer Richtung der Spindel 46 beweglich geführt. Die Spindel 46 und die Schraubenmutter 50 bilden die zweite Stufe des zweistufigen Untersetzungsgetriebes.
Eine Umlenkriemenscheibe 52 ist auf der Innenwand 32 drehbar gelagert, und ein flexibles Doppelband-Zugelement 54 erstreckt sich entlang des Außenumfangs der Riemenscheibe 52. Das Zugelement 54 ist mit einem ersten Ende mit der Schraubenmutter 50 und mit einem zweiten Ende mit einem Zugkraft-Abtriebselement 56 verbunden, mit dem das Bremskabel 18 verbunden ist.
Die Gehäusestruktur 30 ist auf beiden Seiten der Zwischenwand 32 offen, hat aber zwei flache Abdeckungen 60, 62, die die Räume auf beiden Seiten der Wand 32 verschließen. Die Abdeckung 62, die sich auf der Seite des Elektromotors befindet, hat eine kreisrunde Öffnung 64, durch die der Läufer 36 aus der Gehäusestruktur 30 herausragt. Eine abnehmbare Kappe 66 ist auf den hervorstehenden Teil des Läufers 36 aufgesetzt.
Gemäß 3 hat die Befehlseinheit 20 ein Gehäuse 80 mit einer einstückig damit ausgebildeten Griffmuldenwand 82 zum Einbau in eine Ausnehmung des Armaturenbretts 24. Ein Zuggriff 84 ist an dem Gehäuse 80 schwenkbar gelagert. Der Zuggriff 84 ist in 3 in einem geschwenkten, betätigten Zustand dargestellt. Ein normaler, nichtbetätigter Zustand ist in gestrichelten Linien dargestellt. Eine Feder-und-Kolben-Anordnung 86 ist vorgesehen, um den Zuggriff 84 mit einer beträchtlichen Kraft in den normalen nichtbetätigten Zustand vorzuspannen, um einer Bedienperson eine haptische Rückmeldung zu liefern, als ob der Zuggriff 84 mechanisch mit einem herkömmlichen Parkbremskabel verbunden wäre. Die Befehlseinheit 20 enthält einen elektrischen Schalter 88, der durch den Zuggriff 84 betätigt wird und an die elektronische Steuereinheit des Stellantriebs 10 angeschlossen ist. Ein Rastmechanismus ist vorgesehen, um den Zuggriff 84 in dem in 3 dargestellten aktivierten Zustand einrasten zu lassen. Eine Lösetaste 89 ist in dem Zuggriff 84 angebracht, um den Rastmechanismus zu entrasten. Da die Lösetaste 89 in dem Zuggriff 84 angeordnet ist, ist sie vor einer versehentlichen Betätigung geschützt.
Bei der in 4 dargestellten alternativen Ausführungsform ist ein zweiarmiger Hebel 90 bei 92 in einer in die Wand 32 eingeformten Lagerstruktur 94 schwenkbar gelagert. Ein erster Arm des Hebels 90 ist mit einem Ende mit der Schraubenmutter 50 verbunden, die an dem Gewindeteil der Spindel 48 angreift. Ein zweiter Arm des Hebels 90 hat ein Ende, mit dem das Bremskabel 18 verbunden ist.
Im normalen, nichtbetätigten Zustand der Parkbremse ist das Bremskabel 18 nicht gespannt, und der Stellantrieb 10 ist inaktiv. Dies ist der normale Fahrzustand für das Fahrzeug.
Zum Betätigen der Parkbremse würde der Fahrer des Fahrzeugs den Zuggriff 84 ergreifen und betätigen, als ob er das Bedienungselement einer herkömmlichen und mechanisch betätigten Parkbremse wäre. Das Schließen des elektrischen Schalters 88 würde die elektronische Steuereinheit in dem Stellantrieb 10 anweisen, den Elektro-Antriebsmotor zu aktivieren. Das Untersetzungsgetriebe würde den Ausgang des Elektro-Antriebsmotors in einen entsprechenden Zug umwandeln, mit dem das Bremskabel 18 beaufschlagt wird, um die Radbremsen 14, 16 zu aktivieren. Wenn eine vorbestimmte Stellung der Schraubenmutter 50 erreicht ist, schaltet die elektronische Steuereinheit den Elektro-Antriebsmotor ab. Da die zweite Stufe des Untersetzungsgetriebes die selbsttätige Verriegelung ist, bleibt die Parkbremse nun auch ohne Verbrauch von elektrischer Energie aktiviert.
Zum Lösen der Parkbremse würde die Bedienperson die Lösetaste 89 betätigen, wodurch der Zuggriff 84 entriegelt wird. Der Zuggriff 84 würde durch die Feder-und-Kolben-Anordnung 86 gezwungen, in seine normale nichtbetätigte Stellung zurückzukehren, wodurch der Schalter 88 deaktiviert wird. Das Deaktivieren des Schalters 88 würde dazu führen, daß der Stellantrieb 10 die Parkbremse durch entsprechende umgekehrte Betätigung des Elektro-Antriebsmotors löst.

Claims

Parkbremsanlage für Fahrzeuge, mit: einem Stellantrieb (10) mit einem Elektro-Antriebsmotor und einer elektronischen Steuereinheit, einem Untersetzungsgetriebe mit einem an den Ausgang des Elektromotors angeschlossenen Eingang und einem Zugkraft-Abtriebselement (12, 18) zum Anschluß an mechanische Bremsen des Fahrzeugs, und einer an die elektronische Steuereinheit angeschlossenen Befehlseinheit (20); bei der das Untersetzungsgetriebe einen ersten Untersetzungsgetriebezug und einen zweiten Untersetzungsgetriebezug umfaßt, wobei der erste Untersetzungsgetriebezug ein Schneckengetriebe (42, 44) und der zweite Untersetzungsgetriebezug eine Gewindespindel (48) und eine mit der Spindel (48) in Eingriff stehende Schraubenmutter (50) aufweist, wobei das Schneckengetriebe (42, 44) die Spindel (48) mit dem Ausgang des Elektromotors verbindet und das Zugkraft-Abtriebselement (18) an die Schraubenmutter (50) angeschlossen ist.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 1, bei der das Zugkraft-Abtriebselement über ein von einer Riemenscheibe (52) umgelenktes flexibles Zugelement (54) an die Schraubenmutter angeschlossen ist.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 2, bei der das Zugkraft-Abtriebselement (12) an ein Bremskabel (18) angeschlossen werden kann.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 1, bei der das Zugkraft-Abtriebselement ein schwenkbar gelagerter zweiarmiger Hebel (90) ist, dessen erster Arm an die Schraubenmutter angeschlossen ist und dessen zweiter Arm an ein Bremskabel angeschlossen werden kann.
Parkbremsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Elektro-Antriebsmotor ein bürstenloser Gleichstrommotor mit hohem Drehmoment ist.
Parkbremsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem gemeinsamen Träger mit einer Basiswand (32), an der der Antriebsmotor und die Spindel (48) gelagert sind.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 6, bei der die Basiswand (32) einstückig an eine rohrförmige Struktur zur Lagerung der Spindel (48) und der Schraubenmutter (50) angeformt ist.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 7, bei der die Basiswand (32) einstückig an eine rohrförmige Struktur zur Lagerung des Läufers (36) des Elektro-Antriebsmotors angeformt ist.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 6, bei der der Antriebsmotor und das Untersetzungsgetriebe auf entgegengesetzten Seiten der Basiswand (32) angebracht sind.
Parkbremsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Elektro-Antriebsmotor einen Außenläufer (36) aufweist und über dem Läufer (36) eine abnehmbare Kappe (66) angebracht ist.
Parkbremsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Befehlseinheit (20) einen elektrischen Schalter (88), einen Zuggriff (84) zum Bedienen des Schalters (88), einen Rastmechanismus zum Einrasten des Zuggriffs in einer Betätigungsstellung sowie eine Lösetaste (89) zum Entrasten des Rastmechanismus umfaßt.
Parkbremsanlage gemäß Anspruch 11, bei der der Zuggriff (84) durch einen Federmechanismus in eine normale Lösestellung federbelastet ist, der einer Bedienperson bei der Überführung des Zuggriffs in die Betätigungsstellung eine haptische Rückmeldung liefert.