DE60209549T2

DE60209549T2 - Feststellbremsanordnung in einer elektrisch betriebenen bremse

Info

Publication number: DE60209549T2
Application number: DE60209549T
Authority: DE
Inventors: Lars Severinsson
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2005513366A; EP1456554A1; US20050016799A1; SE0104279D0; EP1456554B1; AU2002359156A1; WO2003052286A1; DE60209549D1; ATE319021T1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellbremsenanordnung in einer elektrisch betriebenen Bremse, in welcher eine drehende Bewegung eines elektrischen Motors in eine translatorische Bremsanwendungsbewegung transformiert wird.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt eine Tendenz, einen elektrischen Antriebsmotor als Einrichtung zum Betreiben eines Bremsaktuators für ein Fahrzeug einzusetzen. Im vorliegenden Fall wird der elektrische Motor benutzt, eine Scheibenbremse zu betreiben, vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, für ein schweres Straßenfahrzeug, wie z. B. einen Laster, einen Auflieger oder einen Bus. Diese Scheibenbremse enthält eine Einrichtung zum Transformieren der Drehbewegung des elektrischen Motors in eine translatorische Bewegung eines Bremsbelags, siehe z. B. DE-A-19851 668.
Der elektrische Motor kann nicht nur zum Betriebsbremsen, sondern auch zum Feststellbremsen benutzt werden. Im letzteren Fall wird die Bremse mittels des elektrischen Motors mit einer Kraft betrieben, die zum sicheren Halten des Fahrzeugs in der geparkten Position geeignet ist, und in dieser Betriebsposition gehalten.
Man kann jedoch auf das Problem stoßen, dass die Bremsscheibe und bestimmte Teile der Scheibenbremse während des vorangegangenen Betriebsbremsens auf beträchtliche Temperaturen erhitzt worden sind. Wenn die erhitzten Elemente schrittweise abkühlen und zu normaler Größe nach ihrer Wärmeausdehnung zu rückkehren, kann die Feststellbremskraft auf ein solches Level absinken, dass das sichere Feststellbremsen gefährdet ist.
Die Erfindung
Das Problem des Sicherstellens eines zufriedenstellenden Feststellbremsens wenn die erhitzten Elemente abkühlen, kann erfindungsgemäß mittels einer Elastizitätsfeder gelöst werden, die in der Kraftübertragungskette so angeordnet ist, dass ihre Elastizität mit der Elastizität der Bremse in Reihe ist, und die angepaßt ist, eine drehende Feststellbremskraft zur Verfügung zu stellen.
Die Elastizitätsfeder wird vorzugsweise bei einer Betriebsbremsanwendung der Bremse gespannt und dann gesperrt, bis sie zu einer Feststellbremsanwendung gelöst wird.
Eine praktische Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsmuffe, die durch die Elastizitätsfeder drehbar vorgespannt ist, drehbar in der drehenden Kraftübertragungskette im Gehäuse der Bremse angeordnet ist und am Gehäuse beim Betriebsbremsen gehalten wird, aber beim Feststellbremsen davon gelöst wird.
Dadurch wird die Kraft der Elastizitätsfeder auf den Bremsbelag nur beim Feststellbremsen über die Übertragungsmuffe übertragen. Die Elastizitätsfeder kann eine für das Feststellbremsen geeignete Kraft bieten.
Zum praktischen Durchführen des Zusammenwirkens und Lösens der Übertragungsmuffe gibt es einen Sperrstab, der im Gehäuse zum Zusammenwirken mit der Übertragungsmuffe mittels eines Elektromagneten und zum Lösen davon mittels einer Kompressionsfeder angeordnet ist.
Die Elastizitätsfeder kann entweder eine Kompressionsfeder sein, die mit der Übertragungsmuffe mittels eines Muffenarms verbunden ist, oder eine Uhrfeder oder Spiralfeder, die im Gehäuse mit ihrem äußeren Ende am Gehäuse befestigt und mit ihrem inneren Ende an der Übertragungsmuffe befestigt angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen
1 eine Seitenschnittansicht und 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II aus 1 einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Scheibenbremse ist,
3 eine Seitenschnittansicht und 4 ein Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 3 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Scheibenbremse ist und
5 eine Seitenschnittansicht und 6 ein Schnitt entlang einer Linie VI-VI aus 5 einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Seibenbremse ist.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Die erste Ausführungsform gemäß der 1 und 2
Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse ist sehr schematisch in 1 gezeigt. Ein Bremsscheibengehäuse oder Gehäuse 1 ist auf einer Fahrzeugachse rittlings über einer Bremsscheibe 2 zu montieren. Das Fahrzeug ist vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, ein schweres Straßenfahrzeug, wie z. B. ein Bus, ein Laster oder ein Auflieger.
Ein elektrischer Motor 3 ist am Bremsscheibengehäuse 1 befestigt. Seine Antriebswelle, die durch den Motor 3 in jede Richtung gedreht werden kann, ist mit einer Kupplung 5 von der Art verbunden, die ihre ausgehende Kupplungswelle 6 in einer Löserichtung der Bremse nicht drehbar oder gebremst hält, wenn dem Motor 3 kein Strom zugeführt wird.
Die Kupplungswelle 6 ist mit einem Zahnrad 7 versehen, das getriebemäßig mit einem Planetenrad 8 zusammenwirkt, welches seinerseits getriebemäßig mit einer Übertragungsmuffe 9 zusammenwirkt, die im folgenden zu beschreiben ist. Das Planetenrad 8 ist drehbar auf einem Zwischenzahnrad 10 angeordnet, welches drehbar im Bremsscheibengehäuse 1 angeordnet ist. Durch diese exemplarische Anordnung wird die Drehgeschwindigkeit des Zwischenzahnrads 10 in Relation zu der der Kupplungswelle 6 reduziert. Andere Reduktionsanordnungen sind möglich, beispielsweise in mehr als einer Stufe.
Das Zwischenzahnrad 10 wirkt getriebemäßig mit einem Schubstangenzahnrad 11 eines jeden der beiden Schubstangen 12 zusammen. Die Schubstangen haben die allgemeine Aufgabe, die ankommende Drehbewegung des Zahnrades 11 in eine ausgehende lineare Bewegung eines Teils, der mit einem ersten Scheibenbremsbelag 13 auf einer Seite der Bremsscheibe 2 verbunden ist, zu transformieren. Auf der anderen Seite der Bremsscheibe 2 gibt es einen zweiten Scheibenbremsbelag 14, der mit dem Bremsscheibengehäuse 1 verbunden ist, welches in diesem Fall vom sogenannten gleitenden Typ ist, d. h., es ist für bestimmte Bewegungen senkrecht zur Bremsscheibe 2 montiert. Das Bremsscheibengehäuse kann jedoch genausogut vom feststehenden Typ sein.
Gemäß der kurz beschriebenen Ausführung wird der erste Scheibenbremsbelag 13 auf die Bremsscheibe 2 angewendet, wenn der Motor in seine Anwendungsrichtung gedreht wird. Bei einer Motordrehung in die entgegengesetzte Richtung wird der Scheibenbremsbelag 13 von der Bremsscheibe 2 zurückgezogen.
Die Übertragungsmuffe 9 ist im Bremsscheibengehäuse drehbar und mit einem Muffenarm 9' versehen, der sich durch einen Schlitz 1', der eine Endschulter 1'' besitzt, gegen welche ruhend der Muffenarm in 2 gezeigt ist, aus dem Bremsscheibengehäuse 1 heraus erstreckt.
Eine Elastizitätsfeder 15, die fixierend gestützt wird auf der linken Seite von 2 in einer nicht dargestellten Weise, übt eine Vorspannung des Muffenarms 9' nach rechts aus.
Ein Sperrstab 16, der axial beweglich im Bremsscheibengehäuse 1 angeordnet ist, ist zum sperrenden Zusammenwirken mit einer korrespondierenden Öffnung 9'' in der Übertragungsmuffe 9 angeordnet. Der Sperrstab 16 wird mit der Öffnung 9'' in Zusammenwirkung gebracht mittels eines Elektromagneten 17, wenn dieser energetisiert ist, und durch eine Kompressionsfeder 18 in Gegenrichtung vorgespannt.
Erste Betriebsbremsanwendung
Zuerst, z. B. nach Installation neuer Bremsbeläge 13 und 14, ist der Sperrstab 16 nicht in Zusammenwirkung mit der Übertragungsmuffe 9 und die Elastizitätsfeder 15 ist gelöst, so dass die Übertragungsmuffe drehbar nach rechts in 2 vorgespannt ist.
Die Scheibenbremse wird in normaler Weise durch Drehung des elektrischen Motors 3 in seine Anwendungsrichtung angewendet. Während dieser Anwendung ist der Elektromagnet 17 energetisiert, so dass der Sperrstab 16 danach strebt, mit der Übertragungsmuffe 9 zusammenzuwirken.
Wenn die Bremskraft ein Level erreicht, dass der Vorspannung der Elastizitätsfeder 15 entspricht, wird die Feder zusammengedrückt und die Übertragungsmuffe wird gedreht, bis der Muffenarm 9' mit der Schlitzschulter 1'' zusammenwirkt und der Sperrstab 16 mit der Übertragungsmuffe 9 zusammenwirkt.
Bei einem nachfolgenden Lösen der Bremse auf ein Kraftlevel unterhalb der Vorspannung der Elastizitätsfeder 15 wird der Sperrstab 16 in Zusammenwirkungsposition in die Übertragungsmuffe geklemmt werden, was bedeutet, dass die gezeigte Zusammenwirkungsposition sogar bei Stromverlust für das Bremssystem beibehalten wird.
Normaler Bremsbetrieb
Im normalen Betrieb sind die verschiedenen Teile in den in 1 und 2 gezeigten Positionen, wobei der Elektromagnet 17 energetisiert und der Sperrstab 16 in sperrender Zusammenwirkung mit der Übertragungsmuffe 9 ist. Auch die Elastizitätsfeder 15 ist in zusammengedrücktem Zustand.
Die Scheibenbremse wird angewendet und gelöst mittels Drehens des elektrischen Motors 3 in die eine oder andere Richtung (ohne jeden Einschluß der Elastizitätsfeder 15, da die Übertragungsmuffe 9 stationär gehalten wird).
Feststellbremsanwendung
Die Scheibenbremse wird mittels des Elektromotors 3 mit einer Kraft betrieben, die etwas höher ist als die Vorspannung der Elastizitätsfeder 15 und der Elektromagnet 17 ist deenergetisiert.
In dieser Situation kann die Kompressionsfeder 18 den Sperrstab 16 aus der Zusammenwirkung mit der Übertragungsmuffe 9 zurückziehen.
Die Elastizitätsfeder 15 ist nun in der Kraftübertragungskette. Wenn die Feststellbremskraft auf eine Kraft unterhalb der Kraft der Elastizitätsfeder 15 absinkt, so wird nur die Elastizitätsfeder die Bremskraft zur Verfügung stellen.
Die Bewegung des Sperrstabes 16 kann durch die Elektronik des Bremssystems überwacht werden, so dass verifiziert werden kann, dass die korrekte Kraft erreicht worden ist und dass zusätzliche Elastizität verfügbar ist. Anders ausgedrückt ist die Tatsache, dass der Sperrstab 16 zurück- oder herausgezogen worden ist (unter Vorspannung der Kompressionsfeder 18), eine Verifikation dafür, dass die Feststellbreme funktioniert und eine Bremskraft verfügbar sind.
Lösung der Feststellbremse
Wenn die Feststellbremse zu lösen ist, wird der Elektromagnet 17 energetisiert. Die Bremse wird mit einer Kraft betrieben, die etwas höher ist als die Vorspannung der Elastizitätsfeder 15, und der Sperrstab 16 wirkt mit der Übertragungsmuffe 9 zusammen.
Zweite Ausführungsform gemäß den 3 und 4
Der Hauptunterschied zwischen der zweiten und der ersten Ausführungsform ist, dass die erstere eine Elastizitätsfeder in Form einer Uhrfeder oder einer Spiralfeder anstelle einer Kompressionsfeder besitzt.
Teile, die in den zwei Ausführungsformen ähnlich sind, haben dieselben Bezugsziffern. Dies gilt für das Bremsscheibengehäuse 1, die Bremsscheibe 2, den Elektromotor 3, die Antriebswelle 4, die Kupplung 5, die Kupplungswelle 6, das Zwischenzahnrad 10, das Schubstangenzahnrad 11, die Schubstangen 12, die Scheibenbremsbeläge 13 und 14, den Sperrstab 16, den Elektromagneten 17, und die Kompressionsfeder 18.
Einer veränderten Übertragungsmuffe ist das Bezugszeichen 9A gegeben worden, einer veränderten Elastizitätsfeder das Bezugzeichen 15A.
In dieser Ausführungsform wird die Reduktion der Drehbewegung von der Kupplungswelle 7 zum Zwischenzahnrad 10 mittels eines Getriebegehäuses 19, vorzugsweise eines Planetengetriebegehäuses, in der Übertragungsmuffe 9A durchgeführt.
Die Übertragungsmuffe 9A besitzt einen Vorsprung 9A', der sich in einen Schlitz 1A' des Bremsscheibengehäuses 1, der eine Endschulter 1A'' besitzt, erstreckt, und eine Öffnung 9A'' für den Sperrstift 16.
Das äußere Ende der Elastizitätsfeder 15A ist am Bremsscheibengehäuse 1 befestigt und das innere Ende an der Übertragungsmuffe 9A.
Die Funktion der Bremse gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform und eine Beschreibung dieser wird nicht wiederholt.
Dritte Ausführungsform gemäß den 5 und 6
Die dritte Ausführungsform gemäß den 5 und 6 hat die engsten Ähnlichkeiten mit der ersten Ausführungsform. Der prinzipielle Unterschied in Relation zu dieser ist, dass die dritte Ausführungsform nur eine Schubstange anstelle von zweien besitzt.
Wiederum haben Teile, die in diesen beiden Ausführungsformen ähnlich sind, dieselben Bezugsziffern. Dies gilt für das Bremsscheibengehäuse 1, die Bremsscheibe 2, den Elektromotor 3, die Antriebswelle 4, die Kupplung 5, das Zahnrad 7, das Planetenrad 8, die Scheibenbremsbeläge 13 und 14, die Elastizitätsfeder 15, den Sperrstift 16, den Elektromagneten 17 und die Kompressionsfeder 18.
Das Planetenrad 8 ist drehbar auf einem Schubstangenring 11B (in das Bremsscheibengehäuse 1 mittels Zapfen fixiert) einer einzigen Schubstrebe 12B angeordnet. Die Kupplungswelle 6B mit dem Zahnrad 7 ist muffenförmig, um die Schubstange 12B aufzunehmen.
Die Funktion dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
Eine alternative Funktion der Anordnung ist es, die Elastizitätsfeder 15; 15A gesperrt zu haben in ungeladenem Zustand bei Betriebsbremsanwendung der Bremse. Bei einer Feststellbremsanwendung wird die entsperrte Elastizitätsfeder mittels des elektrischen Motors 3 geladen und zur Feststellbremsanwendung genutzt.
Modifikationen sind innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche möglich. Es wäre z. B. möglich, vom Grundgedanken der Erfindung nicht nur für eine Scheibenbremse, sondern auch für eine Trommelbremse oder eine Backenbremse Gebrauch zu machen, und die Erfindung ist nicht auf Bremsen schwerer Straßenfahrzeuge beschränkt.

Claims

Eine Feststellbremsenanordnung in einer elektrisch betriebenen Bremse, in welcher eine Betriebsbremsenfunktionalität durch eine drehende Bewegung eines elektrischen Motors (3) durchgeführt wird, welche in eine translatorische Bremsenanwendungsbewegung transformiert wird, wobei die Feststellbremsenfunktion durch eine separate Elastizitätsfeder (15; 15a) durchgeführt wird, die in der Kraftübertragungskette der Bremse so angeordnet ist, dass ihre Elastizität mit der Elastizität der Bremse in Reihe ist, und die angepasst ist, eine drehende Feststellbremskraft zu bieten.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätsfeder (15; 15a) bei einer Betriebsbremsenanwendung der Bremse gespannt und dann gesperrt ist, bis sie zur Feststellbremsenanwendung gelöst wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätsfeder (15; 15a) bei einer Betriebsbremsenanwendung der Bremse in einem angespannten Zustand gesperrt ist und bei einer Feststellbremsenanwendung durch den elektrischen Motor (3) gespannt und zur Feststellbremsenanwendung verwendet wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsmuffe (9; 9a), welche durch die Elastizitätsfeder (15; 15a) drehbar vorgespannt ist, drehbar in der drehenden Kraftübertragungskette der Bremse angeordnet ist und an einen nicht-drehbaren Teil der Bremse beim Betriebsbremsen gehalten wird, aber beim Feststellbremsen davon gelöst wird.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ubergangsmuffe (9; 9a) in dem Gehäuse (1) der Bremse drehbar angeordnet ist und beim Betriebsbremsen an dem Gehäuse gehalten wird.
Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine elektrisch aktivierte Sperrvorrichtung (16) für die Übergangsmuffe (9; 9a).
Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Sperrstab (16), der in dem Gehäuse (1) zum Zusammenwirken mit der Übergangsmuffe (9; 9a) mittels eines Elektromagneten (17) und zum Lösen davon mittels einer Kompressionsfeder (18) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätsfeder eine Kompressionsfeder (15) ist, die mit der Übergangsmuffe (9) mittels eines Muffenarms (9') verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätsfeder eine Uhrfeder oder eine Spiralfeder (15a) ist, die in dem Gehäuse (1) mit ihrem äußeren Ende an dem Gehäuse befestigt und ihrem inneren Ende an der Übertragungsmuffe (9a) befestigt angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Überwachen der Bewegung des Sperrstabs (16), um die Funktion der Anordnung zu verifizieren.