SE512908C2

SE512908C2 - Electric handbrake for use in a motor vehicle is mounted on sliding plate with electric motor for pulling first cable between plate and wheel brake, so that reaction force pulls second cable between plate and second wheel brake

Info

Publication number: SE512908C2
Application number: SE9803338A
Authority: SE
Inventors: Marcus Hoerte; Jesper Marklund; Daniel Andersson
Original assignee: Volvo Personvagnar Ab
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-06-05
Also published as: SE9803338D0; SE9803338L

Abstract

The handbrake is mounted in a slide plate that can travel in two opposite directions. A first brake cable connected to the brake unit for one wheel and to the slide plate extends in the movement direction of the plate. A second brake cable is attached to the brake unit for another wheel and to the slide plate, but extends in the opposite direction to the first cable. An electric motor (12) mounted on the plate is used to drive a device pulling the first cable. When the first cable is pulled, the plate follows in the same direction, so that force exerted by this cable leads to a reaction force in the second cable and an equal braking force is distributed over each braking unit in the wheel pair. A device is used to control the motor between an unstressed starting position and different stressed positions (and vice versa) for uncoupling the brake or reducing braking force.

Description

25 512 908 fx) minskning av bromskraﬁen. 25 512 908 fx) reduction of the brake caliper.

Genom att kraﬁen alltid fördelas lika på de båda vajrama blir bromskraften alltid jämnt fördelad på de båda bromsenhetema på resp. hjul, vilket är en väsentlig fördel. Häri ge- nom uppnås exempelvis ökad säkerhet vid dynamisk bromsning.Because the force is always distributed equally on the two wire frames, the braking force is always evenly distributed on the two brake units on resp. wheels, which is a significant advantage. This achieves, for example, increased safety during dynamic braking.

Uppﬁnningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till bifogade rit- ningar, där ñgur 1 visar ett schematiskt snitt genom en bil for åskådliggörande av en lämplig placering av de i parkeringsbromsen enligt uppfinningen ingående huvudbe- ståndsdelama.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a schematic section through a car to illustrate a suitable location of the main components included in the parking brake according to the invention.

Figur 2 visar de väsentliga delama i en enhet för aktivering av de båda bromsenheterna i ett hj ulpar, med nämnda aktiveringsenhet i ett läge där parkeringsbromsen är frigjord.Figure 2 shows the essential parts of a unit for activating the two brake units in an auxiliary, with said activation unit in a position where the parking brake is released.

Figur 3 visar enheten enligt ﬁgur 2 i ett läge där parkeringsbromsen är åtdragen. Figur 4 visar några ytterligare detaljer av enheten enligt ﬁgur 2 och 3. Figur 5 och 6 visar en- heten enligt ﬁgur 2-4 i vy från sidan for åskådliggörande av en mekanism for manuell mekanisk frigöring av parkeringsbromsen. Figur 7 visar en sprängskiss av en i enheten enligt figur 2-6 ingående energiupptagande fjäder. Figur 8 visar ett lämpligt elschema for parkeringsbromsen.Figure 3 shows the unit according to Figure 2 in a position where the parking brake is applied. Figure 4 shows some further details of the unit according to Figures 2 and 3. Figures 5 and 6 show the unit according to Figures 2-4 in a side view for illustrating a mechanism for manual mechanical release of the parking brake. Figure 7 shows an exploded view of an energy-absorbing spring included in the unit according to Figures 2-6. Figure 8 shows a suitable wiring diagram for the parking brake.

I figur 1 har med l betecknats en plastbox, inuti vilken en bromsaktiveringsenhet är an- ordnad. Från denna enhet utgår bromsvajrar 2, 3 till bromsenheter i de båda hjulen 4, 5.In Figure 1, 1 denotes a plastic box, inside which a brake activating unit is arranged. From this unit brake cables 2, 3 are output to brake units in the two wheels 4, 5.

Ett vred 6 för manövrering av parkeringsbromsen är anbragt på bilens mittkonsol.A knob 6 for operating the parking brake is located on the car's center console.

Vredet 6 och aktiveringsenheten i plastboxen 1 kopplade till en elektrisk styrenhet 7.The knob 6 and the activating unit in the plastic box 1 connected to an electric control unit 7.

Med 8 har betecknats en manuell mekanisk frigöringsvajer, medelst vilken bromsen kan frigöras vid strömbortfall eller andra elfel.Denoted by 8 is a manual mechanical release wire, by means of which the brake can be released in the event of a power failure or other electrical faults.

I figur 2 visas en glidplatta 9, vilken är förskjutbart anbragt i glidskenor 10, l 1 och i vardera änden forbunden med en forsta resp. en andra bromsvajer 2, 3. På glidplattan är LJI 10 512 908 3 anbragt en elmotor 12 (figur 4), vilken via sin växellåda driver en på glidplattan sväng- bart lagrad hävarm 14. Dennas svängníngsaxel har på ritningarna markerats med 15.Figure 2 shows a sliding plate 9, which is slidably arranged in sliding rails 10, 11 and at each end connected to a first resp. a second brake cable 2, 3. LJI 10 512 908 3 is arranged on the sliding plate. An electric motor 12 (figure 4), which drives via its gearbox a lever 14 pivotably mounted on the sliding plate, its pivot axis has been marked with 15 in the drawings.

Vid hävarmens fria ände är anbragt en uppskjutande hävarmstapp 16, på vilken den första bromsvajem 2 är infast. Den andra bromsvajem 3 är via en vajerspärinare 38 och ett fjäderpaket, i vilket ingår en energiupptagande fjäder 18, kopplad till glidplattan.At the free end of the lever, a projecting lever pin 16 is arranged, on which the first brake cable 2 is attached. The second brake cable 3 is connected to the sliding plate via a cable clamp 38 and a spring package, which includes an energy-absorbing spring 18.

Vajerspärinaren 38 kan eventuellt vara försedd med en töjningsgivare (ej visad). I tjäderpaketet ingår ett nämnda fjäder inneslutande ytterrör 19. Detta är förskjutbart anbragt i en rörförare 20 och är med sin ena ände förbunden med en skänkel 21 på en bockad stång, i det följande benärnnd âterförare 22, vars mittparti 23 är förskjutbart anbragt på glidplattan 9 i en âterförarhållare 24. Återföraren 22 har en andra skänkel 25, vilken är belägen på andra sidan av hävarrnstappen 16 i förhållande till fjäderpaketets ytterrör 19. 1 det i figur 2 visade läget anligger återförarens 22 andra skänkel 25 mot hävarmstappen 16, som i höjdled skjuter upp ovanför den andra skänkeln. 1 figur 3 har hävarmen 14 svängts från sitt i figur 2 visade obelastade utgångsläge till ett slutläge, i vilket hävarmen anligger mot en stoppklack 26. 1 det i figur 3 visade läget av hävarmen hålls ﬁäderpaket med fjädem 18 på plats på glidplattan enbart medelst en spärrhake 27, som i sitt normalläge, spärrläge, kvarhåller ytterröret 19 och upptar spänningen i den andra vajern. Spärrhaken lyftes mot verkan av en tqvckfiäder 28 ur spärringrepp vid dragning i frigöringsvajem 8. Denna manuella mekaniska frigöringsmekanism beskrivs närmare nedan i anslutning till figur S och 6. På glidplattan är anbragt ett antal mikrob- rytare. En första 29, som indikerar utgångsläget för hävarmstappen 16, en andra 30, som indikerar hävarmstappen slutläge och en tredje 31, som indikerar när bromsen är mekaniskt frikopplad medelst frigöringsvajem 8.The wire tensioner 38 may optionally be provided with a strain gauge (not shown). The capillary package includes a said spring enclosing outer tube 19. This is slidably mounted in a tube guide 20 and is connected at one end to a leg 21 on a bent rod, hereinafter referred to as a return tube 22, the middle portion 23 of which is slidably mounted on the sliding plate 9. in a return holder 24. The return 22 has a second leg 25, which is located on the other side of the lever pin 16 relative to the outer tube 19 of the spring package. In the position shown in Figure 2, the second leg 25 of the return 22 abuts against the lever pin 16, which projects in height up above the other leg. In Figure 3, the lever 14 has been pivoted from its unloaded starting position shown in Figure 2 to an end position, in which the lever abuts against a stop lug 26. In the position of the lever shown in Figure 3, a spring package with spring 18 is held in place on the sliding plate only by means of a catch. 27, which in its normal position, locking position, retains the outer tube 19 and absorbs the tension in the second wire. The pawl is lifted against the action of a spring spring 28 from the pawl engagement when pulling on the release cable 8. This manual mechanical release mechanism is described in more detail below in connection with Figures S and 6. A number of micro-switches are arranged on the sliding plate. A first 29, which indicates the initial position of the lever pin 16, a second 30, which indicates the end position of the lever pin and a third 31, which indicates when the brake is mechanically disengaged by means of the release cable 8.

Parkeringsbromsen är frikopplad när aktiveringsenheten är i det i figur 2 visade läget.The parking brake is disengaged when the activating unit is in the position shown in figure 2.

Elmotom 12 är anordnad att svänga hävarmen 14 vid aktivering av bromsen, varvid hävarmstappen 16 utför en rotationsrörelse medurs från sitt utgångsläge till sitt slutläge och samtidigt drar i den första vajern 2 för åtspärining av denna. Glidplattan 9, som är glidbart lagrad i glidskenoma 10, ll medbringas av den första vajern 2 och reaktions- kraften upptas av den andra vajern 3, varigenom lika stor kraft alltid anbringas i båda U! 10 512 908 5 Den ovan beskrivna återföraren 22, som medbringas av ytterröret när detta frigörs, utgör en förbindelse mellan den energiabsorberande fjädern och elmotoms hävarm.The electric motor 12 is arranged to pivot the lever 14 upon actuation of the brake, the lever pin 16 performing a rotational movement clockwise from its initial position to its final position and at the same time pulling on the first wire 2 to tighten it. The sliding plate 9, which is slidably mounted in the sliding rails 10, 11 is carried by the first wire 2 and the reaction force is absorbed by the second wire 3, whereby equal force is always applied in both U! The recirculator 22 described above, which is carried by the outer tube when it is released, forms a connection between the energy-absorbing spring and the lever of the electric motor.

När elmotom åter är i funktion och hävarmen går tillbaka till sitt utgångsläge kommer återföraren att tryckas tillbaka av hävarmstappen 14 och ytterröret 19 att medbringas tillbaka till sitt i figur 5 visade utgångsläge. I detta läge tvingar tryckﬁädern 28 spärrha- ken 27 i spärringrepp med ytterröret.When the electric motor is back in operation and the lever returns to its initial position, the return will be pushed back by the lever pin 14 and the outer tube 19 will be brought back to its initial position shown in Figure 5. In this position, the pressure spring 28 forces the catch hook 27 into locking engagement with the outer tube.

Parkeringsbromsen bringas således automatiskt i ﬁinktion när den manuella mekaniska frigöringsmekanismen använts och motorn åter fungerar. En väsentlig fördel med detta är att fordonet ej behöver köras till verkstad varje gång frigöringsmekanismen har använts.The parking brake is thus automatically actuated when the manual mechanical release mechanism is used and the engine operates again. A significant advantage of this is that the vehicle does not have to be driven to a workshop every time the release mechanism has been used.

Fjäderpaket enligt figur 7, vilket såsom ovan nämnts är anbragt på glidplattan 9 och kraftmässigt förbundet med den andra vajern 3, består av ytterröret 19, en i denna an- bragt stång 33, ﬁädem 18, en stoppbricka 34, späritapparna 32, som är fastskruvade i stoppbrickan och i anbragt läge utskjuter ur hålen 35 i ytterröret för samverkan med _ spärrhaken 27, en förspäriningsmutter 36, en låsmutter 37 och en vajerspännare 38, vars ena ändparti är fastskruvbart på stången 33 och vars andra ände är avsedd att förbindas med den andra vajern 3. Om kraften i vajern 3 överstiger kraften i fjädern kan stången glida i centrumhålet på stoppbrickan.Spring package according to figure 7, which as mentioned above is arranged on the sliding plate 9 and forcibly connected to the second wire 3, consists of the outer tube 19, a rod 33, ﬁ edem 18 arranged therein, a stop washer 34, the locking pins 32, which are screwed in the stop washer and in the mounted position protrude from the holes 35 in the outer tube for co-operation with the catch hook 27, a locking nut 36, a locking nut 37 and a wire clamp 38, one end portion of which is screwable onto the rod 33 and the other end of which is intended to be connected to the other the wire 3. If the force in the wire 3 exceeds the force in the spring, the rod can slide in the center hole on the stop washer.

Fjäderns uppgift är att lagra energi för terrniska förändringar och att vara distans- och energireserv för sättningar i systemet.The spring's task is to store energy for thermal changes and to be a distance and energy reserve for settlements in the system.

De krav som ställs på fjädern är att den skall lagra energi från de krafter som överstiger minsta spännkraft. Den skall dessutom kunna deformeras minst i storleksordningen 5 mm.The requirements placed on the spring are that it must store energy from the forces that exceed the minimum tensioning force. It must also be possible to deform at least on the order of 5 mm.

Aktiveringsenheten för bromsen är, såsom nämnts ovan, innesluten i en plastbox 1, figur 10 IQ UI 512 908 6 1, och fast på en icke visad chassiplatta, vilken är försedd med vajerförare, ej visade, för att styra in vajrama på lämpligt sätt i förhållande till glidplattan 9.The brake actuating unit is, as mentioned above, enclosed in a plastic box 1, Figure 10 IQ UI 512 908 6 1, and fixed to a chassis plate (not shown), which is provided with wire guides, not shown, to guide the wire frames in a suitable manner in relation to the sliding plate 9.

Aktiveringsenheten i sin helhet med chassiplatta och omgivande plastbox l är lätt att placera på fordonet. Lämpligen placeras den mellan bakhjulen, såsom visats i ﬁgur l, för kortaste vaj erdragning.The activation unit in its entirety with chassis plate and surrounding plastic box 1 is easy to place on the vehicle. It is conveniently placed between the rear wheels, as shown in Figure 1, for the shortest wiring.

Konstruktionen är väl lämpad för positionsreglering med hjälp av ett vred som visas i figur l eller medelst en spak eftersom hävarmen har en begränsad svängningsrörelse, i storleksordningen 0-195 grader. Positionsreglering är en fördel vid dynamisk broms- ning.The construction is well suited for position control by means of a knob shown in figure 1 or by means of a lever because the lever has a limited pivoting movement, in the order of 0-195 degrees. Position control is an advantage for dynamic braking.

Manuellt aktiveras parkeringsbromsen genom att vrida vredet 6 placerat i mittkonsolen.Manually activate the parking brake by turning the knob 6 located in the center console.

Avaktivering sker genom att trycka in vredet och vrida tillbaka det till ursprungsläget.Deactivation is done by pushing in the knob and turning it back to the original position.

För dynamisk bromsning kan vredet widas steglöst mellan ej ansatt och fullt ansatt.For dynamic braking, the knob can be widened steplessly between not engaged and fully engaged.

Bromssystemet är konstruerat for ett ﬂertal automatiska funktioner. Parkeringsbromsen skall kunna frigöras och ansättas automatiskt när vissa valda villkor för resp. funktion är uppfyllda.The brake system is designed for a number of automatic functions. It must be possible to release the parking brake and apply it automatically when certain selected conditions for resp. function are met.

I figur 8 visas elschemat med i bromsens automatiska system ingående detaljer, vilket system styrs av styrenheten 7. Denna är via en amperemätare 39 kopplad till elmotorn 12 och en potentiometer 40, som ärjärnforare för hävarmens position.Figure 8 shows the wiring diagram with details included in the brake's automatic system, which system is controlled by the control unit 7. This is connected via an ammeter 39 to the electric motor 12 and a potentiometer 40, which is the iron driver for the position of the lever.

Mikrobrytaren 30, som indikerar åtdragen broms, och mikrobrytaren 29, som indikerar frigj ord broms, är anslutna till styrenheten. Vidare leds signaler från en givare 41 i tänd- ningslås, vilken givare indikerar nyckel i resp. ur, samt signaler från en närvarogivare 42 i forarstolen, vilken närvarogivare indikerar om förare är på plats eller ej, till styrenheten l. En momentgivare 43 lämnar information om när motorn är i dragläge. 10 15 20 25 512 908 7 En mikrobrytare 31 indikerar om manuell mekanisk frigöring har skett. Inforrnation motsvarande vajerkraften avges till styrenheten från töjningsgivaren 47.The microswitch 30, which indicates the applied brake, and the microswitch 29, which indicates the release of the brake, are connected to the control unit. Furthermore, signals from a sensor 41 are conducted in an ignition lock, which sensor indicates the key in resp. clock, as well as signals from a presence sensor 42 in the driver 's seat, which presence sensor indicates whether the driver is in place or not, to the control unit 1. A torque sensor 43 provides information on when the engine is in traction position. 10 15 20 25 512 908 7 A microswitch 31 indicates whether manual mechanical release has taken place. Information corresponding to the wire force is given to the control unit from the strain gauge 47.

En i parkeringsbromsen ingående automatisk ﬁmktion är att bromsen automatiskt skall släppa vid ivägkörning av fordonet. Detta sker genom att följande villkor är uppfyllda: - Tändning på - Förare sitter på plats - Motorn är i dragläge Detta har lösts genom att närrmda ingående givare i tändningslås och ibrarstol ger signa- ler till styrenheten samtidigt som denna hämtar information från motorelektroniken.An automatic function included in the parking brake is that the brake will automatically release when the vehicle is driven away. This is done by the following conditions being met: - Ignition on - Driver is in place - The engine is in traction mode This has been solved by the approximate input sensors in the ignition lock and ibrar chair giving signals to the control unit at the same time as it retrieves information from the engine electronics.

Det finns tillfällen när bromsen inte får släppa automatiskt. Exempel på detta är följande fall: - Ingen forare på förarplats Bilmotom är på Bilen blir påkörd - Vid spärtningsbortfall/återinträde - Elfel, kortslutning Detta uppnås genom givaren i stolen samtidigt som motom inte signalerar dragläge.There are times when the brake may not release automatically. Examples of this are the following cases: - No driver in the driver's seat The car engine is on The car is hit - In the event of a power failure / re-entry - Electrical fault, short circuit This is achieved by the sensor in the seat while the engine does not signal traction.

Bromsen skall ansättas automatiskt vid följande tillfällen: - När bilen rullar bakåt Växeln framåt är ilagd (ettans växel).The brake must be applied automatically at the following times: - When the car rolls backwards The forward gear is engaged (one gear).

- Bilen rullar framåt Backväxel är ilagd - När tändningsnyckel år uttagen. 10 k) UI 512 908 Även här används givaren i tändningslåset. Styrenheten måste också ha information från givare i växellådan for identifiering av aktiverad växel, sarntidigt som bilens ABS- system lämnar information om att bilen rör sig.- The car rolls forward Reverse gear is engaged - When the ignition key is removed. 10 k) UI 512 908 Here, too, the sensor is used in the ignition switch. The control unit must also have information from sensors in the gearbox for identification of activated gear, at the same time as the car's ABS system provides information that the car is moving.

Det är vidare viktigt att bromsen ej ansätter sig själv i följande situationer; - Vid bogsering - Vid låsning av hjul i fart - Elfel Det är därför väsentligt att kunna koppla från automatiken.It is also important that the brake does not apply itself in the following situations; - When towing - When locking wheels at speed - Electrical fault It is therefore essential to be able to disconnect the automatic.

Uppñnningen är ej begränsad till ovan beskrivna utföringsexempel utan ett flertal modifikationer är möjliga inom ramen för efterföljande patentkrav.The invention is not limited to the embodiments described above, but a number of modifications are possible within the scope of the appended claims.

Töjningsgivaren 17, som mäter vajerspänningen och därmed bromskraften. är inte nödvändig eftersom kontroll att tillräcklig bromskraft har uppnåtts kan ske med hjälp av den energiupptagande fjädern 18, vilken komprimeras när kraften överstiger den inställda förspänningen. Genom mätning av komprimeringens storlek med hjälp av en linjär potentiometer kan kraften i vajem beräknas.The strain gauge 17, which measures the cable tension and thus the braking force. is not necessary because checking that sufficient braking force has been achieved can be effected by means of the energy-absorbing spring 18, which is compressed when the force exceeds the set bias voltage. By measuring the magnitude of the compression using a linear potentiometer, the force in the wire can be calculated.

Claims

10 15 20 512 908 9 Pl5525SE.c1s PATENT REQUIREMENTS

1. l. Electrically operated, vehicle parking brake, comprising wire-actuated brake units, such as drum brake or disc brake, at two opposite wheels (4, 5) in a pair of wheels, characterized in that the parking brake includes a sliding plate displaceable in two opposite directions (9), that a first brake cable (2) connected to the brake unit of one wheel is connected to the sliding plate (9) and is arranged to extend from it in said direction of displacement, that a second brake cable (3) connected to the other wheel is connected to the sliding plate (9) and is arranged to extend therefrom in said direction of displacement, but in the opposite direction relative to the first brake cable (2), that an electric motor (12) arranged on the sliding plate is arranged to drive a member for tightening the first brake cable (2) and that the sliding plate (9) is arranged to be carried in the tightening direction, so that applied force in the first brake cable (2) gives rise to a reaction force in the pull brake cable (3), whereby equal braking force is distributed on resp. brake unit in the pair of wheels, and that means are provided for controlling the electric motor from a relieved starting position to different load positions and vice versa for ﬁ engaging the brake or reducing the braking force.

Parking brake according to claim 1, characterized in that said tightening means is constituted by a lever (14), that the first wire (2) is fixed on a lever pin (16), which is located on the lever (14) at a distance from its root center lever (15), that the lever (14) is arranged to perform a pivoting movement when tightening the first wire (2), during which the lever pin (16) is carried around said center of rotation (15) from a starting position towards an end position at a stop lug ( 26), that this stop lug is arranged so that the force vector of the first wire (2) in said end position mechanically locks the lever against the stop lug. 10 512 908 10 'à

J. Parking brake according to claim 1 or 2, characterized in that one of said wires (2, 3) is coupled to an energy-absorbing spring (18) arranged on the sliding plate (9), which is arranged to compensate for ternary changes and any settlements in the wire system.

Parking brake according to claim 3, characterized in that the second wire (3) is coupled to the spring (18) and that the device includes a manual mechanical release mechanism, which is arranged to enable mechanical release of the parking brake, when the electric motor (12) is off feature.

Parking brake according to claim 4, characterized in that the release mechanism comprises a locking means, which in the normal position holds the spring (18) in place on the sliding plate (9), and a release wire (8), which is arranged to be pulled against it manually. the action of a compression spring (28) moves the locking member out of locking engagement and releases the spring (18), whereby the brake units are relieved during the movement of the spring (18) relative to the sliding plate (9), that a return (22) is connected to the spring (18) and arranged to be carried by it when the spring is moved in connection with its release, that the return (22) has a portion which, when the brake is mechanically made, is located on the opposite side of the lever pin (16) relative to the spring, seen in the sliding plate for sliding direction, that the return (22) is designed so that said portion is carried by the lever pin (16), when the electric motor, after mechanical release of the brake, has regained its function and is caused to return to its initial position, whereby the spring (18) is brought to its normal position and the pawl (27) by the action of a compression spring engages in a pawl engagement to hold the spring in place. Un 10 20 512 908 ll

Parking brake according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the gearbox of the electric motor (12) is self-braking, whereby the lever pin (14) is mechanically locked in all positions between its initial position and the final position.

Parking brake according to any one of the preceding claims, characterized in that an actuator for controlling the electric motor (12) is located at the driver's seat and that the sliding plate (9) with the electric motor is arranged between said wheels (4, 5) or in the vicinity thereof.

Parking brake according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit (7) is arranged for automatic application or release of the parking brake in dependence on inputs from a number of sensors, comprising a sensor (41) in ignition lock, which sensor indicates if the ignition key is inserted or not, a sensor (42) in the driver 's seat, which sensor indicates whether the driver is in the seat or not, and several sensors in the vehicle's gearbox, which sensors indicate whether a gear is engaged or not and if a gear is forward or backward is engaged, as well as sensors (29, 30) for indication of whether the parking brake is applied or disengaged.

Parking brake according to one of Claims 8, characterized by! due to the fact that the operating member, leather-shaped in the form of a knob (6), is arranged to enable manual disconnection of the automatic braking function.