WO2006008216A1

WO2006008216A1 - Seilzugantrieb

Info

Publication number: WO2006008216A1
Application number: PCT/EP2005/052791
Authority: WO
Inventors: Gerhard Pfanzer
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-01-26
Also published as: EP1769172A1; DE102004034452A1; CN101084386A; US20080006804A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Seilzugantrieb (1) mit einem Antriebsmotor (3) zum Spannen eines Seiles (7) mittels eines eine Motorabtriebswelle (4) des Antriebsmotors (3) über einen Antriebsstrang (8) mit dem Seil (7) verbindenden Getriebes (5). Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Feststellbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Seilzugantrieb. Für eine einfache Blockierung des Seilzugantriebs (1) wird vorgeschlagen, dass ein dem Antriebsstrang (8) paralleler, die Motorabtriebswelle (4) mit dem Seil (7) verbindender Bremsstrang (14) vorgesehen ist, der eine Selbsthemmunq auf weist. Für die Feststellbremse wird vorgeschlagen, dass ein wie vorgenannt ausgebildeter Seilzugantrieb mit einer Bremseinrichtung zu deren Betätigung wirkverbunden ist.

Description

Seilzugantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen Seilzugantrieb mit einem Antriebsmotor zum Spannen eines Seiles mitteis eines eine Mo¬ torabtriebswelle des Antriebsmotors über einen Antriebsstrang mit dem Seil verbindenden Getriebes. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Feststellbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Seilzugantrieb.

Ein oben genannter Seilzugantrieb ist zum Beispiel zur Betä¬ tigung eines Bremsseils in einem Fahrzeug bekannt, wobei eine auf das Bremsseil wirkende Zugspindel selbsthemmend ist. Da¬ durch ergibt sich bei gespanntem Bremsseil eine Sperre, die eine Blockierung der Bremse dauerhaft aufrechtzuerhalten ver¬ mag und einem Lösen der Bremse entgegenwirkt. Nachteilig bei diesem Seilzugantrieb ist, dass der Antriebsmotor der Seil¬ zugvorrichtung ein hohes Antriebsdrehmoment aufweisen muss.

Eine andere bekannte Lösung einer Vorrichtung zum Halten ei¬ ner Bremskraft bei einer durch einen Seilzug betätigten Brem¬ se sieht die Verwendung einer Ratsche mit entgegen einer An¬ triebsdrehrichtung sperrenden Zähnen auf. Damit ist insbeson¬ dere ein definiertes Lösen der Bremse und ein präzises Ein¬ stellen einer vorgegebenen Bremskraft nicht möglich.

Außerdem ist unter der Bezeichnung Cablepuller ein Seilzugan¬ trieb bekannt, der ein eine interne, reibschlüssige oder formschlüssige Brems-Halte-Einrichtung mit einem zusätzlichen motorischen Antrieb aufweisendes Getriebe besitzt. Dieser Seilzugantrieb ist aufgrund seiner zwei Antriebsmotoren sehr aufwendig im Aufbau und teuer. Auch ist für ein Kraftfahrzeug im Allgemeinen eine elektro¬ motorisch betriebene Parkbremse und ein Verfahren zu ihrer Steuerung bekannt . Dabei dient ein Elektromotor mit einem Stromfühler als Antrieb für ein Bremsseil mittels eines eine Gewindestange aufweisenden Getriebes, wobei der Elektromotor angehalten wird, sobald der Stromfühler für den Elektromotor einen vorgegebenen Wert signalisiert. Das Getriebe ist selbsthemmend ausgelegt. Wie bei dem weiter oben beschriebe¬ nen Seilzugantrieb ist es auch hier erforderlich, dass der als Antriebsmotor dienende Elektromotor ein hohes Antriebs¬ drehmoment zur Verfügung stellt .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Seilzugantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen Antriebsmotor mit einem vergleichsweise geringen Antriebsdrehmoment aufwei¬ sen kann und einen einfachen Aufbau aufweist. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Feststellbrem¬ se der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau mit einem ein vergleichsweise geringes Antriebsdrehmo¬ ment aufweisenden Antriebsmotor ausgestattet sein kann.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein dem Antriebsstrang paralleler, die Motorabtriebswel¬ le mit dem Seil verbindender Bremsstrang vorgesehen ist, der eine Selbsthemmung aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Seilzugantrieb wird eine Spannkraft auf das Seil über den Antriebsstrang des Getriebes aufge¬ bracht, wohingegen ein Halten der Seilspannung mittels des selbsthemmenden Bremsstranges erfolgt . Der Bremsstrang dient als Brems- oder Blockierelement für den Seilzugantrieb selbst, um die Seilspannung auf einem bestimmten Niveau zu halten. Der Antriebsstrang weist keine Selbsthemmung auf. Er kann leichtgängig aufgebaut sein, und es ist nur ein kleiner, ein vergleichsweise niedriges Antriebsdrehmoment aufweisender Antriebsmotor erforderlich. Daraus folgt eine Gewichtsredu- zierung und Verringerung der Leistungsaufnahme für den Seil¬ zugantrieb, wodurch er insbesondere zum Einsatz in zu bewe¬ genden Objekten wie Fahrzeugen geeignet ist. Zudem weist der erfindungsgemäße Seilzugantrieb eine kurze Reaktionszeit auf, er kann das Seil sehr schnell und präzise Anziehen. Die ver^¬ ringerte Leistungsaufnahme des Antriebsmotors ist vorteilhaft für eine Ansteuerung und Regelung des Motors, die vereinfacht und kostengünstig ausgelegt werden kann. Die Geräuschentwick¬ lung des Seilzugantriebs gemäß der Erfindung ist niedrig, vor allem da ein zweiter oder weiterer Antriebsmotor entfällt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Anzahl von Einzelteilen ist die Herstellung, der Zusammenbau und die Wartung des Seilzugantriebs grundsätzlich einfach und kostengünstig. Die hohe Betriebssicherheit und der einfache Aufbau machen den erfindungsgemäßen Seilzugantrieb besonders geeignet bei¬ spielsweise zur Verwendung als Antrieb einer elektro¬ motorischen Feststellbremse, wie . sie zum Beispiel in Bauma¬ schinen oder Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Aufbau des Seilzugantriebs weiter vereinfacht, wenn eine auf das Seil wirkende Stellspindel als Abtriebsglied des Ge¬ triebes vorgesehen ist .

Man könnte sich vorstellen, dass zum Beispiel unter Verwen¬ dung von Kupplungen und/oder Freiläufen Antriebsstrang und Bremsstrang unterschiedliche Übersetzungen aufweisen. Demge¬ genüber weist der Seilzugantrieb besonders wenige Bauteile auf und ist sehr betriebssicher, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Antriebssträng und der Bremsstrang mit jeweils gleicher Drehzahl auf die Stellspmdel wirken. Damit weisen der Antriebsstrang und der Bremsstrang, die jeweils nur vom Antriebsmotor angetrieben werden, die gleiche (Gesamt-)Übersetzung auf.

In einfacher und kostengünstiger Weise läßt sich eine Selbst¬ hemmung im Bremsstrang gemäß einer anderen vorteilhaften Wei¬ terbildung der Erfindung dadurch verwirklichen, dass der Bremsstrang ein Schneckenradgetriebe aufweist.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Antriebsstrang ein Stirnradgetriebe auf. Dadurch ist der Antriebsstrang kostengünstig in der Herstellung, und es kann über ihn Antriebsleistung mit sehr hohem Wirkungsgrad übertragen werden. Somit sinkt die erforderliche Antrj ebs- leistung, die der Antriebsmotor zum Betrieb des Seilzugan- triebs zur Verfugung stellen muss.

Besonders vorteilhaft, ist es, wenn gemäß einer anderen Wei¬ terbildung der Erfindung ein Kraftsensor zur Erfassung einer Zugkraft des Seiles vorgesehen ist. Somit kann zum Beispiel aufgrund eines von dem Kraftsensor ausgehenden Signals der Antriebsmotor beim Erreichen einer voreingestellten Seilspan¬ nung abgeschaltet und so eine Uberbeanspruchung des Seiles vermieden werden. Außerdem kann mit dem Kraftsensor auch die auf eine mit dem Seil zu betätigende Einrichtung, beispiels¬ weise eine Bremsvorrichtung, wirkende Kraft detektiert und gegebenenfalls zusammen mit dem Antriebsmotor gesteuert wer¬ den.

Grundsätzlich kann man sich als Antriebsmotor beispielsweise auch einen hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Motor vorstellen. Von besonderem Vorteil für exne einfache Steue¬ rung und Regelung des Antriebsmotors sowie für einen kosten¬ günstigen Aufbau des Seilzugantriebs ist es hingegen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Antriebs¬ motor ein elektrischer Reversiermotor ist. Em Reversiermotor bietet zudem den weiteren Vorteil, dass er ohne zusatzliche Einrichtungen, wie zum Beispiel ein Umkehrgetriebe, nicht nur zum Spannen des Seils, sondern auch zu dessen gezieltem, de¬ finiertem Losen und Entspannen verwendet werden kann.

Um ein sicheres Blockieren des Seiles aufgrund der Selbsthem¬ mung im Bremsstrang bei einem Abschalten des Antriebsmotors zu gewährleisten, sind gemäß einer anderen vorteilhaften Wei¬ terbildung der Erfindung ein von der Motorabtriebswelle ange¬ triebenes Antriebsstrangemgangsrad und ein von der Motorab¬ triebswelle angetriebenes Bremsstrangeingangsrad gegeneinan¬ der um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Motorabtπebswel 1e einen an einen Mitnehmer des An- triebsstrangemgangsrades und an einen Mitnehmer des Breras- strangemgangsrades angreifbaren, das Antriebsstrangemgangs¬ rad und/oder das Bremsstrangemgangsrad antreibenden Mitneh¬ mer auf. Auf diese Weise wird bei einfacher konstruktiver Gestaltung eine gezielte, zuverlässige Kraft- und Drehmomen- tenubertragung sichergestellt.

Für ein ungehindertes, kurzfristiges Aufbauen und Wirken der Selbsthemmung im Bremsstrang ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das An¬ triebsstrangemgangsrad entgegen seiner Antriebsdrehrichtung beim Spannen des Seiles gegen die Motorabtriebswelle vorge¬ spannt ist. Die oben zweitgenannte Aufgabe wird erfmciungsgemäß dadurch gelost, dass bei einer eingangs genannten Feststellbremse ein erfindungsgemäßer Seilzugantrieb vorgesehen ist, wobei der Seilzugantrieb mit einer Bremseinrichtung zu deren Betätigung wirkverbunden ist.

Bei der Erfindung ist das von dem Antriebsmotor spannbare Seil ein Bremsseil der eigentlichen Bremseinrichtung der Feststellbremse. Nicht zu verwechseln mit dieser Bremsein¬ richtung ist der Bremsstrang in dem Seilzugantrieb, welcher Bremsstrang die Spannung in dem Bremssei] hält. Die erfin¬ dungsgemäße Feststellbremse ist aufgrund ihrer präzisen Do- sierbarkeit, zuverlässigen Funktion und ihres einfachen, war¬ tungsfreien Aufbaus besonders geeignet zur Verwendung als Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs. Die erfindungsgemäße Feststellbremse weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass mit einfachen Maßnahmen, zum Beispiel der Verwendung eines Kraft¬ sensors zur Messung der Zugkraft des Bremsseiles und einer von den Zugkraftmesswerten abhängigen Steuerung des Antriebs¬ motors, ein (mechanisches) Nachstellen der Feststellbremse überflussig wird; sie kann in sehr weiten Grenzen dann immer ihre opti-male Bremswirkung entfalten, ohne dass zum Beispiel eine Längung des Bremsseiles zu einem Nachlassen der Brems¬ wirkung führen würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird im Folgenden näher be¬ schrieben. Es zeigen

Figur 1 einen Seilzugantrieb in einer perspekti¬ vischen Darstellung, Figur 2 den Seilzugantrieb nach Figur 1 in einer

Seitenansicht und

Figuren 3a bis 3d jeweils einen Schnitt durch den Seilzug¬ antrieb nach Figur 1 in verschiedenen Be- triebszuständen.

Sich jeweils entsprechende Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Seilzugantrieb 1 mit einer Grundplatte 2, die als Antriebsmo¬ tor 3 des Seilzugantriebs 1 einen Elektromotor mit einer die Grundplatte 2 durchgreifenden Motorabtriebswelle 4 haltert. Ein Getriebe 5 verbindet die Motorabtriebswelle 4 mit einem an eine nicht selbsthemmende Stellspindel 6 angeschlossenen Seil 7. Das Seil 7 kann zum Beispiel ein Bremsseil einer hier nicht weiter dargestellten Feststellbremse eines Kraftfahr¬ zeugs sein.

Über einen Antriebsstrang 8 des Getriebes 5 ist das Seil 7 mittels des Antriebsmotors 3 spann- oder anziehbar. Der An¬ triebsstrang 8 weist ein Stirnradgetriebe i'9 mit einem ersten, auf der Motorabtriebswelle 4 sitzenden Stirnrad als Antriebs- strangeingangsrad 10, weiteren Stirnrädern 11, 12 und einem auf der Stellspindel 6 angeordneten letzten Stirnrad als An- triebsstrangausgangsrad 13 auf.

Parallel zum Antriebsstrang 8 verläuft ein die Motorabtriebs¬ welle 4 mit dem Seil 7 verbindender Bremsstrang 14, der eine Selbsthemmung aufweist. Der Bremsstrang 14 besitzt ein auf der Motorabtriebswelle 4 sitzendes Kegelrad als Bremsstrang- eingangsrad 15, ein mit diesem in Eingriff befindliches Ke- gelrad 16, das auf einer Schneckenwelle 17 mit einer Schnecke 18 angeordnet ist, und ein Schneckenrad als Bremsstrangaus- gangsrad 19, das auf der Stellspindel 6 angeordnet ist. Die beiden Kegelrader am Eingang des BremsStranges konnten auch durch eine Schraubradanordnung ersetzt werden.

Die Selbsthemmung des Bremsstranges 14 wird von einem das Schneckenrad und die Schnecke 18 aufweisenden Schneckenradge¬ triebe 20 bewirkt. Die Übersetzung des Antriebsstranges 8 entspricht derjenigen des Bremsstranges 14, so dass der An¬ triebsstrang 8 und der Bremsstrang 14 mit jeweils gleicher Drehzahl auf die Stellspindel 6 wirken.

Der in Figur 2 dargestellten Seitenansicht des Seilzugan— triebs 1 ist neben dem allgemeinen Aufbau des Seilzugantriebs 1 mit Antriebsmotor 3, Grundplatte 2, Antriebsstrang 8, pa¬ rallelem Bremsstrang 14 und Stellspindel 6 ein stilisiert an dem Seil 7 eingezeichneter Kraftsensor 21 zur Erfassung einer Zugkraft des Seiles 7 zu entnehmen. Der Kraftsensor 21 ist über .eine elektrische Leitung 22 mit einer Motorsteuerelekt- ronik 23 zur Steuerung des Antriebsmotors 3, insbesondere zu dessen Abschaltung bei Erreichen eines vorbestimmten Kraftni¬ veaus der Zugkraft des Seiles 7, versehen.

Das Zusammenwirken von Antriebsmotor 3, der ein Reversiermo¬ tor ist, und Antriebsstrang 8 sowie Bremsstrang 14 wird im folgenden anhand der Figuren 3a bis 3d, die jeweils einen Ausschnitt eines Schnittes A - A aus Figur 2 in verschiedenen Betπebszustanden des Seilzugantriebs 1 zeigen, naher erläu¬ tert.

Figur 3a zeigt den Betriebszustand "Anziehen", der bis zum Erreichen der Endstellung dos zu spannenden Seiles dauert. Die Motorabtriebswelle 4, die in Richtung eines Pfeils 24 be¬ wegt wird, weist einen drehfest mit ihr verbundenen Mitnehmer 25 auf. Dieser Mitnehmer 25 liegt an einem Mitnehmer 26 des als Kegelrad ausgebildeten Bremsstrangeingangsrades 15 (siehe auch Figur 2) sowie an einem Mitnehmer des als Stirnrad aus¬ gebildeten Antriebsstrangeingangsrades 10 (siehe auch Figur 2) an. In der Ansicht nach Figur 3a wird der Mitnehmer des Antriebsstrangeingangsrades 10 von dem Mitnehmer 26 des Bremsstrangeingangsrades 15 verdeckt.

Bei Betätigung des Antriebsmotors in Anziehrichtung laufen somit Antriebsstrang und Bremsstrang in die gleiche Richtung, bis der Antriebsmotor, beispielsweise ausgelöst durch ein Signal des Kraftsensors, abgeschaltet wird. Nach dem Abschal¬ ten des Antriebsmotors versucht die auf dem Seil stehende Kraft, zum Beispiel aus der Feststellbremse, die nicht selbsthemmende Stellspindel zurückzudrehen.

Da das Antriebsstrangeingangsrad 10 und das Betriebsstrang- eingangsrad 15 voneinander getrennt sind und einen radialen Freilauf (in diesem Ausführungsbeispiel von in etwa 300°) ge¬ geneinander besitzen, kann der Antriebsstrang - wie in Figur 3b, die den Betriebszustand "Entspannen" zeigt, dargestellt - über den Mitnehmer 27 des Antriebsstrangeingangsrades 10 nur soweit, die Summe des gesamten Zahnspiels überwindend, in Richtung eines Pfeils 28 zurückdrehen (zum Beispiel um 10° bis 15°), bis das als Schneckenrad ausgebildete Bremsstrang- ausgangsrad an der Schnecke selbsthemmend zur Anlage kommt. Das Bremsstrangeingangsrad 15 bleibt dabei stehen. Das An¬ triebsstrangeingangsrad 10 und das Bremsstrangeingangsrad 15 sind also gegeneinander um eine - hier von der Motorabtriebs¬ welle 4 gebildete — gemeinsame Drehachse verdrehbar. Dabei wirkt eine hier nicht sichtbare Drehfeder auf das An- triebsstrangeingangsrad 10, um das Bremsstrangeingangsrad 15 zum Aufbau der Selbsthemmung ungehindert und frei zu halten. Das Antriebsstrangeingangsrad 10 ist somit entgegen seiner Antriebsdrehrichtung beim Spannen des Seiles gegen die Motor¬ abtriebswelle 4 vorgespannt.

Wird der Antriebsmotor als Reversiermotor nachfolgend derart bestromt, dass sich die Motorabtriebswelle 4 in einer der An¬ ziehrichtung entgegengesetzten, durch einen Pfeil 29 in Figur 3c, die den weiteren Betriebszustand "Lösen" zeigt, symboli¬ sierten Löserichtung bewegt, nimmt zuerst der auf der Motor¬ abtriebswelle 4 sitzende Mitnehmer 25 das Bremsstrangein¬ gangsrad 15 mit und hebt damit die Selbsthemmung der Schnecke mit dem Betriebsstrangausgangsrad (Schneckenrad) auf, und zwar bis der vorgenannte Mitnehmer 25 auch auf das Antriebs¬ strangeingangsrad 10 mit dessen Mitnehmer 27 trifft.

Dann laufen sowohl der Antriebssträng als auch der Brems¬ strang in Löserichtung bis der Antriebsmotor in einer End¬ stellung abgeschaltet wird. Dieser Betriebszustand "Lösen al¬ le" ist in Figur 3d dargestellt, wobei der Mitnehmer 26 des Bremsstrangeinga-ngsrades 15 wiederum den Mitnehmer des An- triebsstrangeingangsrades 10 verdeckt.

Um bei angezogenem Seil 7 ein Lösen des Seils zu ermöglichen, wenn ein Stromausfall erfolgt und damit der Antriebsmotor 3 nicht funktionsfähig ist, kann vorteilhaft durch ein an die Schneckenwelle 17 ansetzbares (Hand-)Werkzeug ein manuelles Rückdrehen des Antriebs und damit Entspannen des Seils 7 er¬ folgen.

Claims

Patentansprüche

1. Seilzugantneb mit einem Antriebsmotor zum Spannen ei¬ nes Seiles mittels eines eine Motorabtriebswelle des Antriebsmotors über einen Antriebsstrang mit dem Seil verbindenden Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Antriebsstrang (8) paralleler, die Motor¬ abtriebswelle (4) mit dem Seil (7) verbindender Brems¬ strang (14) vorgesehen ist, der eine Selbsthemmung auf¬ weist.

2. Seilzugantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine auf das Seil (7) wirkende Stell- spindel (6) als Abtriebsglied des Getriebes (5) vorge¬ sehen ist.

3. Seilzugantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Antriebsstrang (8) und der Bremsstrang (14) mit jeweils gleicher Drehzahl auf die Stellspd ndel (6) wirken.

4. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsstrang (14) ein Schneckenradgetriebe (20) aufweist.

5. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (8) ein Stirnradgetriebe (9) aufweist.

6. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftsensor (21) zur Erfassung einer Zugkraft des Seiles (7) vorgesehen ist.

7. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (3) ein elektrischer Reversiermotor ist.

8. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Motorab- traebsweJle (4) angetriebenes AntπebssLrangei ngangsrad (10) und ein von der Motorabtriebswelle (4) angetriebe¬ nes Bremsstrangcingangsrad (15) gegeneinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar sind.

9. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorabtriebswel¬ le (4) einen an einen Mitnehmer (27) des Antriebs- strangeingangsrades (10) und an einen Mitnehmer (26) des Bremsstrangemgangsrades (15) angreifbaren, das An- triebsstrangeingangsrad (10) und/oder das Bremsstrang- emgangsrad (15) antreibenden Mitnehmer (25) aufweist.

10. Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsstrang- emgangsrad (10) entgegen seiner Antriebsdrehrichtung beim Spannen des Seiles (7) gegen die Motorabtriebswel¬ le (4) vorgespannt ist.

11. Feststellbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Seilzugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Seilzugantrieb mit einer Bremsein¬ richtung zu deren Betätigung wirkverbunden ist.