-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellbremse für Fahrzeuge
mit besonders kompaktem und robustem Aufbau.
-
Feststellbremsen
für Fahrzeuge
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. In jüngster
Zeit werden die bekannten Handbremsen, welche über einen Seilzug eine Bremseinheit
am Rad eines Fahrzeugs betätigen,
verstärkt
durch sogenannte Cable-Puller ersetzt, bei denen anstelle des mechanischen
Handbremshebels ein elektrischer oder hydraulischer Antrieb die
notwendige Zugkraft an einem Seilzug aufbringt. Der Antrieb wird
dabei von einem Fahrer mittels eines Schalters oder Knopfes im Fahrzeuginneren
bedient. Derartige Feststellbremsen weisen jedoch immer noch einen
Rest des Seilzugs auf. Insbesondere bei Fahrzeugherstellern besteht
jedoch der Wunsch, das notwendige Gewichtung den notwendigen Bauraum
für die
Feststellbremse weiter zu reduzieren. Ferner treten bei den bekannten
Feststellbremsen Probleme dahingehend auf, dass sich die Feststellbremskraft
bei temperaturbedingten Längenänderungen
an der Bremse ändern
kann.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Feststellbremse
für ein
Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie besonders kompakt und robust aufgebaut ist.
Ferner hat die erfindungsgemäße Feststellbremse
den Vorteil, dass ein Ausgleich von thermischen Längenänderungen
von Bauteilen der Feststellbremse und von Winkeländerungen möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Feststellbremse einen Aktuator aufweist, welcher
unmittelbar an der Bremseinheit angeordnet ist. Der Aktuator umfasst
einen Antrieb und eine Betätigungseinrichtung, wobei
der Aktuator vollständig
in einer Bremseinheit, wie z.B. einer Trommelbremse, angeordnet
sein kann oder der Antrieb ist unmittelbar an einer Gehäusewand
der Bremseinheit angeordnet und die Betätigungseinrichtung innerhalb
des Gehäuses
der Bremseinheit angeordnet. Die Betätigungseinrichtung greift dabei
an einem Hebel der Feststellbremse an und weist ein Ausgleichselement
für thermische Längenänderungen
und für
Winkeländerungen
auf. Somit ist erfindungsgemäß eine Kompensation
von Längen-
und Winkeländerungen
an der Feststellbremse möglich,
so dass verhindert wird, dass Bauteilspannungen in den Aktuator
bzw. die Bremseinheit eingeführt
werden. Durch die unmittelbare Anordnung des Aktuators an der Bremseinheit
kann ferner auf zusätzliche
Seilzüge
für die
Feststellbremse verzichtet werden.
-
Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Vorzugsweise
umfasst die Betätigungseinrichtung
des Aktuators einen Zuganker, welcher mit einer Spindeleinrichtung
verbunden ist. Das Ausgleichselement umfasst ein elastisches Element
und ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement am Zuganker
schwenkbar angeordnet ist. Dadurch kann eine Relativposition des
Verbindungselements relativ zum Zuganker verändert werden, wodurch ein Ausgleich
von Winkeländerungen
möglich ist.
Das elastische Element wird für
einen Ausgleich von thermischen Längenänderungen verwendet.
-
Besonders
bevorzugt ist das elastische Element eine Tellerfeder und das Verbindungselement am
Zuganker ist in einer Durchgangsbohrung im Zuganker mit Spiel angeordnet.
Das Spiel zwischen Verbindungselement und Zuganker ist dabei derart gewählt, dass
ein Schwenken des Verbindungselements gegenüber dem Zuganker in einem vorbestimmten
Bereich möglich
ist, um Winkeländerungen auszugleichen.
Es sei angemerkt, dass alternativ auch der Zuganker und/oder das
Verbindungselement aus einem elastischen Material hergestellt sein kann,
um thermische Längenänderungen
auszugleichen und Winkeländerungen
zu ermöglichen.
-
Vorzugsweise
ist der Zuganker mit einer Mutter der Spindeleinrichtung verbunden,
wobei die Mutter gegen Rotation gesichert ist. Wenn somit die Spindel
der Spindeleinrichtung durch den Antrieb angetrieben wird, verschiebt
sich die Mutter auf der Spindel in Längsrichtung, so dass abhängig von
der Drehrichtung der Spindel die Betätigungseinrichtung bewegt wird,
um die Feststellbremse zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
-
Um
ein Verklemmen der Betätigungseinrichtung
zu verhindern, ist vorzugsweise eine Anschlageinrichtung für eine Wegbegrenzung
vorgesehen. Die Anschlageinrichtung verhindert dabei beim Lösen der
Feststellbremse, dass der Hebel übermäßig ausgelenkt
wird. Dadurch wird verhindert, dass beim Lösen der Feststellbremse zu
große
Kräfte
auf den Hebel der Bremseinheit ausgeübt werden.
-
Die
Anschlagseinrichtung umfasst vorzugsweise einen ersten Radialanschlag
an der Mutter und einen zweiten Radialanschlag an der Spindel der Spindelvorrichtung.
Dabei ist der zweite Radialanschlag vorzugsweise an einem Kopf der
Spindel angeordnet. Wenn aufgrund der Rotation der Spindel der zweite
Radialanschlag dabei gegen den ersten Radialanschlag an der Mutter
anliegt, wird eine weitere Rotation der Spindel unterbunden, so
dass eine Endposition im gelösten
Zustand der Feststellbremse der Spindeleinrichtung erreicht ist.
-
Vorzugsweise
umfasst der Radialanschlag dabei noch ein Dämpferelement, um bei Kontakt
der beiden Radialanschläge
auftretende Geräusche
zu verhindern.
-
Um
einen besonders kompakten Aufbau zu ermöglichen, ist eine Ausgangswelle
des Antriebs vorzugsweise parallel zu der Spindel der Spindelvorrichtung
angeordnet. Dadurch können
der Antrieb und die Betätigungseinrichtung
unmittelbar benachbart angeordnet werden.
-
Vorzugsweise
ist zwischen dem Antrieb und der Spindeleinrichtung ein Getriebe
und/oder eine Kupplung angeordnet. Das Getriebe ist vorzugsweise
ein Taumelscheibengetriebe oder ein Planetengetriebe oder ein Harmonic-Drive-Getriebe
oder ein Zahnriemengetriebe.
-
Vorzugsweise
ist die Spindeleinrichtung in Axialrichtung leicht vorgespannt.
Dadurch wird eine zusätzliche
thermische Längenausgleichsmöglichkeit
geschaffen und ferner können
Bauteiletoleranzen ausgeglichen werden.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer Feststellbremse gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
schematische Schnittansicht eines Aktuators gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel,
-
3 eine
schematische, teilweise geschnittene Draufsicht der Betätigungseinrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels,
-
4 eine
Seitenansicht der in 3 gezeigten Betätigungseinrichtung,
-
5 eine
Seitenansicht eines Mitnahmestiftes an der Mutter und
-
6 eine
schematische Ansicht einer Feststellbremse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine
Feststellbremse 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt
schematisch den grundsätzlichen
Aufbau der Feststellbremse 1. Die Feststellbremse 1 umfasst
eine Bremstrommel 3, in welcher eine erste Bremsbacke 4 und
eine zweite Bremsbacke 5 angeordnet sind. Die Bremsbacken 4, 5 können über einen
Hebel 2 gegen die Innenseite der Bremstrommel 3 gedrückt werden.
Wie durch den Pfeil A gekennzeichnet, setzt am Hebel 2 ein
Aktuator 6 an, um den Hebel um einen Drehpunkt D zu schwenken, und
um die Bremsbacken 4, 5 an die Bremstrommel 3 anzulegen.
-
2 zeigt
den Aktuator 6 im Detail. Der Aktuator 6 umfasst
einen Elektromotor 8 und eine Betätigungseinrichtung 9.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Betätigungseinrichtung 9 im
Inneren der Bremstrommel angeordnet und der Elektromotor 8 ist
außerhalb
der Bremstrommel angeordnet. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet
dabei ein Gehäuse
der Bremstrommel 3.
-
Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird eine Rotation einer Abtriebswelle 28 des
Elektromotors 8 über ein
Getriebe 13 geändert.
Das Getriebe 13 umfasst dabei ein Zahnriemengetriebe 14 und
ein Untersetzungsgetriebe 15. Das Untersetzungsgetriebe 15 ist in
diesem Fall durch ein Planetengetriebe gebildet, dessen Gehäuse mittels
eines Blockierelements 16 drehfest gehalten ist. Das Blockierelement 16 ist
dabei in einer Öffnung 34 in
einem Getriebegehäuse 21 angeordnet.
-
Wie
weiter aus 2 ersichtlich ist, ist dem Getriebe 13 eine
Spindeleinrichtung 17 nachgeschaltet. Die Spindeleinrichtung 17 umfasst
eine Spindel 18 und eine Mutter 19. Die Mutter 19 ist über ein
Führungselement 20,
welches in einem Langloch 22 im Getriebegehäuse 21 angeordnet
ist, drehfest gehalten, um die Rotationsbewegung der Spindel 18 in eine
translatorische Bewegung umzuwandeln. Mit anderen Worten bewegt
sich die Mutter 19 abhängig von
der Rotationsrichtung der Spindel 18 in Axialrichtung X-X
der Spindel 18 (vgl. 2).
-
5 zeigt
schematisch eine Seitenansicht des Führungselements 20 der
Mutter 19. Wie aus 5 ersichtlich
ist, ist das Führungselement 20 mittels
einer Feder 33 vorgespannt, wodurch insbesondere eine einfache
Montage im Getriebegehäuse 21 ermöglicht wird.
-
3 zeigt
im Detail die Betätigungseinrichtung 9.
Die Betätigungseinrichtung 9 umfasst
einen Zuganker 10, ein als Plattenfeder ausgebildetes elastisches
Element 11 und ein Verbindungselement 12. Das
Verbindungselement 12 ist mit dem Hebel 2 verbunden.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist die Mutter 19 über einen
ersten Verbindungsstift 23 und einen zweiten Verbindungsstift 24 mit
dem Zuganker 10 verbunden. Das Verbindungselement 12 ist
dabei in einer Durchgangsbohrung 10a im Zuganker 10 derart angeordnet,
dass es mit Spiel in der Durchgangsbohrung 10a positioniert
ist. Dadurch ist das Verbindungselement 12 in gewissem
Umfang innerhalb der Durchgangsbohrung 10a schwenkbar.
Dies ist durch den Doppelpfeil S angedeutet (vgl. 3).
Das Verbindungselement 12 kann dabei radial in allen Richtungen
geschwenkt werden und kann dadurch Winkeländerungen des Hebels 2 ausgleichen.
Dadurch wird verhindert, dass diese Bauteile sich gegenseitig verspannen.
-
4 zeigt
eine Seitenansicht des Zugankers 10, welcher ähnlich einer
Zange ausgebildet ist. Der Zuganker 10 umgreift dabei das
Getriebegehäuse 21 seitlich
und wird gemeinsam mit der Mutter 19 bewegt.
-
Wie
weiterhin aus 2 ersichtlich ist, ist eine
Vorspannung des Getriebes 13 durch ein Vorspannelement 29 vorgesehen,
welches sich am Getriebegehäuse 21 abstützt. Eine
Getriebewelle ist dabei an einem Radiallager 25 gelagert.
Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, ist die Spindel 8 an
ihrem dem Getriebe entgegengesetzten Ende an einem Radiallager 26 gelagert.
Ein Axiallager 27 ist benachbart zum Radiallager 26 angeordnet,
um die von dem Vorspannelement 29 ausgeübten Axialkräfte, welche über das
Getriebe 13 auf die Spindeleinrichtung 17 übertragen
werden, aufzunehmen.
-
Wie
weiter aus 2 ersichtlich ist, ist die Spindel 18 mit
einem Kopf 32 versehen. Der Kopf 32 dient einerseits
als Abstützung
der Spindel 18 am Axiallager 27 und andererseits
ist am Kopf 32 ein Teil eines Anschlags angeordnet. Genauer
ist an der Mutter 19 ein erster Radialanschlag 30 und
am Kopf 32 ein zweiter Radialanschlag 31 angeordnet.
Der Anschlag ist dabei in einer Freigaberichtung der Spindel (Rotationsrichtung
zum Lösen
der Feststellbremse) vorgesehen und verhindert, dass der Hebel 2 während des
Freigabevorgangs der Feststellbremse zu weit zurückgestellt wird. Die Radialanschläge 30, 31 stellen
somit einen Endanschlag für
die Freigaberichtung der Feststellbremse dar. Ferner wird durch
die Radialanschläge 30, 31 verhindert,
dass sich die Mutter 19 am Kopf 32 der Spindel 18 festziehen kann.
Ein weiterer Vorteil der Radialanschläge 30, 31 besteht
darin, dass über
die gesamte Lebensdauer der Feststellbremse die Anfangsbedingungen
konstant sind, da die Ausgangsstellung durch die Radialanschläge 30, 31 vorgegeben
ist.
-
Nachfolgend
wird die Funktion der erfindungsgemäßen Feststellbremse 1 beschrieben. Wenn
ein Fahrzeug festgestellt werden soll, betätigt ein Fahrer einen Knopf
oder Schalter im Fahrzeuginneren, welcher ein entsprechendes Signal
an eine nicht gezeigte Steuereinrichtung weitergibt. Die Steuereinrichtung
betreibt daraufhin den Elektromotor 8, wobei die Ausgangsdrehzahl
an der Abtriebswelle 28 des Elektromotors über das
Zahnriemengetriebe 14 und das Untersetzungsgetriebe 15 auf
die Spindel 18 übertragen
wird. Im Ausgangszustand der Feststellbremse, d.h. im gelösten Zustand,
liegt die Mutter 19 nahe dem Kopf 32, wobei sich
der erste Radialanschlag 30 der Mutter 19 mit
dem zweiten Radialanschlag 31 des Kopfes 32 in
Kontakt befindet. Ausgehend von dieser Position wird bei einer Rotation
der Spindel 18 die Mutter 19 in Richtung auf das
Getriebe 13 zu bewegt.
-
In
den 2 und 3 ist nun der Eingriffszustand
der Feststellbremse dargestellt. Gemeinsam mit der Mutter 19 wurde
die Betätigungseinrichtung 9 ebenfalls
in Richtung auf das Getriebe 13 zubewegt, so dass der über das
Verbindungselement 12 mit dem Zuganker 10 verbundene
Hebel 2 betätigt
wurde, um die Bremsbacken 4, 5 an die Bremstrommel 3 anzulegen.
Durch die Auslegung der Durchgangsbohrung 10a, welche das
Verbindungselement 12 mit relativ großem Spiel in sich aufnimmt,
können
Winkeländerungen
durch das Verbindungselement 12 ausgeglichen werden. Dadurch
wird verhindert, dass sich die Bauteile verspannen, so dass geringere
Belastungen der Bauteile auftreten und weiter auch ein verbesserter
Wirkungsgrad erreicht wird. Um auch thermische Längenänderungen auszugleichen, ist das
elastische Element 11 zwischen dem Zuganker 10 und
dem Verbindungselement 12 vorgesehen. Das elastische Element 11 ist
dabei derart ausgelegt, dass es erst zusammengedrückt wird,
wenn nahezu die volle Bremskraft über den Zuganker 10 an
der Feststellbremse aufgebracht ist. Idealerweise wird hierbei der
maximale Federweg des elastischen Elements 11 nicht voll
ausgenutzt. Treten nun thermische Längenänderungen beispielsweise durch
eine Abkühlung
der Bremstrommel 3 auf, würde sich eine Feststellbremskraft
erhöhen.
Erfindungsgemäß wird jedoch
eine thermische Längenänderungen
eines Bauteils durch die Elastizität des elastischen Elements 11 ausgeglichen.
Dadurch wird eine Belastung der Bauteile reduziert und eine Verfügbarkeit
der Feststellbremse verbessert. Das elastische Element 11 hat
auch eine Ausgleichfunktion, falls eine Feststellbremskraft vorübergehend
nachlassen würde. Somit
kann auf eine aufwendige Nachspanneinrichtung verzichtet werden.
-
Da
das Gewinde zwischen der Spindel 18 und der Mutter 19 selbsthemmend
ausgebildet ist, ist ferner auch keine Verriegelungsvorrichtung
notwendig, um einen Eingriffszustand oder gelösten Zustand der Feststellbremse
zu verriegeln.
-
Soll
nun ausgehend von der in den 2 und 3 dargestellten
Feststellbremsposition die Feststellbremse 1 wieder gelöst werden,
wird der Elektromotor 8 in entgegengesetzter Richtung betrieben,
so dass sich die Spindel 18 ebenfalls in entgegengesetzter
Richtung dreht. Dadurch erfolgt eine Rückstellung der Mutter 19 in
Richtung des Pfeils R (vgl. 3), bis
sich der erste Radialanschlag 30 der Mutter 19 mit
dem zweiten Radialanschlag 31 am Kopf 32 der Spindel 18 in
Kontakt befindet. In diesem Fall ist die Feststellbremse 1 wieder
gelöst
und in ihren Ausgangszustand zurückgestellt
worden. Aufgrund einer erhöhten
Stromaufnahme des Elektromotors 8 kann eine derartige Position
festgestellt werden und der Elektromotor 8 abgestellt werden.
-
Durch
die Anordnung des Aktuators 6 unmittelbar an der Bremstrommel 3 kann
ein besonders kompakter Aufbau bereitgestellt werden. Dabei ist außerhalb
der Bremstrommel 3 lediglich der elektrische Antrieb angeordnet
und das Getriebe sowie die Spindeleinrichtung 17 und die
Betätigungseinrichtung 9 sind
innerhalb der Bremstrommel 3 angeordnet. Dadurch ergibt
sich ein besonders platzsparender Aufbau. Ferner ist erfindungsgemäß ein Radialanschlag 30, 31 sowie
eine Ausgleichseinrichtung für Winkeländerungen
und thermische Längenänderungen
integriert.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 6 eine Feststellbremse
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zur Feststellbremse des
ersten Ausführungsbeispiels
weist die Feststellbremse des zweiten Ausführungsbeispiels einen Aufbau
derart auf, dass der Elektromotor 8 und das Getriebe 13 außerhalb der
Bremstrommel der Feststellbremse 1 angeordnet sind. Weiterhin
ist zwischen dem Elektromotor 8 und dem Getriebe 13 eine
Kupplung 35 angeordnet, um eine Verbindung zwischen dem
Elektromotor 8 und dem Getriebe 13 herzustellen
bzw. zu unterbrechen. Der Elektromotor 8 und das Getriebe 13 sind
dabei unmittelbar auf einem Gehäuse 7 der
Bremstrommel 3 angeordnet. Durch die Verwendung der Kupplung ist
es möglich,
dass der Elektromotor 8 in einem Winkel zum Getriebe 13 angeordnet
werden kann, wobei der gesamte Aktuator somit innerhalb eines maximalen
Durchmessers der Bremstrommel angeordnet ist.