DE60124308T2

DE60124308T2 - Federbremsstellglied

Info

Publication number: DE60124308T2
Application number: DE60124308T
Authority: DE
Inventors: Lars Severinsson
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: SE0004716D0; DE60124308D1; AU2002216549A1; SE0004716L; WO2002049892A1; SE520546C2; ATE344168T1; EP1349757B1; US20040055838A1; US6851533B2; JP2004520547A; EP1349757A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federbremsenauslöser zur Verwendung in Verbindung mit einem Betriebsbremsenauslöser mit einem Drehbetriebsschaft, wobei der Federbremsenauslöser einen Auslöserschaft in Rotationskommunikation mit dem Betriebsbremsenauslöserschaft aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Betriebsbremsenauslöser mit einem Elektromotor als seine Energieversorgungseinrichtung ist bekannt. Die Drehbewegung des Motorschafts wird in eine lineare, Bremsenanwendungsbewegung von Bremsbelägen oder dergleichen transformiert, welche mit einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel eines Fahrzeugs wie z.B. eines Straßenfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugs zusammenwirken.
Für einen solchen Betriebsbremsenauslöser ist es von Bedeutung, eine Parkbremsung zu erreichen, wenn das Fahrzeug geparkt ist und der Betriebsbremsenauslöser elektrisch abgeschaltet ist. Es kann auch wichtig sein, dass die Bremsen im Fall eines Ausfalls der Lieferung von Elektrizität zum Betriebsbremsenauslöser angewendet werden.
Auf dem Fachgebiet ist es gut bekannt, von einer leistungsstarken Feder in einem Federbremsenauslöser für den Zweck des Erhaltens der Park- und Notbremsung Gebrauch zu machen. Im Fall eines Drehbetriebsschafts des Betriebsbremsenauslösers ist es offensichtlich geeignet, dass ein Federbremsenauslöserschaft mit dem Betriebsbremsenschaft verbunden ist oder in Rotationskommunikation steht. FR 7404500 beschreibt eine regenerative Bremsvorrichtung, wobei die kinetische Bremsenergie in einer großen Uhrfeder gespeichert wird.
Die Erfindung
Ein Federbremsenauslöser, der durch den Betriebsbremsenauslöser mechanisch geladen werden kann und eine Bremsanwendungskraft nach Belieben oder bei der Unterbrechung der Spannungsversorgung bereitstellt, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch
eine Uhrfeder oder Spiralfeder, die an ihrem Außenende an einem Federbremsenauslösergehäuse angebracht ist und bei einer Rotation des Auslöserschafts in eine Bremsenlöserichtung mechanisch geladen wird,
eine elektrische Spule, die die Uhrfeder in ihrem geladenen Zustand hält, wenn sie elektrisch mit Energie versorgt wird, und
eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Rotationsenergie der Uhrfeder an den Auslöserschaft in einer Bremsenanwendungsrichtung, wenn die Spule abgeschaltet ist, die aber eine freie Rotation des Schafts in jede Richtung erlaubt, wenn die Spule mit Energie versorgt wird.
Vorzugsweise umfasst die Übertragungseinrichtung
eine zylinderförmige Nabe, die in Relation zu dem Schaft drehbar angeordnet ist und an der das Innenende der Uhrfeder angebracht ist,
eine Verschlussfeder, die die Nabe mit dem Schaft verbindet, und
eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebszustands der Verschlussfeder in Relation zu der Nabe mittels der Spule
In einem praktischen Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinrichtung in axialer Reihenfolge
eine Bremsscheibe nahe der Spule, die mit der Nabe in Keileingriff steht,
eine Platte, die an dem Auslösergehäuse angebracht ist, und
eine Steuerscheibe, die mit der Verschlussfeder in internem Eingriff steht.
Hierbei kann die Verschlussfeder mit der Nabe mittels einer Hülse mit einem bestimmten umlaufenden Spielraum in Relation zur Nabe verbunden sein. Dieser umlaufende Spielraum kann dadurch erhalten werden, dass die Hülse einen Stift aufweist, der in eine umlaufende Nut in der Nabe eingreift.
Die Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen gilt
1 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugscheibenbremsenanordnung, die die Erfindung verkörpert,
2 ist eine Schnittansicht eines Federbremsenauslösers in der Bremsenanordnung von 1,
3 ist eine Stirnansicht von links in 2 und in einem kleineren Maßstab des Auslösers von 2, und
4 und 5 sind schematische Schnittdarstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Federbremsenauslösers gemäß der Erfindung in zwei Arbeitspositionen.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine Fahrzeugscheibenbremsenanordnung ist in 1 gezeigt. Ein Scheibenbremsensattel 1 ist in einem Fahrzeuggestellrahmen (nicht dargestellt) rittlings über einer Bremsscheibe 2 auf einer Fahrzeugachse (nicht dargestellt) montiert. Ein Elektromotor 3 mit einem Drehantriebsschaft 3' ist im Bremssattel 1 montiert. Einrichtungen, die hier nicht weiter beschrieben werden, sind im Bremssattel 1 zum Transformieren der Drehbewegung des Antriebsschafts 3' in eine lineare Bremsenanwendungsbewegung eines ersten Bremsbelags 4 für den Bremseingriff mit der Bremsscheibe 2 vorgesehen. Ein zweiter Bremsbelag 5 ist am Bremssattel 1 befestigt.
Die Scheibenbremse wird folglich bei der Drehung des Elektromotors 3 in einer Richtung angewendet und bei der Drehung in der entgegengesetzten Richtung gelöst. Der Elektromotor 3 wirkt folglich als normaler Betriebsbremsenauslöser.
Die Erfindung betrifft einen Federbremsenauslöser 6 vorzugsweise zum Montieren am Elektromotor 3, wie in 1 gezeigt ist. Dieser Auslöser 6 kann hauptsächlich als Parkbremsenauslöser, aber auch als Notauslöser verwendet werden. Der Auslöser 6 kann auch zum Hinzufügen von Bremskraft bei einer Betriebsbremsenanwendung verwendet werden.
Der Federbremsenauslöser 6 ist in 2 (und auch in einer Stirnansicht in 3) gezeigt.
Der Auslöser 6 besitzt ein Gehäuse 10 zur Befestigung am Ende des Elektromotors 3 in einer geeigneten Weise. Ein Auslöserschaft 11 soll mit dem Antriebsschaft 3' des Elektromotors 3 verbunden werden und dreht sich folglich zusammen damit.
Eine im Allgemeinen zylindrische Nabe 12 ist am Schaft 11 mittels Buchsen 13 drehbar angeordnet. Eine starke Uhrfeder oder Spiralfeder 14 ist im Gehäuse 10 koaxial zum Schaft 1 angeordnet, wobei eines ihrer Enden am Gehäuse 10 und das andere Ende an der Nabe 12 befestigt ist.
Eine elektrische Spule 15 ist in einem ringförmigen Spulengehäuse 16, das im Gehäuse 10 befestigt ist, angeordnet. Die Spule 15 kann von außen durch einen elektrischen Strom nach Belieben mit Energie versorgt werden. Die Nabe 12 ist im Spulengehäuse 16 mittels eines Lagers 17 gelagert.
Eine Bremsscheibe 18, die axial außerhalb des Gehäuses 10 und benachbart zur Spule 15 angeordnet ist, steht bei 19 in Keileingriff mit der Nabe 12, so dass sich die Bremsscheibe 18 mit der Nabe 12 dreht, sich jedoch relativ zu dieser axial bewegen kann.
Eine Platte 20 ist außerhalb der Bremsscheibe 18 angeordnet und ist am Gehäuse 10 mittels Schrauben 21 befestigt. Eine Steuerscheibe 22 ist wiederum außerhalb der Platte 19 angeordnet.
Eine Hülse 23 mit einem Stift 23' greift in eine umlaufende Nut in der Nabe 12 ein, so dass eine gewisse relative Drehung von beispielsweise bis zu 15° zwischen der Nabe 12 und der Hülse 23 zugelassen werden kann.
Eine Verschlussfeder 24 ist derart angeordnet, dass ihr Zwischenabschnitt mit dem Schafft 11 in internem Eingriff steht, ihr Abschnitt rechts in 2 mit der Hülse 23 in internem Eingriff steht und ihr Abschnitt links in 2 mit der Steuerscheibe 22 in externem Eingriff steht.
Die Funktion der Vorrichtung, wie gezeigt und beschrieben, ist folgendermaßen:
Laden der Uhrfeder 14
Es wird angenommen, dass sich die Uhrfeder 14 am Beginn in einem entspannten Zustand befindet. Die Spule 15 wird nicht mit Energie versorgt.
Beim Lösen der Scheibenbremsenanordnung, an der der Federbremsenauslöser 6 befestigt ist, wird der Schaft 11 in einer Löserichtung gedreht. Die Verschlussfeder 24 überträgt diese Drehung auf die Nabe 12 – und folglich auf das innere Ende der daran befestigten Uhrfeder 14 – über die Hülse 23 und den Stift 23'. Die Steuerscheibe 22 folgt auch dieser Drehung.
Wenn ein gewünschtes Drehmoment in der Uhrfeder 14 aufgebaut wurde, wird die Spule 15 mit Energie versorgt. Hierdurch wird ein Magnetfluss erzeugt, der die Bremsscheibe 18 gegen die Stirnflächen 16' und 16'' des Spulengehäuses 16 anzieht, so dass die Drehung der Bremsscheibe 18 durch Reibung beendet wird. Dies bedeutet wiederum, dass die Nabe 12 gestoppt wird.
Durch geeignete Löcher 18' in der Bremsscheibe 18 wird der Magnetfluss auch zur Platte 20 und zur Steuerscheibe 22 umgelenkt, die somit ebenso angezogen werden. Dies bedeutet, dass die Steuerscheibe 22 auch rotationsmäßig verriegelt wird.
Die Uhrfeder 14 wird hierdurch für eine zukünftige gesteuerte Abgabe von Rotationsenergie in der entgegengesetzten Drehrichtung des Schafts 11 oder mit anderen Worten für die Anwendung der Scheibenbremse geladen oder belastet.
Bei einer ersten Drehbewegung des Schafts 11 in der Anwendungsrichtung dreht die Verschlussfeder 24 die Hülse 23, so dass der Stift 23' seine andere Position in Bezug auf die Nabe 12 annimmt.
Drehen des Schafts 11 ohne Anwendung des Federbremsenauslösers 6
Wenn der Schaft 11 durch den Elektromotor 3 für die Betriebsanwendung der Scheibenbremse gedreht wird und wenn die Spule 15 mit Energie versorgt wird, folgt die Verschlussfeder 24 dem Schaft 11 und gleitet innen an der Hülse 23 und außen in der Steuerscheibe 22.
Wenn andererseits der Schaft 11 für die Betriebsbremsenlösung in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, wird die Verschlussfeder 23 in der Steuerscheibe 22 verriegelt, so dass sie innen in ihrem Zwischenabschnitt am Schaft 11 gleiten muss.
Solange die Spule 15 mit Energie versorgt wird, ist folglich die normale Betriebsbremsenanwendung und -lösung mittels des Betriebsbremsenmotors 3 möglich.
Anwendung des Federbremsenauslösers 6
Wenn die Spule 15 abgeschaltet wird, was entweder nach Belieben zum Parken oder Betriebsbremsen oder für eine Notbremsung stattfinden kann, wenn eine Unterbrechung der Spannungsversorgung besteht, verschwindet der Reibungseingriff bei 16' und 16'', so dass die Bremsscheibe 18 und die Nabe 12 beginnen, sich in der Bremsenanwendungsrichtung unter der Wirkung des Uhrfeder 14 zu drehen. Sobald der Stift 23' wieder seine Position relativ zur Nabe 12 verschoben hat, folgen auch die Hülse 23 und der Schaft 11 der Drehung mittels der Verschlussfeder 24.
Nach der Federbremensanwendung muss der vorstehend beschriebene Vorgang zum Laden der Uhrfeder 14 durch die Drehung des Schafts 11 in der Löserichtung und mit ausgeschalteter Spule 15 wiederholt werden.
Modifikationen
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben und in der Zeichnung gezeigt, ist der Federbremsenauslöser 6 am Elektromotor 3 montiert, wobei sein Schaft 11 mit dem Antriebsschaft 3' des Motors verbunden ist, um sich damit zu drehen. Eine offensichtliche Modifikation der in 1 gezeigten Anordnung besteht darin, den Federbremsenauslöser zwischen dem Bremssattel 1 und dem Elektromotor 3 anzuordnen. Als weitere mögliche Modifikation kann der Federbremsenauslöserschaft mit einem anderen sich drehenden Teil im Scheibenbremsensattel verbunden werden, wo die Drehzahl vorzugsweise etwas niedriger ist.
Die Bereitstellung der Hülse 23 mit ihrem Stift 23' ist nur ein Beispiel einer Weise, um die gewünschte Funktion des Ermöglichens der freien Drehung des Schafts 11 in Bezug auf die Nabe 12 trotz der Existenz der Verschlussfeder 24 für ihre Rotationsverbindung zu erhalten. Ein weiteres Beispiel, das in der Praxis verwendet werden kann, besteht darin, die Hülse mit ihrem Stift zu beseitigen und die Nabe 12 im Bereich für die Verschlussfeder 24 mit einem Teil mit einem geringfügig verringerten Durchmesser zu versehen.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel in den Konstruktionsdetails beispielsweise im Hinblick auf die Lagerung der verschiedenen Drehteile geändert werden kann. Die Steuerscheibe 22 kann auch in zwei Teile in Keileingriff miteinander unterteilt werden.
Der Federbremsenauslöser wurde hauptsächlich bei seiner Verwendung als Park- und Notauslöser beschrieben. Es kann jedoch auch als zusätzlicher Betriebsbremsenauslöser verwendet werden. In diesem Fall kann der normale Betriebsbremsenauslöser zum Liefern der Kraft für normale Bremsenanwendungen bemessen werden, wenn jedoch eine höhere Kraft erforderlich ist, kann die Kraft vom Federbremsenauslöser hinzugefügt werden. In dieser Weise können dem Betriebsbremsenauslöser kleinere Abmessungen gegeben werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 4 und 5 gezeigt. Teile, die zu entsprechenden Teilen im Ausführungsbeispiel von 1-3 ähnlich sind, sind dieselben Bezugsziffern mit dem Zusatz "A" gegeben. Der Deutlichkeit halber ist nur 4 mit Bezugsziffern versehen.
Folglich finden wir in 4 ein Auslösergehäuse 10A, einen Auslöserschaft 11A, eine Nabe 12A, eine Uhrfeder oder Spiralfeder 14A (mit dem Gehäuse und der Nabe verbunden), eine elektrische Spule 15A, ein Spulengehäuse 16A (am Gehäuse 10A befestigt) und eine Bremsscheibe 18A in Keileingriff mit der Nabe bei 19A.
Der Auslöserschaft 11A ist mit einem Endflansch 11A' für den möglichen Eingriff mit der Bremsscheibe 18A mittels einer Zahnkupplung 30 versehen. Die Bremsscheibe 18A ist nach links in der Zeichnung durch eine Druckfeder 31 vorgespannt, die am Spulengehäuse 16A über ein axiales Lager 32 ruht.
4 zeigt eine Position, in der die Spule 15A mit Energie versorgt wird und die Zahnkupplung 30 ausgekuppelt ist, wohingegen in 5 die Spule 15A abgeschaltet ist und die Zahnkupplung eingekuppelt ist.
Ausgehend von einer Situation, in der die Feder 14A entspannt ist und die Spule 15A abgeschaltet ist (5) kann eine Bremsenlösedrehung des Auslöserschafts 11A die Feder 14A über die Zahnkupplung 30, die Bremsscheibe 18A, die Keile 19A und die Nabe 12A aufwickeln oder mit Energie versorgen.
Die Spule 15A wird mit Energie versorgt, wenn ein gewünschtes Drehmoment in der Feder 14A (4) aufgebaut wurde, was bedeutet, dass die Zahnkupplung 30 ausgekuppelt wird, wobei der Auslöserschaft 11A sich frei in beiden Richtungen drehen lassen wird, und dass die Bremsscheibe 18A (und folglich die Nabe 12A) durch Reibung gegen die Drehung gehalten wird.
Wenn die Spule 15A wieder abgeschaltet wird (5), wird die Bremsscheibe 18A in Eingriff mit dem Auslöserschaftflansch 11A' über die Zahnkupplung 30 vorgespannt, so dass der Bremsschaft 11A in der Bremsenanwendungsrichtung gedreht wird.
Dieses Ausführungsbeispiel kann in derselben Weise wie das erste Ausführungsbeispiel verwendet werden.

Claims

Federbremsenauslöser (6) zur Verwendung in Verbindung mit einem Betriebsbremsenauslöser (3) mit einem Drehbetriebsschaft (3'), wobei der Federbremsenauslöser (6) einen Auslöserschaft (11; 11a) hat, der mit dem Betriebsbremsenauslöserschaft (3') in Rotationskommunikation steht, gekennzeichnet durch eine Uhrfeder oder Spiralfeder (14; 14A), die an ihrem Außenende an einem Federbremsenauslösergehäuse (10; 10A) angebracht ist und bei einer Rotation des Auslöserschafts (11; 11A) in eine Bremsenlöserichtung mechanisch geladen wird, eine elektrische Spule (15; 15A), die die Uhrfeder in ihrem geladenen Zustand hält, wenn die elektrische Spule (15; 15A) elektrisch mit Energie versorgt wird, und eine Übertragungseinrichtung (12, 24, 18-22; 12A, 18A, 30) zum Übertragen der Rotationsenergie der Uhrfeder an den Auslöserschaft in einer Bremsenanwendungsrichtung, wenn die Spule abgeschaltet ist, die aber eine freie Rotation des Schafts in jede Richtung erlaubt, wenn die Spule mit Energie versorgt wird.
Federbremsenauslöser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung umfasst: eine zylinderförmige Nabe (12), die in Relation zu dem Schaft (11) drehbar angeordnet ist und an der das Innenende der Uhrfeder (14) angebracht ist, eine Verschlussfeder (24), die die Nabe (12) mit dem Schaft (11) verbindet, und eine Steuereinrichtung (18-22) zum Steuern des Betriebszustands der Verschlussfeder in Relation zu der Nabe mittels der Spule (15).
Federbremsenauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18-22) in axialer Reihenfolge umfasst: eine Bremsscheibe (18) nahe der Spule (15), die mit der Nabe (12) in Keileingriff steht, eine Platte (20), die an dem Auslösergehäuse (10) angebracht ist, und eine Steuerscheibe (22), die mit der Verschlussfeder (24) in internem Eingriff steht.
Federbremsenauslöser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussfeder (24) mittels einer Hülse (23), die in Relation zu der Nabe einen bestimmten umlaufenden Spielraum hat, mit der Nabe (12) verbunden ist.
Federbremsenauslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (23) einen Stift (23') hat, der in eine umlaufende Nut in der Nabe (12) eingreift.
Federbremsenauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung umfasst: eine zylinderförmige Nabe (12A), die in Relation zu dem Schaft (11) drehbar angeordnet ist und an der das innere Ende der Uhrfeder (14) angebracht ist, eine axial bewegbare Bremsscheibe (18A), die mit der Nabe (12A) in Keileingriff steht, und eine Zahnkupplung (30) zwischen dem Auslöserschaft (11A) und der Bremsscheibe, wobei die Kupplung eingerastet ist, wenn die Spule (15A) abgeschaltet ist.
Federbremsenauslöser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkupplung (30) durch eine Federvorspannung eingerastet ist.