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Patent Searching and Data


Title:
PARKING BRAKE COMPRISING A CABLE TRACTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/091986
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a parking brake, especially for a motor vehicle. Said parking brake (1) comprises a cable traction device in order to actuate the brake and opposite cable deflection by means of at least two deflection rollers (6, 7, 19, 20). The deflection rollers (6, 7, 19, 20) are arranged in such a manner that the connection line can be rotated between the rotational axis of at least two deflection rollers (7, 8, 19, 20) with respect to the drive main axis (18). As a result, a parking brake which is simple to construct and which requires a minimum amount of space is produced. Said parking brake can tighten two brake cables with an essentially equal force in an opposite direction.

Inventors:
BAIER-WELT CHRISTIAN (DE)
MUELLER KARLHEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/000320
Publication Date:
October 28, 2004
Filing Date:
January 16, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BAIER-WELT CHRISTIAN (DE)
MUELLER KARLHEINZ (DE)
International Classes:
B60T7/10; B60T11/06; B60T13/74; F16D65/28; (IPC1-7): B60T7/10
Domestic Patent References:
WO2003008248A12003-01-30
Foreign References:
FR2761654A11998-10-09
DE19818339C12000-02-17
EP0754610A11997-01-22
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Feststellbremse (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Seilzugvorrichtung zur Bremsbetätigung und einer gegenläufigen Seilumlenkung mittels wenigstens zweier Umlenk rollen (6, 7, 19, 20), die derart angeordnet sind, dass die Verbindungslinie zwischen den Drehachsen (22,23) wenigstens zweier Umlenkrollen (6,7, 19,20) gegenüber der Antriebs hauptachse (18) verdrehbar ist.
2. Feststellbremse (1) nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine ortsfeste Umlenk rolle (19) und eine rotatorisch oder translatorisch bewegbare Umlenkrolle (20).
3. Feststellbremse (1) nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zwei rotatorisch oder translatorisch bewegbare Umlenkrollen (6,7).
4. Feststellbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine der Umlenkrollen (6,7, 20) an einem Schwenkarm (11,21) angeordnet ist.
5. Feststellbremnse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (11, 21) mittels einer von einem Motor, insbeson dere einem Elektromotor (2), angetriebenen Abtriebswelle (12) verschwenkbar ist.
6. Festellbremse (1) nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Anordnung der Um lenkrollen (6,7, 19,20) und des Drehpunktes des Schwenkar mes (11, 21) im Sinne einer Reduzierung des Moments auf die Abtriebswelle (12).
7. Feststellbremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass beide Um lenkrollen (6,7) am Schwenkarm angeordnet sind.
8. Feststellbremse (1) nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Drehpunkt des Schwenkarmes (11) in etwa mittig zwischen den Drehachsen der Umlenkrollen (6, 7).
9. Feststellbremse (1) nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Drehpunkt des Schwenkarmes (11) asymmetrisch zu den Drehachsen der Umlenk rollen (6,7).
Description:
Beschreibung Feststellbremse mit einer Seilzugvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Feststellbremse, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Bei Feststellbremsen, die auch als Parkbremsen bezeichnet werden, wird eine Betätigungskraft durch einen Seilzug auf eine Radbremse übertragen. In der Praxis wird dies dadurch erreicht, dass zwei Bremsseile, die auch als Bowdenzüge be- zeichnet werden, parallel oder in entgegengesetzter Richtung gestrafft werden. Um eine ungleichmäßige Bremswirkung der ge- bremsten Räder zu vermeiden, ist es dabei erforderlich, dass die Kraft des rechten und des linken Seils durch eine geeig- nete mechanische Verbindung im Wesentlichen gleich ist. Die Bedingung der Kraftgleichheit muss auch dann erfüllt sein, wenn sowohl die rechte als auch die linke Seite der Bremsan- lage bei gleicher Kraft unterschiedliche Zugwege am Seilende erfordern. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Seillängen zur rechten und linken Radbremse bedingt sein.

Hierdurch entstehen unterschiedliche Ersatzsteifigkeiten zwi- schen den einzelnen Seilen.

Aus dem Stand der Technik sind im Fahrzeuginnenraum angeord- nete Handbremshebel bekannt, die eine Seilwaage als Element zum Kraftausgleich verwenden. Eine solche Feststellbremse ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 101 03 295 Cl be- kannt. Mit einer solchen Lösung können die Bremsseile jedoch nur in einer Richtung angezogen werden, weshalb für eine Straffung der Seile in entgegengesetzter Richtung eine nach- folgende Seilumlenkung erforderlich ist. Dies hat zum einen einen erhöhten Platzbedarf zur Folge. Zum anderen sinkt durch die erforderliche Seilumlenkung der Wirkungsgrad des Seilsys- tems.

Ein weiterer Lösungsansatz besteht in der Verwendung eines Spindelsystems zur Straffung der Bremsseile in entgegenge- setzter Richtung. Dabei ist ein Seil an der Spindel selbst angebracht, während das andere Seil mit der Spindelmutter als Gegenstück verbunden ist. Spindel und Spindelmutter sind da- bei schwimmend gelagert, um eine Kraftgleichheit zu gewähr- leisten. Andere Lösungen verwenden eine schwimmend gelagerte gegenläufige Spindel mit einem Rechts-und einem Linksgewinde im Sinne eines Seilspannschlosses. Nachteilig bei diesen Sys- temen sind neben den höheren Kosten einer Spindel gegenüber anderen Getriebeelementen das feste Übersetzungsverhältnis und die hohe Reibung eines spindelbasierten mechanischen Sys- tems.

Bei einem weiteren Lösungsansatz wird schließlich eine ge- schlitzte Scheibe verwendet, durch deren Schlitz der Innenzug der Bremsseile durchgeführt wird. Eine Drehung dieser Schei- be, beispielsweise durch eine Getriebeabtriebswelle, führt zu einer Verkürzung und damit zu einer Straffung des Bowdenin- nenzugs. Die aus Festigkeitsgründen sehr großen Biegeradien der Bremsseile in der Schlitzführung der drehbaren Scheibe erfordern jedoch einen großen Abstand der gezogenen Seile. In der Folge entstehen sehr hohe Drehmomente auf der antreiben- den Welle. Hierdurch wird ein sehr hoch übersetzendes Getrie- be mit einer groß dimensionierten Abtriebswelle notwendig.

Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist die unzureichende Ba- lance zwischen dem rechten und dem linken Seilzug, da die re- lativ hohe Gleitreibung der Schlitzführung stark unterschied- liche Seilkräfte zu beiden Seiten ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktiv einfach aufgebaute Feststellbremse mit geringem Platzbedarf zu schaffen, welche in der Lage ist, zwei Bremsseile mit im Wesentlichen gleicher Kraft in entgegengesetzter Richtung zu straffen. Diese Aufgabe wird durch eine Feststellbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, mit Hilfe eines konstruktiv einfachen Aufbaus unter Verwendung von mindestens zwei Umlenkrollen eine Straffung der Bremsseile zu erreichen, in dem die Verbindungslinie zwischen wenigstens zwei der Um- lenkrollen gegenüber der Hauptachse des Antriebs verdreht wird. Dazu sind die Bremsseile an jeweils einem Ende zu einem durchgehenden Bremsseil verbunden. Dieses Bremsseil wird im Sinne einer gegenläufigen Umlenkung, vorzugsweise um 180°, um die Umlenkrollen geführt, von denen zumindest eine beweglich gelagert ist. Auf diese Weise wird eine Platz sparende Mecha- nik zur Verfügung gestellt. Durch das Verdrehen der Verbin- dungslinie zwischen den Drehachsen mindestens zweier Umlenk- rollen erfolgt eine relative Verschiebung der Rollen zueinan- der, wodurch dem Bremsseil ein Umweg aufgeprägt wird, welcher zu einer Straffung des Bremsseils führt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen beschrieben.

Die Verdrehung der Verbindungslinie zwischen den Drehachsen der Umlenkrollen wird durch die besondere Anordnung der Um- lenkrollen gewährleistet. Dabei kann die eine Umlenkrolle ortsfest angeordnet sein, während die zweite Umlenkrolle ro- tatorisch oder linear bewegbar ist (Anspruch 2). Alternativ dazu können beide Umlenkrollen rotatorisch oder translato- risch bewegbar angeordnet sein (Anspruch 3).

Für eine rotatorische Bewegung der Umlenkrolle ist diese vor- zugsweise an einem Schwenkarm angeordnet (Anspruch 4). Dieser Schwenkarm ist als Schwenkhebel ausgebildet und wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit Hil- fe einer Abtriebswelle verschwenkt (Anspruch 5). Zu diesem Zweck ist der Schwenkarm vorzugsweise starr mit der Abtriebs- welle verbunden. Die Abtriebswelle wird von einem Motor, ins- besondere einem Elektromotor, angetrieben, so dass sich hier- durch eine elektromotorische Feststellbremse ergibt. Beson- ders vorteilhaft dabei ist, dass lediglich ein einziger An-

trieb erforderlich ist. Der wesentlich aufwändigere Einsatz mehrerer Motoren oder einer getrennten Kraftregelung über diese Motoren, wie im Stand der Technik beispielsweise bei Spindel-Lösungen erforderlich, entfällt.

Über eine geeignete Anordnung der beiden Umlenkrollen zuein- ander kann in einer weiteren Ausführung der Erfindung eine Minimierung des Antriebsmoments im Sinne eines Momente- nausgleichs erreicht werden (Anspruch 6). Der Momente- nausgleich kann dabei teilweise oder aber vollständig im Sin- ne einer im angezogenen Zustand momentenfreien Abtriebswelle erfolgen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind beide Umlenkrol- len am Schwenkarm angeordnet (Anspruch 7). Dabei kann in ei- ner ersten Anordnung der Drehpunkt des Schwenkarmes in etwa mittig zwischen den Drehachsen der Umlenkrollen angeordnet sein (Anspruch 8). In einer weiteren Anordnung ist der Dreh- punkt des Schwenkarmes hingegen asymmetrisch zu den Drehach- sen der Umlenkrollen angeordnet (Anspruch 9).

Durch die geringe Teileanzahl ist die erfindungsgemäße Fest- stellbremse äußerst robust und wenig fehleranfällig. Die Aus- gestaltung der Erfindung im Sinne einer Minimierung des An- triebsmoments ermöglicht durch die geringere erforderliche Übersetzung die Einsparung von Getriebestufen und zudem den Einsatz kleinerer Getriebewellen. Dadurch sinkt der Bauraum- bedarf des Getriebes, so dass beispielsweise in einem Kraft- fahrzeug eine mittige Anordnung im Bereich der Hinterachse möglich ist.

Zudem kann die nicht lineare Übersetzung der vorgestellten Lösung mit Momentenausgleich vorteilhaft genutzt werden, um bei ansteigenden Seilkräften während die Bremse geschlossen wird ein im wesentlichen gleichbleibendes Motormoment zu ge- währleisten. Dadurch wird eine bessere, gleichmäßigere Nut- zung des Leistungspotentials des Motors erreicht, was zu ei-

nem geringeren Strombedarf für die verwendeten Elektromotoren führt. Zugleich können die Stellzeiten verkürzt werden.

Durch Verwendung von um sich selbst drehbar gelagerten Um- lenkrollen wird die Reibung für einen Kraft-bzw. Wegaus- gleich der beiden Bremsseile minimiert. Durch einen gleitrei- bungsfreien und damit qualitativ hochwertigen Seilkraftaus- gleich entfällt die beim Stand der Technik erforderliche ex- terne, mit Gleitreibungsverlusten behaftete Seilumlenkung, wie sie bei Systemen mit Seilwaage notwendig ist. Im Ver- gleich zu herkömmlichen Systemen weist daher die erfindungs- gemäße Feststellbremse einen wesentlich höheren Wirkungsgrad auf. Ein Ausgleich des geringen Wirkungsgrades des Seilsys- tems durch eine erhöhte Leistungs-bzw. Kraftabgabe des An- triebes, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist nicht er- forderlich.

Darüber hinaus kann bei der erfindungsgemäßen Lösung mit ei- ner variablen Übersetzung des Getriebes gearbeitet werden, wodurch eine besonders flexible Anpassung an die verschiede- nen Einsatzbedingungen möglich wird.

Durch die geometrische Anordnung mit Momentenausgleich er- folgt eine Minimierung der Getriebebelastung, was zugleich zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Feststellbremse führt.

Die erfindungsgemäße Feststellbremse mit gleitreibungsfreiem Seilkraftausgleich kann in allen Arten von Kraftfahrzeugen und darüber hinaus, beispielsweise in der Antriebs-und För- dertechnik oder aber in Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh- rungsbeispielen beschrieben, die mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert werden, in denen funktionsgleiche Bauteile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Hier- bei zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Aus- führungsform der erfindungsgemäßen Feststellbremse, Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Feststellbremse im gelösten Zustand, Figur 3 die Feststellbremse aus Figur 2 im angezogenen Zu- stand, Figur 4 eine schematische Darstellung einer Seilrollenme- chanik mit vollständigem Momentenausgleich.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Feststellbremse 1 oder Parkbremse abgebildet. Die Feststellbremse 1 umfasst einen Elektromotor 2 und eine damit verbundene Mechanik zur Straf- fung zweier als Bowdenzüge ausgeführten Bremsseile 3,4 in entgegengesetzter Richtung. Die Innenzüge der beiden Bowden- züge sind zu einem durchgehenden Innenzug 5 verbunden. Der Innenzug 5 ist dabei im Sinne einer gegenläufigen Seilumlen- kung um zwei Umlenkrollen 6,7 geführt. Die Umlenkrollen 6,7 oder Seilrollen sind dabei als Seilscheiben ausgebildet, wo- bei der Innenzug 5 in einer umlaufenden Seitenrille 8 geführt wird. Anstelle der Seilscheiben können für die Umlenkung des Seilzuges auch entsprechend ausgebildete Kreissegmente ver- wendet werden.

Die beiden Umlenkrollen 6,7 sind an ihren Mittelpunkten drehbar an einem Schwenkarm 11 angebracht. Jede der beiden Umlenkrollen 6,7 ist dabei an einem Freiende des Schwenkhe- bels 11 angeordnet, während der Schwenkhebel 11 selbst an ei- ner von dem Elektromotor 2 angetriebenen Getriebeabtriebswel- le 12 angebracht ist. Die Drehachsen 9,10 verlaufen parallel zur Längsachse der Getriebeabtriebswelle 12. Der Drehpunkt des Schwenkarmes 11, also seine Befestigung mit der Getriebe- abtriebswelle 12, ist in etwa mittig zwischen den Drehachsen 9,10 der Umlenkrollen 6,7 angeordnet, welche durch die Mit- telpunkte der Umlenkrollen 6, 7 verlaufen.

Der Schwenkarm 11 ist in einer Schwenkebene verschwenkbar, die senkrecht zur in z-Richtung 13 verlaufenden Längsachse der Getriebeabtriebswelle 12 liegt. Da auch die beiden Um- lenkrollen 6, 7 in der durch die Quer-und Längsrichtung 14, 15 des Antriebsgehäuses 16 definierten Schwenkebene liegen, ist eine äußerst kompakte Bauform des Gehäuses 16 möglich.

In dem Gehäuse 16, dessen Oberteil in Figur 1 der Übersicht- lichkeit halber nicht abgebildet ist, sind die Getriebeab- triebswelle 12, der Schwenkarm 11 und die Umlenkrollen 6,7 ebenso wie der Innenzug 5 angeordnet. Außerhalb des Gehäuses 16 laufen die beiden Bremsseile 3,4 als Bowdenzüge in ent- sprechend vorgesehenen Schutzhülsen 17, welche am Gehäuse 16 befestigt sind.

Eine Betätigung der Feststellbremse 1, also ein Einschalten des Elektromotors 2, führt zu einer Rotation der Abtriebswel- le 12 und damit zu einem Verschwenken des Hebelarmes 11.

Hierdurch wird die in Schwenkarmlängsrichtung verlaufende Verbindungslinie zwischen den Drehachsen der Umlenkrollen 6, 7 gegenüber der parallel zu den Bremsseilen 3,4, durch den Mittelpunkt der Getriebeabtriebswelle 12 verlaufenden An- triebshauptachse 18 verdreht. Bei Antriebsdrehrichtung des Elektromotors 2 in Anzugsrichtung der Feststellbremse führt dies zu einer Straffung des Innenzuges 5. Dadurch wird die Rotation der Getriebeabtriebswelle 12 in eine translatorische Seilbewegung umgeformt.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ein besonders geringes Drehmoment auf die Getriebeab- triebswelle 12 erreicht wird. Hierbei ist die eine Umlenkrol- le 19 ortsfest am Gehäuse 16 angebracht. Die andere Umlenk- rolle 20 ist wiederum endseitig auf einem Schwenkhebel 21 be- festigt. Der Schwenkarm 21 ist an seinem gegenüberliegenden Freiende mit der Getriebeabtriebswelle 12 verbunden, die von dem Elektromotor 2 angetrieben wird. Um die beiden um Dreh- achsen 22, 23 drehbar gelagerten Umlenkrollen 19,20 wird der

Innenzug 5 der Bremsseile 3,4) wieder im Sinne einer gegen- läufigen Seilumlenkung herumgeführt. Erfolgt nun eine Betäti- gung der Feststellbremse 1 in Anzugsrichtung, so führt eine Verschwenkung des Schwenkarmes 21 zu einem Übergang vom ge- lösten in den angezogenen Zustand, wie er in Figur 3 abgebil- det ist. Hierzu schwenkt der Hebelarm 21 die auf ihm sitzende Umlenkrolle 20 derart relativ zu der ortsfesten Umlenkrolle 19, dass es zu der erforderlichen Straffung des Innenzuges 5 kommt.

Bei den vorgenannten Ausführungen wird durch Betätigung der Feststellbremse 1 entgegen der Anzugsrichtung der Innenzug 5 gelockert und die Feststellbremse kann sich lösen.

Für einen vollständigen Momentenausgleich wird eine Anordnung der Seilrollenmechanik verwendet, wie sie schematisch in Fi- gur 4 dargestellt ist.-Das Moment an der Getriebeabtriebswel- le 12 ist gleich Null, wenn die Bedingung L1 = L2 erfüllt ist. Dies kann durch eine geeignete Anordnung der Umlenkrol- len 19,20 sowie des Schwenkarmes 21 erreicht werden.