DE10015263A1 - Elektromechanische Bremsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Zur fertigungs- und montagetechnischen Ergänzung einer elektromechanischen Betriebsbremse (EMB) mit einer redundanten Bremsvorrichtung ist eine mechanisch bedienbare Zusatzbremse (B), insbesondere eine Feststellbremse, im unbestromten Zustand der elektromechanischen Betriebsbremse über einen Freilauf (FW) an die Rotorwelle (RW) von deren Elektromotor (EM) bzw. an einen rotatorischen Teil, insbesondere Spindelmutter (SM), eines zwischen dem Elektromotor (EM) und dessen zugeordnetem Bremskolben (BK) vorgesehenen Spindeltriebs (SM; SW) ankoppelbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Brems­ vorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß Pa­ tentanspruch 1.

Bei beispielsweise durch die DE 196 15 186 C1 bzw. die DE 195 29 664 A1 bekannten elektromechanischen Bremsvorrich­ tungen wird die rotatorische Bewegung der Rotorwelle eines die Bremskraft erzeugenden Elektromotors über einen Spindel­ trieb in eine translatorische Bewegung eines Bremskolbens um­ gesetzt, der bei Bestromung des Elektromotors Bremsbeläge ge­ gen eine Bremsscheibe andrückt und dadurch ein Bremsmoment ausübt; im Antriebsstrang zwischen dem Elektromotor einer­ seits und dem Bremskolben andererseits, vorzugsweise zwischen dem bremsseitigen Abtrieb der Rotorwelle und dem elektromo­ torseitigen Antrieb des Spindeltriebs kann zur Vervielfälti­ gung der translatorischen Bremskraft eine mechanische Über­ setzung, insbesondere ein Getriebe, vorgesehen sein:

Bremsvorrichtungen der vorgenannten Art benötigen eine Not­ bremse, die bei Ausfall der elektrischen Energiequelle oder Störung im elektrischen System ein Abbremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Durch die DE 34 10 006 C2 ist eine Bremsanlage für ein Straßenfahrzeug bekannt, die neben einer elektro­ mechanischen Betriebsbremse ein zweites Bremssystem enthält; das zweite, auch als Feststellbremse einsetzbare, Bremssystem umfasst eine Hebeleinrichtung, mit der die Bremspedalkraft mechanisch über einen Seilzug auf die Radbremsen einer Achse des Fahrzeuges übertragbar ist.

Es ist weiterhin bekannt, ausgehend von einer Trommel-Be­ triebsbremse bei herkömmlichen hydraulisch mechanischen Fest­ stellbremsen zwei Bremsbacken der hydraulischen Betriebsbrem­ se mittels Zusatzeinrichtungen mechanisch gegen die Innenwand einer Bremstrommel anzudrücken; im Fall der DE 196 20 344 A1 bzw. der DE 39 41 400 C2 sind dazu die Bremsbacken zur Fest­ stellbremsung in einer Bremsstellung durch elektrische Betä­ tigung mechanisch verriegelbar. Ausgehend von einer Scheiben- Betriebsbremse sind herkömmlich die Feststellbremsen als zu­ sätzlich angebrachte Bremssättel realisiert, die von Hand über Seilzüge und Spannhebel gegen die Bremsscheibe gedrückt und in dieser Stellung arretierbar sind.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll mit geringem fer­ tigungs- und montagetechnischen Aufwand bei nur kleinem Ein­ bauraum eine Zusatzbremse geschaffen werden, die bei Strom­ ausfall als redundante Sicherheitsbremse bzw. als Feststell­ bremse, insbesondere bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug, einsetzbar ist.

Die Lösung der vorgenannten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine elektromechanische Bremsvorrichtung gemäß Patent­ anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche

Bei der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung kann durch die einfache Freilaufankopplung an das freie Ende der Rotorwelle bzw. an einen rotatorischen Teil des Spindeltriebes ohne wei­ tere Konstruktionsänderung der elektromechanischen Betriebs­ bremse unter Mitbenutzung von deren Aktuator-Bauteilen bei unterbrochener Stromversorgung eine Zusatzbremse als redun­ dante Sicherheitsbremse bzw. als Feststellbremse aufwandsarm ergänzt werden; die Aktivierung der Feststellbremse erfolgt zweckmäßigerweise über einen hebelbedienbaren Seilzug mit entsprechender Hebelübersetzung, vorzugsweise derart dass nach Eingriff des Freilaufs durch eine Winkeldrehung der Ro­ torwelle bzw. des rotatorischen Teils des Spindeltriebs im Bereich des Verstellweges bei elektromechanischem Antrieb der Betriebsbremse ein einer Betriebsbremsung bei gleichem Ver­ stellwinkel entsprechendes Bremsmoment gewährleistet ist.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ge­ mäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeich­ nung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 in Axialansicht eine erfindungsgemäße Bremsvorrich­ tung mit an das freie Ende der Rotorwelle des Elek­ tromotors über einen Freilauf ankoppelbarer Zusatz­ bremse;

Fig. 2 in Axialansicht eine erfindungsgemäße Bremsvorrich­ tung mit an ein Rotationsteil des Spindeltriebs über einen Freilauf ankoppelbarer Zusatzbremse;

Fig. 3 in axialer Draufsicht auf das freie Ende der Rotor­ welle des Elektromotors die Ankopplung der Zusatz­ bremse über einen Freilauf in Form eines Klemmrol­ lenfreilaufs;

Fig. 4, 5 in axialer Draufsicht auf das freie Ende der Rotor­ welle des Elektromotors die Ankopplung der Zusatz­ bremse über einen Freilauf in Form eines ein- bzw. ausklingbaren Zahnmitnahmeeingriffs.

Fig. 1, 2 zeigen eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem Elektromotor Bit dessen Rotorwelle RW über ein Plane­ tengetriebe PG eine axial fixierte Spindelmutter SM als Teil eines Bremsaktuators antreibt; die Spindelmutter SM steht in Antriebsverbindung mit einer Spindelwelle SW, die bei Bestro­ mung des Elektromotors EM die Rotationsbewegung von dessen Rotorwelle RW über das Planetengetriebe PG und die Spindel­ mutter SM in eine translatorische Bewegung in Achsrichtung A der Spindelwelle SW umsetzt; die Spindelwelle SW ist verbun­ den mit einem Bremskolben BK, der in hier nicht näher gezeig­ ter, z. B. durch die eingangs zitierte DE 196 15 186 C1 be­ kannter Art, Bremsbeläge BL an eine Bremsscheibe BS, z. B. eines einem Rad eines Kraftfahrzeuges zugeordnetenen Bremsak­ tuators, andrücken und derart bei normalem Bremsbetrieb ein Bremsmoment an der Bremsscheibe BS erzeugen.

Gemäß Fig. 1 ist an das rechte, dem Bremskolben BK abgewandte ansonsten freie Ende der Rotorwelle RW über einen Freilauf FW (free-wheeling) eine Zusatzbremse B ankoppelbar; die Zusatz­ bremse B ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung als Seil­ zug-Hebel-Bremse derart ausgebildet, dass im Falle einer re­ dundanten Bremsung bei Ausfall der elektromechanischen Be­ triebsbremse, z. B. wegen Stromausfall, oder im Fall einer Feststellbremsung bei Eingriff des Freilaufs, d. h. bei Mit­ nahmekopplung mit der Rotorwelle RW, eine Bremskraft in Pfeilrichtung über einen Bedienhebel H1; H2 mit einer Hebel­ übersetzung H1/H2 um einen Drehpunkt D unter Vermittlung eines Seilzuges S die Rotorwelle RW insbesondere maximal um einen solchen Drehwinkel verdreht, der einer Festbremsung bei normaler Betriebsbremsung entspricht.

Fig. 2 zeigt in Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 eine Ankopplung der Zusatzbremse B an einen rotatorischen Teil, im vorliegenden Fall an die Spindelmutter SM, des Spindeltriebs SM; SW. In beiden Fällen sind in vorteilhafter Weise die Bremsaktuator-Bauteile der elektromechanischen Betriebsbremse mitverwendet und ist die Zusatzbremse mit einfachem Ferti­ gungs- und Montageaufwand an den vorhandenen Bremsaktuator ankoppelbar.

Fig. 3 zeigt eine axiale Draufsicht auf das ansonsten freie Ende der Rotorwelle RW mit gemäß Fig. 1 über einen Freilauf FW in Form eines Klemmrollenfreilaufs ankoppelbarer Zusatzbremse B mit Hebelübersetzung H2/H1 unter Vermittlung eines Seilzu­ ges S.

Die durch einen Pfeil angedeutete Hebelkraft der Zusatzbremse B greift über die Hebelübersetzung H1/H2 mit dem Drehpunkt D über ein um eine Seilrolle SR umlenkbaren Seilzug S an eine die Rotorwelle RW umgreifende und über Klemmrollen K1-K3 in Klemmverschlusskammern mit dieser in kraftschlüssige Mitnahme bringbare Hülse H an.

Bei normaler elektromechanischer Betriebsbremsung werden die Klemmrollen K1-K3 mittels Zugfedern F1-F3 in den Klemmver­ schluss-Räumen zurückgehalten, derart dass eine freie Drehbe­ weglichkeit der Rotorwelle RW zu der umgebenden Hülse H ge­ währleistet ist.

Bei Betätigung der Zusatzbremse B wird über den Seilzug S - oder ein äquivalentes Gestänge - die Hülse H um einen be­ stimmten Winkel gedreht und werden die Klemmrollen K1-K3 in den verengten Raum der Klemmverschlusskammern bis zur kraft­ schlüssigen Mitnahme zwischen der Hülse H und der Rotorwelle RW mitgenommen.

Beim Wiederlösen der zuvor beschriebenen Klemmmitnahme wird durch Rückbewegung des Bedienhebels H1; H2 der Seilzug S zu­ rückgenommen und die Hülse H, vorzugsweise mittels einer Rückholfeder RF, in ihre Ausgangslage mit dann außer Eingriff mit der Rotorwelle RW stehenden Klemmrollen K1-K3 zugrückbe­ wegt; aufgrund der nicht selbsthemmenden Aktuatormechanik kann sich die Rotorwelle RW in eine Lösestellung zurückbewe­ gen.

Fig. 4,5 zeigen einen Freilauf in Form eines ein- bzw. aus­ klingbaren Zahnmitnahmeeingriffs; z. B. über einen, zuvor an­ hand von Fig. 3 beschriebenen, Seilzug S ist eine Zahnstange ZS aus ihrer in Fig. 4 angedeuteten, Lösestellung der Zusatz­ bremse B in ihre, in Fig. 5 angedeutete Bremsstellung der Zu­ satzbremse B mit Einklingung in ein korrespondierendes, mit der Rotorwelle RW in Rotationsmitnahme stehendes Zahnrad ZR einklingbar und dadurch der Bremskolben BK aufgrund einer Winkeldrehung des Zahnrades ZR mit einem Bremshub beauf­ schlagbar. Dämpfungsfedern DF1; DF2 werden dabei aus einer Lösestellung gemäß Fig. 4 in eine Andruckstellung gemäß Fig. 5 bewegt.

Beim Wiederlösen der Zusatzbremse B durch entsprechende Frei­ gabe des Seilzuges S wird die Zahnstange ZS über eine Rück­ holfeder RF unter Rückdrehung des Zahnrades ZR und damit der Rotowelle RW in ihre Ausklingstellung zum Zahnrad ZR gemäß Fig. 4 zurückbewegt.

Anstelle einer ein- bzw. ausklingbaren Zahnpaarung ist nach einer weiteren Ausgestaltung eine ein- bzw. ausklingbare Ge­ windepaarungs-Mitnahme zwischen der Betätigung der Zusatz­ bremse, z. B. über den Seilzug S. und der Rotorwelle RW bzw. der Spindelmutter SM vorgesehen; im Fall einer Zusatzbrems- Ankopplung an die Spindelmutter SM bzw. der Spindelwelle SW kann in vorteilhafter Weise das an sich bereits vorhandene Spindelgewinde als ein Teil der ein- bzw. ausklingbaren Ge­ windepaarung der Zusatzbremse mitbenutzt werden.

Claims (7)

1. Elektromechanische Bremsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,

• - mit einer elektromechanischen Betriebsbremse mit von der Rotorwelle (RW) eines Elektromotors (EM) über einen Spin­ deltrieb (SM; SW) in Achsrichtung (A) bewegbarem Bremskol­ ben (BK);
• - mit einer mechanisch betätigbaren, an die Rotorwelle (RW) des Elektromotors (EM) bzw. einen rotatorischen Antriebs­ teil des Spindeltriebs (SM; SW) ankoppelbaren Zusatzbremse (B)

2. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1

• - mit einer Ankopplung der Zusatzbremse (B) über einen Freilauf (FW) oder dergleichen im Sinne eines Bremsein­ griffs der Zusatzbremse (B) bei unbestromter elektro­ mechanischer Betriebsbremse.

3. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2

• - mit einer Ausbildung der Zusatzbremse (B) als Feststell­ bremse.

4. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-3

• - mit einer Ausbildung der Zusatzbremse (B) als Redundant- Bremse, insbesondere bei Ausfall der Betriebsbremse.

5. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-4

• - mit einer Betätigung der Zusatzbremse (B) über einen Seilzug (S), insbesondere in Form einer Hebel-Seilzug- Betätigung (H1; H2; S).

6. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-5

• - mit einer Ausbildung des Freilaufs (FW) in Form eines Klemmrollen-Freilaufs (K1-K3).

7. Elektromechanische Bremsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-5

• - mit einer Ausbildung des Freilaufs (FW) in Form eines ein- bzw. ausklingbaren Zahnmitnahmeneingriffs (ZS; ZR) bzw. Gewindemitnahmeeingriffs.