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Die
Erfindung betrifft eine Feststellbremseinrichtung für Fahrzeuge,
insbesondere Personenkraftwagen, mit einer einen motorischen Antrieb
aufweisenden Stelleinheit zum Anziehen oder Lösen wenigstens eines Betätigungszuges
einer Bremseinrichtung des Fahrzeuges, wobei der Antrieb vermittels
eines Getriebes mit einem um eine Längsachse drehbar gelagerten Übertragungselement
in Antriebsverbindung steht und das Übertragungselement in Abhängigkeit
von seiner Drehrichtung derart auf wenigstens einen Betätigungszug
der Bremseinrichtung einwirkt, dass entweder ein Betätigen oder ein
Lösen der
Bremseinrichtung bewirkt wird.
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Eine
derartige Feststellbremseinrichtung ist bereits aus der
DE 197 55 933 C1 bekannt.
Dabei steht der Antrieb mit einem um eine Längsachse drehbar und bzgl.
der Längsachse
verschiebbar gelagerten Bauteil in Antriebsverbindung. Das Bauteil ist
mit einer in Richtung der Längsachse
verschiebbar angeordneten Teleskopvorrichtung drehfest gekoppelt,
wobei die axiale Länge
der Teleskopvorrichtung in Abhängigkeit
von der Drehrichtung des Bauteils vergrößert oder verringert werden.
Hierdurch wird ein Anziehen bzw. Lösen der Betätigungszüge der Bremseinrichtung des
Fahrzeuges bewirkt.
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Nachteilig
bei dieser bekannten Feststellbremsanlage ist der sehr hohe Platzbedarf
durch die Anordnung des motorischen Antriebes, des Getriebes sowie
des Zahnrades, das durch seine Drehbewegung die axiale Länge der
Teleskopvorrichtung verändert.
Als nachteilig erweist sich auch der relativ hohe Geräuschpegel.
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Aus
der WO 03/008248 A1 ist eine elektrische Feststellbremseinrichtung
bekannt, mit einem an der Hinterachse angeordneten elektrischen
Antrieb, auf dessen Motorwelle ein Drehteil angeordnet ist, an dem
ein sich zwischen den Radbremsen der Hinterachse erstreckendes Bremsseil
angelenkt ist. Das Bremsseil ist in einer sich radial durch das
Zentrum des Drehteils erstreckende Nut geführt. Durch eine Drehbewegung
des Drehteils durch den Antrieb werden die zu den gegenüberliegenden
Radbremsen führenden
Seilabschnitte jeweils angezogen, so dass die Parkbremse betätigt wird.
Bei entgegengesetzter Drehrichtung des Drehteiles können sich
die Bremsen aufgrund der im System vorhandenen Rückstellkraft lösen. Nachteilig
bei dieser bekannten Parkbremse ist die sich aufgrund der Seilführung ergebende
Zwangskopplung der Zugkräfte
auf die Radbremsen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Feststellbremseinrichtung für Fahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu Verfügung
zu stellen, die bei geringem Platzbedarf eine verbesserte Prozesssicherheit,
ein geringes Betriebsgeräusch
sowie eine kompakte Bauform aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass jedem
Betätigungszug ein Übertragungselement
zugeordnet ist, wobei das eine Übertragungselement
mit der Antriebswelle des Getriebes und das andere Übertragungselement
mit einem Getriebeteil verbunden ist, das bei einer Betätigung des
Antriebes eine zu der Antriebswelle gegenläufige Drehbewegung ausführt. Nach
der Erfindung erfolgt das Anziehen der Radbremsen durch Verdrehen
der Übertragungselemente,
wodurch die Seilzüge
der Betätigungszüge auf die Übertragungselemente
aufgewickelt werden. Bei einer Drehbewegung der Übertragungselemente in umgekehrter Richtung
wickeln sich die Seilzüge
der Betätigungszüge aufgrund
der im System vorhandenen Rückstellkraft
von den Übertragungselementen
wieder bei, so dass sich die Radbremsen lösen. Dadurch, dass jedem Betätigungszug
ein eigenes Übertragungselement
zugeordnet ist, ist eine Funktion der Feststellbremseinrichtung
auch dann gewährleistet, wenn
ein Betätigungszug
Fehlfunktion zeigen sollte, wie bspw. ein Bruch des Seilzuges.
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Selbstverständlich lässt sich
die Erfindung mit Vorteil auch bei Feststellbremseinrichtungen einsetzen,
bei welchen die Stelleinheit nur auf einen Betätigungszug wirkt, der seinerseits
die Stellkraft über ein
Kupplungsstück
auf die zu den einzelnen Radbremsen des Fahrzeuges führenden
Betätigungszüge überträgt. Ersichtlich
wird dann nur ein Übertragungselement
genutzt.
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Nach
einer ersten besonderen Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Übertragungselemente schwimmend
gelagert sind. Aufgrund der Verdrehbarkeit der Getriebebauteile,
mit denen die Übertragungselemente
verbunden sind, lässt
sich in besonders einfacher Weise ein selbsttätiger Längenausgleich der zu den beiden
Radbremsen führenden
Betätigungszüge bzw.
deren Seilzüge erreichen.
Solche Seillängungen
können
sich infolge Verschleiß aber
auch aufgrund unterschiedlicher Witterungsbedingungen einstellen.
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Wenn
bspw. der Seilzug des einen Betätigungszuges
bereits auf das zugeordnete Übertragungselement
aufgewickelt und die entsprechende Radbremse angezogen ist, kann
sich im Falle einer Längung
des zweiten Betätigungszuges
bzw. seines Seilzuges das ihm zugeordnete Übertragungselement noch weiter
drehen, bis auch diese Radbremse angezogen ist. Durch die Erfindung
können
darüber hinaus
also auch die Zugkräfte
auf die Seilzüge
und damit auch die Bremskräfte
auf die Bremseinrichtungen i. w. gleich gehalten werden, ohne dass
es zusätzlicher
Nachstelleinrichtungen für
die Seilzüge
bedarf.
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Besonders
günstig
nach der Erfindung ist es, wenn die Übertragungselemente als Seiltrommeln
für die
Betätigungszüge ausgebildet
sind, so dass der Kraftaufwand zum Betätigen der Bremseinrichtung minimiert
und auch die Geräuschentwicklung
erheblich reduziert ist.
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Nach
der Erfindung weisen die Übertragungselemente
jeweils eine Anlenkvorrichtung, insbesondere eine Nippelkammer,
für den
jeweiligen Betätigungszug
auf. Hierdurch ist die Montage der Betätigungszüge sowohl am Band des Automobilherstellers
als auch im Falle einer Reparatur in einfacher Weise ermöglicht.
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Bevorzugt
sind die beiden Aufnahmeeinrichtungen, in axialer Richtung des Getriebes
gesehen, hintereinander an der Umfangsseite des jeweiligen Übertragungselementes
angeordnet. Auch dient diese Maßnahme
dazu, die Zugkräfte
auf die Seilzüge und
damit die Bremskräfte
i. w. gleich halten zu können.
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Im
Hinblick auf eine kompakte Stelleinheit sind Antriebs- und Abtriebswelle
des Getriebes koaxial zueinander angeordnet.
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Das
Getriebe kann nach der Erfindung zwei- oder mehrstufig ausgebildet
sein. Hierdurch ist es möglich,
höher drehende
Antriebsmotore einzusetzen, welche aufgrund verbreiterter Anwendungsmöglichkeiten
in größeren Stückzahlen
und damit kostengünstiger
hergestellt werden können
als Antriebsmotore mit niedrigerer Drehzahl. Durch die höhere Untersetzung
ist darüber
hinaus ein feinfühligeres
Betätigen
der Feststellbremseinrichtung erreicht.
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Nach
einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung ist das Getriebe als Exzentergetriebe, insbesondere als
Cyclo-Getriebe ausgebildet. Solche Exzentergetriebe bauen kompakt
und besitzen eine sehr geringe Geräuschentwicklung.
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Ein
derartiges Exzentergetriebe weist einen mit der Antriebswelle eines
Elektromotors drehfest verbundenen Exzenter auf, der über Rollenlager
zwei oder mehrere gegeneinander versetzte Kurvenscheiben antreibt.
Die Kurvenscheiben weisen ein Außenprofil in Form eines geschlossenen
Cycloidenzuges auf und wälzen
sich durch Drehung des Exzenters entlang des Innenumfangs eines
feststehenden Bolzenrings ab; anstelle eines Bolzenringes kann auch ein
Hohlrad mit entsprechender Innenverzahnung eingesetzt werden. Die
Kurvenscheiben können
mit etwa kreisförmig
angeordneten Bohrungen versehen sein, in die auf einer Mitnehmerscheibe
kreisförmig angeordnete
Mitnehmerbolzen eingreifen. Jede Kurvenscheibe hat mindestens einen
Kurvenabschnitt weniger als Bolzen im Bolzenring bzw. Zähne im Hohlrad
angeordnet sind.
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Wenn
sich die Kurvenscheiben durch Drehung des Exzenters im Uhrzeigersinn
innerhalb des Bolzenrings bzw. Hohlrades fortbewegen, drehen sie sich
gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn um ihre eigene Achse. Es
entsteht eine Drehbewegung mit einer wesentlich geringeren Drehzahl
in entgegengesetzter Richtung. Bei einer vollen Umdrehung des Exzenters
wälzt sich
jede Kurvenscheibe um einen Kurvenabschnitt weiter. Über die
Mitnehmerbolzen wird die reduzierte Drehbewegung der Kurvenscheiben
auf die Mitnehmerscheibe übertragen.
Ein solches Exzentergetriebe ist bspw, in der
DE 196 22 060 C1 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt voll umfänglich in den Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Patentanmeldung durch ausdrücklichen Rückbezug aufgenommen ist.
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Nach
einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung ist das abtriebsseitige Übertragungselement an der Mitnehmerscheibe
des Cyclogetriebes und das weitere Übertragungselement drehfest
mit einem Hohlrad verbunden, an dessen Innenverzahnung sich die
wenigstens zwei Kurvenscheiben des Cyclogetriebes bei einer Drehbewegung
des Exzenters abwälzen.
Hierdurch ist eine besonders kompakte Bauform einer Stelleinheit
erreicht.
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Das
Exzentergetriebe beziehungsweise das Cyclogetriebe können mehrstufig
ausgebildet sein, woben die Übertragungselemente
gegebenenfalls auch jeweils einer Stufe zugeordnet sein können. Durch
die Mehrstufigkeit wird eine noch größere Untersetzung und damit
feinfühligeres
Betätigen
der Betätigungszüge bei annähernd gleichbleibender
kompakter Bauweise der Feststellbremsanlage erreicht.
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Die
Mehrstufigkeit lässt
sich in einfacher Weise dadurch realisieren, dass an der mit ihren
Bolzen in die Bohrungen der Kurvenscheiben eingreifenden Mitnehmerscheibe
der einen Getriebestufe der Exzenter zum Antrieb der Kurvenscheiben
der folgenden Getriebestufe angeordnet ist.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass der Zahnkopfradius der
Kurvenscheiben kleiner als der Zahnfußradius ist. Dadurch, dass
Zähne und Zahnzwischenräume der
Kurvenscheiben nicht symmetrisch ausgebildet sind, ergibt sich ein
wesentlich verbessertes Abwälzverhalten.
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Dabei
kann das Verhältnis
von Zahnkopfradius zu Zahnfußradius
etwa 1:2 betragen.
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Weitere
Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder
bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller
Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es
zeigen:
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1 in schematischer Darstellung
die Einbaustellung einer möglichen
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Feststelleinrichtung
an einem Fahrzeug,
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2 bis 9 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinheit
mit Antrieb und einem in unterschiedlichen Baustufen dargestellten 2-stufigen Cyclogetriebe
und
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10 eine mögliche Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kurvenscheibe
für ein
Exzentergetriebe gemäß 2 bis 9.
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In 1 ist der Einbauort der
Feststellbremsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung an einem Personenkraftwagen 8 näher dargestellt.
Die Stelleinheit 9 ist im Bereich der Hinterachse des Personenkraftwagens 8 befestigt,
wobei die beiden Betätigungszüge 19, 20 zur
Betätigung
der beiden Parkbremsen 7 an den Hinterrädern dienen.
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Die
Stelleinheit 9 weist einen elektrischen Antrieb 10 mit
Getriebe 22 auf, an welchem zwei Übertragungselemente 14, 23 mit
Anlenkeinrichtungen in Form von Nippelkammern 16, 27 für die beiden
Betätigungszüge 19, 20 gebildet
sind.
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Die Übertragungselemente 14, 23 sind
in Art einer Seiltrommel ausgebildet, so dass entsprechend der Drehbewegung
des Antriebes 10 eine durch das Getriebe 22 untersetzte
Auf- und Abwickelbewegung für
die Seilzüge
und damit das Anziehen und Lösen der
Bremse erfolgt.
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Das
Getriebe 22 ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als zweistufiges
Cyclogetriebe, ausgebildet, dessen Aufbau im einzelnen in den 2 bis 9 dargestellt ist.
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Auf
der in das Getriebe 22 hineinragenden Antriebswelle des
Antriebes 10 ist ein Exzenter 1 (3) angeordnet. Die Antriebswelle des
Antriebes 10 ist in einem antriebsseitigen Deckel 26 des
Getriebes 22 drehbar gelagert und treibt zwei gegeneinander
versetzte Kurvenscheiben 2, 3 an. Die Kurvenscheiben 2, 3 besitzen
ein Außenprofil
in Form eines geschlossenen Cycloidenzuges und wälzen sich durch Drehung des
Exzenters 1 entlang des Innenumfangs eines Hohlrades 6 an
dessen Innenverzahnung 20 ab (4). Die Kurvenscheiben 2, 3 sind
mit kreisförmig
angeordneten Bohrungen 11 (2)
versehen, in die auf einer Mitnehmerscheibe 13 (3) des Exzentergetriebes 22 kreisförmig angeordnete (in
den Figuren nicht dargestellte) Mitnehmerbolzen eingreifen. Jede
Kurvenscheibe 2, 3 hat mindestens einen Kurvenabschnitt
weniger als Zähne
im Hohlrad 6 vorhanden sind.
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Wie
aus 10 ersichtlich,
ist der Zahnkopfradius r1 der Kurvenscheiben 2, 3 kleiner
als ihr Zahnfußradius
r2. Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis r1 zu r2 etwa 1:2.
Durch diese asymmetrische Zahngeuometrie wird ein verbessertes Abwälzverhalten
der Kurvenscheiben 2, 3 an der Innenverzahnung 20 des
Hohlrades 6 erreicht.
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Wenn
sich nun die Kurvenscheiben 2, 3 durch Drehung
des Exzenters 1 im Uhrzeigersinn innerhalb des die Innenverzahnung 20 aufweisenden Hohlrades 6 fortbewegen,
drehen sie sich gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn um ihre
eigene Achse.
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Es
entsteht eine Drehbewegung mit einer wesentlich geringeren Drehzahl
in entgegengesetzter Richtung. Bei einer vollen Umdrehung des Exzenters 1 wälzt sich
jede Kurvenscheibe 2, 3 um einen Kurvenabschnitt
weiter. Über
die Mitnehmerbolzen wird die reduzierte Drehbewegung der Kurvenscheiben 2, 3 auf
die Mitnehmerscheibe 13 übertragen. Soweit die erste
Stufe des Cyclogetriebes.
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Die
Mitnehmerscheibe 13 der ersten Getriebestufe weist ihrerseits
eine Antriebswelle 31 mit Exzenter 32 zum Antrieb der zweiten
Getriebestufe auf. Dieser zweite Exzenter 32 wirkt mit
dem Kurvenscheibenpaar 4, 5 zusammen, in gleicher
Weise wie dies zuvor für
die Kurvenscheiben 2, 3 beschrieben wurde. Bei
einer Drehung des Exzenters 32 wälzen sich die Kurvenscheiben 4, 5 an
der Innenverzahnung eines Hohlrades 28 der zweiten Getriebestufe ab.
Die reduzierte Drehbewegung der Kurvenscheiben 4, 5 wird
wieder mittels einer Mitnehmerscheibe 33, welche mit ihren
(nicht dargestellten) Bolzen in die Bohrungen 11 der Kurvenscheiben 4, 5 angreift, übertragen.
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Wie
insbesondere aus 4 ersichtlich,
sind bei dem hier gewählten
Ausführungsbeispiel
die beiden Hohlräder 6, 28 der
beiden Getriebestufen mittels Schraubbolzen 29 drehfest
miteinander verbunden.
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An
der Mitnehmerscheibe 33 bzw. an deren Abtriebswelle 30 ist
drehfest das eine Übertragungselement 23 angeordnet,
das in Form einer Seiltrommel ausgebildet ist. Die Seiltrommel ist
mit einer Anlenkeinrichtung 27 in Form einer Nippelkammer
versehen, in welche der Betätigungszug 20 mit
dem an seinem Seilzugende angeordneten Nippel eingesetzt werden
kann.
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Das
zweite Übertragungselement 14 für den zweiten
Betätigungszug 19 ist
bei dem hier gewählten
Ausführungsbeispiel
an der Außenwandung
des Hohlrades 28 der zweiten Getriebestufe gebildet ebenfalls
mit einer Anlenkeinrichtung 16 in Form einer Nippelkammer
für den
Betätigungszug 19.
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Wird
die Antriebswelle mit Exzenter 1 mittels des Antriebes 10 in
Drehbewegung versetzt, so wird die Drehbewegung vermittels der Kurvenscheiben 2, 3 auf
die Mitnehmerscheibe 14 der ersten Getriebestufe in einem
bestimmten Untersetzungsverhältnis übertragen.
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Von
der Mitnehmerscheibe 14 der ersten Getriebestufe wird die
reduzierte Drehbewegung über den
Exzenter 32 auf das Kurvenscheibenpaar 4, 5 der
zweiten Getriebestufe übertragen,
so dass an der abtriebsseitigen Mitnehmerscheibe 33 und
damit an dem Übertragungselement 23 eine
im Vergleich zur ersten Getriebestufe nochmals reduzierte Drehzahl vorliegt.
Dabei erfolgt ein Aufwickeln des Seilzuges des Betätigungszuges 20 auf
das seiltrommelförmige Übertragungselement 23,
wodurch die eine Bremseinrichtung 7 des Personenkraftwagens 8 festgestellt wird.
Das mit der weiteren Anlenkeinrichtung 16 versehene Hohlrad 28 führt eine
zur Mitnehmerscheibe 33 gegenläufige Drehbewegung aus, so
dass auch der zweite Seilzug 19 zum Feststellen der anderen Bremseinrichtung 7 aufgewickelt
wird.
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Zum
Lösen der
Bremseinrichtungen 7 des Personenkraftwagens 8 wird
die Antriebswelle mit Exzenter 1 durch den Antrieb 10 in
die gegenüber dem
Feststellen der Bremseinrichtung 7 entgegengesetzten Richtung
gedreht, so dass die abtriebsseitige Mitnehmerscheibe 33 und
das Hohlrad 28 bzw. die Übertragungselemente 14, 23 zurückgedreht
und die Bremseinrichtungen 7 des Personenkraftwagens 8 wieder
gelöst
werden.
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Da
die abtriebsseitige Mitnehmerscheibe 33 gegenüber dem
Hohlrad 28 verdrehbar ist, lässt sich zusätzlich ein
selbsttätiger
Ausgleich etwaiger Längenunterschiede
in den Seilzügen
der beiden Betätigungszüge 19, 20 erreichen.
Wenn bspw. der Seilzug des Betätigungszuges 19 aufgewickelt
ist, kann sich, im Falle, dass der Seilzug des zweiten Betätigungszuges 20 länger als
der Seilzug des ersten Betätigungszuges 19 ist,
die abtriebsseitige Mitnehmerscheibe 33 bzw. das Übertragungselement 23 weiter drehen,
bis auch der Seilzug des zweiten Betätigungszuges 20 aufgewickelt
ist. Erst dann wirkt die im System vorhandene Rückstellkraft auf die Abtriebswelle 30.
Bei Erreichen einer vorgegebenen Kraft kann dann ein Abschalten
des Antriebes 10 erfolgen.
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Wie
aus den 7 bis 9 ersichtlich, sind die beiden
Nippelkammern beziehungsweise Anlenkeinrichtungen 16, 27 übereinander
am Außenumfang des
Getriebes 22 angeordnet, wobei die beiden Betätigungszüge 19, 20 aus
entgegengesetzten Richtungen zu der jeweiligen Nippelkammer 16, 27 führen. Dadurch,
dass die beiden Anlenkpunkte für
die Betätigungszüge 19, 20 beziehungsweise
deren Bremsseile, unmittelbar übereinander
an dem äußeren Umfang
des Getriebegehäuses 22 angeordnet sind,
werden die Drehmomente gleich gehalten, so dass die Zugkräfte auf
die Betätigungszüge 19, 20 und
damit die Bremskräfte
auf die beiden Bremseinrichtungen 7, 9 ebenfalls
im wesentlichen gleich sind.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
anstelle eines zweistufigen Exzentergetriebes, insbesondere Cyclogetriebes,
eine einstufige Ausführungsform
einzusetzen, wobei dann die eine Anlenkeinrichtung 16 für einen
Betätigungszug 19 bzw. 20 an
der Mitnehmerscheibe 13 und das zweite Übertragungselement 23 mit
Anlenkeinrichtung 27 von dem Hohlrad 6 gebildet
wird.
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- 1
- Exzenter
- 2
- Kurvenscheibe
- 3
- Kurvenscheibe
- 4
- Kurvenscheibe
- 5
- Kurvenscheibe
- 6
- Hohlrad
- 7
- Bremseinrichtung,
Parkbremse
- 8
- Personenkraftwagen
- 9
- Stelleinheit
- 10
- Antrieb
- 11
- Bohrung
- 12
- Bolzen
- 13
- Mitnehmerscheibe
- 14
- Übertragungselement
- 15
- Mitnehmerbolzen
- 16
- Anlenkeinrichtung,
Nippelkammer
- 19
- Betätigungszug
- 20
- Betätigungszug
- 21
- Innenverzahnung
- 22
- Getriebe,
Exzentergetriebe
- 23
- Übertragungselement
- 24
- Zahn
- 25
- Zwischenraum
- 26
- Deckel
- 27
- Anlenkeinrichtung,
Nippelkammer
- 28
- Hohlrad
- 29
- Schraubbolzen
- 30
- Abriebswelle
- 31
- Abriebswelle
- 32
- Exzenter
- 33
- Mitnehmescheibe