DE602004007177T2

DE602004007177T2 - Selbstjustierender elektrisch betätigter Feststellbremsmechanismus mit manueller Freigabe

Info

Publication number: DE602004007177T2
Application number: DE602004007177T
Authority: DE
Inventors: Bryan D. Sterling Heights Powrozek; Michael A. Clarkston Slumba
Original assignee: Dura Global Technologies LLC
Current assignee: Dura Global Technologies LLC
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: US6978870B2; EP1462330B1; DE602004007177D1; EP1462330A2; EP1462330A3; US20050000762A1

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/457,776 , die am 26. März 2003 eingereicht wurde.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch angetriebene Betätigungsmechanismen für Kraftfahrzeug-Feststellbremsen, in denen ein Elektromotor selektiv aktiviert wird, um die Fahrzeugbremsen durch einen Steuerschalter anzuziehen bzw. zu lösen. Derartige motorisch angetriebene Feststellbremsen sorgen für ein Maß an Komfort gegenüber den gewöhnlichen, manuell betätigten Feststellbremsen.
Es wäre jedoch äußerst wünschenswert, dass sowohl ein manuelles als auch ein motorisch angetriebenes Lösen möglich ist, um einen Fahrzeugbetrieb im Falle eines Ausfalls des motorisch angetriebenen Systems zu ermöglichen.
Ein weiteres wünschenswertes Merkmal wäre ein selbstregulierender Mechanismus, der einen Durchhang des Bremskabels, der üblicherweise mit der Zeit zunehmen wird, automatisch ausgleichen würde, um eine Verzögerung der Betätigung der Bremse, die andernfalls auftreten würde, zu verhindern. Derartige Selbstregulierungseigenschaften sind bisher zwar in manuell betätigten Feststellbremsen aufgenommen worden, aber nicht in elektrisch angetriebenen Feststellbremsen.
Eine solche Selbstregulierung sollte wünschenswerterweise die Notwendigkeit einer Einstellung ausschließen, wenn der Feststellbremsen-Betätigungs mechanismus während der Fahrzeugmontage eingebaut wird, so dass der Arbeitsaufwand beim Durchführen des Einbaus verringert wird.
Eine derartige Feststellbremse sollte selbst kompakt und zuverlässig sein, während sie diese Merkmale bietet.
Das Dokument DE-A-196 53 961 beschreibt eine Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Drehbewegung wird in eine Translationsbewegung umgewandelt, wobei ein Schneckengetriebe mit einer in Längsrichtung verschiebbaren Schraubenmutter zusammenarbeitet. Die Längsbewegung wird auf ein Kabel übertragen, das die Feststellbremse betätigt. Eine Lastmoment-Sperre ist zwischen dem Kabel und dem Elektromotor angeordnet und verhindert, dass ein Rückdrehmoment von dem Kabel auf den Elektromotor übertragen wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen elektrisch angetriebenen Betätigungsmechanismus für Kraftfahrzeug-Feststellbremsen vorzusehen, der die Bremsen elektrisch anziehen und lösen kann, jedoch ebenso ein manuelles Lösen der Bremsen gestattet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen elektrisch angetriebenen Betätigungsmechanismus für Feststellbremsen vorzusehen, der eine Selbstregulierung des Bremskabels umfasst, um jegliches Durchhängen, das sich entwickelt, automatisch auszugleichen und so jegliche Verzögerung bei der Betätigung der Feststellbremse zu verhindern.
Diese Probleme werden von den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 20 gelöst. Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung, die beim Studium der folgenden Beschreibung und der Ansprüche deutlich werden, werden durch einen Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus erreicht, in dem ein umkehrbarer Elektromotor selektiv in eine erste Richtung zum Anziehen der Bremsen und in eine zweite Richtung zum Lösen der Bremsen angetrieben wird.
Ein Handlösekabel ist mit dem Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus verbunden, um die Bremsen zu lösen, wenn das Kabel z. B. von einem Lösehebel oder -knopf im Fahrgastraum gezogen wird.
Eine vorgespannte Uhrfeder ist angekoppelt, um jedes Mal, wenn die Bremse gelöst ist, eine vorgegebene Spannung auf das Bremskabel auszuüben, um jeglichen Durchhang, der sich in dem System vor dem nächsten Eingriff der Bremse entwickelt, auszugleichen.
Eine vorgespannte Kupplungsfeder stellt eine Antriebsverbindung zwischen einem Drehelement, das aus einem Zahnsegment besteht, das von einem Elektromotor-Abtriebsrad angetrieben wird, und einem sich drehenden Kabelaufwickelrad her, das frei drehbar auf einer Antriebswelle gelagert ist, die mit dem Zahnsegment verbunden ist, um mit demselben gedreht zu werden. Das Kabelaufwickelrad hat ein Zwischenkabel, das teilweise in einer Führungsnut im Aufwickelradumfang gespannt ist, wobei das Aufwickelrad ferner eine Trommelkupplungsfläche hat, über der ein Abschnitt der Kupplungsfeder aufgenommen ist. Eine Hilfstrommel steht antreibend mit dem Antriebsstift in Eingriff, um mit demselben gedreht zu werden, und nimmt den anderen Abschnitt der Kupplungsfeder auf.
Wenn das Zahnsegment von dem Motor in eine die Bremsen anziehende Richtung angetrieben wird, verursacht die Kupplungsfeder, die fest auf beide Trommelflächen gespannt ist, dass das Betätigungskabel auf das Kabelaufwickelrad aufgewickelt wird. Dies zieht das Bremskabel, das mit der Bremse verbunden ist, über einen Kabelverbinder und einen Lastsensor. Wenn der Sensor die Entwicklung einer zuvor festgesetzten Kabellast erfasst, schaltet der Motorregelkreis den Motor ab. Der Motorabtrieb umfasst ein irreversibles Getriebe, welches das Kabel in der die Bremse anziehenden Position hält.
Die Verteilung der Kupplungsfeder-Eingriffslast auf die Hilfstrommel wie auch auf die Oberfläche des Kabelaufwickelrades verringert die Konzentration der Last gegenüber früheren Verwendungen einer Kupplungsfeder in manuell betätigten Bremsen, in denen die Last auf die erste Windung der Kupplungsfeder konzentriert wurde, was zu erhöhtem Verschleiß führte.
Um die Feststellbremse mittels Motorantrieb zu lösen, wird der Motor in eine Umkehrrichtung angetrieben, um das Zahnsegment so anzutreiben, dass ein Abwickeln des Betätigungskabels aus der Nut an dem Kabelaufwickelrad verursacht wird. Die Kupplungsfeder hält diesmal eine Antriebsverbindung zum Kabelaufwickelrad so lange weiter aufreicht, bis ein Löseschenkel der Kupplungsfeder ausreichend weit angetrieben worden ist, dass er mit einem ortsfesten Stift in Eingriff kommt, was dazu führt, dass die Kupplungsfeder ausgedehnt wird und sich von beiden Kupplungstrommelflächen löst, wodurch die Drehverbindung zwischen dem Kabelaufwickelrad und dem Zahnsegment gelöst wird.
Dies ermöglicht, dass die von der Uhrfeder entwickelte Torsinn auf das gelöste Kabelaufwickelrad wirkt, um ein Ziehen an dem Bremskabel auszuüben und eine vorgegebene Vorspannung in demselben zu erzeugen, die nicht ausreicht, um die Bremse zu betätigen, jedoch genügt, um jegliches Durchhängen zu beseitigen. Der Motor wird dann von dem Regelkreis gestoppt, wenn ein Drehgeber feststellt, dass das Zahnsegment einen ausreichenden Weg zurückgelegt hat, um sicherzustellen, das es zu einem Lösen der Kupplungsfeder kam.
Für ein manuelles Lösen wird ein manuelles Lösekabel durch Betätigen eines Hebels oder Knopfes im Fahrgastraum gezogen, was die Drehung eines Handlösehebels verursacht, der an einem Ende des Antriebsstiftes drehbar gelagert ist. In einem Ausführungsbeispiel ist ein getrennter Lösenocken ebenfalls drehbar an dem Antriebsstift gelagert, kommt mit einer ersten Nase an dem Handlösehebel in Eingriff und dreht den Lösehebel, um zu verursachen, dass eine zweite Nase mit dem Löseschenkel der Kupplungsfeder in Eingriff kommt, um das Kabelaufwickelrad erneut zu lösen. In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Draht des Handlösekabels direkt an dem Handlösehebel befestigt.
Eine Feder zum Positionieren des Lösehebels hält diesen Hebel in der richtigen Position. Eine Feder zum Positionieren des Lösenockens am Handlösekabel hält der Lösenocken in einer von der Nase am Lösehebel zurückgezogenen Position, wenn der Lösenocken verwendet wird.
Das Vorspannungssystem umfasst die Uhrfeder, die in einer Aussparung in dem Kabelaufwickelrad aufgenommen ist und ein Ende hat, das mit der Innenseite der Aussparung im Kabelaufwickelrad verbunden ist, und deren anderes Ende am Antriebsstift verankert ist. Die Uhrfeder ist zum Zeitpunkt der Montage vorgespannt; wenn das Zahnsegment von dem Antriebsmotor angetrieben wird, um die Kupplungsfeder zu lösen und eine freie Drehung des Kabelaufwickelrades zu ermöglichen, wird das Bremskabel gezogen, um die Uhr feder vorzuspannen, um eine gespeicherte Torsionsenergie zu erzeugen. Der Bremskabelverbinder wird dann durch Einfügen eines Spannungssicherungsstiftes oder -clips fest in dieser Position gehalten.
Nachdem der Mechanismus in einem Kraftfahrzeug eingebaut wurde, wird der Sicherungsstift oder -clip entfernt. Die vorgespannte Uhrfeder wirkt dann, so dass das Kabelaufwickelrad gedreht wird, um jegliches Durchhängen des Bremskabels auszugleichen.
Sobald die Federkupplung an ihrer neuen Position wieder mit dem Aufwickelrad in Eingriff steht, ist kein Totgang aufgrund eines Kabeldurchhangs vorhanden, der den Bremseneingriff verzögern könnte.
Jedes Mal, wenn das Kabelaufwickelrad gelöst wird, wirkt somit die Uhrfeder automatisch, um die korrekte Kabelspannung wiederherzustellen, und sie repositioniert das Aufwickelrad, sollte sich vor der nächsten Bremsbetätigung ein Durchhängen entwickeln.
Eine alternative Sensorinstallation kann ein indirektes Maß der Kraft im Bremsbetätigungskabel liefern, indem ein Lastsensor angebracht wird, um die Reaktionskraft am Antriebsstift zu messen, die von der Kabelspannung erzeugt wird. Diese Reaktionskraft wird dazu verwendet, die Kabellast, die von dem Motor erzeugt wird, zu bestimmen.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht auf den in 1 gezeigten Betätigungsmechanismus,
3 eine Endansicht des in den 1 und 2 gezeigten Betätigungsmechanismus,
4 eine Explosionsansicht eines Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 eine bildliche Darstellung des Betätigungsmechanismus mit entfernter Gehäuseabdeckung zum Aufzeigen der Komponenten im Inneren des Betätigungsmechanismus zu Beginn des Zustandes einer motorisch angetriebenen Bremsbetätigung,
6 eine bildliche Darstellung der in 5 gezeigten Komponenten des Betätigungsmechanismus zu Beginn des motorisch angetriebenen Bremlösevorgangs,
7 eine bildliche Darstellung der in den 5 und 6 gezeigten Komponenten des Betätigungsmechanismus, nachdem das manuelle Lösen der Bremse abgeschlossen wurde,
8 eine bildliche Darstellung der Komponenten im Inneren des Betätigungsmechanismus in einer Ansicht von unten, um die Komponenten für die Selbstregulierungsfunktion aufzuzeigen,
9 eine bildliche Darstellung der Komponenten im Inneren des Betätigungsmechanismus mit einem Kabelaufwickelrad, einer Hilfstrommel und einer Kupplungsfeder, die zum Teil aufgebrochen sind, um den Kupplungsfedereingriff mit denselben aufzuzeigen,
10 ein Diagramm, das eine alternative Form einer Lastsensoranordnung zeigt, die in dem erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus enthalten ist, und die Kraftbelastung zeigt,
11 eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus,
12 einen Querschnitt entlang der Linie 12-12 der 11,
13 eine Explosionsansicht der Komponenten des in den 11 und 12 gezeigten Betätigungsmechanismus,
14 eine Draufsicht auf den in den 11 und 12 gezeigten Betätigungsmechanismus zu Beginn des Bremsbetätigungszyklus,
15 eine Draufsicht auf den in den 11 und 12 gezeigten Betätigungsmechanismus zu Beginn des motorisch angetriebenen Lösezyklus,
16 eine bildliche Darstellung des in den 11 und 12 gezeigten Betätigungsmechanismus von unten, vor dem manuellen Lösen,
17 eine bildliche Darstellung des in den 11 und 12 gezeigten Betätigungsmechanismus von unten, nach dem manuellen Lösen, und
18 eine Draufsicht auf die Querstrebe, die eine Form des Lastsensors zeigt, der zum Steuern des Motorbetriebs verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird aus Gründen der Klarheit eine bestimmte spezifische Terminologie verwendet und ein besonderes Ausführungsbeispiel gemäß den Anforderungen von Titel 35 USC 112 beschrieben, aber es versteht sich, dass dieses nicht einschränkend sein soll und auch nicht als solches ausgelegt werden soll, da die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche viele Formen und Variationen annehmen kann.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 umfasst der elektrisch betriebene Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus 10 ein Gehäuse 12, das dazu geeignet ist, an einer Struktur in einem Kraftfahrzeug mittels Befestigungsösen 14 angebracht zu werden. Das Gehäuse 12 hat eine zweiteilige Konstruktion, einschließlich einer Einfassung 16 und einer Abdeckung 18 mit einer Dichtung 19, die mit Innensechskantschrauben 20 zusammengehalten werden.
Ein Bremskabel 22 tritt aus dem Gehäuse 12 aus und erstreckt sich zu den hinteren Bremsen 24 des Fahrzeugs, die als Feststellbremsen genutzt werden, wenn sie durch den Betätigungsmechanismus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung betätigt werden.
Ein Handlösekabel 26 erstreckt sich ebenfalls aus dem Gehäuse 12 und hin zu einem geeigneten Betätigungshebel oder -knopf 25, der sich im Fahrgastraum des Fahrzeugs befindet.
Die 4 und 4a zeigen die Komponenten des Betätigungsmechanismus 10, der eine Elektromotor-Getriebeeinheit 28 umfasst, die einen Elektromotor 30 und einen Drehabtrieb umfasst, der eine Winkelgetriebeeinheit 32 einschließt, die ein Abtriebsritzel 34 enthält, das durch ein (nicht gezeigtes) selbstsperrendes Schneckengetriebe gedreht wird, das das Ritzel 34 immer dann sperrt, wenn der Motor 30 nicht gespeist wird. Die Motor-Getriebeeinheit 28 ist in dem Hauptgehäuse 16 befestigt.
Eine Antriebswelle 36 ist an einem ihrer Enden drehbar in einem Lager 38 gelagert und erstreckt sich durch eine Uhrfeder 40, ein Zwischenkabelaufwickelrad 42 und eine Hilfstrommel 44. Eine Kupplungsfeder 46 ist an einem Ende des Aufwickelrades 42 über einer Trommelfläche 48 und vollständig über der Hilfstrommel 44 aufgenommen. Im Normalfall werden sowohl die Hilfstrommel 44 als auch die Trommeloberfläche 48 fest von der Kupplungsfeder 46 umgriffen.
Die Antriebswelle 36 geht ferner durch ein Drehelement, das hier aus einem Zahnsegment 50 besteht, mit daran ausgebildeten Antriebszähnen 52, die mit dem Ritzel 34 in Eingriff stehen, durch einen Handlösehebel 54 und eine Positionierfeder 56. Das Ende der Antriebswelle 36 ist drehbar in einem Lager 58 in einem Lagersitz 62 gelagert, der in einer Querstrebe 60 ausgebildet ist, die in dem Gehäuse 12 angebracht ist.
Ein Handlösenocken 64 hat eine Bohrung 68 an einer Ecke, die auf dem Lagersitz 62 auf der anderen Seite der Querstrebe 60 gedreht werden kann, und hat eine Handlösekabel 26, das an einer Ecke 66 des Nockens angebracht ist.
Die Antriebswelle 36 hat ein Segment 37, das rund ausgebildet ist, jedoch Flachstellen 35 aufweist, die auf jeder Seite ausgebildet sind, um ein Antriebsverhältnis mit einer komplementären flachseitigen Bohrung 45 in der Hilfstrommel 44 und einer flachseitigen Bohrung 51 in dem Zahnsegment 50 zu erzeugen. Das Aufwickelrad 42 hat eine runde Bohrung 43, die eine freie Drehung auf dem Antriebswellensegment 37 ermöglicht. Der Handlösehebel 54 ist ebenfalls drehbar darauf gelagert, indem er das Antriebswellensegment 37 in einem runden Loch 55 aufnimmt.
Die Uhrfeder 40 ist in einer kreisförmigen Aussparung 70 im Inneren des Kabelaufwickelrades 42 aufgenommen und hat ein innen ausgebildetes überstehendes Ende 41, das an der Antriebswelle 36 befestigt ist, und ein außen ausgebildetes, überstehendes Ende 43, das an der Innenseite der Aussparung 70 (8, 9) befestigt ist. Wenn die Feder 40 vorgespannt ist, wird somit das Kabelaufwickelrad 42 gezwungen, sich zu drehen und so ein Zwischenkabel 72 teilweise aufzuwickeln, von dem ein Ende in einem Anker 75 von einem Querstift 74 gehalten wird und das in einer Nutbahn 76 aufgenommen ist.
Das andere Ende des Zwischenkabels 72 ist mit einem Lastsensor 78 und einer Kabelkopplung 80 verbunden, an der das Bremskabel 22 angebracht ist.
Das Zwischenkabel 72 wird gezogen, um die Uhrfeder 40 vorzuspannen, so dass sie vor dem Einbau des Betätigungsmechanismus 10 auf ein vorgegebenes Niveau gespannt wird, und ein Stift 82 zur vorübergehenden Sicherung wird anschließend in Löchern in der Gehäuseeinfassung 16 (4) angebracht, um die Torsionsspannung in der nunmehr gespannten Uhrfeder 40 aufrechtzuerhalten.
Beim Einbau des Betätigungsmechanismus 10 wird der Sicherungsstift 82 entfernt. Die Torsionsspannung der Uhrfeder wirkt dann auf das Kabelaufwickelrad 42, um an dem Kabel 72 zu ziehen und das selbstregulierende Merkmal, wie es nachstehend beschrieben wird, vorzusehen, da dadurch eine vorgegebene Kabelspannung in dem Bremskabel 22 erzeugt wird.
Die Kupplungsfeder 46 hat einen tangentialen Antriebsschenkel 47, der an dem Zahnsegment 50 über eine Klemmplatte 84 befestigt ist, die daran mit Schrauben 86 angebracht ist. Ein Löseschenkel 49 wird dazu verwendet, die Kupplungsfeder 46 auszudehnen und gesteuert von der Trommeloberfläche 48 zu lösen, wie dies nachstehend beschrieben wird.
Der Handlösehebel 54 hat einen länglichen Finger 53, der sich so erstreckt, dass er mit dem Löseschenkel 49 in Eingriff gebracht werden kann, wenn eine Nase 65 des Handlösenockens 64 mit einer Nase 57 am Handlösehebel in Eingriff kommt, wenn das Handlösekabel 26 zurückgezogen wird, wie nachstehend beschrieben.
Die Positionierfeder 56 hält den Hebel 54 außer Eingriff mit dem Löseschenkel 49, bis das Handlösekabel 26 zurückgezogen wird. Eine Feder 27 am Kabel 26 drückt den Handlösenocken 44 in eine ausgerückte Position, bis der bewegliche Kerndraht in dem Handlösekabel 26 zurückgezogen wird.
Die 5 zeigt das Zahnsegment 50 zu Beginn einer motorisch angetriebenen Feststellbremsenanwendung. Ein Regelkreis 90 umfasst einen am Arma turenbrett angebrachten Schalter (nicht gezeigt), der selektiv betätigt werden kann, um den Elektromotor 30 zu speisen, was dazu führt, dass das Zahnsegment 50 durch die Drehung des Ritzels 34 gedreht wird, um so das Zahnsegment 50 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie in 5 gezeigt.
Da die Kupplungsfeder 46 die Trommeloberfläche 48 auf dem Kabelaufwickelrad 42 umgreift, dreht die Drehung des angebrachten Zahnsegments 50 das Aufwickelrad 42, um so das Zwischenkabel 72 weiter darauf aufzuwickeln.
Dies zieht über die Verbindung, die über den Lastsensor 78 und die Kupplung 80 vorgesehen ist, am Bremskabel 22, um die Bremsen 24 anzuziehen.
Der Motor 30 läuft weiter, bis eine vorgegebene Last von dem Lastsensor 78 erfasst wird, und dann deaktiviert der Regelkreis 90 automatisch den Motor 30. Die Bremsen 24 bleiben aufgrund der Wirkung des internen selbstsperrenden Getriebes, das in der Motorantriebseinheit 30 enthalten ist, angezogen.
Die 6 zeigt die Position des Zahnsegments 50 bei angezogener Bremse.
Während dieses Vorgangs umgreift die Kupplungsfeder 46 sowohl die Trommeloberfläche 48 als auch die Hilfstrommel 44, so dass der Verschleiß nicht auf die erste Windung an der Trommeloberfläche 48 konzentriert ist, sondern vielmehr über einen großen Bereich verteilt ist.
Zum Lösen der Bremsen 24 wird der in dem Regelkreis 90 enthaltene Schalter betätigt, um den Motor in die Umkehrrichtung zu speisen. Die Kupplungsfeder 46 umgreift weiterhin die Trommeloberfläche 48, da sie dafür ausgelegt ist, die Trommeloberflächen 48 im Normalfall zu umgreifen, und da das Aufwickelrad 42 aufgrund der Uhrfeder 40 kontinuierlich gezwungen wird, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie dies in den 5 und 6 zu sehen ist, so dass eine Drehung des Zahnsegments 50 im Uhrzeigersinn zu einer Drehung des Aufwickelrades 42 im Uhrzeigersinn führt, wodurch die Spannung im Bremskabel 22 gelockert wird, was wiederum die Bremsen 24 löst.
Der Motor 30 läuft weiter und bringt den Löseschenkel 49 der Kupplungsfeder 46 mit einem ortsfesten Stift 92 in Eingriff, wie dies in 5 gezeigt ist.
Eine weitere Drehung zum Vorwärtsbewegen des Löseschenkels 49 führt zu einem Ausdehnen der Kupplungsfeder 46, wodurch sie aus ihrem Eingriff mit der Trommeloberfläche 48 gelöst wird.
Der Motor 30 dreht sich so lange weiter, bis ein Positionssensor 96, der an den Umfang des Zahnsegments 50 angrenzt, dem Regelkreis 90 signalisiert, dass das Zahnsegment 50 eine Position erreicht hat, die ein völliges Lösen der Kupplungsfeder 46 gewährleistet, woraufhin der Regelkreis 90 ein Abschalten des Motors 30 veranlasst.
Die 7 zeigt ein manuelles Lösen unter Verwendung des Handlösekabels 26, das einen Kerndraht enthält, der durch Drücken eines Hebels oder Knopfes 25, der vom Fahrgastraum aus zugänglich ist, gezogen wird. Der Lösenocken 64 wird dadurch, wie in 7 gezeigt, entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Drehachse gedreht, die von der Mitte der Bohrung 68 definiert wird (Strebe 60 und Lagersitz 62 sind der Klarheit wegen nicht gezeigt). Die Nase 65 kommt mit der Nase 57 des Lösehebels 54 in Eingriff, wodurch dessen Drehung in die gleiche Richtung verursacht wird. Dies führt dazu, dass der Finger 53 mit dem Löseschenkel 49 der Kupplungsfeder 42 in Eingriff kommt und die Kupplungsfeder 42 ausdehnt, wodurch deren Eingriff mit der Trommeloberfläche 48 des Aufwickelrades 42 gelöst wird. Dies löst das Zwischenkabel 72, wodurch das Bremskabel 22 gelockert und ein Ausrücken der Feststellbremsen 24 ermöglicht wird.
Die Uhrfeder 40 wirkt jedoch weiterhin auf das Aufwickelrad 42, um so eine minimale Spannung auf das Zwischenkabel 72 aufrechtzuerhalten, um jegliche Durchhänger, die sich entwickelt haben, zu beseitigen.
Beim nächsten Eingriff der Kupplungsfeder 46, falls es zu einer Drehung des Aufwickelrades 42 zur Beseitigung eines Durchhangs kam, wird die Kupplungsfeder 46 mit der Trommeloberfläche 48 in der gedrehten Position in Eingriff kommen, so dass nur wieder der gleiche Weg erforderlich ist, um die Bremsen anzuziehen, wodurch jegliche kumulative Verzögerung der erforderlichen Betätigungszeit vermieden wird.
Die 10 zeigt eine alternative Form des Lastsensors, in der ein Drehzapfen 98 am Ende der Antriebswelle 36 von einem Schieber 100 gehalten wird, der an der Strebe 60A angebracht ist. Ein Lastsensor 102 erfasst die Reaktionslast auf den Drehzapfen 98. Der Drehzapfen 98 wird einem Teil der Reaktionskraft ausgesetzt, die von der Spannung in dem Kabel 22 erzeugt wird, und folglich kann der Lastsensor 102 verwendet werden, um das Kraftniveau, das die Deaktivierung des Motors 30 veranlasst, zu erfassen, da es der Kraft entspricht, die auf die Bremsen 24 ausgeübt wird.
Die Komponenten können anders angeordnet werden, wie beispielsweise in einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Betätigungsmechanismus 10A, der in den 11–17 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Achse des elektrischen Antriebsmotors 30A parallel zur Achse des Kabelaufwickelrades 42A und des Drehelements, das aus dem Zahnsegment 50A besteht.
Der Motor 30A ist in einer Aussparung 104 in der Gehäuseeinfassung 16A aufgenommen, befestigt durch Schrauben 106, die durch Nasen 108 gehen und in Aufnahmen 110 aufgenommen sind, und hat eine Abtriebsgetriebeeinheit, die ein Ritzel 34A enthält, das mit Antriebszähnen 52A am Zahnsegment 50A in Eingriff steht.
Eine Antriebswelle 36A hat einen Stift 112 an einem Ende, der in einer Lagerbuchse 38A aufgenommen ist, die wiederum in einer Aufnahme 114 gehalten wird, die in einer Rückwand der Gehäuseeinfassung 16A ausgeformt ist.
Das Ritzel 34A hat ferner ein Einsteckende 116, das in einem passenden Loch 111 in einer Querstrebe 60A mit drei Enden 118A, B, C aufgenommen ist, die in entsprechenden Aussparungen 120A, B, C aufgenommen sind, die in dem Gehäuse 16A geformt sind, und die mit Schrauben (nicht gezeigt) befestigt werden.
Die Antriebswelle 36A hat ein Ende 122 mit reduziertem Durchmesser, das in einem Lager 124 aufgenommen ist, das in einer Lagerbuchse 62A aufgenommen ist, die in der Strebe 60A ausgebildet ist.
Die Antriebswelle 36A hat Flachstellen 126 auf einem runden Abschnitt 37A, passend zu einer länglichen Öffnung 51A im Zahnsegment 50A und einer Öffnung 45A in der Hilfstrommel 44A, so dass sie sich zusammen drehen.
Die Antriebswelle 36A sorgt für eine Drehstütze für das Kabelaufwickelrad 42A. Der Handlösehebel 54A ist drehbar auf einem Außendurchmesser 128 der Aufnahme 114 gelagert, die in einem Loch 55A mit großen Durchmesser im Hebel aufgenommen ist.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Handlösehebel 54A selbst direkt mit dem Handlösekabel 26 über einen am Kerndraht 135 vorgesehenen Querstift 136 verbunden, der in ein schleifenförmiges Ende eines Arms 131 einer gewickelten Drahtfeder 130 eingepasst ist, wobei der geformte Arm 131 der Drahtfeder 130 in einer Kerbe 132 im Handlösehebel 54A aufgenommen ist, während der andere Arm 133 an der Gehäuseeinfassung 16A verankert ist, wie dies am besten in den 16 und 17 zu erkennen ist.
Das innen ausgebildete, überstehende Ende 41A der Uhrfeder 40A ist in einem Schlitz 35 in der Antriebswelle 36A aufgenommen und ihr außen ausgebildetes, überstehendes Ende 43A wird in einer zylindrischen Aussparung 41 im Kabelaufwickelrad 42A gehalten.
Die Kupplungsfeder 46 ist über einer Trommeloberfläche 48A des Kabelaufwickelrades 42A und der Hilfstrommel 44A aufgenommen, wie in dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Ein Federclip 138 wird dazu verwendet, das Bremskabel 72 mit der Uhrfeder 40A im vorgespannten Zustand zu halten, bis der Mechanismus 10A im Fahrzeug installiert ist, wobei eine Kante mit dem Verbinder 140 in Eingriff steht.
Ein Lastsensor 142 steht mit einem Schieber 138 in Eingriff, der an das Einsteckende 122 der Antriebswelle 36A (14) anstößt, um ein Steuersignal zu liefern, das der auf das Bremskabel 22 ausgeübten Kabellast entspricht.
Der Mechanismus 10A arbeitet im Allgemeinen auf die gleiche Weise wie in dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Wenn er gespeist wird, treibt der Motor 30A das Zahnsegment 50A an, das wiederum durch die Antriebsverbindung, die über die Federkupplung 46A hergestellt wird, das Kabelaufwickelrad 42A dreht. Dies hält so lange an, bis der Lastsensor 142 eine Spannungslast erfasst, die ausreicht, um die Bremsen anzuziehen (14), und der Regelkreis (nicht gezeigt) schaltet den Motor 30A ab. Die Bremsen 24 werden von dem selbstsperrenden Motorgetriebe im angezogenen Zustand gehalten.
Für ein motorisch angetriebenes Lösen wird der Motor 30A aktiviert, um sich in die andere Richtung zu drehen, um das Zahnsegment 50A in die entgegengesetzte Richtung zu drehen und so das Kabel 72 abzuwickeln, bis der Schenkel 49A mit dem Stift 92A in Eingriff kommt, um die Kupplungsfeder 46A auszudehnen und zu lösen (15). Der Motor 30A wird ausgeschaltet, wenn ein (nicht gezeigter) Zahnsegment-Positionssensor erfasst, dass ein ausreichender Weg zurückgelegt wurde, um sicherzustellen, dass die Kupplungsfeder 46A gelöst wurde, und dann wird der Motor 30A nicht mehr gespeist, wie in dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die 16 und 17, wird der Handlösehebel 54A gedreht, wenn der Kerndraht 135 des Handlösekabels 26 zurückgezogen wird, wodurch verursacht wird, dass eine Nase 53A mit dem Löseschenkel 49A der Kupplungsfeder 46A in Eingriff kommt und die Kupplungsfeder 46A löst.
Die 18 zeigt die Strebe 60A, die so ausgebildet ist, dass sie mit ihrem Sitz 62A ein Lager 124 aufnimmt, welches das Ende 122 der Antriebswelle 36A mit verringertem Durchmesser stützt (12). Eine alternative Form des Lastsensors zieht einen Nutzen aus der Tatsache, dass der Schenkel 144 der Strebe 60A durch die Reaktion der Antriebswelle 36A auf die Last des Bremskabels 22 unter Kompression gebracht wird. Ein Dehnungsmessstreifen 146 wird verwendet, um den Grad dieser Kompression zu messen, um das Lastsignal zum Abschalten des Motors 30A zur richtigen Zeit während des Bremsbetätigungszyklus zu liefern.

Claims

Feststellbremsen-Betätigungsmechanismus (10, 10A) zum Anziehen und Lösen einer Kraftfahrzeug-Feststellbremse (24), umfassend: einen Zweirichtungsantriebsmotor (30, 30A) mit einem drehbaren Antriebsrad (34); ein Drehelement (50, 50A), das von dem Antriebsmotor-Antriebsrad (34) angetrieben wird und so angebracht ist, dass es sich in einem Betätigergehäuse (16, 16A) in beide Richtungen um eine drehbare Haltevorrichtung drehen kann; ein Kabelaufwickelrad (42, 42A), das in dem Gehäuse (16, 16A) drehbar gehaltert ist und ein zum Verbinden mit der Feststellbremse (24) geeignetes Kabel (72) hat, welches einen Rand des Aufwickelrads (42, 42A) so umspannt, dass es bei Drehung in eine Richtung auf dasselbe aufgewickelt wird, um die Feststellbremse (24) anzuziehen, und bei Drehung in eine entgegengesetzte Richtung von demselben abgewickelt wird, um die Feststellbremse (24) zu lösen; eine Kupplung (44, 46; 44A, 46A), die bei Drehung des Motor-Antriebsrads (34). sowohl in die Richtung zum Anziehen als auch in die zum Lösen der Bremse eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehelement (50, 50A) und dem Aufwickelrad (42, 42A) herstellt; wobei die Kupplung ein Löseelement (49, 49A) enthält und der Betätigungsmechanismus ein festes Ausrückelement (92, 92A) enthält, das so angeordnet ist, dass es mit dem Löseelement (49, 49A) in Eingriff kommt und in der Folge bei fortgesetzter Drehung des Drehelements (50, 50A) in Löserichtung das Ausrücken der Kupplung auslöst.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Kupplung eine umspannte Federkupplung umfasst, von der ein Arm mit dem Drehelement (50, 50A) verbunden ist und die Windungen eine Trommelfläche (48, 48A) auf dem Aufwickelrad (42, 42A) umspannen, wobei die Federkupplung durch die Haftung der Tommelfläche (48, 48A) eine Drehantriebsverbindung zwischen dem Drehelement (50, 50A) und dem Aufwickelrad (42, 42A) herstellt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, ferner umfassend eine vorgespannte Torsionsentwicklungsfeder (40, 40A), die an einem Ende mit dem Aufwickelrad (42, 42A) verbunden ist, um die Drehung desselben in eine Richtung so zu bewirken, dass das Kabel (72) gespannt wird, wobei die Torsionsentwicklungsfeder (40, 40A) an einem anderen Ende relativ zum Drehelement (50, 50A) verankert ist, wobei die vorgewickelte Torsionsentwicklungsfeder (40, 40A) beim Lösen der Kupplung das Kabel (72) spannt, indem sie eine Aufwicklung des Aufwickelrads (42, 42A) bewirkt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das motorbetriebene Antriebsrad (32) selbstsperrend ist, um das Kabel (72) nach Abschalten des Motors (30, 30A) in Spannung zu halten.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Lastsensor (78), der entsprechend der Kabelspannung Signale produziert, und einen mit dem Lastsensor (78) verbundenen Regelkreis (90), der den Motor (30) als Reaktion auf den Empfang eines Signals abschaltet, welches von einer Kabelspannung produziert ist und einen angezogenen Zustand der Bremse anzeigt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Positionssensor (96), der das Maß an Lösedrehung des Drehelements (50) erfasst, und einen Motorregelkreis (90), der mit dem Sensor (96) verbunden ist und veranlasst, dass der Motor (30) nach ausreichender Lösedrehung abgeschaltet wird um sicherzustellen, dass das Löseelement (49, 49A) nach fortgesetzter Drehung des Aufwickelrads (42) mit dem festen Ausrückelement (92, 92A) in Eingriff kommt, um die Antriebsverbindung des Drehelements (50) mit dem Aufwickelrad (42) durch Ausrücken der Kupplung zu trennen.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 6, ferner umfassend eine vorgewickelte Torsionsentwicklungsuhrfeder (40, 40A), die an einem Ende mit dem Aufwickelrad (42, 42A) verbunden ist, um die Drehung desselben in eine Richtung so zu bewirken, dass das Kabel (72) gespannt wird, wobei die Torsionsentwicklungsuhrfeder (40, 40A) an einem anderen Ende relativ zum Drehelement (50, 50A) verankert ist, wobei die vorgewickelte Torsionsentwicklungsuhrfeder (40, 40A) beim Lösen der Kupplung das Kabel (72) spannt, indem sie eine Aufwicklung des Aufwickelrads (42, 42A) bewirkt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Hilfstrommel (44, 44A), die mit dem Drehelement (50, 50A) verbunden und angrenzend an die Trommelfläche (48, 48A) des Aufwickelrads angeordnet ist und die eine Trommelfläche hat, welche auf die Trommelfläche (48, 48A) des Aufwickelrads abgestimmt ist, so dass die Federkupplung beide Trommelflächen festklemmt, um den Abrieb der Trommelfläche (48, 48A) des Aufwickelrads zu verringern.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, ferner umfassend ein manuelles Löseelement (54, 54A), das selektiv so bewegbar ist, dass es durch Eingriff mit dem Kupplungsausrückmerkmal die Kupplung ausrückt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Torsionsentwicklungsuhrfeder (40, 40A), die an einem Ende mit dem Aufwickelrad (42, 42A) verbunden ist, um die Drehung desselben in eine Richtung so zu bewirken, dass das Kabel (72) gespannt wird, wobei die Uhrfeder (40, 40A) an einem anderen Ende relativ zum Drehelement (50, 50A) verankert ist, wobei die vorgespannte Torsionsfeder beim Lösen der Kupplung das Kabel (72) spannt, indem sie eine Aufwicklung des Aufwickelrads (42, 42A) bewirkt.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 2, wobei das Aufwickelrad (42, 42A) auf einer Antriebswelle (36, 36A) drehbar ist, die sich zu dem Drehelement (50, 50A) erstreckt und antriebsmäßig mit einem Loch (51, 51A) in dem Drehelement (50, 50A) verbunden ist, um eine Drehverbindung mit demselben herzustellen.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Hilfstrommel (44, 44A) mit einem Loch (45, 45A), durch das sich die Antriebswelle (36, 36A) mit einem passenden Sitz in demselben erstreckt und eine Antriebsverbindung erzeugt, wobei die Hilfstrommel (44, 44A) eine Trommelfläche hat, die auf die Trommelfläche (48, 48A) des Aufwickelrads abgestimmt ist und an diese angrenzt, wobei die Federkupplung über den beiden Trommelflächen aufgenommen ist.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Lastsensor (78) mit dem Kabel (72) verbunden ist, um die Spannung in demselben zu messen.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Lastsensor (78) einer drehbaren Haltevorrichtung für das Aufwickelrad (42) zugeordnet ist und eine von der Kabelspannung ausgelöste Reaktionskraft misst.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 5, wobei der Lastsensor (78) einen Dehnungsmessstreifen umfasst, der an einem Träger zum Halten einer drehbaren Haltevorrichtung für das Drehelement (50) angebracht ist.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 3, wobei in dem Aufwickelrad (42, 42A) ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet ist, und wobei die Spannfeder eine Uhrfeder (44, 44A) umfasst, die im Hohlraum des Aufwickelrads angeordnet ist.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 16, wobei die Uhrfeder (44, 44A) eine Außenwindung hat, die mit einer den Hohlraum begrenzenden zylindrischen Außenwand verbunden ist.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 16, ferner umfassend eine Antriebswelle (36, 36A), die sich durch das Aufwickelrad (42, 42A) erstreckt, welches auf derselben frei drehbar ist, wobei sich die Antriebswelle (36, 36A) zu dem Drehelement (50, 50A) erstreckt und mit demselben in Eingriff steht, um eine Drehverbindung herzustellen, und wobei die Uhrfeder (44, 44A) eine Innenwindung hat, die mit der Antriebswelle (36, 36A) verbunden ist.
Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Drehelement (50, 50A) ein Zahnsegment (52, 52A) umfasst und die Motorausgabe ein Ausgleichsrad (34, 34A) enthält, das mit dem Zahnsegment (52, 52A) in Eingriff ist.
Verfahren zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Feststellbremse (24), umfassend: Umspannen eines drehbaren Aufwickelrads (42, 42A) mit einem Antriebskabel (72), das zum Antreiben der Feststellbremse verbunden ist; antriebsmäßiges Verbinden eines Zweirichtungsantriebsmotors (30, 30A) mit dem Aufwickelrad (42, 42A) um zu ermöglichen, dass das Antriebskabel (72) durch selektiven Betrieb des Motors (30, 30A) in die beiden Richtungen darauf aufgewickelt oder davon abgewickelt werden kann; Erfassen des Lastniveaus des Antriebskabels (72), wenn der Motor (30, 30A) in eine Aufwickelrichtung des Kabels (72) betrieben wird, um die Feststellbremse anzuziehen; Abschalten des Motors (30, 30A) bei Erreichen einer vorbestimmten Sensorenlast des Kabels (72); und Halten des Kabels (72) in dem Lastzustand nach dem Abschalten der Feststellbremse; und Abschalten des Motors (30, 30A), nachdem der Motor (30, 30A) in eine Abwickelrichtung des Kabels (72) betrieben wurde, um die Feststellbremse (24) zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Drehung des Aufwickelrads (42, 42A) durch den Motor (30, 30A) mittels einer normal eingerückten Kupplung erfolgt und diese Kupplung nach fortgesetztem Betrieb des Motors (30, 30A) in eine Abwickelrichtung des Kabels (72) zum Lösen der Feststellbremse ausgerückt wird, und ferner umfassend das Wiedereinrücken der Kupplung nach Drehung des Aufwickelrads (42, 42A) durch Betrieb des Motors (30, 30A) in eine Richtung, in der das Antriebskabel (72) tendenziell aufgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, einschließlich der Ausübung einer konstanten Torsionskraft auf das Aufwickelrad (42, 42A), die das Antriebskabel (72) tendenziell auf dasselbe aufwickelt und die groß genug ist, dass es nicht schlaff durchhängt, jedoch nicht groß genug, um die Feststellbremse anzuziehen, wobei, wenn die Kupplung ausgerückt ist, in dem Antriebskabel (72) vor dem Einrücken der Kupplung eine Vorspannung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, einschließlich des selektiven manuellen Lösens der Kupplung zum Lösen der Feststellbremse und des Wiedereinrückens der Kupplung nach Anschalten des Motors (30, 30A) zum Wiederanziehen der Feststellbremse.
Verfahren nach Anspruch 20, einschließlich der Erfassung der Kabellast durch Erfassung einer Reaktionskraft an der drehbaren Haltevorrichtung des Aufwickelrads (42, 42A).
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Kupplung durch ein vorbestimmtes Maß an Drehung des Aufwickelrads (42, 42A) in Kabelabwickelrichtung ausgerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, einschließlich der Erfassung der Position des Aufwickelrads (42, 42A), wenn es in die Abwickelrichtung gedreht wird und Abschalten des Motors (30, 30A), nachdem erfasst wurde, dass das Maß an Abwickelbewegung zum Ausrücken der Kupplung ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Antriebsmotor (30, 30A) durch eine ausrückbare Kupplung antriebsmäßig mit einem Aufwickelrad (42, 42A) in Eingriff steht, und wobei die Kupplung durch einen manuellen Hebel (25) gelöst wird, um die Feststellbremse (24) manuell zu lösen.