DE102004043309A1

DE102004043309A1 - Hydraulische Fahrzeugbremse

Info

Publication number: DE102004043309A1
Application number: DE102004043309A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Volz
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremse mit Feststellbremsvorrichtung mit einem Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben wirkt und im zugespannten Zustand mittels einer von einem Elektromotor angetriebenen Gewindemutter-Spindel-Anordnung verriegelbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, einen Sensor zur direkten Erfassung der Zuspannkraft vorzusehen, der entweder als Kraftsensor, über welchen sich die Spindel an einem Gehäuse abstützt, oder als Wegsensor, der die Bewegung der Spindel erfasst, ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremse mit Feststellbremsvorrichtung mit einem Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben wirkt und im zugespannten Zustand mittels einer von einem Elektromotor angetriebenen Gewindemutter-Spindel-Anordnung verriegelbar ist.

Aus der DE 197 32 168 C1 ist eine derartige hydraulische Fahrzeugbremse bekannt. Bei der vorbekannten Fahrzeugbremse wird eine Spindel von einem Elektromotor angetrieben, wonach eine Gewindemutter den Bremskolben mechanisch feststellen kann. Dabei ist die Abtriebswelle des Elektromotors mit seitlichem Abstand parallel zur Achse des Bremskolbens angeordnet. Ein Hallsensor erfasst die Umdrehungen des Elektromotors und damit die Translation der Gewindemutter. Als weniger vorteilhaft ist bei dieser Anordnung anzusehen, dass keine Informationen über die eingestellte Zuspannkraft zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Fahrzeugbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die Einstellung der zur Durchführung eines Feststellbremsvorganges notwendigen Zuspannkraft zuverlässig erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Sensor zur direkten Erfassung der Zuspannkraft vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Ausführung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass der Sensor durch einen Kraftsensor gebildet ist, über welchen sich die Spindel am Gehäuse des Elektromotors abstützt.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung wird der Sensor durch einen Wegsensor gebildet, der die Bewegung der Spindel, die sich über ein Federelement am Bremsgehäuse abstützt, erfasst.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass die Gewindemutter an ihrem dem Elektromotor zugewandten Ende einen radialen Kragen aufweist, der mit einem Anschlag am Bremskolben zusammenwirkt.

Außerdem weist die Gewindemutter an ihrem Außenumfang eine Verdrehsicherung auf, die axiale Bewegungen der Gewindemuter relativ zum Bremskolben zulässt.

Zur Realisierung eines Feststellbremsvorganges ist zwischen der Gewindemutter und der Spindel ein selbsthemmendes Gewinde vorgesehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass ein mit dem Bremskolben zusammenwirkender, hydraulisch ladbarer Arbeitsspeicher mit mindestens einem integrierten Federelement vorgesehen ist, wobei das Federelement derart ausgelegt ist, dass es während Betriebsbremsungen keine Komprimierung erfährt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Federelement derart ausgelegt ist, dass der Vergleich des Komprimierungsweges des Federelementes mit der dazu notwendigen Kraft ein Maximum aufweist.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine elektronische Steuereinheit zur Auswertung der Stromaufnahme des Elektromotors vorgesehen.

Außerdem ist ein mechanisches Notlösemittel zum Lösen der Feststellbremse vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist, dass eine Hülse vorgesehen ist, die in den Bremskolben hinein ragt und mit diesem fest verbunden ist und die Gewindemutter-Spindel-Anordnung aufnimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Teildarstellung einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremse in gelöstem Zustand im axialen Querschnitt,
2 eine Teildarstellung einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen hydraulischen Bremse in gelöstem Zustand.
Die in 1 lediglich teilweise dargestellte erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremse weist ein Bremsgehäuse 1 auf, welches den äußeren Rand einer nicht dargestellten Bremsscheibe und zwei nicht dargestellte Bremsbeläge umgreift. Das Bremsgehäuse 1 bildet auf seiner Innenseite einen Bremszylinder 2, der einen Bremskolben 10 axial ver schiebbar aufnimmt. In den zwischen Bremszylinder 2 und Bremskolben 10 gebildeten Betriebsdruckraum 23 kann mittels eines hydraulischen Anschlusses 9 Bremsflüssigkeit zugeführt werden, so dass sich ein Bremsdruck aufbaut, der den Bremskolben 10 axial zur nicht dargestellten Bremsscheibe hin verschiebt. Zwischen dem Bremskolben 10 und einem im Bremskolben 10 geführten kraftübertragenden Teil 13 ist ein Arbeitsspeicher 11 vorgesehen, der durch ein Federelement 12 gebildet ist. Durch die axiale Verschiebung des Bremskolbens 10 in Richtung der Bremsscheibe wird der dem kraftübertragenden Teil 13 zugewandte Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei sich das Bremsgehäuse 1 als Reaktion in der entgegengesetzten Richtung verschiebt und dadurch auch den anderen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt. Das eben erwähnte Federelement 12 ist derart ausgelegt bzw. vorgespannt, dass es während der eben beschriebenen Betriebsbremsung keine Komprimierung erfährt und Relativbewegungen zwischen dem Bremskolben 10 und dem kraftübertragenden Teil 13 verhindert. Dadurch wird die axiale Bewegung des Bremskolbens 10 direkt auf das kraftübertragende Teil 13 übertragen und es findet keine erhöhte Volumenaufnahme an Bremsflüssigkeit gegenüber einer herkömmlichen Fahrzeugbremse, die keinen Arbeitsspeicher 11 aufweist, statt.
Eine Verriegelungsvorrichtung, die zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion erforderlich ist, ist bei der in 1 dargestellten Ausführung durch ein Spindelgetriebe bzw. eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung gebildet, die aus einer Gewindemutter 15 sowie einer Spindel 14, die mittels eines selbsthemmenden Gewindes miteinander in Verbindung stehen, besteht. Dabei weist die Gewindemutter 15 an ihrer der Bremsscheibe abgewandten Seite einen radialen Kragen 16 auf, der mit einem Anschlag 17 am Bremskolben 10 zusammenwirkt. Außerdem weist die Gewindemutter 15 an ihrem Außenum fang eine Verdrehsicherung 18 auf, die jedoch axiale Bewegungen der Gewindemutter 15 relativ zum Bremskolben 10 zulässt. Die eben beschriebene Gewindemutter-Spindel-Anordnung 14, 15 wird von einer Hülse 3 aufgenommen, die in den Bremskolben 10 hineinragt und fest mit diesem verstemmt oder verschnappt ist.
Die Verriegelung der Feststellbremse erfolgt, nachdem im Betriebsdruckraum 23 ein hydraulischer Druck aufgebaut wurde. Der für die Durchführung eines Feststellbremsvorganges eingesteuerte Druck ist so hoch, dass der Arbeitsspeicher 11 hydraulisch geladen bzw. vorgespannt wird. Dabei wird das Federelement 12 komprimiert und der Bremskolben 10 vollzieht nach Anlage des dem kraftübertragenden Teil 13 zugewandten Bremsbelages an die Bremsscheibe eine Bewegung auf das kraftübertragenden Teil 13 zu. Anschließend wird der Elektromotor 4 derart bestromt und damit die Spindel 14 angetrieben, dass sich die Gewindemutter 15 in der Zeichnung nach links bewegt. Der bereits erwähnte radiale Kragen 16 kommt dabei an dem am Bremskolben 10 ausgebildeten Anschlag 17 zur Anlage. Nach einem anschließendem Abbau des im Betriebsdruckraum 23 eingesteuerten hydraulischen Drucks stützt sich das kraftübertragende Element 13 über das komprimierte Federelement 12 am Bremskolben 10 ab, der sich wiederum über den Anschlag 17, den radialen Kragen 16 und das selbsthemmende Gewinde zwischen Gewindemutter 15 und Spindel 14 an der Spindel 14 abstützt. Die Spindel 14 stützt sich in dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel über einen Kraftsensor 6 am Gehäuse 7 des Elektromotors 4 ab, der direkt die eingestellte Zuspannkraft erfasst.
Während eines Feststellbremsvorganges wird aufgrund des geladenen Arbeitsspeichers 10 erreicht, dass die auf die nicht dargestellten Bremsbeläge einwirkende Zuspannkraft von ther misch bedingten Längenänderungen und Einflüssen im Bereich des Bremssattels nahezu unabhängig ist. Das bedeutet unter anderem, dass auch bei Abkühlung des zuvor durch Reibung aufgeheizten Bremssattels, die Zuspannkraft nie unter einen sicherheitskritischen Wert abfällt. Zum Lösen der Feststellbremse wird im Betriebsdruckraum 23 ein hydraulischer Druck aufgebaut, der zur Entlastung der Gewindemutter 15 führt, so dass die Spindel 14 vom Elektromotor 4 betätigt werden kann. Der Elektromotor 4 muss dabei nur geringe Motordrehmomente aufbringen und benötigt nur wenig elektrische Energie. Durch die Betätigung des Elektromotors 4 wird die Gewindemutter 15 in der Zeichnung nach rechts verschoben, bis der radiale Kragen 16 an einem weiteren Anschlag 21 im Bremsgehäuse 1 anliegt. Die Bewegungen des Bremskolbens 10 werden in diesem gelösten Zustand der Feststellbremse nicht von der Gewindemutter-Spindel-Anordnung eingeschränkt.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle des Kraftsensors 6 ein Wegsensor 26 vorgesehen. Zur Durchführung eines Feststellbremsvorganges wird wiederum ein hydraulischer Druck in den Betriebsdruckraum 23 eingesteuert, der hoch genug ist, um das Federelement 11, wie bereits beschrieben, zu laden bzw. vorzuspannen. Nachdem mit Hilfe des Elektromotors 4 der radiale Kragen 16 am Anschlag 17 anliegt, wird der eingesteuerte Druck wieder abgelassen. Die Abstützung findet in derselben Weise, wie anhand von 1 beschrieben, statt. Allerdings stützt sich die Spindel 14 bei der in 2 dargestellten Ausführungsform über einen radialen Kragen 24 und ein Federelement 27 am Bremsgehäuse 1 ab. Beim Abbau des hydraulischen Drucks bewegt sich die Spindel 14 in der Zeichnung nach rechts und komprimiert dabei das Federelement 27. Diese Bewegung der Spindel 14 in der Zeichnung nach rechts ist ein Maß für die eingestellte Zuspannkraft, die mit Hilfe eines Wegsensors 26 erfasst wird.
Das anhand von 1 und 2 beschriebene Federelement 12 kann bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse auch derart ausgebildet sein, dass die Zuordnung des Komprimierungsweges und der zugehörigen Kraft ein Maximum aufweist. Bei der Verwendung einer hydraulischen Pumpe zum für den Feststellbremsvorgang notwendigen Druckaufbau hat dies zur Folge, dass die Messung des Stroms des Pumpenmotors ebenfalls ein Maximum aufweist. Wenn dieses Maximum erkannt wird, kann man auf ein komprimiertes Federpaket 12 und damit auf einen ausreichenden Druckaufbau im Betriebsdruckraum 23 schließen. Auf Drucksensoren, die den Druckaufbau zur Durchführung eines Feststellbremsvorganges überwachen, kann somit verzichtet werden. Außerdem wird die Spindel 14 vom eingesteuerten hydraulischen stets in der Zeichnung nach rechts gedrückt, da der hydraulische Druck auf die Querschnittsfläche der Spindel 14 wirkt. Da sich die Spindel 14 über den Kraftsensor 6 bzw. den Wegsensor 26 abstützt, ist der im Betriebsdruckraum 23 eingesteuerte Druck durch die eben genannten Sensoren ermittelbar.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse weist außerdem eine nicht dargestellte elektronische Steuereinheit auf, die die Stromaufnahme des Elektromotors 4 auswertet. Durch die Auswertung der Stromaufnahme des Elektromotors 4 wird der Kontakt zwischen dem radialen Kragen 16 der Gewindemutter 15 und dem Anschlag 17, der am Bremskolben 10 ausgebildet ist, und zwischen radialen Kragen 16 und dem im Bremsgehäuse 1 ausgebildeten Anschlag 21 erfasst. Dadurch ist eine weitere Überwachung der Feststellbremsfunktion möglich.
Dadurch dass zu Beginn und zur Beendigung ein hydraulischer Druck im Betriebsdruckraum 23 aufgebaut wird, muss der Elektromotor 4 nur geringe Motordrehmomente aufbringen und benötigt nur wenig elektrische Energie. Der Einsatz eines leistungsschwachen, kostengünstigen Elektromotors 4 ist also möglich.
Außerdem ist ein Notlösemittel zum Lösen der Feststellbremse im Notfall vorgesehen. Das Notlösemittel ist dabei vorzugsweise als Notlöseschraube ausgebildet, die in direkter Verbindung mit der Spindel 14 steht, um diese bei einem Defekt des Elektromotors 4 oder bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung manuell direkt zu betätigen, wodurch die Gewindemutter 15 und damit der radiale Kragen 16 in den 1 und 2 nach rechts bewegt wird. Dadurch wird die Feststellbremse manuell gelöst.

Claims

Hydraulische Fahrzeugbremse mit Feststellbremsvorrichtung mit einem Bremsgehäuse (1), in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum (23) von einem Bremskolben (10) begrenzt ist, wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben (10) wirkt und im zugespannten Zustand mittels einer von einem Elektromotor (4) angetriebenen Gewindemutter-Spindel-Anordnung (14, 15) verriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur direkten Erfassung der Zuspannkraft vorgesehen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor durch einen Kraftsensor (6) gebildet ist, über welchen sich die Spindel (14) an einem Gehäuse (7) des Elektromotors (4) abstützt.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor durch einen Wegsensor (26) gebildet ist, der die Bewegung der Spindel (14), die sich über ein Federelement (27) am Bremsgehäuse (1) abstützt, erfasst.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (15) an ihrem dem Elektromotor (4) zugewandten Ende einen radialen Kragen (16) aufweist, der mit einem Anschlag (17) am Bremskolben zusammenwirkt.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde mutter (15) an ihrem Außenumfang eine Verdrehsicherung (18) aufweist, die axiale Bewegungen der Gewindemuter (15) relativ zum Bremskolben (10) zulässt.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gewindemutter (15) und der Spindel (14) ein selbsthemmendes Gewinde vorgesehen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Bremskolben (10) zusammenwirkender, hydraulisch ladbarer Arbeitsspeicher (11) mit mindestens einem Federelement (12) vorgesehen ist, wobei das Federelement (12) derart ausgelegt ist, dass es während Betriebsbremsungen keine Komprimierung erfährt.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) derart ausgelegt ist, dass der Vergleich des Komprimierungsweges des Federelementes (12) mit der dazu notwendigen Kraft ein Maximum aufweist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit zur Auswertung der Stromaufnahme des Elektromotors (4) vorgesehen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisches Notlösemittel zum Lösen der Feststellbremse vorgesehen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (3) vorgesehen ist, die in den Bremskolben (10) hinein ragt und mit diesem fest verbunden ist und die Gewindemutter-Spindel-Anordnung (14, 15) aufnimmt.