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Die
Erfindung betrifft eine Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Im
PKW-Bereich werden heutzutage üblicherweise
hydraulische Scheibenbremsen als Betriebsbremsen verwendet, die
einen druckbeaufschlagbaren Bremskolben aufweisen, der bei Druckbeaufschlagung
einen Reibbremsbelag gegen eine Bremsscheibe drückt. Zur Verwirklichung einer
Feststellbremsfunktion werden die Bremsen mechanisch über Seilzüge (Bowdenzüge) mit
einem Handbremshebel betätigt.
Der Handbremshebel weist eine lösbare
Ratscheneinrichtung auf, die ihn in betätigter/gezogener Stellung hält.
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Aus
der
DE 195 02 927
A1 ist eine Betriebs- und Feststellbremse bekannt, die
wie herkömmliche Betriebsbremsen
einen druckbeaufschlagbaren Bremskolben aufweist. Zur zusätzlichen
Ausbildung als Feststellbremse weist die bekannte Bremse Sperrklinken
auf, die in einer Sperrstellung den Bremskolben in betätigter Stellung
halten. Die Betätigung
der Sperrklinken erfolgt durch einen Druckstoß über die hydraulische Zuleitung
der Bremse bei betätigter
Bremse.
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Die
nachfolgend erläuterte
erfindungsgemäße Bremse
ist insbesondere als hydraulische Bremse vorgesehen, sie ist allerdings
allgemein als druckbeaufschlagbare, also beispielsweise auch als
pneumatische Bremse ausbildbar. Auch ist die Erfindung nicht auf
die Bauform einer Scheibenbremse beschränkt.
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Erläuterung
und Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist
außer
einem druckbeaufschlagbaren Bremskolben einen ebenfalls, allerdings
in einer Löserichtung
der Betriebs- und Feststellbremse, druckbeaufschlagbaren Feststellkolben
auf. Ein Federelement beaufschlagt den Feststellkolben im Sinne
einer Betätigung
des Bremskolbens. Dabei ist Federelement umfassend im Sinne eines
elastischen Elements oder eines Energiespeichers zu verstehen, das
den Feststellkolben wie gesagt im Sinne einer Betätigung des
Bremskolbens beaufschlagt. Federelement im Sinne der Erfindung kann
also auch ein elastisches Gummi- oder Kunststoffelement oder ein
Gasdruckspeicher (Gasdruckfeder) sein. Eine schaltbare Rücklaufsperre
verbindet den Bremskolben mit dem Feststellkolben. In eingeschaltetem
Zustand sperrt die Rücklaufsperre
den Bremskolben gegen eine Bewegung relativ zum Feststellkolben
im Sinne eines Lösens
der Betriebs- und Feststellbremse. Wird der Feststellkolben von
seinem Federelement im Sinne einer Betätigung des Bremskolbens beaufschlagt und
ist die Rücklaufsperre
eingeschaltet, beaufschlagt das Federelement den Bremskolben über den
Feststellkolben und die Rücklaufsperre
im Sinne einer Betätigung
der Betriebs- und Feststellbremse. Dabei drückt der Bremskolben einen Reibbremsbelag
gegen einen Bremskörper,
beispielsweise eine Bremsscheibe. Die Betriebs- und Feststellbremse
ist als Feststellbremse betätigt.
Eine Feststellbremskraft wird bei druckloser Betriebs- und Feststellbremse vom
Federelement des Feststellkolbens aufgebracht.
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Bei
ausgeschalteter Rücklaufsperre
ist der Bremskolben in Betätigungs-
und in Löserichtung
der Betriebs- und Feststellbremse beweglich, die erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse wird durch Druckbeaufschlagung des Bremskolbens
in herkömmlicher
Weise als Betriebsbremse betätigt. Der Feststellkolben
und die ausgeschaltete Rücklaufsperre
sind zur Betriebsbremsung außer
Funktion. In Betätigungsrichtung
ist der Bremskolben bei ein- und
bei ausgeschalteter Rücklaufsperre
bewegbar.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass sie eine kompakte Betriebs- und
Feststellbremse für
ein Kraftfahrzeug ermöglicht,
die als Radbremse ausbildbar ist und beispielsweise in einer Trommelbremse oder
in einem Bremssattel einer Scheibenbremse unterbringbar ist. Seilzüge und ein
Handbremshebel können
entfallen. Des Weiteren eignet sich die erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse als automatische Feststellbremse, die durch
Fremdenergie beispielsweise mit einer Hydropumpe betätigbar ist. Eine
Hydropumpe ist bei blockierschutzgeregelten (ABS) oder Fremdenergiebremsanlagen
vorhanden, der Zusatzaufwand für
die automatische Feststellbremse ist in diesem Fall gering. Die
automatische Feststellbremse hat den Vorteil, dass sie nicht durch Muskelkraft
betätigt
werden muss.
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Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 sieht vor, dass
die Rücklaufsperre
mit dem Feststellkolben schaltbar ist. Eine Weiterbildung gemäß Anspruch
3 sieht einen Ver- und Entriegelungsmechanismus für die Rücklaufsperre
vor, der vom Feststellkolben umgeschaltet wird. Das Ein- und Ausschalten
der Rücklaufsperre und
damit ein Umschalten der Betriebs- und Feststellbremse von der Betriebs-
in die Feststellbremsfunktion und umgekehrt erfolgt bei diesen Ausgestaltungen
der Erfindung durch Druckbeaufschlagung und Bewegung des Feststellkolbens.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt einen Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Betriebs-
und Feststellbremse. Die Zeichnung ist als teilweise vereinfachte
und schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Erfindung zu verstehen.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse 10 weist
ein Gehäuse 12 auf,
in dem ein hydraulisch betätigbarer
Bremskolben 14 axial verschieblich aufgenommen ist. Das
Gehäuse 12 kann
auch als Zylinder oder Bremszylinder bezeichnet werden. Zum Bremsen
wird der Bremskolben 14 druckbeaufschlagt und drückt einen
nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen ebenfalls nicht dargestellten
Bremskörper, beispielsweise
eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel. Insoweit ist die Betriebs-
und Feststellbremse bekannt und entspricht herkömmlichen hydraulischen Radbremsen
(Betriebsbremsen) für Kraftfahrzeuge.
Das Gehäuse 12 kann
beispielsweise Bestandteil eines nicht dargestellten Bremssattels einer
hydraulischen Scheibenbremse sein.
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Gleichachsig
mit dem Bremskolben 14 ist ein Feststellkolben 16 axial
verschieblich im Gehäuse 12 aufgenommen.
Der Feststellkolben 16 wird von einem Federelement in einer
Betätigungsrichtung
des Bremskolbens 14 beaufschlagt. Das Federelement weist
eine Anzahl Tellerfedern 18 auf, die in dem als Hohlkolben
ausgebildeten Feststellkolben 16 angeordnet sind und sich
an einem Gehäusedeckel 20 abstützen, der
auf einer dem Bremskolben 14 gegenüberliegenden Seite des Feststellkolbens 16 am
Gehäuse 12 befestigt
ist.
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Der
Betriebskolben 14 ist über
eine Rücklaufsperre 22 mit
dem Feststellkolben 16 verbunden. Zur Bildung der Rücklaufsperre 22 weist
der Feststellkolben 16 ein Mittelloch 24 auf,
in das eine Kolbenstange 26 des Bremskolbens 14 ragt.
Das Mittelloch 24 des Feststellkolbens 16 ist
auf einer dem Bremskolben 14 abgewandten Seite geschlossen. Das
Mittelloch 24 weist einen quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt auf, es erweitert sich in Richtung des Bremskolbens 14 mit
zwei einander gegenüberliegenden
Schrägflächen 28,
zwischen denen sich die Kolbenstange 26 des Bremskolbens 14 befindet.
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Die
Kolbenstange 26 ist einstückig mit dem Bremskolben 14,
sie steht axial in Richtung des Feststellkolbens 16 ab
und ragt in dessen Mittelloch 24. Innerhalb des Mittellochs 24 des
Feststellkolbens 16 weist die Kolbenstange 26 des
Bremskolbens 14 einen Kolbenstangenabschnitt 30 mit
flachem Rechteckquerschnitt auf, der mit einer Stufe 32 in
einen Kolbenstangenabschnitt 34 mit kreisförmigem Querschnitt übergeht.
Zwischen den Schrägflächen 28 des
Mittellochs 24 des Feststellkolbens 16 und dem Kolbenstangenabschnitt 30 mit
rechteckigem Querschnitt sind Sperrglieder 36 in Form von
Walzen angeordnet, die Bestandteil der Rücklaufsperre 22 sind.
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Grundsätzlich ist
auch eine rotationssymmetrische Ausbildung der Rücklaufsperre 22 anstatt
der dargestellten spiegelsymmetrischen Ausbildung möglich. Bei
einer rotationssymmetrischen Ausbildung der Rücklaufsperre 22 würde sich
das Mittelloch 24 des Feststellkolbens 16 kegelförmig in
Richtung des Bremskolbens 14 erweitern, der Kolbenstangenabschnitt 30 hätte einen
kreisförmigen
Querschnitt und die Sperrglieder 36 wären Kugeln (nicht dargestellt).
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Zum
Schalten der Rücklaufsperre 22 weist die
Betriebs- und Feststellbremse 10 einen Schieber in Form
einer Schiebehülse 38 auf,
die auf dem Kolbenstangenabschnitt 34 mit kreisförmigem Querschnitt
axial verschieblich angeordnet ist. Ein Federelement 40,
das sich am Gehäuse 12 abstützt, drückt die
Schiebehülse 38 in
Richtung der Sperrglieder 36. Die Schiebehülse 38 weist
eine umlaufende Nut 42 auf, in der Kugeln 44 einliegen,
die Rastglieder bilden. Die die Rastglieder bildenden Kugeln 44 sind auf
einem gedachten Kreis angeordnet, der die Schiebehülse 38 in
Höhe der
Nut 42 umgibt. Die Kugeln 44 liegen an einer konischen
Erweiterung 46, also an einer Art Fase an einer Mündung einer
rohrförmigen
Verlängerung 48 des
Feststellkolbens 16 an. Wird der Feststellkolben 16 durch
Druckbeaufschlagung gegen die Kraft der Tellerfedern 18 ein kurzes
Stück von
der Schiebehülse 38 weg
bewegt, kommen die Kugeln 44 aus der Nut 42 der
Schiebehülse 38 frei
und die Schiebehülse 38 ist
axial verschieblich. Die Nut 42 der Schiebehülse 38,
die konische Erweiterung 46 im Fortsatz 48 des Feststellkolbens 16 und
die damit als Rastglieder zusammenwirkenden Kugeln 44 bilden
einen schaltbaren Rastmechanismus 50, der durch Druckbeaufschlagung
des Feststellkolbens 16 ausschaltbar ist. Zusammen mit der
Schiebehülse 38,
die die Sperrglieder 36 der Rücklaufsperre 22 beaufschlagt,
bildet der Rastmechanismus 50 einen Ver- und Entriegelungsmechanismus 52,
mit dem die Rücklaufsperre 22 ein-
und ausschaltbar ist. Das Schalten erfolgt mit dem Feststellkolben 16.
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Zu
einer Betriebsbremsung wird der Bremskolben 14 hydraulisch
mit Druck beaufschlagt und drückt
einen nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen nicht dargestellten
Bremskörper,
beispielsweise eine Bremsscheibe. Die Betriebsbremsung erfolgt in
von hydraulischen Bremsen her bekannter Weise. Der Feststellkolben 16,
die Rücklaufsperre 22 und
der Ver- und Entriegelungsmechanismus 52 mit dem Rastmechanismus 50 sind
bei einer Betriebsbremsung außer
Funktion.
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Zur
Betätigung
als Feststellbremse wird der Bremskolben 14 hydraulisch
mit Druck beaufschlagt und drückt
einen nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen nicht dargestellten
Bremskörper.
Der Feststellkolben 16 wird ebenfalls hydraulisch mit Druck
beaufschlagt und dadurch gegen die Kraft der Tellerfedern 18 vom
Bremskolben 14 weg an den Gehäusedeckel 20 gedrückt. Dadurch
kommen die Kugeln 44 aus der Nut 42 der Schiebehülse 38 frei,
der Rastmechanismus 50 ist ausgeschaltet und die Schiebehülse 38 auf
der Kolbenstange 26 verschiebbar. Das Federelement 40 schiebt
die Schiebehülse 38 gegen
die die Sperrglieder 36 der Rücklaufsperre 22 bildenden
Walzen und drückt
die Sperrglieder 36 gegen die Schrägflächen 28 des Mittellochs 24 des Feststellkolbens 16.
Die Rücklaufsperre 22 ist
dadurch eingeschaltet, die Kolbenstange 26 und damit der
Bremskolben 14 sind nur noch vom Feststellkolben 16 weg,
d. h. in einer Betätigungsrichtung
der Betriebs- und Feststellbremse 10, also im Sinne eines
Andrückens
des nicht dargestellten Reibbremsbelags gegen den ebenfalls nicht
dargestellten Bremskörper,
bewegbar. Gegen eine Bewegung des Bremskolbens 14 in Löserichtung
der Betriebs- und Feststellbremse sperrt die eingeschaltete Rücklaufsperre 22.
In diesem Zustand der Betriebs- und Feststellbremse wird der hydraulische,
den Bremskolben 14 und den Feststellkolben 16 beaufschlagende Druck
abgelassen. Die Tellerfedern 18 drücken den Feststellkolben 16 in
Richtung des Bremskolbens 14, und über die Rücklaufsperre 22 drücken die
Tellerfedern 18 den Bremskolben 14 in der Betätigungsrichtung.
D. h. die Tellerfedern 18 drücken den nicht dargestellten
Reibbremsbelag gegen den nicht dargestellten Bremskörper. Die
Betriebs- und Feststellbremse 10 ist betätigt, wobei
eine Feststellbremskraft von den Tellerfedern 18 aufgebracht
wird.
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Zum
Lösen der
Feststellbremse werden wieder der Bremskolben 14 und der
Feststellkolben 16 hydraulisch mit Druck beaufschlagt.
Der Feststellkolben 16 wird dadurch gegen die Kraft der
Tellerfedern 18 vom Bremskolben 14 weg an den
Gehäusedeckel 20 gedrückt. Jetzt
wird der den Bremskolben 14 beaufschlagende Druck abgesenkt
und dadurch die Betriebs- und Feststellbremse 10 gelöst. Die
Rücklaufsperre 22 ist
dabei gelöst,
weil die Schiebehülse 38 mit
dem auf den Feststellkoben 16 wirkenden Druck beaufschlagt
wird. Der Druck drückt
die Schiebehülse 38 gegen
die Kraft des Federelements 40 weg von den Sperrgliedern 36,
so dass die Rücklaufsperre 22 gelöst und der
Bremskolben 14 in Löserichtung
verschieblich ist. Nach dem Lösen
kann auch der den Feststellkolben 16 beaufschlagende Druck
abgesenkt werden. Der ursprüngliche
Betriebsbremszustand ist wieder hergestellt, die Betriebs- und Feststellbremse 10 kann
wieder als Betriebs- oder wahlweise als Feststellbremse benutzt
werden.