DE102005016003A1 - Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Feststellbremse - Google Patents

Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Feststellbremse Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Feststellbremse, umfassend ein Verriegelungselement (8), um einen Bremskolben (1) mechanisch zu verriegeln, ein Zylinderelement (6) mit einem Innengewinde (6a), welches sich mit einem Außengewinde (8a) des Verriegelungselements (8) in Eingriff befindet, einen Hilfskolben (2), ein erstes Federelement (10), welches im verriegelten Zustand auf den Hilfskolben eine Vorspannkraft ausübt, und einen elektromagnetischen Aktuator (4), wobei eine mechanische Verriegelung der Feststellbremse mittels der Vorspannkraft des ersten Federelements (10) erfolgt, welche über den Hilfskolben (2) und das Zylinderelement (6) auf das Verriegelungselement (8) wirkt, und wobei das Zylinderelement (6) bei einer Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators (4) entgegen einer Federkraft eines zweiten Federelements (9; 25) freigegeben ist und bei einer Deaktivierung des elektromagnetischen Aktuators (4) blockiert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zum mechanischen Verriegeln einer Position einer Feststellbremse eines Fahrzeugs, insbesondere einer Feststellbremsposition, um ein selbsttätiges Lösen der Feststellbremse zu verhindern.
  • Feststellbremsen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise sind manuelle Feststellbremsen mit einem Seilzug bekannt (Handbremsen), welche bei Betätigung auf mechanische Weise eine Feststellung des Fahrzeugs erreichen. In jüngster Zeit werden jedoch verstärkt auch automatisierte Feststellbremsen eingesetzt, bei denen die Feststellbremse mittels eines Schalters oder Knopfes durch den Fahrer aktiviert wird. Eine Feststellung bzw. ein Lösen der Feststellbremse erfolgt dabei beispielsweise mittels elektrischer Antriebe oder mittels Hydraulik. Bei derartigen automatisierten Feststellbremsen muss jedoch zusätzlich noch eine mechanische Absicherung der Feststellbremsposition erfolgen, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Feststellbremse zu verhindern. Da der Bauraum im Bereich der Bremse relativ klein ist, sollte eine derartige Feststellbremse möglichst kompakt und kleinbauend sein sowie ein möglichst geringes Gewicht aufweisen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Position einer Feststellbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass sie besonders kompakt und kostengünstig herstellbar ist. Ferner kann erfindungsgemäß eine schnelle Aktivierung bzw. Deaktivierung erreicht werden und die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung weist ein sehr kleines Gewicht auf. Da die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung sehr kleinbauend ist, kann sie problemlos in am Markt gängige Bremseinrichtungen unmittelbar am Rad integriert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verriegelungsvorrichtung ein Verriegelungselement zur Verriegelung eines Bremskolbens der Feststellbremse sowie ein Zylinderelement umfasst. Das Zylinderelement weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde des Verriegelungselements kämmt. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung einen Hilfskolben, ein erstes Federelement, welches im verriegelten Zustand auf den Hilfskolben eine Vorspannkraft ausübt und einen elektromagnetischen Aktuator sowie ein zweites Federelement. Eine mechanische Verriegelung der Feststellbremse erfolgt mittels der Vorspannkraft des ersten Federelements, welche über den Hilfskolben und das Zylinderelement auf das Verriegelungselement wirkt. Das Zylinderelement wird bei Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators entgegen einer Federkraft des zweiten Federelements freigegeben, so dass das Verriegelungselement in seine Verriegelungsposition gebracht werden kann. Bei Deaktivierung des elektromagnetischen Aktuators ist das Zylinderelement über das zweite Federelement blockiert, so dass die aktuelle Position des Verriegelungselements über das erste Federelement, den Hilfskolben und das Zylinderelement mechanisch gesichert ist.
  • Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • Vorzugsweise umfasst der elektromagnetische Aktuator eines oder mehrere Reibelemente, welche mittels der Federkraft des zweiten Federelements das Zylinderelement in der blockierten Position halten. Dadurch wird das Zylinderelement durch die Reibkraft der Reibelemente mechanisch blockiert.
  • Um eine Überwachung der Bewegung des Zylinderelements und somit des Erreichens der verriegelten Position der Feststellbremse zu ermöglichen, ist vorzugsweise ein Sensor vorgesehen, welcher die Bewegung des Zylinderelements erfasst. Die erfassten Bewegungen werden z.B. an eine Recheneinrichtung weiterleitet, welche mit Hilfe dieser Daten und der bekannten Gewindesteigerung des Zylinderelements einen zurückgelegten Weg des Zylinderelements berechnet. Der Sensor erfasst dabei vorzugsweise einen Stromverlauf des elektromagnetischen Aktuators über die Zeit.
  • Besonders bevorzugt weist das Zylinderelement einen Permanentmagneten oder eine Nut auf, welche bei Bewegung des Zylinderelements einen Einfluss auf das Magnetfeld des elektromagnetischen Aktuators ausüben derart, dass sich das Magnetfeld des elektromagnetischen Aktuators verändert und die Position des Zylinderelements anhand der aufgenommenen Änderungen des Magnetfelds bestimmt werden kann.
  • Um zu erreichen, dass das Zylinderelement während seiner Bewegung möglichst wenig Reibung erfährt, ist das Zylinderelement vorzugsweise auf Wälzkörpern, insbesondere auf Kugeln, am Hilfskolben gelagert. Besonders bevorzugt umfasst das Zylinderelement einen zur Außenseite vorstehenden, ringförmigen Bereich, dessen Oberseite und dessen Unterseite jeweils eine ringförmige Nut zur Aufnahme von Kugeln für die Lagerung des Zylinderelements aufweist. Dadurch kann nach Freigabe des Zylinderelements durch den elektromagnetischen Aktuator das Zylinderelement sehr leicht bewegt werden. Der Hilfskolben ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet und der vorstehende, ringförmige Bereich des Zylinderelements ist zwischen den beiden Teilen des Hilfskolbens angeordnet.
  • Weiter bevorzugt umfasst der elektromagnetische Aktuator einen ersten bogenförmigen Ringkern mit einer darum gewickelten Magnetspule und einen zweiten bogenförmigen Ringkern, mit einer darum gewickelten Magnetspule, wobei der erste und der zweite Ringkern an einem ihrer ersten Enden an einem Lager schwenkbar zueinander gelagert sind und an ihrem zweiten Ende über ein Spreizelement miteinander verbunden sind. Das Spreizelement ist mittels des zweiten Federelements vorgespannt, um die zweiten Enden des ersten und zweiten Ringkerns in Richtung aufeinander zu vorzuspannen, und die Reibelemente sind mit den Ringkernen verbunden. Die ersten und zweiten Ringkerne sind um das Zylinderelement herum angeordnet. Das Spreizelement weist im Wesentlichen eine X-Form mit zwei Schenkeln auf und ist am Kontaktpunkt der beiden Schenkel drehbar gelagert, ähnlich einer Schere, so dass die Federkraft über die beiden Schenkel des Spreizelements auf den ersten und zweiten Ringkern übertragen wird.
  • Vorzugsweise stehen die Reibelemente des elektromagnetischen Aktuators unmittelbar mit dem Zylinderelement in Verbindung. Dadurch kann eine besonders kompakte und kleinbauende Bauform erreicht werden.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Zylinderelement drehfest mit einem scheibenförmigen Element verbunden, welches zum Zylinderelement in Axialrichtung bewegbar ist. Die Bewegung des scheibenförmigen Elements wird dabei durch Aktivierung bzw. Deaktivierung des elektromagnetischen Aktuators erreicht, wobei das scheibenförmige Element gegen eine Federkraft des zweiten Federelements bewegt wird. Nach einer Deaktivierung der elektromagnetischen Vorrichtung wird das scheibenförmige Element durch Entspannung des zweiten Federelements selbsttätig wieder in seine Ausgangslage zurückgestellt, so dass das Zylinderelement mechanisch blockiert ist.
  • Vorzugsweise sind am scheibenförmigen Element Reibbeläge angeordnet, welche sich in verriegeltem Zustand mit einem Gehäuse der Feststellbremse in Eingriff befinden. Weiter bevorzugt ist am Gehäuse hierbei ein Vorsprung für den Eingriff mit den Reibelementen vorgesehen.
  • Eine Verbindung zwischen dem scheibenförmigen Element und dem Zylinderelement ist vorzugsweise mittels einer Verzahnung gebildet, und insbesondere mit einer geraden Verzahnung, um eine einfache axiale Bewegbarkeit des scheibenförmigen Elements gegenüber dem Zylinderelement zu ermöglichen.
  • Weiter bevorzugt weist das scheibenförmige Element einen Magneten oder eine Nut auf, welche bei einer Bewegung des Zylinderelements das Magnetfeld des elektromagnetischen Aktuators ändern, so dass die Positionen des Zylinderelements anhand der Änderungen des Magnetfelds bestimmt werden. Die Nuten bzw. die Magneten können beispielsweise in vorbestimmten gleichen Abständen am äußeren Umfang des scheibenförmigen Elements angeordnet sein.
  • Weiter bevorzugt umfasst das Verriegelungselement einen Nachstellmechanismus, um einen während des Betriebes der Bremse auftretenden Verschleiß an Bremsbelägen bzw. der Bremsscheibe auszugleichen.
  • Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung für Feststellbremsen wird vorzugsweise an automatisierten Feststellbremsen verwendet, welche in eine normale Bremseinrichtung eines Fahrzeugs integriert sind.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine automatisierte Feststellbremse, welche eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Position, insbesondere einer Feststellposition der Feststellbremse umfasst.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
  • In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Draufsicht eines elektromagnetischen Aktuators des ersten Ausführungsbeispiels,
  • 3 ein Diagramm der vom elektromagnetischen Aktuator aufgenommenen Stromstärke über die Zeit,
  • 4 eine schematische, teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Zylinderelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht des in 4 gezeigten Zylinderelements und
  • 6 eine schematische Schnittansicht einer Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Feststellbremse einen Bremskolben 1, welcher nach einer Betätigung Bremsbeläge gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe drückt. Die Feststellbremse des ersten Ausführungsbeispiels ist dabei eine hydraulische Feststellbremse und für den Feststellvorgang wird eine Hydraulikflüssigkeit in einen Druckraum 3 zugeführt. Der Druckraum 3 ist zwischen dem Bremskolben 1 und einem zweiteiligen Feder- bzw. Hilfskolben 2 angeordnet. Der Hilfskolben 2 umfasst einen ersten Teil 2a und einen zweiten Teil 2b. Zur Abdichtung des Druckraums 3 gegenüber der Umgebung sind am Hilfskolben 2 bzw. am Bremskolben 1 mehrere Dichtungen vorgesehen.
  • Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, befindet sich der Hilfskolben 2 mit einem Federpaket 10 in Kontakt, welches sich an einem Absatz 12a eines ersten Gehäuseteils 12 abstützt. Das Federpaket 10 besteht aus drei Tellerfedern, die in Axialrichtung X-X hintereinander angeordnet sind. Der Bremskolben 1 ist weiterhin in einem weiteren Gehäuseteil 13 geführt.
  • Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Feststellbremse eine Verriegelungsvorrichtung, um eine Feststellposition des Bremskolbens 1 mechanisch zu verriegeln. Diese mechanische Verriegelung soll sicherstellen, dass sich die Feststellbremse im festgestellten Zustand nicht von selbst lösen kann. Ferner kann die Verriegelungsvorrichtung sicherstellen, dass der Hilfskolben 2 bei nicht betätigter Feststellbremse an einer vorbestimmten Position verbleibt und somit eine Geräuschentwicklung aufgrund einer Bewegung des Hilfskolbens 2 während einer normalen Fahrt des Fahrzeugs verhindert werden kann.
  • Die Verriegelungsvorrichtung umfasst ein bolzenartiges Verriegelungselement 8, welches durch den Hilfskolben 2 hindurchgeführt ist. Das Verriegelungselement 8 weist ein Außengewinde 8a auf, welches sich mit einem Innengewinde 6a eines Zylinderelements 6 im Eingriff befindet. Das Zylinderelement 6 umfasst dabei einen Basisbereich 6b und einen Hülsenbereich 6c (vgl. 1 und 4). Das Innengewinde 6a verläuft dabei über die gesamte axiale Länge des Zylinderelements 6. Wie in den 4 und 5 im Detail dargestellt, sind am Hülsenbereich 6c eine Vielzahl von Magneten 16 an dessen Außenumfang angeordnet. Die Abstände benachbarter Magneten sind dabei gleich. Ferner ist am Basisbereich 6b an dessen Oberseite eine Ringnut 14a ausgebildet und an dessen Unterseite eine Ringnut 14b ausgebildet. In den Ringnuten 14a, 14b sind eine Vielzahl von Kugeln 15a, 15b gelagert und im ersten Teil 2a und im zweiten Teil 2b des Hilfskolbens 2 sind entsprechende Ringnuten zur Lagerung der Kugeln 15a, 15b gebildet (vergleiche auch 1).
  • Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist am Verriegelungselement 8 an dessen zum Bremskolben 1 gerichteten Ende eine Nachstellvorrichtung 5 vorgesehen, um einen eventuell vorhandenen Abrieb an den Bremsbelägen bzw. der Bremsscheibe auszugleichen. Die Nachstellvorrichtung 5 umfasst ein mit Gewinde versehenes Bolzenelement, welches in einer stirnseitigen Bohrung 8b, welche ein Innengewinde 8c aufweist, eingeschraubt ist. Durch Herausschrauben bzw. Hereinschrauben der Nachstellvorrichtung 5 kann die Gesamtlänge des Verriegelungselements 8 somit vergrößert bzw. verkleinert werden, um eine entsprechende Nachstellung von verschleißbedingten Wegänderungen der Bremse auszugleichen.
  • Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Feststellbremsvorrichtung einen elektromagnetischen Aktuator 4. Der elektromagnetische Aktuator 4 ist im Detail in 2 dargestellt. Wie in 2 gezeigt, umfasst der elektromagnetische Aktuator 4 einen Ringkern 18 und eine darum angeordnete Spule 19. Genauer besteht der Ringkern 18 aus einem ersten bogenförmigen Ringkern 18a und einem zweiten bogenförmigen Ringkern 18b. In gleicher Weise ist die Spule 19 in einen ersten Spulenteil 19a und einen zweiten Spulenteil 19b unterteilt und um den jeweiligen bogenförmigen Ringkern 18a, 18b gewickelt. Jeweils ein erstes Ende des ersten bogenförmigen Ringkerns 18a und des zweiten bogenförmigen Ringkerns 18b ist über ein Drehlager 20 miteinander verbunden, wie in 2 gezeigt. Zwischen den anderen Enden der bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b ist ein Spalt 21 gebildet. Diese Enden der bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b sind dabei mittels eines Spreizers 7 verbunden. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Spreizer 7 einen ersten Schenkel 7a und einen zweiten Schenkel 7b, wobei jeweils ein Schenkel mit einem der bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b verbunden ist und die Schenkel 7a, 7b um einen Drehpunkt 7c drehbar sind. An den nicht mit den Ringkernen 18a, 18b verbundenen Enden der Schenkel 7a, 7b ist eine Rückstellfeder 9 angeordnet, welche über den Spreizer 7 eine Rückstellkraft auf die beiden bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b ausübt, so dass der Spalt 21 in der Ausgangsstellung eine Breite C aufweist, wie in 2 gezeigt. Ferner sind an der Innenseite des Ringkerns mehrere Reibbeläge 17 angeordnet. Die Reibbeläge 17 sind fest mit dem Ringkern 18 verbunden und befinden sich in der nichtbestromten Ausgangsstellung des elektromagnetischen Aktuators 4 mit dem Zylinderelement 6, genauer mit dem Hülsenbereich 6c des Zylinderelements 6, in Kontakt. Dies ist in 1 gezeigt.
  • Nachfolgend wird die Funktion der Feststellbremse bzw. der Verriegelungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie aus 1 deutlich wird, ist die Feststellbremse dieses Ausführungsbeispiels in die normale Bremseinrichtung des Fahrzeugs integriert. Der in 1 gezeigte Zustand ist dabei der Nichteingriffszustand der Bremse, d.h. weder die Feststellbremse noch die Betriebsbremse wurde betätigt. Bei einer normalen Betriebsbremsung wird nun unter Druck stehendes Hydraulikfluid in den Druckraum 3 zugeführt, so dass sich der Bremskolben 1 in Richtung des Pfeils A bewegt. Da der Bremskolben 1 mit nicht gezeigten Bremsbelägen in Verbindung steht, werden diese Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt und eine Fahrzeugbremsung erfolgt. Hierbei sei angemerkt, dass sich der Hilfskolben 2 nicht bewegen kann, da dieser über das Zylinderelement 6 und die Reibbeläge 17 des elektromagnetischen Aktuators 4 verriegelt ist. Die angelegten Reibbeläge 17 verhindern, dass sich das Zylinderelement 6 drehen kann.
  • Wenn ein Feststellbremswunsch für das Fahrzeug besteht, kann im Fahrzeuginneren ein Schalter bzw. Knopf gedrückt werden, so dass eine nicht gezeigte Steuerung bestimmt, dass dem Druckraum 3 wieder unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird. Gleichzeitig aktiviert diese Steuerung den elektromagnetischen Aktuator 4, um über die Magnetspule 19 und den Ringkern 18 eine Magnetkraft aufzubauen, so dass sich die beiden bogenförmigen Ringkerne 18a und 18b entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 9 entgegengesetzt zueinander bewegen. Dies ist in 2 durch die Pfeile D dargestellt. Dadurch kommen die Reibbeläge 17 von dem Zylinderelement 6 außer Eingriff, so dass das Zylinderelement 6 freilaufend, d.h. wie eine Freilaufmutter, auf dem Verriegelungselement 8 drehbar ist. Wenn nun der Druck im Druckraum 3 steigt, bewegt sich wiederum der Bremskolben 1 in Richtung des Pfeils A und gleichzeitig kann sich der Hilfskolben 2 entgegen der Federkraft des Federpakets 10 in Richtung des Pfeils B bewegen. Hierbei wird das Zylinderelement 6 zur Rotation nach oben über das Außengewinde 8a des Verriegelungselements 8 gezwungen. Um hierbei die Reibung zwischen dem Zylinderelement 6 und dem Hilfskolben 2 möglichst klein zu halten, sind die Kugellager an der Ober- bzw. Unterseite des Basisbereichs 6b des Zylinderelements 6 vorgesehen. Wenn der Bremskolben 1 seine Position, in welcher die Bremse eingreift, und der Hilfskolben 2 seine Endposition erreicht hat, in welcher ein Gleichgewicht zwischen der Federkraft des Federpakets 10 und dem Druck im Druckraum 3 erreicht ist, wird der elektromagnetische Aktuator 4 durch die Steuerung abgeschaltet. Dadurch entfällt die Magnetkraft, so dass die Rückstellfeder 9 über den Spreizer 7 die beiden bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b wieder in ihre in 2 gezeigte Ausgangsposition zurückstellt. Dadurch kommen die Reibbeläge 17 wieder in Kontakt mit dem Zylinderelement 6, so dass sich das Zylinderelement 6 nicht drehen kann und die Feststellposition der Feststellbremse mechanisch verriegelt ist. Anschließend kann der Druck im Druckraum 3 wieder abgebaut werden. Die Federkraft des Federpakets 10 wird nun über den Hilfskolben 2 und das Zylinderelement 6 auf das Verriegelungselement 8 und den Bremskolben 1 übertragen, so dass die Feststellposition mechanisch verriegelt ist.
  • Soll die Feststellposition wieder gelöst werden, wird nur der elektromagnetische Aktuator 4 aktiviert. Durch die sich aufbauende Magnetkraft bewegen sich die beiden Enden der bogenförmigen Ringkerne 18a, 18b im Bereich des Spalts 21 wieder voneinander fort, wobei die Federkraft der Rückstellfeder 9 über den Spreizer 7 überwunden wird, so dass sich die Reibbeläge 17 wieder von dem Zylinderelement 6 entfernen. Dadurch kann sich das Zylinderelement 6 wieder wie eine Freilaufmutter frei bewegen. Die in der Feststellposition gespeicherte Federenergie des Federpakets 10 zwingt nun das Zylinderelement 6 zur Rotation in Richtung des Bremskolbens 1 und bewirkt einen axialen Hub des Hilfskolbens 2 in Richtung seiner Ausgangsposition. Wenn der Hilfskolben 2 wieder auf dem Gehäuseteil 13 aufliegt, ist die Feststellbremse deaktiviert. Es sei angemerkt, dass hierbei der Bremskolben 1 ebenfalls durch eine Rückstellfeder in seine Ausgangsposition zurückgestellt werden kann.
  • Um sicherzustellen, dass die Feststellbremse mechanisch verriegelt ist, wird erfindungsgemäß eine Überwachung der Verriegelung bzw. der Entriegelung durchgeführt. Hierzu sind am Zylinderelement 6 eine Vielzahl von Permanentmagneten 16 angeordnet. Hierdurch kommt es bei der Rotation des Zylinderelements 6 zu einer Änderung des Magnetfelds am elektromagnetischen Aktuator 4, wodurch die Stromaufnahme des elektromagnetischen Aktuators beeinflusst wird. 3 zeigt ein Diagramm der Stromaufnahme über die Zeit. Hierbei entstehen Peeks im Spulenstrom, welche beispielsweise durch eine Strommessung im Steuergerät gezählt werden können und somit über die unveränderbare Ganghöhe des Gewindes zwischen dem Zylinderelement 6 und dem Verriegelungselement 8 die Höhe des Hubes berechnet werden kann. Wenn der Hub dabei einen vorbestimmten Wert erreicht, ist somit sichergestellt, dass die Feststellbremse mechanisch verriegelt ist. Sollte die vorbestimmte Hubhöhe nicht erreicht werden, kann beispielsweise ein Warnsignal an den Fahrer abgegeben werden.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 eine Feststellbremse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst die Bremseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels einen Bremskolben 1, einen zweiteiligen Hilfskolben 2 und ein Verriegelungselement 8 mit Nachstellvorrichtung (nicht dargestellt). Ferner ist ein Zylinderelement 6 vorgesehen, welches zwischen dem ersten Teil 2a und dem zweiten Teil 2b des Hilfskolbens 2 mittels zweier Kugellager gelagert ist. Am oberen Ende des Hülsenbereichs 6c des Zylinderelements 6 ist eine Außenverzahnung 22 angeordnet. Diese Verzahnung 22 greift mit einer Verzahnung eines scheibenförmigen Elements 23 ein. Die Verzahnung des scheibenförmigen Elements 23 ist dabei am inneren Umfang des scheibenförmigen Elements angeordnet und derart ausgebildet, dass das scheibenförmige Element in Axialrichtung X-X an der Verzahnung 22 beweglich ist. Die Verzahnungen sind deshalb vorzugsweise Geradverzahnungen.
  • Ferner ist ein elektromagnetischer Aktuator 4 vorgesehen, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als Hubmagnet 24 gebildet ist. Der Hubmagnet 24 kann beispielsweise ein Ringkern mit einer darum angeordneten Spule sein. Der elektromagnetische Aktuator 4 ist dabei im Gehäuseteil 12 angeordnet. Ferner sind im Gehäuseteil 12 mehrere Rückstellfedern 25 angeordnet, welche eine Federkraft auf das scheibenförmige Element 23 ausüben.
  • Wie in 6 gezeigt, sind an der Unterseite des scheibenförmigen Elements 23 mehrere Reibbeläge 17 angeordnet. Die Reibbeläge 17 befinden sich in der Ausgangsstellung in Kontakt mit einem ringförmig umlaufenden, vorstehenden Bereich 12b des Gehäuseteils 12. Wie in 6 gezeigt, steht der vorstehende Bereich 12b nach innen in Richtung des Verriegelungselements 8 vor. An der Unterseite dieses vorstehenden Bereichs 12b stützt sich das Federpaket 10 ab. Für eine einfache Montage ist ein Deckel 26 vorgesehen.
  • Die Funktion der Feststellbremse des zweiten Ausführungsbeispiels ist dabei wie folgt: Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel ist die Feststellbremse des zweiten Ausführungsbeispiels ebenfalls in die eigentliche Betriebsbremse des Fahrzeugs integriert. Bei einer normalen Betriebsbremsung wird ein Druck im Druckraum 3 aufgebaut, wodurch auch ein Druck gegen den Hilfskolben 2 ausgeübt wird. Dieser kann jedoch keine Bewegung ausführen, da das Zylinderelement 6 über den Reibschluss zwischen dem scheibenförmigen Element 23 und den Reibbelägen 17 an der Rotation gehindert wird. Die Reibbeläge 17 werden dabei über die Federkraft der Rückstellfedern 25 gegen den vorstehenden Bereich 12b gedrückt.
  • Soll nun die Feststellbremse aktiviert werden, so wird mittels des elektromagnetischen Aktuators 4 eine Magnetkraft durch den Hubmagnet 24 erzeugt, um das scheibenförmige Element 23 in Richtung des Pfeils E nach oben zu ziehen. Dabei werden die Rückstellfedern 25 komprimiert. Dadurch kann sich das Zylinderelement 6 frei bewegen und kann um das Verriegelungselement 8 frei rotieren. Wenn nun ein Druck im Druckraum 3 aufgebaut wird, wird wiederum der Bremskolben 1 in Richtung des Pfeils A wie auch der Hilfskolben 2 in Richtung des Pfeils B bewegt und aus seiner Ausgangsposition entgegen der Federkraft des Federpakets 10 abgehoben. Dadurch wird das Zylinderelement 6 zur Rotation gezwungen und nach oben gedreht. Da das scheibenförmige Element 23 über Verzahnung mit dem Zylinderelement 6 fest verbunden ist, wird das scheibenförmige Element 23 mitgedreht. Die beiden Kugellager am Zylinderelement 6 vereinfachen dabei die Rotation. Zur Verringerung der Reibung können am scheibenförmigen Element 23 ebenfalls Kugellager vorgesehen werden. Wenn der Hilfskolben 2 seine Endposition erreicht hat, wird der elektromagnetische Aktuator 4 von der Steuerung wieder deaktiviert. Die Rückstellfedern 25 üben nun wieder ihre Federkraft auf das scheibenförmige Element 23 aus, so dass die Reibbeläge 17 wieder mit dem vorstehenden Bereich 12a in Kontakt treten. Dadurch wird eine Rotation des Zylinderelements 6 wieder verhindert. Wenn nun der Druck im Druckraum 3 abgebaut wird, wird die Federkraft des Federpakets 10 wieder über den Hilfskolben 2, das Zylinderelement 6 und das Verriegelungselement 8 auf den Bremskolben 1 übertragen, so dass die Feststellposition der Feststellbremse mechanisch verriegelt ist.
  • Wenn nun die Feststellposition wieder aufgegeben werden soll, wird von der Steuerung wieder der elektromagnetische Aktuator 4 aktiviert. Der Hubmagnet 24 kann dann das scheibenförmige Element 23 wieder in Richtung des Pfeils E nach oben entgegen der Federkraft der Rückstellfedern 25 bewegen, so dass die Reibbeläge 17 wieder außer Eingriff von dem vorstehenden Bereich 12a des Gehäuseteils 12 kommen. Dadurch ist das Zylinderelement 6 wieder frei rotierbar. Die gespeicherte Federenergie des Federpakets 10 zwingt nun das Zylinderelement 6 zur Rotation und bewirkt somit einen axialen Hub des Hilfskolbens 2 nach unten. Wenn der Hilfskolben 2 wieder am Gehäuseteil 13 aufliegt, ist die Parkbremse deaktiviert. Der Bremskolben 1 kann dabei wieder mittels Rückstellfedern zurückgestellt werden.
  • Um die Verriegelung bzw. die Entriegelung zu überwachen, kann ebenfalls ein Monitoring vorgesehen werden. Hierzu ist am scheibenförmigen Element 23 einer oder mehrere Permanentmagnete 16 angeordnet. Durch die Drehung des scheibenförmigen Elements 23, welches sich gleichzeitig mit dem Zylinderelement 6 dreht, wird wieder eine Änderung des Magnetfelds des elektromagnetischen Aktuators 4 erreicht. Hierdurch wird wieder der Stromverlauf des Spulenstroms beeinflusst und die dabei entstehenden Peeks im Spulenstrom können beispielsweise durch eine Strommessung im Steuergerät gezählt werden und aufgrund der bekannten Steigung des Gewindes zwischen dem Zylinderelement 6 und dem Verriegelungselement 8 eine Hubhöhe berechnet werden. Der Stromverlauf ist dabei ähnlich zu dem des ersten Ausführungsbeispiels, wie in 3 gezeigt.
  • Die dargestellten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können dabei mit allen Bremssystemen kombiniert werden, welche eigenständig Druck aufbauen können. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Feststellbremsen mit ESP-Systemen oder EHB-Systemen verwendet werden.
  • Die Verriegelungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist besonders einfach und kompakt aufgebaut und benötigt nur einen sehr kleinen Bauraum. Dadurch kann sie besonders einfach auch in stehende Systeme integriert werden.
  • Bezüglich der beschreibenden Ausführungsbeispiele sei angemerkt, dass für die Bestimmung des zurückgelegten Wegs des Zylinderelements 6 an Stelle der Magneten 16 auch Aussparungen, insbesondere nutförmige Aussparungen, verwendet werden können, welche ebenfalls eine Änderung des Magnetfelds des elektromagnetischen Aktuators 4 bewirken.
  • Die Häufigkeit der Änderungen des Magnetfelds ist dabei wieder ein Maß für die Hubhöhe.

Claims (14)

  1. Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Verriegelung einer Feststellbremse, umfassend ein Verriegelungselement (8), um einen Bremskolben (1) mechanisch zu verriegeln, ein Zylinderelement (6) mit einem Innengewinde (6a), welches sich mit einem Außengewinde (8a) des Verriegelungselements (8) im Eingriff befindet, einen Hilfskolben (2), ein erstes Federelement (10), welches im verriegelten Zustand auf den Hilfskolben eine Vorspannkraft ausübt, und einen elektromagnetischen Aktuator (4), wobei eine mechanische Verriegelung der Feststellbremse mittels der Vorspannkraft des ersten Federelements (10) erfolgt, welche über den Hilfskolben (2) und das Zylinderelement (6) auf das Verriegelungselement (8) wirkt, und wobei das Zylinderelement (6) bei einer Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators (4) entgegen einer Federkraft eines zweiten Federelements (9; 25) freigegeben ist und bei einer Deaktivierung des elektromagnetischen Aktuators (4) blockiert ist.
  2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Aktuator (4) Reibelemente (17) umfasst, welche mittels der Federkraft des zweiten Federelements (9; 25) das Zylinderelement (6) blockieren.
  3. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor, um eine Bewegung des Zylinderelements (6) zu erfassen.
  4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen Stromverlauf des elektromagnetischen Aktuators (4) über die Zeit erfasst und den zurückgelegten Weg des Zylinderelements (6) anhand der Häufigkeit von auftretenden Strompeeks und einer Gewindesteigung des Gewindes zwischen dem Zylinderelement (6) und dem Verriegelungselement (8) errechnet.
  5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (6) wenigstens einen Permanentmagneten (16) oder wenigstens eine Nut aufweist, um bei einer Drehung des Zylinderelements (6) um das Verriegelungselement (8) das Magnetfeld des elektromagnetischen Aktuators (4) zu ändern, und die Position des Zylinderelements (6) anhand der Änderungen des Magnetfelds bestimmt werden.
  6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (6) auf Wälzkörpern, insbesondere auf Kugeln (15a, 15b), am Hilfskolben (2) gelagert ist.
  7. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (6) einen zur Außenseite vorstehenden ringförmigen Bereich (6b) umfasst, dessen Oberseite und dessen Unterseite jeweils eine ringförmige Nut (14a, 14b) zur Aufnahme von Kugeln (15a, 15b) für die Lagerung des Zylinderelements (6) aufweist.
  8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Aktuator einen ersten bogenförmigen Ringkern (18a) mit einer darum gewickelten Magnetspule (19a) und einen zweiten bogenförmigen Ringkern (18b) mit einer darum gewickelten Magnetspule (19b) umfasst, wobei der erste und der zweite Ringkern (18a, 18b) an einem ersten Ende über ein Drehlager (20) drehbar miteinander verbunden sind und an einem zweiten Ende über ein Spreizelement (7) miteinander verbunden sind, wobei das Spreizelement (7) einen ersten Schenkel (7a) und einen zweiten Schenkel (7b) aufweist und mittels des zweiten Federelements (9) vorgespannt ist, und die Federvorspannung auf die zweiten Enden des ersten und zweiten Ringkerns (18a, 18b) überträgt, und wobei Reibelemente (17) mit den bogenförmigen Ringkernen (18a, 18b) verbunden sind.
  9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (17) des elektromagnetischen Aktuators (4) unmittelbar auf das Zylinderelement (6) wirken.
  10. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein mit dem Zylinderelement (6) drehfest verbundenes scheibenförmiges Element (23), welches zum Zylinderelement (6) in Axialrichtung (X-X) durch Aktivierung und Deaktivierung des elektromagnetischen Aktuators (4) bewegbar ist, um das Zylinderelement (6) zu blockieren oder freizugeben.
  11. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am scheibenförmigen Element (23) Reibbeläge (17) angeordnet sind, welche sich im verriegelten Zustand mit einem Gehäusebereich (12b) der Bremseinrichtung in Eingriff befinden.
  12. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Element (23) mittels einer Verzahnung mit dem Zylinderelement (6) verbunden ist.
  13. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Element (23) einen Magneten (16) oder eine Nut aufweist, welche bei Bewegung des Zylinderelements (6) das Magnetfeld des elektromagnetischen Aktuators (4) ändert und die Position des Zylinderelements (6) anhand der Änderungen des Magnetfelds bestimmbar sind.
  14. Automatisierte Feststellbremse, umfassend eine Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE102005023362B4 (de) * 2005-05-20 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Fahrzeugbremse mit integrierter Feststelleinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Feststelleinrichtung
WO2019105953A1 (de) * 2017-12-01 2019-06-06 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kombinierter verschleiss- und brückenhubsensor einer scheibenbremse und eine entsprechende scheibenbremse

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