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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.
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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.
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Vorteile der
Erfindung
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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.
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Die
Unteransprüche
haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise
stehen die Reibelemente des elektromagnetischen Aktuators unmittelbar
mit dem Zylinderelement in Verbindung. Dadurch kann eine besonders
kompakte und kleinbauende Bauform erreicht werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weiter
bevorzugt umfasst das Verriegelungselement einen Nachstellmechanismus,
um einen während
des Betriebes der Bremse auftretenden Verschleiß an Bremsbelägen bzw.
der Bremsscheibe auszugleichen.
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Die
erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
für Feststellbremsen
wird vorzugsweise an automatisierten Feststellbremsen verwendet,
welche in eine normale Bremseinrichtung eines Fahrzeugs integriert
sind.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine automatisierte Feststellbremse,
welche eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
zur mechanischen Verriegelung einer Position, insbesondere einer
Feststellposition der Feststellbremse umfasst.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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In
der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Draufsicht eines elektromagnetischen Aktuators des
ersten Ausführungsbeispiels,
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3 ein
Diagramm der vom elektromagnetischen Aktuator aufgenommenen Stromstärke über die
Zeit,
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4 eine
schematische, teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines
Zylinderelements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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5 eine
teilweise geschnittene Draufsicht des in 4 gezeigten
Zylinderelements und
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6 eine
schematische Schnittansicht einer Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine
Feststellbremse mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Häufigkeit
der Änderungen
des Magnetfelds ist dabei wieder ein Maß für die Hubhöhe.