-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse mit Feststelleinrichtung und einer Sensoreinrichtung zur Überprüfung der Funktion der Feststelleinrichtung.
-
Fahrzeugbremsen mit Feststelleinrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bekannte Fahrzeugbremsen sind häufig als Hydraulikbremsen ausgebildet und weisen eine integrierte Feststelleinrichtung – auch Parkbremse genannt – auf. Die Feststelleinrichtung wird von einem Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise mittels eines Knopfdrucks oder Schalters betätigt und stellt so die Handbremsenfunktion des Fahrzeugs bereit. Um sicherzugehen, dass die Feststelleinrichtung tatsächlich das Fahrzeug hält, wurde bei einer mittels eines Elektromotors angetriebenen Feststellbremse vorgeschlagen, eine Stromaufnahme des Elektromotors zu überwachen. Dieses Verfahren beruht jedoch nur auf einer indirekten Messung von Systemgrößen und kann nur eine Information darüber liefern, ob sich der Elektromotor gedreht hat oder nicht. Welche Auswirkungen das Drehen des Elektromotors auf die mechanischen Bauteile der Feststelleinrichtung hatte, kann nicht mit Sicherheit bestimmt werden. Es wäre daher wünschenswert, eine einfach aufgebaute und sichere Überwachungsmöglichkeit für den Zustand der Feststelleinrichtung zu haben. Aus der
DE 10 2005 015 726 A1 ist eine Fahrzeugbremse mit Feststelleinrichtung bekannt, welche eine Sensoreinrichtung aufweist, die außerhalb einer Mittelachse eines Hilfskolbens angeordnet ist. Weiterhin ist aus der
DE 10320800 A1 eine hydraulische Fahrzeugsbremse bekannt, bei der ein hydraulischer Druckraum von einem Steuerkolben begrenzt ist, der mit einem Federelement derart zusammenwirkt, dass nach einer Wegnahme des im hydraulischen Druckraum herrschenden Druckes eine Übertragung der vom Federelement aufgebrachten Kraft auf den Bremskolben stattfindet.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse mit Feststelleinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie sicher und zuverlässig einen Feststellbremszustand der Feststelleinrichtung bestimmen kann. Dabei ist die Fahrzeugbremse besonders kompakt und kleinbauend. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Sensoreinrichtung vorgesehen, welche einen Hub eines Hilfskolbens der Feststelleinrichtung unmittelbar aufnimmt, wobei die Sensoreinrichtung auf einer Mittelachse des Hilfskolbens angeordnet ist. Dadurch ist die Sensoreinrichtung zentral in der Fahrzeugbremse integriert und benötigt keinen zusätzlichen Bauraum, da sie in Ausnehmungen bereits vorhandener Bauteile der Fahrzeugbremse eingebaut werden kann. Da erfindungsgemäß in der Mitte des Hilfskolbens gemessen wird, können auch eventuell vorhandene leichte Schrägstellungen des Kolbens keine negativen oder verfälschenden Auswirkungen auf das Messergebnis haben.
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung ein Messelement, einen mit dem Hilfskolben verbundenen Messstift und ein Schaltelement. Alle Bauteile der Sensoreinrichtung sind dabei zentral auf einer Achse in die Fahrzeugbremse integriert.
-
Vorzugsweise ist das Schaltelement ein Permanentmagnet und das Messelement ein Hall-Sensor.
-
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement ein aus einem magnetisch leitfähigen Material hergestelltes Element und das Messelement ist ein Hall-Sensor mit einem zusätzlichen Permanentmagnet.
-
Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement vorzugsweise ein mechanisches Schaltelement, wobei ein Signal durch einen Kontakt erzeugbar ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Messstift der Sensoreinrichtung derart mit dem Hilfskolben verbunden, dass er zum Hilfskolben relativ drehbar ist, aber in Axialrichtung des Hilfskolbens relativ zu diesem nicht bewegbar ist. Da der Messstift mit dem Hilfskolben verbunden ist, macht der Messstift einen Hub des Hilfskolbens in gleicher Weise mit, so dass entsprechende Signale für das Messelement erzeugt werden können.
-
Weiter bevorzugt ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche eine Funktion der Feststellbremse basierend auf den von der Sensoreinrichtung empfangenen Signalen des Hubs des Hilfskolbens überprüft. Vorzugsweise wird dabei ein Warnsignal an den Fahrer abgegeben, wenn die Überprüfung ergeben hat, dass eine Fehlfunktion der Feststelleinrichtung vorliegt.
-
Die vorliegende Erfindung kann in allen Arten von Fahrzeugbremsen, wie beispielsweise hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Fahrzeugbremsen mit Feststelleinrichtungen, verwendet werden. Durch die vorliegende Erfindung ergibt sich hierbei keine nachteilige Auswirkung auf die normale Funktion der Betriebsbremse des Fahrzeugs.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer Fahrzeugbremse mit Feststelleinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Fahrzeugbremse 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt schematisch einen grundsätzlichen Aufbau einer Fahrzeugbremse 1 mit integrierter Feststelleinrichtung 2. Die Fahrzeugbremse ist somit sowohl als normale Betriebsbremse als auch als Feststellbremse für das Fahrzeug verwendbar. Die Fahrzeugbremse ist in 1 nur schematisch dargestellt und nachfolgend werden nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile und Betriebsabläufe im Detail beschrieben.
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Fahrzeugbremse 1 einen Bremskolben 3, einen Hilfskolben 4 und einen zwischen dem Bremskolben 3 und dem Hilfskolben 4 angeordneten Druckraum 5. Der Hilfskolben 4 ist über ein Federpaket 6 vorgespannt. Das Federpaket ist in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Blattfedern gebildet. Weiterhin ist ein Spindelelement 8 vorgesehen, welches mit dem Hilfskolben 4 über eine Gewindeverbindung 7 verbunden ist. Hierzu weist der Hilfskolben 4 einen zylindrischen Bereich mit einem Innengewinde auf, welcher mit einem Außengewinde des schraubenartigen Spindelelements 8 im Eingriff ist. Das Spindelelement 8 wird über einen Elektromotor (nicht gezeigt) mit einem dazwischengeschalteten Getriebe 9 angetrieben. Das Spindelelement 8 ist dabei über den Elektromotor in zwei Drehrichtungen antreibbar. Im Druckraum 5 ist ferner noch zumindest teilweise eine Einrichtung 10 zur Kompensation eines Belagverschleißes angeordnet.
-
Die Einrichtung 10 zur Kompensation des Belagverschleißes umfasst ein zweites Spindelelement 11 mit einem Außengewinde, welches sich mit einer Mutter 12 im Eingriff befindet. Ferner ist eine Platte 13 als Verbindung zum Hilfskolben 4 vorgesehen und mehrere Federn 14, 15 zur Abstützung der Platte 13 bzw. der Mutter 12.
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist am zum Hilfskolben 4 gerichteten Ende des zweiten Spindelelements 11 ein Längsschlitz 11a gebildet. Das Ende des zweiten Spindelelements 11, in welchem sich der Schlitz 11a befindet, ist weiterhin als Anschlag für das Spindelelement 8 ausgebildet.
-
Die gesamte Fahrzeugbremse 1 ist in einem Bremssattel 16 angeordnet, wobei ein Anschlag 16a für den Hilfskolben 4 gebildet ist, um einen Hub des Hilfskolbens in Richtung des Federpakets zu begrenzen.
-
Ferner umfasst die Fahrzeugbremse 1 eine Sensoreinrichtung 20, welche zentral in der Fahrzeugbremse 1 angeordnet ist. Genauer ist die Sensoreinrichtung 20 auf einer Mittelachse X-X der Fahrzeugbremse angeordnet. Die Achse X-X ist dabei auch die Mittelachse des Hilfskolbens 4 und des Spindelelements 8. Die Sensoreinrichtung 20 umfasst ein Messelement 21 mit einem elektrischen Anschluss 24, einen Messstift 22 und ein Schaltelement 23. Hierbei sind das Messelement 21, der Messstift 22 und das Schaltelement 23 alle auf der Achse X-X zentral in der Fahrzeugbremse angeordnet. Hierzu ist im Spindelelement 8 eine zentrale Ausnehmung 8a in Form einer mittigen Bohrung gebildet. Der Messstift 22 weist eine T-Form auf und ist fest mit dem Hilfskolben 4 verbunden.
-
Die Funktion der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse 1 mit Feststelleinrichtung 2 ist dabei wie folgt: Bei einer normalen Betriebsbremsung ist die Feststelleinrichtung nicht aktiv und der Druckraum 5 wird mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Dadurch bewegt sich der Bremskolben 3 in Richtung des Pfeils A und ein Reibbelag wird in bekannter Weise gegen eine Bremsscheibe gedrückt. Da der Hilfskolben 4 über die Gewindeverbindung 7 mit dem Spindelelement 8 verbunden ist, welches sich mit seinem Kopf am Bremssattel 16 abstützt, kann der Hilfskolben 4 bei der normalen Betriebsbremsung nicht bewegt werden. Nach dem Lösen der Bremse wird der Druck im Druckraum 5 einfach abgebaut und der Bremskolben 3 wird mittels Rückverformen einer Dichtung am Bremskolben wieder in seine Ausgangsposition gestellt.
-
Wenn eine Feststellbremse des Fahrzeugs aktiviert werden soll, wird in einem ersten Schritt der nicht dargestellte Elektromotor betrieben, so dass sich das Spindelelement 8 drehen kann und sich von seinem Sitz am Bremssattel 16 abhebt. Das Spindelelement 8 wird so lange bewegt, bis es mit dem zweiten Spindelelement 11, dessen oberer Teil als Anschlag für das Spindelelement 8 dient, in Kontakt kommt. Anschließend wird der Druckraum 5 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid befüllt, so dass sich der Bremskolben 3 und der Hilfskolben 4 in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Der Bremskolben 3 bringt die Reibbeläge mit der Bremsscheibe in Eingriff und der Hilfskolben 4 wird entgegen der Federkraft des Federpakets 6 bewegt, bis er am Anschlag 16a des Bremssattels 16 anliegt. Da der Messstift 22 fest mit dem Hilfskolben 4 verbunden ist, hat sich dieser ebenfalls nach oben bewegt. Diese Bewegung wurde von der Sensoreinrichtung 20 erfasst und entsprechende Signale an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung weitergegeben. Dieser Hub des Hilfskolbens 4 kann auch zur Regelung des Druckaufbaus im Druckraum 5 verwendet werden. Ist der Hub des Hilfskolbens 4 in einem ausreichenden Maß erfolgt, so folgt daraus, dass der Druckaufbau im Druckraum 4 ausreichend ist. Hierbei muss der Hilfskolben 4 auch nicht zwingend am Anschlag 16a anliegen. Hierbei sei angemerkt, dass der vom Hilfskolben zurückgelegte Weg durch das kontinuierliche Nachstellen des Spindelelements 8 fixiert wird. Dadurch befindet sich das Spindelelement 8 mit dem zum Hilfskolben gerichteten Ende des zweiten Spindelelements 11 in Kontakt. Wenn der Bremskolben 3 den Reibbelag an eine Bremsscheibe angelegt hat, kann der Druck im Druckraum 5 abgebaut werden und die Feststellbremsstellung muss mechanisch gesichert werden.
-
Hierbei wird die vom Federpaket 6 erzeugte Federkraft über den Hilfskolben 4, die Platte 13, das zweite Spindelelement 11 und die Mutter 12 auf den Bremskolben 3 übertragen. Dadurch ist der Bremskolben 3 mechanisch gesichert. Dabei senkt sich der durch das Federpaket 6 belastete Hilfskolben 4 etwas in Richtung des Bremskolbens 3 ab, wobei er aufgrund des Kräftegleichgewichts oberhalb eines Absatzes 16b des Bremssattels zum stehen kommt. Dies wird ebenfalls über die zentrische Wegmesseinrichtung erfasst. Dieser durch die Sensoreinrichtung 20 erfassbare Setzeffekt des Hilfskolbens innerhalb eines vorbestimmten Bereiches stellt sicher, dass die Verriegelung erfolgreich verlaufen ist. Dementsprechend kann eine Warnmeldung durch die Steuereinrichtung an den Fahrer unterbleiben.
-
Durch die zentrische Messung des Hubes des Hilfskolbens 4 wird der tatsächliche Hub des Kolbens gemessen und nicht auf indirekte Messgrößen, wie beispielsweise eine Stromaufnahme des Elektromotors o. Ä. zurückgegriffen. Gegenüber Messungen am Rand des Hilfskolbens hat die zentrische Messung den Vorteil, dass eine eventuell vorhandene Kolbenschrägstellung keine falschen Messwerte und somit einen falschen Systemzustand vorspielen kann. Die zentrische Messung stellt somit sicher, dass die Feststellbremse auch tatsächlich mechanisch verriegelt wurde.
-
Sollte ein Bruch des Federpakets 6 vorliegen, kann dies durch die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 20 ebenfalls sofort erfasst werden. Wenn sich der Hilfskolben 4 sofort bei dem Druckaufbau im Druckraum 5 anhebt, so ist dies ein Hinweis, dass die Federkraft des Federpakets 6 nicht mehr ausreichend ist und eine Beschädigung des Federpakets vorliegt. Im normalen Betrieb darf sich der Hilfskolben 4 nämlich erst ab einem vorbestimmten Mindestdruck anheben. Senkt sich der federbelastete Hilfskolben 4 nach dem Druckabbau im Druckraum 5 nicht um ein vorbestimmtes Maß ab (Setzeffekt), so ist dies ebenfalls ein Hinweis auf einen Federbruch. Ist die Absenkung des federbelasteten Hilfskolbens 4 nach dem Druckabbau im Druckraum 5 größer als ein vorbestimmter Wert, liegt eine Verminderung der Feststellbremskraft vor. Dies kann einem Fahrer ebenfalls angezeigt werden. Ein derartiger Fehler kann beispielsweise durch mechanische und thermische Setzeffekte ausgelöst werden oder es kann eine Beschädigung in der Kraftübertragungsstrecke vorliegen.
-
Zum Lösen der Feststellbremse wird wiederum der Druck im Druckraum 5 erhöht und gleichzeitig oder anschließend der Elektromotor betrieben, um die Verriegelung durch das Spindelement 8 aufzuheben. Dabei wird durch die Sensoreinrichtung 20 auch ein kurzes Anheben des federbelasteten Hilfskolbens 4 gemessen, was als Information genommen werden kann, dass kein weiterer Druckaufbau im Druckraum 5 notwendig ist. Das Spindelelement 8 wird wieder in seine Ausgangsstellung zurückgestellt und der Druck im Druckraum 5 abgebaut. Dabei stellt sich der Hilfskolben 4 bei intaktem Federpaket 6 wieder in seine in 1 gezeigte Ausgangslage zurück.
