DE102005051082A1

DE102005051082A1 - Hydraulische Fahrzeugbremse

Info

Publication number: DE102005051082A1
Application number: DE102005051082A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Leiter; Ralf Erben; Christian Dilla
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-03
Also published as: US8322495B2; CN101297127B; EP1941174B1; US20090211858A1; EP1941174A1; CN101297127A; DE502006005474D1; WO2007048532A1; ATE449920T1

Abstract

Es wird eine hydraulische Fahrzeugbremse 10 mit einer optionalen Feststelleinrichtung 20 beschrieben. Die Feststelleinrichtung 20 ist innerhalb einer Hydraulikkammer 16 angeordnet, die von einem Bremskolben 18 begrenzt wird. Zur Reduzierung der Hydraulikfluidaufnahme ist innerhalb der Hydraulikkammer 16 ein inkompressibler Füllkörper 32 vorgesehen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung ist allgemein auf Fahrzeugsbremsanlagen gerichtet. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine hydraulische Fahrzeugsbremse mit einer Hydraulikkammer und einem die Hydraulikkammer begrenzenden Bremskolben.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 197 32 168 A ist eine hydraulische Fahrzeugbremse bekannt, bei der ein Reibbelag mittels eines Bremskolbens durch Hydraulikdruck gegen eine Bremsscheibe gepresst werden kann, um bei einer Betriebsbremsung deren Drehung abzubremsen. Hierzu wird in üblicher Weise Hydraulikfluid unter Druck in eine Hydraulikkammer eingeleitet, deren eine Begrenzungswand durch den Bremskolben gebildet ist. Der Druck in der Hydraulikkammer führt zu einer Verschiebung des Bremskolbens und damit auch des Reibbelags in Richtung auf die Bremsscheibe. Sobald der Reibbelag in Anlage an die sich drehende Bremsscheibe gelangt, wird das Fahrzeug abgebremst.

Damit die Fahrzeugbremse nicht nur als Betriebsbremse, sondern darüber hinaus als Feststellbremse – auch Parkbremse genannt – verwendet werden kann, weist sie eine Feststelleinrichtung zum mechanischen Feststellen des Bremskolbens in einem Zustand auf, in dem der Reibbelag sich in Eingriff mit der Bremsscheibe befindet. Bei der aus der DE 197 32 168 A bekannten Fahrzeugbremse ist die Feststelleinrichtung als eine Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde vor, eine hydraulische Fahrzeugbremse anzugeben, die mit einem geringeren Hydraulikfluidvolumen betrieben werden kann.

Kurzer Abriss der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Fahrzeugbremse mit einer Hydraulikkammer zur Aufnahme von Hydraulikfluid und einem die Hydraulikkammer begrenzenden Bremskolben, wobei innerhalb der Hydraulikkammer zur Reduzierung der Hydraulikfluidaufnahme wenigstens ein Füllkörper vorgesehen ist. Optional kann auch noch eine sich in die Hydraulikkammer erstreckende mechanischen Feststelleinrichtung für den Bremskolben vorgesehen sein.

Bei dem Füllkörper kann es sich um ein separates Bauteil handeln, das mechanisch innerhalb der Hydraulikkammer an einer Komponente der Fahrzeugbremse befestigt ist. Der Füllkörper kann auf unterschiedliche Weise mechanisch befestigt werden. Als mögliche Befestigungsarten sind beispielsweise das Aufstecken (z.B. rastend oder kraftschlüssig), die Verwendung von Verbindungselementen wie Klipsen oder das Ankleben zu nennen. Jeder Füllkörper kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Variante besteht der Füllkörper aus einem inkompressiblen Material (beispielsweise aus einem nicht-metallischen Material wie Kunststoff).

Der wenigstens eine Füllkörper kann einer oder mehreren Komponenten der Fahrzeugsbremse zugeordnet sein. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der wenigstens eine Füllkörper der Feststelleinrichtung zugeordnet und vorzugsweise im Bremskolben aufgenommen. Insbesondere bei einer Feststelleinrichtung mit im Wesentlichen zylindrischer Gestalt kann der wenigstens eine Füllkörper außen an der Feststelleinrichtung vorgesehen werden. Zu diesem Zweck kann ein Fixierring mit Haltearmen, die den Füllkörper fixieren, verwendet werden. Dieser Ansatz ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die Feststelleinrichtung eine Mutter/Spindel-Anordnung umfasst. Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die mit der ersten Ausführungsform kombinierbar ist, ist der wenigstens eine Füllkörper dem Bremskolben zugeordnet. Bei einem Bremskolben mit im Wesentlichen hohlzylindrischer Gestalt kann der wenigstens eine Füllkörper beispielsweise innen am Bremskolben anliegen.

Der wenigstens eine Füllkörper kann eine beliebige Form aufweisen. Gemäß einer ersten Variante besitzt der Füllkörper (oder eine Gesamtheit mehrerer Füllkörper) eine im Wesentlichen ringförmige oder hohlzylindrische Gestalt. Gemäß einer zweiten Variante besitzt der oder jeder Füllkörper einen im Wesentlichen blockförmigen Aufbau. Weitere Varianten sind denkbar.

Der wenigstens eine Füllkörper kann einen sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse der Hydraulikkammer erstreckenden Durchlass für Hydraulikfluid aufweisen. Der Durchlass ist beispielsweise als Bohrung oder als Nut ausgebildet.

Des Weiteren ist es möglich, verschiedene Füllkörper-Typen unterschiedlicher Größe (z.B. von unterschiedlicher Länge, unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlichem Durchmesser) bereitzuhalten, um basierend auf standardisierten Komponenten das Volumen der Hydraulikkammer herstellungsseitig einstellen zu können. Der einzelne Füllkörper oder die Gesamtheit aller Füllkörper kann ein Volumen von ungefähr 0,1 bis 0,5 cm³ besitzen. Entsprechend reduziert sich das Hydraulikfluid, welches innerhalb der Hydraulikkammer aufgenommen werden kann, um beispielsweise 5 bis 20 %.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus der beigefügten Figur. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Fahrzeugsbremse in einer teilweisen Schnittansicht.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die in der einzigen Figur dargestellte und allgemein mit 10 bezeichnete Fahrzeugbremse ist hier als Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgeführt, die in bekannter Weise ein Gehäuse 12 aufweist, an dem ein Schwimmsattel 14 einstückig ausgebildet ist. Der Schwimmsattel 14 übergreift eine Bremsscheibe 2. An die Bremsscheibe 2 sind zwei sich bezüglich der Bremsscheibe 2 gegenüberliegende Reibbeläge 4, 6 anpressbar, um ein Fahrzeug bei einer Betriebsbremsung abzubremsen oder – für den Fall des Feststellbremsbetriebs – im Stillstand zu halten.
Im Gehäuse 12 befindet sich eine Hydraulikkammer 16, in der ein zylindrischer Bremskolben 18 abdichtend und entlang einer Längsachse A verschieblich aufgenommen ist. Die Hydraulikkammer 16 wird über einen in der Figur nicht dargestellten Anschluss, der mit einer Bremsdruckgebereinheit in Verbindung steht, von außen mit Hydraulikfluid versorgt. Bei einer Betätigung der Bremsdruckgebereinheit (insbesondere bei einer Betriebsbremsung) wird das Hydraulikfluid in der Hydraulikkammer 16 unter Druck gesetzt, so dass sich der Bremskolben 18 entlang der Achse A nach links verschiebt, um die Reibbeläge 4, 6 mit der Bremsscheibe 2 in Reibungseingriff zu bringen.
Damit die Fahrzeugbremse 10 nicht nur die zuvor erläuterte Funktion einer hydraulischen Betriebsbremse erfüllen kann, sondern darüber hinaus auch als Feststellbrem se verwendet werden kann, ist eine allgemein mit 20 bezeichnete Mutter/Spindel-Anordnung vorgesehen. Die Mutter/Spindel-Anordnung 20 umfasst eine koaxial zur Achse A angeordnete Spindel 22 mit einem Außengewinde sowie eine im Wesentlichen hülsenförmige Mutter 30 mit einem zum Außengewinde der Spindel 22 komplementären Innengewinde. Radial außen ist auf der Mutter 30 ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Füllkörper 32 drehfest bezüglich der Mutter 30 angeordnet. Der Aufbau und die Funktion des Füllkörpers 32 werden später ausführlicher erörtert.
Die Aufgabe der Mutter/Spindel-Anordnung 20 im Feststellbremsbetrieb ist es, eine Drehbewegung der Spindel 22 in eine Translationsbewegung der Mutter 30 umzusetzen. Die Mutter 30 wird dabei mittels einer in sie (genauer gesagt in eine Durchmessererweiterung 44 oder Mutter 30) und optional in den Füllkörper 32 eingreifenden und aus dem Bremskolben 18 in Richtung auf die Achse A hervorstehenden Verdrehsicherung in Gestalt einer Rippe 34 an einer Drehung gehindert.
Wie aus der Figur gut zu erkennen ist, ist der Bremskolben 18 als rechtsseitig offener Hohlkolben ausgeführt, und die Mutter/Spindel-Anordnung 20 befindet sich zum größten Teil innerhalb des hohlen Bremskolbens 18 und somit innerhalb der Hydraulikkammer 16. Zum Drehantrieb der Spindel 20 dient ein zusammen mit einem Untersetzungsgetriebe in einem Gehäuse 36 untergebrachter Elektromotor.
Zum Feststellen der Fahrzeugbremse 10 wird zunächst der Elektromotor derart angesteuert, das die Spindel 22 sich in einer ersten Richtung dreht, in der durch Herausschrauben der Mutter 30 eine Verlängerung der Mutter/Spindel-Anordnung 20 bewirkt wird. Die Mutter 30 wird also bezogen auf die Figur längs der Achse A translatorisch nach links verschoben und gelangt dabei mit ihrem konisch ausgebildeten Kopfende 38 in Anlage an den ebenfalls konisch ausgebildeten Boden 40 des Bremskolbens 18. Bei einer weiteren Drehung der Spindel 22 in der ersten Drehrichtung drückt dann die Mutter 30 den Bremskolben 18 nach links, wodurch letzterer den Reibbelag 6 gegen die Bremsscheibe 2 presst. Aufgrund der Ausgestaltung der Fahrzeugbremse 10 als Schwimmsattelbremse wird von dieser Bewegung des Reibbelags 6 auch der gegenüberliegende Reibbelag 4 erfasst und gegen die Bremsscheibe 2 gepresst. Ist dieser Zustand erreicht, kann der Elektromotor abgestellt werden. Da die Gewindepaarung zwischen der Spindel 22 und der Mutter 30 selbsthemmend auslegt ist, bleibt die erreichte Stellung der Mutter/Spindel-Anordnung 20 auch nach dem Abschalten des Elektromotors erhalten.
Zum Lösen der Feststellbremse wird der Elektromotor so angesteuert, das die Spindel 22 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Die oben erläuterten Schritte laufen dann in der umgekehrten Reihenfolge ab.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bremsdruck im Feststellbremsbetrieb ausschließlich durch den Elektromotor erzeugt. Es wäre jedoch auch möglich, den Bremsdruckaufbau im Feststellbremsbetrieb durch eine Hydraulikpumpe zu unterstützen. In diesem Fall beschränkt sich die Aufgabe der mechanischen Feststelleinrichtung auf das bloße Halten eines hydraulisch erzeugten Bremsdrucks. Der Elektromotor kann in diesem Fall kleiner dimensioniert werden.
Der bereits erwähnte Füllkörper 32 besitzt die Aufgabe, das Volumen der Hydraulikkammer 16 und damit die Hydraulikfluid-Aufnahmefähigkeit der Hydraulikkammer 16 zu reduzieren. Dieser Ansatz gestattet es, das Hydraulikfluidvolumen im Bremssystem insgesamt um typischerweise 10 bis 15 % zu verringern. Eine derartige Vorgehensweise ist insbesondere bei solchen Feststelleinrichtungen zweckmäßig, die eine Mutter/Spindel-Anordnung besitzen, da derartige Feststelleinrichtungen den Bremskolben nicht in dem Maß ausfüllen wie beispielsweise Feststelleinrichtungen, die einen „Ball and Ramp"-Mechanismus beinhalten. Bei den zuletzt genannten Feststelleinrichtungen ist nämlich im Bremskolben in der Regel ein Nachstellmechanismus aufgenommen, der praktisch den gesamten Kolbenraum ausfüllt. Nichtsdestotrotz ließen sich auch Feststellbremseinrichtungen nach dem „Ball and Ramp"-Prinzip mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz des Einbringens wenigstens eines Füllkörpers in die Hydraulikkammer kombinieren.
Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Füllkörper 32 handelt es sich um ein einziges hohlzylindrisches Element aus einem im Vergleich zum metallischen Material der Feststelleinrichtung leichten, inkompressiblen Kunststoff. Der Füllkörper 32 ist radial außen auf einem verschlankten Abschnitt 50 der im Wesentlichen zylindrischen Mutter/Spindel-Anordnung 20 angeordnet. Der Füllkörper 32 ist mittels eines Fixierringes 46 befestigt. Der Fixierring 46 besitzt eine Mehrzahl von Haltearmen 48, die sich über die Durchmessererweiterung 44 hinweg erstrecken und sich in rastendem Eingriff mit dem Füllkörper 32 befinden. Der Fixierring 46 selbst ist mittels einer Presspassung auf einer Stufe des konisch ausgebildeten Kopfendes 38 der Mutter 30 befestigt.
Der Füllkörper 32 besitzt eine Mehrzahl von Durchlässen für das Hydraulikfluid. Die Durchlässe sind als Bohrungen 42 ausgebildet, die sich über die gesamte Länge des Füllkörpers 32 und parallel zur Achse A erstrecken. Die im Füllkörper 32 vorgesehenen Bohrungen 42 münden in entsprechende Durchlässe in der Durchmessererweiterung 44, um eine verbesserte Fluidkommunikation zwischen dem vorderen Bodenbereich 40 des Bremskolbens 18 und dessen rückwärtiger Öffnung zu ermöglichen. Abweichend von der in der Figur dargestellten Ausführungsform könnten die Durchlässe des Füllkörpers 32 auch zwischen Rippen realisiert werden, die radial außen am Füllkörper 32 ausgebildet sind.
Gemäß einem von dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel abweichenden Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zum Füllkörper 32 oder anstatt des Füllkörpers 32 ein Füllkörper radial innen am Bremskolben 18 befestigt. Der am Bremskolben 18 befestigte Füllkörper kann im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein, damit im Inneren des Füllkörpers die Mutter/Spindel-Anordnung 20 aufgenommen werden kann.
Der im Bremskolben 18 aufgenommene Füllkörper 32 ist im Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet und besitzt ein Volumen von ungefähr 0,1 bis 0,2 cm³. Selbstverständlich könnte der Füllkörper 32 auch mehrstückig ausgebildet werden und ein größeres oder kleineres Volumen besitzen. Durch Füllkörper variabler Größe kann die Aufnahme an Hydraulikfluidvolumen innerhalb der Hydraulikkammer 16 herstellungsseitig eingestellt werden.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine hydraulische Fahrzeugbremse mit einer sich in die Hydraulikkammer hinein erstreckenden mechanischen Feststelleinrichtung. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel können Füllkörper auch im Zusammenhang mit anderweitigen hydraulischen Fahrzeugbremsen und insbesondere solchen hydraulischen Fahrzeugsbremsen, die keine mechanische Feststelleinrichtung umfassen, verwendet werden. In diesem Fall können ein oder mehrere Füllkörper beispielsweise innen liegend an einem hohlzylindrischen Bremskolben ähnlich dem in der Figur gezeigten vorgesehen werden.

Claims

Hydraulische Fahrzeugbremse (10) mit einer Hydraulikkammer (16) zur Aufnahme von Hydraulikfluid und einem die Hydraulikkammer (16) begrenzenden Bremskolben (18), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Hydraulikkammer (16) zur Reduzierung der Hydraulikfluidaufnahme wenigstens ein Füllkörper (32) vorgesehen ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) ein separates Bauteil ist, das mechanisch innerhalb der Hydraulikkammer (16) an einer Komponente (20) der Fahrzeugbremse befestigt ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der wenigstens eine Füllkörper (32) einer sich in die Hydraulikkammer (16) erstreckenden mechanischen Feststelleinrichtung (20) für den Bremskolben (18) zugeordnet ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) außen an der Feststelleinrichtung (20) vorgesehen ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) mittels eines Verbindungselements, insbesondere mittels eines Fixierringes (46) mit Haltearmen (48), an der Feststelleinrichtung (20) befestigt ist.
Fahrzeugbremse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) dem Bremskolben (18) zugeordnet ist.
Fahrzeugbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (18) eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt aufweist und der wenigstens eine Füllkörper (32) am Bremskolben innen anliegt.
Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkörper (32) oder eine Gesamtheit mehrerer Füllkörper eine im Wesentlichen ringförmige oder hohlzylindrische Gestalt aufweist.
Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) einen sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse der Hydraulikkammer (16) erstreckenden Durchlass (42) für Hydraulikfluid aufweist.
Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllkörper (32) aus einem inkompressiblen Kunststoffmaterial besteht.