DE102006001543A1

DE102006001543A1 - Hydraulische Fahrzeugbremse mit Feststellbremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006001543A1
Application number: DE102006001543A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Balz; Thomas Winkler
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2006-10-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremse mit integrierter Feststellbremsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, der mit mindestens einem Reibelement zusammenwirkt und durch Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck in Richtung auf ein rotierendes Element betätigbar ist, wobei der Bremskolben in seiner betätigten Stellung durch eine Blockiereinrichtung blockierbar ist, die durch eine Relativbewegung eines Kraftübertragungselements aktiviert wird, wobei ein mit dem Bremskolben zusammenwirkender Arbeitsspeicher vorgesehen ist, der durch einen absperrbaren Speicherdruckraum, einen den Speicherdruckraum begrenzenden Speicherkolben und mindestens ein sich am Speicherkolben abstützendes Federelement gebildet ist. DOLLAR A Zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kraftübertragungselement (8) von einem elektromagnetischen Aktuator (15) in einer der Betätigungsrichtung des Bremskolbens (2) entgegengesetzten Richtung aktiv betätigbar ist und eine Relativbewegung zwischen dem Kraftübertragungselement (8) und dem Speicherkolben (6) durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeugbremse mit integrierter Feststellbremsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, der mit mindestens einem Reibelement zusammenwirkt und durch Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck in Richtung auf ein rotierendes Element betätigbar ist, wobei der Bremskolben in seiner betätigten Stellung durch eine Blockiereinrichtung blockierbar ist, die durch eine Relativbewegung eines Kraftübertragungselements aktiviert wird, wobei ein mit dem Bremskolben zusammenwirkender Arbeitsspeicher vorgesehen ist, der durch einen absperrbaren Speicherdruckraum, einen den Speicherdruckraum begrenzenden Speicherkolben und mindestens ein sich am Speicherkolben abstützendes Federelement gebildet ist.

Eine derartige hydraulische Fahrzeugbremse ist beispielsweise aus der WO 2005/075848 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Fahrzeugbremse ist ein Speicherkolben vorgesehen, der durch Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck in die der Betätigungsrichtung des Bremskolbens entgegengesetzten Richtung verschoben wird und ein Kraftübertragungselement mitnimmt. Dabei wird außerdem ein Federelement geladen. Beim Anschlag eines mit dem Kraftübertragungselement fest verbundenen Ankerelementes am Bremsgehäuse wird ein im Bremsgehäuse integrierter, elektromechanischer Aktuator aktiviert, der die Ankerplatte und damit das Kraftübertragungselement bei einem anschließen den Abbau des hydraulischen Drucks zurück hält. Der Speicherkolben überwindet bei dem anschließenden Druckabbau einen Weg bis zwei am Speicherkolben und an einer Gewindespindel ausgebildeten Reibflächen miteinander in Eingriff gebracht sind. Dieser Weg muss von dem zuvor geladenen Federelement zur Verfügung gestellt werden und steht nicht mehr als Betätigungskraft für den Bremskolben zur Verfügung, was als weniger vorteilhaft anzusehen ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Fahrzeugbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kraftübertragungselement von einem elektromagnetischen Aktuator in einer der Betätigungsrichtung des Bremskolbens entgegengesetzten Richtung direkt betätigbar ist, sodass eine Relativbewegung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Speicherkolben durchführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Blockiereinrichtung durch eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung gebildet, deren Gewindespindel eine erste Reibfläche aufweist und mit Hilfe eines Federelementes in Richtung des eine zweite Reibfläche aufweisenden Speicherkolbens vorgespannt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das Kraftübertragungselement zumindest zeitweise ein Zentrallager für die Gewindespindel bildet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass die Spule des elektromagnetischen Aktuators im Speicherkolben angeordnet ist, während der Anker des elektromagnetischen Aktuators durch das Kraftübertragungselement gebildet wird.

Dabei ist vorgesehen, dass der elektromagnetische Aktuator die Funktion eines Positionssensors für das Kraftübertragungselement ausübt. Zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Speicherkolben ist eine Druckfeder vorgesehen, die der Betätigungskraft des elektromagnetischen Aktuators entgegenwirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine axiale Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremse mit integrierter Feststellbremsvorrichtung und
2 eine vergrößerte Teildarstellung der in 1 dargestellten, hydraulischen Fahrzeugbremse.
Die in 1 dargestellte Ausführung der erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeugbremse weist ein Bremsgehäuse 1 auf, welches den äußeren Rand einer nicht dargestellten Bremsscheibe und zwei ebenfalls nicht dargestellte Bremsbeläge umgreift. Das Bremsgehäuse 1 bildet auf seiner Innenseite einen Bremszylinder 12, der einen Bremskolben 2 axial verschiebbar aufnimmt. In den zwischen Bremszylinder 12 und Bremskolben 2 gebildeten Betriebsdruckraum 13 kann mittels eines hydraulischen Anschlusses 16 Bremsflüssigkeit zugeführt werden, so dass sich ein Bremsdruck aufbaut, der den Bremskolben 2 axial zur Bremsscheibe hin verschiebt. Dadurch wird der dem Bremskolben 2 zugewandte Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei als Reaktion das Bremsgehäuse 1 sich in der entgegengesetzten Richtung verschiebt und dadurch auch den anderen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt.
Wie 1 außerdem zu entnehmen ist, ist ein Arbeitsspeicher an der dem Bremskolben 2 abgewandten Seite des Bremsgehäuses 1 angeordnet. Der Arbeitsspeicher besteht im Wesentlichen aus einem hydraulischen Speicherdruckraum 14, einem den Speicherdruckraum 14 begrenzenden Speicherkolben 6 sowie einem Federelement 11, das im gezeigten Beispiel als ein Paket von Tellerfedern ausgeführt ist und sich am Speicherkolben 6 abstützt. Die im Arbeitsspeicher gespeicherte Energie wirkt während eines Feststellbremsvorganges auf den Bremskolben 2, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Dadurch wird erreicht, dass die auf die Bremsbeläge einwirkende Zuspannkraft von thermisch bedingten Längenänderungen im Bereich des Bremsgehäuses 1 nahezu unabhängig ist.
Eine Blockiervorrichtung, die zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion erforderlich ist, ist bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführung durch ein Spindelgetriebe bzw. eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung 3, 4 gebildet. Die erwähnte Gewindemutter-Spindel-Anordnung 3, 4 besteht aus einer Gewindemutter 3 sowie einer Gewindespindel 4, die mittels eines nicht selbsthemmenden Gewindes miteinander in Verbindung stehen. Dabei ist die Gewindemutter 3 mit dem Bremskolben 2 starr verbunden, während die Gewindespindel 4 an ihrem dem Bremskolben 2 abgewandten Ende eine vorzugsweise konische erste Reibfläche 17 aufweist, die mit einer im Speicherkolben 6 verdreh gesichert angeordneten zweiten Reibfläche 18 in- und außer Eingriff bringbar ist. Zu diesem Zweck ist ein Kraftübertragungselement 8 vorgesehen, das von einer zylindrischen Bohrung im Speicherkolben 6 aufgenommen wird und mit Hilfe eines Lagerstiftes 20 ein Zentrallager 21 für die Spindel 4 bildet. Der Lagerstift 20 ist dabei mit dem Kraftübertragungselement 8 fest verpresst. Nach einer Relativbewegung des Kraftübertragungselementes 8 und des Lagerstiftes 20 in Bezug auf den Speicherkolben 6 wird die Funktion des Zentrallagers 21 aufgehoben und die beiden Reibflächen 17, 18 stehen miteinander in Eingriff, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Außerdem spannt eine sich am Bremsgehäuse 1 abstützende Feder 5 unter Zwischenschaltung eines Axiallagers die Spindel 4 in Richtung auf die zweite Reibfläche 18 bzw. auf das Zentrallager 21 vor.
Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremse ist in 1 und 2 in gelöstem Zustand der Feststellbremsvorrichtung dargestellt. Zur Verriegelung der Feststellbremse wird durch einen nicht näher bestimmten Druckerzeuger zunächst sowohl im Betriebsdruckraum 13 als auch im Speicherdruckraum 14 ein hydraulischer Druck aufgebaut. Dazu muss ein elektrisch schaltbares Ventil, das vorzugsweise als ein stromlos geschlossenes (SG-)Ventil 19 ausgebildet ist, in seine offene Schaltstellung gebracht werden. Als Reaktion auf den Druckaufbau im Betriebsdruckraum 13 verschiebt sich der Bremskolben 2 in der Zeichnung nach links, während der Speicherkolben 6 in der Zeichnung nach rechts entgegen der Kraftwirkung des vorgespannten Federelements 11 verschoben wird. Bei diesem Vorgang wird das Federelement 11 komprimiert. Der Speicherkolben 6 und damit das Kraftübertragungselement 8 werden durch den eben erwähnten Druckaufbau im Speicherdruckraum 14 in 2 nach rechts verschoben bis ein mit dem Kraftübertragungselement 8 in kraftübertragender Verbindung stehender Jochdeckel 9 an einem Gehäusedeckel zur Anlage kommt. Bei diesem Vorgang liegt die Gewindespindel 4 aufgrund der Kraftwirkung der Feder 5 weiterhin am Zentrallager 21 bzw. am Lagerstift 20 an, wodurch die beiden Reibflächen 17, 18 nicht in Eingriff treten können.
Anschließend wird ein elektromagnetischer Aktuator 15 bestromt, wodurch das Kraftübertragungselement 8 entgegen der Kraftwirkung einer Druckfeder 10 in den Speicherkolben 6 hinein gezogen wird. Dadurch werden die beiden Reibflächen 17, 18 miteinander in Eingriff gebracht und die Funktion des Zentrallagers 21 für die Spindel 4 wird bei einem anschließenden Abbau des hydraulischen Drucks aufgehoben. Beim Druckabbau im Betriebs- und im Speicherdruckraum 13, 14 drückt das bereits erwähnte, vorgespannte Federelement 11 den Speicherkolben 6, die aufgrund der in Eingriff gebrachten Reibflächen blockierte Spindel 4, die Gewindemutter 3 und damit den Bremskolben 2 in der Zeichnung nach links bzw. gegen die nicht dargestellte Bremsscheibe. Dadurch ist die Fahrzeugbremse in ihrem zugespannten Zustand verriegelt. Anschließend wird der elektromagnetische Aktuator 3 nicht mehr bestromt. Das Ventil ist stromlos geschaltet und damit geschlossen. Die hydraulische Fahrzeugbremse benötigt also keine elektrische Energie und keinen hydraulischen Druck um die Verriegelung im zugespannten Zustand aufrecht zu erhalten, was als vorteilhaft anzusehen ist.
Zum Lösen der Verriegelung wird wiederum ein hydraulischer Druck im Betriebsdruckraum 13 sowie nach einer entsprechenden Ansteuerung des SG-Ventils 19 auch im Speicherdruckraum 14 ein hydraulischer Druck aufgebaut. Der hydraulische Druck verschiebt wiederum den Bremskolben 2 in 1 nach links und den Speicherkolben 6 nach rechts verschieben. Allerdings ist es zur Entriegelung der Feststellbremse ausreichend, wenn der Speicherkolben 6 entlastet wird. Die Druckfeder 10 drückt das Kraftübertragungselement 8 und damit den Lagerstift 20 in Richtung der Spindel 4 und stößt die in Eingriff stehenden Reibflächen 17, 18 bei entsprechender Entlastung des Speicherkolbens 6 auf. Das Kraftübertragungselement 8 bzw. der Lagerstift 20 bildet anschließend wieder ein Zentrallager 21 für die Spindel 4.
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Reduzierung des Federspeicherwegs durch Entfall des Schließweges für das Ineingriffbringen der beiden Reibflächen 17, 18. Die vorliegende Erfindung beschreibt also einen Hubmagneten, der aktiv das Kraftübertragungselement 8 und damit den Lagerstift 20 zurückzieht, wodurch die federgetriebene Gewindespindel 4 in Richtung des Speicherkolbens 6 verschoben wird und die beiden Reibflächen 17, 18 miteinander in Eingriff gebracht werden. Weiterer Vorteil dieser Lösung ist, dass Kraftübertragungselement 8 druckausgeglichen im hydraulischen Kreis liegt und direkt als Anker des elektromagnetischen Aktuators 15 wirkt.
Durch geschickte Umgestaltung des Speicherkolbens 6 kann dieser zweckmäßig als Magnetjoch ausgebildet werden. Die Kombination Kraftübertragungselement 8 und Spannkolben 6 kann vergleichsweise wie bei den ABS-Ventilen als ,magnetischer Stecker' bezeichnet werden. Zur Generierung des Abschaltsignals der hydraulischen Druckerzeuger nach erfolgtem Laden des Federspeichers 11 kann zweckmäßig der Jochdeckel 9 auch durch einen zum Sattelgehäuse feststehenden Deckel ersetzt werden, so dass der magnetische Kreis des elektromagnetischen Aktuators 15 erst dann geschlossen wird, wenn der Federspeicher 11 gespannt ist. Der elektromagnetische Aktuator 15 übt also die Funktion eines Positionssensors für das Kraftübertragungselement 8 aus.

1: Bremsgehäuse
2: Bremskolben
3: Gewindemutter
4: Gewindespindel
5: Feder
6: Speicherkolben
7: Spule
8: Kraftübertragungselement
9: Jochdeckel
10: Druckfeder
11: Federelement
12: Bremszylinder
13: Betriebsdruckraum
14: Speicherdruckraum
15: elektromagnetischer Aktuator
16: hydraulischer Anschluss
17: erste Reibfläche
18: zweite Reibfläche
19: hydraulisches SG-Ventil
20: Lagerstift
21: Zentrallager

Claims

Hydraulische Fahrzeugbremse mit integrierter Feststellbremsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Bremsgehäuse (1), in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum (13) von einem Bremskolben (2) begrenzt ist, der mit mindestens einem Reibelement zusammenwirkt und durch Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck in Richtung auf ein rotierendes Element betätigbar ist, wobei der Bremskolben (2) in seiner betätigten Stellung durch eine Blockiereinrichtung blockierbar ist, die durch eine Relativbewegung eines Kraftübertragungselements (8) aktiviert wird, wobei ein mit dem Bremskolben (2) zusammenwirkender Arbeitsspeicher vorgesehen ist, der durch einen absperrbaren Speicherdruckraum (14), einen den Speicherdruckraum (14) begrenzenden Speicherkolben (6) und mindestens ein sich am Speicherkolben (6) abstützendes Federelement (11) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (8) von einem elektromagnetischen Aktuator (15) in einer der Betätigungsrichtung des Bremskolbens (2) entgegengesetzten Richtung direkt betätigbar ist, sodass eine Relativbewegung zwischen dem Kraftübertragungselement (8) und dem Speicherkolben (6) durchführbar ist.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung durch eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung (3, 4) gebildet wird, deren Gewindespindel (4) eine erste Reibfläche (17) aufweist und mit Hilfe eines Federelementes (5) in Richtung des eine zweite Reibfläche (18) aufweisenden Speicherkolbens (6) vorgespannt wird.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (8) zumindest zeitweise ein Zentrallager (21) für die Gewindespindel (4) bildet.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (7) des elektromagnetischen Aktuators (15) im Speicherkolben (6) angeordnet ist, während der Anker des elektromagnetischen Aktuators durch das Kraftübertragungselement (8) gebildet wird.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Aktuator (15) die Funktion eines Positionssensors für das Kraftübertragungselement (8) ausübt.
Hydraulische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kraftübertragungselement (8) und dem Speicherkolben (6) eine Druckfeder (10) vorgesehen ist, die der Betätigungskraft des elektromagnetischen Aktuators (15) entgegenwirkt.