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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung ist allgemein auf Fahrzeugsbremsanlagen gerichtet. Im
Besonderen betrifft die Erfindung eine hydraulische Fahrzeugsbremse
mit einer Hydraulikkammer und einem die Hydraulikkammer begrenzenden
Bremskolben.
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Technischer Hintergrund
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Aus
der
DE 10 2005
051 082 A1 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.
Wenn der Reibbelag in Anlage an die sich drehende Bremsscheibe gelangt,
wird das Fahrzeug abgebremst.
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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 10 2005 051 082
A1 bekannten Fahrzeugbremse ist die Feststelleinrichtung
als eine Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildet. In der Praxis hat
sich nun herausgestellt, dass diese Fahrzeugbremse einem Verschleiß unterliegt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulische Fahrzeugbremse
anzugeben, die verschleißärmer betrieben werden
kann.
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Kurzer Abriss
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Gemäß einem
ersten Aspekt wird eine hydraulische Fahrzeugbremse vorgeschlagen,
die eine Hydraulikkammer zur Aufnahme von Hydraulikfluid sowie einen
die Hydraulikkammer begrenzenden Bremskolben umfasst. Die hydraulische
Fahrzeugbremse umfasst ferner eine mechanische Kraftübertragungseinrichtung,
welche ausgebildet ist, kraftübertragend mit dem Bremskolben
zusammenzuwirken, und eine Dämpfungseinrichtung, welche
ausgebildet ist, eine Bewegung der Kraftübertragungseinrichtung
zumindest in Richtung auf den Bremskolben zu dämpfen. Der
Dämpfungseinrichtung können unterschiedliche Funktionsprinzipien
zugrunde liegen. So kann die Dämpfungseinrichtung die Bewegung der
Kraftübertragungseinrichtung auf mechanische Weise dämpfen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch denkbar,
dass die Bewegung auf hydraulische Weise gedämpft wird.
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Mittels
der Dämpfungseinrichtung wird ein verschleißärmeres
Zusammenwirken zwischen der Kraftübertragungseinrichtung
und dem Bremskolben bewerkstelligt. So lassen sich beispielsweise
Abrieb aber auch plastische Deformationen vermeiden oder zumindest
reduzieren.
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Die
Kraftübertragungseinrichtung kann unterschiedliche Aufgaben
in Bezug auf den Bremskolben erfüllen. Gemäß einer
ersten Variante kann die Kraftübertragungseinrichtung beispielsweise
als eine Feststelleinrichtung ausgebildet sein, welche den Bremskolben
in einer vorgegebenen Stellung verriegelt. Im Feststellbremsbetrieb
presst in dieser verriegelten Stellung der Bremskolben einen Reibbelag gegen
eine Bremsschreibe. Hierbei überträgt die Feststelleinrichtung
die resultierende Zuspannkraft an der Bremsscheibe beispielsweise
auf ein selbsthemmend ausgebildetes Getriebe, welches Teil der Feststelleinrichtung
sein kann.
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In
einer mit der ersten Variante kombinierbaren zweiten Variante kann
die Kraftübertragungseinrichtung als Betätigungseinrichtung
für den Bremskolben ausgebildet sein. So kann die Zuspannkraft
in einem beispielhaften Feststellbremsbetrieb dadurch aufgebracht
werden, dass der Bremskolben von der Betätigungseinrichtung
dazu veranlasst wird, den Reibbelag gegen die Bremsscheibe zu pressen.
Die Betätigungseinrichtung überträgt
in diesem Fall (beispielsweise elektromotorisch aufgebrachte) Betätigungskräfte
mechanisch auf den Bremskolben.
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Gemäß einer
Implementierungsmöglichkeit umfasst die mechanische Dämpfungseinrichtung
ein elastisches Element, welches funktional zwischen der Kraftübertragungseinrichtung
und dem Bremskolben angeordnet ist. Das elastische Element kann im
Ausgangszustand (d. h. in der Ruhestellung des Bremskolbens) an
einer dieser beiden Komponenten oder auch an beiden Komponenten
anliegen. Ferner kann das elastische Element im Ausgangszustand unter
einer Vorspannung stehen.
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Hinsichtlich
des elastischen Elements stehen unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten
zur Verfügung. Gemäß einer Option ist
das elastische Element als Feder (z. B. als Schraubenfeder) ausgebildet.
Die Feder kann aus Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff
bestehen. Gemäß einer zweiten Option handelt es
sich bei dem elastischen Element um ein (z. B. massives) Bauteil
aus einem elastischen Polymer.
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Das
Dämpfungselement kann ein an der Kraftübertragungseinrichtung
und/oder am Bremskolben ausgebildetes Anschlagelement umfassen, welches
ein in Anlage gelangen der Kraftübertragungseinrichtung
am Bremskolben dämpft. Bei dem Anschlagelement kann es
sich um ein Element mit wenigstens geringfügig elastischen
Eigenschaften handeln. So kann das Anschlagelemente beispielsweise
aus einem Kunststoff bestehen, welcher weicher als die herkömmlicherweise
metallischen Anlageflächen am Bremskolben und an der Kraftübertragungseinrichtung
sind.
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Das
Anschlagelement kann eine Anlagefläche definieren, die
sich im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kraftübertragungseinrichtung
erstreckt. Die mit der Anlagefläche des Anschlagselements
zusammenwirkende Anlagefläche der Kraftübertragungseinrichtung
und/oder des Bremskolbens kann sich im Wesentlichen parallel zur Anlagefläche
des Anschlagselements erstrecken. Eine solche Ausführung
gestattet eine flächige Kraftübertragung. Insbesondere
kann man durch eine geeignete Wahl der Abmessung der Anlagefläche
eine geringe und daher verschleißmindernd wirkende Krafteinleitung
pro Flächeneinheit (Flächenpressung) erzielen.
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Die
Kraftübertragungseinrichtung kann eine Mutter/Spindel-Anordnung
umfassen. Die Mutter/Spindel-Anordnung ist ausgebildet, eine rotatorische
Antriebsbewegung in eine translatorische Betätigungsbewegung
umzusetzen. Die Mutter/Spindel-Anordnung kann daher die Funktion
der oben erläuterten Betätigungseinrichtung übernehmen.
Bei selbsthemmender Auslegung einer Gewindepaarung der Mutter/Spindel-Anordnung
ist diese zusätzlich oder alternativ hierzu als Feststelleinrichtung
verwendbar. Für die Mutter/Spindel-Anordnung kann eine
Verdrehsicherung vorgesehen sein. Die Verdrehsicherung kann mit
der Mutter zusammenwirken, um bei einer Drehbewegung der Spindel
das Mitdrehen der Mutter zu verhindern.
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Gemäß einer
Variante sind die Mutter und eine Komponente der Verdrehsicherung
einstückig ausgebildet. Gemäß einer anderen
Variante bildet die Mutter ein erstes Bauteil und die Verdrehsicherung umfasst
ein an der Mutter befestigtes zweites Bauteil. Das oben erwähnte
Anschlagelement kann ebenfalls einstückig mit der Mutter
oder aber als ein bezüglich der Mutter separates Bauteil
ausgeführt sein. Zudem können die Funktionen des
Anschlagelements und einer Verdrehsicherungskomponente in einem
einzigen Bauteil realisiert werden. Die Verdrehsicherung, das Anschlagelement
oder beide Bauteile können ein weicheres Material als die
Mutter umfassen. So kann die Mutter aus einem metallischen Werkstoff
bestehen, während das Anschlagelement und/oder die Verdrehsicherung
ein Kunststoffbauteil umfassen/umfasst.
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Wie
bereits erläutert, kann die dämpfende Wirkung
der Dämpfungseinrichtung auf unterschiedliche Art und Weise
realisiert werden. So ist es auch denkbar, dass die Dämpfungseinrichtung
einen Reibschluss zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und
einem bezüglich der Bewegung der Kraftübertragungseinrichtung
in Richtung auf den Bremskolben stationären Element bewirkt.
Der Reibschluss kann die Verdrehsicherung umfassen. So wäre
es möglich, dass das stationäre Element als Rippe
ausgebildet ist und die Verdrehsicherung eine zur Rippe komplementäre
Nut besitzt (bzw. umgekehrt), so dass Nut und Rippe reibschlüssig
zusammenwirken können. Zur Erzielung eines guten Reibschlusses
kann die Nut in einer zur Bewegungsrichtung der Kraftübertragungseinrichtung
senkrechten Ebene eine höhere Breite als Tiefe aufweisen.
Ein Verhältnis von Breite zu Tiefe von wenigstens 3:1 hat
sich als zweckmäßig herausgestellt.
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Die
Kraftübertragungseinrichtung kann ferner einen Füllkörper
aufweisen, welcher einer Reduzierung der Fluidaufnahmekapazität
der Hydraulikkammer dient. Sofern ein Füllkörper
vorhanden ist, kann der Reibschluss (zusätzlich oder alternativ
zur Verdrehsicherung) auch den Füllkörper umfassen. Die
Verdrehsicherung kann den Füllkörper umfassen.
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Zur
Erzielung eines ausreichenden Reibschlusses kann sich der reibschlüssige
Kontakt zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und dem stationären
Element über eine ausreichende axiale Länge erstrecken.
Bei einer Kraftübertragungseinrichtung mit einer Mutter/Spindel-Anordnung
kann sich die Länge des Reibschlusskontakts (z. B. zwischen
einer Verdrehsicherungskomponente und/oder dem Füllkörper
einerseits und dem stationären Element andererseits) in
axialer Richtung der Mutter/Spindel-Anordnung über wenigstens
die Hälfte der Länge der Mutter erstrecken.
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Wie
oben erwähnt kann die Dämpfungseinrichtung auch
auf einem hydraulischen Prinzip basieren und die Bewegung der Kraftübertragungseinrichtung
hydraulisch (also durch Zusammenwirken mit dem in der Hydraulikkammer
aufgenommene Hydraulikfluid) dämpfen. Beispielsweise kann
die Dämpfungseinrichtung ein an der Kraftübertragungseinrichtung
ausgebildetes hydraulisches Widerstandselement umfassen, das sich
im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kraftübertragungseinrichtung
erstreckt.
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Das
hydraulische Widerstandselement kann von einem Flanschbereich der
Kraftübertragungseinrichtung gebildet werden. Gemäß einer
Weiterbildung bildet der Flanschbereich ferner ein Teil der oben
bereits erwähnte Verdrehsicherung für die Mutter/Spindel-Anordnung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird eine hydraulische Fahrzeugbremse vorgeschlagen,
die eine Hydraulikkammer zur Aufnahme von Hydraulikfluid sowie einen
die Hydraulikkammer begrenzenden Bremskolben umfasst. Die hydraulische
Fahrzeugbremse umfasst ferner eine mechanische Kraftübertragungseinrichtung,
welche ausgebildet ist, kraftübertragend mit dem Bremskolben
zusammenzuwirken. Eine mit dem Bremskolben zusammenwirkende Oberfläche
der Kraftübertragungseinrichtung und/oder eine mit der
Kraftübertragungseinrichtung zusammenwirkende Oberfläche
des Bremskolbens ist einer härtenden Oberflächenbehandlung
unterzogen.
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Aufgrund
der gehärteten Oberfläche lässt sich
ein verschleißärmeres Zusammenwirken zwischen
der Kraftübertragungseinrichtung und dem Bremskolben erzielen.
Die härtende Oberflächenbehandlung kann auf unterschiedlichen
Prinzipien basieren. Als ein Beispiel können Anodisierungsprozesse
genannt werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Fahrzeugbremsensystem bereitgestellt, welches eine
Mehrzahl von hydraulischen Fahrzeugbremsen umfasst, die sich hinsichtlich
des Fluidaufnahmevermögens des jeweiligen Bremskolbens
unterscheiden. Die einzelnen Fahrzeugbremsen umfassen jeweils die
gleiche Mutter/Spindel-Anordnung jedoch unterschiedliche, an die
Bauformen der Bremskolben angepasste Anschlagelemente und/oder Verdrehsicherungen
und/oder Flanschbereiche. Ein solches mo dulares System ermöglicht
in vorteilhafter Weise die Verwendung ein und derselben Mutter/Spindel-Anordnung
für unterschiedliche Bauformen der Fahrzeugbremse.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie aus den beigefügten Figuren. Es zeigt
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1 ein
Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Fahrzeugsbremse
in einer teilweisen Schnittansicht;
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2A und 2B eine
Ausführungsbeispiel einer an einer Kraftübertragungseinrichtung ausgebildeten
Dämpfungseinrichtung in einer Schnittansicht sowie einer
Vorderansicht;
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3A und 3B ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer an einer Kraftübertragungseinrichtung
ausgebildeten Dämpfungseinrichtung in einer Schnittansicht
sowie einer Vorderansicht; und
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4 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer an einer Kraftübertragungseinrichtung ausgebildeten
Dämpfungseinrichtung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
in 1 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 gegenüber
liegende Reibbeläge 4, 6 anpressbar,
um ein Fahrzeug bei einer Betriebsbremsung abzubremsen oder – für
den Fall des Feststellbremsbetriebs – im Stillstand zu
halten.
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Im
Gehäuse 12 befindet sich eine Hydraulikkammer 16,
in der ein zylindrischer Bremskolben 18 in fluiddichter
Weise entlang einer Längsachse A verschieblich aufgenommen
ist. Die Hydraulikkammer 16 wird über einen in 1 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 in bekannter Weise die Reibbeläge 4, 6 mit
der Bremsscheibe 2 in Reibungseingriff zu bringen.
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Damit
die Fahrzeugbremse 10 nicht nur die zuvor erläuterte
Funktion einer hydraulischen Betriebsbremse erfüllen kann,
sondern darüber hinaus auch als Feststellbremse verwendbar
ist, ist eine allgemein mit 20 bezeichnete Kraftübertragungseinrichtung
in Gestalt einer Mutter/Spindel-Anordnung vorgesehen. Wie aus der 1 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.
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Die
Mutter/Spindel-Anordnung 20 umfasst eine koaxial zur Achse
A angeordnete Spindel 22 mit einem Außengewinde
sowie eine im Wesentlichen hülsenförmige Mutter 24 mit
einem zum Außengewinde der Spindel 22 komplementären
Innengewinde. Eine mechanische Dämpfungseinrichtung in
Gestalt einer Schraubenfeder 26 aus Metall oder Kunststoff
ist funktional zwischen einem Bodenbereich 28 des Bremskolbens 18 und
einer dem Bodenbereich 28 zugewandten Stirnfläche 40 einer
Durchmessererweiterung 30 der Mutter 24 angeordnet.
In dem in 1 dargestellten unbetätigten
Ausgangszustand der Fahrzeugbremse 10 stützt sich
die Schraubenfeder 26 unter leichter Vorspannung am Bodenbereich 28 des
Bremskolbens 18 einerseits und an der Durchmessererweiterung 30 der
Mutter 24 andererseits ab.
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Radial
außen ist auf der Mutter 24 ein im Wesentlichen
hohlzylindrischer Füllkörper 32 drehfest bezüglich
der Mutter 24 angeordnet. Der 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 Kraftübertragungseinrichtungen
zweckmäßig, die eine Mutter/Spindel-Anordnung 20 besitzen,
da derartige Kraftübertragungseinrichtungen den Bremskolben 18 nicht
in dem Maß ausfüllen wie beispielsweise Kraftübertragungseinrichtungen,
die einen „Ball and Ramp”-Mechanismus beinhalten.
Nichtsdestotrotz ließen sich auch Kraftübertragungseinrichtungen
nach dem „Ball and Ramp”-Prinzip mit dem hier
vorgeschlagenen Ansatz des Einbringens einer Dämpfungseinrichtung
in die Hydraulikkammer 16 kombinieren.
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Bei
dem Füllkörper 32 handelt es sich um
ein hohlzylindrisches Element aus einem leichten, inkompressiblen
Kunststoff. Der Füllkörper 32 kann aber
auch aus einem metallischen Material geringer Dichte wie Aluminium
bestehen. 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.
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Die
Aufgabe der Mutter/Spindel-Anordnung 20 im Feststellbremsbetrieb
ist es, eine Drehbewegung der Spindel 22 in eine Translationsbewegung der
Mutter 24 umzusetzen. Die Mutter 24 wird dabei mittels
in sie (genauer gesagt in Nuten 54 der Durchmessererweiterung 30 und
optional des Füllkörpers 32) eingreifender
und aus dem Bremskolben 18 in radialer Richtung zur Achse
A hervorstehender Rippen 34 an einer Drehung gehindert.
Die Nuten 54 und Rippen 34 realisieren also eine
Verdrehsicherung für die Mutter 24. Zum Drehantrieb
der Spindel 22 dient ein zusammen mit einem Untersetzungsgetriebe
in einem separaten Gehäuse 38 untergebrachter
Elektromotor.
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Zum
Feststellen der Fahrzeugbremse 10 wird der Elektromotor
derart angesteuert, das die Spindel 22 sich in einer ersten
Richtung dreht, in der durch Herausschrauben der Mutter 24 eine
axiale Verlängerung der Mutter/Spindel-Anordnung 20 bewirkt
wird. Die Mutter 24 wird also bezogen auf die 1 längs
der Achse A translatorisch nach links verschoben. Dabei gelangt
sie nach Überwindung eines in ihrer Ausgangsstellung vorhandenen
Spiels (bzw. Spalts) und einer damit einhergehenden weiteren Komprimierung
der Schraubenfeder 26 schließlich mit ihrer konisch
ausgebildeten Stirnfläche 40 in Anlage an den
ebenfalls konisch ausgebildeten Bodenbereich 28 des Bremskolbens 18.
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Bei
einer weiteren Drehung der Spindel 22 in der ersten Drehrichtung übernimmt
dann die Mutter 24 ihre Kraftübertragungsfunktion
und drückt den Bremskolben 18 nach links. Daraufhin
presst letzterer den Reibbelag 6 gegen die Bremsscheibe 2.
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 24 selbsthemmend
auslegt ist, bleibt die erreichte Stellung der Mutter/Spindel-Anordnung 20 auch
nach dem Abschalten des Elektromotors erhalten. In diesem Zustand überträgt
die Mutter 24 die an der Bremsscheibe 2 anliegende
Zuspannkraft in die Gewindepaarung mit der Spindel 22.
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.
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Wie
bereits erläutert, geht dem in Anlage gelangen des stirnseitigen
Kopfendes 40 der Mutter 24 an dem Bodenbereich 28 des
Bremskolbens 18 eine weitere Komprimierung der Schraubenfeder 26 voraus.
Diese weitere Komprimierung dämpft die Bewegung und insbesondere
die Beschleunigung der Mutter 24 in Richtung auf den Bremskolben 18.
Auf diese Weise wird das bei herkömmlichen Fahrzeugbremsen
auftretende Anschlagen der Mutter 24 am Bremskolben 18 zumindest
reduziert. Beschädigung wie plastische Deformationen und
Abrieb innerhalb der Hydraulikkammer 16 werden dadurch
deutlich verringert. Mit der Reduzierung des Abriebs vermindert
sich auch die im Bremssystem entstehende Partikelmenge. In der Vergangenheit
hat sich herausgestellt, dass diese Partikel (insbesondere bei häufigem Austausch
der Reibbeläge 4, 6 ohne Wechsel des Hydraulikfluids)
bis zu den Filtern von ABS- und ESP-Aggregaten wandern und damit
eine Gefahr für die Funktionsfähigkeit des Bremssystems
darstellen können.
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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
oder vollständig zu übernehmen. In diesem Fall
beschränkt sich die Aufgabe der mechanischen Mutter/Spindel-Anordnung 20 auf
das bloße Halten („Feststellen”) einer
hydraulisch erzeugten Zuspannkraft. Der Elektromotor kann in diesem
Fall kleiner dimensioniert werden.
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In
dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Dämpfungseinrichtung als mechanisch dämpfende
Schraubenfeder 26 ausgebildet. Im Folgenden werden unter
Bezugnahme auf die 2 bis 4 drei
Ausführungsbeispiele von (zusätzlich) hydraulisch
wirkenden Dämpfungseinrichtungen erläutert. Die
Dämpfungseinrichtungen sind in diesen Ausführungsbeispielen
jeweils mit der Kraftübertragungseinrichtung, genauer gesagt
mit der Mutter 24 der Mutter/Spindel-Anordnung 20,
gekoppelt. Die jeweilige Mutter 24 mit zugehöriger Dämpfungseinrichtung
kann beispielsweise bei der in der 1 dargestellten
Fahrzeugbremse 10 oder einer an derweitig ausgebildeten
Fahrzeugbremse zum Einsatz gelangen. Übereinstimmende Elemente
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 1 gekennzeichnet.
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Die 2A und 2B zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Mutter 24 mit
zugehöriger Dämpfungseinrichtung in einer Schnittansicht
sowie einer Vorderansicht. Die Mutter 24 gemäß den 2A und 2B weist
eine ähnliche Bauform wie die Mutter 24 aus der 1 auf,
jedoch sind die Verdrehsicherungsnuten 54 nicht im Bereich
der stirnseitigen Durchmessererweiterung 30 ausgebildet,
sondern an einem separaten und als Flansch ausbildeten Verdrehsicherungsbauteil 50.
Das Verdrehsicherungsbauteil 50 ist aus einem weicheren
Werkstoff (z. B. Kunststoff) als die metallische Mutter 24 gefertigt und
durch einen Pressvorgang auf dem zylindrischen Körper der
Mutter 24 befestigt. In dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 2A und 2B ist
auf der Mutter 24 kein Füllkörper angeordnet.
Es wäre jedoch denkbar, zusätzlich zu dem Verdrehsicherungsbauteil 50 einen
solchen Füllkörper vorzusehen (vgl. 4).
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Das
Verdrehsicherungsbauteil 50 wirkt als Dämpfungseinrichtung
mit sowohl hydraulischer als auch mechanischer Dämpfungsfunktion.
Was die mechanische Funktionsweise anbelangt, wirkt das Verdrehsicherungsbauteil 50 über
dessen Nuten 54 reibschlüssig mit den entsprechenden
Rippen (vgl. Bezugszeichen 34 in 1) am Bremskolben
zusammen. Dieser als Option vorgesehene Reibschluss wird durch die
Verwendung eines Kunststoffmaterials für das Verdrehsicherungsbauteil 50 sowie eines
härteren metallischen Werkstoffs für die Rippen
unterstützt. Gut zu sehen ist in 2B die
rechteckige Querschnittsform der Nuten 54 mit deutlich größerer
Breite als Tiefe. Diese Ausgestaltung der Nuten 54 ermöglicht
einen verschleißärmeren Reibschluss bei einer
Bewegung in axialer Richtung. Wie in den 2A und 2B erkennbar,
sind sämtliche Kanten radial außen am Verdrehsicherungsbauteil 50 zur
weiteren Verschleißreduzierung abgerundet.
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Zusätzlich
zu der durch den Reibschluss erzielbaren mechanischen Dämpfungswirkung
wirkt die vergleichsweise große Stirnfläche 52 des
Verdrehsicherungsbauteils 50 als hydraulisches Widerstandselement.
Da sich die Stirnfläche 52 im Wesentlichen senkrecht
zur Bewegungsrichtung der Mutter 24 erstreckt, stellt sie
einer Bewegung der Mutter 24 innerhalb des viskosen Hydraulikfluids
einen hydraulischen Widerstand entgegen. Dieser hydraulischer Widerstand
(in Kombination mit dem oben erläuterten Reibschluss) bremst
eine Beschleunigung der Mutter 24 in Richtung auf den Bremskolben
soweit ab, dass es zu keinem unkontrollierten Anschlagen der Mutter
24 am Kolbenboden kommen kann.
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Die
Stirnfläche 52 des Verdrehsicherungsbauteils 50 kann
optional auch als mechanisch dämpfendes Anschlagelement
fungieren. In diesem Fall wäre es erforderlich, den Deckelboden 28 des Bremskolbens 18 gemäß der 1 mit
einem kreisringförmigen Abschnitt auszubilden, der nicht
konisch verläuft, sondern sich parallel zur Stirnfläche 52 des
Verdrehsicherungsbauteils 50 erstreckt. Aufgrund der Tatsache,
dass das Verdrehsicherungsbauteil 50 aus einem relativ
weicheren Werkstoff als der Bremskolben gefertigt ist, kommt es
dann zu einem gedämpften in Anlage gelangen der Stirnfläche 52 des
Verdrehsicherungsbauteils 50 am Kolbenboden. Plastische
Deformationen und andere Verschleißeffekte lassen sich
auf diese Weise zumindest verringern. In diesem Zusammenhang ist
auch die vergleichsweise große, stirnseitige Anschlagfläche des
Verdrehsicherungsbauteils 50 von Vorteil, da die resultierende
Flächenpressung am Kolbenboden gering ausfällt.
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In
den 3A und 3B ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mutter 24 mit
Dämpfungseinrichtung dargestellt. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist das in den 2A und 2B veranschaulichte
Verdrehsicherungsbauteil 50 in axialer Richtung soweit
verlängert, dass es gleichzeitig als Füllkörper 32 fungiert.
Mit der Vergrößerung der axialen Länge
erhöht sich auch die axiale Erstreckung der Nut 54 und
damit des reibschlüssigen Kontaktbereichs mit den zugehörigen
Rippen am Bremskolben (vgl. Bezugszeichen 34 in 1).
Die oben erläuterte hydraulische Widerstandsfunktion der
Stirnfläche 52 bleibt bei dem Ausführungsbeispiel
der 3A und 3B erhalten.
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In
der 4 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer mit einer Dämpfungseinrichtung versehenen Mutter 24 dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 4 basiert
auf dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2A und 2B,
wobei zusätzlich zum Verdrehsicherungsbauteil 50 ein
Füllkörper 32 als separates Bauteil vorgesehen
ist. Der Füllkörper 32 besitzt wie das
Verdrehsicherungsbauteil 50 Verdrehsicherungsnuten 56 mit
gleichem Querschnitt. Der oben erläuterte Reibschluss kann auch
die Nuten 56 des Füllkörpers 32 umfassen.
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Gegenüber
den vorher erläuterten Ausführungsbeispielen hat
das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel den
Vorteil, dass die Werkstoffe für den Körper der
Mutter 24, für das Verdrehsicherungsbauteil 50 sowie
für den Füllkörper 32 getrennt
optimierbar sind. So kann der Körper der Mutter 24 aus einem
harten metallischen Werkstoff gefertigt sein, das Verdrehsicherungsbauteil 50 aus
einem relativ weicheren Kunststoffmaterial und der Füllkörper 32 (ggf.
als Hohlkörper) aus einem leichten metallischen Werkstoff
wie Aluminium.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel ist zum Zweck eines verschleißreduzierenden
Zusammenwirkens zwischen dem Bremskolben 18 und der Mutter/Spindel-Anordnung 20 eine
härtende Oberflächenbehandlung durchgeführt
worden. Diese Oberflächenbehandlung kann zusätzlich
zu oder an Stelle einer Dämpfungseinrichtung vorgesehen
werden. So könnte in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 auf
die Schraubenfeder 26 verzichtet werden und stattdessen
der Bodenbereich 28 des Bremskolbens 18 und/oder
die dem Bodenbereich 28 zugewandet Stirnfläche 40 der
Mutter 24 durch Anodisierung oder andere Oberflächenbehandlungsprozesse gehärtet
werden.
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Im
Zusammenhang mit den unter Bezugnahme auf die 2A bis 4 erläuterten
Ausführungsbeispielen ist noch darauf hinzuweisen, dass bei
gewissen Implementierungen auf den Reibschluss verzichtet werden
kann. In diesem Fall fungieren die Nuten 54, 56 und
die dazugehörigen Rippen als mit einem leichten Spiel behaftete
Verdrehsicherungen, stellen einer axialen Bewegung der Mutter 24 aber
keinen nennenswerten mechanischen Widerstand entgegen. Ferner ist
es denkbar, für Fahrzeugbremsen mit unterschiedlich großer
Hydraulikkammer 16 (und entsprechend unterschiedlichem
Fluidaufnahmevermögen der jeweiligen Bremskolben 18)
jeweils dieselbe Bauform für die Mutter 24 vorzusehen
und etwaige Größenanpassungen an die jeweiligen
Bremskolben 18 durch unterschiedliche Bauformen des Verdrehsicherungsbauteils 50 und/oder
des Füllkörpers 32 auszugleichen. Es
ist außerdem noch anzumerken, dass die in den 2A bis 4 dargestellten
Ausführungsformen der Mutter 24 sowohl in Kombination
mit als auch als Alternative zu der in 1 dargestellten Schraubenfeder 26 verwendbar
sind.
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Wie
aus der obigen Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele
ersichtlich wurde, lassen sich mittels der hier vorgeschlagenen
Dämpfungseinrichtung und Oberflächenbehandlung
verschiedene Vorteile erzielen. So lässt sich durch die
vorgestellten Dämpfungsmaßnahmen der Energieeintrag
beim Zusammenwirken der Kraftübertragungseinrichtung mit dem
Kolbenboden reduzieren. Auch durch die Oberflächenbehandlung
wird eine verschleißärmere Fahrzeugbremse bereitgestellt.
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Es
versteht sich, dass die einzelnen, hier vorgeschlagenen Maßnahmen
sowohl separat implementierbar sind als auch in beliebiger Kombination miteinander
vorgesehen werden können. Ferner können zusätzliche
oder alternative Dämpfungs- und Härtungsmechanismen
vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005051082
A1 [0002, 0003]