DE102018218195A1 - Hydraulisches Bremssystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Zylinder (3) und einen beweglich in dem Zylinders (3) angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende (6) und eine Kolbenwand aufweist, die einen Hohlraum (8) des Kolbens (4) zwischen dem geschlossenen Ende und dem offenen Ende (6) umgibt, wobei der Kolben (4) durch hydraulischen Druck innerhalb des Hohlraums (8) entlang einer Längsachse (5) des Zylinders (3) bewegbar ist, um mindestens einen Bremsklotz (9) gegen eine Bremsscheibe (2) zu drücken. Ein äußerer Durchmesser des Kolbens (4) ist in einem zentralen Abschnitt (13) zwischen dem offenen Ende (6) und dem geschlossenen Ende kleiner als am offenen Ende (6) und am geschlossenen Ende, so dass in dem zentralen Abschnitt (13) zwischen der Kolbenwand und einer Innenwand des Zylinders (3) ein Raum (14) verbleibt.
Description
- Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugbremsen. Namentlich betrifft sie ein hydraulisches Bremssystem, das einen Zylinder und einen beweglich in dem Zylinder angeordneten Kolben umfasst, wobei der Kolben ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende und eine Kolbenwand aufweist, die einen Hohlraum des Kolbens zwischen dem geschlossenen Ende und dem offenen Ende umgibt, wobei der Kolben durch hydraulischen Druck innerhalb des Hohlraums entlang einer Längsachse des Zylinders bewegbar ist, um mindestens einen Bremsklotz gegen eine Bremsscheibe zu drücken.
- Da Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen und deren Sub-Systemen schon seit Langem ein Problem ist, insbesondere im Hinblick auf Kraftstoffverbrauch, sind verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, um Bremssysteme dieses Typs leichter zu machen. Das Dokument
WO 2007/048532 A1 - Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein leichtgewichtiges Bremssystem vorzuschlagen, das zu verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
- Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch. Verschiedene Ausführungsformen eines Bremssystems dieser Art können zusätzlich die Merkmale der abhängigen Ansprüche aufweisen.
- Das vorgeschlagene Bremssystem umfasst einen Zylinder und einen beweglich in dem Zylinder angeordneten Kolben, wobei der Kolben ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende und eine Kolbenwand aufweist, die einen Hohlraum des Kolbens zwischen dem geschlossenen Ende und dem offenen Ende umgibt, wobei der Kolben durch hydraulischen Druck innerhalb des Hohlraums entlang einer Längsachse des Zylinders bewegbar ist, um mindestens einen Bremsklotz gegen eine Bremsscheibe zu drücken. Erfindungsgemäß ist ein äußerer Durchmesser des Kolbens in einem zentralen Abschnitt zwischen dem offenen Ende und dem geschlossenen Ende kleiner als am offenen Ende und am geschlossenen Ende, sodass in dem zentralen Abschnitt zwischen der Kolbenwand und einer Innenwand des Zylinders ein Raum verbleibt. Der Kolben hat also sozusagen eine taillierte Form. Der Zylinder soll ein Radbremszylinder sein und kann ein integraler Bestandteil eines Bremssattels sein. Zusätzlich kann das Bremssystem die Bremsscheibe und den mindestens einen Bremsklotz umfassen.
- Aufgrund des reduzierten Durchmessers des Kolbens in seinem zentralen Abschnitt wird ein Volumen von zum Betreiben des Bremssystems benötigter Bremsflüssigkeit reduziert ohne irgendwelche zusätzlichen Teile und ohne Vergrößerung oder zumindest ohne wesentliche Vergrößerung eines Gewichts irgendeiner anderen Komponente des Bremssystems. Das trägt dazu bei, ein Gesamtgewicht des Bremssystems im Betriebszustand und somit ein Gewicht eines mit dem Bremssystem ausgerüsteten Fahrzeugs zu minimieren. Gleichzeitig erhöhen die mit der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen nicht oder zumindest nicht wesentlich die Herstellungskosten des Bremssystems.
- Typischerweise ist der Hohlraum in dem zentralen Abschnitt des Kolbens enger als in einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt und dem offenen Ende und/oder einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt und dem geschlossenen Ende. Eine Form des Hohlraums kann also mehr oder weniger einer Form einer äußeren Oberfläche des Kolbens entsprechen, sodass die Kolbenwand dünn gehalten werden kann, was zusammen mit einem reduzierten Volumen des Hohlraums dazu beitragen kann, das Gewicht des Bremssystems zu minimieren.
- Um gebrauchsfertig zu sein, kann das hydraulische Bremssystem außerdem die Hydraulikflüssigkeit zum Ausüben des hydraulischen Drucks innerhalb des Hohlraums des Kolbens umfassen, wobei der Raum zwischen der Innenwand des Zylinders und der Kolbenwand in dem zentralen Abschnitt des Kolbens frei von der Hydraulikflüssigkeit ist. Um den genannten Raum von der Hydraulikflüssigkeit freizuhalten, kann ein den Kolben umgebender und mit dem Kolben in dichtendem Kontakt stehender Dichtungsring einen Spalt zwischen der Innenwand des Zylinders und der Kolbenwand zwischen dem zentralen Abschnitt und dem offenen Ende schließen. Ein zusätzlicher, den Kolben umgebender Dichtungsring kann zwischen dem zentralen Abschnitt und dem geschlossenen Ende vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Staub in dem Raum zwischen der Innenwand des Zylinders und der Kolbenwand eindringt. Typischerweise ist die Dichtung oder mindestens eine der Dichtungen in einer Nut angeordnet, die in der Innenwand des Zylinders vorgesehen sein kann.
- In typischen Ausführungsformen ist ein kleinster Wert des äußeren Durchmessers des Kolbens in dem zentralen Abschnitt kleiner als 0,8-mal oder sogar kleiner als 0,7-mal der äußere Durchmesser des Kolbens am offenen Ende und am geschlossenen Ende. In ähnlicher Weise kann ein kleinster Wert eines inneren Durchmessers des Hohlraums in dem zentralen Abschnitt kleiner sein als 0,8-mal oder sogar kleiner als 0,7-mal ein größter Wert des inneren Durchmessers des Hohlraums am offenen Ende und/oder am geschlossenen Ende des Kolbens.
- Das Bremssystem kann außerdem einen Parkbremsmechanismus umfassen, wobei der Parkbremsmechanismus eine Spindel und eine Nuss umfasst, wobei die Spindel entlang der Längsachse angeordnet ist und durch das offene Ende des Kolbens in den Hohlraum ragt und wobei die Nuss mit der Spindel in Eingriff steht, sodass sie durch eine Rotation der Spindel entlang der Längsachse bewegbar ist, um einen Druck auf den Kolben auszuüben oder zu lösen und dadurch eine integrierte Parkbremse zu aktivieren oder zu deaktivieren. Ein Parkbremsmechanismus dieser Art kann der Grund dafür sein, dass der Kolben im Radbremszylinder so gestaltet ist, dass er ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende und einen zumindest teilweise mit Hydraulikflüssigkeit zu füllenden Hohlraum aufweist. Daher ist die vorgeschlagene Maßnahme der Reduzierung des Durchmessers des Kolbens in seinem zentralen Abschnitt in Hinblick auf Gewichtungsreduzierung besonders nützlich in einem Bremssystem, das einen Parkbremsmechanismus dieses Typs umfasst.
- In einer die Nuss senkrecht zur Längsachse schneidenden Ebene kann der Hohlraum einen nichtkreisförmigen Querschnitt haben, z. B. einen sechseckigen Querschnitt, der einer Form der Nuss entsprechen kann. Das hilft, die Nuss davon abzuhalten, sich zu drehen, wenn die Spindel gedreht wird, um die Parkbremse zu aktivieren oder zu deaktivieren.
- Typischerweise passt die Nuss durch den zentralen Abschnitt des Kolbens, um zum Aktivieren der Parkbremse gegen eine Stirnwand des Kolbens an seinem geschlossenen Ende zu drücken. In anderen Ausführungen passt die Nuss nicht durch den zentralen Abschnitt des Kolbens und ist so angeordnet, dass sie zum Aktivieren der Parkbremse gegen eine Schulter des Kolbens zwischen dem zentralen Abschnitt und dem offenen Ende drückt. Das erlaubt eine noch weitergehende Reduzierung des inneren Durchmessers des Kolbens in dem zentralen Abschnitt.
- Der Kolben kann in einem Stück geformt sein. Alternativ kann der Kolben aus mindestens zwei verbundenen Teilen geformt sein, von denen eines die Stirnwand am geschlossenen Ende des Kolbens ist. Der Kolben oder zumindest ein Teil von ihm kann ein Gussteil sein und/oder z. B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Metall oder Plastik gebildet sein.
- Beispielhafte Ausführungen der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf die
1 bis5 beschrieben. -
1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Bremssystem, -
2 zeigt einen Querschnitt eines Details des Bremssystems, wobei das gezeigte Detail einen Radbremszylinder, einen Kolben und einen Parkbremsmechanismus, geschnitten entlang einer Längsachse des Radbremszylinders, zeigt, -
3 zeigt einen anderen Querschnitt des gleichen Details in einer in2 alsA-A gekennzeichneten Schnittebene, -
4 zeigt in einer der2 entsprechenden Querschnittsansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Bremssystems mit einem Parkbremsmechanismus und -
5 zeigt in einer den2 und4 entsprechenden Querschnittsansicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Bremssystems mit einem Parkbremsmechanismus. - Gleiche oder entsprechende Merkmale sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen markiert. Wiederholt gezeigt identische oder entsprechende Merkmale werden nicht noch einmal erklärt, wenn sie bereits mit Bezug auf eine andere Figur erklärt worden sind und wenn das Gleiche für die verschiedenen Ansichten oder Ausführungsbeispiele gilt.
- Das in
1 gezeigte Fahrzeug hat vier Räder und jeweils eine Radbremse für jedes der Räder.1 zeigt einen Bremssattel1 und eine Bremsscheibe2 jeder dieser Radbremsen, die vom Scheibenbremstyp sind und die austauschbar sind. Sie können nicht nur durch hydraulischen Druck einer Hydraulikflüssigkeit aktiviert werden, sondern auch elektrisch, sodass eine gewöhnliche hydraulische Betriebsbremse und eine elektrische Parkbremse in einem Bremssystem des Fahrzeugs kombiniert sind. -
2 zeigt ein Detail des Bremssystems, insbesondere einen Zylinder3 , der ein Radbremszylinder ist und der durch den Bremssattel1 einer der Radbremsen gebildet und daher ein integraler Bestandteil davon ist, und einen Kolben4 , der in dem Zylinder3 angeordnet ist und der entlang einer Längsachse5 des Zylinders3 beweglich ist. Wie in2 gezeigt ist, hat der Kolben4 ein offenes Ende6 und ein geschlossenes Ende, wo eine Stirnwand7 des Kolbens einen Hohlraum8 des Kolbens4 begrenzt. Der Kolben4 entlang der Längsachse5 bewegt werden, insbesondere durch hydraulischen Druck, der resultiert von Bremsflüssigkeit, die in den Zylinder3 und durch das offene Ende6 in den Hohlraum8 des Kolbens4 gedrückt wird, um mindestens einen Bremsklotz9 gegen die entsprechende Bremsscheibe2 zu drücken. Der hydraulische Druck der Bremsflüssigkeit, bei der es sich um die zuvor erwähnte Hydraulikflüssigkeit handelt, kann durch einen gewöhnlichen Hauptzylinder (nicht gezeigt) und/oder durch einen motorbetriebenen Druckversorger (nicht gezeigt) abhängig davon erzeugt werden, wie weit ein Bremspedal (nicht gezeigt) der Betriebsbremse hinuntergedrückt wird. - Das Bremssystem umfasst außerdem einen Parkbremsmechanismus, der durch das offene Ende
6 in den Hohlraum8 des Kolbens4 ragt. Der Parkbremsmechanismus umfasst eine Spindel10 , die entlang der Längsachse5 angeordnet ist, und eine mit der Spindel10 in Eingriff stehende Nuss11 . Die Spindel10 kann durch einen elektrischen Motor12 angetrieben werden, sodass die Nuss11 durch Rotation der Spindel10 entlang der Längsachse5 bewegt werden kann, um einen Druck auf die Stirnwand7 des Kolbens4 auszuüben oder zu lösen und dadurch die Parkbremse zu aktivieren oder zu deaktivieren. - Wie in
2 zu sehen ist, hat der Kolben4 eine taillierte Form, indem er in einem zentralen Abschnitt13 zwischen dem offenen Ende6 und dem geschossenen Ende einen kleiner äußeren Durchmesser hat als am offenen Ende6 und am geschlossenen Ende. Daher verbleibt in dem zentralen Abschnitt13 ein ringförmiger Raum14 mit signifikantem Volumen zwischen einer Wand des Kolbens4 und einer Innenwand des Zylinders3 . Dieser Raum14 bleibt frei von der den Hohlraum8 füllenden Bremsflüssigkeit. - In der Innenwand des Zylinders
3 sind zwei dem Kolben4 zugewandte Nuten vorgesehen, und jeweils einer von zwei aus einem Elastomer gebildeten Dichtungsringen15 ist in jeder der zwei Nuten angeordnet, sodass die Dichtungsringe15 den Kolben4 umgeben und mit dem Kolben4 in dichtendem Kontakt stehen. Einer der Dichtungsringe15 ist zwischen dem zentralen Abschnitt13 und dem offenen Ende6 angeordnet, um die Bremsflüssigkeit daran zu hindern, in den Raum14 einzudringen, während der andere Dichtungsring15 zwischen dem zentralen Abschnitt13 und dem geschlossenen Ende des Kolbens4 angeordnet ist, um den Raum14 von Staub und Schmutz freizuhalten. - In dem zentralen Abschnitt
13 des Kolbens4 ist der Hohlraum8 enger als in einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt13 und dem offenen Ende6 und in einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt13 und der Stirnwand7 . Genauer ist ein kleinster Wert des äußeren Durchmessers des Kolbens4 aufgrund der besonderen Form des Kolbens4 in dem zentralen Abschnitt13 kleiner als 0,7-mal der äußere Durchmesser des Kolbens4 am offenen Ende6 und an dem anderen Ende, wo der Kolben durch die Stirnwand7 geschlossen ist, während ein Innendurchmesser des Hohlraums8 in dem zentralen Abschnitt13 einen kleinsten Wert hat, der kleiner ist als 0,7-mal ein größter Wert des Innendurchmessers des Hohlraums8 , der sowohl am offenen Ende6 als auch in dem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt13 und dem geschlossenen Ende des Kolbens4 zu finden ist. -
3 zeigt einen Querschnitt desselben Bremssystems, geschnitten in dem zentralen Abschnitt13 in einer zur Längsachse5 senkrechten und in2 alsA-A gekennzeichneten Ebene. Wie dort zu sehen ist, hat der Hohlraum8 in dieser Ebene einen hexagonalen Querschnitt, der einer Querschnittsform der Nuss11 entspricht. Das hindert die Nuss11 daran, sich zu drehen, wenn die Spindel10 gedreht wird, um die Parkbremse zu aktivieren oder zu deaktivieren. Außerdem passt die Nuss11 offensichtlich durch den zentralen Abschnitt13 des Kolbens4 . -
4 zeigt ein ähnliches Bremssystem. In diesem Fall passt die Nuss11 nicht durch zentralen Abschnitt13 des Kolbens4 . Stattdessen ist die Nuss11 , die einen größeren Durchmesser hat, so angeordnet, dass sie gegen eine Schulter16 des Kolbens4 drückt, wobei die Schulter16 den zentralen Abschnitt13 und den zuvor erwähnten Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt13 und dem offenen Ende6 des Kolbens4 verbindet. Wenn die elektrische Parkbremse bei diesem Ausführungsbeispiel aktiviert wird, drückt die Nuss11 gegen die Schulter16 des Kolbens4 , statt gegen die Stirnwand7 zu drücken. Ein kleinster Durchmesser des Hohlraums8 ist in diesem Fall noch kleiner. - In den in den
2 bis4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kolben4 in einem Stück als Gussteil geformt, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Metall oder Plastik gebildet sein kann. -
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das den in den2 und3 gezeigten Ausführungsbeispielen ähnlich ist und in gleicher Weise funktioniert. In diesem Fall ist der Kolben4 aus zwei verbundenen Teilen gebildet, von denen eines die Stirnwand7 ist, während das andere Teil eine den Hohlraum8 umgebende Wand mit dem zentralen Abschnitt13 des Kolbens4 , der Schulter16 und dem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt13 oder der Schulter16 und dem offenen Ende6 bildet. Eines oder jedes der zwei Teile kann ein Gussteil sein und aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Metall oder Kunststoff gebildet sein. Die zwei Teile können zusammengeklebt, geschweißt oder gelötet sein. Eine Aussteifung17 verstärkt eine Verbindung zwischen der Stirnwand7 und dem anderen Teil des Kolbens4 . - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/048532 A1 [0002]
Claims (10)
- Hydraulisches Bremssystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen Zylinder (3) und einen beweglich in dem Zylinders (3) angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende (6) und eine Kolbenwand aufweist, die einen Hohlraum (8) des Kolbens (4) zwischen dem geschlossenen Ende und dem offenen Ende (6) umgibt, wobei der Kolben (4) durch hydraulischen Druck innerhalb des Hohlraums (8) entlang einer Längsachse (5) des Zylinders (3) bewegbar ist, um mindestens einen Bremsklotz (9) gegen eine Bremsscheibe (2) zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Durchmesser des Kolbens (4) in einem zentralen Abschnitt (13) zwischen dem offenen Ende (6) und dem geschlossenen Ende kleiner ist als am offenen Ende (6) und am geschlossenen Ende, so dass in dem zentralen Abschnitt (13) zwischen der Kolbenwand und einer Innenwand des Zylinders (3) ein Raum (14) verbleibt.
- Hydraulisches Bremssystem nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) in dem zentralen Abschnitt (13) des Kolbens (4) enger ist als in einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt (13) und dem offenen Ende (6) und/oder einem Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt (13) und dem geschlossenen Ende. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Hydraulikflüssigkeit zum Ausüben des hydraulischen Drucks innerhalb des Hohlraums (8) des Kolbens (4) umfasst, wobei der Raum (14) zwischen der Innenwand des Zylinders (3) und der Kolbenwand in dem zentralen Abschnitt (13) des Kolbens (4) frei von der Hydraulikflüssigkeit ist. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kolben (4) umgebender Dichtungsring (15) einen Spalt zwischen der Innenwand des Zylinders (3) und der Kolbenwand zwischen dem zentralen Abschnitt (13) und dem offenen Ende (6) schließt. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinster Wert des äußeren Durchmessers des Kolbens (4) in dem zentralen Abschnitt (13) kleiner ist als 0,8 mal der äußere Durchmesser des Kolbens (4) am offenen Ende (6) und am geschlossenen Ende. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinster Wert eines inneren Durchmessers des Hohlraums (8) in dem zentralen Abschnitt (13) kleiner ist als 0,8 mal ein größter Wert des inneren Durchmesser des Hohlraums (8) am offenen Ende (6) und/oder am geschlossenen Ende. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Parkbremsmechanismus umfasst, wobei der Parkbremsmechanismus eine Spindel (10) und eine Nuss (11) umfasst, wobei die Spindel (10) entlang der Längsachse (5) angeordnet ist und durch das offene Ende (6) des Kolbens (4) in den Hohlraum (8) ragt und wobei die Nuss (11) mit der Spindel (10) in Eingriff steht, so dass sie durch eine Rotation der Spindel (10) entlang der Längsachse (5) bewegbar ist, um einen Druck auf den Kolben (4) auszuüben oder zu lösen und dadurch eine integrierte Parkbremse zu aktivieren oder zu deaktivieren. - Hydraulisches Bremssystem nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) in einer die Nuss (11) senkrecht zur Längsachse (5) schneidenden Ebene einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 7 oder8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nuss (11) durch den zentralen Abschnitt (13) des Kolbens (4) passt, um zum Aktivieren der Parkbremse gegen eine Stirnwand (7) des Kolbens (4) an seinem geschlossenen Ende zu drücken, oder dass die Nuss (11) nicht durch den zentralen Abschnitt (13) des Kolbens (4) passt und so angeordnet ist, dass sie zum Aktivieren der Parkbremse gegen eine Schulter (16) des Kolbens (4) zwischen dem zentralen Abschnitt (13) und dem offenen Ende (6) drückt. - Hydraulisches Bremssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) in einem Stück geformt ist und/oder dass zumindest ein Teil von ihm ein Gussteil ist.
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