DE102019108403A1

DE102019108403A1 - Bremsvorrichtung für einen Bremszylinder mit einem elektromechanischen Feststellbremsaktuator sowie Fahrzeug damit und Verfahren

Info

Publication number: DE102019108403A1
Application number: DE102019108403.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Beier; Arne Reiners
Original assignee: Wabco Europe BVBA
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung (10) mit einem Bremszylinder (12), der einen Bremszylinderfluidanschluss (32) zum Betätigen eines im Bremszylinder (12) geführten Bremskolbens (14) aufweist. Weiter umfasst die Bremsvorrichtung ein Stromventil (52) mit einem Fluideingang (56), der mit dem Bremszylinderfluidanschluss (32) fluidleitend verbindbar ist, und einem Fluidausgang (58), der mit einer Drucksenke (63), insbesondere der Umgebung (63), fluidleitend verbindbar ist, um den Bremszylinderfluidanschlusses (32) über das Stromventil mit der Drucksenke fluidleitend zu verbinden. Außerdem umfasst die Bremsvorrichtung (10) ein Ventil (30), das in einem ersten Betriebszustand (33) eine Fluidverbindung (51) zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses (32) mit der Drucksenke (63) absperrt und in einem zweiten Betriebszustand die Fluidverbindung (51) zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses (32) mit der Drucksenke (63) bereitstellt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Verfahren zum Bereitstellen einer Feststellbremsfunktion sowie ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere mit einem Bremszylinder einer Druckluftbremsanlage für ein Nutzfahrzeug, das beispielsweise ein Zugfahrzeug oder ein Fahrzeuganhänger ist. Weiter betrifft die Erfindung derartige Bremsvorrichtungen, die eine elektromechanische Feststellbremse aufweisen.
Aus dem Stand der Technik sind Bremsanlagen von Fahrzeugen, wie Nutzfahrzeugen oder Personenkraftwagen, hinlänglich bekannt. Bremsanlagen umfassen üblicherweise pro Rad einen Bremszylinder, der bei Betätigung einen mit einem Bremskolben verbundenen Bremsbelag an eine Bremsscheibe des jeweiligen Rads drückt, um eine Bremswirkung zu erzeugen.
Ein Bremszylinder einer Bremsanlage wird zum Bereitstellen einer Betriebsbremsfunktion mit einem Fluid betrieben, wobei mit dem Fluid ein Druck in einer Druckkammer des Bremszylinders erhöht oder verringert wird. Das Fluid ist beispielsweise ein Gas, nämlich Druckluft, oder eine Flüssigkeit, nämlich eine Bremsflüssigkeit oder Hydraulikflüssigkeit. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen werden die Bremszylinder durch Druckluft betrieben.
Bremsanlagen mit Druckluftbetrieb weisen in der Regel ein Druckluftreservoir in Form eines Druckluftbehälters auf, dessen Druck stetig über einen Kompressor gehalten wird. Abhängig von einem durch ein Bremspedal angezeigten Bremswunsch, werden dann Betriebsbremsventile geschaltet. Durch das Schalten der Betriebsbremsventile wird mit der Druckluft aus dem Druckluftreservoir der Druck in der Druckkammern der Bremszylinders erhöht, gehalten oder verringert. Ein erhöhen des Drucks in der Druckkammer erfolgt beispielsweise indem ein entsprechender Bremszylinderfluidanschluss durch das Betriebsbremsventile und entsprechende Fluidverbindungen mit dem Druckluftreservoir fluidleitend verbunden wird.
Eine Bremsanlage, die eine von einer Bremspedalstellung abhängige Kraft mit dem Bremsbelag auf die Bremsscheibe ausübt, wird als Betriebsbremse oder als Bremsanlage mit Betriebsbremsfunktion bezeichnet und dient dem Bremsen während einer normalen Fahrt des Fahrzeugs.
Weiter ist neben der Betriebsbremsfunktion auch eine Parkbremsfunktion nötig, um ein abgestelltes Fahrzeug auch an Steigungen sicher in seiner Position zu halten. Die Parkbremsfunktion einer Bremsanlage wird auch als Parkbremse oder Feststellbremse bezeichnet. Entsprechend kann die Parkbremsfunktion auch als Feststellbremsfunktion bezeichnet werden. Zur Realisierung der Feststellbremse halten zunehmend elektromechanische Aktuatoren Einzug in Fahrzeugsysteme. Beispielsweise kann so ein Bremskolben eines Bremszylinders neben einer Betätigung oder einem Betrieb mit einem Fluid auch durch einen elektromechanischen Aktuator betätigt werden, um die Feststellbremsfunktion bereitzustellen.
Ein Vorteil beim Einsatz eines elektromechanischen Aktuators besteht, beispielsweise bei der Realisierung der Feststellbremsfunktion, darin, dass dieser gerade nicht abhängig von fluidischen Betriebsmitteln, wie beispielsweise Druckluft oder Bremsflüssigkeit, ist. Im Falle eines Druckabfalls bei einer druckluftbetriebenen Betriebsbremse kann somit auch eine Notbremsung durch den elektromechanischen Aktuator erfolgen. Der Einsatz eines elektromechanischen Aktuators zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion schafft somit auch die Voraussetzungen für ein Notbremssystem, das auch als Hilfsbremse bezeichnet wird.
Der kombinierte Einsatz einer Bremsanlage mit Druckluftbetrieb zur Realisierung der Betriebsbremse und einem elektromechanischen Aktuator zur Realisierung einer Parkbremse erfordert jedoch eine hohe Präzision bei der Ansteuerung. Insbesondere sind gewünschte Positionen des elektromechanischen Aktuators zum Verfahren eines Bremskolbens eines Bremszylinders sehr genau zu bestimmen, um einerseits keine zu hohe Kraft beim Andrücken eines Bremsbelags an eine Bremsscheibe zu erzeugen, die zur Beschädigung führen könnte, und andererseits eine ausreichende Kraft zu erzeugen, sodass die gewünschte Bremswirkung eintritt. Weiter ist auch eine aktuelle Position des Bremskolbens des Bremszylinders, der durch eine Betriebsbremse mittels Druckluft eingestellt wurde, zu berücksichtigen, wenn ein elektromechanischer Aktuator für eine Feststellbremse aktiviert wird.
Eine besonders häufig auftretende übliche Fahrsituation, um die geschilderte Problematik zu verdeutlichen, ist beispielsweise, dass aus einer Geradeausfahrt mit der Betriebsbremse bis zum Anhalten abgebremst wird, also der Bremskolben des Bremszylinders in einer bestimmten Position mit Druckluft gehalten wird. Nach dem Anhalten wird dann die Feststellbremse vom Fahrer eingelegt. Die Position des Bremskolbens soll also im Wesentlichen durch den elektromechanischen Aktuator weiter gehalten werden. Hierzu wird dann durch Einlegen der Feststellbremse ein Anschlag des elektromechanischen Aktuators in eine Parkposition gefahren, sodass nach Loslassen des Bremspedals und dadurch hervorgerufenem plötzlichem Druckabfall im Bremszylinder der Bremskolben weiterhin eine ausreichende Kraft mit dem Bremsbelag auf die Bremsscheibe ausübt. Wird hier vor dem Druckabfall der Anschlag des elektromechanischen Aktuators nicht genau auf eine Position verfahren, die an die aktuelle Position des Bremszylinders angepasst ist, so schlägt der Bremskolben des Bremszylinders beim Lösen der Betriebsbremse, also beim plötzlichen Druckabfall, gegen den Anschlag des elektromechanischen Antriebs. Dieses Anschlagen erfolgt einerseits durch eine Kraft oder Rückstellfeder im Bremszylinder, aber andererseits auch dadurch, dass die durch die Betriebsbremse bereitgestellte Zuspannkraft, mit zum Beispiel bis zu 15 kN, um ein Vielfaches höher ist als die für eine Parkbremsfunktion benötigte Kraft, woraus ein Positionsunterschied resultiert, der beim Lösen der Betriebsbremse ausgeglichen wird. Die durch die Betriebsbremse bereitgestellte Zuspannkraft wird daher verringert, sodass ein entsprechender Rückstoß das Anschlagen verursacht. Ein derartiges Anschlagen kann einerseits zur Beschädigung der Bremsanlage führen und führt außerdem zu ungewünschten lauten Geräuschen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bremsanlage, die einen Bremszylinder mit kombiniertem Betrieb durch Fluiddruck zur Realisierung einer Betriebsbremse und einen elektromechanischen Aktuator zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion umfasst, zu ermöglichen, um den genannten Problemen entgegenzutreten. Insbesondere soll eine Möglichkeit gefunden werden, eine pneumatisch erzeugte Bremskraft an eine elektromechanische Zuspanneinheit zu übergeben.
Erfindungsgemäß wird eine Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung weist einen Bremszylinder mit einem Bremszylinderfluidanschluss zum Betätigen eines im Bremszylinder führbaren Bremskolbens auf. Außerdem umfasst die Bremsvorrichtung ein Stromventil mit einem Fluideingang und einem Fluidausgang. Der Fluideingang ist mit dem Bremszylinderfluidanschluss fluidleitend verbindbar oder verbunden. Der Fluidausgang ist mit einer Drucksenke, insbesondere einer Umgebung, fluidleitend verbindbar oder verbunden. So ist über das Stromventil der Bremszylinderfluidanschlusses mit der Drucksenke, insbesondere der Umgebung, fluidleitend verbindbar. Die Drucksenke bezeichnet hier einen Bereich, in dem ein Luftdruck vorherrscht, der dem oder im Wesentlichen dem Umgebungsdruck der Umgebung entspricht, also etwa einem bar, beispielsweise im Bereich von 700 bis 1200 hPa. Die Umgebung bezeichnet insbesondere die Umgebung in der sich die Bremsvorrichtung zur Zeit befindet oder angeordnet ist. Der Fluidausgang des Stromventils ist vorzugsweise direkt oder indirekt mit der Umgebung fluidleitend verbunden. Direkt bedeutet hierbei, dass der Fluidausgang direkt eine Auslassöffnung zur Umgebung bildet und indirekt bedeutet, dass der Fluidausgang über ein oder mehrere weitere Bauteile mit der Umgebung fluidleitend verbunden ist.
Weiter umfasst die Bremsvorrichtung ein Ventil, das zumindest in einen ersten Betriebszustand und in einen zweiten Betriebszustand schaltbar ist. Das Ventil ist derart ausgebildet, dass es in dem ersten Betriebszustand eine Fluidverbindung zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses mit der Umgebung absperrt. Außerdem ist das Ventil derart ausgebildet, dass es in dem zweiten Betriebszustand die Fluidverbindung zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses mit der Umgebung bereitstellt.
Die Bremsvorrichtung umfasst somit einen Bremszylinder, dessen Druckkammer mit einem absperrbaren Ventil über ein Stromventil mit der Umgebung verbindbar ist oder diese Verbindung absperrbar ist. So lässt sich bei abgesperrter Verbindung eine normale Betriebsbremsfunktion realisieren. Wird demgegenüber die Verbindung durch Schalten des Ventils hergestellt, so kann dank dem Stromventil geregelt ein Fluiddruck im Bremszylinder in die Drucksenke abgelassen werden. Genauer gesagt, lässt sich durch das Stromventil der Mengenstrom eines Fluides, das aus dem Bremszylinderfluidanschluss fließt, regulieren, nämlich verringern. Ein derart regulierte Druckabsenkung durch das Stromventil kann bei der Betriebsbremsfunktion nicht gewünscht sein, da dies zu verzögerter Bremsung oder verzögertem Freilassen einer Bremse führen würde. Daher wird erfindungsgemäß das Stromventil nur bei Bedarf über das Ventil hinzugeschaltet.
Insbesondere bei einer Bremsanlage, die also eine fluiddruckbetriebene Bremszylinder-Bremskolben-Kombination für eine Betriebsbremsfunktion mit einem zusätzlichen elektromechanischen Aktuator für eine Feststellbremsfunktion aufweist, lässt sich über das Stromventil ein Fluiddruck oder Bremsdruck im Bremszylinder regulierbar ablassen. Dies ist insbesondere für den Fall notwendig, dass eine Bremsung mit der Betriebsbremse aus einer Fahrt erfolgt, bis ein Fahrzeug stehenbleibt. Wird dann vom Fahrer eine Feststellbremse aktiviert, kann ein elektromechanischer Aktuator einen Anschlag, der auf den Bremskolben des Bremszylinders wirken soll, auf eine Parkposition verfahren. Wird dann die Betriebsbremse durch Lösen des Bremspedals deaktiviert, kann vermieden werden dass der Bremskolben gegen den Anschlag schlägt. Hierzu wird nämlich nach Einlegen oder Aktivieren der Feststellbremse der Bremszylinderfluidanschluss über das Stromventil mit der Drucksenke fluidleitend verbunden, indem das Ventil geöffnet wird. Der Bremsdruck im Bremszylinder kann so mit einem durch das Stromventil definierten Mengenstrom langsam abgelassen werden. Der Bremskolben fährt infolge langsam in Richtung auf den Anschlag des elektromechanischen Aktuators, bis der Bremskolben durch den Anschlag gehalten wird. Dadurch wird eine durch die Parkposition des Anschlags vordefinierte Kraft eines mit dem Bremskolben gekoppelten Bremsbelags auf eine Bremsscheibe ausgeübt. Ein Verschleiß und eine Geräuschentwicklung in einem derartigen Bremsfall werden somit vermieden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Stromventil ein Drosselventil oder ein Blendenventil. Ein Drosselventil wird als eine Leitungsverengung bezeichnet, deren Durchmesser kleiner ist als die Länge. Ein Blendenventil ist eine Leitungsverengung, deren Durchmesser größer ist als die Länge. Beide Arten eines einfachen Stromventils werden bevorzugt als Stromventil der Bremsvorrichtung eingesetzt, da diese kostengünstig und einfach realisierbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Ventil einen ersten Ventilfluidanschluss, einen zweiten Ventilfluidanschluss und einen dritten Ventilfluidanschluss auf. Der erste Ventilfluidanschluss ist über eine Fluidverbindung fluidleitend mit dem Bremszylinderfluidanschluss verbunden. Der zweite Ventilfluidanschluss ist über eine Fluidverbindung fluidleitend mit dem Fluideingang des Stromventils verbunden. Weiter ist der dritte Ventilfluidanschluss mit einem Betriebsbremskreis verbindbar. Das Ventil selbst dient also zur Integration des Stromventils und des Bremszylinders in einen bestehen Betriebsbremskreis. Als Betriebsbremskreis wird hier ein System zumindest mit einem Druckluftvorrat und einer Ventilschaltung zum Erhöhen und Verringern des Fluiddrucks in einem Bremszylinder verstanden. Eine Verbindung mit dem dritten Ventilfluidanschluss zum Betriebsbremskreis erfolgt demnach durch einen Fluidanschluss des Betriebsbremskreises, der bei Bremsanlagen ohne das erfindungsgemäße Ventil und das Strömungsventil mit dem Bremszylinderfluidanschluss verbunden werden würde. Vorzugsweise ist der dritte Anschluss demnach mit einem Betriebsbremsventil, beispielsweise eines Achsmodulators, das als Relaisventil ausgebildet sein kann, verbunden.
In das Ventil sind somit zwei absperrbare Fluidverbindungen integriert, die einerseits eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem zweiten Ventilfluidanschluss sowie zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem dritten Ventilfluidanschluss bereitstellen können. Der dritte Ventilfluidanschluss ist so mit dem Betriebsbremskreis verbindbar, um während einer normalen Fahrt die Betriebsbremsfunktionalität durch Zuführen oder Ablassen eines Fluides, insbesondere Druckluft, in den Bremszylinder bzw. aus dem Bremszylinder zum Aktivieren oder Lösen einer Betriebsbremse während der Fahrt zu realisieren. Durch Absperren dieser Fluidverbindung und Bereitstellen der Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem zweiten Ventilfluidanschluss, an den das Stromventil angeschlossen ist, kann dann im oben genannten Bremsfall eine regulierte Druckreduzierung im Bremszylinder erfolgen, um den Bremskolben des Bremszylinders sanft an einen Anschlag des elektromechanischen Aktuators heranfahren zu lassen.
Nachdem der Bremskolben an den Anschlag herangefahren ist, kann dann die Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem zweiten Ventilfluidanschluss wieder abgesperrt werden und mit dem Ventil wieder die Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem dritten Ventilfluidanschluss hergestellt werden, um eine Betriebsbremsfunktionalität bereitzustellen, wenn die Feststellbremse gelöst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Ventil zumindest den ersten Betriebszustand und den zweiten Betriebszustand auf. Gemäß dieser Ausführungsform ist im ersten Betriebszustand die Fluidverbindung zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses mit der Drucksenke zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem zweiten Ventilfluidanschluss abgesperrt und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem dritten Ventilfluidanschluss bereitgestellt. Im zweiten Betriebszustand ist dann die Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem zweiten Ventilfluidanschluss bereitgestellt und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss und dem dritten Ventilfluidanschluss abgesperrt. Vorzugsweise ist das Ventil ein Magnetventil, wobei der erste Betriebszustand bei nicht angesteuerten Magneten, also in Ruheposition, eingenommen wird. Der zweite Betriebszustand wird dann durch Ansteuern des Magneten aktiviert.
Durch die zwei definierten Betriebszustände ist somit sichergestellt, dass insbesondere im ersten Betriebszustand eine Betriebsbremsfunktionalität sichergestellt ist, indem verhindert wird, dass eine Verbindung zwischen dem Bremszylinderfluidanschluss und dem Stromventil besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Ventil ein 3/2-Wegeventil. Derartige Ventile sind standardisiert verfügbar und daher kostengünstig zur Realisierung der Betriebszustände des Ventils sowie der genannten Funktionalität der Bremsvorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Stromventil einen Schalldämpfer auf oder es ist der Fluidausgang des Stromventils mit einem Fluideingang eines Schalldämpfers verbunden. Gemäß der zweiten Alternative, wenn nämlich der Schalldämpfer als separates Bauteil mit dem Stromventil fluidleitend verbunden ist, weist der Schalldämpfer auch einen Fluidausgang auf, der eine Auslassöffnung zum Auslassen eines Fluides in die Umgebung bereitstellt.
Insbesondere durch das Stromventil, durch das ein Fluiddruck des Bremszylinders bei Öffnen des Ventils mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit austritt, können sehr lautet Pfeifgeräusche entstehen, die ungewünscht sind und die durch den Schalldämpfer in vorteilhafter Weise entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung einen elektromechanischen Aktuator auf. Der elektromechanische Aktuator umfasst einen Elektromotor mit einem Übertragungsglied, das einen Anschlag aufweist. Der Elektromotor ist vorzugsweise mit dem Übertragungsglied so gekoppelt, dass durch einen Betrieb des Elektromotors der Anschlag entlang einer Achse verschiebbar ist. Diese Achse ist vorzugsweise am Bremszylinder so angeordnet, dass diese mit der Bewegungsrichtung des im Bremszylinder führbaren Bremskolbens übereinstimmt. So ist der Anschlag im Bremszylinder umpositionierbar, um im Kontakt mit dem Bremskolben eine Kraft auf den Bremskolben entgegen einer Rückstellkraft einer Rückstellfeder auf den Bremskolben auszuüben. Eine Feststellbremsfunktionalität wird somit ermöglicht. Durch den Einsatz eines Anschlag anstatt einer festen Verbindung zwischen elektromechanische Aktuator und Bremskolben ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass sich der Bremskolben weiterhin durch einen Fluiddruck, nämlich insbesondere den Luftdruck im Bremszylinder, frei bewegen kann, um die Betriebsbremsfunktionalität bereitzustellen, wenn der Anschlag in einer Ruheposition vollständig zurückgefahren ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung eine Steuerung auf. Weiter ist das Ventil ein elektropneumatisches Ventil. Die Steuerung ist außerdem mit dem Ventil derart elektrisch verbunden, um das Ventil von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand oder von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand in Abhängigkeit von Bremsanforderungssignalen zu steuern. Außerdem ist die Steuerung vorzugsweise eingerichtet, die Position des Anschlags, durch Ansteuern des Elektromotors zu steuern, sodass zumindest eine Ruheposition und eine Parkposition des Anschlags angefahren werden kann.
Eine gemeinsame Steuerung zur Koordination des elektromechanischen Aktuators einerseits und des Ventils andererseits wird somit in einer einzigen Steuerung realisiert. So kann beispielsweise durch Sicherheitsfunktionen in der Steuerung sichergestellt werden, dass im Falle, dass der elektromechanische Aktuator vorbestimmte Positionen, wie beispielsweise eine Ruheposition aufweist, bei der üblicherweise eine gewöhnliche Betriebsbetriebsbremsfunktion gewünscht ist, das Stromventil nicht fluidleitend mit dem Bremszylinderfluidanschluss verbunden wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung eine Haltevorrichtung auf, die vorzugsweise Teil des elektromechanischen Aktuators ist. Die Haltevorrichtung ist eingerichtet, um die aktuelle Position des Anschlags zu sichern. Beispielsweise umfasst die Haltevorrichtung eine Art Bremse, die mechanisch entweder das Übertragungsglied oder den beweglichen Teil des elektrischen Motors, nämlich beispielsweise den Motorrotor oder Motorläufer, in einer aktuellen Position hält. Diese Haltevorrichtung ist so ausgebildet, dass sie spannungslos die Position sichert. Besonders bevorzugt ist die Haltevorrichtung zum Beispiel als Sperrklinke ausgebildet und ermöglicht die Bewegung des elektromechanischen Aktuators, sodass eine Bewegung des Anschlags in einer Richtung entgegen der Kraftwirkrichtung einer Rückstellfeder des Bremszylinders möglich ist, während vor einer Bewegung in die entgegengesetzte Richtung ein Rastglied oder eine Rastung gelöst werden muss. Das Lösen der Rastung erfolgt dann vorzugsweise durch die Steuerung. Eine bevorzugte Alternative umfasst, dass die Haltevorrichtung einen Stift umfasst, insbesondere einen Stahlstift, der beweglich ist, beispielsweise durch einen weiteren Aktuator, und in eine Position verfahrbar ist, in der dieser entweder die Bewegung des Übertragungsglieds oder des beweglichen Teils des elektrischen Motors hemmt.
Dank der Haltevorrichtung ist somit ein Feststellen einer Parkbremse mit einem elektromechanischen Aktuator möglich und es wird das Aufrechterhalten der Parkbremsfunktionalität auch im Falle eines Stromverlustes, beispielsweise durch eine abfallende Versorgungsspannung, erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bremsvorrichtung einen Drucksensor. Der Drucksensor ist derart angeordnet, um den Fluiddruck in einer fluidleitenden Verbindung mit dem Bremszylinderfluidanschluss zu messen.
Durch diesen Drucksensor lassen sich besonders bevorzugt, insbesondere mit der Steuerung, Druckwerte im Bremszylinder, nämlich einer Druckkammer im Bremszylinder, bestimmen. So sind bei gleichzeitiger Ansteuerung des elektromechanischen Aktuators durch die Steuerung Situationen detektierbar, in denen der Druck in der Druckkammer über das Stromventil abgelassen werden muss.
Wird beispielsweise der Anschlag des elektromechanischen Aktuators in Richtung auf den Bremskolben geführt und liegt noch nicht am Bremskolben an, um eine Feststellbremsfunktion zu aktivieren, so wird durch den Drucksensor ein vergleichsweise höherer Druck detektiert als in dem Fall, in dem der Anschlag sich in einer Position befindet, in der er bereits eine Kraft auf den Bremskolben ausübt. In dem Fall, dass also ein fehlender Kontakt zwischen dem Bremskolben und dem Anschlag durch den erhöhten Druck mit dem Drucksensor detektierbar ist, kann dann das Ventil geschaltet werden, um einen regulierten Ablass des Drucks über das Stromventil zu ermöglichen. Ist dementgegen durch Messen des Drucks sichergestellt, dass der Anschlag bereits den Bremskolben berührt oder sogar eine Kraft auf den Bremskolben ausübt, so ist ein Umschalten des Ventils unnötig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bremsvorrichtung einen Betriebsbremskreis, der mindestens einen Druckluftbehälter und mindestens ein Betriebsbremsventil zum Variieren des Drucks im Bremszylinder aufweist. Vorzugsweise dient das Betriebsbremsventil, um einerseits den Druck im Bremszylinder durch im Druckluftbehälter bereitgestellte Luft zu erhöhen oder Druck aus dem Bremszylinder abzulassen. Der Betriebsbremskreis ist hierzu mit dem dritten Ventilfluidanschluss verbunden, wobei dann über das Ventil und den ersten Ventilfluidanschluss eine Fluidverbindung mit dem Bremszylinderfluidanschluss herstellbar ist.
Außerdem umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen einer Feststellbremse, vorzugsweise mit einer Bremsvorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst das Verfahren eines Anschlags eines elektromechanischen Aktuators im Bremszylinder mit einem Elektromotor in eine vordefinierte Parkposition. Daraufhin wird ein Ventil geschaltet und es wird dadurch eine Fluidverbindung mit einem Stromventil zwischen einem Bremszylinderfluidanschluss und einer Drucksenke, insbesondere der Umgebung, bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt vor dem Schalten des Ventils zum Bereitstellen der Fluidverbindung eine Sicherung des Anschlags in der aktuellen Position mit einer Haltevorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Schalten des Ventils und das Ansteuern des Elektromotors durch eine Steuerung. Mit der Steuerung ist ein Drucksensor zum Erfassen des Fluiddrucks in einer fluidleitenden Verbindung mit dem Bremszylinderfluidanschluss verbunden. Das Schalten des Ventils zum Bereitstellen der Fluidverbindung erfolgt nur dann, wenn der erfasste oder gemessene Fluiddruck nach dem Verfahren des Anschlags in die Parkposition oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts liegt.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Bremsvorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen und ist insbesondere eingerichtet, um ein Verfahren nach einer der vorgenannten Ausführungsformen auszuführen.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele.

1 zeigt hierbei eine Bremsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine Bremsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
3 die Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Bremsvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Bremsvorrichtung 10 umfasst einen Bremszylinder 12 mit einem Bremskolben 14. Der Bremskolben 14 ist im Bremszylinder 12 führbar und wird durch eine Rückstellfeder 16 ohne weitere Krafteinwirkung entlang einer Achse 18 in Richtung 20 gedrückt. Der Bremskolben 14 umfasst eine Stange 22, an deren Ende 24 ein hier nicht dargestellter Bremsbelag direkt oder indirekt anordbar ist und durch Bewegung des Bremskolbens 14 gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe gedrückt werden kann. Dies erfolgt indirekt, indem der Bremskolben 14 auf einen Bremshebel in einem Bremssattel drückt und hierdurch die Kraft aus dem Druckzylinder übersetzt und auf die Bremsscheibe geführt wird. Das Andrücken erfolgt hierbei, indem der Bremskolben 14 entlang der Achse 18 in einer entgegengesetzten Richtung 26 zur Richtung 20 bewegt wird. Hierzu wird eine Druckkammer 28 über ein Ventil 30 mit einem Fluid gefüllt, sodass der Druck in der Druckkammer 28 steigt und den Bremskolben 14 in die Richtung 26 drückt. Zum Befüllen der Druckkammer 28 ist ein Bremszylinderfluidanschluss 32 mit einem ersten Ventilfluidanschluss 34 über eine Fluidverbindung 35 verbunden. Im dargestellten ersten Betriebszustand 33 des Ventils 30 ist dieser erste Ventilfluidanschluss 34 mit einem Betriebsbremskreis 36 verbunden. Über den Betriebsbremskreis lässt sich der Fluiddruck in der Druckkammer 28 erhöhen und auch ablassen, je nachdem, welche Bremskraft während einer normalen Fahrt eines Fahrzeugs gewünscht ist. Der erste Betriebszustand ermöglicht so die Funktion einer Betriebsbremse.
Außerdem kann der Bremskolben 14 über einen elektromechanischen Aktuator 38 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 16 in Richtung 26 gedrückt werden. Der elektromechanische Aktuator 38 umfasst hierzu einen Elektromotor 40 sowie ein Übertragungsglied 42 und einen Anschlag 44. Durch eine Bewegung des Elektromotors lässt sich das Übertragungsglied 42 entlang der Achse 18 in beide Richtungen 20, 26 verfahren. Der Anschlag 44 kann entsprechend so gegen die Stange 20 des Bremskolbens 14 gedrückt oder von dieser weggefahren werden. So kann eine Feststellbremse durch Ausfahren des Übertragungsglieds 42 mit dem Anschlag 44 in Richtung 26 aktiviert werden. Hierzu wird der Motor 40 des elektromechanischen Aktuators 38 über eine Steuerung 46 angesteuert. Die soeben beschriebene ausgefahrene Position des Übertragungsglieds 42 wird demnach eingestellt, sobald die Steuerung 46 einen Parkbremswunsch 48 erhält. Die Position des Anschlags 42 lässt sich durch Verriegeln des Elektromotors 40 mit einer Haltevorrichtung 47 festhalten.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wirkt der Anschlag 44 von der Oberseite des Bremskolbens 14 auf diesen. Der Anschlag 44 ist auf dem als Gewindestange ausgeführten Übertragungsglied 42 entlang der Achse 18 verschiebbar. Das Übertragungsglied 42 kann dann in die hohl ausgebildete Stange 22 des Bremskolbens 14 eintauchen.
Außerdem ist die Steuerung 46 mit dem Ventil 30 verbunden, um dieses von der dargestellten Stellung, die als erster Betriebszustand 33 bezeichnet wird, in einen zweiten Betriebszustand zu überführen. Im zweiten Betriebszustand ist dann der erste Ventilfluidanschluss 34 mit einem zweiten Ventilfluidanschluss 50 des Ventils 30 über eine Fluidverbindung 51 verbunden und der in der Druckkammer 28 vorhandene Druck kann über ein Stromventil 52 und einen Schalldämpfer 54 abgeführt werden. Der zweite Ventilfluidanschluss 50 ist hierzu mit einem Eingang 56 des Stromventils 52 über eine Fluidverbindung 53 verbunden und der Fluidausgang 58 des Stromventils 52 ist über eine Fluidverbindung 59 mit dem Fluideingang 60 des Schalldämpfers 54 verbunden. Der Schalldämpfer 54 weist einen Fluidausgang 62 auf, der den Druck in die Umgebung 63 ablässt. Im zweiten Betriebszustand, der die Fluidverbindung 51 zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss 34 und dem zweiten Ventilfluidanschluss 50 bereitstellt, ist die fluidleitende Verbindung des Betriebsbremskreises 36 zur Druckkammer 28 unterbrochen, indem ein dritter Ventilfluidanschluss 64, an dem der Betriebsbremskreis 36 angeschlossen ist, gesperrt ist. Eine Fluidverbindung 65 zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss 34 und dem dritten Ventilfluidanschluss 64 ist somit nicht bereitgestellt.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung 10. Gleiche Bezugsziffern zeigen in 2 gleiche Merkmale wie in 1. In der 2 ist zusätzlich ein Drucksensor 70 dargestellt, der mit dem Bremszylinderfluidanschluss 32 sowie dem ersten Ventilfluidanschluss 34 über einen Druckmesseingang 72 fluidleitend verbunden ist. Der Drucksensor 70 ist somit eingerichtet, den Druck in der Druckkammer 28 des Bremszylinders 12 zu messen. Der gemessene Druck wird in Form einer Spannung an einem Ausgang 74 des Sensors 70 ausgegeben und der Steuerung 46 zugeführt. Ein Betätigen des Ventils 30 erfolgt so in der Steuerung 46 in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck in der Druckkammer 28.
3 zeigt die Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Schritt 80 wird ein Anschlag 44 eines Übertragungsglieds 42 mit dem Elektromotor 40 in eine vordefinierte Parkposition verfahren. Daraufhin wird mit einer Haltevorrichtung 47 in einem Schritt 82 die aktuelle Position, nämlich hier die Parkposition gesichert. Im Schritt 84 wird mit einem Drucksensor 70 der Fluiddruck in der Druckkammer 28 gemessen. Im Falle, dass der gemessene Druck oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts liegt, wird im Schritt 86 ein Ventil 30 von einem ersten Betriebszustand 33 in einen zweiten Betriebszustand geschaltet, sodass ein Bremszylinderfluidanschluss 32 durch eine fluidleitende Verbindung über das Ventil 30 mit einem Fluideingang 56 eines Stromventils 52 verbunden wird. So wird der Druck in der Druckkammer 28 über das Stromventil 52 reduziert, indem Fluid an eine Umgebung 63 abgegeben wird.
Bezugszeichenliste

10: Bremsvorrichtung
12: Bremszylinder
14: Bremskolben
16: Rückstellfeder
18: Achse
20: Richtung
22: Stange
24: Ende
26: Richtung
28: Druckkammer
30: Ventil
32: Bremszylinderfluidanschluss
33: erster Betriebszustand
34: erster Ventilfluidanschluss
35: Fluidverbindung
36: Betriebsbremskreis
38: elektromechanischer Aktuator
40: Elektromotor
42: Übertragungsglied
44: Anschlag
46: Steuerung
47: Haltevorrichtung
48: Parkbremswunsch
50: zweiter Ventilfluidanschluss
51: Fluidverbindung
52: Stromventil
53: Fluidverbindung
54: Schalldämpfer
56: Eingang
58: Fluidausgang
59: Fluidverbindung
60: Fluideingang
62: Fluidausgang
63: Umgebung
64: dritter Ventilfluidanschluss
65: Fluidverbindung
70: Drucksensor
72: Druckmesseingang
74: Ausgang
80: Schritt
82: Schritt
84: Schritt
86: Schritt

Claims

Bremsvorrichtung (10) mit einem Bremszylinder (12), der einen Bremszylinderfluidanschluss (32) zum Betätigen eines im Bremszylinder (12) geführten Bremskolbens (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (10) umfasst: - ein Stromventil (52) mit einem Fluideingang (56), der mit dem Bremszylinderfluidanschluss (32) fluidleitend verbindbar ist, und einem Fluidausgang (58), der mit einer Drucksenke (63), insbesondere der Umgebung (63), fluidleitend verbindbar ist, um den Bremszylinderfluidanschlusses (32) über das Stromventil (52) mit der Drucksenke (63) fluidleitend zu verbinden, und - ein Ventil (30), das in einem ersten Betriebszustand (33) eine Fluidverbindung (51) zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses (32) mit der Drucksenke (63) absperrt und in einem zweiten Betriebszustand die Fluidverbindung (51) zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses (32) mit der Drucksenke (63) bereitstellt.
Bremsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Stromventil (52) ein Drosselventil oder ein Blendenventil ist.
Bremsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ventil (30) einen ersten Ventilfluidanschluss (34), einen zweiten Ventilfluidanschluss (50) und einen dritten Ventilfluidanschluss (64) aufweist, wobei der erste Ventilfluidanschluss (34) über eine Fluidverbindung (35) fluidleitend mit dem Bremszylinderfluidanschluss (32) verbunden ist, der zweite Ventilfluidanschluss (50) über eine Fluidverbindung (53) fluidleitend mit dem Fluideingang (56) des Stromventils (52) verbunden ist und der dritte Ventilfluidanschluss (64) mit einem Betriebsbremskreis (36) verbindbar ist.
Bremsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei im ersten Betriebszustand (33) die Fluidverbindung (51) zum fluidleitenden Verbinden des Bremszylinderfluidanschlusses (32) mit der Drucksenke (63) zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss (34) und dem zweiten Ventilfluidanschluss (50) abgesperrt ist und eine Fluidverbindung (65) zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss (34) und dem dritten Ventilfluidanschluss (64) bereitgestellt ist und im zweiten Betriebszustand die Fluidverbindung (51) zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss (34) und dem zweiten Ventilfluidanschluss (50) bereitgestellt ist und eine Fluidverbindung (65) zwischen dem ersten Ventilfluidanschluss (34) und dem dritten Ventilfluidanschluss (64) abgesperrt ist.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil ein 3/2-Wegeventil ist.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stromventil (52) einen Schalldämpfer (54) aufweist oder der Fluidausgang (58) des Stromventils (52) mit einem Fluideingang (60) eines Schalldämpfers (54) verbunden ist und der Schalldämpfer einen Fluidausgang (62) aufweist, der eine Auslassöffnung (62) zum Auslassen eines Fluides in die Drucksenke (63) aufweist.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsvorrichtung (10) einen elektromechanischen Aktuator (38) mit einem Elektromotor (40) zur Bewegung eines mit dem Elektromotor (40) gekoppelten Übertragungsglieds (42) mit einem Anschlag (44) aufweist, um den Anschlag (44) im Bremszylinder (12) in mehreren unterschiedlichen Positionen zu positionieren, um eine Kraft entgegen einer Rückstellkraft des Bremskolbens (14) auf den Bremskolben (14) auszuüben.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsvorrichtung (10) eine Steuerung (46) aufweist und das Ventil (30) ein elektropneumatisches Ventil (30) ist, wobei die Steuerung (46) eingerichtet ist, das Ventil (30) in den ersten Betriebszustand (33) oder den zweiten Betriebszustand, insbesondere in Abhängigkeit von der Position des Anschlags (44), zu schalten und die Steuerung (46) vorzugsweise eingerichtet ist, den Elektromotor (40) anzusteuern, um den Anschlag (44) zumindest in eine Ruheposition oder eine Parkposition zu verfahren.
Bremsvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Bremsvorrichtung eine Verriegelungsvorrichtung (47) aufweist, um eine aktuelle Position des Anschlags (44) zu sichern.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsvorrichtung (10) einen Drucksensor (70) umfasst, der angeordnet ist, um den Fluiddruck in einer Druckkammer (28) des Bremszylinders (12) zu messen.
Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsvorrichtung (10) einen Betriebsbremskreis (36) aufweist, der einen Druckluftbehälter und mindestens ein Betriebsbremsventil zum Variieren des Drucks in der Druckkammer (28) aufweist, wobei der Betriebsbremskreis (36) hierzu durch eine absperrbare Fluidverbindung (65) mit dem Bremszylinder (12) verbindbar ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Feststellbremsfunktion, insbesondere mit einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: - Verfahren (80) eines Anschlags (44) in einem Bremszylinder (12) mit einem Elektromotor (40) eines elektromechanischen Aktuators (38) in eine vordefinierte Parkposition und - Schalten (86) eines Ventils (30) zum Öffnen einer abgesperrten Fluidverbindung (51) mit einem Stromventils (52) zwischen einem Bremszylinderfluidanschluss (32) und einer Drucksenke (63), insbesondere der Umgebung (63).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei vor dem Schalten (86) des Ventils (30) zum Öffnen der gesperrten Fluidverbindung die aktuelle Position des Anschlags (44) mit einer Haltevorrichtung (47) gesichert (82) wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei vor dem Schalten (86) des Ventils durch eine Steuerung (46) und einen Drucksensor (70) ein Fluiddruck in einer Druckkammer (28) des Bremszylinders (12) gemessen (84) wird und das Ventil (30) nur dann geschaltet wird, wenn der gemessene Fluiddruck nach dem Verfahren (80) des Anschlags in die Parkposition oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts liegt.
Fahrzeug mit einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 14.