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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsanordnung für ein Mehrkolbenausrücksystem zur Betätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mehrkolbenausrücksystem mit der hydraulischen Betätigungsanordnung und eine Bremsanordnung für ein Fahrzeug mit dem Mehrkolbenausrücksystem.
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Kolbenausrücksysteme zur Betätigung von Kupplungen oder Bremsen in einem elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2020 104 771 A1 einen Nehmerzylinder für ein Ausrücksystem eines Fahrzeugs mit einem Gehäuse, welches einen Druckraum ausbildet und mit einem Kolben, der in dem Druckraum axial beweglich angeordnet ist. Der Kolben kann eine Ausrückendstellung einnehmen, in der er eine Betätigungskraft in eine Kupplung zu deren Betätigung einleitet.
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Reiblamellen einer Kupplung oder einer Lamellenbremse sind im Betrieb regelmäßig einem Verschleiß in Form eines Materialabtrags ausgesetzt, mit der Folge, dass der Kolben eine weitere Strecke zurücklegen muss, um die Ausrückendstellung einzunehmen. Eine hydraulische Betätigungsanordnung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche ist in der
US 2010/001 2447 A1 offenbart. Weiterer Stand der Technik ist in der
US 3 517 785 A , der
DE 10 2010 051 449 A1 sowie der
WO 2007/122 077 A1 beschrieben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Übertragung einer notwendigen Betätigungskraft auf eine Bremseinrichtung einer Bremsanordnung für ein Fahrzeug durch den Kolben bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Betätigungsanordnung für ein Mehrkolbenausrücksystem zur Betätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Mehrkolbenausrücksystem für eine Bremsanordnung eines Fahrzeugs mit der hydraulischen Betätigungsanordnung gemäß dem Anspruch 6 und durch eine Bremsanordnung für ein Fahrzeug mit dem Mehrkolbenausrücksystem gemäß dem Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Betätigungsanordnung, welche zur Integration in einem Mehrkolbenausrücksystem für eine Bremsanordnung eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein elektrisch oder hybrid angetriebener PKW oder Nutzfahrzeug. Das Mehrkolbenausrücksystem ist dazu ausgebildet, eine Bremseinrichtung der Bremsanordnung, insbesondere eine z.B. nasslaufende Lamellenbetriebsbremse, welche bevorzugt innerhalb eines Nassraums eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs anordbar ist, zu betätigen. Vorzugsweise ist die Bremsanordnung durch einen Aktor eines Brake by Wire Systems aktivierbar. Insbesondere umfasst das Brake by Wire System einen integrierten Druckspeicher, mittels welchen auch bei Verschleiß von Komponenten der Bremseinrichtung, insbesondere von Reiblamellen der Bremseinrichtung, die Erzeugung einer notwendigen hydraulischen Kraft zur Aktivierung der Bremseinrichtung gewährleistet werden kann.
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Die Betätigungsanordnung umfasst einen Gehäuseabschnitt, in welchem ein mit einem Fluid, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, befüllbarer und/oder befüllter Druckraum integriert ist. Vorzugsweise ist der Gehäuseabschnitt ein Bestandteil eines Ringgehäuses des Mehrkolbenausrücksystems. Vorzugsweise definiert das Ringgehäuse definiert eine Hauptachse das Mehrkolbenausrücksystems.
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Die Betätigungsanordnung weist eine Kolbenvorrichtung auf. Die Kolbenvorrichtung ist in dem Druckraum in einer Ausgangsstellung angeordnet. Die Kolbenvorrichtung ist dazu ausgebildet, ausgehend von der Ausgangsstellung einen Betätigungshub entlang eines axial gerichteten Hubwegs ausführen und dadurch eine Betätigungskraft auf die Bremseinrichtung übertragen. Der axial gerichteten Hubweg verläuft vorzugsweise parallel zu der Hauptachse. Insbesondere werden Reiblamellen der Bremseinrichtung bei Einleitung der Betätigungskraft reibschlüssig aneinandergepresst und so eine Bremskraft zum Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt.
Vorzugsweise umfasst die Betätigungsanordnung eine Rückstelleinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Kolbenvorrichtung entlang eines axial entgegen gerichteten Rückhubwegs in die Ausgangsstellung zurückzustellen. Insbesondere führt die Kolbenvorrichtung einen Rückhub entlang des Rückhubwegs aus, wenn sie mittels der Rückstelleinrichtung zurückgestellt wird.
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Erfindungsgemäß weist die Betätigungsanordnung eine Verschleißnachstelleinrichtung zur Verschleißnachstellung der Kolbenvorrichtung auf. Mittels der Verschleißnachstelleinrichtung kann die Ausgangsstellung der Kolbenvorrichtung an einen Verschleißgrad der Komponenten der Bremseinrichtung angepasst werden. Insbesondere kann der Rückhubweg der Kolbenvorrichtung bei der Ausführung des Rückhubs verkürzt werden.
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Üblicherweise führt die Betätigung der Bremseinrichtung und das reibschlüssige Anpressen der rotierenden Reiblamellen zu einem Materialabtrag und Verschleiß. Ein zunehmender Verschleißgrad an den Reiblamellen führt insbesondere dazu, dass die Kolbenvorrichtung mit der Zeit ausgehend von seiner Ausgangsstellung in dem Druckraum immer weiter ausrücken und einen sich stetig verlängernden Hubweg zurücklegen muss, um die Bremseinrichtung sicher zu betätigen und eine ausreichende Bremskraft, zum Beispiel bei einer Notbremsung des Fahrzeugs, zu erzeugen.
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Durch die Anordnung der Verschleißnachstelleinrichtung kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass die Kolbenvorrichtung bei Ausführung des Betätigungshubs eine zur Abbremsung des Fahrzeugs hinreichende Betätigungskraft auf die Bremseinrichtung übertragen kann, selbst wenn die Komponenten der Bremseinrichtung einen erhöhten Verschleißgrad aufweisen. Dies kann besonders wichtig sein, wenn in dem Brake by Wire System ein Spannungsabfall auftritt, der Druckspeicher entfällt und der Aktor zur Aktivierung der Bremsanordnung aus Sicherheitsgründen aus der hydraulischen Strecke entkoppelt wird. In diesem Fall ist ein Bremspedal des Fahrzeugs direkt mit der hydraulischen Strecke verbunden. Mangels Druckspeicher würde für die Erzeugung der für die Aktivierung der Bremsanordnung notwendige hydraulische Kraft nicht in ausreichender Weise erzeugt werden können. Die Kolbenvorrichtung würde bei Verschleiß der Komponenten den verlängerten Hubweg nicht zurücklegen können, um den Reibschluss zwischen den Reiblamellen zu erzeugen. Aus diesem Grund ist die Verschleißnachstelleinrichtung vorgesehen, durch welche die Übertragung einer zur Betätigung der Bremseinrichtung notwendigen Betätigungskraft durch die Kolbenvorrichtung auch bei zunehmenden Verschleißgrad der Komponenten gewährleistet werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verschleißnachstelleinrichtung als eine zum Beispiel im Wesentlichen zylinderförmige Hülse ausgebildet. Die Hülse ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Vorzugsweise weist die Hülse einen Außenmantel auf, an welchem eine Außenverzahnung mit mehreren Zähnen angeordnet ist. Optional weist die Hülse einen Bund auf, welcher stirnseitig an dem Außenmantel angeordnet ist und radial von diesem absteht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betätigungsanordnung eine Halteplatte. Vorzugsweise ist die Halteplatte in axialer Richtung auf den Gehäuseabschnitt aufgesetzt. Insbesondere ist die Halteplatte kraft- und/oder formschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt verbunden, beispielsweise verschraubt. Bevorzugt ist es, dass die Kolbenvorrichtung den Betätigungshub und den Rückhub durch mindestens eine Ausnehmung in der Halteplatte hindurch ausführen kann.
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Eine mögliche konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Halteplatte die mindestens eine Ausnehmung aufweist. Vorzugsweise ist die Hülse in die Ausnehmung eingesetzt, insbesondere mittels des Bunds in die Halteplatte eingehängt. Insbesondere ist die Hülse durch den Bund gegen eine Bewegung in einer axialen Gegenrichtung formschlüssig an der Halteplatte gesichert.
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Alternativ oder optional ergänzend ist die Hülse in der Ausnehmung elastisch und/oder federnd vorgespannt angeordnet. Die elastische Vorspannung ist zum Beispiel dadurch erzeugbar, dass der Außenmantel der Hülse mehrfach durchbrochen ist und/oder dass die Zähne der Außenverzahnung elastische Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise sind die Hülse und/oder die Zähne aus einem elastischen Kunststoff, z.B. aus einem thermoplastischen Elastomer, gebildet.
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Die Betätigungsanordnung kann optional einen federelastischen Sprengring umfassen, welcher eine Ringöffnung aufweist. Bevorzugt ist der Sprengring deckungsgleich oder überlappend mit der Ausnehmung in der Halteplatte angeordnet. Vorzugsweise ist die in die Ausnehmung eingesetzte Hülse in der Ringöffnung des Sprengrings angeordnet, wodurch die federnde Vorspannung des Sprengrings auf die Hülse ausgeübt wird. Der Sprengring kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn der Außenmantel der Hülse vollständig geschlossen und/oder die Zähne unelastisch ausgebildet sind.
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Eine weitere mögliche konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungsanordnung eine Federbaugruppe umfasst. Vorzugsweise ist die Federbaugruppe mit der Kolbenvorrichtung wirkverbunden, sodass die Kolbenvorrichtung die Federbaugruppe bei Ausführung des Betätigungshubs und des Rückhubs mitnimmt. Bei Ausführung des Betätigungshubs wird die Federbaugruppe relativ zu dem Gehäuse entlang des Hubwegs bewegt. Bei Ausführung des Rückhubs wird sie relativ zu dem Gehäuse entlang des Rückhubwegs bewegt.
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Beispielsweise weist die Federbaugruppe ein Federblech auf. Vorzugsweise umfasst das Federblech einen Flächenabschnitt, welcher in axialer Richtung vor der Halteplatte angeordnet ist. Insbesondere umfasst das Federblech mindestens einen Achsabschnitt, welcher von dem Flächenabschnitt absteht. Bevorzugt ist der Achsabschnitt in der Ausnehmung angeordnet, wobei er sich insbesondere in axialer Gegenrichtung durch diese hindurch erstreckt und/oder in axialer Gegenrichtung von der Halteplatte vorsteht.
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In einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Achsabschnitt innerhalb des Außenmantels der Hülse angeordnet. Vorzugsweise umgibt die Hülse den Achsabschnitt. Insbesondere kann das Federblech und somit der Achsabschnitt relativ zu der Hülse und zu der Halteplatte entlang des axialen Hubwegs bewegt werden, wenn die Kolbenvorrichtung den Betätigungshub oder den Rückhub ausführt.
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Eine weitere bevorzugte Realisierung der Erfindung sieht vor, dass die Federbaugruppe einen Federteller umfasst. Vorzugsweise ist der Federteller an dem Achsabschnitt des Federblechs angeordnet. Bevorzugt ist der Federteller an einer in die axiale Gegenrichtung gerichteten Stirnseite des Achsabschnitts form- und oder kraftschlüssig befestigt, insbesondere mit diesem verschraubt. Insbesondere kann der Federteller gemeinsam mit dem Federblech, im Speziellen mit dem Achsabschnitt, entlang des axialen Hubwegs relativ zu der Hülse und relativ zu der Halteplatte bewegt werden.
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Beispielsweise ist der Federteller schalenförmig ausgebildet. Insbesondere weist der Federteller eine Stufenkontur auf, welche eine erste Stufenfläche und mindestens eine zweite Stufenfläche aufweist. Vorzugsweise ist die erste Stufenfläche so angeordnet, dass sie in axialer Richtung benachbart zu dem Achsabschnitt angeordnet und/oder diesem zugewandt ist. Bevorzugt ist die zweite Stufenfläche in axialer Gegenrichtung hinter der ersten Stufenfläche angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt die Kolbenvorrichtung den Betätigungshub bei zunehmendem Verschleißgrad der Komponenten der Bremseinrichtung entlang eines verlängerten Hubwegs aus. Vorzugsweise bewegt die Kolbenvorrichtung die Federbaugruppe entlang des verlängerten Hubwegs, mit der Folge, dass der Federteller, insbesondere die erste Stufenfläche, in axialer Richtung gegen die Hülse drückt. Vorzugsweise wird die Hülse dadurch entgegen der elastischen und/oder federnden Vorspannung ein Stück, insbesondere um einen Zahn der Außenverzahnung, durch die Ausnehmung in der Halteplatte in die axiale Richtung verschoben wird und in einer Verschiebeposition angeordnet. Insbesondere kann die Hülse aufgrund der ihr innewohnenden elastischen Eigenschaften oder durch die federnden Eigenschaften des Sprengrings, insbesondere durch eine Aufdehnung der Ringöffnung in dem Sprengring, durch die Ausnehmung in die axiale Richtung verschoben werden.
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Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Federteller kontaktfrei zu der Hülse angeordnet ist und/oder kontaktfrei relativ zu dieser entlang des axialen Hubwegs bewegt werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Verschleißfreiheit der Komponenten der Bremseinrichtung vorliegt oder wenn die Hülse erst kürzlich in der Verschiebeposition angeordnet wurde. Insbesondere ist der Federteller innerhalb eines Betriebszeitraums des Mehrkolbenausrücksystems kontaktfrei zu der Hülse angeordnet und/oder kontaktfrei relativ zu der Hülse bewegbar, wobei der Betriebszeitraum mit der Anordnung der Hülse in der Verschiebeposition beginnt und mit dem Vorliegen eines weiter verstärkten Verschleißgrads der Komponenten der Bremseinrichtung endet. Bei Vorliegen des verstärkten Verschleißgrads wird die Federbaugruppe von der Kolbenvorrichtung entlang des verlängerten Hubwegs mitgenommen, sodass der Federteller erneut in axialer Richtung gegen die Hülse drückt und diese ein weiteres Stück, insbesondere um einen weiteren Zahn der Außenverzahnung, in eine weitere Verschiebeposition verschiebt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Halteplatte eine Eingriffsnase auf. Beispielsweise ist die Eingriffsnase an einem die Ausnehmung begrenzenden Rand der Halteplatte angeordnet, wobei die Eingriffsnase in die Ausnehmung hineinragt. Vorzugsweise greift die Eingriffsnase in einen Zwischenraum zwischen zwei Zähnen der Außenverzahnung der in die Verschiebeposition bzw. in die weitere Verschiebeposition verschobenen Hülse ein. Durch den Eingriff der Eingriffsnase in den Zwischenraum kann die Hülse in vorteilhafter Weise in der jeweiligen Verschiebeposition formschlüssig gehalten werden. Alternativ kann bei Anordnung des Sprengrings in der Betätigungsvorrichtung dieser in den Zwischenraum zwischen den zwei Zähnen eingreifen und die Hülse in der Verschiebeposition halten. In diesem Fall kann die Eingriffsnase entfallen.
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Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anordnung der Hülse in der Verschiebeposition bzw. der weiteren Verschiebeposition eine Versetzung der Ausgangsstellung der Kolbenvorrichtung in die axiale Richtung bewirkt. Vorzugsweise ist Ausgangsstellung um eine axiale Höhe eines Zahns der Außenverzahnung der Hülse in die axiale Richtung versetzt. Insbesondere ist dadurch der axial entgegen gerichtete Rückhubweg bei der Ausführung des Rückhubs der Kolbenvorrichtung verkürzt.
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Vorteilhaft ist, dass die Kolbenvorrichtung den Betätigungshub ausgehend von der versetzten Ausgangsstellung entlang des Hubwegs ausführen kann und dadurch den Verschleiß der Komponenten der Bremseinrichtung ausgleichen kann. Insbesondere kann die Kolbenvorrichtung die Bremseinrichtung in ausreichender Weise betätigen und einen Reibschluss der Reiblamellen für eine notwendige Bremsleistung hervorrufen. Dies kann besonders wichtig sein, wenn aufgrund des Spannungsabfalls in dem Brake by Wire System der Druckspeicher entfällt und der Aktor zur Aktivierung der Bremsanordnung aus Sicherheitsgründen aus der hydraulischen Strecke entkoppelt ist. Bei Entfalls des Druckspeichers und bei direkter Verbindung des Bremspedals mit der hydraulischen Strecke kann mittels der Verschleißnachstelleinrichtung in vorteilhafter gewährleistet werden, dass die zur Betätigung der Bremseinrichtung notwendige Betätigungskraft durch die Kolbenvorrichtung auch bei zunehmenden Verschleißgrad der Komponenten übertragen werden kann.
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In einer möglichen konstruktiven Realisierung der Erfindung ist die Rückstelleinrichtung als eine Spiralfeder ausgebildet. Vorzugsweise umgibt die Spiralfeder den Achsabschnitt und die Hülse. Bevorzugt stützt sich die Spiralfeder in axialer Richtung an der Halteplatte ab. Insbesondere stützt sich die Spiralfeder in axialer Gegenrichtung an dem Federteller, insbesondere an der zweiten Stufenfläche, ab.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Mehrkolbenausrücksystem für eine Bremsanordnung eines Fahrzeugs. Das Mehrkolbenausrücksystem umfasst die hydraulische Betätigungsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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Vorzugsweise umfasst das Mehrkolbenausrücksystem ein Ringgehäuse, wobei der Gehäuseabschnitt der Betätigungsvorrichtung einen Bestandteil des Ringgehäuses bildet. Insbesondere umfasst das Mehrkolbenausrücksystem mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen, welche in Umlaufrichtung beabstandet zueinander an dem Ringgehäuse angeordnet sind. Bevorzugt weist das Ringgehäuse einen integrierten Strömungskanal auf, durch welchen die Druckräume der Betätigungsvorrichtungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind und über einen angeschlossenen Fluideinlass mit dem Fluid zur Beaufschlagung der jeweiligen Kolbenvorrichtung mit der hydraulischen Kraft befüllbar sind.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Bremsanordnung für ein Fahrzeug mit dem Mehrkolbenausrücksystem nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach dem Anspruch 7. Vorzugsweise umfasst die Bremsanordnung die Bremseinrichtung.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Mehrkolbenausrücksystem zur Betätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit mehreren hydraulischen Betätigungsanordnungen;
- 2 eine Schnittansicht einer hydraulischen Betätigungsanordnung des Mehrkolbenausrücksystems mit einer Verschleißnachstelleinrichtung zur Verschleißnachstellung einer Kolbenvorrichtung der Betätigungsanordnung;
- 3 eine perspektivische seitliche Draufsicht auf die Verschleißnachstelleinrichtung, welche als eine Hülse ausgebildet ist;
- 4 ein Ausschnitt aus der hydraulischen Betätigungsanordnung der 1 mit der Verschleißnachstelleinrichtung im Detail;
- 5 eine Schnittansicht einer alternativen hydraulischen Betätigungsanordnung.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Mehrkolbenausrücksystem 50 gezeigt. Das Mehrkolbenausrücksystem 50 ist in einer Bremsanordnung eines Fahrzeugs integrierbar. Die Bremsanordnung ist in einem Nassraum des Fahrzeugs angeordnet, welcher mit einem Nassraumfluid, insbesondere mit einer ersten Hydraulikflüssigkeit, befüllbar und/oder befüllt ist. Die Bremsanordnung umfasst eine Bremseinrichtung, welche als eine nasslaufende Reiblamellenbremse ausgebildet ist. Das Mehrkolbenausrücksystem 50 ist dazu ausgebildet, die Bremseinrichtung durch Übertragung einer Betätigungskraft zu aktivieren.
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Das Mehrkolbenausrücksystem 50 umfasst ein Ringgehäuse 51 und mehrere, zum Beispiel sechs, hydraulische Betätigungsanordnungen 1. Die Betätigungsanordnungen 1 sind in Umlaufrichtung des Ringgehäuses in regelmäßigen Abständen zueinander an dem Ringgehäuse 51 angeordnet und abschnittsweise in diesem aufgenommen. Das Ringgehäuse 51 weist einen Fluideinlass 52 auf, welcher mit einem in dem Ringgehäuse 51 integrierten umlaufenden Strömungskanal strömungstechnisch verbunden ist. Durch den Fluideinlass 52 kann ein von dem Nassraumfluid unterschiedliches Fluid, insbesondere eine zweite Hydraulikflüssigkeit, in den Strömungskanal eingeleitet werden. Das Ringgehäuse 51 definiert eine Hauptachse 53 des Mehrkolbenausrücksystem 50.
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Die 2 zeigt eine Schnittansicht einer der hydraulischen Betätigungsanordnungen 1 des Mehrkolbenausrücksystems 50. Die Betätigungsanordnung 1 weist einen Gehäuseabschnitt 2 auf, welcher ein Bestandteil des Ringgehäuses 51 ist. In dem Gehäuseabschnitt 2 ist ein Druckraum 3 integriert, welcher an den Strömungskanal angeschlossen ist und dadurch mit dem Fluid befüllbar und/oder befüllt ist. Die Betätigungsanordnung 1 umfasst eine Halteplatte 12, welche in axialer Richtung 11 an dem Gehäuseabschnitt 2 angeordnet und mit diesem verschraubt ist. Die axiale Richtung 11 verläuft parallel zu der Hauptachse 53.
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Die Betätigungsanordnung 1 umfasst eine Kolbenvorrichtung 4. Die Kolbenvorrichtung 4 ist in dem Druckraum 3 in einer Ausgangsstellung 5 angeordnet ist. Ausgehend von der Ausgangsstellung 5 kann die Kolbenvorrichtung 4 bei hydraulischer Druckbeaufschlagung mittels des in den Druckraum 3 eingeleiteten Fluids entlang eines in eine axiale Richtung 11 gerichteten Hubwegs 6 bewegt werden. Die Kolbenvorrichtung 4 kann relativ zu dem Gehäuseabschnitt 2 und zu der daran befestigten Halteplatte 12 einen Betätigungshub ausführen und in eine nicht gezeigte Betätigungsstellung, in welcher die Bremseinrichtung betätigt wird/werden kann, überführt werden. In der Betätigungsstellung werden Reiblamellen der Bremseinrichtung reibschlüssig aneinandergelegt, wodurch eine Bremskraft zum Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt werden kann.
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Die Kolbenvorrichtung 4 weist einen in axialer Richtung 11 zweiteilig ausgebildeten Kolben 7 auf. Sie umfasst eine erste Dichtungseinrichtung 8, eine zweite Dichtungseinrichtung 9 und eine dritte Dichtungseinrichtung 10. Die erste Dichtungseinrichtung 8 und die zweite Dichtungseinrichtung 9 dichten den Kolben 7 gegen den Druckraum 3 ab. Die dritte Dichtungseinrichtung 10 ist eine axialtranslatorische Dichtung, welche die erste Dichtungseinrichtung 8 und die zweite Dichtungseinrichtung 9 gegenüber dem Nassraum des Fahrzeugs abdichtet.
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Die Betätigungsanordnung 1 umfasst eine Federbaugruppe 13. Die Federbaugruppe 13 umfasst ein Federblech 14 und einen Federteller 15. Das Federblech 14 weist einen Flächenabschnitt 16 und mindestens einen Achsabschnitt 17, zum Beispiel zwei Achsabschnitte, auf, welcher von dem Flächenabschnitt 16 in eine axiale Gegenrichtung absteht. Der Flächenabschnitt 16 ist in axialer Richtung 11 vor der Halteplatte 12 angeordnet, wobei er sich parallel zu einer Ebene der Halteplatte 12 erstreckt. Die Halteplatte 12 weist mindestens eine Ausnehmung 18, zum Beispiel zwei Ausnehmungen, auf, durch welchen der Achsabschnitt 17 in die axiale Gegenrichtung hindurchragt.
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Der Federteller 15 ist behälterförmig ausgebildet und weist eine Stufenkontur mit einer ersten Stufenfläche 19 und mit einer zweiten Stufenfläche 20 auf. Er ist an einem Ende des Achsabschnitts 17, welches in die axiale Gegenrichtung zeigt, durch eine Verschraubung befestigt.
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Der Kolben 7 der Kolbenvorrichtung 4 ist mit der Federbaugruppe 13 formschlüssig wirkverbunden, sodass diese gemeinsam mit der Kolbenvorrichtung 4 bei dem Betätigungshub der Kolbenvorrichtung 4 entlang des in die axiale Richtung 11 gerichteten Hubwegs 6 bewegt wird.
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Die Betätigungsanordnung 1 weist mindestens eine Rückstelleinrichtung 21, zum Beispiel zwei Rückstelleinrichtungen, auf. Die Rückstelleinrichtung 21 ist als eine Spiralfeder ausgebildet. Sie kann die Kolbenvorrichtung 4 entlang eines in die axiale Gegenrichtung gerichteten Rückhubwegs bewegen und von der Betätigungsstellung in die Ausgangsstellung 5 zurückstellen. Die Spiralfeder stützt sich in axialer Richtung 11 an der Halteplatte 12 ab und in axialer Gegenrichtung an der zweiten Stufenfläche 20 des Federtellers 15.
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Die Betätigungsanordnung 1 umfasst mindestens eine Verschleißnachstelleinrichtung 22, zum Beispiel zwei Verschleißnachstelleinrichtungen, wobei die Verschleißnachstelleinrichtung 22 in der 3 in einer perspektivischen seitlichen Draufsicht gezeigt ist.
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Die Verschleißnachstelleinrichtung 22 ist als eine im Wesentlichen zylinderförmige Hülse 27 realisiert. Die Hülse 27 weist einen in Umlaufrichtung mehrfach durchbrochenen Außenmantel 23 auf. An dem Außenmantel 23, insbesondere an dessen Teilstücken, ist eine Außenverzahnung 24 mit einer Mehrzahl an Zähnen 25 angeordnet. Die Hülse 27 weist einen Bund 26 auf, welcher in einer Einbausituation gemäß der 2 von einer in die axiale Richtung 11 gerichteten Stirnseite des Außenmantels 23 bzw. den Teilstücken radial absteht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Außenmantel 23 auch ununterbrochen ausgebildet sein.
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Die Hülse 27 weist elastische Eigenschaften auf, wobei sie reversibel verformbar ist. Sie, z.B. deren Zähne 25, ist aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet. Die Durchbrechung des Außenmantels 23 trägt ebenfalls zur Möglichkeit der elastischen Verformung bei.
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In der 4 ist ein Ausschnitt der Betätigungsanordnung 1 aus der 1 gezeigt, wobei die Anordnung der Hülse 27 detailliert ersichtlich ist. Die Hülse 27 ist in die Ausnehmung 18 der Halteplatte 12 eingesetzt und nimmt eine ursprüngliche Position 28 ein. In der ursprünglichen Position 28 liegt die Hülse 27 mit dem Bund 26 auf einer in die axiale Richtung 11 gerichteten Oberseite der Halteplatte 12 auf und ist dadurch gegen eine Bewegung in die axiale Gegenrichtung formschlüssig gesichert. Die Hülse 27 ist aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften und/oder aufgrund des unterbrochenen Außenmantels 23 in der Ausnehmung 18 elastisch vorgespannt angeordnet.
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Die 5 zeigt eine Schnittansicht einer alternativen Betätigungsanordnung 1, welche mindestens einen Sprengring 30, vorzugsweise zwei Sprengringe 30, umfasst. Für den möglichen Fall, dass die Hülse 27 unelastisch ausgebildet ist, den ununterbrochenen Außenmantel 23 aufweist und/oder zumindest die Zähne 25 aus einem unelastischen Material gebildet sind, kann diese durch den Sprengring 30 in der Ausnehmung 18 federnd vorgespannt gehalten sein. Der Sprengring 30 ist ringförmig mit einer Ringöffnung ausgebildet. Er ist in axialer Richtung 11 vor der Halteplatte 12 angeordnet und auf diese aufgelegt. Der Sprengring 30 ist so angeordnet, dass seine Ringöffnung überlappend mit der Ausnehmung 18 in der Halteplatte 12 angeordnet ist. Mit seinen Enden drückt der Sprengring 30 gegen die in die Ausnehmung 18 eingesetzte Hülse 27 und hält diese federnd vorgespannt in der Ausnehmung 18. Der Bund 26 der Hülse 27 liegt in dieser Anordnung auf dem Sprengring 30 auf.
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Gemäß den 2, 4 und 5 umgibt die Hülse 27 den Achsabschnitt 17 des Federblechs 14, wobei sie selbst von der Spiralfeder als Rückstelleinrichtung 21 umgeben ist. Die Federbaugruppe 13, insbesondere das Federblech 14 mit dem Achsabschnitt 17, und der an dem Achsabschnitt 17 befestigte Federteller 15, kann bei Ausführung des Betätigungshubs durch die Kolbenvorrichtung 4 relativ zu der Hülse 27 entlang des axialen Hubwegs 6 und bei Ausführung des Rückhubs entlang des axialen Rückhubwegs bewegt werden.
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Bei der Betätigung der Bremseinrichtung werden deren Reiblamellen, reibschlüssig aneinandergepresst, was zu einem Verschleiß und/oder Materialabtrag führen kann. Im regelmäßigen Betrieb der Bremsanordnung nimmt ein Verschleißgrad der Reiblammelen zu, mit der Folge, dass die Kolbenvorrichtung bei der Ausführung des Betätigungshubs einen verlängerten Hubweg zurücklegen muss, um die Betätigungskraft auf die Bremseinrichtung zu übertragen und das Fahrzeug sicher abzubremsen. Insbesondere bei einem Spannungsabfall in einem Brake by Wire-System des Fahrzeugs und einem daraus resultierenden Ausfall eines integrierten Druckspeichers des Brake by Wire- Systems muss sichergestellt sein, dass die Kolbenvorrichtung 4 eine zum Abbremsen des Fahrzeugs, auch im Falle einer Notbremsung, notwendige Betätigungskraft übertragen kann. Hierfür ist die Verschleißnachstellvorrichtung 22 vorgesehen.
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Wenn nach Inbetriebnahme der Bremsanordnung noch kein oder nur in geringem Umfang Verschleiß der Komponenten aufgetreten ist, ist der Federteller 15 bei der Bewegung entlang des Hubwegs kontaktfrei zu der Hülse 27 angeordnet und/oder er übt keinen Druck in die axiale Richtung 11 gegen die Hülse 27 aus. Wenn der Verschleißgrad zunimmt und die Kolbenvorrichtung 4 bei dem Betätigungshub den verlängerten Hubweg zurücklegt, wird die Federbaugruppe 13 und somit auch der Federteller 15 entlang des verlängerten Hubwegs mitgenommen. In diesem Fall tritt der Federteller 15 mit seiner ersten Stufenfläche 19 in Kontakt mit der Hülse 27 und drückt gegen ein in die axiale Gegenrichtung gerichtetes Ende der Hülse 27 in die axiale Richtung 11. Dadurch wird die Hülse 27 entgegen der elastischen oder federnden Vorspannung durch die Ausnehmung 18 in der Halteplatte 12 aus ihrer ursprünglichen Position 28 in eine nicht gezeigte Verschiebeposition verschoben. In der Verschiebeposition ist die Hülse 27 um mindestens einen Zahn 25, bevorzugt um genau einen Zahn 25, in die axiale Richtung verschoben.
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Gemäß der 2 und 4 weist die Halteplatte 12 eine Eingriffsnase 29 auf. Die Eingriffsnase 29 ist in einem Randbereich der Ausnehmung 18 angeordnet und in die Ausnehmung 18 hinein. In der Verschiebeposition der Hülse 27 greift die Eingriffsnase 29 zwischen zwei Zähne 25 der Außenverzahnung 24 ein, sodass die Hülse 27 in der Verschiebeposition formschlüssig gesichert ist. Wenn gemäß der 5 der Sprengring 30 vorgesehen ist, so greift dieser zwischen die zwei Zähne 25 ein, wenn die Hülse 27 in die Verschiebeposition verschoben ist.
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Dadurch, dass die Hülse 27 in der Verschiebeposition angeordnet ist, ist die Ausgangsstellung 5 in die axiale Richtung 11, insbesondere um eine Höhe eines Zahns 25 der Außenverzahnung 24, in eine nicht gezeigte weitere Ausgangsstellung versetzt. Somit kann die Kolbenvorrichtung 4 bei ihrem Rückhub nicht mehr entlang des verlängerten Rückhubwegs bis zu der Ausgangsstellung 5 bewegt werden, sondern nur noch bis zu der weiteren Ausgangsstellung. Von dieser aus führt die Kolbenvorrichtung 4 den Betätigungshub aus, wobei der Hubweg nicht mehr verlängert ist und die Übertragung der notwendigen Betätigungskraft auf die Bremseinrichtung, auch bei Ausfall des Druckspeichers, gesichert ist.
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Im weiteren Betrieb der Bremsanordnung drückt der Federteller 15 erst dann wieder gegen die Hülse 27, wenn ein weiter erhöhter Verschleißgrad der Reiblamellen vorliegt und der Hubweg der Kolbenvorrichtung 4 bei dem Betätigungshub erneut verlängert ist. Die Hülse 27 wird dann erneut axial in eine weitere Verschiebeposition verschoben und die weitere Ausgangsstellung der Kolbenvorrichtung 4 wird erneut axial versetzt.
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Wie aus den 2, 4 und 5 ersichtlich, weist die Halteplatte 12 zwei Ausnehmungen 18 auf, durch die zwei Achsabschnitte 17 in die axiale Gegenrichtung hindurchragen. Es sind zwei Hülsen 27 in die Ausnehmungen 18 eingesetzt und zwei Spiralfedern zur Rückstellung der Kolbenvorrichtung 4 und der Federbaugruppe 13 vorgesehen. Optional sind zur elastischen Vorspannung der beiden Hülsen 27 zwei Sprengringe 30 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsanordnung
- 2
- Gehäuseabschnitt
- 3
- Druckraum
- 4
- Kolbenvorrichtung
- 5
- Ausgangsstellung
- 6
- Hubweg
- 7
- Kolben
- 8
- erste Dichtungseinrichtung
- 9
- zweite Dichtungseinrichtung
- 10
- dritte Dichtungseinrichtung
- 11
- axiale Richtung
- 12
- Halteplatte
- 13
- Federbaugruppe
- 14
- Federblech
- 15
- Federteller
- 16
- Flächenabschnitt
- 17
- Achsabschnitte
- 18
- Ausnehmung
- 19
- erste Stufenfläche
- 20
- zweite Stufenfläche
- 21
- Rückstelleinrichtung
- 22
- Verschleißnachstellvorrichtung
- 23
- Außenmantel
- 24
- Außenverzahnung
- 25
- Zahn
- 26
- Bund
- 27
- Hülse
- 28
- ursprüngliche Position
- 29
- Eingriffsnase
- 30
- Sprengring
- 50
- Mehrkolbenausrücksystem
- 51
- Ringgehäuse
- 52
- Fluideinlass
- 53
- Hauptachse
