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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremse
eines Kraftfahrzeuges. Verfahren zur Betätigung von Feststellbremsen
sind bekannt. In der
DE
197 48 318 C1 wird eine Bremsanordnung für ein Landfahrzeug
beschrieben. Die Betätigung
der Feststellbremse erfolgt dabei über ein Spindel-Mutter-System,
welches Reibbeläge
gegen die Bremsscheibe drückt.
Dabei ist nachteilig, dass die Ansteuerung des Spindel-Mutter-Systems
durch konstruktiv aufwendig ausgebildete Stellantriebe erfolgt,
die einen relativ großen
Bauraum erfordern, der in der Regel nicht vorhanden ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Betätigung einer
Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei dem auf relativ
große
Stellantriebe, die direkt auf die Bremsbeläge einwirken, verzichtet werden
kann.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren
zur Betätigung
einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges gelöst, bei dem in einem ersten
Schritt der Bremskolben durch das hydraulische System des Hauptbremssystems gegen
einen Bremsbelag gedrückt
wird, wobei der Bremsbelag dadurch gegen die Bremsscheibe gedrückt wird,
und bei dem in einem zweiten Schritt der Bremskolben durch einen
Stellantrieb in seiner Position arretiert wird, sobald die Bremsscheibe
durch mindestens einen Bremsbelag blockiert ist. Zum Stellantrieb
gehört
ein Elektromotor.
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Es
hat sich in überraschender
Weise gezeigt, dass die Betätigung
einer Feststellbremse besonders vorteilhaft erfolgen kann, sofern
die Bremsbeläge
mit Hilfe des Bremskolbens durch das hydraulische System des Hauptbremssystems
an die Bremsscheibe herangeführt
werden und die anschließende
Arretierung des Bremskolbens durch einen Stellantrieb erfolgt, der
dann jedoch relativ klein ausgelegt werden kann und somit nur einen
geringen Bauraum erforderlich macht.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der erste
Schritt durch Betätigung
des Bremspedals und der zweite Schritt durch Betätigung eines Schalters erfolgt,
der mit dem Stellantrieb verbunden ist. Dadurch lässt sich
das Verfahren zur Betätigung
der Feststellbremse auf besonders einfache Weise realisieren.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des
Stellantriebs ausgehend von dem Schalter über eine Steuereinheit. Diese
Steuereinheit übernimmt
in besonders vorteilhafter Weise die Ansteuerung des Elektromotors
des Stellantriebs.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt sowohl
der erste Schritt als auch der zweite Schritt durch Betätigung eines
Schalters, wobei die Ansteuerung des hydraulischen Systems und die
Ansteuerung des Stellantriebs ausgehend von dem Schalter über eine
aktive Bremssteuereinheit erfolgt. Dadurch werden in vorteilhafter
Weise Zeitverzögerungen
vermieden und kontinuierliche Bewegungsabläufe optimiert.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung über einen
als aktive Bremssteuereinheit angeordneten Bremsassistenten erfolgt.
Durch den Bremsassistenten wird eine maximale Bremskraftverstärkung mit
minimalem Bremsweg sichergestellt. Zum Bremsassistenten gehören im Wesentlichen
ein Wegsensor, ein Schaltmagnet, ein Löseschalter sowie das eigentliche
Steuergerät. Beim
Wegsensor handelt es sich um ein Potentiometer. Es erfasst sowohl
die Pedalbewegung als auch die Membranbewegung des Bremskraftverstärkers. Das
Steuergerät
hingegen führt
einen Sollwert/Istwert-Datenvergleich durch. Wenn es eine hohe Betätigungsgeschwindigkeit,
wie sie beispielsweise bei einer Notbremsung auftritt, erkennt,
steuert es den Schaltmagnet an. Die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers wird
belüftet,
die volle Verstärkungskraft
kann wirken. Es findet eine Vollbremsung statt, auch wenn der Pedaldruck
durch den Fahrer nicht ausreichen würde. Durch die Ansteuerung über den Bremsassistenten
lässt sich
das Verfahren zur Betätigung
der Feststellbremse in besonders vorteilhafter und komfortabler
Weise durchführen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass
das Arretieren des Bremskolbens durch einen als Anschlag für den Bremskolben
angeordneten Keil erfolgt, der über eine
Verzahnung mit einem Elektromotor verbunden ist. In den meisten
Fällen
handelt es sich bei dieser Verbindung nicht um eine direkte Verbindung,
so dass weitere Getriebeteile zwischengeschaltet sind. Der Keil
muss dabei eine selbsthemmende Eigenschaft aufweisen, was durch
die entsprechende konstruktive Ausgestaltung des Bremssattels erreicht wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Arretieren des Bremskolbens durch einen als Anschlag für Bremskolben
angeordneten Stößel eines
Spindelsystems erfolgt, das mit einem Elektromotor verbunden ist.
Das Spindelsystem kann auf relativ einfache Weise im Bereich des
Bremssattels angeordnet werden.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Bewegung des Anschlags im hydraulischen Bereich des Bremssattels erfolgt.
Auf diese Weise wird nochmals Bauraum eingespart, so dass auf die
Anordnung von zusätzlichen zum
Bremssattel benachbart angeordneten Bauelementen verzichtet werden
kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen (1 bis 12)
näher und
beispielhaft erläutert.
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau der Feststellbremse im nicht arretierten
Zustand.
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2 zeigt
den prinzipiellen Aufbau der Feststellbremse im Zustand der Bewegung
des Bremskolbens.
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3 zeigt
den prinzipiellen Aufbau der Feststellbremse im arretierten Zustand.
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4 zeigt
einen alternativen Aufbau der Feststellbremse im nicht arretierten
Zustand.
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5 zeigt
einen alternativen Aufbau der Feststellbremse während der Bewegung des Bremskolbens.
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6 zeigt
einen alternativen Aufbau der Feststellbremse im arretierten Zustand.
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7 zeigt
einen alternativen Aufbau der Feststellbremse unmittelbar nach dem
Arretieren.
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8 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Bremssattel mit einem als Anschlag für den Bremskolben angeordneten
Keil im nicht arretierten Zustand
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9 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Bremssattel mit einem als Anschlag für den Bremskolben angeordneten
Keil während
der durch das hydraulische System bedingten Bewegung des Bremskolbens.
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10 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Bremssattel mit einem als Anschlag für den Bremskolben angeordneten
Keil im arretierten Zustand.
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11 zeigt
einen dreidimensional dargestellten Längsschnitt durch einen Bremssattel
gemäß 10.
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12 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Bremssattel mit einem als Anschlag für den Bremskolben angeordneten
Stößel eines
Spindelsystems im arretierten Zustand.
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In 1 ist
der prinzipielle Aufbau der Feststellbremse vereinfacht und schematisch
im nicht arretierten Zustand dargestellt. Der Bremskolben 1,
der in einem hydraulischen Bereich des Bremssattels 2 in seiner
Längsachse
verschiebbar angeordnet ist, wird bei der Betätigung der Feststellbremse gegen
einen Bremsbelag 4a gedrückt, der mit einem weiteren Bremsbelag 4b zangenähnlich (nicht
dargestellt) verbunden ist. Sobald der Bremskolben 1 nun
gegen den einen Bremsbelag 4a drückt, so wird dieser zusammen
mit dem weiteren Bremsbelag 4b gegen die Bremsscheibe 5 gedrückt und
blockiert diese. Eine Möglichkeit
der Betätigung
der Feststellbremse besteht nun darin, dass in einem ersten Schritt
der Bremskolben 1 durch Betätigung des Bremspedals 6, dessen
Bewegung direkt auf das hydraulische System 3 einwirkt,
in eine Längsbewegung
versetzt wird. Dabei ist der Stellantrieb 8, 8a nicht
in Betrieb. Dieser dient lediglich der Arretierung des Bremskolbens 1, sobald
die Bremsscheibe 5 blockiert ist. Erst dann wird der Stellantrieb 8, 8a eingeschaltet,
was durch Betätigung
des Schalters 7 erfolgt. Die Ansteuerung des Stellantriebs 8, 8a kann
dabei ausgehend von dem Schalter 7 über eine Steuereinheit 9a erfolgen.
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In 2 ist
der prinzipielle Aufbau der Feststellbremse vereinfacht und schematisch
im Zustand der Bewegung des Bremskolbens 1 dargestellt.
Im ersten Schritt des Verfahrens zur Betätigung der Feststellbremse
wird das hydraulische System 3 durch Betätigung des
Bremspedals 6 durch Aufwenden der Druckkraft D aktiviert.
Dies führt
dazu, dass der Bremskolben 1 in Pfeilrichtung gegen einen Bremsbelag 4a gedrückt wird.
Der Stellantrieb 8, 8a ist dabei nicht aktiviert.
In 2 ist der Zustand dargestellt, bei dem die Bremsscheibe 5 grade
blockiert.
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In 3 ist
derjenige Zustand vereinfacht und schematisch dargestellt, bei dem
der Stellantrieb 8, 8a aktiviert wird und den
arretierten Zustand realisiert. Nachdem die Bremsscheibe 5 durch
das hydraulische System 3 blockiert wurde, wird der Schalter 7 betätigt, und
dadurch der Stellantrieb 8, 8a über die
Steuereinheit 9a angesteuert. Im hydraulischen System 3 kommt
es nach der Arretierung zu einer Entspannung und einem Rückströmen der
hydraulischen Flüssigkeit
in Richtung des Pfeiles sowie zu einem Erreichen der Ausgangsposition
des Bremspedals 6. Soll anschließend die Feststellbremse wieder gelöst werden,
so lässt
sich dieses durch ein erneutes Umlegen des Schalters 7 bewerkstelligen.
Der Stellantrieb 8, 8a wird über die Steuereinheit 9a gegenläufig in
Bewegung gesetzt und die Arretierung aufgehoben (nicht dargestellt).
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In 4 ist
ein alternativer Aufbau der Feststellbremse schematisch und vereinfacht
im nicht arretierten Zustand dargestellt. Im Unterschied zu der in 1 bis 3 dargestellten
Verfahrensweise soll dabei sowohl der erste Schritt als auch der
zweite Schritt durch Betätigung
des Schalters 7 erfolgen, wobei die Ansteuerung des hydraulischen
Systems 3 und die Ansteuerung des Stellantriebs 8, 8a ausgehend
von dem Schalter 7 über
eine aktive Bremssteuereinheit 9b erfolgt. Als aktive Bremssteuereinheit
wird in besonders bevorzugter Weise ein Bremsassistent eingesetzt.
In 4 ist derjenige Zustand dargestellt, bei dem die
Bremsscheibe 5 noch nicht blockiert ist, also noch keine
Betätigung
der Feststellbremse erfolgt ist.
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In 5 ist
der alternative Aufbau der Feststellbremse schematisch und vereinfacht
für denjenigen
Zustand dargestellt, in dem der Bremskolben 1 bewegt wird.
Das Einleiten der Betätigung
der Feststellbremse erfolgt durch Einwirken der Druckkraft D auf
den Schalter 7. Dadurch wird das hydraulische System 3 über die
aktive Bremssteuereinheit 9b aktiviert und der Bremskolben 1 durch
das hydraulische System gegen den einen Bremsbelag 4a gedrückt. Sobald
die Bremsscheibe 5 blockiert ist, wird automatisch über die
aktive Bremssteuereinheit 9b der Stellantrieb 8, 8a betätigt und
der Bremskolben 1 in seiner blockierenden Position arretiert.
Der Bremskolben 1 drückt
somit in Pfeilrichtung gegen den ersten Bremsbelag 4a.
Der erste Bremsbelag 4a steht wiederum mit dem zweiten
Bremsbelag 4b zangenartig in Kontakt (nicht dargestellt).
Ein Blockieren der Bremsscheibe 5 erfolgt somit sowohl
durch den ersten Bremsbelag 4a als auch durch den zweiten Bremsbelag 4b.
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In 6 ist
der alternative Aufbau der Feststellbremse vereinfacht und schematisch
unmittelbar nach dem Arretieren des Bremskolbens 1 durch
den Stellantrieb 8, 8a dargestellt. In diesem
Zustand kommt es zu einem Entspannen des hydraulischen Systems 3,
so dass die Bremsscheibe 5 allein durch die Arretierung
des Stellantriebs 8, 8a blockiert bleibt. Ein
Lösen der
Feststellbremse kann anschließend wieder
durch Umlenken des Schalters 7 erfolgen, wobei dann der
Stellantrieb 8, 8a durch die aktive Bremssteuereinheit 9b gegenläufig angesteuert
wird, was zu einem Rückführen des
Bremskolbens 1 in den Bremssattel 2 führen würde.
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In 7 ist
nochmals der alternative Aufbau der Feststellbremse im Zustand unmittelbar
nach der Arretierung darstellt. In diesem Zustand kommt es zu einer
Entspannung im hydraulischen System 3 und somit zu einem
Rückströmen an hydraulischer
Flüssigkeit
in Pfeilrichtung.
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In 8 ist
ein Längsschnitt
durch einen Bremssattel 2 vereinfacht und schematisch dargestellt,
wobei als Anschlag 8a für
den Bremskolben 1 ein angeordneter Keil vorgesehen ist,
der über
eine Verzahnung 8b mit einem Elektromotor 8 verbunden ist.
Dabei handelt es sich nicht um eine direkte Verbindung. Die Verzahnung 8b greift
in ein erstes Zahnrad 8''' ein, das über eine Welle 8''' mit
einem zweiten Zahnrad 8'' verbunden ist.
Das zweite Zahnrad 8'' greift in das
Ritzel 8' des
Elektromotors 8 ein. In 8 ist der
nicht arretierte Zustand dargestellt.
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In 9 ist
ein Längsschnitt
durch einen Bremssattel 2 vereinfacht und schematisch für den Zustand
der Bewegung des Bremskolbens 1 durch das hydraulische
System dargestellt. Als Anschlag 8a für den Bremskolben 1 ist
ein Keil angeordnet. Allein durch das hydraulische System wird dabei
die Bewegung des Bremskolbens 1 in Pfeilrichtung realisiert.
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In 10 ist
der Längsschnitt
durch einen Bremssattel 2 vereinfacht und schematisch für den Zustand
der Arretierung dargestellt, wobei als Anschlag 8a für den Bremskolben 1 ein
Keil angeordnet ist. Der Bremskolben 1 befindet sich im
direkten Kontakt mit dem einen Bremsbelag (nicht dargestellt), somit
in seiner Endposition der Arretierung. Sobald dieser Zustand durch
das hydraulische System (nicht dargestellt) erreicht ist, wird der
als Anschlag 8a angeordnete Keil über die Verzahnung 8b in
Pfeilrichtung verschoben, bis ein Andrücken an den Bremskolben 1 realisiert
ist. Durch die entsprechende konstruktive Ausgestaltung des hydraulischen
Bereichs des Bremssattels 2, die im vorliegenden Fall durch eine
winklige Anordnung einer Seitenwand des Bremssattels 2 realisiert
wurde, wird eine selbsthemmende Eigenschaft des Keils realisiert.
Die Bewegung des als Anschlag 8a angeordneten Keils erfolgt somit
direkt im hydraulischen Bereich des Bremssattels 2, was
zu einer Minimierung des erforderlichen Bauraums in vorteilhafter
Weise beiträgt.
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In 11 ist
der Längsschnitt
durch den Bremssattel 2 gemäß 10 dreidimensional
dargestellt. Dabei wird die kompakte Bauweise deutlich. Ein größerer Platzbedarf
für die
Anordnung eines Stellantriebs ist nicht erforderlich.
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In 12 ist
der Längsschnitt
durch einen Bremssattel 2 im arretierten Zustand schematisch und
vereinfacht dargestellt, bei dem ein als Anschlag 8a für den Bremskolben 1 angeordneter
Stößel eines Spindelsystems 8a, 8d angeordnet
ist. Dieses Spindelsystem 8a, 8d wird ebenfalls über einen
Elektromotor 8 angetrieben. Auch die Bewegung des als Anschlag 8a angeordneten
Stößels erfolgt
hierbei besonders vorteilhaft im hydraulischen Bereich des Bremssattels 2,
was ebenfalls zu einer Minimierung von Bauraum führt.