DE19502927A1 - Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Betriebs- und Fest­ stellbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige kombinierte Betriebs- und Feststellbremse ist aus der DE 37 32 303 A1 bekannt. Die bekannte Bremse weist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung in Form eines Bremszylinders mit zwei in entgegengesetzte Richtungen ver­ schiebbaren Bremskolben auf. Der Bremszylinder ist über eine erste hydraulische Zuleitung mit der übrigen Bremsanlage eines Fahrzeugs verbunden. Eine zweite hydraulische Zulei­ tung führt zu einer hydraulisch betätigbaren Feststellvor­ richtung in Form eines zum Bremszylinder im rechten Winkel angeordneten Hilfszylinders mit einem Hilfskolben, der einen Keil zwischen die beiden zuerst genannten Bremskolben im Bremszylinder schieben kann, um die beiden Bremskolben im zugespannten Zustand zu arretieren. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß für jede Bremse zwei hydraulische Zu­ leitungen erforderlich sind. Dadurch wird der Kostenaufwand für Material und Montage erheblich erhöht.

Es sind auch kombinierte Betriebs- und Feststellbremsen be­ kannt, bei denen für Betriebsbremsungen eine hydraulische Betätigungsvorrichtung und als Parkbremse mechanisch betä­ tigbare Feststellvorrichtungen vorgesehen sind. Diese Anord­ nungen haben aber den Nachteil, daß neben der hydraulischen Zuleitung für jede Bremse noch ein zusätzliches Bremsseil vorgesehen werden muß. Auch hier ergibt sich ein erhöhter Material- und Fertigungsaufwand. Darüberhinaus kann das Bremsseil erst nach dem Einbau der Bremse am Fahrzeug mon­ tiert werden. Diese Montage liegt üblicherweise nicht im Bereich des besonders sachkundigen Bremsenherstellers, son­ dern wird im allgemeinen vom Automobilhersteller durchge­ führt. Der Automobilhersteller hat hier neben dem Nachteil eines erhöhten Montageaufwandes zusätzlich das Risiko einer Fehlmontage zu tragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremse der genannten Art hinsichtlich der Betätigung der Feststellvorrichtung zu vereinfachen, so daß insbesondere der Aufwand für die Montage der Bremse am Fahrzeug verringert wird.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Kern der Lösung ist es, für die Betätigung der Betriebsbremse und der Feststellvorrichtung dieselbe hydraulische Zuleitung zu benutzen und die funktio­ nelle Trennung durch die Wahl verschiedener Druckbereiche für die verschiedenen Funktionen zu erzielen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, daß für die Betriebsbremsung der hydrauli­ sche Druck im Bereich von 0 bis 150 bar liegt, während für die Betätigung der Feststellvorrichtung ein Druckstoß im Bereich über 200 bar erforderlich ist. Dabei liegt der hy­ draulische Druck für die Betriebsbremsung in dem ansonsten üblichen Bereich, so daß diesbezüglich keine Änderung an der Bremsanlage erforderlich ist.

Um die Feststellvorrichtung gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sichern, ist gemäß Anspruch 3 vorgesehen, daß der Bremskol­ ben gegenüber dem Bremszylinder durch mechanische Rastmittel verrastbar ist. Es liegt jedoch auch im Bereich der vorlie­ genden Erfindung, den Bremskolben gegenüber dem Bremszylin­ der durch Reibschluß zu arretieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 4 sind die Rastmittel der Feststellvorrichtung mit­ tels eines hydraulischen Hilfskolbens betätigbar. Der Hilfs­ kolben besitzt eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der Bremskolben, so daß zur Erzeugung der für die Betä­ tigung der Rastmittel vorgesehenen Betätigungskräfte ein hoher hydraulischer Druck erforderlich ist. Weiterhin kann der Hilfskolben entgegen der Betätigungsrichtung durch eine Rückstellfeder beaufschlagt sein.

Eine derartige Rückstellfeder ist insbesondere vorteilhaft im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 5. Bei dieser Ausführungsform wird der Hilfskolben durch einen ersten Druckstoß in Betätigungsrichtung bewegt, wobei die Bewegung über eine mechanische Übertragungsvor­ richtung mit Speicherfunktion auf die Rastmittel übertragen wird. Dabei verrasten die Rastmittel den Bremskolben mit dem Bremszylinder. Nach dem Druckstoß kehrt der Hilfskolben un­ ter Wirkung der Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück, während der mechanische Speicher die Rastmittel in ihrer verrasteten Stellung hält. Bei einem zweiten Druckstoß bewegt sich der Hilfskolben wiederum in Betätigungsrichtung und wirkt erneut auf die mechanische Vorrichtung ein, die aber nun wieder in den ursprünglichen Schaltzustand zurück versetzt wird. Dabei werden die Rastmittel gelöst. Der Bremskolben ist jetzt wieder frei beweglich im Bremszylinder und kann in seine Ausgangsstellung zurückkehren. Dies ge­ schieht nach dem zweiten Druckstoß, wenn der hydraulische Druck vollkommen nachgelassen hat. Dann kehrt auch der Hilfskolben in seiner Ausgangsstellung zurück und die Fest­ stellvorrichtung ist bereit für eine erneute Betätigung.

In einem ersten Ausführungsbeispiel für die Feststellvor­ richtung ist gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß die Rastmittel aus Klinken bestehen, die über den Umfang des Bremskolbens verteilt angeordnet sind. Die Klinken greifen in eine Innen­ verzahnung der Bremszylinderbohrung ein. In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 7 können die Rastmittel aber auch am offenen Ende des Bremszylinders im Bereich der Stirnfläche des Bremskolbens angeordnet sein. Eine solche Anordnung hätte den Vorteil, daß keine zusätzlichen Ferti­ gungsmaßnahmen am Bremszylinder, insbesondere keine Innen­ verzahnung angebracht werden müßte.

Mit den Ansprüchen 8 bis 10 soll auch eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge unter Schutz gestellt werden, die mit einer erfindungsgemäßen Bremse ausgestattet ist. Dabei kann der zur Betätigung der Feststellvorrichtung erforderliche Druck­ stoß durch eine vorzugsweise elektrisch angetriebene hydrau­ lische Pumpe erzeugt werden. Als Druckmittelquelle kommt aber auch ein Druckmittelspeicher in Frage, der durch eine hydraulische Pumpe ständig wieder aufgeladen wird. Falls eine derartige Druckmittelquelle mit eigener Energieversor­ gung nicht zur Verfügung steht, kann der Druckstoß auch durch einen Druckübersetzer erzeugt werden, der vom Fahrer mittels eines Handhebels oder Fußpedals betätigbar ist.

Um den so erzeugten Druckimpuls in die für die Betriebsbrem­ sung vorgesehenen hydraulischen Leitungen einzuleiten ist in einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 vorgese­ hen, daß ein Umschaltventil die zur Erzeugung des Druckstoßes dienende Druckmittelquelle mit den hydraulischen Leitun­ gen verbindet. Ein derartiges Umschaltventil ist vorzugswei­ se elektrisch ansteuerbar, so daß die Feststellbremse durch einen elektrischen Impuls betätigt werden kann.

Für den Fall, daß bei einer Störung in der Bremsanlage ein Druckstoß zum Lösen der Feststellbremse nicht zur Verfügung steht, wird eine Hilfseinrichtung gemäß Anspruch 10 empfoh­ len. Durch zusätzliche mechanische Mittel ist hier die Fest­ stellvorrichtung ohne Druckimpuls lösbar. Insbesondere im Falle einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremse können so zusätzliche Probleme bei einem Stromausfall vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsge­ mäßen kombinierten Betriebs- und Feststellbremse im eingerasteten Zustand,

Fig. 2 einen Ausschnitt derselben Bremse im gelösten Zu­ stand.

Eine erfindungsgemäße kombinierte Betriebs- und Feststell­ bremse besitzt wie in den Zeichnungen dargestellt eine hy­ draulische Betätigungsvorrichtung 1, die einen Bremszylinder 2 und einen Bremskolben 3 aufweist. Bei einer Betriebsbrem­ sung wird der Innenraum 4 des Bremszylinders 2 über eine hydraulische Zuleitung 5 unter hydraulischen Druck gesetzt, bis sich der druckbeaufschlagte Bremskolben 3 in Axialrich­ tung 6 aus dem Bremszylinder 2 herausverschiebt, um mit sei­ ner Stirnfläche 7 gegen einen nicht gezeigten Bremsbelag zu drücken und diesen an eine nicht gezeigte Bremsscheibe zu pressen. Die dargestellte hydraulische Betätigungsvorrich­ tung 1 ist für eine Scheibenbremse bestimmt und als Bestand­ teil eines Bremssattels zusammen mit diesem geeignet, zwei Bremsbeläge an die gegenüberliegenden Axialseiten der Brems­ scheibe anzudrücken und zuzuspannen.

Prinzipiell läßt die Erfindung auch eine Ausführungsform für eine Trommelbremse zu, die jedoch hier nicht dargestellt wurde.

Die dargestellte Bremse besitzt weiterhin eine hydraulisch betätigbare Feststellvorrichtung 8 zum Arretieren des Brems­ kolbens 3 im zugespannten Zustand. Erfindungsgemäß ist die Feststellvorrichtung 8 über die für die Betriebsbremsung vorgesehene hydraulische Zuleitung 5 durch einen Druckstoß betätigbar, wobei der Druckstoß in einem Druckbereich ober­ halb des für Betriebsbremsungen vorgesehenen Druckbereichs liegt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind für die Betriebsbremsungen ein Druckbereich von 0 bis 150 bar und für die Betätigung der Feststellvorrichtung 8 ein Druckstoß im Bereich über 200 bar vorgesehen.

Die Feststellvorrichtung 8 besitzt mechanische Rastmittel zum Verrastendes Bremskolbens 3 gegenüber dem Bremszylinder 2. Die Rastmittel bestehen aus Klinken 9, die in eine Innen­ verzahnung 10 der Bremszylinderbohrung 11 einrastbar sind. Die Klinken 9 sind über den Umfang des Bremskolbens 3 ver­ teilt und in den Kolbenkörper versenkbar angeordnet. Die Klinken 9 besitzen ein erstes spitzes Ende 12, das in einer Vertiefung 13 des Bremskolbens 3 schwenkbar gelagert ist, und ein zweites Ende 14, das mittels einer Feder 15 in Rich­ tung auf die Bremskolbenachse zu (Löserichtung) elastisch vorgespannt ist. Weiterhin besitzt die Feststellvorrichtung 8 einen hydraulischen Hilfskolben 16, der auf einen mecha­ nischen Speicher 17 einwirkt. Der mechanische Speicher 17 kann zwei verschiedene Schaltzustände speichern, von denen einer zur Verrastung und der andere zum Lösen der Klinken 9 führt. Zur Feststellvorrichtung 8 gehört noch eine Rück­ stellfeder 18, die mit ihrem einen Ende in Axialrichtung 6 an einem Kolbenboden 19 und mit ihrem anderen Ende in die Gegenrichtung an dem mechanischen Speicher 17 abgestützt ist. Ein topfförmiges Übertragungselement 20 überträgt eine Axialbewegung des mechanischen Speichers 17 auf die Klinken 9.

Die Feststellvorrichtung 8 funktioniert wie folgt:
Durch die hydraulische Zuleitung 5 wird Hydraulikflüssigkeit in den Innenraum 4 des Bremszylinders 2 gepreßt, wobei sich der Bremskolben 3 wie auch bei einer Betriebsbremsung in Axialrichtung 6 in Bewegung setzt und die Bremsbeläge zuge­ spannt werden. Bei Erreichen des Betätigungsdrucks für die Feststellvorrichtung 8 im Bereich über 200 bar setzt sich der Hilfskolben 16 in Axialrichtung 6 in Bewegung und ver­ schiebt dabei einen Teil des mechanischen Speichers 17 bis zu einer Umschaltstellung. Nach dem Ende des Druckstoßes ist der mechanische Speicher 17 umgeschaltet und gibt nun­ mehr die Bewegung entgegen der Richtung 6 frei. Der Hilfs­ kolben 16 wird durch die Rückstellfeder 18 zusammen mit dem Übertragungselement entgegen der Richtung 6 in seine Aus­ gangsstellung zurückgeschoben. Dabei schiebt das Übertra­ gungselement 20 unter Wirkung der Rückstellfeder 18 mit sei­ nem radial äußeren Rand die Klinken 9 radial nach außen, bis die Rastzähne 21 in die Innenverzahnung 10 der Bremszylin­ derbohrung 11 eingreifen. Jetzt ist der Bremskolben 3 gegen­ über dem Bremszylinder 2 verrastet und die Bremse ist im zugespannten Zustand festgestellt. Der hydraulische Druck im Innenraum 4 und in der hydraulischen Zuleitung kann jetzt vollständig absinken, ohne daß sich die Bremse löst.

Zum Lösen der Bremse wird erneut hydraulischer Druck über die Zuleitung 5 in den Innenraum 4 des Bremszylinders 2 ge­ geben. Dabei wird zunächst der Bremskolben 3 mit Druck be­ aufschlagt, bis die Klinken 9 gegenüber der Innenverzahnung 10 entlastet sind. Eine weitere Erhöhung des hydraulischen Drucks führt zu einer erneuten Betätigung des Hilfskolbens 16, der sich wiederum entgegen der Kraft der Rückstellfeder 18 in Axialrichtung 6 bewegt und dabei über den mechanischen Speicher das Übertragungselement 20 in dieselbe Richtung 6 verschiebt. Die entlasteten Klinken 9 kehren bei verschobe­ nem Übertragungselement 20 unter Wirkung der Feder 15 in ihre Lösestellung zurück, wobei sie sich radial in Richtung auf die Kolbenachse zu bewegen. In dieser Betriebsphase schaltet wiederum der mechanische Speicher 17 in seinen Lö­ sezustand um, so daß er das Übertragungselement 20 nach dem Ende des Druckstoßes in der Lösestellung entgegen der Kraft der Rückstellfeder 18 festhält. Ein weiteres Nachlassen des hydraulischen Drucks hat ein Verschwinden der Zuspannkraft des Bremskolbens 3 zur Folge, wobei sich die Bremse vollkom­ men löst. Der mechanische Speicher 17 arbeitet gemäß der obigen Beschreibung nach Art des Kugelschreiberprinzips.

Der zur Betätigung der Feststellvorrichtung 8 erforderliche Druckstoß wird durch eine nicht gezeigte elektrisch ange­ triebene hydraulische Pumpe erzeugt, die der Fahrer des Fahrzeugs mittels eines elektrischen Kontakts aktiviert. Dabei wird gleichzeitig ein nicht gezeigtes elektrisch an­ steuerbares Umschaltventil betätigt, das die hydraulischen Zuleitungen 5 der Radbremsen von der für Betriebsbremsungen vorgesehenen Druckmittelquelle auf die zur Betätigung der Feststellbremse vorgesehene elektrische Pumpe umschaltet.

Claims (10)

1. Kombinierte Betriebs- und Feststellbremse, mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung (1), die zumindest einen Bremszylinder (2) mit zumindest einem Bremskolben (3) aufweist, der bei einer Betriebsbremsung durch Be­ aufschlagung mit hydraulischem Druck aus einer hydrau­ lischen Zuleitung (5) im Bremszylinder (2) verschiebbar ist, um Bremsbeläge oder Bremsbacken zuzuspannen, und mit einer hydraulisch betätigbaren Feststellvorrichtung (8) zum Arretieren des Bremskolbens (3) im zugespannten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvor­ richtung (8) über die für die Betriebsbremsung vorgese­ hene hydraulische Zuleitung (5) durch einen Druckstoß betätigbar ist, der in einem Druckbereich oberhalb des für Betriebsbremsungen vorgesehenen Druckbereichs liegt.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druck für eine Betriebsbremsung im Bereich unter 150 bar und der Druckstoß für die Betätigung der Feststellvorrichtung (8) im Bereich über 200 bar liegt.

3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung (8) mechanische Rastmittel (9, 10) zum Verrasten des Bremskolbens (3) gegenüber dem Bremszylinder (2) aufweist.

4. Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung (8) einen hydraulischen Hilfskol­ ben (16) zur Betätigung der Rastmittel (9) aufweist.

5. Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung (8) einen mechanischen Speicher (17) aufweist, der mit den Rastmitteln (9) und dem Hilfskolben (16) nach der Art des Kugelschreiberprin­ zips zusammenwirkt, so daß bei einer ersten Betätigung des Hilfskolbens (16) durch einen ersten Druckstoß die Rastmittel (9, 10) verrasten und bei einer zweiten Betä­ tigung des Hilfskolbens (16) durch einen zweiten Druck­ stoß die Rastmittel (9, 10) gelöst werden.

6. Bremse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rastmittel (9, 10) Klinken (9) aufweisen, die über den Umfang des Bremskolbens (3) verteilt, in den Kolbenkörper versenkbar angeordnet und in eine Innenverzahnung (10) der Bremszylinderbohrung (11) einrastbar sind.

7. Bremse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rastmittel am offenen Ende des Bremszylinders (2) im Bereich der Stirnfläche (7) des Bremskolbens (3) angeordnet sind.

8. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zur Betätigung der Feststellvorrich­ tung (8) erforderliche Druckstoß durch eine vorzugswei­ se elektrisch angetriebene hydraulische Pumpe oder durch einen Druckübersetzer erzeugt wird, der vom Fah­ rer mittels eines Handhebels oder Fußpedals betätigbar ist.

9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise elektrisch ansteuerbares Umschalt­ ventil vorgesehen ist, über das der Druckimpuls in die für die Betriebsbremsung vorgesehenen hydraulischen Zuleitungen (5) einleitbar ist.

10. Bremsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzliche mechanische Mittel zum Lösen der Feststellvorrichtung (8) ohne Druckimpuls vorgese­ hen sind.