DE19913497A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer kombinierten Reibungsbremse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer kombinierten Reibungsbremse (1) zur Umsetzung einer Betriebs- sowie einer Feststellbremsfunktion, mit einer ersten Betätigungseinrichtung (9) der Reibungsbremse (1) zur Umsetzung der Betriebsfunktion und mit einer der ersten Betätigungseinrichtung (9) unabhängigen zweiten Betätigungseinrichtung (10) zur Umsetzung der Feststellbremsfunktion. Zur vereinfachten Realisierung der Feststellbremsfunktion sowie zur sicheren und genauen Einstellung eines gewünschten Bremslüftspieles ist vorgesehen, die Reibungsbremse als kombinierten Scheibenbremssattel (1) auszuführen und die zweite Betätigungseinrichtung (10) mit einer elektromotorischen Einheit (11) zu versehen. Durch Zwischenschaltung einer mechanischen Übertragungsvorrichtung (14) zwischen der elektromotorischen Einheit (11) und dem Scheibenbremssattel (1) ist es einerseits möglich, auf einfachem Wege die Betätigungskraft in die Bremse zu übertragen und andererseits das Luftspiel gezielt einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer kombinierten Reibungsbremse zur Umset­ zung sowohl einer Betriebs- wie auch einer Feststellbrems­ funktion. Derartige Bremsanlagen mit kombinierten Reibungs­ bremsen besitzen in der Regel zwei voneinander getrennte Betätigungseinrichtungen, von denen eine erste Betätigungs­ einrichtung zur Umsetzung der Betriebsbremsfunktion und eine zweite von der ersten Betätigungseinrichtung unabhängige zweite Betätigungseinrichtung zur Umsetzung der Feststell­ bremsfunktion vorgesehen ist.

So ist der DE 196 20 344 A1 eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge zu entnehmen mit einer hydraulisch zuspannbaren, kombinierten Betriebs- und Feststellbremse, die über eine mechanische Verriegelungsvor­ richtung verfügt. Dabei wird die Feststellbremsfunktion der hydraulisch bereits zugespannten, kombinierten Betriebs- und Feststellbremse durch Aktivierung einer elektromechanisch betätigbaren Verriegelungsvorrichtung realisiert. Die offen­ barte Verriegelungsvorrichtung ist jeweils in die kombinier­ te Radbremse integriert und erfordert in jedem Falle eine Nachstellvorrichtung, welche dem Reibbelagverschleiß der in der Radbremse angeordneten Bremsbacken Rechnung trägt und somit einen etwa gleichbleibenden Betätigungsweg ermöglicht. Dabei muß notwendigerweise zur Einhaltung eines in etwa konstanten Betätigungsweges der Reibbelagverschleiß der Bremsbacken ausgeglichen werden, da bei der kombinierten Radbremse die Bremsbacken sowohl bei der Feststellbrems- wie auch bei der Betriebsbremsfunktion zur Übertragung der Bremskräfte herangezogen werden. Insgesamt erfordert die Notwendigkeit einer Nachstellvorrichtung einen zusätzlichen baulichen wie auch kostenspezifischen Aufwand.

Weiterhin ist es aus der EP 0 825 081 A1 bekannt, die Rei­ bungsbremsen einer Feststellbremsanlage sowohl durch einen hydraulischen Druckerzeuger als auch durch eine elektrome­ chanische Stelleinheit zu betätigen. Dabei wird ein Wechsel zwischen den beiden Betätigungsarten (hydraulisch oder elek­ tromechanisch) zugelassen. Mittels einer zusätzlichen Steu­ ereinheit kann der Wechsel zwischen den Betriebsarten in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeuges gezielt vorgege­ ben werden. Als nachteilig bei einer derartigen Feststell­ bremsanlage wird der nicht unerhebliche elektronische Hard- und Softwareaufwand empfunden, der insbesondere im Sinne einer Redundanzauslegung möglichen Fehlerfällen in der Brem­ sanlage Rechnung tragen muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Kraft­ fahrzeugbremsanlage mit zumindest einer kombinierten Rei­ bungsbremse anzugeben, die unter Berücksichtigung eines einfache Gesamtaufbaus zwei voneinander unabhängige Betäti­ gungseinrichtungen für die Betriebsbremsfunktion und die Feststellbremsfunktion aufweist sowie ohne eine zusätzliche in die Bremsanlage integrierte mechanische Nachstellvorrich­ tung auskommt.

Erfüllt wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1. Danach verfügt die Kraftfahrzeug- Bremsanlage über zumindest eine kombinierte Reibungsbremse zur Umsetzung der Betriebs- sowie der Feststellbremsfunkti­ on. Dazu ist eine erste Betätigungseinrichtung zur Umsetzung der Betriebsbremsfunktion und eine von der ersten Betäti­ gungseinrichtung unabhängige zweite Betätigungseinrichtung der Reibungsbremse zur Umsetzung der Feststellbremsfunktion vorgesehen. Dabei ist die Reibungsbremse als kombinierter Scheibenbremssattel ausgeführt, wobei die zweite Betäti­ gungseinrichtung eine elektromotorische Einheit zur Zuspan­ nung des Scheibenbremssattels aufweist. Der Einsatz eines kombinierten Scheibenbremssattels ermöglicht die günstige Realisierung einer fein dosierbaren Betriebs- wie auch Fest­ stellbremsfunktion unter Gewährleistung sämtlicher allgemei­ ner Vorteile einer Scheibenbremsanordnung. Weiterhin gestat­ tet die elektromotorische Einheit zur Zuspannung des Schei­ benbremssattels im Falle einer Feststellbremsung durch Akti­ vierung der zweiten Betätigungseinrichtung eine komfortable Funktionalität.

In einer bevorzugten Ausführung besitzt die zweite Betäti­ gungseinrichtung eine elektronische Regelvorrichtung zur Ansteuerung der elektromotorischen Einheit für die Fest­ stellbremsfunktion. Dadurch kann einerseits die Bremskraft während der Feststellbremsung fein dosiert werden sowie das erforderliche Luftspiel zwischen Reibelementen des kombi­ nierten Scheibenbremssattels und der zugehörigen Scheiben­ bremse durch eine entsprechende Regelstrategie der Regelvor­ richtung gezielt reguliert werden. Dadurch kann der über die Lebensdauer der Reibelemente auftretende Reibbelagverschleiß berücksichtigt werden und eine entsprechend auftretende Betätigungswegverlängerung im Falle einer Feststellbremsbe­ tätigung durch die elektronische Regelvorrichtung in Verbin­ dung mit der elektromotorischen Einheit ausgeglichen werden. Eine zusätzliche mechanische Nachstellvorrichtung zum Aus­ gleich des Reibbelagverschleißes im Bremssattel kann vor­ teilhaft entfallen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist die zweite Betä­ tigungseinrichtung eine mechanische Kraftübertragungsvor­ richtung auf, welche in der Lage ist, eine Bremskraft ausge­ hend von der elektromotorischen Einheit zu zumindest einem an eine Bremsscheibe anlegbaren Reibelement des kombinierten Scheibenbremssattels zu übertragen. Dadurch entsteht eine kraftübertragende Wirkverbindung zwischen der elektromotori­ schen Einheit und zumindest einem der Reibelemente, die einen direkten mechanischen Durchgriff auf das Reibelement zuläßt und vorteilhaft einfach gestaltet werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfaßt die Kraftüber­ tragungsvorrichtung zumindest zwei in Betätigungsrichtung des Scheibenbremssattels zueinander verschiebbare Übertra­ gungselemente, von denen ein erstes Übertragungselement in kraftübertragender Wirkverbindung mit zumindest einem Reibe­ lement steht und ein zweites Übertragungselement in kraftübertragender Wirkverbindung mit einem Gehäuse des Scheibenbremssattels steht, wobei das Reibelement in Betäti­ gungsrichtung des Scheibenbremssattels verschiebbar im Ge­ häuse angeordnet ist. Eine derartige Kraftübertragungsvor­ richtung kann beispielsweise als Bowdenzug ausgebildet sein oder aber als eine ähnliche Vorrichtung, bei der zwei von­ einander getrennte Übertragungselemente zueinander ver­ schiebbar angeordnet sind. Im einzelnen wird durch eine derartige Anordnung durch das erste Übertragungselement die Bremskraft unmittelbar von der elektromotorischen Einheit zumindest einem der Reibelemente zugeleitet, während das zweite Übertragungselement die als Folge auftretenden Reak­ tionskräfte über das Gehäuse des Scheibenbremssattels abzu­ stützen vermag.

Schließlich wird um Schutz ersucht für ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer gattungsgemäßen Bremsanlage, die über eine elektronische Regelvorrichtung verfügt, wobei durch die elektronische Regelvorrichtung eine Ansteuerung der elektromotorischen Einheit derart erfolgt, daß ein etwa gleich bleibendes Luftspiel zwischen Reibelement und Brems­ scheibe im unbetätigten Zustand des Scheibenbremssattels eingestellt wird. Dadurch wird dem zunehmenden Reibbelagver­ schleiß über die Lebensdauer eines Reibelementes Rechnung getragen und der Belagverschleiß durch entsprechende An­ steuerung der elektromotorischen Einheit ausgeglichen. Eine selbsttätige mechanische Nachstellvorrichtung zur Berück­ sichtigung des Reibbelagverschleißes kann entfallen. Gleich­ zeitig kann durch entsprechende Gestaltung einer Regelstra­ tegie der Regelungsvorrichtung die Einhaltung des gewünsch­ ten Luftspieles verbessert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Regelvorrichtung den jeweiligen Ist-Zustand des Luftspieles sensiert, um durch Vergleich mit einem entspre­ chenden Soll-Wert bei vorliegender Regelabweichung eine entsprechende Ansteuerung der elektromotorischen Einheit zu veranlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1a, b eine geschnittene Ansicht einer Prinzipdarstellung einer Kraftfahrzeugbremsanage mit kombiniertem Schei­ benbremssattel sowie einer Betätigungseinrichtung zur Realisierung der Feststellbremsfunktion.

Fig. 1a zeigt in Prinzipdarstellung einen kombinierten Scheibenbremssattel 1 mit zwei voneinander getrennten Betä­ tigungseinrichtungen zur Umsetzung der Betriebs- wie auch der Feststellbremsfunktion. Dabei sind im Gehäuse zwei des Scheibenbremssattels 1 zwei Bremsbacken 4, 5 in bekannter Weise in Betätigungsrichtung 3 verschiebbar aufgenommen. Der kombinierte Scheibenbremssattel 1 ist vorzugsweise als Schwimmsattel ausgeführt, wobei im Falle einer Bremsbetäti­ gung durch eine der Betätigungseinrichtungen eine erste Bremsbacke 4 direkt und eine zweite Bremsbacke 5 indirekt durch Verschiebung des Gehäuses 2 entgegen der Betätigungs­ richtung 3 indirekt mit einer Bremsscheibe 6 in Anlage ge­ bracht werden kann. Hierzu ist es erforderlich, den Schei­ benbremssattel 1 in Betätigungsrichtung 3 verschiebbar im Fahrzeug zu lagern. Zur Realisierung der Betriebsbremsfunk­ tion besitzt der kombinierte Scheibenbremssattel 1 eine aus einem Kolben 7 sowie einer Zylinderbohrung 8 bestehende hydraulische Betätigungseinheit 9, die von einem hydrauli­ schen Druckerzeuger (z. B. Hauptzylinder, Booster, ESP-Pumpe etc.) beaufschlagbar ist. Durch den hydraulischen Drucker­ zeuger in Kombination mit der hydraulischen Betätigungsein­ heit 9 im Scheibenbremssattel wird somit die erste Betäti­ gungseinrichtung gebildet. Generell kann die erste Betäti­ gungseinrichtung auch anders als hydraulisch umgesetzt sein, beispielsweise elektrisch in Form einer Brake by Wire- Einrichtung.

Darüber hinaus weist die Bremsanlage eine zweite eigenstän­ dige Betätigungseinrichtung 10 auf, die zur Umsetzung der Feststellbremsfunktion dient. Dazu wird die vom Fahrer ein­ gesteuerte, gewünschte Bremskraft mittels einer elektromoto­ rischen Einheit 11 in Verbindung mit einer elektronischen Regelvorrichtung 12 aufgebaut und durch ein zwischengeschal­ tetes Untersetzungsgetriebe 13 sowie eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung 14 in den kombinierten Schei­ benbremssattel 1 eingeleitet. Im gezeigten Ausführungsbei­ spiel wird bei einer Feststellbremsbetätigung die Drehzahl der elektromotorischen Einheit 11 mittels eines Schneckenge­ triebes 13 auf eine Rolle 15 übertragen, wobei die Drehzahl der Rolle 15 gegenüber der Motordrehzahl stark reduziert ist. Selbstverständlich ist es zur Erfüllung des Erfindungs­ gedankens nicht notwendigerweise erforderlich, das gezeigte Schneckengetriebe zu verwenden, sondern es ist auch jedes andere Untersetzungsgetriebe 13 denkbar, welches die erfor­ derliche Drehzahlreduzierung bei gleichzeitiger Übertra­ gungskrafterhöhung liefert. Als Fortentwicklung ist es eben­ falls denkbar, das Untersetzungsgetriebe 13 bereits in die elektromotorische Einheit 11 zu integrieren und somit ein Kompaktmodul zu bilden. In der gezeigten Ausführungsvariante sind die elektromotorische Einheit 11, die elektronische Regelvorrichtung 12 sowie das Untersetzungsgetriebe 13 zu einem Modul zusammengefaßt und innerhalb eines Betätigungs­ gehäuses 16 untergebracht. Dieses Betätigungsgehäuse 16 ist fahrzeugfest montiert.

Zwischen Betätigungsgehäuse 16 und Scheibenbremssattel 1 ist zur Übertragung der Betätigungskraft während einer Fest­ stellbremsung ein in der Art eines Bowdenzugs ausgeführter Seilzug 22 vorgesehen. Dieser besteht aus einer Ummantelung 17 sowie einem gegenüber der Ummantelung 17 in Betätigungs­ richtung 3 verschiebbar angeordneten Seil 18. Das Seil 18 ist an seinem ersten Ende an der Rolle 15 befestigt sowie aufgewickelt und an seinem zweiten Ende über ein Abstützele­ ment 19 derart mit dem Gehäuse 2 verbunden, daß eine über die elektromotorische Einheit 11 eingeleitete Zugkraft ent­ gegen der Betätigungsrichtung 3 auf das Gehäuse 2 übertrag­ bar ist. Die das Seil 18 umgebende Ummantelung 17 ist einer­ seits mit dem Betätigungsgehäuse 16 verbunden und steht andererseits über einen Käfig 20 mit Druckstange 21 in kraftübertragender Wirkverbindung mit dem Bremskolben 7. Die erfindungsgemäße mechanische Kraftübertragungsvorrichtung 14 gestattet damit die Umsetzung der von der elektromotorischen Einheit 11 veranlaßte Betätigungskraft entgegen der Betäti­ gungsrichtung 3 in eine auf den Bremskolben 7 wirkende Zu­ spannkraft in Betätigungsrichtung 3.

Die Gesamtanordnung der Bremsanlage mit einer elektromotori­ schen Einheit 11 zur Erzeugung der Zuspannkraft im Falle einer Feststellbremsbetätigung erlaubt den Wegfall einer konventionellen mechanischen Nachstellvorrichtung zum Aus­ gleich des Reibbelagverschleißes im normalen Bremsenbetrieb. Für die gezeigte Anordnung wird dem über der Lebensdauer der Bremsbacken 4, 5 zunehmenden Reibbelagverschleiß in der Weise Rechnung getragen, daß die elektronische Regelvorrichtung 12 unter Anwendung einer entsprechend gestalteten Regelstrate­ gie die elektromotorische Einheit 11 in der Art ansteuert und regelt, daß ein nahezu konstantes Luftspiel zwischen Bremsbacken 4, 5 und Bremsscheibe 6 eingestellt wird. Dazu wird der Seilzug 22 bei entspannter Bremse nur so weit in der Spannung des Seiles 18 reduziert, daß das gewünschte Luftspiel erhalten bleibt. In diesem Zusammenhang ist es sinnvoll, das Bremslüftspiel zu sensieren und der elektroni­ schen Regelvorrichtung entsprechende Daten zuzuleiten, um bei entsprechender Regelabweichung des Bremslüftspiels kor­ rigierend einzugreifen. Im konkreten Ausführungsfall bewirkt ein auftretender Reibbelagverschleiß eine entsprechende Aufwicklung des Seiles 18 auf der Rolle 15, wodurch der Bremskolben 7 entsprechend dem aufgetretenen Reibbelagver­ schleiß in Betätigungsrichtung 3 nachgeschoben wird.

Fig. 1b zeigt in vergrößerter Darstellung die Funktion der Umsetzung der auf das Seil 18 entgegen der Betätigungsrich­ tung 3 wirkenden Zugkraft 23 in eine in Betätigungsrichtung 3 wirkende Druckkraft 24 auf den Bremskolben 7. Dabei ist das Seil 18 mit einem Abstützelement 19 verbunden, welches fest mit dem Gehäuse 2 des kombinierten Scheibenbremssattels 1 verbunden ist. Somit wird die entgegen der Betätigungs­ richtung 3 wirkende Zugkraft 23 des Seiles 18 auf das Gehäu­ se 2 übertragen. Zur Aufnahme der infolge der Seilzugkraft entstehenden Reaktionskräfte stützt sich die Ummantelung 17 über einen Käfig 20 sowie eine Druckstange 21 am Bremskolben 7 ab. Dadurch wird am Bremskolben 7 eine Druckkraft 24 in Betätigungsrichtung 3 erzeugt. Zur freien und unabhängigen hydraulischen Betätigung des Kolbens 7 liegt die Druckstange 21 lediglich am Kolbenboden an und ist nicht mit diesem fest verbunden, so daß sich bei rein hydraulischer Betätigung des Scheibenbremssattels 1 während einer Betriebsbremsung der Bremskolben frei von der Druckstange 21 entfernen kann. Abstützelement 19 und Käfig 20 sind ebenso wie die Ummante­ lung 17 und das Seil 18 in Betätigungsrichtung 3 des Brems­ kolbens 7 verschiebbar zueinander angeordnet und erlauben auf diesem Wege die gewünschte Betätigungskraftumsetzung.

Allgemein ist die Erfindung selbstverständlich nicht aus­ schließlich auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Neben dem gezeigten Seilzug 22 sind auch andere geeignete Übertragungselemente 14 denkbar, die die gewünschte Betäti­ gungskraftumsetzung gestatten. Insbesondere mechanische Kraftübertragungsvorrichtungen 14 mit zwei zueinander ver­ schiebbaren starren Übertragungselementen erscheinen hierzu geeignet.

Claims (6)

1. Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer kombinierten Reibungsbremse zur Umsetzung einer Be­ triebs- sowie einer Feststellbremsfunktion, mit einer ersten Betätigungseinrichtung (9) der Reibungsbremse zur Umsetzung der Betriebsbremsfunktion und mit einer von der ersten Betätigungseinrichtung (9) unabhängi­ gen zweiten Betätigungseinrichtung (10) zur Umsetzung der Feststellbremsfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse als kombinierter Scheiben­ bremssattel (1) ausgeführt ist, wobei die zweite Be­ tätigungseinrichtung (10) eine elektromotorische Ein­ heit (11) zur Zuspannung des Scheibenbremssattels (1) aufweist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungseinrichtung (10) eine elek­ tronische Regelvorrichtung (12) aufweist zur Ansteue­ rung der elektromotorischen Einheit (11).

3. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungs­ einrichtung (10) eine mechanische Kraftübertragungs­ vorrichtung (14) aufweist, welche in der Lage ist, eine Bremskraft ausgehend von der elektromotorischen Einheit (11) zu zumindest einem an eine Bremsscheibe (6) anlegbaren Reibelement (4) des kombinierten Scheibenbremssattels (1) zu übertragen.

4. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsvorrichtung (14) zumindest zwei in Betätigungsrichtung (3) des Reibelementes (4) übereinander verschiebbare Übertragungselemente (17, 18) aufweist, von denen ein erstes Übertragungse­ lement (17) in kraftübertragender Wirkverbindung mit zumindest einem Reibelement (4) steht und ein zweites Übertragungselement (18) in kraftübertragender Wirk­ verbindung mit einem Gehäuse (2) des Scheibenbrems­ sattels (1) steht, wobei das Reibelement (4) in Betä­ tigungsrichtung (3) verschiebbar im Gehäuse (2) ange­ ordnet ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsvorrichtung (14) einen Seil­ zug (22) aufweist.

6. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Bremsan­ lage zumindest nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die Regelvorrichtung (12) sowie ent­ sprechende Ansteuerung der elektromotorischen Einheit (11) ein etwa gleichbleibendes Luftspiel zwischen Reibelement (4) und Bremsscheibe (6) im unbetätigten Zustand des Scheibenbremssattels (1) eingestellt wird.