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GEBIE T
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Die vorliegenden Lehren beziehen sich auf einen einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus und auf ein Bremssystem mit einem einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus.
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HINTERGRUND
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Ein Bremssystem kann zum Verlangsamen oder Anhalten eines sich in Bewegung befindenden Fahrzeugs verwendet werden. Bremssysteme umfassen in der Regel einen Bremssattel, innenliegende und außenliegende Bremsklötze und einen oder mehrere Bremskolben. Während der Betätigung des Bremssystems wird bzw. werden der eine oder die mehreren Bremskolben bewegt, wodurch bewirkt wird, dass sich die Bremsklötze dahingehend in den Kontakt mit einer Bremsscheibe bewegen, eine Klemmkraft zum Verlangsamen oder Anhalten des Fahrzeugs zu erzeugen.
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Einige Bremssysteme umfassen des Weiteren elektromechanische Feststellbremssysteme zur Verhinderung einer Bewegung eines angehaltenen oder geparkten Fahrzeugs. Einige Feststellbremssysteme umfassen einen oder mehrere Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen, die dahingehend wirken, ein Eingangsdrehmoment in eine lineare Kraft zum Bewegen des einen oder der mehreren Bremskolben und der Bremsklötze in den Kontakt mit der Bremsscheibe zur Erzeugung der Klemmkraft, die zur Verhinderung einer Bewegung des Fahrzeugs erforderlich ist, umzuwandeln.
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Mit der Zeit verschleißen Bremsklötze tendenziell ungleichmäßig, wodurch ein Zustand hervorgerufen wird, der als Kegelverschleiß bekannt ist, wobei ein vorderes Ende des Bremsklotzes mehr verschleißt als das hintere Ende des Bremsklotzes. Dadurch bewegt sich das vordere Ende des Bremsklotzes im Vergleich zu dem hinteren Ende des Bremsklotzes näher an die Bremsscheibe heran. Wenn es bei Bremssystemen mit zwei oder mehr Bremskolben zu Kegelverschleiß kommt, passt der Bremskolben, der an dem vorderen Ende des Bremsklotzes positioniert ist, während der Betätigung der Betriebsbremse in der Regel automatisch seine Position bezüglich des Bremsklotzes an, indem er sich aus der Sattelbohrung heraus und näher an das vordere Ende des Bremsklotzes, der sich näher an die Bremsscheibe heran bewegt hat, heran bewegt, so dass das Bremssystem während nachfolgenden Betätigungen der Betriebsbremse weiterhin anspricht.
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Jedoch passen sich Feststellbremssysteme, die in Bremssysteme mit zwei oder mehr Bremskolben integriert sind, nicht automatisch zum Ausgleich des Verschleißes der Bremsklötze während der Betätigung der Betriebsbremse an. Stattdessen sind einige Feststellbremssysteme dazu ausgeführt, nach der Betätigung des Feststellbremssystems Anpassungen an Belägeverschleiß oder Kegelverschleiß vorzunehmen. Wenn jedoch ein Feststellbremssystem selten benutzt wird und/oder wenn der Verschleiß des Bremsklotzes seit der letzten Betätigung der Feststellbremse beträchtlich ist, kann mehr Zeit zur dahingehenden Bewegung der Elemente des Feststellbremssystems, die zum Halten des Fahrzeugs in einer angehaltenen oder geparkten Position nötige Klemmkraft zu erzeugen, erforderlich sein.
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Es kann somit wünschenswert sein, über ein Feststellbremssystem zu verfügen, das sich automatisch während der Betätigung der Betriebsbremse oder während einer Bremsenbetätigung dahingehend anpassen kann, Bremsklotzverschleiß oder Kegelverschleiß auszugleichen, so dass bei Betätigung der Feststellbremse eine Klemmkraft schnell und in ausreichendem Maße erzeugt werden kann.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegenden Lehren stellen ein Feststellbremssystem bereit, das automatisch während der Betätigung der Betriebsbremse oder während einer Bremsenbetätigung dahingehend angepasst wird, Bremsklotzverschleiß oder Kegelverschleiß auszugleichen, so dass bei Betätigung der Feststellbremse eine Klemmkraft schnell und in ausreichendem Maße an beiden Bremskolben erzeugt wird.
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Während der Betätigung der Betriebsbremse wird die Position eines oder mehrerer Bremskolben bezüglich eines Bremsklotzes dahingehend angepasst, Bremsklotzverschleiß auszugleichen. Insbesondere passt jeder der Bremskolben, wenn der Bremsklotz mit der Zeit verschleißt und sich näher an die Bremsscheibe heranbewegt, seine Position bezüglich des Bremsklotzes durch Herausbewegen aus dem Kolbenschuh und/oder der Sattelbohrung auf den Bremsklotz zu an. Die vorliegenden Lehren stellen einen hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bereit, der automatisch eingestellt wird, wenn die Position des Bremskolbens während einer normalen Betätigung der Betriebsbremse angepasst wird. Somit kann der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bei Aktivierung des Feststellbremssystems schnell eine ausreichende Klemmkraft zur Verhinderung einer Bewegung eines geparkten oder angehaltenen Fahrzeugs bereitstellen. Anders ausgedrückt bewegt sich der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus während der Betätigung der Betriebsbremse mit dem entsprechenden Bremskolben. Der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bewegt sich mit dem entsprechenden Bremskolben, wenn der Bremskolben seine Position bezüglich des Bremsklotzes zum Ausgleich des Verschleißes durch Herausbewegen aus dem Kolbenschuh und/oder der Sattelbohrung auf den Bremsklotz zu anpasst. Somit bleibt die allgemeine oder relative Position der Mutter bezüglich der Kolbentasche oder der unteren Wand davon allgemein gleich oder konstant. Dies gestattet vorteilhafterweise eine schnelle und effiziente Betätigung der Feststellbremse. Wenn sich die Position der Mutter des Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus nicht bewegt hat oder ihre Position mit dem entsprechenden Bremskolben während der Betätigung der Betriebsbremse nicht angepasst wurde, kann ein Spalt zwischen der Mutter und der unteren Taschenwand mit der Zeit größer werden, wodurch mehr Zeit zum Betätigen der Feststellbremse und/oder Erzeugen der zum Halten des Fahrzeugs in einer angehaltenen oder geparkten Position nötigen Klemmkraft erforderlich werden kann.
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Diese Lehren stellen ein Bremssystem bereit, das einen Bremssattel; einen Bremskolben, der in dem Bremssattel gestützt wird, wobei der Bremskolben eine Kolbentasche umfasst; und einen Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus, wobei der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus eine in der Kolbentasche positionierte Mutter umfasst, umfasst. Während einer Bremsenbetätigung wird der Bremskolben in einer Betätigungsrichtung bewegt, und eine Bewegung des Bremskolbens in der Betätigungsrichtung während der Bremsenbetätigung bewirkt, dass ein Bremsklotz zur Erzeugung einer Klemmkraft an eine Bremsscheibe bewegt wird. Während der Bremsenbetätigung bewegt sich der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus mit dem Bremskolben, so dass eine Position der Mutter bezüglich des Bremskolbens angepasst wird.
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Diese Lehren stellen ein Bremssystem bereit, das einen ersten Bremskolben, einen zweiten Bremskolben, eine erste Mutter und eine zweite Mutter umfasst. Der erste Bremskolben umfasst eine erste Kolbentasche. Der zweite Bremskolben umfasst eine zweite Kolbentasche. Die erste Mutter ist in dem ersten Bremskolben positioniert, und die zweite Mutter ist in dem zweiten Bremskolben positioniert. Der erste Bremskolben und der zweite Bremskolben sind dazu ausgeführt, während einer Bremsenbetätigung einen Bremsklotz zur Erzeugung einer Klemmkraft an eine Bremsscheibe zu bewegen. Während der Bremsenbetätigung wird die erste Mutter mit dem ersten Bremskolben bewegt und die zweite Mutter wird mit dem zweiten Bremskolben bewegt.
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Diese Lehren stellen ein Bremssystem bereit, das einen Bremssattel; einen ersten Bremskolben, der in den Bremssattel gestützt wird; einen zweiten Bremskolben, der in dem Bremssattel gestützt wird; und ein Feststellbremssystem, das einen ersten Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus und einen zweiten Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus umfasst, umfasst. Der erste Bremskolben umfasst eine erste Kolbentasche. Der zweite Bremskolben umfasst eine zweite Kolbentasche. Der erste Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus umfasst eine erste Mutter, und der zweite Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus umfasst eine zweite Mutter. Die erste Mutter ist in der ersten Kolbentasche aufgenommen, und die zweite Mutter ist in der zweiten Kolbentasche aufgenommen. Der erste Bremskolben und der zweite Bremskolben sind dazu ausgeführt, während einer Bremsenbetätigung in einer Betätigungsrichtung bewegt zu werden, und eine Bewegung des ersten Bremskolbens und des zweiten Bremskolbens während der Bremsenbetätigung bewirkt, dass ein Bremsklotz zur Erzeugung einer Klemmkraft an eine Bremsscheibe bewegt wird. Während der Bremsenbetätigung bewegt sich die erste Mutter zusammen mit dem ersten Bremskolben in der Betätigungsrichtung und die zweite Mutter bewegt sich zusammen mit dem zweiten Bremskolben in der Betätigungsrichtung.
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Bremssystem. Die vorliegenden Lehren stellen ein Bremssystem bereit. Das Bremssystem kann ein beliebiges System oder eine beliebige Anordnung zur Erzeugung einer Klemmkraft sein. Das Bremssystem kann dahingehend wirken, eine Klemmkraft und/oder eine Bremsenbetätigung zum Verlangsamen, Anhalten und/oder Halten eines Fahrzeugs in einer angehaltenen Position erzeugen.
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Das Bremssystem kann eine beliebige Art von Bremssystem sein. Beispielsweise kann das Bremssystem ein Bremssystem mit gegenüberliegenden Komponenten (d. h. ein Festsattelbremssystem) oder ein schwimmend gelagertes Bremssystem (d. h. ein Schwimmsattel) sein. Das Bremssystem kann ein Betriebsbremssystem sein. Das Bremssystem kann allgemein einen oder mehrere Bremsklötze und einen Bremssattel, der einen oder mehrere Bremskolben stützt, umfassen. Während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung kann bzw. können der eine oder die mehreren Bremskolben durch die Druckbeaufschlagung von Bremsfluid an den einen oder die mehreren Bremsklötze bewegt werden. Die Bremsklötze können zur Erzeugung einer Klemmkraft an die Bremsscheibe bewegt werden. Ein Feststellbremssystem kann dem Bremssystem hinzugefügt oder darin integriert sein. Das Feststellbremssystem kann ein Nebensystem oder eine Nebenanordnung, die dem Bremssystem hinzugefügt oder darin eingegliedert ist, sein.
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Klemmkraft. Die Klemmkraft kann eine Kraft sein, die gekoppelt mit einem Bremsklotzreibungskoeffizienten dahingehend wirkt, eine Bremsscheibe und/oder ein Fahrzeug zu verzögern, zu verlangsamen, anzuhalten und/oder eine Bewegung oder Drehung davon zu verhindern. Die Klemmkraft kann während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung oder während der Betätigung der Betriebsbremse (d. h. eine Bremsbetätigungskraft) dahingehend erzeugt werden, ein Fahrzeug zu verlangsamen, anzuhalten oder eine Bewegung dessen zu verhindern. Die Klemmkraft kann während einer Feststellbremsenbetätigung (d. h. Feststellbremskraft) dahingehend erzeugt werden, ein Fahrzeug in einer angehaltenen oder geparkten Position zu halten.
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Bremsscheibe. Die Bremsscheibe kann mit den Komponenten des Bremssystems, des Feststellbremssystems oder von beiden dahingehend zusammen wirken, die Klemmkraft zu erzeugen. Die Bremsscheibe kann eine innenliegende Seite und eine gegenüberliegende außenliegende Seite umfassen. Der Bremssattel kann so angeordnet sein, dass ein oder mehrere Bremsklötze auf der innenliegenden Seite der Bremsscheibe positioniert sind (d. h. innenliegende Bremsklötze) und ein oder mehrere Bremsklötze auf der außenliegenden Seite der Bremsscheibe positioniert sind (d. h. außenliegende Bremsklötze) oder beides. Wenn sich ein Fahrzeug in Bewegung befindet, kann sich die Bremsscheibe mit einem Rad und um eine Achse eines Fahrzeugs drehen.
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Zur Erzeugung der Klemmkraft während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung oder während einer Feststellbremsenbetätigung kann das Reibungsmaterial eines oder mehrerer Bremsklötze an mindestens eine der Seiten der Bremsscheibe bewegt oder gedrückt werden. Nach der Erzeugung der Klemmkraft kann eine Bewegung und/oder Drehung der Bremsscheibe beschränkt werden und entsprechend kann das Fahrzeug verlangsamt, angehalten und/oder dessen Bewegung eingeschränkt werden. Zum Lösen der Klemmkraft kann das Reibungsmaterial des einen oder der mehreren Bremsklötze von der Bremsscheibe weg bewegt werden. Nach dem Lösen der Klemmkraft kann sich die Bremsscheibe und entsprechend das Fahrzeug wieder bewegen.
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Bremsklötze. Ein oder mehrere Bremsklötze können zur Erzeugung der Klemmkraft verwendet werden. Die Klemmkraft kann durch Umwandlung der kinetischen Energie des Fahrzeugs in Wärmeenergie durch Bringen eines oder mehrerer Bremsklötze in Reibungseingriff mit einer oder mehreren Seiten der Bremsscheibe erzeugt werden. Der eine oder die mehreren Bremsklötze können ein oder mehrere Merkmale (d. h. Laschen, Vorsprünge usw.) umfassen, die zum Beibehalten der Position der Bremsklötze in dem Bremssystem und bezüglich der Bremsscheibe einen Bremssattel, eine Stützhalterung oder beide in Eingriff nehmen oder durch diesen oder diese in Eingriff genommen werden können.
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Der eine oder die mehreren Bremsklötze können ein Reibungsmaterial und eine Druckplatte umfassen. Der eine oder die mehreren Bremsklötze können so auf dem Bremssattel gestützt werden, dass das Reibungsmaterial zu einer Seite der Bremsscheibe weist. Die Druckplatte kann der Reibungsfläche gegenüberliegen. Ein oder mehrere Bremskolben oder ein oder mehrere Bremssattelfinger können mit der Druckplatte eines entsprechenden Bremsklotzes in selektivem Kontakt sein. Beispielsweise kann beziehungsweise können ein oder mehrere Bremskolben in einigen Fällen mit der Druckplatte eines innenliegenden Bremsklotzes in Kontakt sein und ein oder mehrere Bremssattelfinger können mit der Druckplatte eines außenliegenden Bremsklotzes in Kontakt sein. In einigen Fällen kann beziehungsweise können ein oder mehrere Bremskolben mit der Druckplatte eines innenliegenden Bremsklotzes in Kontakt sein und ein oder mehrere Bremskolben können mit der Druckplatte eines außenliegenden Bremskolbens in Kontakt sein. Während einer Bremsbetätigung oder während des Betätigens der Feststellbremse kann beziehungsweise können der eine oder die mehreren Bremskolben und/oder der eine oder die mehreren Finger das gesamte oder ein Ende eines entsprechenden Bremsklotzes derart bewegen, dass das entsprechende Reibungsmaterial eine entsprechende Seite der Bremsscheibe zur Erzeugung der Klemmkraft in Eingriff nimmt.
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Die Strecke, die der eine oder die mehreren Bremsklötze bewegt werden, oder die Strecke, die die Enden eines oder mehrerer Bremsklötze bezüglich der Bremsscheibe zur Erzeugung der Klemmkraft bewegt werden müssen, kann in Abhängigkeit von dem Kegelverschleiß variieren. Kegelverschleiß kann als die Tendenz des Reibungsmaterials eines Bremsklotzes zum ungleichmäßigen Verschleiß während der Verwendung definiert werden. Kegelverschleiß kann dazu führen, dass die innenliegende, die außenliegende oder beide Druckplatten des innenliegenden, des außenliegenden oder beider Bremsklötze nicht mehr parallel zu den Seiten einer Bremsscheibe sind. Beispielsweise kann ein vorderes Ende eines Bremsklotzes während einer Bremsenbetätigung, einer Feststellbremsenbetätigung oder beider die Bremsscheibe zuerst und/oder kraftvoller als das hintere Ende des Bremsklotzes berühren. Dies kann dazu führen, dass das vordere Ende stärker verschleißt oder schneller verschleißt als das hintere Ende. Mit der Zeit hat sich das vordere Ende eines Bremsklotzes zur ausreichenden Ineingriffnahme der Bremsscheibe und Erzeugung der Klemmkraft um eine größere Strecke näher an die Bremsscheibe bewegt als das hintere Ende. Zum Ausgleich dieser Unterschiede und zur Sicherstellung der Erzeugung einer ausreichenden Klemmkraft kann ein Bremskolben, der an dem vorderen Ende des Bremsklotzes positioniert ist, näher an den Bremsklotz bewegt werden als ein Bremskolben, der an einem hinteren Ende des Bremsklotzes positioniert ist. Anders ausgedrückt kann sich ein vorderer Bremskolben weiter aus einer Sattelbohrung und/oder einem Kolbenschuh heraus erstrecken als ein hinterer Bremskolben.
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Bremssattel. Der Bremssattel kann dahingehend wirken, eine oder mehrere der Komponenten des Bremssystems, eine oder mehrere der Komponenten des Feststellbremssystems oder beides zu stützen. Beispielsweise kann der Bremssattel eine oder mehrere Träger umfassen, die zur Ineingriffnahme und/oder zum Stützen des einen oder der mehreren Bremsklötze konfiguriert sind. Der Bremssattel kann dafür sorgen, dass sich ein oder mehrere Bremsklötze oder vorzugsweise zwei oder mehr Bremsklötze bezüglich der Bremsscheibe bewegen. Der Bremssattel kann sich während einer Bremsenbetätigung bewegen (d. h. ein Schwimmsattel), oder der Bremssattel kann fest sein, so dass sich der Bremssattel während einer Bremsenbetätigung nicht bewegt (d. h. ein Festsattel). Der Bremssattel kann mit einem beliebigen sich nicht drehenden oder bewegenden Teil eines Fahrzeugs, wie z. B. einem Träger oder einem Achsschenkel, verbunden sein.
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Der Bremssattel kann eine oder mehrere Kolbenbohrungen aufweisen. Jede Kolbenbohrung kann einen hohlen Bereich in dem Bremssattel definieren, der zur Aufnahme und zum Stützen eines entsprechenden Bremskolbens konfiguriert ist. Einige Bremssättel weisen zwei oder mehr Kolbenbohrungen auf. Die Kolbenbohrungen können auf nur einer Seite der Bremsscheibe oder auf beiden Seiten der Bremsscheibe positioniert sein. Jede Kolbenbohrung umfasst eine Kolbenbohrungsachse. Die Kolbenbohrungsachse kann sich allgemein senkrecht zu einer Seite der Bremsscheibe erstrecken. Die Kolbenbohrungsachse kann mit einer Spindelachse kollinear sein. Ein Bremskolben, der in einer Kolbenbohrung gestützt wird, kann entlang der Kolbenbohrungsachse dahingehend bewegt werden, eine Klemmkraft während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung, einer Feststellbremsenbetätigung oder beider zu erzeugen oder zu lösen.
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Bremskolben. Der eine oder die mehreren Bremskolben können dahingehend wirken, einen Bremsklotz oder ein entsprechendes Ende eines Bremsklotzes zur Erzeugung der Klemmkraft zu der Bremsscheibe zu bewegen. Während einer Bremsenbetätigung zur Verzögerung oder zum Anhalten eines Fahrzeugs können die Bremskolben durch Druckbeaufschlagung eines Fluids, wie z. B. eines Hydraulikbremsfluids, bewegt werden. Zum Lösen der Klemmkraft oder der Bremsenbetätigung kann der Bremskolben durch Druckentlastung des Fluids bewegt werden. Der eine oder die mehreren Bremskolben können des Weiteren ohne Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung eines Hydraulikfluids bewegt werden. Beispielsweise können die Bremskolben während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung oder während einer Betätigung der Betriebsbremse beispielsweise mit einem Elektromotor bewegt werden. Das Bremssystem kann einen Bremskolben umfassen oder das Bremssystem kann zwei oder mehr Bremskolben umfassen.
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Während einer Feststellbremsenbetätigung kann der Bremskolben zur Erzeugung einer Klemmkraft durch Betätigen eines entsprechenden Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus in einer Betätigungsrichtung bewegt werden. Zum Lösen der Klemmkraft oder der Feststellbremse kann der Bremskolben durch Betätigen des entsprechenden Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus in einer entgegengesetzten Löserichtung bewegt werden. Während sowohl einer Feststellbremsenbetätigung als auch einer standardmäßigen Bremsenbetätigung kann der Bremskolben entlang einer Bremskolbenachse bewegt werden, die einer Spindelachse, einer Kolbenbohrungsachse entsprechen, koplanar oder koaxial dazu sein kann
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Kolbentasche. Die Bremskolbentasche kann dahingehend wirken, mindestens einen Teil eines entsprechenden Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus aufzunehmen. Die Bremskolbentasche kann eine Schale oder eine Vertiefung, die in ein Ende eines Bremskolbens eingeformt ist, sein. Die Bremskolbentasche kann eine untere Wand an dem Ende oder dem Boden der Bremskolbentasche umfassen. Ein Spalt kann zwischen dem Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus und einer entsprechenden unteren Wand vorliegen. Während einer Feststellbremsenbetätigung kann der Spalt durch Bewegen des Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus auf die untere Wand zu eingenommen werden. Der Spalt kann eingenommen sein, sobald die Mutter die untere Taschenwand berührt. Sobald der Spalt eingenommen ist, kann eine weitere Bewegung des Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bewirken, dass der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus oder die Mutter gegen die untere Wand drückt und dann den Bremskolben und somit den Bremsklotz zur Erzeugung der Klemmkraft an die Bremsscheibe bewegt. Der Bremssattel kann eine beliebige Anzahl an Kolbentaschen (und somit Bremskolben und Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen) auf einer oder beiden Seiten der Bremsscheibe umfassen.
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Feststellbremssystem. Ein Feststellbremssystem kann dem Bremssystem hinzugefügt oder darin integriert sein. Das Feststellbremssystem kann dahingehend wirken, eine Klemmkraft zum Halten eines Fahrzeugs in einer angehaltenen oder geparkten Position zu erzeugen. Das Feststellbremssystem kann eine oder mehrere Komponenten des Bremssystems zur Erzeugung der Klemmkraft, der Feststellbremskraft oder von beiden verwenden. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Bremskolben und die Bremsklötze während einer Feststellbremsenbetätigung zur Erzeugung der Klemmkraft an die Bremsscheibe bewegt werden. Der eine oder die mehreren Bremskolben und die Bremsklötze können zum Lösen der Klemmkraft von der Bremsscheibe weg bewegt werden. Das Feststellbremssystem kann eine Motor-Getriebe-Einheit (MGU) und einen oder mehrere Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen und ein oder mehrere Zahnräder umfassen. Das Feststellbremssystem kann durch Drücken eines Schalters, Ziehen an einem Hebel oder Seil oder automatisch, wenn ein Fahrzeug in die Parkstellung gebracht wird, aktiviert oder eingeschaltet werden.
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Motor-Getriebe-Einheit (MGU). Die Motor-Getriebe-Einheit (MGU) kann dahingehend wirken, zum Erzeugen und/oder Lösen einer Klemmkraft geeignetes Drehmoment zu erzeugen oder herzustellen und dann zu übertragen. Während der Betätigung der Feststellbremse kann die MGU zur Erzeugung einer Klemmkraft dahingehend wirken, ein Drehmoment zu erzeugen, das dazu ausreicht, den einen oder die mehreren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen, den einen oder die mehreren Bremskolben, den einen oder die mehreren Bremsklötze oder eine Kombination daraus zu der Bremsscheibe zu bewegen, wodurch ein Widerstand erzeugt wird, der dahingehend wirkt, eine Drehung des Fahrzeugrads zu verhindern. Während des Lösens der Feststellbremse zum Lösen der Klemmkraft kann die MGU dahingehend wirken, ein Drehmoment zu erzeugen, das zur Bewegung des einen oder der mehreren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen, des einen oder der mehreren Bremskolben oder von beiden von dem einen oder den mehreren Bremsklötzen weg, so dass sich die Bremsklötze von der Bremsscheibe weg bewegen und somit die Klemmkraft lösen, ausreicht. Die Motor-Getriebe-Einheit (MGU) kann eine beliebige Vorrichtung oder Kombination aus Vorrichtungen, die dahingehend wirken können, eine oder mehrere der zuvor erwähnten Funktionen durchzuführen, sein. Die MGU kann mit einer Steuerung in Verbindung stehen, die dahingehend wirken kann, die MGU, den Motor oder beide einzuschalten oder abzuschalten.
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Mindestens ein Teil der MGU kann in einem Gehäuse enthalten sein. Das Gehäuse kann mit dem Bremssattel integral ausgebildet; lösbar an dem Bremssattel angebracht; dauerhaft an dem Bremssattel angebracht; oder auf eine beliebige geeignete Art und Weise an einem beliebigen Teil eines Fahrzeugs, wie z. B. einem Träger, einer Stützhalterung oder einem Achsschenkel, angebracht sein. Vorzugsweise ist die MGU in einem Gehäuse enthalten, das mit einem oder mehreren geeigneten Befestigungsmitteln an einem Bremssystem angebracht sein kann. Das die MGU enthaltende Gehäuse kann nach der Montage des Bremssystems an dem Bremssystem angebracht werden. Das die MGU enthaltende Gehäuse kann an dem Bremssystem angebracht, zur Wartung einer oder mehrerer Komponenten des Bremssystems, des Feststellbremssystems oder von beiden von dem Bremssystem gelöst und dann das Gehäuse wieder an dem Bremssystem angebaut werden. Die Motor-Getriebe-Einheit (MGU) kann einen Motor und optional ein oder mehrere Zahnräder oder Zahnradsätze umfassen.
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Motor. Der Motor kann ein beliebiger Motor zur Erzeugung einer Kraft oder von Drehmoment sein. Beispielsweise kann der Motor ein Gleichstrommotor, ein bürstenloser Motor, ein Reihenschlussmotor, ein Nebenschlussmotor, ein Doppelschlussmotor, ein separat erregter Motor, ein Servomotor, ein Schrittmotor oder ein Permanentmagnetmotor sein. Der Motor kann ein oder mehrere elektrische Kabel zur Verbindung des Motors mit einer Energiequelle und/oder einer Steuerung umfassen.
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Zahnradsatz. Die Motor-Getriebe-Einheit (MGU) kann ein oder mehrere Zahnräder oder Zahnradsätze umfassen, die dahingehend wirken können, eine Drehmomentabgabe des Motors zu übertragen, zu erhöhen und/oder zu verringern. Der Zahnradsatz kann ein oder mehrere Zahnräder umfassen. Der Zahnradsatz kann zwischen einem Ausgang des Motors und einem Eingang eines der Zahnräder positioniert sein.
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Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus. Der eine oder die mehreren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen können dahingehend wirken, eine Drehmomentabgabe aus der MGU oder dem Zahnradsatz zu übertragen oder in eine lineare oder axiale Kraft zu Bewegung des einen oder der mehreren Bremskolben während einer Feststellbremsenbetätigung umzuwandeln. Einer oder mehrere der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen können Teil des Feststellbremssystems sein. Einer oder mehrere der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen können Teil des Bremssystems oder des Betriebsbremssystems sein. Der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus kann hier auch als ein hydraulisch einstellbarer Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bezeichnet werden.
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Einer der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen kann ein Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad sein und einer der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen kann ein Mechanismus mit niedrigem Wirkungsgrad sein. Jedoch sind vorzugsweise beide Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen Mechanismen mit hohem Wirkungsgrad. Einer oder beide der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen können ein hydraulisch einstellbarer Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus gemäß den vorliegenden Lehren sein.
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Der Wirkungsgrad kann sich darauf beziehen, wie gut oder wie effizient der Mechanismus Drehmoment oder einen Drehlasteingang in eine lineare Last oder Ausgangskraft umwandelt oder überträgt. Der Wirkungsgrad kann von einem oder mehreren Faktoren, wie z. B. einem Steigungswinkel oder Reibungskoeffizienten beispielsweise der Spindel und der Mutter, abhängig sein.
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Das Bremssystem oder das Feststellbremssystem kann einen Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus oder zwei oder mehr Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen umfassen. Vorzugsweise umfasst das System dieselbe Anzahl an Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen wie Bremskolben.
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Der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus kann eine Spindel und eine Mutter umfassen. Die Mutter kann in der Kolbentasche der Bremskolben aufgenommen sein und kann darin festsitzen. Festsitzend kann bedeuten, dass eine Position der Mutter bezüglich des Bremskolbens bei der Bewegung des Bremskolbens während einer Bremsenbetätigung (d. h. einer Betätigung der Betriebsbremse) und während einer Feststellbremsenbetätigung im Wesentlichen gleich bleibt. Festsitzend oder Festsitzen bedeutet, dass die Mutter und andere Komponenten, wie z. B. ein Axiallager, nicht aus der Kolbentasche entfernt werden können, ohne den Clip oder jeglichen anderen Mechanismus, der zum Festhalten der Mutter in der Kolbentasche verwendet wird, zu entfernen. Die Mutter kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren festgesetzt werden. Die vorliegende Offenbarung zieht in Betracht, die Mutter in der Kolbentasche zwischen einer unteren Taschenwand und einem Clip, der nach der Installation der Mutter und eines Axiallagers in der Kolbentasche mit der Wand der Kolbentasche in Eingriff steht, festzusetzen. Durch das Festsetzen der Mutter in der Kolbentasche bewegt sich die Mutter mit dem Bremskolben und passt dadurch durchweg ihre Position bezüglich der Spindel an, wenn sich der Bremskolben bewegt. Andere Komponenten können mit der Mutter in der Kolbentasche festgesetzt werden. Beispielsweise zieht die vorliegende Offenbarung auch das Festsetzen eines Axiallagers mit der Mutter in der Kolbentasche in Betracht.
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Mit der Zeit erstreckt sich der Bremskolben mit Verschleiß des Bremsklotzes allmählich weiter aus der Sattelbohrung und aus dem Kolbenschuh näher an den Bremsklotz und die Bremsscheibe. Da sich die Mutter mit dem Bremskolben bewegt, wird die Mutter von der Spindel abgeschraubt und bewegt sich mit dem Bremskolben in einer Richtung näher an den Bremsklotz und die Bremsscheibe. Dadurch wird gestattet, dass der Spalt oder der Abstand zwischen der unteren Taschenwand und der Mutter im Wesentlichen gleich bleibt. Diese automatische oder konstante Anpassung der Mutter sorgt vorteilhafterweise dafür, dass sich die Mutter zum schnellen Berühren und Drücken des Bremskolbens an den Bremsklotz, um die Reibungskraft zu erzeugen, wenn das Feststellbremssystem aktiviert wird, bezüglich der unteren Taschenwand in Position befindet.
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Würde die Mutter nicht automatisch oder konstant angepasst (d. h. wenn die Mutter dem Bremskolben, wenn sich der Bremskolben mit dem Verschleiß des Klotzes näher an den Bremsklotz bewegt, nicht folgen würde), würde der Spalt oder der Abstand zwischen der unteren Taschenwand, wenn sich der Bremskolben mit dem Verschleiß des Klotzes weiter aus der Sattelbohrung und dem Kolbenschuh heraus und näher an den Bremsklotz bewegt, fortlaufend zunehmen. Dann kann während der Betätigung der Feststellbremse mehr Zeit zur Betätigung der Feststellbremse erforderlich sein, da der vergrößerte Spalt zwischen der Mutter und der unteren Taschenwand zunächst eingenommen werden muss, bevor die Mutter den Bremskolben bewegen oder schieben kann. Anders ausgedrückt wäre mehr Zeit zum Abschrauben der Mutter von der Spindel erforderlich, bevor sich die Mutter zum Berühren der unteren Taschenwand und dann Bewegen des Bremskolbens zur Erzeugung der Klemmkraft an den Bremsklotz in Position befände.
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Weiterhin kann sich, da ein Ende eines Bremsklotzes stärker als ein anderes Ende eines Bremsklotzes verschleißt (aufgrund von Kegelverschleiß oder umgekehrtem Kegelverschleiß), ein Kolben weiter aus dem Bremssattel oder der Sattelbohrung heraus erstrecken als ein anderer Bremskolben. Somit kann der Spalt zwischen einer Mutter und der entsprechenden unteren Taschenwand anders (größer oder kleiner) als der Spalt zwischen einer anderen Mutter und einer entsprechenden unteren Taschenwand sein. Wenn das Feststellbremssystem beispielsweise in solch einem Zustand aktiviert wird, würde eine der Muttern zuerst die entsprechende untere Taschenwand berühren (d. h. die mit dem kleineren Spalt zwischen der Mutter und der unteren Wand) und mit der Erzeugung der Klemmkraft beginnen, bevor die andere Mutter ihre entsprechende untere Taschenwand berührt.
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Der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus kann nicht sperrend sein. Anders ausgedrückt kann es, da der Reibungskoeffizient zwischen der Spindel und der Mutter in dem Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad aufgrund der Rollreibung relativ niedrig ist, zu einem Rückwärtsantrieb kommen, wenn eine an die Spindel, die Mutter oder beide angelegte Reaktionskraft größer als die statische Kraft oder der Reibungskoeffizient in dem Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad ist. Dies kann unerwünschterweise bewirken, dass sich die Spindel, die Mutter oder beide in einer entgegengesetzten Richtung drehen oder bewegen, nachdem eine Klemmkraft erzeugt worden ist, wodurch die Klemmlast gelöst werden kann. Somit kann eine mechanische Bremse oder Sperre erforderlich sein, um diesen Rückwärtsantrieb zu vermeiden und somit die lineare Ausgangskraft zu erhalten und/oder die Klemmkraft des Feststellbremssystems aufrechtzuerhalten. Ohne solch eine mechanische Bremse oder Sperre kann der Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad die Klemmkraft nach ihrer Erzeugung unerwünschterweise und verfrüht lösen und die MGU wird abgeschaltet.
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Einer oder mehrere der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen können ein beliebiger Mechanismus bzw. beliebige Mechanismen mit hohem Wirkungsgrad sein. Beispielsweise kann der Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad eine Kugelgewindeanordnung, eine Rollengewinde- oder Planetengewindeanordnung oder eine Kombination daraus sein. Beispielhafte Kugelgewinde können Kugellager als Lastübertragungselemente zwischen der Mutter und der Spindel oder dem Gewinde verwenden. Während einer Bewegung des Kugelgewindes können die Kugellager entlang Laufringen oder Nuten zwischen der Spindel und der Mutter umlaufen. Ein Rollengewinde oder Planetengewinde kann ähnlich einem Kugelgewinde sein, außer dass Rollengewinde Rollen oder Planetenräder als Lastübertragungselemente, die sich um das Gewinde herum drehen, verwenden. Die Last an einem Kugelgewinde, dem Rollengewinde oder beiden wird über eine große Anzahl an Kugellagern bzw. Rollen über Rollengewindegänge verteilt, so dass jedes Kugellager oder jede Rolle bei Ausübung einer Kraft darauf rollen kann und somit wird die Reibung reduziert, was einem hohen Wirkungsgrad gleichkommt. Entsprechend kann weniger Kraft oder Drehmoment zum Bewegen einer Spindel und einer Mutter in einem Kugelgewinde oder Rollengewinde in einer Betätigungsrichtung, Löserichtung oder beiden erforderlich sein.
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Einer oder mehrere der Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen kann ein Mechanismus oder System mit niedrigem Wirkungsgrad sein. Die eine oder die mehreren Vorrichtungen mit niedrigem Wirkungsgrad können als die mechanische Bremse oder Sperre zur Verhinderung eines Rückwärtsantriebs der einen oder mehreren Vorrichtungen mit hohem Wirkungsgrad wirken. Die eine oder die mehreren Vorrichtungen mit niedrigem Wirkungsgrad können selbstsperrend sein und können somit die Klemmkraft der Feststellbremsanordnung nach ihrer Erzeugung erhalten. Selbstsperrend kann bedeuten, dass die Anordnung nur rückwärtsangetrieben wird, wenn eine ausreichende Gegendrehlast oder ein ausreichendes Gegendrehmoment an die Spindel, Mutter mit niedrigem Wirkungsgrad oder beide angelegt wird, die die Reibungslast an den Gewindegängen der Vorrichtung mit niedrigem Wirkungsgrad überwindet. Entsprechend kann mindestens eine Vorrichtung mit niedrigem Wirkungsgrad zur Verhinderung eines Rückwärtsantriebs einer oder mehrerer der Vorrichtungen mit hohem Wirkungsgrad verwendet werden. Die eine oder die mehreren Vorrichtungen mit niedrigem Wirkungsgrad können eine oder mehrere Leitgewinde sein. Leitgewinde können zusammenpassende spiralförmige Gewindegänge zwischen der Spindel oder dem Gewinde und der Mutter umfassen. Bei einem Leitgewinde muss zunächst die Reibung zwischen der Spindel und der Mutter überwunden werden, bevor sich das Leitgewinde drehen kann. Entsprechend kann mehr Drehmoment zum Drehen eines Leitgewindes als des Kugelgewindes erforderlich sein.
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Zahnräder. Das Feststellbremssystem kann ein oder mehrere Zahnräder umfassen. Ein Zahnrad entspricht dem vorderen Bremskolben (d. h. vorderes Zahnrad), und ein Zahnrad entspricht dem hinteren Bremskolben (d. h. hinteres Zahnrad). Eins oder beide der Zahnräder können ein Eingangsdrehmoment von der MGU empfangen. Das bedeutet, dass das vordere Zahnrad einen direkten Drehmomenteingang von der MGU empfangen kann oder das hintere Zahnrad einen direkten Drehmomenteingang von der MGU empfangen kann. Das Zahnrad, das keinen direkten Drehmomenteingang von der MGU empfängt, kann Drehmoment von dem Zahnrad, das einen direkten Drehmomenteingang von der MGU empfängt, über einen Riemen oder eine Kette, der bzw. die die beiden Zahnräder verbindet, empfangen.
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Eine Drehung der Zahnräder in einer Betätigungsrichtung während einer Feststellbremsenbetätigung bewirkt, dass sich die entsprechenden Spindeln in einer Betätigungsrichtung drehen, was bewirkt, dass sich die entsprechenden Muttern axial entlang einer Achse der entsprechenden Spindeln in einer Betätigungsrichtung bewegen was, nachdem die Muttern die entsprechenden unteren Taschenwände des entsprechenden Bremskolbens berühren, bewirkt, dass sich die Bremskolben in einer Betätigungsrichtung bewegen, was bewirkt, dass sich die Bremsklötze in einer Betätigungsrichtung zur Erzeugung der Klemmkraft an die Bremsscheibe bewegen. Eine Drehung der Zahnräder in einer Löserichtung bewirkt, dass sich die entsprechenden Spindeln in einer Löserichtung drehen, was bewirkt, dass sich die entsprechenden Muttern axial entlang einer Achse der entsprechenden Spindeln in einer Löserichtung bewegen. Die Betätigungsrichtung kann im Uhrzeigersinn verlaufen, und die Löserichtung kann entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen oder umgekehrt.
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Kolbendichtung. Der Bremssattel kann eine oder mehrere Kolbendichtungen umfassen. Die Kolbendichtung kann dahingehend wirken, ein Austreten von Fluid aus oder von der einen oder den mehreren Sattelbohrungen zu verhindern. Die Kolbendichtung kann verhindern, dass Staub oder andere Verschmutzungen in die eine oder die mehreren Sattelbohrungen eindringen und/oder das darin enthaltene Fluid verunreinigen. Die Kolbendichtung kann ein Drehen eines entsprechenden Bremskolbens verhindern. Durch das Verhindern der Drehung des Bremskolbens in dem Kolbenschuh können Schäden an dem Kolbenschuh verhindert werden. Die Kolbendichtung kann im Bereich der Sattelbohrungen; an einer Außenfläche eines entsprechenden Bremskolbens oder an beiden an dem Bremssattel angebracht sein. Die Kolbendichtung kann einen entsprechenden Bremskolben stützen. Die Kolbendichtung kann aus einem beliebigen geeigneten Material gefertigt sein. Vorzugsweise ist die Kolbendichtung aus einem flexiblen Material gefertigt, so dass sich die Kolbendichtung bewegen, biegen, knicken und/oder verformen kann ohne zu zerreißen oder anderweitig beschädigt zu werden, wenn ein entsprechender Bremskolben bewegt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bremssystems.
- 2 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Bremssystems von 1 mit entfernter Abdeckung.
- 3 ist eine Querschnittsteilansicht des Bremssystems entlang der Linie III-III von 2.
- 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Bremskolbenanordnung, die den hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus umfasst.
- 5A ist eine Querschnittsansicht eines Bremskolbens und des hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bezüglich des innenliegenden Bremsklotzes.
- 5B ist eine Querschnittsansicht eines Bremskolbens und des hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus bezüglich des innenliegenden Bremsklotzes.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist eine perspektivische Ansicht des Bremssystems 10. Das Bremssystem 10 umfasst einen Bremssattel 12, der eine vordere Bremskolbenanordnung 14 und eine hintere Bremskolbenanordnung 16 stützt. Das Bremssystem 10 umfasst eine Stützhalterung 18, die einen innenliegenden Bremsklotz 20 und einen außenliegenden Bremsklotz 22 stützt. Der Bremssattel 12 umfasst eine Brücke 24 mit Fingern 26. Die Finger 26 sind mit einer Druckplatte 28 des außenliegenden Bremsklotzes 22 in Kontakt. Das Bremssystem 10 umfasst des Weiteren ein Feststellbremssystem 30. Das Feststellbremssystem 30 umfasst eine Motor-Getriebe-Einheit (MGU) 32, die in einer Abdeckung 34 positioniert ist. Die MGU 32 umfasst allgemein einen Motor und einen Zahnradsatz, der dahingehend wirkt, eine Drehmomentabgabe des Motors zu erhöhen.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Bremssystems 10, bei der die Abdeckung 34 und die MGU 32 zur Verdeutlichung entfernt sind. Bezüglich einer Drehrichtung R der Bremsscheibe umfasst das Feststellbremssystem 30 ein vorderes Zahnrad 36, das mit der hinteren Bremskolbenanordnung 14 in Verbindung steht, und ein hinteres Zahnrad 38, das mit der hinteren Bremskolbenanordnung 16 in Verbindung steht. Die Zahnräder 36, 38 sind mit einem Riemen 40 miteinander verbunden. Das vordere Zahnrad 36 umfasst einen Eingangsbereich 42, durch den Drehmoment von der MGU 32 zu dem vorderen Zahnrad 36 übertragen wird. Durch den Riemen 40 bewirkt eine Drehung des vorderen Zahnrads 30 über die MGU 32, dass sich auch das hintere Zahnrad 38 dreht.
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3 ist eine Querschnittsteilansicht des Bremssystems 10 entlang der Linie III-III von 2. Die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst einen vorderen Bremskolben 44, der in einer Sattelbohrung 46 gestützt wird, die in dem Bremssattel 12 definiert wird. Der vordere Bremskolben 44 umfasst eine schalenförmige Kolbentasche 48. In der Kolbentasche 48 ist ein hydraulisch einstellbarer Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50 aufgenommen. Der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50 ist ein Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad, der eine Spindel 52 und eine Mutter 54 umfasst. Die Spindel 52 steht mit dem vorderen Zahnrad 36 in Drehverbindung, so dass sich die Spindel 52 bei Anlegen eines Drehmoments an den Eingangsabschnitt 42 des vorderen Zahnrads 36 durch die MGU 32 (1) dreht. Wie im Folgenden beschrieben wird, bewegt sich die Mutter 54 bei Drehung der Spindel 52 axial entlang einer Längsachse 80 der Spindel 52 entweder zu einer unteren Taschenwand 82 der Kolbentasche 48 hin oder davon weg. Die Richtung, in der die Mutter 54 bewegt wird, ist von der Richtung, in der das vordere Zahnrad 36 durch die MGU 32 gedreht wird, abhängig. Das bedeutet, dass die Spindel 52 während einer Feststellbremsenbetätigung in einer Betätigungsrichtung gedreht wird, so dass die Mutter 54 entlang der Achse 80 in der Richtung 108 bewegt wird. Beim Lösen der Feststellbremse wird die Spindel 52 in einer entgegengesetzten Löserichtung gedreht, so dass die Mutter 54 in einer der Richtung 108 entgegengesetzten Richtung bewegt wird.
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Die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst ein Axiallager 56, das neben der Mutter 54 positioniert ist, und einen Clip 58, der an der Innenwand 106 der Kolbentasche 48 angebracht ist (siehe 4). Der Clip 58 wirkt dahingehend, sowohl die Mutter 54 als auch das Axiallager 56 in der Kolbentasche 48 festzusetzen und zu halten, so dass die Mutter 54 und das Axiallager 56 bei einer standardmäßigen Bremsenbetätigung oder Betätigung der Betriebsbremse mit dem Bremskolben 44 in die Richtung 108 gedrückt oder bewegt werden. Ein O-Ring 60 umgibt die Mutter 54 und ist mit der Innenwand 106 der Kolbentasche 48 in Kontakt, so dass eine Drehung der Mutter 54 um die Achse 80 während einer Feststellbremsenbetätigung beschränkt ist. Ein weiteres Axiallager 62 ist zwischen einem Flansch 94 der Spindel 52 und dem Bremssattel 12 angeordnet.
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Ein Kolbenschuh 64 ist an dem Bremssattel 12 angebracht und umgibt die Außenfläche des vorderen Bremskolbens 44. Der Kolbenschuh 64 verhindert das Eindringen von Staub und Verschmutzungen zwischen die Außenfläche des Bremskolbens 44 und die Bohrung 46. Eine Kolbendichtung 66 ist in einer Nut aufgenommen, die in dem Bremssattel 12 definiert wird, und umgibt die Außenfläche des vorderen Bremskolbens 44, so dass eine Drehung des Bremskolbens 44 um die Achse 80 beschränkt wird; das Eintreten von Staub und anderen Verschmutzungen in die Sattelbohrung 46 beschränkt wird und/oder das Austreten von Hydraulikfluid verhindert wird.
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Die hintere Bremskolbenanordnung 16 umfasst allgemein dieselben Komponenten wie die vordere Bremskolbenanordnung 14. Die vordere Bremskolbenanordnung 16 umfasst einen vorderen Bremskolben 44', der in einer Sattelbohrung 46' gestützt wird, die in dem Bremssattel 12 definiert wird. Der vordere Bremskolben 44' umfasst eine schalenförmige Kolbentasche 48'. In der Kolbentasche 48' ist ein hydraulisch einstellbarer Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50' aufgenommen, der Teil des Feststellbremssystems 30 ist. Der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50' ist ein Mechanismus mit hohem Wirkungsgrad, der eine Spindel 52' und eine Mutter 54' umfasst. Die Spindel 52' steht mit dem hinteren Zahnrad 38 in Drehverbindung, so dass bei Anlage von Drehmoment an den Eingangsabschnitt 42 des vorderen Zahnrads 36 durch die MGU 32 (1) und Drehung des hinteren Zahnrads 38 durch den Riemen 40 die Spindel 52' gedreht wird. Wenn die Spindel 52' gedreht wird, bewegt sich die Mutter 54' axial entlang einer Längsachse 80' der Spindel 52' entweder zu einer unteren Taschenwand 82' der Kolbentasche 48' oder davon weg. Die Richtung, in der die Mutter 54' bewegt wird, ist von der Richtung, in der das vordere Zahnrad 36 durch die MGU 32 gedreht wird, abhängig. Das bedeutet, dass die Spindel 52' während einer Feststellbremsenbetätigung in einer Betätigungsrichtung gedreht wird, so dass die Mutter 54' entlang der Achse 80' in der Richtung 108' bewegt wird. Beim Lösen der Feststellbremse wird die Spindel 52' in einer entgegengesetzten Löserichtung gedreht, so dass die Mutter 54' in einer der Richtung 108 entgegengesetzten Richtung bewegt wird.
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Wie die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst die hintere Bremskolbenanordnung 16 ein Axiallager 56', das neben der Mutter 54' positioniert ist, und einen Clip 58', der an der Innenwand der Kolbentasche 48' angebracht ist. Der Clip 58' wirkt dahingehend, die Mutter 54' und das Axiallager 56' in der Kolbentasche 48' festzusetzen und zu halten, so dass die Mutter 54' und das Axiallager 56' bei einer standardmäßigen Bremsenbetätigung oder Betätigung der Betriebsbremse mit dem Bremskolben 44' in die Richtung 108 gedrückt oder bewegt werden. Ein O-Ring 60' umgibt die Mutter 54' und ist dahingehend mit der Innenwand der Kolbentasche 48' in Kontakt, eine Drehung der Mutter 54' um die Achse 80' während einer Feststellbremsenbetätigung zu beschränken. Ein weiteres Axiallager 62' ist zwischen einem Flansch 94' der Spindel 52' und dem Bremssattel 12 angeordnet.
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Ein Kolbenschuh 64' ist an dem Bremssattel 12 angebracht und umgibt die Außenfläche des vorderen Bremskolbens 44'. Der Kolbenschuh 64' verhindert das Eindringen von Staub und Verschmutzungen zwischen die Außenfläche des Bremskolbens 44' und die Bohrung 46'. Eine Kolbendichtung 66' ist in einer Nut aufgenommen, die in dem Bremssattel 12 definiert wird, und umgibt die Außenfläche des vorderen Bremskolbens 44', so dass eine Drehung des Bremskolbens 44' um die Achse 80' beschränkt wird; das Eintreten von Staub und anderen Verschmutzungen in die Sattelbohrung 46' beschränkt wird und/oder das Austreten von Hydraulikfluid verhindert wird.
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4 stellt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der vorderen Bremskolbenanordnung 14 dar. Da die hintere Bremskolbenanordnung 16 allgemein dieselben Komponenten wie die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst, versteht sich, dass 4 auch einige, wenn nicht sogar alle, der Merkmale der hinteren Bremskolbenanordnung 16 darstellt. Die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst den vorderen Bremskolben 44, der eine Kolbentasche 48 umfasst. Ein oder mehrere Vorsprünge 86 ragen von der Wand 106 der Kolbentasche 48 zu der Mittelachse 80 nach innen vor, so dass bei in der Kolbentasche 48 installierter Mutter 54 Fluidblasen während einer Hydraulikfluidentlüftung abgeführt werden können. Es wird jedoch des Weiteren in Betracht gezogen, dass anstatt der sich aus der Wand 106 der Kolbentasche 48 heraus erstreckenden Vorsprünge 86 die Wand 106 im Wesentlichen glatt sein kann und der O-Ring 60, der die Mutter 54 umgibt, einen oder mehrere Vorsprünge umfassen kann, die die Wand 106 berühren, wenn die Mutter 54 in dem Bremskolben 44 installiert ist. Diese alternative Konfiguration kann des Weiteren gestatten, dass Fluidblasen während einer Hydraulikfluidentlüftung abgeführt werden. Es versteht sich jedoch, dass bei einigen Konfigurationen Vorsprünge 86 an der Wand 106 und Vorsprünge an dem O-Ring 60 verwendet werden können. Einige Konfigurationen von O-Ringdichtungen und ihr Eingriff mit der Wand der Kolbentasche sind in der am 26. September 2016 eingereichten derzeit anhängigen US-Patentanmeldung der Anmelderin mit der laufenden Nummer 15/275,791 zu finden, die hiermit zu allen Zwecken unter Bezugnahme eingegliedert wird.
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Die Kolbentasche 48 und/oder die Vorsprünge 86 umfassen Nuten 88 zur Aufnahme des Clips 58 nach der Installation der Mutter 54 und des Axiallagers 56 in der Kolbentasche 48. Nach der Installation des Clips 58 in den Nuten 88 Sitzen die Mutter 54 und das Axiallager 56 in der Kolbentasche 48 fest oder werden darin festgehalten. In einem zusammengebauten Zustand (d. h. 3) ist das Axiallager 56 zwischen dem Clip 58 und einer Seite 90 der Mutter 54 angeordnet. Das andere Axiallager 62 ist zwischen dem Flansch 94 der Spindel 52 und dem Bremssattel 12 angeordnet.
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Die Mutter 54 ist in der Kolbentasche 48 aufgenommen. Ein O-Ring 60, der die Mutter 54 umgibt, ist mit den Vorsprüngen 86 und/oder der Wand 106 der Kolbentasche 48 in Kontakt und steht damit in Reibungseingriff, so dass Fluidblasen während einer Hydraulikfluidentlüftung abgeführt werden können. Der O-Ring 60 beschränkt oder verhindert des Weiteren eine Drehung der Mutter 54 während einer Feststellbremsenbetätigung, gestattet jedoch eine Drehung der Mutter 54 während einer Betätigung der Betriebsbremse oder während einer Bremsenbetätigung, wie im Folgenden weiter erörtert wird.
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Der Betrieb der Betriebsbremse oder des Bremssystems 10 wird nun mit Bezug auf die Figuren, darunter 5A und 5B, beschrieben. Es versteht sich, dass diese Verfahrensschritte in nahezu jeglicher Reihenfolge durchgeführt werden können und dass einer oder mehrere der hier beschriebenen Schritte kombiniert, weggelassen oder wiederholt werden können.
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Obgleich 5A und 5B den innenliegenden Bremskolben 44 und die Komponenten des hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50 zeigen, können diese Figuren auch den außenliegenden Bremskolben 44' und die entsprechenden Komponenten des hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50 darstellen.
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Es versteht sich des Weiteren, dass, obgleich sich die folgende Beschreibung auf den innenliegenden und den außenliegenden Bremskolben 44, 44' und beide der entsprechenden hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen 50, 50' beziehen, der Betrieb der Betriebsbremse oder des Bremssystems 10 mit nur einem der Bremskolben 44, 44' und nur einem der entsprechenden hydraulisch einstellbaren Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismen 50, 50' erfolgen kann.
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Zunächst wird während einer Betätigung der Betriebsbremse oder während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung zur Verlangsamung oder zum Anhalten eines sich in Bewegung befindenden Fahrzeugs, wenn ein Fahrer das Bremspedal herunterdrückt, Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt, wodurch verursacht wird, dass sich die Bremskolben 44, 44' in der Richtung 108 zu der Druckplatte 98 des innenliegenden Bremsklotzes 20 bewegen und einen Spalt G, der zwischen dem Bremskolben 44, 44' und der Druckplatte 98 definiert wird, (siehe Spalt G bei 5A) einnehmen.
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Bei Kontakt mit der Druckplatte 98 bewirkt das mit Druck beaufschlagte Hydraulikfluid, dass die Bremskolben 44, 44' den Bremsklotz 20 in der Richtung 108 zu der Bremsscheibe bewegen, so dass das Reibungsmaterial 100 des Bremsklotzes 20 zur Erzeugung der Klemmkraft zum Verlangsamen oder Anhalten des Fahrzeugs eine Seite der Bremsscheibe berührt.
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Gemäß der obigen Erörterung zu 3 und 4 umfasst jeder der Bremskolben 44, 44' eine Nut 88, 88', die den jeweiligen Clip 58, 58', der dahingehend wirkt, die Mutter 54, 54' und das Axiallager 56, 56' in der jeweiligen Kolbentasche 48, 48' festzusetzen oder festzuhalten, festhält. Somit bewegen sich die Clips 58, 58' während einer Betätigung der Betriebsbremse oder während einer Bremsenbetätigung mit der Bewegung des jeweiligen Bremskolbens 44, 44' aus dem Kolbenschuh 64, 64' heraus in der Richtung 108 zur Erzeugung der Klemmkraft mit dem entsprechenden Bremskolben 44, 44' und berühren das entsprechende Axiallager 56, 56', das dadurch die entsprechende Mutter 54, 54' in der Richtung 108 anschiebt, so dass die jeweilige Mutter 54, 54' sehr nahe bei der entsprechenden unteren Taschenwand 82, 82' bleibt und der Abstand S zwischen der unteren Taschenwand 82, 82' der Kolbentasche 48, 48' und der entsprechenden zugewandten Fläche 110 während der Bewegung des Bremskolbens 44, 44' allgemein gleich bleibt. Der Abstand S kann beispielsweise bei der Größenordnung von ungefähr 1 mm liegen. Während dieser Bewegung wird zwischen der Mutter 54, 54' und dem entsprechenden Kolben 44, 44' ein Drehmoment erzeugt, was bewirkt, dass sich die Mutter 54, 54' um die Achse 108, 108' dreht, während eine Drehung der Spindel 52, 52' beispielsweise durch eine Bremse in der MGU 32 beschränkt wird. Entsprechend wird die Mutter 54, 54' abgeschraubt und bewegt sich in der Richtung 108 von dem Flansch 94, 94' der Spindel 52, 52' weg und folgt somit dem Bremskolben 44, 44'.
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Nach dem Lösen der Betriebsbremse oder dem Lösen der Bremsenbetätigung oder nach einer zumindest teilweisen Druckentlastung des Hydraulikfluids kann sich der Bremskolben 44, 44' zum Teil zurück in den Kolbenschuh 64, 64' und die Sattelbohrung 46, 46' bewegen (d. h. in einer 108 entgegengesetzten Richtung). Der Bremskolben 44, 44' fährt jedoch nicht vollständig in der Richtung 108 ein oder kehrt in seine Position in dem Kolbenschuh 64, 64' und der Sattelbohrung 46, 46' vor der Bremsenbetätigung zurück. Stattdessen bleibt der Bremskolben 44, 44' zumindest eine gewisse Strecke näher an dem Bremsklotz 20 als vor der Bremsenbetätigung. Natürlich kehrt auch die Mutter 54, 54', die in der Kolbentasche 48, 48' durch den Clip 58, 58' festgesetzt ist, nicht in ihre Position an der Spindel 52, 52' vor der Bremsenbetätigung zurück, sondern bleibt stattdessen nahe an der unteren Taschenwand 82, 82'. Entsprechend passt der hydraulisch einstellbare Dreh-zu-Linearstufen-Mechanismus 50, 50' automatisch während jeder Betätigung der Betriebsbremse oder während einer standardmäßigen Bremsenbetätigung die Position der Mutter 54, 54' bezüglich des Bremskolbens 44, 44' an, so dass bei Betätigung des Feststellbremssystems (im Folgenden erörtert) eine ausreichende Klemmkraft schnell erzeugt werden kann.
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Die Strecke, um die jede Mutter 54, 54' angepasst wird, kann hauptsächlich auf der Strecke, die sich der entsprechende Bremskolben 44, 44', wenn die Betriebsbremse betätigt wird und nach der Bremsenbetätigung, bewegt, basieren, was hauptsächlich darauf basieren kann, in welchem Maße das Reibungsmaterial 100, das an dem entsprechenden Ende des Bremsklotzes 20 positioniert ist, abgenutzt ist. Anders ausgedrückt kann das Ausmaß, in dem sich jede Mutter 54, 54' während der Anpassung bewegt, gleich sein, wenn der Verschleiß des Reibungsmaterials 100 zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Bremsklotzes 20 allgemein gleich ist (d. h. wenig oder gar kein Kegelverschleiß) . Alternativ dazu kann das Ausmaß, in dem sich jede Mutter 54, 54' während der Anpassung bewegt, bei viel Kegelverschleiß zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende des Bremsklotzes 20 verschieden sein oder variieren.
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Es wird nun der Betrieb des Feststellbremssystems 30 beschrieben. Es versteht sich, dass diese Verfahrensschritte in nahezu jeglicher Reihenfolge durchgeführt werden können und dass einer oder mehrere der hier beschriebenen Schritte kombiniert, weggelassen oder wiederholt werden können.
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Durch die Steuerung 112 kann ein Signal zu der MGU 32 zum Betätigen der Feststellbremse übertragen werden. Durch den Motor und den Zahnradsatz in der MGU 32 wird dem Eingangsabschnitt 42 des vorderen Zahnrads 36 Drehmoment zugeführt, was bewirkt, dass sich das vordere Zahnrad 36 in einer Betätigungsrichtung dreht. Die Spindel 52 ist an dem vorderen Zahnrad 36 festgelegt, so dass eine Drehung des vorderen Zahnrads 36 in der Betätigungsrichtung bewirkt, dass sich die Spindel 52 auch in der Betätigungsrichtung dreht. Eine Drehung der Spindel 52 in der Betätigungsrichtung bewirkt, dass sich die Mutter 54 axial entlang der Achse 80 in der Betätigungsrichtung 108 bewegt, bis die zugewandte Fläche 110 der Mutter 54 die untere Taschenwand 82 des Bremskolbens 44 berührt. Eine fortgesetzte Drehung des Zahnrads 36 und somit eine Bewegung der Mutter 54 bewirkt, dass die Mutter 54 den Bremskolben 44 und den Bremsklotz 20 zur Erzeugung der Klemmkraft, die zur Verhinderung einer Bewegung des Fahrzeugs erforderlich ist, an die Bremsscheibe bewegt.
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Durch den Riemen 40 bewirkt eine Drehung des Zahnrads 36, dass sich auch das Zahnrad 38 dreht. Die Spindel 52' ist an dem hinteren Zahnrad 38 festgelegt, so dass eine Drehung des hinteren Zahnrads 38 in der Betätigungsrichtung bewirkt, dass sich auch die Spindel 52' in der Betätigungsrichtung dreht. Eine Drehung der Spindel 52' in der Betätigungsrichtung bewirkt, dass sich die Mutter 54' axial entlang der Achse 80' in der Betätigungsrichtung 108 bewegt, bis die Mutter 54' die untere Taschenwand 82' des Bremskolbens 44' berührt. Eine fortgesetzte Drehung des Zahnrads 38 und somit eine Bewegung der Mutter 54' bewirkt, dass die Mutter 54' den Bremskolben 44' und den Bremsklotz 20 zur Erzeugung der Klemmkraft, die zur Verhinderung einer Bewegung des Fahrzeugs erforderlich ist, an die Bremsscheibe bewegt.
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Obgleich sich die folgende Beschreibung auf die vordere Bremskolbenanordnung 14 bezieht, kann die folgende Beschreibung, da die hintere Bremskolbenanordnung 16 ähnliche Komponenten wie die vordere Bremskolbenanordnung 14 umfasst, gleichermaßen auf die hintere Bremskolbenanordnung 16 zutreffen.
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Ohne das Anpassen der Mutter 54 während einer Betätigung der Betriebsbremse (d. h. ohne dass der Clip 58 die Mutter 54 und das Axiallager 56 in dem Bremskolben 44 festsetzt oder festhält), wenn der Bremskolben 44 während der Bremsenbetätigung bewegt wird, würde sich die Mutter 54 nicht mit dem Bremskolben 44 bewegen oder diesem folgen. Stattdessen würde der Abstand S zwischen der unteren Taschenwand 82 der Kolbentasche 48 und der entsprechenden zugewandten Fläche 110 der Mutter 54 mit Bewegung des Bremskolbens 44 aus seiner Position in 5A bezüglich des Bremsklotzes 20 in seine Position in 5B bezüglich des Bremsklotzes 20 zunehmen. Entsprechend wäre bei solch einer Konfiguration bei Aktivierung des Feststellbremssystems 30 mehr Zeit erforderlich, um die Mutter 54 dahingehend in der Richtung 108 zu bewegen, den zunehmenden Abstand abzudecken, bevor die zugewandte Fläche 110 der Mutter 54 die untere Taschenwand 82 berührt und beginnt, den Bremskolben 44 zur Erzeugung der Klemmkraft in der Richtung 108 zu bewegen. Dieser Abstand S kann mit der Zeit, wenn der Bremsklotz weiter verschleißt und der Bremskolben 44 sich bewegt und seine Position bezüglich des Bremsklotzes anpasst, ohne dass sich die Mutter 54 mit dem Bremskolben 44 bewegt, zunehmen.
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Da der Spalt zwischen der anderen Mutter 54' und der entsprechenden unteren Taschenwand 82' kleiner ist (da das Ende des Bremsklotzes 20 weniger verschleißt, so dass sich der Bremskolben 44' nicht so weit aus der Sattelbohrung 46' heraus bewegt oder anpasst), kann die Mutter 54' an der anderen Bremskolbenanordnung 16 die entsprechende untere Taschenwand 82' zuerst berühren und mit der Erzeugung der Klemmkraft beginnen, während die Mutter 54 noch zum Abdecken des Spalts zwischen der Mutter 54 und der unteren Taschenwand 82 bewegt wird. Dies kann zu einem unerwünschten Zustand führen, bei dem eine ungleichmäßige Klemmkraft zwischen den beiden Enden des Bremsklotzes 20 erzeugt wird oder mehr Zeit zur Erzeugung der Klemmkraft erforderlich wird.
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Zum Lösen der Feststellbremse dreht die MGU 32 die Zahnräder 36, 38 in einer entgegengesetzten Richtung oder Löserichtung, wodurch bewirkt wird, dass sich die entsprechenden Spindeln 52, 52' in einer entgegengesetzten oder Löserichtung drehen, wodurch bewirkt wird, dass sich die entsprechenden Muttern 54, 54' axial in einer Löserichtung (in einer 108 entgegengesetzten Richtung) und aus dem Kontakt mit den entsprechenden unteren Taschenwänden 82, 82' bewegen. Die Bremskolben 44, 44' können dann entspannen und sich von dem innenliegenden Bremsklotz 20 weg bewegen, so dass sich der innenliegende Bremsklotz 20 zum Lösen der Klemmkraft von der Bremsscheibe weg bewegen kann.