DE69104052T2

DE69104052T2 - Scheibenbremse/feststellbremse.

Info

Publication number: DE69104052T2
Application number: DE69104052T
Authority: DE
Inventors: William C. Jr. West Bloomfield Mi 48033 Eddy
Original assignee: AlliedSignal Inc
Current assignee: Robert Bosch Technology Corp
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: KR930702189A; DE69104052D1; JPH05506196A; US5148894A; AU8754391A; EP0551397A1; EP0551397B1; ES2059156T3; WO1992006876A1

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Scheibenbremsen und insbesondere auf eine Scheibenbremse, die auch als Feststellbremse arbeiten kann. Solch eine Bremse ist aus der FR-A-2 367 948 bekannt.
Scheibenbremsen bestehen primär aus einer Bremsscheibe und einem Bremssattel. Der Bremssattel nimmt einen Kolben auf, der durch Strömungsmittel (Hydraulik)-Druck bewegt wird, um die Bremsbacken in Anlage mit der Bremsscheibe zu bewegen. Um eine Feststellbremsenfunktion bei Fahrzeugen mit Scheibenbremsen zu erzielen, war beim Stand der Technik eine getrennte Bremse erforderlich. Die einzige Verwendung dieser getrennten Bremse besteht darin, die Feststellbremsen- Funktion zu liefern.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Scheibenbremsenmechanismus und insbesondere einen verbesserten Bremssattel zu schaffen, die sowohl als Grundbremse wie auch als Feststellbremse arbeiten können.
Demgemäß besteht die Erfindung aus einer Feststellbremse mit einem Einrück- und Ausrück-Betriebszustand, welcher aufweist: einen Bremssattel, einen Kolben, der in dem Bremssattel bewegbar gelagert ist, und einem Bremsbacken, der mit dem Kolben bewegbar ist. Der Bremssattel und der Kolben bilden eine Strömungsmittelkammer zur Aufnahme von Druckmittel wie z.B. durch die normalerweise verwendeten Bremsleitungen. Eine Kolbenstange ist mit dem Kolben bewegbar und besitzt einen Gewindeabschnitt. Eine Mutter ist auf dem Gewindeabschnitt drehbar und relativ zu einem ersten Anschlag bewegbar. Erste Mittel sind vorgesehen, um die Strömungsmittelkammer unter Druck zu setzen und dadurch den Kolben und die Kolbenstange aus dem Bremssattel zu einer entsprechenden Einrückstellung zu bewegen. Außerdem sind zweite Mittel vorgesehen, um die Mutter zu drehen, und zwar entweder (a) synchron mit der Druckbeaufschlagung der Strömungsmittelkammer oder (b) anschließend daran, so daß sich die Mutter auf dem Gewindeabschnitt in eine Anlagestellung mit dem ersten Anschlag bewegt, um eine Bewegung der Kolbenstange aus ihrer Einrückstellung zu verhindern und die Bremsbacken in Anlage mit einer Bremsscheibe zu halten.
Viele weitere Ziele und Zwecke der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine andere Ansicht der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Fig. 1 und 2 ist eine Scheibenbremse/Feststellbremse allgemein mit 10 bezeichnet. Die Bremse 10 weist einen Bremssattel 12 auf. Der Bremssattel lagert einen bewegbaren Kolben 14, der einen oder beide Bremsbacken 16 in Reibanlage mit einer Bremsscheibe 18 bewegt. Der Bremssattel 12 und der Kolben 14 arbeiten zusammen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, um eine Strömungsmittelkammer 20 zur Aufnahme des (typischerweise hydraulischen) Strömungsmittels durch einen Kanal 22 zu bilden. Von dem Bremssattel aus erstreckt sich ein Gehäuse 24. Ein Deckel 26 ist an dem Gehäuse 24 in bekannter Weise durch Schrauben, Schweißungen, usw. befestigt. Der Bremssattel 12 enthält eine Öffnung 27, die von einer Strömungsmitteldichtung 28 umgeben ist. Eine Kolbenstange 30 verläuft durch die Dichtung 28 und ist mit dem Kolben 14 verbunden und bewegbar. Der Kolben 14 und die Stange 30 sind bei 15 drehbar gelagert, um eine Relativbewegung zwischen ihnen zu ermöglichen. Ein mittlerer Abschnitt 40 der Kolbenstange 30 ist bei 41 mit einem schraubenförmigen Gewinde versehen. Die Kolbenstange 30 verläuft ferner durch eine Bohrung 32, die in einem zylindrischen Abschnitt 34 des Gehäuses 24 gebildet ist. Eine Hülse 42 ist an einem Ende des zylindrischen Abschnittes 34 vorgesehen, um die Kolbenstange 30 abzustützen. Ein Ende 44 der Kolbenstange 30 verläuft durch den Deckel 26. Das Ende 44 ist sechseckig oder in anderer Weise geformt, um ein Werkzeug wie z.B. einen Schraubenschlüssel oder Schraubendreher aufnehmen zu können, deren Zweck aus der folgenden Beschreibung klar wird. Ein radial verlaufender Abschnitt 50 des Gehäuses 24 stützt eine typischerweise aus einem Eisenmaterial hergestellte Gegenplatte 52 ab, die sich geringfügig über eine Stirnfläche 54 des Gehäuseabschnitts 50 hinaus erstreckt.
Eine Mutter 60 wird von dem Gewindeabschnitt 41 der Kolbenstange 30 drehbar aufgenommen. Der Umfang der Mutter 60 ist verzahnt, um ein Stirnzahnrad 62 zu bilden, das deutlicher in Fig. 2 gezeigt ist. Ein mechanischer Anschlag 64 kann auch am linksseitigen Ende des Gewindes 41, die Kolbenstange 30 umgebend, vorgesehen werden.
In dem Gehäuse 24 befindet sich ein elektrischer Motor relativ geringen Drehmomentes, der allgemein mit 66 bezeichnet ist. Die Motorwelle (nicht gezeigt) ist mit einem zylindrischen, länglichen Stirnzahnrad 68 gekoppelt, das an seinem entfernten Ende 70 durch eine weitere Hülse bzw. ein weiteres Lager 72 gelagert ist. Das Stirnzahnrad 88 steht mit dem Stirnzahnrad 62 der Mutter 60 treibend in Eingriff. Die einzelnen Zähne des Stirnzahnrads 68 verlaufen axial entlang dieses Zahnrades 68 von dem Motor zu dem Lager 72, so daß die Mutter 60 darauf gleiten kann. Die Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Querschnittsansicht, die das Zusammenwirken zwischen den Zahnrädern 62 und 68 veranschaulicht.
Bei normalem Betrieb der Bremse wird Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal 22 zugeführt, um die Kammer 20 aufzufüllen; hierauf bewegt sich der Kolben 14 unter dem Druck des Strömungsmittels nach außen, was die Bremsbacken veranlaßt, sich in Anlage mit der Bremsscheibe 18 zu bewegen. Bei normalem Betrieb der Bremse sind die Kolbenstange 30, die Mutter 60, der Motor 66 usw. ohne Funktion. Wenn sich der Kolben 14 nach rechts oder nach links, wie in Fig. 1 gezeigt, in Abhängigkeit von einer Strömungsmitteldruck- Federvorspannung (nicht gezeigt) bewegt, wird die Kolbenstange 30 mitgenommen und gleitet in der Dichtung 28 und in dem Lager 42. Die Mutter 60 bewegt sich ebenfalls mit der Kolbenstange 30, während die Zähne bzw. das Stirnzahnrad 62 der Mutter 60 entlang der axial verlaufenden Zähne des Stirnzahnrades 68 gleiten.
Wenn es erwünscht ist, die Bremse 10 als Feststellbremse zu verwenden, wird der Kammer 20 unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit zugeführt, was die Bremsbacken 16 veranlaßt, sich ausreichend an die Bremsscheibe anzulegen, um eine Drehung derselben zu unterbinden. Ein Strömungsmitteldruck von 1.000 bis 1.500 psi sollte ausreichend sein. Anschliessend wird der Motor 66 durch eine allgemein bei 80 gezeigte Steuereinheit erregt, worauf sich das zylindrische Stirnzahnrad 68 dreht. In Abhängigkeit von dieser Bewegung bewegt sich die Mutter 60 entlang des Gewindes 41 in Anlage mit der Gegenplatte 52. Die Bedeutung dieser Bewegung ist wie folgt: Wenn die Bremsbacken 16 an der Bremsscheibe 18 anliegen, wird die Mutter in Anlage mit dem Gehäuse bzw. der Gegenplatte 52 bewegt, um dadurch die Kolbenstange 30 in einer Stellung festzulegen, in der die Bremsbacken in Bremsberührung mit der Bremsscheibe 18 bleiben, selbst wenn der Strömungsmitteldruck in der Kammer 20 anschließend abgesenkt wird.
In Fig. 1 ist eine Pumpe 82 gezeigt, die durch einen weiteren elektrischen Motor 84 mit Leistung versorgt wird. Die Strömungsmittelkammer oder die Bremsleitungen, je nach den Umständen, können durch einen allgemein mit 86 bezeichneten Druckfühler abgefühlt werden. Die oben erwähnte Kombination von Motor und Pumpe und elektronischer Steuereinheit wurde in meiner gemeinsam übertragenen anhängigen U.S. Patentanmeldung USSN 07/589,739 mit dem Titel "Parking Brake and Method therefore" offenbart, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen sei. In Abhängigkeit von einem Signal, das von einer Bedienungsperson ausgelöst wird, beispielsweise durch Niederdrücken eines Schalters B (oder 90), wird der Motor betätigt, wodurch die Strömungsmittelkammer 20 mit einem Druck von ungefähr 1.000 bis 1.500 psi beaufschlagt wird, der von dem Fühler 86 unter Zusammenwirkung mit der elektronischen Steuereinheit 80 abgefüllt wird. Nachdem dieser Aktivierungsdruck erreicht ist, werden die Bremsbacken 16 in Anlage mit der Bremsscheibe 18 bewegt. Entweder gleichzeitig zu der oder Anschließend an die Auslösung der Betätigung des Motors 84 gibt die elektronische Steuereinheit dem Motor 66 den Befehl zur Drehung, wie oben beschrieben, was die Mutter 60 veranlaßt, sich in Anlage mit der Gegenplatte bzw. dem Anschlag 52 zu bewegen. Die Betätigung des Motors 66 wird beendet, nachdem die Mutter 60 die Gegenplatte bzw. den Anschlag 52 erfaßt hat. Das Anhalten des Motors 84 erfolgt durch Überwachen des Strompegels im Motor 60 in bekannter Weise. Es ist bekannt, daß der Strom eines solchen Motors, d.h. der Motorspule 67 anwächst, wenn seine Last größer wird. Diese vergrößerte Last wird erreicht nach Anlage der Mutter 60 an der Gegenplatte 62 und ihrer Reaktionskraft, die auf das Stirnzahnrad 68 und somit auf den Motor 66 zurückübertragen wird.
Die Fig. 1 zeigt ferner einen Hauptzylinder 92 in Strömungsverbindung mit der Strömungsmittelkammer 20. Die Druckbeaufschlagung der Strömungsmittelkammer kann manuell erfolgen, wodurch das Erfordernis der Pumpen- und Motorkombination ausgeschaltet wird. Bei dieser Betriebsweise würde die Bedienungsperson die Strömungsmittelkammer dadurch unter Druck setzen, daß sie auf das Bremspedal tritt. Wenn der Hauptzylinder mit dem erforderlichen Druck beaufschlagt wurde, wie dies vom Fühler 86 abgefühlt wird, kann die elektronische Steuereinheit danach eine Lampe oder eine andere Anzeige einschalten, wodurch gefordert wird, daß die Bedienungsperson einen Knopf wie z.B. B (oder 90) betätigt, wodurch der Motor 66 betätigt wird, der dann die Mutter 60 in Anlage mit der Gegenplatte 52 bewegt.
Um die oben beschriebene Bremse 10 aus ihrer Feststellbremsenfunktion zu lösen, ist zusätzlich erforderlich, daß die Strömungsmittelkammer 20 unter Druck gesetzt wird. Diese anschließende Druckbeaufschlagung kann automatisch erfolgen, wenn der Knopf B (oder 90) niedergedrückt wurde, wodurch der Motor und die Pumpe veranlaßt werden, die Druckkammer 20 erneut unter Druck zu setzen, oder sie kann stattdessen in der oben beschriebenen Weise manuell erfolgen. Nach der Druckbeaufschlagung der Strömungsmittelkammer 20 wird der Kolben 14 geringfügig nach links gedrückt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wodurch die Mutter 60 von der Gegenplatte entfernt wird, worauf der Motor 66 umgekehrt betrieben wird, was die Mutter 60 nach links (in Fig. 1) dreht. Es ist lediglich erforderlich, die Mutter von der Gegenplatte einen kleinen Betrag wegzudrehen bzw. zu bewegen, so daß sie nicht die Kolbenbewegung während der normalen Bremsbetätigung stört. Stattdessen kann die Mutter in Anlage mit dem anderen Schlag 64 bewegt werden, um sicherzustellen, daß ein ausreichender Freiraum zwischen der Mutter 60 und der Gegenplatte 52 vorhanden ist.
Wie oben erwähnt, ist das freie Ende 44 der Kolbenstange 30 so ausgebildet, daß es ein Werkzeug wie z.B. einen Schraubenschlüssel oder einen Schraubendreher aufnehmen kann. Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, einen Betrieb für den Fall zu ermöglichen, daß der Motor 66 funktionsuntüchtig ist. Wenn der Motor 66 ausfällt, ist es unmöglich, die Mutter 60 selbsttätig von der Gegenplatte 52 wegzubewegen, um die Feststellbremsen-Funktion zu lösen. Wenn diese Situation eintritt, kann die Kolbenstange 30 durch eine Bedienungsperson oder einen Mechaniker manuell gedreht werden. Wie ersichtlich, arbeitet der Kolben in dieser Situation als Schraubenspindel, und wenn sie gedreht wird, bewegt sich die Mutter 60 aus ihrer Anlagestellung mit der Gegenplatte weg, wodurch die Feststellbremsen-Funktion gelöst und eine Bewegung des Kolbens während der normalen Bremsbetätigung ermöglicht wird.
Viele Anderungen und Modifikationen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung können natürlich durchgeführt werden, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen. Demgemäß soll der Schutzumfang allein durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt werden.

Claims

1. Feststellbremsen-Vorrichtung (10), die einen Einrück- und einen Ausrück-Betriebszustand besitzt, mit

einem Bremssattel (12), einem Kolben (14), der in dem Bremssattel (12) beweglich gelagert ist, und einem Bremsbacken (16), der mit dem Kolben bewegbar ist, wobei der Bremssattel (12) und der Kolben (14) eine Strömungsmittelkammer (20) bilden, die zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Strömungsmittels dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse aufweist:

eine mit dem Kolben (12) bewegbare Kolbenstange (30) mit einem Gewindeabschnitt;

eine Mutter (60), die auf dem Gewindeabschnitt (40) drehbeweglich relativ zu einem ersten Anschlag (52) gelagert ist;

erste Mittel (80,82,84,92), die zum Druckbeaufschlagen der Strömungsmittelkammer (20) dienen, um den Kolben (14) und die Kolbenstange (30) in Richtung auf eine Einrückstellung zu bewegen, und

zweite Mittel (66,68), die dazu dienen, die Mutter (60) entlang des Gewindeabschnitts (40) in eine Anlagestellung mit dem ersten Anschlag zu drehen, um eine Bewegung der Kolbenstange (30) aus seiner Einrückstellung zu verhindern.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die ersten Mittel aufweisen entweder:

(a) einen Hauptzylinder oder

(b) eine von einem ersten Motor (84) betriebene Pumpe (82) in Strömungsmittelverbindung mit der Strömungsmittelkammer (20).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit dritten Mitteln, die dazu dienen, die zweiten Mittel zu aktivieren, wenn die Strömungsmittelkammer unter Druck gesetzt wird oder nachdem die Strömungsmittelkammer unter Druck gesetzt wurde.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die zweiten Mittel aufweisen:

einen zweiten Motor (66);

ein erstes Zahnrad (68), das von dem zweiten Motor (66) gedreht wird; und bei der

die Mutter (60) Zähne (62) aufweist, die mit den Zähnen des ersten Zahnrads treibend verbunden sind und entlang dieser Zähne gleitend angreifen.

5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der die Bremse (10) eine Bremsscheibe (18) aufweist, an der der Bremsbacken (16) anliegt, wenn die Kolbenstange (30) ihre Einrückstellung einnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Ende (44) der Kolbenstange (30) entfernt von dem Kolben (14) zur Aufnahme eines Werkzeugs ausgebildet ist, so daß die Kolbenstange manuell aus ihrer Einrückstellung herausgedreht werden kann, wenn der erste Motor funktionsunfähig wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 mit Mitteln, die dazu dienen, den ersten Motor zu aktivieren, um die Strömungsmittelkammer unter Druck zu setzen.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der das erste Zahnrad aus einem zylindrischen Stirnzahnrad besteht.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 mit dritten Mitteln, die dazu dienen, festzustellen, daß die Kolbenstange (30) in der Einrückstellung verriegelt wurde.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die dritten Mittel Mittel enthalten, die dazu dienen, eine Erhöhung des Strompegels in dem zweiten Motor (66) im Anschluß daran, daß die Mutter (60) gegen den ersten Anschlag (52) bewegt wurde, abzufühlen.

11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, bei der die ersten Mittel in der Weise wirken, daß sie die Strömungsmittelkammer (20) ausreichend unter Druck setzen, um die Mutter (6) von der Kraft zu befreien, die von dem ersten Anschlag (52) auf sie ausgeübt wird, wenn sie sich in der Anlagestellung befindet, und

die zweiten Mittel in der Weise wirken, daß sie die Mutter (60) von dem ersten Anschlag (52) wegdrehen, so daß die Kolbenstange (30) frei ist, um sich mit dem Kolben (14) zu bewegen.

12. Verfahren unter Verwendung einer Scheibenbremse (10) zum Durchführen einer Feststellbremsfunktion, wobei die Scheibenbremse (10) eine Bremsscheibe (18), einen Bremssattel-Kolben (14) und eine beweglich daran befestigte Kolbenstange (30) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

12.1) der Kolben (14) wird durch Anlegen von Strömungsmitteldruck in eine erste Stellung gegen eine Bremsscheibe (18) mit einer Stärke bewegt, die ausreichend, um eine Drehung der Bremsscheibe durch eine Druckerhöhung stromauf des Kolbens zu verhindern;

12.2) der Kolben wird im wesentlichen in der durch den Schritt (12.1) erreichten Stellung festgelegt, indem ein Motor veranlaßt wird, eine Mutter (60), die auf der Kolbenstange (30) drehbar gelagert ist, in Anlage mit einem Anschlag (52) zu drehen.

13. Verfahren nach Anspruch 12 mit den Schritten:

13.1) der Druck stromauf des Kolbens wird erhöht, um die Mutter (60) von dem Anschlag (52) wegzudrücken und dadurch die dazwischen herrschenden Spannungen zu lösen, und

13.2) die Scheibenbremse wird aus ihrer Feststellbremsenfunktion gelöst, indem die Mutter aus ihrer Anlage an dem Anschlag gedreht wird.