Federbetätigte Feststell-Bremsvorrichtung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feststell-Bremsvorrichtung mit einer Betätigungseinheit und einer Übertragungseinheit zur Übertragung einer Betätigungskraft der Betätigungseinheit auf eine Bremseinrichtung.
Festslell-Bremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind manuelle Feststell-Bremsvorrichtungen umfassend einen Seilzug als Betätigungseinheit bekannt, wobei eine Betätigungskraft des Seilzuges über eine
Übertragungseinrichtung, wie z.B. einen Spindeltrieb, auf die Feststellbremse wirkt. Ferner sind automatische Parkbremsen bekannt, welche anstelle des Seilzuges eine automatisierte Betätigungseinheit aufweisen, welche insbesondere mittels Hydraulik arbeitet. Weiterhin sind Feststell-Bremsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Feststellung bzw. ein Lösen der Bremse mittels elektrischer Antriebe erfolgt. Die bekannten Feststell-Bremsvorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und teuer in der Herstellung und benötigen eine Vielzahl von Antriebs- und Steuerungsbauteilen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Feststell-Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen einfachen Aufbau aufweist und besonders kostengünstig bereitgestellt werden kann. Da es sich bei Feststell- Bremsvorrichtungen um Massenbauteile handelt, können hohe Einsparpotentiale realisiert
werden. Die erfindungsgemäße Feststell-Bremsvorrichtung verwendet zum Feststellen der Feststellbremse als Betätigungskraft eine Federkraft. Die Federkraft kann mittels eines einfach aufgebauten Federelements, wie z.B. einer Tellerfeder, bereitgestellt werden. Somit können aufwendige Zusatzbauteile für die Betätigungseinrichtung der Feststellbremse entfallen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Um eine sichere Übertragung der Betätigungskraft zu ermöglichen, ist vorzugsweise zwischen dem Federelement und der Übertragungseinheit ein Federkolben angeordnet
Dabei wirkt die Federkraft des Federelements über den Federkolben auf die Übertragungseinheit.
Vorzugsweise ist ein Verriegelungselement vorgesehen, um den Federkolben und/oder das Federelement zu verriegeln bzw. freizugeben. Dadurch kann eine einfach aufgebaute betriebssichere Feststellbremse ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt ist das Verriegelungselement mittels eines elektromagnetischen oder elektrischen Aktuators zwischen einer ersten Position, in welcher der Federkolben verriegelt ist, und einer zweiten Position, in welcher der Federkolben freigegeben ist, verstellbar.
Um einen besonders kostengünstigen und einfachen Aufbau zu erreichen, ist das Verriegelungselement vorzugsweise als Verriegelungskolben ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist dabei der Verriegelungskolben senkrecht zum Federkolben angeordnet. Dabei weist der Verriegelungskolben eine sich verjüngende, insbesondere konische oder kegelförmige Spitze auf, welche mit dem Federkolben in und außer Eingriff bringbar ist. Dadurch kann der Verriegelungskolben besonders kostengünstig hergestellt werden und ein einfaches Ineingriff- und Außereingriffbringen des Verriegelungskolbens mit dem Federkolben kann ermöglicht werden. Da die Bewegungsrichtung des Verriegelungskolbens senkrecht zur Bewegungsrichtung des Federkolbens ist, kann weiterhin ein besonders kompakter Aufbau bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist auch am Federkolben eine sich verjüngende Fläche ausgebildet, welche mit der sich verjüngenden Spitze des Verriegelungskolbens in Eingriff kommt. Dadurch wird eine Verriegelung des Federkolbens über die sich verjüngenden Flächen am Federkolben und an der Spitze des Verriegelungskolbens realisiert. Hierbei ist besonders bevorzugt die sich verjüngende Fläche am Federkolben als eine breite Fase an der
Kolbenfläche des Federkolbens ausgebildet.
Ein besonders kostengünstiger und kompakter Aufbau kann bereitgestellt werden, wenn der Federkolben zur Betätigung der Feststell-Bremsvorrichtung unmittelbar auf einen Bremskolben einer Bremszange der Feststell-Bremsvorrichtung drückt. Besonders bevorzugt wird dabei der Bremskolben mittels einer Rückstellfeder, insbesondere einer Blattfeder, in eine Ausgangsposition zurückgestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Rückstellung des Federkolbens in seine Ausgangsposition mittels pneumatischer oder hydraulischer Kraft.
Besonders bevorzugt wird dabei eine hydraulische Kraft verwendet, welche durch ein in einem Fahrzeug schon vorgesehenes System, z.B. ein ABS- oder ESP-System o.Ä., bereitgestellt wird Dadurch kann der Aufwand für die erfindungsgemäße Feststellbremsvorrichtung weiter reduziert werden, da schon auf bereits vorhandene Bauteile bzw. Systeme im Fahrzeug zurückgegriffen werden kann.
Um bei einem Defekt eine Notentriegelung zu ermöglichen, ist eine Notentriegelungseinrichtung derart vorgesehen, dass mittels eines Bremsdruckauf baus durch Betätigung des Bremspedals der Federkolben in seine Ausgangsposition zurückstellbar ist und der Bremskolben selbsttätig mittels einer Rückstellkraft einer
Rückstellfeder in seine Ausgangsposition zurückstellbar ist, so dass die Feststellbremse gelöst ist.
Die erfindungsgemäße Feststell-Bremsvorrichtung wird vorzugsweise in Fahrzeugen und insbesondere auch in Kombination mit einer Betriebsbremse eines Fahrzeugs verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Feststell-Bremsvorrichtung 1 gemäß einem Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figur 1 eine Feststell-Bremsvorrichtung 1 gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie i Figur 1 gezeigt, umfasst die Feststell-Bremsvorrichtung 1 eine Betätigungseinheit 2 und eine Übertragungseinheit 3. Die Übertragungseinheit 3 überträgt eine Betätigungskraft F der Betätigungseinheit 2 auf Bremsbeläge o.a. der Feststellbremse, um die Feststellbremsfunktion auszuführen. Die Übertragungseinheit 3 kann beispielsweise ein Bolzen 16 sein, welcher über ein Gewinde mit einer Mutter 18 verbunden ist und über einen Bremskolben 17 Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe drückt. Hierbei ist durch die Ausbildung des Bolzens 16 als Spindeltrieb auch ein Nachstellmechanismus für die Feststellbremse integriert. Die Nachstellung kann dabei durch Drehen des Bolzens 16 erfolgen.
Die Betätigungseiriheit 2 umfasst einen Federkolben 5 und ein Federelement 6. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das Federelement 6 im Inneren des Federkolbens 5 angeordnet und der Federkolben ist an seiner Außenseite mit einem Dichtring 20 versehen. Der Federkolben 5 ist innerhalb eines Zylinders 7 bewegbar, welcher einstückig mit einem
Bremssattel 4 der Feststell-Bremsvorrichtung 1 ausgebildet ist. Der Zylinder 7 ist mittels eines Zylinderdeckels 10 verschlossen, wobei am Zylinderdeckel 10 integral ein Anschlag 11 für den Federkolben 5 gebildet ist. Der Anschlag 11 ist beispielsweise ein ringförrniger Anschlag. Das Federelement 6 stülzt sich ebenfalls am Zylinderdeckel 7 ab und übt ständig eine Vorspannkraft in Richtung X-X auf den Federkolben 5 aus. Am
Zylinderdeckel 10 ist weiterhin ein Verschlusselement 12 angeordnet.
Femer υmfasst die Feststell-Bremsvorrichtung 1 ein Verriegelungselement, welches als Verriegelungskolben 8 ausgebildet ist. Der Kolben 8 ist durch eine im Zylinder 7
gebildete Bohrung 21 geführt und weist eine kegelförmige Spitze 15 auf. Der Verriegelungskolben 8 kann dabei mittels eines z.B. als Magnetventil ausgebildeten Aktuators 9 in Richtung des Doppelpfeils R bin und her bewegt werden. Die Bewegungsrichtung des Verriegelungskolbens 8 ist dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Federkolbens 5.
Am äußeren Umfang einer Kolbenfläche 13 des Federkolbens 5 ist eine breite Fase 15 ausgebildet. Die Fase 15 weist ungefähr den gleichen Neigungswinkel wie die Spitze 14 des Verriegelungskolbens 8 auf. Weiterhin ist die Breite der Fase 15 gleich oder größer als eine Länge der sich verjüngenden Fläche an der Spitze 14 des Verriegelungskolbens 8 ist. Dadurch kann im verriegelten Zustand eine große Kontaktfläche realisiert werden.
Weiter ist, wie in Figur 1 gezeigt, im Bremssattel 4 eine Leitung 19 gebildet, welche Hydraulikdruck P von einer Druckerzeugungsquelle einerseits zur Bremszange 17 und andererseits über einen Durchläse 23 zum Federkolben 5 zuführen kann.
Wie weiter in Figur 1 gezeigt, ist an dem Bolzen 16 weiter ein Rückstellelement 22 in Form einer Blattfeder angeordnet, um eine Rückstellung des Bremskolbens 17 in seine Ausgangsposition zu unterstützen. Zwischen dem Federkolben 5 und dem Bolzen 16 ist ein Raum 24 ausgebildet, welcherüber den Durchlass 23 mit der Leitung 19 in
Verbindung steht.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Feststellbremsvorachtung 1 beschrieben. Figur 1 zeigt dabei den verriegelten Zustand des Federkolbens 5, so dass sich die Feststell-Bremsvorrichtung 1 außer Eingriff befindet. Dieser Zustand ist beispielsweise bei einer Normalbremsung bei eingeschalteter Zündung gegeben. Bei eingeschalteter Zündung kann die Feststell-Bremsfiαnktion weiter durch eine Hill-Hold- Funktion realisiert werden, indem über die Leitung 19 ein vorbestimmter Druck auf den Bremskolben 17 bzw. den Bolzen 16 wirkt. Hierbei ist die Feststell-Bremsvorrichtung mit einem im Fahrzeug vorhandenen ESP- oder ABS-System über die Leitung 19 verbunden.
Wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, erfolgt die FeststeU-Bremsfunktion wie folgt: Im in Figur 1 gezeigten Ausgangszustand befindet sich der Federkolben 5
durch den Verriegelungskolben 8 im verriegelten Zustand. Über die Druckerzeugungsvorrichtungen im ESP- oder ABS-System wird ein Druck P erzeugt und der Feststell-Brerαsvorrichtung 1 über die Leitung 19 zugeführt. Dadurch wird der Federkolben 5 gegen die Federkraft F des Federelements 6 leicht nach oben gedrückt und schlägt am Anschlag 11 an. Somit befindet sich der Federkolben 5 in seiner definierten
Endposition und spannt das Federelement 6 mit der Federkraft F,^ maximal vor und der Verriegelungskolben ist damit entlastet. Nun kann eine Entriegelung des Verriegelungskolbens 8 über das Magnetventil 9 erreicht werden, indem dieses z.B. bestromt wird, so dass sich der Verriegelungskolben 8 in Figur 1 nach rechts bewegt. Dadurch kommen die Eingriffsflächen an der Spitze 14 des Verriegelungskolbens 8 und der Fase 15 des Federkolbens 15 außer Eingriff.
Nachdem der Federkolben 5 derart entriegelt wurde, kann der aufgebaute Druck über ein Ventil im ESP-System geräuschlos abgebaut werden. Nachdem der Druck abgebaut wurde bzw. unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist, kann das Federelement 6 den
Federkolben 5 mittels der Federkraft F nach unten drücken, bis der Federkolben 5 mit dem Bolzen 16 an. der Kolbenfläche 13 in Kontakt kommt. Dadurch drückt der Federkolben 5 nun auf den Bolzen 16, und über die Mutter 18 und den Bremskolben 17 wird die Federkraft F auf die nicht dargestellten Bremsbeläge übertragen, welche eine Feststell-Bremsfttnktion an einer Bremsscheibe ausführen. Dadurch ist das Fahrzeug festgestellt
Zum Lösen der Feststell-Bremsfunktion wird der Druck P über die Druckerzeugungseinrichtung des ESP-Systems oder des ABS-Systems wieder aufgebaut. Dadurch wird der Druck an der Kolbenfläche 13 des Federkolbens 5 größer als die
Federkraft F des Federelements 6, so dass der Federkolben 5 wieder nach oben entgegen der Federkraft F bewegt wird. Diese Bewegung erfolgt so lange, bis der Federkolben 5 gegen den Anschlag 11 am Zylinderdeckel 10 anschlägt. Wenn der Kolben in diese Position gebracht wurde, kann der Verriegelungsmechanismus wieder betätigt werden, indem eine Bestromung des Magnetventils 9 beendet wird so dass sich der
Verriegelungskolben 8 wieder nach links bewegt, bis die Spitze 14 des Verriegelungskolbens 8 wieder mit der Fase 15 des Federkolbens 5 in Eingriff tritt. Die Rückstellung des Verriegelungskolbens 8 kann beispielsweise durch Federkraft und/oder magnetische Anziehungs- oder Abziehungskräfte realisiert werden.
Da während des Verriegelungsvorgangs des Federkolbens 5 der Druck P über die Leitung 19 immer noch am Bremskolben 17 und am Bolzen 16 anliegt, bleibt die Feststell- Bremswirkung auch während der Rückstellung des Verriegelungskolbens 8 vorhanden.
Nachdem nun der Federkolben 5 durch den Verriegelungskolben 8 wieder verriegelt wurde, wird der Druck P wieder abgebaut, so dass das Federelement 6 den Federkolben 5 fest gegen den Verriegelungskolben 8 drücken kann. Dadurch wird eine sichere Verriegelung des Federkolbens 5 erreicht.
Nachdem der Druck im Raum 24 über das ESP-System oder das ABS-System abgebaut wurde, sind der Bremskolben 17 und der Bolzen 16 druckentlastet, so dass die Feststellbremse außer Eingriff gebracht wird Im Falle einer defekten Druckerzeugungseinrichtung im ESP-System kann eine Notentriegelung derart vorgesehen werden, dass über die Leitung 19 ein Bremsdruckaufbau durch Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erfolgen kann. Dadurch kann der Druck im Raum 24 aufgebaut werden und der Federkolben 5 mittels des Verriegelungskolbens 8 verriegelt werden. Anschließend kann der Druck wieder w abgebaut werden, so dass der Bremskolben 17 und der Bolzen 16 druckentlastet sind und die Feststell-Bremsvorrichtung freigegeben ist.
Femer kann vorgesehen werden, dass bei einer Fehlfunktion während des Druckaufbaus dem Fahrer einer Fehlermeldung angezeigt wird so dass der Fahrer weiß, dass die Feststell-Bremsvorrichtung durch das System nicht gelöst werden kann und er das Bremspedal zum Lösen der Feststell-Bremsvorrichtung betätigen muss.
Die erfindungsgemäße Feststell-Bremsvorrichtung 1 wird besonders bevorzugt in Kombination mit einer normalen Betriebsbremse eines Fahrzeugs verwendet.
Somit kann erfϊndungsgemäß eine Feststellbremsfunktion über das Federelement 6 realisiert werden. Dadurch kann eine Betätigung der Feststellbremse des Fahrzeugs lediglich mittels Federkraft F realisiert werden. Somit ergibt sich erfindungsgemäß ein einfacher und robuster Aufbau, welcher eine hohe Betriebssicherheit für die
Feststellbremse garantieren kann. Weiterhin kann eine kostengünstige Herstellbarkeit realisiert werden. Im Vergleich mit den bekannten Betätigungseinheiten, wie z.B. Seilzug, Elektromotor, hydraulische automatische Parkbremse usw., können deutliche Kostenvorteile verwirklicht werden, insbesondere, wenn ein schon vorhandenes ESP- System für einen Aufbau eines Gegendrucks P gegen den Federkolben 5 verwendet wird.