WO2007115751A1 - Hydraulisch betätigbare fahrzeugbremse mit verriegelung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse (10) mit einem Gehäuse (12), einem in dem Gehäuse (12) aufgenommenen Bremskolben (16), der mit einem Bremsbelag (20) gekoppelt ist, einer Blockiereinrichtung (26) zum Arretieren des Bremskolbens (16) innerhalb des Gehäuses (12) und einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung (42) zum Ansteuern der Blockiereinrichtung (26) in einer Feststellbremssituation, wobei der Bremskolben (16) mit dem Gehäuse (12) eine Fluidkammer (68) begrenzt, die mit Hydraulikfluid beschickbar ist, so dass der Bremskolben (16) zum Betätigen der Fahrzeugbremse (10) hydraulisch innerhalb des Gehäuses (12) entlang einer Kolbenlängsachse (A) verlagerbar ist. Bei einer derartigen Fahrzeugbremse ist vorgesehen, dass der Blockiereinrichtung (26) eine Verriegelungsanordnung (125) zugeordnet ist, die in einer Feststellbremssituation mechanisch an einer Komponente (36) der Blockiereinrichtung (26) angreift und diese gegen eine Rückstellbewegung blockiert.

Description

Hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse mit Verriegelung

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse aufgenommenen Bremskolben, der mit einem Bremsbelag gekoppelt ist, einer Blockiereinrichtung zum Arretieren des Bremskolbens innerhalb des Gehäuses und einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung zum Ansteuern der Blockiereinrichtung in einer Feststellbremssituation, wobei der Bremskolben mit dem Gehäuse eine Fluidkammer begrenzt, die mit Hydraulikfluid beschickbar ist, so dass der Bremskolben zum Betätigen der Fahrzeug bremse hydraulisch innerhalb des Gehäuses entlang einer Kolbenlängsachse verlagerbar ist.

Stand der Technik

Eine derartige Fahrzeugbremse ist bereits bekannt. So zeigt beispielsweise das gattungsbildende Dokument DE 10 2004 040 261 Al eine Fahrzeugbremse dieser Art. Bei dieser Fahrzeugbremse wird in einer Betriebsbremssituation der Bremskolben durch Beschicken der Fluidkammer mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses verlagert und dadurch der Bremsbelag auf eine rotierende Bremsscheibe gedrückt, um diese abzubremsen. Zur Beendigung des Bremsvorgangs wird Hydraulikfluid aus der Fluidkammer abgeführt, so dass sich der Bremskolben mit dem daran angebrachten Bremsbelag in seine Ausgangsstellung zurückbewegen kann. In einer Feststellbremssituation, in welcher beispielsweise ein mit einer derartigen Fahrzeugbremse ausge-stattetes Fahrzeug abgestellt und gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen gesichert werden soll, wird vermittels einer elektromechanischen Betätigungsanordnung die Blockiereinrichtung betätigt. Dies Verschwenkung des Hebels bewirkt, dass sich eine in der Fahrzeug bremse vorgesehene Rampenanordnung innerhalb des Gehäuses spreizt und somit eine Hubbewegung in Richtung der Kolbenlängsachse ausführt. Diese Hubbewegung wird auf ein Blockierelement der Blockiereinrichtung übertragen, welches sodann entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder auf den Bremskolben drückt und diesen axial verlagert. Zum Aufheben der Feststellbremssituation wird wiederum die Fluidkammer und die Betätigungseinrichtung gegenläufig betätigt, woraufhin sich die Rampenanordnung aus ihrer gespreizten Stellung in ihre Ausgangsstellung zurück verlagert. Unter der Wirkung der Rückstellfeder verlagert sich auch das Blockierelement zusammen mit dem Bremskolben in seine Ausgangsstellung, so dass der Bremsbelag die Bremsscheibe freigibt. Bei diesem Stand der Technik hat sich gezeigt, dass es hilfreich wäre, die einzelnen Komponenten in einer Feststellbremssituation mechanisch besser zu arretieren, um unerwünschte Setzvorgänge sicherer ausschließen zu können.

Um dem Problem hoher Betätigungskräfte, die insbesondere manuell aufzubringen sind, entgegenzuwirken, zeigt beispielsweise auch der Stand der Technik gemäß EP 0 551 397 Dl eine hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse, bei welcher zur Aktivierung der Feststellbremsfunktion zunächst der Bremskolben hydraulisch verlagert wird und anschließend eine Blockierstange elektromotorisch angetrieben wird, bis diese den Bremskolben kontaktiert. Die Blockierstange ist mit einem Außengewinde versehen, welches mit einem in dem Gehäuse vorgesehenen Innengewinde in Eingriff steht. Die miteinander in Eingriff stehenden Gewinde sind selbsthemmend ausgebildet, so dass eine gegenseitige Drehung zwischen der Blockierstange und dem Gehäuse bei einer auf die Blockierstange einwirkenden Axialkraft verhindert wird. Sobald die Blockierstange den Bremskolben kontaktiert, wird das Hydraulikfluid wieder aus der Kammer abgelassen. Dabei versucht der Bremskolben sich in seine Ausgangsstellung zurückzubewegen, woran er jedoch von der an ihr anliegenden Blockierstange gehindert wird. Die Bremse befindet sich so in ihrer Feststellbremslage. Zum Lösen der Feststellbremswirkung wird wiederum die Fluidkammer mit Hydraulikfluid beschickt, so dass die Blockierstange von dem Bremskolben freigegeben wird. Sodann kann sie über den Elektromotor in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt und anschließend das Hydraulikfluid wieder aus der Fluidkammer abgeführt werden. Mit dieser bekannten Anordnung kann zwar eine Feststellbremswirkung motorisch aktiviert werden. Es sind jedoch eine verhältnismäßig aufwändige und raumfordernde Mechanik und entsprechend leistungsstarke elektromotorische Komponenten erforderlich. Die Bereitstellung leistungsfähiger Komponenten ist insbesondere auch wieder damit zu begründen, dass die Druckstange in die druckbeaufschlagte Fluidkammer eingeführt werden muss und dabei gegen den in der Fluidkammer herrschenden Hydraulikdruck verlagert werden muss. AIs weiterer Stand der Technik ist das Dokument DE 103 20 884 Al zu nennen, wobei die darin beschriebene Fahrzeugbremse eine rein hydraulische betätigbare Bremse ist.

Aufgabe und erfindungsgemäße Lösung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugbremse der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, welche zur Aktivierung der Feststellbremsfunktion lediglich geringe Betätigungskräfte erfordert und welche in einer Feststellbremssituation eine stabile Lage der Komponenten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremse der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei welcher der Blockiereinrichtung eine Verriegelungsanordnung zugeordnet ist, die in einer Feststellbremssituation mechanisch an einer Komponente der Blockiereinrichtung angreift und diese gegen eine Rückstellbewegung blockiert.

Durch die Bereitstellung einer Verriegelungsanordnung, die unmittelbar mechanisch an einer Komponente der Blockiereinrichtung in einer Feststellbremssituation angreift und so die gesamte Blockiereinrichtung in der der Feststellbremssituation zugeordneten Stellung blockiert, kann ein unbeabsichtigtes Lösen der Feststellbremsfunktion gegenüber dem eingangs bezeichneten gattungsbildenden Stand der Technik noch besser verhindert werden. Auch mechanische Setzvorgänge, die zu einer unerwünschten Klemmkraftreduzierung führen können, können durch diese Maßnahme weiter reduziert werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Blockiereinrichtung ein relativ zu dem Gehäuse verlagerbares Übertragungselement aufweist, welches die Blockiereinrichtung bei deren Betätigung relativ zu einem innerhalb der Fluidkammer herrschenden Fluiddruck druckentlastet. Durch die Bereitstellung eines in dem Gehäuse verlagerbaren Übertragungselements, das zumindest teilweise in der Fluidkammer untergebracht ist und mit dem darin herrschenden Fluiddruck beaufschlagt wird, ist es bei dieser Weiterbildung der Erfindung möglich, den in der Fluidkammer herrschenden Fluiddruck dahingehend auszunützen, dass druckbedingte Gegenkräfte, die gegen eine Verlagerung der Blockiereinrichtung wirken, zumindest teilweise kompensiert werden können. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Übertragungselement wenigstens eine hydraulisch aktive mit Hydraulikfluid aus der Fluidkammer druckbeaufschlagte Druckentlastungsfläche aufweist. Die hydraulisch aktive Druckentlastungsfläche ist dabei vorzugsweise so angeordnet, dass sie bei Druckbeaufschlagung der Fluidkammer derart mit Druck beaufschlagt wird, dass sich das Übertragungselement zusammen mit entsprechenden Komponenten der Blockiereinrichtung in Richtung einer Arretierstellung der Blockiereinrichtung verlagert oder zumindest zur Erleichterung einer derartigen Bewegung übrige Komponenten druckentlastet. Dies führt dazu, dass die Betätigungseinrichtung lediglich geringe Stellkräfte aufbringen muss, um die Blockiereinrichtung zum Arretieren des Bremskolbens innerhalb des Gehäuses zu verlagern. Vorzugsweise ist die Druckentlastungsfläche an einem Kolbenkopf ausgebildet. Eine weitgehend vollständige Druckentlastung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Übertragungselement zumindest mittelbar beidseits seiner bezüglich einer Verlagerung in der Fluidkammer hydraulisch aktiven Flächen mit Hydraulikfluid aus der Fluidkammer druckbeaufschlagt ist. Das Übertragungselement und mit diesem die Blockiereinrichtung verhält sich somit druckneutral, so dass lediglich konstruktiv bedingte Reibungskräfte aufgebracht werden müssen, um die Blockiereinrichtung in einen Zustand zu versetzen, in dem der Bremskolben blockiert wird.

Zur Ansteuerung der Blockiereinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung mit einem rotatorischen Antrieb motorisch antreibbar oder angetrieben ist. Eine besonders einfache und kostengünstige erfindungsgemäße Variante ergibt sich beispielsweise dann, wenn der Antrieb als Dreh-Elektromagnet ausgebildet ist, dessen aktuelle Stellung oder/und Stromaufnahme als Information über den Funktionszustand der Fahrzeugbremse in einer Feststellbremssituation abgreifbar ist. Derartige herkömmliche Dreh-Elektromagneten sind kostengünstig verfügbar, können jedoch nur Stellkräfte geringen Betrags aufbringen. Da - wie vorstehend bereits erläutert - durch die Erfindung allerdings eine druckentlastete Betätigung der Blockiereinrichtung möglich wird und somit auch Stellkräfte geringen Betrags zur Betätigung der Blockiereinrichtung ausreichen, bietet sich die Verwendung eines derartigen Dreh-Elektromagneten herkömmlicher Bauart für die Realisierung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse vorteilhaft an. Dadurch kann die Herstellung der Fahrzeugbremse erheblich verbilligt werden und die Bremse insgesamt kompakt ausgestaltet werden.

Durch Abgreifen der aktuellen Stellung order/und der Stromaufnahme lässt sich zuverlässig feststellen, ob tatsächlich eine den Anforderungen gerecht werdende Feststellbremsstellung erreicht wurde. So lässt sich beispielsweise mittels zugeordneter elektronsicher Überwachungsfunktionen eine Mindeststromaufnahme oder/und eine Mindestweg erfassen, also Bedingungen, die mindestens erfüllt sein sollen, um eine bestimmte Mindest-Feststellbremskraft gewährleisten zu können. Der Mindestverstell weg lässt sich beispielsweise durch Feststellung eines Mindestdrehwinkels erfassen, wobei hierzu ein Endschalter an der Dreh- Magnetanordnung anbringbar ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, lediglich elektronisch die tatsächliche Winkelstellung des Drehmagneten zu erfassen. Überwacht man tatsächlich beide Parameter, das heißt die aktuelle Stellung und die Stromaufnahme, so hat man eine doppelte Absicherung hinsichtlich des Erreichens einer erwünschten Feststellbremswirkung, was die Betriebssicherheit des Systems weiter erhöht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ein Blockierelement vor, das zum Arretieren des Bremskolbens an diesem angreift. Das Blockierelement kann dann über weitere Komponenten der Blockiereinrichtung insbesondere durch Unterstützung des Übertragungselements relativ zu dem Bremskolben verlagert werden.

Um den über den Antrieb der Betätigungseinrichtung zurückzulegenden Hub so gering wie möglich zu halten, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Blockierelement in Mitnahmeverbindung mit dem Bremskolben steht. Dies bedeutet, dass das Blockierelement bei einer hydraulischen Verlagerung des Bremskolbens mit diesem mitgenommen wird, beispielsweise mittels eines Sicherungsrings. Erst zum Arretieren des Bremskolbens ist es dann erforderlich, das Blockierelement aktiv über die Betätigungseinrichtung anzusteuern - unterstützt durch das Übertragungselement. Dadurch kann die Reaktionszeit der Fahrzeugbremse, auf einen Befehl zur Aktivierung der Feststellbremswirkung erheblich verkürzt werden. Außerdem bietet dies Vorteile bei der Verschließnachstellung zur Konstanthaltung des Lüftspiels der Fahrzeugbremse.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der vorstehend erwähnte die Druckentlastungsfläche betragende Kolbenkopf fluiddicht in dem Blockierelement geführt ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass in das Blockierelement eine Führungshülse eingesetzt ist, in der der Kolbenkopf mittels eines Dichtelements, insbesondere einer Lippendichtung, fluiddicht geführt ist. Beispielsweise kann eine Lippendichtung verwendet werden, wie sich auch in ABS-Pumpen zur Abdichtung von Drücken von über 200 bar eingesetzt wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blockiereinrichtung eine Rampenanordnung aufweist. Die Verwendung einer Rampenanordnung ist im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie bietet den Vorteil, dass das Blockierelement durch eine einfache reibungsarme Drehbewegung der Betätigungseinrichtung arretiert werden kann, dass darüber hinaus die aus den großen Klemmkräften resultierenden Reaktionskräfte zuverlässig in das Gehäuse abgeleitet werden können, und dass sich die Fahrzeugbremse aus einer Feststellbremsstellung unter verhältnismäßig geringem Aufwand wieder einfach in eine Ruhestellung überführen lässt. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Verwendung einer Rampenanordnung liegt darin, dass die aufzubringenden Drehkräfte aufgrund der rampenbedingten Übersetzung verhältnismäßig klein gehalten werden können. Dies kommt wieder der vorstehend erwähnten Ausbildung des Antriebs als Dreh- Elektromagnet zugute, der - wie bereits ausgeführt - nur betragsmäßig kleine Stellkräfte aufbringen kann, die zu einem Drehmoment von beispielsweise 2Nm führen.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsvariante sieht vor, dass die Rampenanordnung wenigstens eine erste Rampenfläche aufweist, welche an dem Gehäuse angebracht ist oder mit diesem drehfest gekoppelt ist, und wenigstens eine zweite Rampenfläche aufweist, die an einem relativ zu dem Gehäuse axial verlagerbaren und mit dem Blockierelement gekoppelten Rampenbauteil ausgebildet ist, wobei bei Betätigung der Betätigungseinrichtung die beiden Rampenflächen zur Verlagerung des Blockierelements aneinander abgleiten. Zur weiteren Reduzierung der Stellkräfte, insbesondere der zu überwindenden Reibungskräfte kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwischen der wenigstens einen ersten Rampenfläche und der wenigstens einen zweiten Rampenfläche Wälzkörper vorgesehen sind, über welche die wenigstens eine erste Rampenfläche mit der wenigstens einen zweiten Rampenfläche in Kontakt steht.

Bei Ausführung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse mit einer Rampenanordnung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Rampenbauteil mit dem Übertragungselement gekoppelt und durch dieses druckentlastet innerhalb der Fluidkammer verlagerbar ist. So kann das Übertragungselement mit seiner hydraulisch aktiven Fläche derart wirksam sein, dass es bedingt durch den in der Fluidkammer herrschenden Hydraulikdruck das Rampenbauteil derart zu verlagern sucht, dass dieses das Blockierelement in eine Stellung drängt, in welche es den Bremskolben arretiert. Eventuell an dem Rampenbauteil angreifendende hydraulisch bedingte Gegenkräfte können dadurch reduziert, kompensiert oder sogar überkompensiert werden. Im zweit- und letztgenannten Fall sind dann allenfalls noch Reibungskräfte zu überwinden. Vorteilhafterweise wird der Querschnitt der hydraulisch aktiven Fläche des Übertragungselements genau auf den Querschnitt der hydraulisch entgegengerichtet aktiven Fläche des Rampenbauteils abgestimmt, so dass im Idealfall eine vollständige Kompensation der hydraulisch bedingten Gegenkräfte erreicht werden kann. Anders ausgedrückt heben sich die an dem Übertragungselement und an dem Rampenbauteil angreifenden und durch den Fluiddruck der Fluidkammer bedingten hydraulischen Reaktionskräfte bei dieser erfindungsgemäßen Lösung auf. Die Kopplung zwischen dem Rampenbauteil und dem Übertragungselement kann eine feste mechanische Kopplung sein. Gleichermaßen kann diese Kopplung aber auch nur eine gemeinsame Axialbewegung dieser beiden Komponenten vorsehen, wobei die beiden Komponenten relativ zueinander verdrehbar sind.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungsanordnung mit einem Verriegelungsorgan ausgebildet ist, das mit dem Rampenbauteil in Wechselwirkung bringbar ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verriegelungsorgan mittels einer Vorspannfeder in die Fluidkammer hinein auf das Rampenbauteil zu in eine Verriegelungsstellung vorgespannt ist und durch hinreichende Druckbeaufschlagung bei Beschicken der Fluidkammer mit Hydraulikfluid bei Überschreiten eines Mindestdruckwerts aus der Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung verlagerbar ist. Das Verriegelungsorgan kann also hydraulisch betätigt werden und reagiert auf den aktuell in der Fluidkammer herrschenden Fluiddruck. Damit schaltet die Verriegelungsanordnung automatisch bei Erreichen eines bestimmten Mindestdrucks in die Freigabestellung und ermöglicht somit ein Lösen der Feststellbremsfunktion. Unterschreitet der in der Fluidkammer herrschende Hydraulikfluiddruck diesen Mindestdruck, so verschiebt sich unter der Wirkung der Vorspannfeder das Verriegelungsorgan wieder in seine Verriegelungsstellung, was in einer Feststellbremssituation zu einem stabilen Festhalten der Blockiereinrichtung führt und was in einer Betriebsbremssituation darüber hinaus unschädlich ist, da in der Betriebsbremssituation der Bremskolben ohnehin' rein hydraulisch verlagert wird.

Alternativ zur Ausbildung einer rein hydraulisch betätigten Verriegelungsanordnung kann ferner vorgesehen sein, dass das Verriegelungsorgan mittels einer Magnetanordnung in die Fluidkammer hinein auf das Rampenbauteil zu in einer Verriegelungsstellung vorgespannt ist und durch Betätigung des Magneten aus der Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung verlagerbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante erfolgt in der Fluidkammer beispielsweise eine Druckerfassung, wobei nach Maßgabe des aktuell erfassten Druckes unter Berücksichtigung des Bedienungswunsches des Fahrers, das heißt in Abhängigkeit davon, ob der Fahrer die Feststellbremse aktivieren möchte oder nicht, eine Ansteuerung der Magnetanordnung und damit eine Betätigung des Verriegelungsorgans erfolgt.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Verriegelungsorgan als Reibelement ausgebildet ist, das mit einer Reibfläche in Reibanlage mit einer Komplementärreibfläche des Rampenbauteils bringbar ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Rampenbauteil in seiner aktuellen Lage allein durch hinreichend hohe Reibkräfte gehalten. Alternativ hierzu sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung jedoch vor, dass das Verriegelungsorgan als Riegelelement ausgebildet ist, das mit einem Verriegelungsprofil in Eingriff mit einem Komplementärverrieglungsprofil des Rampenbauteils bringbar ist. Statt der vorstehend skizzierten reibschlüssigen Blockierung des Rampenbauteils ist bei dieser Ausführungsvariante vielmehr eine formschlüssige Blockierung des Rampenbauteils vorgesehen. Dadurch kann ein unbeabsichtigtes, verschleiß- oder verschmutzungsbedingtes Abrutschen noch besser verhindert werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verriegelungsprofil wenigstens einen Rastzahn aufweist und dass das Komplementärverriegelungsprofil eine korrespondierende Sägezahnformation aufweist, die vorzugsweise an einer Umfangsfläche des Rampenbauteils angeordnet ist. Zum Blockieren kann dann der wenigstens eine Rastzahn in Eingriff mit der Sägezahnformation gebracht werden. Eine Sägezahnformation sorgt für besonders zuverlässigen Eingriff des Verriegelungsprofils und Komplementärverriegelungsprofils.

Hinsichtlich der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse kann vorgesehen sein, dass in einer Betriebsbremssituation der Bremskolben durch Beschicken und Entleeren der Fluidkammer mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses verlagerbar ist und dass in einer Feststellbremssituation zunächst der Bremskolben durch Beschicken der Fluidkammer mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses verlagert wird, sodann die elektromechanische Betätigungseinrichtung zur Arretierung des Bremskolbens betätigt wird, wobei sich das Übertragungselement auf den Bremskolben zu bewegt, sodann die Verriegelungsanordnung aktiviert wird und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer Hydraulikfluid aus der Fluidkammer abgeführt wird. Somit kann zur Aktivierung der Feststellbremsfunktion die über eine hydraulische Betätigung und Verlagerung des Bremskolbens aufgebrachte Klemmkraft zum Anlegen und Zuspannen des Bremsbelags auf die Bremsscheibe genutzt werden. Der Bremsbelag muss also durch den Antrieb der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse nicht zusätzlich auf die Bremsscheibe zugestellt werden, was eine leistungsschwache und damit kostengünstige Ausbildung des Antriebs - wie vorstehend schon mehrfach erläutert - möglich macht. Die Aktivierung der Verriegelungsanordnung im Zustand maximalen Fluiddrucks innerhalb der Fluidkammer sorgt dafür, dass die Blockiereinrichtung genau dann blockiert wird, wenn die maximale Feststell-Bremskraft erreicht ist. Die in der Folge auftretenden Setzvorgänge sind minimal, was insbesondere bei einer formschlüssigen Verriegelungsanordnung zu sehr hohen Haltekräften während der Feststellbremssituation, das heißt nach Abbau des Fluiddrucks in der Fluidkammer, führt.

Zum Lösen der Feststellbremssituation ist es bei der vorstehend geschilderten Variante möglich, die Fluidkammer erneut mit Hydraulikfluid zu beschicken, um damit eine mechanische Kopplung zwischen Bremskolben und Blockiereinrichtung aufzuheben. In der Folge wird die Verriegelungsanordnung in einen Zustand überführt, in dem sie die Blockiereinrichtung freigibt. Die Betätigungseinrichtung kann dann entsprechend angesteuert werden und das Blockierelement unter geringen Betätigungskräften in seine Ausgangsstellung zurückfahren, in welcher es wiederum den Bremskolben freigibt. Dies geschieht erneut druckentlastet durch Wirkung des Übertragungselements. Sodann kann wieder Hydraulikfluid aus der Fluidkammer abgeführt werden, so dass sich der Bremskolben in eine bremswirkungsfreie Ausgangsposition zurückbewegen kann.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betätigen einer Fahrzeugbremse der vorstehend beschriebenen Art, wobei in einer Betriebsbremssituation der Bremskolben dadurch innerhalb des Gehäuses verlagert wird, dass Hydraulikfluid der Fluidkammer zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, und dass in einer Feststellbremssituation zunächst der Bremskolben durch Beschicken der Fluidkammer mit Hydrauikfluid innerhalb des Gehäuses verlagert wird, sodann die elektromechanische Betätigungseinrichtung zur Arretierung des Bremskolbens betätigt wird, wobei sich das Übertragungselement auf den Bremskolben zu bewegt, sodann die Verriegelungsanordnung aktiviert wird, und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer Hydraulikfluid aus der Fluidkammer abgeführt wird. Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass zum Auflösen der Feststellbremssituation die Fluidkammer mit Hydraulikfluid beschickt wird, sodann die Verriegelungsanordnung und die Blockiereinrichtung freigegeben werden und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer Hydraulikfluid aus der Fluidkammer abgeführt wird.

Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Blockiereinrichtung mit einem Dreh-Elektromagnet betätigt wird, dessen aktuelle Stellung oder/und Stromaufnahme als Information über den Funktionszustand der Fahrzeugbremse in einer Feststellbremssituation abgegriffen wird.

Kurze Beschreibung der Figuren.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie IHI aus Fig.l;

Fig. 3 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse;

Fig.4 eine Schnittansicht entlang Schnittlinie IV-IV aus Fig.3;

Fig.5 eine schematische Übersichtsdarstellung zu dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem schematisch gezeigten Hydraulikkreis, und

Fig.6 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Betätigung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse in einer Feststellbremssituation.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden soll zunächst das erste Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Figuren 1 und 2 beschrieben werden. In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Fahrzeugbremse allgemein mit 10 bezeichnet. Diese ist ausgeführt mit einem Gehäuse 12, das eine zylindrische Öffnung 14 aufweist. In der zylindrischen Öffnung 14 ist ein Bremskolben 16 fluiddicht verschiebbar aufgenommen. Der Bremskolben 16 ist an seinem in Figur 1 linken Ende mit einem nicht gezeigten Bremsbelagträger mechanisch koppelbar, an welchem ein Bremsbelag befestigbar ist. Dem Bremsbelag liegt ein weiterer Bremsbelag gegenüber, der an einem gegenüberliegenden Gehäuseteil 18 befestigt ist. Die Bremsbeläge sind in dem Gehäuse 12 in herkömmlicher Weise nach dem Schwimmsattelprinzip aufgenommen.

Die Fahrzeugbremse 10 umfasst ferner eine Blockiereinrichtung 26, mittels welcher der Bremskolben 16 in verschiedenen Axialpositionen entlang der Kolbenlängsachse A arretiert werden kann. Die Blockiereinrichtung 26 umfasst in dem ersten Ausführungsbeispiel eine Rampenanordnung 28 mit einer Rampenscheibe 30, die mittels eines Bolzens 32 an dem Gehäuse 12 festgelegt ist. An der gehäusefeste Rampenscheibe 30 sind drei in Umfangsrichtung langgestreckte, wannenartige Rampen ausgebildet, die je einen kugelförmigen Spreizkörper 34 aufnehmen. Die Spreizkörper 34 wirken mit je einer entsprechenden Rampe eines Rampenbauteils 36 zusammen. Dieses Rampenbauteil 36 weist einen Wellenansatz 38 auf, der abgedichtet in dem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist. Der Wellenansatz 38 ist in einer Lagerbuchse 39 aufgenommen, die über eine zusätzliche O-Ringdichtung an ihrem Außenumfang in dem Gehäuse 12 dichtend aufgenommen ist. Ferner weist sie eine O-Ringdichtung an ihrem Innenumfang auf, die den Wellenansatz 38 dichtend aufnimmt. Die Lagerbuchse 39 ist vorzugsweise aus einer Kupfer-Zink-Knetlegierung hergestellt, so dass sie sehr gute Gleiteigenschaften aufweist. An den Wellenansatz 38 schließt sich drehfest gekoppelt ein Zahnrad 40 an, das über einen Zahnriemen 41 mit einer Dreh-Magnetanordnung 42 um die Längsachse A drehantreibbar ist. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Zahnrads 40 und des Wellenansatzes 38 lässt sich somit das Rampenbauteil 36 um die Kolbenlängsachse A herum drehantreiben.

An der dem Bremskolben 16 zugewandten Seite des Rampenbauteils 36 stützt sich unter Vermittlung eines Gleitlagers 44 oder alternativ eines Wälzlagers, insbesondere eines Nadelkranzes, ein Stützbauteil 46 ab. Das Stützbauteil 46 ist somit um die Kolbenlängsachse A reibungsarm relativ zu dem Rampenbauteil 36 verdrehbar. Das Stützbauteil 46 wird über eine Druckfeder 48 gegen das Rampenbauteil 36 vorgespannt. Die Druckfeder 48 stützt sich mit ihrem einen Ende an dem vorgespannt. Die Druckfeder 48 stützt sich mit ihrem einen Ende an dem durchmessergroßen Flansch des Stützbauteils 46 ab und mit ihrem anderen Ende an dem Boden eines gehäusefesten Napfes 50.

Das Stützbauteil 46 ist mit einer axialen Durchgangsbohrung ausgebildet, in der ein zur Gewichtseinsparung und zur Gewinnung zusätzlicher Druck-Kompensationsfläche verhältnismäßig dünn ausgebildeter Schaft eines Übertragungselements 52 verschiebbar aufgenommen ist. Das Übertragungselement 52 ist mit seinem bremskolbenfernen Ende bei 54 mit dem Rampenbauteil 36 verbunden, beispielsweise in dieses eingeschraubt (Gewinde M4) oder anderweitig zur gemeinsamen Axialbewegung, jedoch zueinander verdrehbar, verbunden. An seinem bremskolbennahen Ende weist das Übertragungselement 52 einen Kolbenkopf 56 auf. Der Kolbenkopf 56 ist vermittels eines Dichtlippenelements dichtend in einer Führungshülse 57 aufgenommen, die in ein Blockierelement 58 eingepresst ist. Die Führungshülse 57 ist derart dimensioniert, dass sie bündig mit dem in Fig.l linken Ende des Blockierelements 58 abschließt und das in Fig.l linke Ende des Stützbauteils kontaktiert. Das Blockierelement 58 ist wiederum verlagerbar in dem Bremskolben 16 geführt. Es weist Radialbohrungen 59 und 59' auf, die eine fluidische Verbindung in sein Zentrum zur Druckbeaufschlagung des Kolbenkopfes 56 zulassen. Ferner weist es bei 60 einen konischen Flansch auf, der mit einem korrespondierenden Innenkonus am Bremskolben 16 in Eingriff bringbar ist.

Das Blockierelement 58 kann über einen Sicherungsring 62 und eine Federscheibe 64 bei einer Bewegung des Bremskolbens 16 in Figur 1 nach links mitgenommen werden. Es ist weiter anzumerken, dass das Blockierelement 58 über eine Steilgewindepaarung 66 mit dem Stützbauteil 46 gewindemäßig gekoppelt ist, die ein genau festgelegtes Gewindespiel aufweist. Vorzugsweise ist diese Steilgewindepaarung 66 so ausgeführt, dass die Drehmagnetanordnung 42 für die Awetierung über einen bestimmten Drehwinkel gedreht wird.

Ergänzend ist noch anzumerken, dass die Fläche Ai des Kolbenkopfes 56 mindestens so groß ausgebildet ist, wie die nicht in einer Fluidkammer 68 liegende und daher auch nicht mit Hydraulikfluid in Kontakt tretende Fläche A₂ des in dem Gehäuse dicht geführten Wellenansatzes 38. Dadurch wird bei Füllung der in den Figuren mit 68 bezeichneten Fluidkammer die aus Rampenbauteil 36 und Übertragungselement 52 zusammengesetzte Baugruppe druckentlastet. Mit anderen Worten werden alle durch den an dieser Baugruppe anliegenden Hydraulikdruck hervorgerufenen Reaktionskräfte ausgeglichen, was insbesondere auf die Wirkung der hydraulisch aktiven Fläche H des Führungsflansches 56 zuzuführen ist, die der Fluidkammer 68 zugewandt ist.

Nimmt man nun auch auf Figur 2 Bezug, so erkennt man dort eine Verriegelungsanordnung gemäß Figur 1 in achsorthogonalem Schnitt. In Fig.2 erkennt man, dass das Rampenbauteil 36 an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung 120 versehen ist. Ferner erkennt man, dass in das Gehäuse 12 eine Aufnahmebohrung 124 mit einem Innengewinde eingearbeitet ist, in die eine Kartusche 126 eingeschraubt ist. Die Kartusche 126 ist hohlzylindrisch ausgebildet. In dieser ist ein Verriegelungsorgan 128 in Richtung einer zur Längsachse A orthogonalen Querachse B verlagerbar geführt. Das Verriegelungsorgan umfasst einen Flansch 130 und einen Schaft 132. Am flanschfernen Ende des Schaftes 132 ist eine zu der Verzahnung 120 korrespondierende Verzahnung 134 vorgesehen. Die beiden Verzahnungen 120 und 134 sind als Sägezahnprofil ausgebildet.

In Fig.l und 2 ist ferner gezeigt, dass der Flansch 130 über eine Schraubendruckfeder 136 in die in Fig.l und 2 gezeigte Stellung vorgespannt ist, in der die beiden Verzahnungen 120 und 134 ineinander greifen. Am flanschfernen Ende der Schraubendruckfeder 136 ist ein Sicherungselement 138 in die Kartusche 126 eingeschraubt, an dem sich die Schraubendruckfeder 136 abstützt. Das Sicherungselement 138 weist eine zentrale Öffnung 140 auf, über die das Innere der Kartusche 126 bei einer Bewegung des Verriegelungsorgans 128 entlüftet werden kann.

Wie man sowohl in Fig.l als auch in Fig.2 erkennt, wirkt der Schaft 132 als eine Art Kolben, welcher bei Druckbeaufschlagung der Fluidkammer 68 in Fig.2 entlang der Querachse B gegen die Kraft der Spiraldruckfeder 136 nach unten verlagerbar ist. Die Feder 136 ist derart ausgelegt, dass sie einer solchen Verlagerung über einen großen Druckbereich trotzt, jedoch ab einem bestimmten Mindestdruck eine entsprechende

Verlagerung zulässt und dabei komprimiert wird. Der Mindestdruck kann bei etwa 160 bar liegen.

Alternativ zu der gezeigten Gestaltung mit einer Druckfeder ist es auch möglich, die Spiraldruckfeder 136 durch eine Schaltmagnetanordnung zu ersetzen, die druckabhängig, beispielsweise bei Überschreiten des vorgenannten Mindestdrucks, das Verriegelungsorgan 128 verlagert.

Die Fahrzeugbremse 10 gemäß Figuren 1 und 2 funktioniert wie folgt:

In einer Betriebsbremssituation, in welcher eine zwischen den Bremsbelägen vorhandene, in den Figuren jedoch nicht gezeigte rotierende Bremsscheibe abgebremst werden soll, wird die Fluidkammer 68 mit Hydraulikfluid beschickt und dadurch der Bremskolben 16 innerhalb des Gehäuses 12 verschoben. Solange diese Verschiebung nicht größer ist als das in der Steilgewindepaarung 66 zwischen dem Stützbauteil 46 und dem Blockierelement 58 bestehende Gewindespiel ist, das dem vorgesehenen Bremslüftspiel entspricht, bewegt sich das Blockierelement 58 vollständig mit dem Bremskolben 16 mit.

Wenn jedoch infolge einer Abnutzung der Bremsbeläge ein über das vorgesehene Bremslüftspiel hinausgehender Weg des Bremskolbens 16 erforderlich ist, um die nicht gezeigten Bremsbeläge an die nicht gezeigte Bremsscheibe anzulegen, dann hindert die Druckfeder 48 das Stützbauteil 46 daran, bei hydraulischer Betätigung die gesamte Verschiebung des Bremskolbens 16 zur Bremsscheibe hin mitzumachen. Infolgedessen wird der konische Flansch 60 des Blockierelements 58 gegen den Widerstand der Federscheibe 64, der schwächer ist als die Vorspannung der Druckfeder 48, vom Innenkonus etwas abgehoben. Das Blockierelement 58 ist somit an einer Drehung um die Achse A nicht mehr gehindert.

Die von der Steilgewindepaarung 66 übertragene Axialkraft, mit der das Stützbauteil 46 versucht, das Blockierelement 58 gegen die Kraft der Feder 64 zurückzuhalten, hat eine Umfangskomponente. Daraus ergibt sich ein Drehmoment, durch welches das Blockierelement 58 nun derart gedreht wird, dass es sich vom Stützbauteil 46 abschraubt. Infolgedessen kommt der konische Flansch 60 wieder am Innenkonus des Bremskolbens 16 zum Anliegen. Da die wirksame Länge der von dem Stützbauteil 46 und dem Blockierelement 58 gebildeten Baugruppe nun vergrößert ist, wird der Bremskolben 16 nach der Bremsbetätigung daran gehindert, ganz in seine ursprüngliche Ausgangsstellung zurückzukehren. Das Bremslüftspiel ist somit wieder auf seinen Sollbetrag verkleinert worden.

Falls bei einer kräftigen hydraulischen Bremsbetätigung innerhalb der Fluidkammer 68 ein Druck von beispielsweise 20 bar oder mehr entsteht, muss insbesondere im Bereich der Bremsbeläge sowie des Gehäuses 10 mit elastischen Verformungen gerechnet werden. Eine Nachstellung, die solche vorübergehenden Verformungen kompensieren würde, ist unerwünscht und wird deshalb folgendermaßen vermieden: der Druck in der Fluidkammer 68 wirkt auch auf das Blockierelement 58. Bei kräftiger hydraulischer Betätigung sind die von der Federscheibe 64 und vom hydraulischen Druck auf das Blockierelement 58 ausgeübten axialen Kräfte insgesamt größer als die Kraft, die die Druckfeder 48 auf den bremskolbenfernen Flansch des Stützbauteils 46 ausübt. Die Druckfeder 48 ist also nicht mehr imstande, das Stützbauteil 46 festzuhalten. Dadurch kann der konische Flansch 60 nicht vom Innenkonus abheben. Das Blockierelement 58 wird somit daran gehindert, sich zu drehen, so dass die Bremsbetätigung ohne Nachstellung stattfindet. Erst wenn der hydraulische Druck unter den genannten Schwellenwert von beispielsweise 20 bar gesunken ist, kann eine Nachstellung nachgeholt werden, wenn dies durch fortgeschrittenen Belagverschleiß der Bremsbeläge nötig geworden ist.

Im Folgenden soll auf die Aktivierung der Feststellbremsfunktion der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse 10 eingegangen werden, bei welcher die zwischen den Bremsbelägen vorhandene Bremsscheibe gegen ein unbeabsichtigtes Drehen blockiert werden soll. Zur Erläuterung der Feststellbremsfunktion soll zusätzlich auf Fig. 2 und 6 Bezug genommen werden.

Zum Betätigen der Fahrzeugbremse 10 in einer Feststellbremssituation auf eine Betätigung eines im Fahrzeuginnenraum angeordneten Schalters hin (Schritt S12 in Fig.6), wird eine ESP-Pumpe aktiviert und es wird zunächst der Fluidkammer 68 Hydraulikfluid zugeführt und der darin herrschende Hydraulikdruck von einem Wert von beispielsweise 0 bar auf einen Wert von beispielsweise 200 bar erhöht. Das Hydraulikfluid kann durch die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer oder automatisch unabhängig oder zusätzlich zu einer Bremspedalbetätigung vermittels einer Pumpe ähnlich wie bei einem automatischen Bremsvorgang, beispielsweise mittels einer Fahrdynamikregelung, beispielsweise gesteuert durch eine ECU 90, zugeführt werden. Dabei werden von der ECU Steuerventile geschaltet (Fig.6, Schritt S14-S18). Daraus ergibt sich eine Klemmkraft an den Bremsbelägen. Durch eine derartige Druckbeaufschlagung wird, wie vorstehend bereits geschildert, das Blockierelement 58 in Anlage mit dem Bremskolben 16 gehalten. Das Blockierelement 58 zieht über die Steilgewindepaarung das Stützbauteil 46 mit, so dass ein kleiner Spalt zwischen dem Rampenbauteil 36 und dem Axiallager 44 entsteht. Dieser kleine Spalt beträgt beispielsweise zwei bis drei Millimeter. Das Axiallager 44 wird dabei allein auf dem Schaft des Übertragungselements 52 gehalten.

In der Folge wird der Druck in der Fluidkammer 68 im Wesentlichen - sieht man einmal von Setzvorgängen ab - gehalten (Schritt S22). Aufgrund der Befüllung der Fluidkammer 68 mit Hydraulikfluid in einem Druckbereich, der deutlich über dem vorstehend angegebenen Mindestdruck zur Komprimierung der Spiraldruckfeder 136 liegt, ist das Verriegelungsorgan 128 druckbedingt aus der Fluidkammer 68 heraus unter Komprimierung der Spiraldruckfeder 136 in den Innenraum der Kartusche 126 verlagert worden. Dies bedeutet, dass die Verzahnung 134 am radial inneren Ende des Verriegelungsorgans 128 nicht mehr in Eingriff steht mit der Verzahnung 120 am Umfangsbereich des Rampenbauteils 36.

Ist dieser Zustand erreicht, so wird nun die Drehmagnetanordnung 42 über die elektronische Steuereinheit angesteuert. Diese treibt über den Zahnriemen 41 und das drehangetriebene Zahnrad 40 das Rampenbauteil 36 an, so dass sich dieses um die Drehachse A dreht und aufgrund einer durch die Wälzkörper 34 und die Rampenflächen hervorgerufen Spreizbewegung in axialer Richtung Figur 1 relativ zu der Rampenscheibe 30 nach links verlagert.

Ein Aspekt der Erfindung liegt darin, dass diese Bewegung des Rampenbauteils 36 mit sehr kleinen Stellkräften realisiert werden kann. Dies liegt daran, dass die hydraulisch aktive Fläche H des mit dem Rampenbauteils 36 fest gekoppelten Kolbenkopfes 56 des Übertragungselements 52 diejenigen hydraulischen Gegenkräfte kompensiert, die einer Bewegung des Rampenbauteils 36 in die Fluidkammer 68 hinein entgegen wirken würden. Durch geeignete Dimensionierung des Kolbenkopfes 56 und entsprechend kleine Dimensionierung des Durchmessers des Schaftes 52 lässt sich sogar eine Überkompensation der hydraulischen Gegenkräfte bewirken, so dass eine Spreizbewegung der Rampenanordnung 20 begünstigt werden kann.

Der Effekt der Gegenkraftkompensation stellt sich insbesondere dann ein, wenn die hydraulisch inaktive (und daher zu kompensierende) Fläche Ai des Wellenansatzes 38 größer oder gleich der Fläche A₂ des Führungsflansches 56 ist. Genauer gesagt, müsste von beiden Flächen noch die klein dimensionierte hydraulische inaktive Querschnittsfläche des Schaftes des Übertragungselements 52 abgezogen werden. Bei einer derartigen Flächengleichheit Ai >A₂ gilt die Beziehung, dass die aufgrund des in der Fluidkammer 68 herrschenden Hydraulikdrucks auftretenden Reaktionskräfte Fi und F₂ ebenfalls gleich sind und sich somit aufheben.

Dieses Prinzip wird erfindungsgemäß dazu genutzt, die Dreh-Magnetanordnung 42 so leistungsschwach wie möglich auszugestalten, um somit Kosteneinsparungen bei der Bauteilbeschaffung sowie eine Bauraumreduzierung zu erreichen. Es reicht aus, mit sehr geringen Stellkräften das Rampenbauteil 36 über den vorstehend angesprochenen Spalt durch eine Spreizung relativ zu der Rampenscheibe 30 in Richtung der Achse A zu verlagern, bis dieses wieder an dem Gleitlager anliegt.

Sodann wird der Fluiddruck in der Fluidkammer 68 abgebaut (Schritt S30). Zu Beginn dieses Druckabbaus geschieht zunächst nichts. Wird jedoch der für die Komprimierung der Spiraldruckfeder 136 maßgebliche Grenzdruck unterschritten, so kann sich diese wieder entspannen und das Verriegelungsorgan 128 in die Fluidkammer 68 hinein schieben, bis dieses seine Endstellung erreicht. In dieser greift es mit seiner Verzahnung 134 in die Verzahnung 120 am Umfang des Rampenbauteils 36 an und legt dieses in seiner Winkelstellung fest. Dies geschieht automatisch bei dem Abbau des Fluiddrucks in der Fluidkammer 68. In der Folge eines fortgesetzten Druckabbaus versucht der Bremskolben 16 sich in Figur 1 nach rechts zurückzuverlagern, stützt sich jedoch über das Blokierelement 58, das Stützbauteil 56 und das Gleitlager 44 an dem in Figur 1 nach links verlagerten Rampenbauteil 36 ab, welches sich wiederum über die Wälzkörper 34 an der gehäusefesten Rampenscheibe 30 abstützt und durch die ineinandergreifenden Verzahnungen verdrehgesichert ist (Schritt S32). Es kommt allenfalls zu einer minimalen Rückstellbewegung aufgrund von Setzvorgängen, die jedoch vernachlässigbar klein ist, so dass die verbleibende Klemmkraft immer noch groß genug ist, um auch nach vollkommener Reduzierung des Hydraulikdrucks in der Fluidkammer 68 weiterhin eine hinreichende Klemmwirkung aufrechterhalten zu können, die ausreicht, um die Bremsscheibe gegen ein unbeabsichtigtes Drehen zu sichern. Schließlich kann die Dreh-Magnetanordnung 42 abgeschaltet werden (Schritt S34). Der Verriegelungsvorgang und die Druckentlastung sollten vorteilhafterweise nahezu synchron erfolgen, um eventuelle Verluste bei der Klemmkraft auszuschließen.

Zum Lösen der Feststellbremsefunktion nach entsprechender Betätigung des Schalters 96 wird der Hydraulikdruck in der Fluidkammer 68 wieder erhöht, bis er den vorstehend genannten Wert von beispielsweise 200 bar erreicht. Dadurch erhöht sich die Klemmkraft auch wieder geringfügig, bis sie schließlich im Wesentlichen den vorangehend genannten maximalen Klemmkraftwert erreicht, bei welcher das Stützbauteil 46 wiederum geringfügig von dem Rampenbauteil 36 in Figur 1 nach links verlagert wurde. Während der Erhöhung des Fluiddrucks in der Fluidkammer 68 wird bei Überschreiten des zur Komprimierung der Schraubendruckfeder 136 maßgeblichen Grenzdrucks wieder das Verriegelungsorgan 128 in die Kartusche 126 hinein verlagert und gibt das Rampenbauteil 36 für eine Drehbewegung frei. Sodann erfolgt eine Ansteuerung der Dreh-Magnetanordnung 42, so dass das Rampenbauteil 36 selbst durch die kleinen Rückstellkräfte der Dreh-Magnetanordnung 42 wieder in seine Ausgangsstellung verlagert werden kann. In der Folge wird Hydraulikfluid aus der Fluidkammer 58 abgelassen, so dass sich diese leeren kann und der Bremskolben 16 in seine in Figur 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückkehren kann.

Mit der ersten Ausführungsform der Erfindung ist es also möglich, eine sichere Feststellbremsfunktion bereitzustellen, die aufgrund der Wirkung der Verriegelungsanordnung 125 ein unbeabsichtigtes Lösen verhindert und die durch Ausnutzung des Hydraulikdrucks in der Fluidkammer und die vorstehend angesprochene Gegenkraftkompensation oder -Überkompensation nur sehr geringe Stellkräfte über die Drehmagnetanordnung 42 benötigt. Die Drehmagnetanordnung 42 kann entsprechend leistungsschwach ausgebildet werden.

Ferner sei angemerkt, dass eine Funktionsüberprüfung bzw. -Überwachung durch Überwachung bestimmter Betriebsparameter der Drehmagnetanordnung 42 durchgeführt werden kann. Als derartige Betriebsparameter kommen beispielsweise die Stromaufnahme und die Drehwinkelstellung der Dreh-Magnetanordnung 42 in Frage, die sich einfach überwachen lassen und die zuverlässig mit einer die Sicherheit erhöhenden Redundanz Information über den aktuellen Zustand der Bremse geben. Anhand dieser Informationen lässt sich auch feststellen, ob die Verrastung über die beiden Verzahnungen 120 und 134 nicht zu früh vor Erreichen einer eine Feststellbremswirkung gewährleistenden Stellung eingetreten ist.

Figuren 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen und zur Vereinfachung der Beschreibung soll im Folgenden nur auf die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figuren 3 und 4 zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 und 2 eingegangen werden. Es werden für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet, jedoch mit dem Kleinbuchstaben "a" nachgestellt.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 3 und 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 und 2 in der Ausbildung der Dreh- Magneten. Dieser ist als Druck-Zug-Elektromagnet ausgebildet und weist eine Kugel- Rampenebene auf, die eine integrierte lineare Bewegung des Elektromagneten in eine Drehbewegung umsetzt. Diese Drehbewegung wird auf den Wellenansatz 38a übertragen, wobei die vorstehend geschilderten Effekte auftreten. Die Linearverlagerung entlang der Längsachse A wird also unmittelbar durch die Hubbewegung der Magnetanordnung 42a erreicht.

Im Übrigen funktioniert die Anordnung gemäß Figuren 3 und 4 genauso, wie vorstehend mit Bezug auf Figuren 1 und 2 geschildert. Insbesondere die Verriegelungsanordnung 125a funktioniert druckabhängig, wie vorstehend bezüglich der Verriegelungsanordnung 125 geschildert.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des mit der Fahrzeugbremse 10a gekoppelten Hydrauliksystems und dessen Komponenten.

Im Einzelnen sind dies ein Bremspedal 72a, das mit einer Bremskraftverstärker- Hauptbremszylindereinheit 74a zusammenwirkt. Über eine Druckleitung 78a wird aus einem Reservoir 76a in Reaktion auf eine auf das Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft F Hydraulikfliuid einem Hydrauliksystem 80a, vorzugsweise einer ABS-/ESP-Anlage, zugeführt. Dieses umfasst Steuerventile 82a, 84a, 86a, 88a, die über eine elektronische Steuereinheit 90a ansteuerbar sind. Ferner umfasst das Hydrauliksystem eine motorisch angetriebene Druckpumpe 92a, die ebenfalls mit der elektronischen Steuereinheit 90a gekoppelt ist. Darüber hinaus kann ein Drucksensor 94a vorgesehen sein, um den in die Fluidkammer 68a eingeleiteten Hydraulikdruck bei geöffnetem Steuerventil 86a zu erfassen. Sofern kein Drucksensor vorgesehen ist, z.B. aus Kostengründen, kann der in die Fluidkammer 68a eingesteuerte Hydraulikdruck anhand eines mathematischen Modells bestimmt werden. Die elektronische Steuereinheit 90a ist über einen Feststellbremsbetätigungsschalter 96a ansteuerbar und über eine Verbindungsleitung 98a mit der Dreh-Magnetanordnung 42 gemäß Figur 1 zur Ansteuerung derselben und zum Abgreifen der vorstehend bezeichneten Parameter zur Funktionsüberwachung, nämlich der aktuellen Drehstellung des Elektromagneten 42a und dessen Stromaufnahme verbunden.

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugbremse (10; 10a) mit einem Gehäuse (12; 12a), einem in dem Gehäuse (12; 12a) aufgenommenen Bremskolben (16; 16a), der mit einem Bremsbelag (20; 20a) gekoppelt ist, einer Blockiereinrichtung (26, 26a) zum Arretieren des Bremskolbens (16; 16a) innerhalb des Gehäuses (12; 12a) und einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung (42; 42a) zum Ansteuern der

Blockiereinrichtung (26; 26a) in einer Feststellbremssituation, wobei der Bremskolben (16; 16a) mit dem Gehäuse (12; 12a) eine Fluidkammer (68; 68a) begrenzt, die mit Hydraulikfluid beschickbar ist, so dass der Bremskolben (16; 16a) zum Betätigen der Fahrzeugbremse (10; 10a) hydraulisch innerhalb des Gehäuses (12; 12a) entlang einer Kolbenlängsachse (A) verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockiereinrichtung (26; 26a) eine Verriegelungsanordnung (125; 125a) zugeordnet ist, die in einer Feststellbremssituation mechanisch an einer Komponente (36; 36a) der Blockiereinrichtung (26; 26a) angreift und diese gegen eine Rückstellbewegung blockiert.

2. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (26; 26a) ein relativ zu dem Gehäuse (12; 12a) verlagerbares Übertragungselement (52; 52a) aufweist, welches die Blockiereinrichtung (26; 26a) bei deren Betätigung relativ zu einem innerhalb der Fluidkammer (68; 68a) herrschenden Fluiddruck druckentlastet.

3. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (52; 52a) wenigstens eine hydraulisch aktive mit Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) druckbeaufschlagte Druckentlastungsfläche (H) aufweist.

4. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastungsfläche (H) an einem Kolbenkopf (56; 56a) ausgebildet ist.

5. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (52; 52a) zumindest mittelbar beidseits seiner bezüglich einer Verlagerung in der Fluidkammer (68; 68a) hydraulisch aktiven Flächen mit Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) druckbeaufschlagt ist.

6. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung mit einem rotatorischen Antrieb (42; 42a) motorisch antreibbar oder angetrieben ist.

7. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Dreh-Elektromagnet (42; 42a) ausgebildet ist, dessen aktuelle Stellung oder/und Stromaufnahme als Information über den Funktionszustand der Fahrzeugbremse (10; 10a) in einer Feststellbremssituation abgreifbar ist.

8. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Blockierelement (58; 58a), das zum Arretieren des Bremskolbens (16; 16a) an diesem angreift.

9. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (58; 58a) in Mitnahmeverbindung mit dem Bremskolben (16; 16a) steht.

10. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf (56; 56a) fluiddicht in dem Blockierelement (58; 58a) geführt ist.

11. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in das Blockierelement (58; 58a) eine Führungshülse (57; 57a) eingesetzt ist, in der der Kolbenkopf (56; 56a) mittels einer Lippendichtung fluiddicht geführt ist.

12. Fahrzeugbremse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (26) eine Rampenanordnung (28) aufweist.

13. Fahrzeug bremse (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenanordnung (28) wenigstens eine erste Rampenfläche (bei 30) aufweist, welche an dem Gehäuse (12) angebracht ist oder mit diesem drehfest gekoppelt ist, und wenigstens eine zweite Rampenfläche (bei 36) aufweist, die an einem relativ zu dem Gehäuse (12) axial verlagerbaren und mit dem Blockierelement (58) gekoppelten Rampenbauteil (26) ausgebildet ist, wobei bei Betätigung der Betätigungseinrichtung (42) die beiden Rampenflächen zur Verlagerung des Blockierelements (58) aneinander abgleiten.

14. Fahrzeugbremse (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen ersten Rampenfläche und der wenigstens einen zweiten Rampenfläche Wälzkörper (34) vorgesehen sind, über welche die wenigstens eine erste Rampenfläche mit der wenigstens einen zweiten Rampenfläche in Kontakt steht.

15. Fahrzeugbremse (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rampenbauteil (36) mit dem Übertragungselement (52) gekoppelt und durch dieses druckentlastet innerhalb der Fluidkammer (68) verlagerbar ist.

16. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsanordnung (125; 125a) mit einem Verriegelungsorgan (128; 128a) ausgebildet ist, das mit dem Rampenbauteil (36; 36a) in Wechselwirkung bringbar ist.

17. Fahrzeugbremse (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsorgan (128; 128a) mittels einer Vorspannfeder (136; 136a) in die Fluidkammer (68; 68a) hinein auf das Rampenbauteil (36; 36a) zu in einer Verriegelungsstellung vorgespannt ist und durch hinreichende Druckbeaufschlagung bei Beschicken der Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid bei Überschreiten eines Mindestdruckwerts aus der Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung verlagerbar ist.

18. Fahrzeugbremse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsorgan mittels einer Magnetanordnung in die Fluidkammer hinein auf das Rampenbauteil zu in einer Verriegelungsstellung vorgespannt ist und durch Betätigung des Magneten aus der Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung verlagerbar ist.

19. Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsorgan als Reibelement ausgebildet ist, das mit einer Reibfläche in Reibanlage mit einer Komplementärreibfläche des Rampenbauteils bringbar ist.

20. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsorgan (128; 128a) als Riegelelement ausgebildet ist, das mit einem Verriegelungsprofil (134; 134a) in Eingriff mit einem Komplementärverrieglungsprofil (120; 120a) des Rampenbauteils (36; 36a) bringbar ist.

21. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsprofil (134; 134a) wenigstens einen Rastzahn aufweist und dass das Komplementärverriegelungsprofil (120; 120a) eine korrespondierende Sägezahnformation aufweist, die vorzugsweise an einer Umfangsfläche des Rampenbauteils (36; 36a) angeordnet ist.

22. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsbremssituation der Bremskolben (16; 16a) durch Beschicken und Entleeren der Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses (12; 12a) verlagerbar ist und dass in einer Feststellbremssituation zunächst der Bremskolben (16; 16a) durch Beschicken der Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses (12; 12a) verlagert wird, sodann die elektromechanische Betätigungseinrichtung (42; 42a) zur Arretierung des Bremskolbens (16; 16a) betätigt wird, wobei sich das Übertragungselement (52; 52a) auf den Bremskolben (16; 16a) zu bewegt, sodann die Verriegelungsanordnung (125; 125a) aktiviert wird und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer (68; 68a) Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) abgeführt wird.

23. Fahrzeugbremse (10; 10a) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen der Feststellbremssituation die Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid beschickt wird, sodann die Blockiereinrichtung (58; 58a) und die Verriegelungsanordnung (125; 125a) freigegeben wird und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer (68; 68a) Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) abgeführt wird.

24. Verfahren zum Betätigen einer Fahrzeugbremse (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsbremssituation der Bremskolben (16; 16a) dadurch innerhalb des Gehäuses (12; 12a) verlagert wird, dass Hydraulikfluid der Fluidkammer (68; 68a) zugeführt oder aus dieser abgeführt wird, und dass in einer Feststellbremssituation zunächst der Bremskolben (16; 16a) durch Beschicken der Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid innerhalb des Gehäuses (12; 12a) verlagert wird, sodann die elektromechanische Betätigungseinrichtung (42; 42a) zur Arretierung des Bremskolbens (16; 16a) betätigt wird, wobei sich das Übertragungselement (52; 52a) auf den Bremskolben (16; 16a) zu bewegt, sodann die Verriegelungsanordnung (125; 125a) aktiviert wird, und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer (68; 68a) Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) abgeführt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auflösen der Feststellbremssituation die Fluidkammer (68; 68a) mit Hydraulikfluid beschickt wird, sodann die Blockiereinrichtung (58; 58a) und die Verriegelungsanordnung (125; 125a) freigegeben werden und schließlich für einen Druckabbau in der Fluidkammer (68; 68a) Hydraulikfluid aus der Fluidkammer (68; 68a) abgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (58; 58a) mit einem Dreh- Elektromagnet (42; 42a) betätigt wird, dessen aktuelle Stellung oder/und Stromaufnahme als Information über den Funktionszustand der Fahrzeugbremse (10; 10a) in einer Feststellbremssituation abgegriffen wird.

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