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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Im PKW-Bereich werden heutzutage üblicherweise hydraulische Scheibenbremsen als Betriebsbremsen verwendet, die einen druckbeaufschlagbaren Bremskolben aufweisen, der bei Druckbeaufschlagung einen Reibbremsbelag gegen eine Bremsscheibe drückt. Zur Verwirklichung einer Feststellbremsfunktion werden die Bremsen mechanisch über Seilzüge (Bowdenzüge) mit einem Handbremshebel betätigt. Der Handbremshebel weist eine lösbare Ratscheneinrichtung auf, die ihn in betätigter/gezogener Stellung hält.
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Aus der
DE 195 02 927 A1 ist eine Betriebs- und Feststellbremse bekannt, die wie herkömmliche Betriebsbremsen einen druckbeaufschlagbaren Bremskolben aufweist. Zur zusätzlichen Ausbildung als Feststellbremse weist die bekannte Bremse Sperrklinken auf, die in einer Sperrstellung den Bremskolben in betätigter Stellung halten. Die Betätigung der Sperrklinken erfolgt durch einen Druckstoß über die hydraulische Zuleitung der Bremse bei betätigter Bremse.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Schrift
DE 10 2004 046 872 A1 bekannt. Hierin wird vorgeschlagen zur Weiterbildung einer Betriebsbremse zu einer Betriebs- und Feststellbremse eine herkömmliche hydraulische Betriebsbremse mit einem durch Federelemente beaufschlagten Feststellkolben auszubilden, der über ein Gesperre und einen Bolzen einen Bremskolben gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe drückt. Zum Lösen sieht die Schrift eine in den Feststellkolben eingeschraubte Schraube vor, deren Schraubenkopf rautenförmig und in gelöster Stellung quer zu einer komplementären Ansenkung in einer drehbaren Lochscheibe ist. Die Schraube hält den Feststellkolben gegen die Kraft der Federelemente, die Betriebs- und Feststellbremse ist in üblicher Weise durch Druckbeaufschlagung des Bremskolbens hydraulisch als Betriebsbremse betätigbar Darüber hinaus ist aus dem Stand der Technik die Schrift
DE 103 29 694 A1 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine hydraulische Fahrzeugbremse mit Feststellbremsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremsgehäuse, in dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt ist, wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben wirkt und im zugespannten Zustand mittels einer Verriegelungsvorrichtung verriegelbar ist, und wobei ein mit dem Bremskolben zusammenwirkender Arbeitsspeicher mit mindestens einem integrierten Federelement vorgesehen ist. Um die Feststellbremsfunktion unter Einhaltung der gesetzlichen Forderungen einfach und kostengünstig realisieren zu können, sieht die Schrift vor, dass die Feststellbremsvorrichtung durch einen im Betriebsdruckraum eingesteuerten Druck betätigbar ist, durch den der Arbeitsspeicher ladbar ist.
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Weiterhin ist die Schrift
DE 30 09 620 A1 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine hydraulisch betätigte Bremseinrichtung für eine Fahrzeugscheibenbremse mit zwei je einen Bremsbelag tragenden Betriebsbremskolben für die Betriebsbremsbetätigung, welche Betriebsbremskolben jeweils in einem Betriebsbremszylinder angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) jedem Betriebsbremskolben ist auf der dem Bremsbelag abgekehrten Seite des betreffenden Betriebsbremskolbens koaxial zu diesem ein in einem Feststellbremszylinder geführter, von einem Federspeicher belasteter, hydraulisch steuerbarer Feststellbremskolben für Feststellbremsbetätigungen zugeordnet; b) der Feststellbremskolben steht mit einem Betätigungselement in formschlüssiger Antriebsverbindung oder ist in eine formschlüssige Antriebsverbindung mit diesem Betätigungselement bringbar, das im Gehäuse für den Betriebsbremskolben koaxial zum Betriebsbremskolben verschiebbar gelagert ist und dessen eines Ende aus dem Gehäuse des Betriebsbremskolbens herausgeführt ist, während das andere Ende in eine dem Bremsbelag abgekehrte, koaxiale Ausnehmung des betreffenden Betriebsbremskolbens reicht; c) zwischen dem Betätigungselement und dem Betriebsbremskolben ist eine Kupplung vorgesehen, die bei Relativbewegung des Betätigungselementes gegenüber dem Betriebsbremskolben in Richtung auf den Betriebsbremskolben Antriebsverbindung zwischen Betätigungselement und Betriebsbremskolben herstellt und bei entgegengesetzter Relativbewegung des Betätigungselementes gegenüber dem Betriebsbremskolben diese Antriebsverbindung löst.
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Die nachfolgend erläuterte erfindungsgemäße Bremse ist insbesondere als hydraulische Bremse vorgesehen, sie ist allerdings allgemein als druckbeaufschlagbare, also beispielsweise auch als pneumatische Bremse ausbildbar. Auch ist die Erfindung nicht auf die Bauform einer Scheibenbremse beschränkt.
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Erläuterung und Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist außer einem druckbeaufschlagbaren Bremskolben einen ebenfalls, allerdings in einer Löserichtung der Betriebs- und Feststellbremse, druckbeaufschlagbaren Feststellkolben auf. Ein Federelement beaufschlagt den Feststellkolben im Sinne einer Betätigung des Bremskolbens. Dabei ist Federelement umfassend im Sinne eines elastischen Elements oder eines Energiespeichers zu verstehen, das den Feststellkolben wie gesagt im Sinne einer Betätigung des Bremskolbens beaufschlagt. Federelement im Sinne der Erfindung kann also auch ein elastisches Gummi- oder Kunststoffelement oder ein Gasdruckspeicher (Gasdruckfeder) sein. Eine schaltbare Rücklaufsperre verbindet den Bremskolben mit dem Feststellkolben. In eingeschaltetem Zustand sperrt die Rücklaufsperre den Bremskolben gegen eine Bewegung relativ zum Feststellkolben im Sinne eines Lösens der Betriebs- und Feststellbremse. Wird der Feststellkolben von seinem Federelement im Sinne einer Betätigung des Bremskolbens beaufschlagt und ist die Rücklaufsperre eingeschaltet, beaufschlagt das Federelement den Bremskolben über den Feststellkolben und die Rücklaufsperre im Sinne einer Betätigung der Betriebs- und Feststellbremse. Dabei drückt der Bremskolben einen Reibbremsbelag gegen einen Bremskörper, beispielsweise eine Bremsscheibe. Die Betriebs- und Feststellbremse ist als Feststellbremse betätigt. Eine Feststellbremskraft wird bei druckloser Betriebs- und Feststellbremse vom Federelement des Feststellkolbens aufgebracht.
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Bei ausgeschalteter Rücklaufsperre ist der Bremskolben in Betätigungs- und in Löserichtung der Betriebs- und Feststellbremse beweglich, die erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse wird durch Druckbeaufschlagung des Bremskolbens in herkömmlicher Weise als Betriebsbremse betätigt. Der Feststellkolben und die ausgeschaltete Rücklaufsperre sind zur Betriebsbremsung außer Funktion. In Betätigungsrichtung ist der Bremskolben bei ein- und bei ausgeschalteter Rücklaufsperre bewegbar.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie eine kompakte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug ermöglicht, die als Radbremse ausbildbar ist und beispielsweise in einer Trommelbremse oder in einem Bremssattel einer Scheibenbremse unterbringbar ist. Seilzüge und ein Handbremshebel können entfallen. Des Weiteren eignet sich die erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse als automatische Feststellbremse, die durch Fremdenergie beispielsweise mit einer Hydropumpe betätigbar ist. Eine Hydropumpe ist bei blockierschutzgeregelten (ABS) oder Fremdenergiebremsanlagen vorhanden, der Zusatzaufwand für die automatische Feststellbremse ist in diesem Fall gering. Die automatische Feststellbremse hat den Vorteil, dass sie nicht durch Muskelkraft betätigt werden muss.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Rücklaufsperre mit dem Feststellkolben schaltbar ist.
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Weiterhin ist ein Ver- und Entriegelungsmechanismus für die Rücklaufsperre vorgesehen, der vom Feststellkolben umgeschaltet wird. Das Ein- und Ausschalten der Rücklaufsperre und damit ein Umschalten der Betriebs- und Feststellbremse von der Betriebs- in die Feststellbremsfunktion und umgekehrt erfolgt bei diesen Ausgestaltungen der Erfindung durch Druckbeaufschlagung und Bewegung des Feststellkolbens.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Betriebs- und Feststellbremse einen schaltbaren Rastmechanismus aufweist, der den Schieber mit dem Feststellkolben verbindet und durch Druckbeaufschlagung des Feststellkolbens lösbar ist.
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Der Unteranspruch hat vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Betriebs- und Feststellbremse. Die Zeichnung ist als teilweise vereinfachte und schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Erfindung zu verstehen.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein hydraulisch betätigbarer Bremskolben 14 axial verschieblich aufgenommen ist. Das Gehäuse 12 kann auch als Zylinder oder Bremszylinder bezeichnet werden. Zum Bremsen wird der Bremskolben 14 druckbeaufschlagt und drückt einen nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen ebenfalls nicht dargestellten Bremskörper, beispielsweise eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel. Insoweit ist die Betriebs- und Feststellbremse bekannt und entspricht herkömmlichen hydraulischen Radbremsen (Betriebsbremsen) für Kraftfahrzeuge. Das Gehäuse 12 kann beispielsweise Bestandteil eines nicht dargestellten Bremssattels einer hydraulischen Scheibenbremse sein.
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Gleichachsig mit dem Bremskolben 14 ist ein Feststellkolben 16 axial verschieblich im Gehäuse 12 aufgenommen. Der Feststellkolben 16 wird von einem Federelement in einer Betätigungsrichtung des Bremskolbens 14 beaufschlagt. Das Federelement weist eine Anzahl Tellerfedern 18 auf, die in dem als Hohlkolben ausgebildeten Feststellkolben 16 angeordnet sind und sich an einem Gehäusedeckel 20 abstützen, der auf einer dem Bremskolben 14 gegenüberliegenden Seite des Feststellkolbens 16 am Gehäuse 12 befestigt ist.
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Der Betriebskolben 14 ist über eine Rücklaufsperre 22 mit dem Feststellkolben 16 verbunden. Zur Bildung der Rücklaufsperre 22 weist der Feststellkolben 16 ein Mittelloch 24 auf, in das eine Kolbenstange 26 des Bremskolbens 14 ragt. Das Mittelloch 24 des Feststellkolbens 16 ist auf einer dem Bremskolben 14 abgewandten Seite geschlossen. Das Mittelloch 24 weist einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf, es erweitert sich in Richtung des Bremskolbens 14 mit zwei einander gegenüberliegenden Schrägflächen 28, zwischen denen sich die Kolbenstange 26 des Bremskolbens 14 befindet.
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Die Kolbenstange 26 ist einstückig mit dem Bremskolben 14, sie steht axial in Richtung des Feststellkolbens 16 ab und ragt in dessen Mittelloch 24. Innerhalb des Mittellochs 24 des Feststellkolbens 16 weist die Kolbenstange 26 des Bremskolbens 14 einen Kolbenstangenabschnitt 30 mit flachem Rechteckquerschnitt auf, der mit einer Stufe 32 in einen Kolbenstangenabschnitt 34 mit kreisförmigem Querschnitt übergeht. Zwischen den Schrägflächen 28 des Mittellochs 24 des Feststellkolbens 16 und dem Kolbenstangenabschnitt 30 mit rechteckigem Querschnitt sind Sperrglieder 36 in Form von Walzen angeordnet, die Bestandteil der Rücklaufsperre 22 sind.
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Grundsätzlich ist auch eine rotationssymmetrische Ausbildung der Rücklaufsperre 22 anstatt der dargestellten spiegelsymmetrischen Ausbildung möglich. Bei einer rotationssymmetrischen Ausbildung der Rücklaufsperre 22 würde sich das Mittelloch 24 des Feststellkolbens 16 kegelförmig in Richtung des Bremskolbens 14 erweitern, der Kolbenstangenabschnitt 30 hätte einen kreisförmigen Querschnitt und die Sperrglieder 36 wären Kugeln (nicht dargestellt).
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Zum Schalten der Rücklaufsperre 22 weist die Betriebs- und Feststellbremse 10 einen Schieber in Form einer Schiebehülse 38 auf, die auf dem Kolbenstangenabschnitt 34 mit kreisförmigem Querschnitt axial verschieblich angeordnet ist. Ein Federelement 40, das sich am Gehäuse 12 abstützt, drückt die Schiebehülse 38 in Richtung der Sperrglieder 36. Die Schiebehülse 38 weist eine umlaufende Nut 42 auf, in der Kugeln 44 einliegen, die Rastglieder bilden. Die die Rastglieder bildenden Kugeln 44 sind auf einem gedachten Kreis angeordnet, der die Schiebehülse 38 in Höhe der Nut 42 umgibt. Die Kugeln 44 liegen an einer konischen Erweiterung 46, also an einer Art Fase an einer Mündung einer rohrförmigen Verlängerung 48 des Feststellkolbens 16 an. Wird der Feststellkolben 16 durch Druckbeaufschlagung gegen die Kraft der Tellerfedern 18 ein kurzes Stück von der Schiebehülse 38 weg bewegt, kommen die Kugeln 44 aus der Nut 42 der Schiebehülse 38 frei und die Schiebehülse 38 ist axial verschieblich. Die Nut 42 der Schiebehülse 38, die konische Erweiterung 46 im Fortsatz 48 des Feststellkolbens 16 und die damit als Rastglieder zusammenwirkenden Kugeln 44 bilden einen schaltbaren Rastmechanismus 50, der durch Druckbeaufschlagung des Feststellkolbens 16 ausschaltbar ist. Zusammen mit der Schiebehülse 38, die die Sperrglieder 36 der Rücklaufsperre 22 beaufschlagt, bildet der Rastmechanismus 50 einen Ver- und Entriegelungsmechanismus 52, mit dem die Rücklaufsperre 22 ein- und ausschaltbar ist. Das Schalten erfolgt mit dem Feststellkolben 16.
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Zu einer Betriebsbremsung wird der Bremskolben 14 hydraulisch mit Druck beaufschlagt und drückt einen nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen nicht dargestellten Bremskörper, beispielsweise eine Bremsscheibe. Die Betriebsbremsung erfolgt in von hydraulischen Bremsen her bekannter Weise. Der Feststellkolben 16, die Rücklaufsperre 22 und der Ver- und Entriegelungsmechanismus 52 mit dem Rastmechanismus 50 sind bei einer Betriebsbremsung außer Funktion.
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Zur Betätigung als Feststellbremse wird der Bremskolben 14 hydraulisch mit Druck beaufschlagt und drückt einen nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen einen nicht dargestellten Bremskörper. Der Feststellkolben 16 wird ebenfalls hydraulisch mit Druck beaufschlagt und dadurch gegen die Kraft der Tellerfedern 18 vom Bremskolben 14 weg an den Gehäusedeckel 20 gedrückt. Dadurch kommen die Kugeln 44 aus der Nut 42 der Schiebehülse 38 frei, der Rastmechanismus 50 ist ausgeschaltet und die Schiebehülse 38 auf der Kolbenstange 26 verschiebbar. Das Federelement 40 schiebt die Schiebehülse 38 gegen die die Sperrglieder 36 der Rücklaufsperre 22 bildenden Walzen und drückt die Sperrglieder 36 gegen die Schrägflächen 28 des Mittellochs 24 des Feststellkolbens 16. Die Rücklaufsperre 22 ist dadurch eingeschaltet, die Kolbenstange 26 und damit der Bremskolben 14 sind nur noch vom Feststellkolben 16 weg, d. h. in einer Betätigungsrichtung der Betriebs- und Feststellbremse 10, also im Sinne eines Andrückens des nicht dargestellten Reibbremsbelags gegen den ebenfalls nicht dargestellten Bremskörper, bewegbar. Gegen eine Bewegung des Bremskolbens 14 in Löserichtung der Betriebs- und Feststellbremse sperrt die eingeschaltete Rücklaufsperre 22. In diesem Zustand der Betriebs- und Feststellbremse wird der hydraulische, den Bremskolben 14 und den Feststellkolben 16 beaufschlagende Druck abgelassen.
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Die Tellerfedern 18 drücken den Feststellkolben 16 in Richtung des Bremskolbens 14, und über die Rücklaufsperre 22 drücken die Tellerfedern 18 den Bremskolben 14 in der Betätigungsrichtung. D. h. die Tellerfedern 18 drücken den nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen den nicht dargestellten Bremskörper. Die Betriebs- und Feststellbremse 10 ist betätigt, wobei eine Feststellbremskraft von den Tellerfedern 18 aufgebracht wird.
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Zum Lösen der Feststellbremse werden wieder der Bremskolben 14 und der Feststellkolben 16 hydraulisch mit Druck beaufschlagt. Der Feststellkolben 16 wird dadurch gegen die Kraft der Tellerfedern 18 vom Bremskolben 14 weg an den Gehäusedeckel 20 gedrückt. Jetzt wird der den Bremskolben 14 beaufschlagende Druck abgesenkt und dadurch die Betriebs- und Feststellbremse 10 gelöst. Die Rücklaufsperre 22 ist dabei gelöst, weil die Schiebehülse 38 mit dem auf den Feststellkoben 16 wirkenden Druck beaufschlagt wird. Der Druck drückt die Schiebehülse 38 gegen die Kraft des Federelements 40 weg von den Sperrgliedern 36, so dass die Rücklaufsperre 22 gelöst und der Bremskolben 14 in Löserichtung verschieblich ist. Nach dem Lösen kann auch der den Feststellkolben 16 beaufschlagende Druck abgesenkt werden. Der ursprüngliche Betriebsbremszustand ist wieder hergestellt, die Betriebs- und Feststellbremse 10 kann wieder als Betriebs- oder wahlweise als Feststellbremse benutzt werden.