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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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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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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 ein Nachstellelement, das
im Sinne einer Bremsbetätigung
und eines Bremselösens
bewegbar ist, einen einstellbaren Abstandshalter, der den Bremskolben
und das Nachstellelement in einem einstellbaren Abstand voneinander
hält, und
eine lösbare
Feststelleinrichtung, die das Nachstellelement beaufschlagt und
mit der der Bremskolben über
das Nachstellelement und den Abstandshalter in einer betätigten Stellung
feststellbar ist, auf. Dass das Nachstellelement im Sinne einer
Bremsbetätigung und
eines Bremselösens
bewegbar ist, kann bedeuten, dass das Nachstellelement gleichachsig
und in gleicher Richtung wie der Bremskolben bewegbar ist. Die Bewegungsrichtungen
von Nachstellelement und Bremskolben können allerdings auch unterschiedlich sein
wenn eine Bewegung des Nachstellelements über eine Umlenkeinrichtung
auf den Bremskolben übertragen
wird.
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Durch
den Abstandshalter erfolgt ein Ausgleich eines Belegverschleißes eines
Reibbremsbelags für
die Feststellbremse der Betriebs- und Feststellbremse: Bewegt sich
der Bremskolben auf Grund von Belagverschleiß beim Lösen der Betriebs- und Feststellbremse
nicht mehr bis in seine ursprüngliche Ausgangsstellung
bei unverschlissenem Reibbremsbelag zurück, verändert, insbesondere vergrößert der
Abstandshalter den Abstand zwischen dem Bremskolben und dem Nachstellelement.
Der Weg des Nachstellelements bei einer Feststellung der Betriebs-
und Feststellbremse vergrößert sich
dadurch nicht durch Belagverschleiß eines Reibbremsbelags, der
Belagverschleiß wird
für die
Feststellbremse der Betriebs- und Feststellbremse vom Nachstellelement kompensiert.
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Zur
Verwirklichung der Feststellbremsfunktion, auch Parkbremsfunktion
genannt, wird der Bremskolben über
den Abstandshalter und das Nachstellelement von der lösbaren Feststelleinrichtung
in der betätigten
Stellung gehalten, so dass eine aufgebrachte Bremskraft auch bei
druckloser Betriebs- und Feststellbremse aufrecht erhalten bleibt.
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Eine
Betriebsbremsung erfolgt in von herkömmlichen, druckbeaufschlagten
Betriebsbremsen her bekannter Weise durch Druckbeaufschlagung des
Bremskolbens, der einen Reibbremsbelag gegen einen zu bremsenden
Bremskörper,
beispielsweise gegen eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel drückt. Die
weiteren Elemente der erfindungsgemäßen Betriebs- und Feststellbremse
sind ausschließlich
zur Feststellbremsung und nicht zur Betriebsbremsung vorhanden.
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Die
erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse hat zunächst
den Vorteil, dass sie einen Ausgleich für Belagverschleiß eines
Reibbremsbelags nicht nur für
die Betriebsbremse, sondern auch für die Feststellbremse aufweist.
Ausserdem hat die Erfindung 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. Die
erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse weist eine vergleichsweise einfache Nachstelleinrichtung
für den
Ausgleich von Belagverschleiß eines Reibbremsbelags
ihrer Feststelleinrichtung auf und ist dadurch kostengünstig. Sie
hat verhältnismäßig wenig
Bauteile und ist robust. 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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Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandshalter selbsteinstellend
(Anspruch 2), was den Vorteil hat, dass er nicht eingestellt werden
muss. Zu diesem Zweck sieht Anspruch 3 einen Freilauf vor, der eine
Vergrößerung des
Abstands zwischen dem Nachstellelement und dem Bremskolben zulässt und
gegen eine Verkleinerung des Abstands sperrt. Dabei ist insbesondere
an einen linearen (nicht zwingend geraden) und nicht unbedingt an einen
Drehfreilauf gedacht. Derartige Freiläufe mit Sperrklinken oder klemmenden
Sperrelementen sind an sich bekannt und brauchen an dieser Stelle
nicht näher
erläutert
zu werden. Anspruch 4 sieht eine Spindel und eine Mutter für den Freilauf
vor, deren Gewinde nicht selbsthemmend sind. Eine selbstttätige Vergrößerung des
Abstands zwischen dem Nachstellelement und der Feststelleinrichtung
ist dadurch möglich,
zum Sperren gegen eine Verkleinerung des Abstands zwischen dem Nachstellelement
und dem Bremskolben werden die Spindel und die Mutter (selbsttätig) drehfest
gehalten. Zum drehfesten Halten der Spindel oder der Mutter sieht
Anspruch 5 eine selbsttätig
schaltende, beispielsweise kraft- oder formschlüssige Kupplung vor, die durch
eine Verkleinerung des Abstands zwischen dem Nachstellelement und
dem Bremskolben eingerückt
wird.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Die
beiden Figuren zeigen Achsschnitte zweier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Betriebs-
und Feststellbremsen. Die Zeichnungen sind schematisierte und vereinfachte Darstellungen
zur Erläuterung
der Erfindung.
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Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispiels
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Die
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Betriebs- und Feststellbremse 1 weist
ein Gehäuse 2 auf,
in dem ein hydraulisch betätigbarer
Bremskolben 3 axial verschieblich aufgenommen ist. Das
Gehäuse 2 kann
auch als Zylinder oder Bremszylinder bezeichnet werden. Zum Bremsen
wird der Bremskolben 3 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 1 bekannt und entspricht
herkömmlichen
hydraulischen Radbremsen (Betriebsbremsen) für Kraftfahrzeuge. Das Gehäuse 2 kann
beispielsweise Bestandteil eines nicht dargestellten Bremssattels
einer hydraulischen Scheibenbremse sein.
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Des
weiteren weist die Betriebs- und Feststellbremse 1 ein
Nachstellelement 4 auf. Im dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das Nachstellelement 4 ein ebenfalls druckbeaufschlagbarer
Kolben, der gleichachsig zum Bremskolben 3 im Gehäuse 2 aufgenommen
und verschieblich ist. Das Nachstellelement 4 ist in einer Bremslöserichtung
federbeaufschlagt, die Federbeaufschlagung erfolgt mittels einer
Tellerfeder 5.
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Zwischen
dem Bremskolben 3 und dem Nachstellelement 4 ist
ein einstellbarer Abstandshalter 6 angeordnet, der den
Bremskolben 3 und das Nachstellelement 4 in einem
einstellbaren, im Ausführungsbeispiel
selbst einstellenden Abstand voneinander hält. Der Abstandskalter 6 umfasst
eine Spindel 7 und eine mit ihr in Eingriff stehende Mutter 8,
die im Ausführungsbeispiel
rohrförmig
ist. Gewinde der Spindel 7 und der Mutter 8 sind
nicht selbsthemmend, so dass eine Axialbewegung der Spindel 7 gegenüber der
Mutter 8 durch eine Axialbeaufschlagung möglich ist,
sofern die Spindel 7 und die Mutter 8 nicht drehfest
miteinander gehalten sind. Die rohrförmige Mutter 8 ist
fest mit dem Nachstellelement 4 verbunden.
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Die
Spindel 7 ist über
eine selbsttätig
schaltende Kupplung 9 mit dem Bremskolben 3 verbunden.
Dazu weist die Spindel 7 an ihrem dem Bremskolben 3 zugewandten
Ende ein erstes Kupplungsteil 10 mit einem konischen Abschnitt 11 auf.
Das Kupplungsteil 10 taucht in eine komplementäre Ansenkung 12 mit
einem Innenkonus 13 des Bremskolbens 3. Die Ansenkung 12 bildet
ein zweites Kupplungsteil der Kupplung 9. Wird das erste
Kupplungsteil 10 in die das zweite Kupplungsteil bildende
Ansenkung 12 im Bremskolben 3 gedrückt, wird
durch Reibschluss zwischen dem Konus 11 des ersten Kupplungsteils 10 und
dem Innenkonus 13 der das zweite Kupplungsteil bildenden
Ansenkung 12 eine drehfeste Verbindung geschaffen, die
Spindel 7 ist drehfest im Bremskolben 3 gehalten,
die Kupplung 9 ist eingerückt. Wird das erste Kupplungsteil 10 nicht
in die Ansenkung 12 des Bremskolbens 3 gedrückt, ist
die Kupplung 9 ausgerückt
und die Spindel 7 ist drehbar.
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Die
erfindungsgemäße Betriebs-
und Feststellbremse 1 weist eine Feststelleinrichtung 14 mit einer
Spindel 15 auf, die mit einem Innengewinde eines Federkolbens 16 in
Eingriff steht. Der Federkolben 16 und die Spindel 15 sind
gleichachsig zum Bremskolben 3 und dem Nachstellelement 4 angeordnet.
Durch Drehung ist die Spindel 15 gegen das Nachstellelement 4 drückbar. Zum
Antrieb der Spindel 15 weist die Betriebs- und Feststellbremse 1 einen
symbolisch dargestellten Elektromotor 17 auf. Der Federkolben 16 ist
von einem Federelement, im dargestellten Ausführungsbeispiel einem Tellerfederpaket
mit jeweils umgekehrt aufeinander gesetzten Tellerfedern 18,
federbeaufschlagt in Richtung des Bremskolbens 3.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Betriebs-
und Feststellbremse 1 ist folgende: Eine Betriebsbremsung
erfolgt wie bereits gesagt in herkömmlicher Weise durch hydraulische
Druckbeaufschlagung des Bremskolbens 3. Die Druckbeaufschlagung
wirkt auch auf eine Rückseite
des ersten Kupplungsteils 10, das am Ende der Spindel 7 angeordnet
ist. Die Spindel 7 wird dadurch in Betätigungsrichtung beaufschlagt
und bewegt sich wegen ihres nicht selbsthemmenden Gewindes unter
gleichzeitiger Drehung mit dem Bremskolben 3 mit. Wird
zum Lösen
der Betriebs- und Feststellbremse 1 der den Bremskolben 3 beaufschlagende
Druck abgelassen, bewegt eine Kolbendichtung 19 auf Grund
ihrer Elastizität
den Bremskolben 3 ein kurzes Stück zurück, so dass der nicht dargestellte
Reibbremsbelag von der ebenfalls nicht dargestellten Bremsscheibe
abgehoben ist. Dies ist von herkömmlichen
hydraulischen Scheibenbremsen bekannt. Der Bremskolben 3 wird bei
zunehmender Abnutzung des Reibbremsbelags nicht bis in seine ursprüngliche
Ausgangsstellung zurück
bewegt, sondern er bewegt sich entsprechend der Abnutzung des Reibbremsbelags
aus dem Gehäuse 2 heraus.
Entsprechend stellt sich auch der Abstandshalter 6 nicht
vollständig
in seine ursprüngliche
Ausgangslage zurück,
sondern verlängert
sich entsprechend der Abnutzung des Reibbremsbelags und vergrößert damit
den Abstand zwischen dem Nachstellelement 4 und dem Bremskolben 3 entsprechend
der Abnutzung des Reibbremsbelags. Bei der Rückbewegung des Bremskolbens 3 beim
Lösen der Betriebs-
und Feststellbremse 1 gelangt der Konus 11 des
ersten Kupplungsteils 10 in Anlage an den Innenkonus 13 im
Bremskolben 3, wodurch die Kupplung 9 eingerückt ist
und die Spindel 7 drehfest mit dem Bremskolben 3 hält. Die
Spindel 7 kann sich nicht mehr in der Mutter 8 drehen,
d. h. der die Spindel 7 und die Mutter 8 umfassende
Abstandshalter 6 sperrt gegen eine Verkleinerung des Abstands
zwischen dem Bremskolben 3 und dem Nachstellelement 4.
Die Kupplung 9 und der Abstandshalter 6 bilden
somit einen Freilauf 20, der eine Vergrößerung des Abstands zwischen
dem Nachstellelement 4 und dem Bremskolben 3 ermöglicht und
der gegen eine Verkleinerung des Abstands sperrt.
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Zum
Feststellen der Betriebs- und Feststellbremse 1 wird diese
wie beschrieben betätigt
und bei betätigter
Betriebs- und Feststellbremse 1 die Spindel 15 mit
dem Elektromotor 17 gedreht und dabei in Richtung des Bremskolbens 3 zugestellt. Über das Nachstellelement 4,
der Abstandshalter 6, die Kupplung 9 und den Bremskolben 3 hält die Spindel 15 den
nicht dargestellten Reibbremsbelag gegen die ebenfalls nicht dargestellte
Bremsscheibe gedrückt. die
Betriebs- und Feststellbremse 1 bleibt auch in drucklosem
Zustand und bei stromlosem Elektromotor 17 betätigt. Beim
Drehen der Spindel 15 werden die Tellerfedern 18 des
Federkolbens 16 vorgespannt, eine Federkraft der Tellerfedern 18 hält die Feststellbremskraft
aufrecht. Die Kupplung 9 ist durch die ausgeübte Andruckkraft
eingerückt
und hält
die Spindel 7 drehfest, so dass sich der Abstandshalter 6 nicht
verstellen kann.
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Das
Lösen der
Feststellbremse erfolgt durch Rückdrehen
der Spindel 15, wobei zur mechanischen Entlastung der Bremskolben 3 druckbeaufschlagt
werden kann. Der Federkolben 16 und die Spindel 15 bilden
eine lösbare
Feststelleinrichtung 21, mit der die Betriebs- und Feststellbremse 1 zur Verwendung
als Feststellbremse in betätigter
Stellung feststellbar ist. Da der Abstandshalter 6 wie
beschrieben selbsteinstellend ist und einen Belagverschleiß des nicht
dargestellten Reibbremsbelags ausgleicht, verlängert sich ein Zustellweg der
Spindel 15 zur Betätigung
der Betriebs- und Feststellbremse 1 als Feststellbremse
nicht durch Abnutzung des Reibbremsbelags. Auch ein Federweg der
Tellerfedern 18, die die Feststellbremskraft aufrecht erhalten, ändert sich
nicht durch Abnutzung des Reibbremsbelags.
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Beschreibung
des zweiten Ausführungsbeispiels
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Zur
Vermeidung von Wiederholungen werden bei der nachfolgenden Beschreibung
des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung
im wesentlichen nur die Unterschiede zu dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert
und es wird ergänzend
auf die Ausführungen
zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
verwiesen. Für
gleiche Bauteile werden in 2 mit 1 übereinstimmende
Bezugszahlen verwendet.
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Um
die Spindel 7 des Abstandshalters 6 bei Betätigung der
Betriebs- und Feststellbremse 1 mit dem Bremskolben 3 mit
zu bewegen, weist der Bremskolben 3 einen axial angeordneten
Stift 22 auf, dessen Kopf 23 eine hinterschnittene
Ausnehmung 24 im ersten Kupplungsteil 10 hintergreift.
Durch Axialspiel des Kopfs 23 des Stifts 22 in
der Ausnehmung 24 kann sich der Bremskolben 3 ein
kurzes Stück
gegenüber
der Spindel 7 zurückbewegen,
so dass der Konus 11 des ersten Kupplungsteils 10 in
Anlage am Innenkonus 13 des Bremskolbens 3 gelangt.
Die selbsttätig
schaltende Kupplung 9 wird dadurch wie zum ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben eingerückt
und hält
die Spindel 7 drehfest. Das erste Kupplungsteil 10 weist
ein Hüllrohr 25 auf, welches
die Spindel 7 und die rohrförmige Mutter 8 des
Abstandshalters 6 konzentrisch umschließt. In einer Rille im Außenumfang
der Mutter 8 liegt ein Gummiring oder ein sonstiges Reibungselement 26 ein,
das innen am Hüllrohr 25 anliegt
und eine Reibung zwischen dem Hüllrohr 25 und
der Mutter 8 bewirkt. Zweck des Reibungselements 26 ist
zu vermeiden, dass sich der Abstandshalter 6 ungewünscht verkürzt, wenn
die Kupplung 9 ausgerückt
ist und die Spindel 7 ohne das Reibungselement 26 drehbar
wäre.
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Im Übrigen ist
die in 2 dargestellte Betriebs- und Feststellbremse 1 gleich
ausgebildet wie diejenige aus 1 und funktioniert
in gleicher Weise. Es wird insoweit auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel
verwiesen.