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Die Anmeldung bezieht sich auf ein Bremssystem für ein Fahrzeug.
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Bremssysteme für Fahrzeuge sind bekannt. Im Allgemeinen kann ein Fahrzeug mit einer hydraulischen Bremse ausgestattet sein, die Bremsflüssigkeit verwendet, um Druck von einem Hauptzylinder auf die Radbremsen zu übertragen. Der Hauptzylinder kann über eine Schubstange mit einem Bremspedal verbunden sein. Die Radbremsen können Bremssättel aufweisen, die über Hydraulikleitungen mit dem Hauptzylinder verbunden sind. Die Radbremsen können Bremssattelkolben und Bremsbeläge, die mit den Bremssattelkolben verbunden sind, aufweisen.
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Bei Betätigung des Bremspedals können die Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe gedrückt werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen oder anzuhalten.
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Darüber hinaus können Fahrzeuge mit einer elektronischen Parkbremse ausgestattet sein, um das Fahrzeug beim Parken sicher bewegungslos zu halten. In der Regel aktiviert der Fahrer die elektronische Parkbremse mit einem Knopf und die Bremsbeläge werden elektrisch an die Räder angelegt. Bei einigen Fahrzeugen verwendet die elektronische Parkbremse einen computergesteuerten Motor, der z. B. an jedem der beiden hinteren Bremssättel in einem Motor-on-Caliper-System angebracht sein kann.
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In Anbetracht der oben genannten Aspekte ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Bremssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen. Insbesondere ist es Gegenstand der Anmeldung, ein kompaktes und robustes Bremssystem bereitzustellen, das ein zuverlässiges Betätigen und Lösen sowohl eines hydraulischen als auch eines Parkbremssystems gewährleistet.
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Dieses Ziel wird durch ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Optionale weitere Merkmale und Weiterentwicklungen werden deutlich anhand der abhängigen Ansprüche und der speziellen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren.
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Das vorgeschlagene Bremssystem für ein Fahrzeug umfasst einen Bremskolben, der mit einem Bremsbelag verbunden werden kann. Der Bremskolben ist so konfiguriert, dass er eine Bremsbewegung ausführt, um den Bremsbelag gegen eine Reibfläche zu drücken. In der Regel handelt es sich bei der Bremsbewegung um eine lineare Bewegung. Die Bremsbewegung des Bremskolbens ist in der Regel auf die Reibfläche gerichtet. Die Reibfläche dreht sich in der Regel, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Reibfläche kann mit einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt sein. Bei der Reibfläche handelt es sich in der Regel um die Oberfläche einer Bremsscheibe. Die Bremsscheibe kann in einigen Ausführungsformen als Teil des beanspruchten Bremssystems angesehen werden. Das Bremssystem kann eine hydraulische Bremse und eine Parkbremse umfassen.
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Das vorgeschlagene Bremssystem umfasst außerdem eine hydraulische Bremseinheit, die einen Teil der hydraulischen Bremse bilden kann. Die hydraulische Bremseinheit ist für die hydraulische Betätigung der Bremsbewegung des Bremskolbens ausgelegt. Die hydraulische Bremseinheit kann ein Teil der hydraulischen Bremse sein, die eine Betriebsbremse oder eine Fahrbremse sein kann, oder einen Teil davon bilden. Die hydraulische Bremseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das Fahrzeug abbremst und/oder anhält. Das hydraulische Bremssystem verwendet in der Regel eine Bremsflüssigkeit, die z. B. Glykolether oder Diethylenglykol enthält, für die hydraulische Betätigung der Bremsbewegung des Bremskolbens. Die hydraulische Bremseinheit kann einen Hauptzylinder umfassen. Der Hauptzylinder kann mit dem Bremspedal gekoppelt sein, z. B. über eine Schubstange. Der Hauptzylinder kann für die hydraulische Betätigung der Bremsbewegung des Bremskolbens in hydraulischer Verbindung mit dem Bremskolben stehen. Hinter dem Bremskolben und/oder eingeschlossen innerhalb des Bremskolbens kann eine Hydraulikkammer angeordnet sein, die mit Druck beaufschlagt werden kann, um die Bremsbewegung des Bremskolbens zu bewirken.
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Das Bremssystem umfasst außerdem einen elektromechanischen Feststellbremsenaktuator, der Teil einer Parkbremse sein kann. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator ist für die Betätigung der Bremsbewegung des Bremskolbens ausgelegt. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator kann so konfiguriert sein, dass er das Fahrzeug beim Parken stillhält. Beim vorgeschlagene Bremssystem kann eine kombinierte Parkbremse und hydraulische Bremse vorgesehen sein. In der Regel nutzen sowohl die Parkbremse als auch die hydraulische Bremse denselben Bremskolben für die Bremsbewegung. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator umfasst eine Spindel. Die Spindel ist durch einen Elektromotor drehbar. In der Regel ist die Spindel um eine Längsachse der Spindel drehbar. Die Längsachse der Spindel zeigt in der Regel auf den Bremsbelag und/oder die Bremsscheibe. Die Spindel kann translatorisch fixiert sein. Das Bremssystem kann ein Gehäuse, z. B. ein Bremssattelgehäuse, umfassen. Die Spindel kann in Bezug auf das Gehäuse translatorisch fixiert sein.
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Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator umfasst außerdem eine Mutter, die auf der Spindel sitzt. Die Mutter ist auf der Spindel so aufgenommen, dass eine Drehbewegung der Spindel zu einer Translationsbewegung der Mutter führt. Bei der Translationsbewegung der Mutter kann es sich um eine Bewegung entlang der Längsachse der Spindel handeln. In typischen Ausführungsformen kann die Translationsbewegung der Mutter in Richtung der Reibfläche und/oder weg vom Elektromotor erfolgen. In einigen Ausführungsformen weist die Mutter an einer Innenfläche eine Verzahnung auf. Die Spindel kann an einer Außenfläche entsprechende Verzahnungen aufweisen. Die Verzahnung der Spindel kann in die Verzahnung der Mutter eingreifen. In anderen Ausführungsformen kann die Spindel jedoch eine Kugelumlaufspindel ausbilden, so dass die Spindel über einen Satz Kugeln mit der Mutter gekoppelt ist. In den meisten Ausführungsformen ist die Mutter gegenüber dem Bremskolben und/oder dem Gehäuse drehfest.
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Die Mutter ist so mit dem Bremskolben gekoppelt, dass eine Translationsbewegung der Mutter in Richtung Bremskolben die Bremsbewegung des Bremskolbens auslöst. Die Mutter hat in der Regel eine dem Bremsbelag zugewandte Fläche, z. B. eine Stirnfläche. Um die Bremsbewegung des Bremskolbens auszulösen, kann die Oberfläche der Mutter bei den meisten Ausführungsformen gegen den Kolben drücken.
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Das Bremssystem umfasst außerdem ein elastisches Element. Das elastische Element verbindet den Bremskolben mit der Mutter. Das elastische Element ist konfiguriert, eine Bewegung des Bremskolbens in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Bremsbewegung des Bremskolbens, z. B. in eine Richtung weg vom Bremsbelag, anzutreiben. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das elastische Element so konfiguriert, dass es den Bremskolben in eine Richtung schiebt oder zieht, die der Richtung der Bremsbewegung des Bremskolbens entgegengesetzt ist. Der Bremskolben kann in Bezug auf die Mutter beweglich sein, um die Bremsbewegung bei hydraulischer Betätigung zu ermöglichen. Wenn der Bremskolben bei hydraulischer Betätigung die Bremsbewegung ausführt, kann die Mutter unbeweglich sein. Das elastische Element kann dem Bremskolben erlauben sich in Bezug auf die Mutter vorwärts zu bewegen, wenn die hydraulische Bremseinheit die Bremsbewegung des Bremskolbens auslöst.
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Durch das elastische Element kann das Zurückziehen des Bremskolbens unterstützt werden, wenn die Parkbremse nicht voll betätigt ist. Dadurch stellt das vorgeschlagene Bremssystem ein kompaktes, robustes und zuverlässiges System dar, das das Restdrehmoment beim Anziehen der Bremse, d. h. beim Lösen der Hydraulikbremse und/oder beim Lösen der Feststellbremse, reduziert. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein ggfs. vorhandener Bremskolbendichtkörper und/oder ggfs. vorhandene Belagfedern nicht in der Lage sind, den Kolben eigenständig zuverlässig zurückzuziehen. So kann beispielsweise der Bremskolben durch das elastische Element aktiv zurückgezogen werden.
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In typischen Ausführungsformen ist das elastische Element so konfiguriert, dass es die Bewegung des Bremskolbens so antreibt, dass der Bremskolben bei einer Bewegung der Mutter in eine der Bremsbewegung des Bremskolbens entgegengesetzte Richtung zurückgezogen wird. Auf diese Weise kann ein Zurückziehen des Bremskolbens beim Lösen der Parkbremse erreicht werden.
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Typischerweise ist das elastische Element so konfiguriert, dass es die Bewegung des Bremskolbens so antreibt, dass der Bremskolben bei Aufhebung der hydraulischen Betätigung der Bremsbewegung des Bremskolbens zurückgezogen wird. Das elastische Element kann so konfiguriert sein, dass es den Bremskolben schiebt oder zieht, so dass er nach Aufhebung der hydraulischen Betätigung zurückgezogen wird, z. B. nachdem ein Druck in der Hydraulikkammer abgebaut wurde. In einigen Ausführungsformen wird die Bewegung des Bremskolbens durch eine elastische Kraft angetrieben, die in dem elastischen Element gespeichert ist.
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Das elastische Element kann sowohl mit dem Bremskolben als auch mit der Mutter in direktem Kontakt stehen. In der Regel ist das elastische Element an der Mutter befestigt. Insbesondere kann das elastische Element so an der Mutter befestigt werden, dass seine Bewegung in Bezug auf die Mutter in einer Längsrichtung begrenzt ist. Der Bremskolben kann in Bezug auf das elastische Element beweglich sein. In einigen Ausführungsformen ist das elastische Element auf einer von der Spindelachse abgewandten Fläche der Mutter angeordnet, bei der es sich um eine Seitenfläche der Mutter handeln kann. Außerdem kann das elastische Element eine Innenfläche des Bremskolbens berühren. Die Innenfläche des Bremskolbens kann eine der Spindelachse zugewandte Fläche sein. In anderen Ausführungsformen ist das elastische Element am Bremskolben befestigt. Insbesondere kann das elastische Element so am Bremskolben befestigt werden, dass seine Bewegung in Bezug auf den Bremskolben in Längsrichtung begrenzt ist. Die Mutter kann in Bezug auf das elastische Element beweglich sein. In einigen Ausführungsformen ist das elastische Element an einer der Spindelachse, die in der Mutter sein kann, zugewandten Fläche des Bremskolbens angeordnet. Außerdem kann das elastische Element eine Außenfläche der Mutter berühren. Die Außenfläche der Mutter kann eine von der Spindelachse abgewandte Fläche sein.
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In einigen Ausführungsformen berührt das elastische Element eine schräge Fläche. Die schräge Fläche kann eine schräge Innenfläche des Bremskolbens und/oder eine schräge Außenfläche der Mutter sein. Bei der schrägen Fläche handelt es sich in der Regel um eine Fläche, die konisch und/oder nicht zylindrisch ist. Die schräge Fläche kann in Richtung vom Bremsbelag weg und/oder zum Elektromotor hin verjüngt sein. Die geneigte Fläche kann so geneigt sein, dass eine Kraft, die von dem elastischen Element auf die geneigte Fläche des Bremskolbens ausgeübt wird, den Bremskolben in eine Richtung treibt, die der Richtung der Bremsbewegung des Kolbens entgegengesetzt ist. Auf diese Weise kann die schräge Fläche das Zurückziehen des Bremskolbens nach dem Lösen der Hydraulikbremse und/oder der Parkbremse ermöglichen oder verbessern.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Bremssystem eine Nut. Die Nut kann im Bremskolben, insbesondere in einer Innenfläche des Bremskolbens, oder in der Mutter, insbesondere in einer Außenfläche der Mutter, ausgebildet sein. Das elastische Element kann in der Nut aufgenommen sein. Das elastische Element kann gleitend in der Nut aufgenommen werden, insbesondere so, dass das elastische Element in der Längsrichtung gleiten kann. Die Nut kann eine Bodenfläche haben. Die Bodenfläche kann in Kontakt mit dem elastischen Element sein. Die Bodenfläche kann geneigt sein. Die Bodenfläche kann konisch und/oder nicht zylindrisch sein. Die Bodenfläche kann sich in Richtung vom Bremsbelag weg und/oder zum Elektromotor hin verjüngen. In einigen Ausführungsformen wird das elastische Element zwischen der Bodenfläche und der schrägen Fläche gehalten. Die Bodenfläche der Nut kann so geformt sein, dass das elastische Element tiefer in der Nut aufgenommen werden kann, wenn das elastische Element in einem Teil der Nut angeordnet ist, der weiter vom Bremsbelag entfernt ist und/oder näher am Elektromotor liegt. Dementsprechend kann die Bodenfläche der Nut so geformt sein, dass das elastische Element weniger tief in der Nut aufgenommen wird, wenn das elastische Element in einem Abschnitt der Nut angeordnet ist, der näher am Bremsbelag und/oder weiter vom Elektromotor entfernt ist. Durch die schräge Bodenfläche der Nut wird sichergestellt, dass das elastische Element der Rückzugsbewegung des Bremskolbens nach dem Lösen der hydraulischen Betätigung der Bremse reduzierten oder keinen Widerstand entgegensetzt. In diesem Fall kann das elastische Element auf der Bodenfläche in den Teil der Nut gedrückt werden, der weiter vom Bremsbelag entfernt ist und/oder näher am Elektromotor liegt. Außerdem kann die Unterstützung des Zurückziehens des Bremskolbens durch das Zurückziehen der Mutter durch die geneigte Bodenfläche der Nut verbessert werden. In diesem Fall kann das elastische Element auf der Bodenfläche in den Teil der Nut geschoben werden, der näher am Bremsbelag und/oder weiter vom Elektromotor entfernt ist. Auf diese Weise kann der Widerstand, den das elastische Element der Rückzugsbewegung des Bremskolbens entgegensetzt, wirksam reduziert werden.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das elastische Element eine federbelastete Kugel, die so gestaltet ist, dass sie von einer Vertiefung gehalten wird. Die Vertiefung kann an einer Innenfläche des Bremskolbens ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann die Vertiefung in der Mutter ausgebildet sein. Die Vertiefung und die federbelastete Kugel können eine Kugelarretierung bilden. Die Kugelarretierung kann so gestaltet sein, dass sie eine Bewegung des Bremskolbens entgegen der Richtung der Bremsbewegung des Bremskolbens bewirkt, um das Zurückziehen des Bremskolbens nach dem Lösen der Hydraulikbremse und/oder der Parkbremse zu erreichen. Das Zurückziehen des Bremskolbens kann dadurch erfolgen, dass die federbelastete Kugel zur Vertiefung oder zu einem Teil der Vertiefung gezogen wird. Bei der federbelasteten Kugel kann es sich um eine Metallkugel handeln. Die federbelastete Kugel kann in einer zylindrischen Vertiefung, z. B. in einem gebohrten Zylinder, aufgenommen sein. Die zylindrische Vertiefung kann innerhalb der Mutter angeordnet sein. Die zylindrische Vertiefung kann als Durchgangsloch in der Mutter ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Evakuierung von Luftblasen und/oder der Druckausgleich der Bremsflüssigkeit verbessert werden. Eine Feder kann in der zylindrischen Vertiefung so aufgenommen sein, dass sie die federbelastete Kugel nach außen drückt. In einigen Ausführungsformen ist die zylindrische Vertiefung innerhalb des Bremskolbens angeordnet. Das elastische Element kann mehrere federbelasteten Kugeln mit den oben beschriebenen Eigenschaften umfassen.
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In typischen Ausführungsformen ist das elastische Element so konfiguriert, dass es die Mutter vom Bremskolben entkoppelt, wenn die Mutter über einen Entkopplungspunkt hinaus zurückgezogen wird. Der Entkopplungspunkt kann durch eine Kante gebildet werden. Die Kante kann von einer Innenfläche des Bremskolbens oder von einer Außenfläche der Mutter gebildet werden. Das Bremssystem kann so konfiguriert sein, dass die Mutter vom Bremskolben entkoppelt wird, wenn die Mutter weiter als mindestens 1 mm und/oder weiter als höchstens 10 mm zurückgezogen wird, z. B. gemessen in Bezug auf eine Position, in der die Mutter mit dem Bremskolben so gekoppelt ist, dass die Translationsbewegung der Mutter zum Bremskolben hin die Bremsbewegung des Bremskolbens auslösen würde. Der Entkopplungspunkt ermöglicht den bequemen Austausch des Bremsbelags und/oder die Kalibrierung der Mutter. Das Bremssystem ist typischerweise so konfiguriert, dass die Mutter und der Bremskolben bei einer nachfolgenden Betätigung des elektromechanischen Feststellbremsenaktuators wieder gekoppelt werden.
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In typischen Ausführungsformen umfasst die Mutter einen Endabschnitt in einem Bereich, der dem Bremsbelag am nächsten liegt. Das elastische Element kann im Endabschnitt der Mutter angeordnet sein. Die Mutter kann außerdem ein Drehsicherungselement enthalten. Das Drehsicherungselement kann die Mutter gegenüber dem Bremskolben drehfest fixieren. Das Drehsicherungselement kann zum Beispiel durch einen Steg der Mutter gebildet werden. Das Drehsicherungselement kann in einen Teil des Bremskolbens eingreifen, um eine Drehung der Mutter zu verhindern. In der Regel ist der Endabschnitt und/oder das elastische Element näher am Bremsbelag und/oder weiter vom Elektromotor entfernt angeordnet als das Drehsicherungselement der Mutter.
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Das elastische Element besteht in der Regel entweder ganz oder zumindest teilweise aus einem elastischen Material. Das elastische Element kann aus einem Elastomer hergestellt sein oder ein solches enthalten. In anderen Ausführungsformen besteht das elastische Element aus einem Metall oder enthält ein Metall. In den meisten Ausführungsformen ist das elastische Element ringförmig. Bei dem elastischen Element kann es sich um einen Federring handeln. Das elastische Element kann z. B. ein Elastomerring sein, z. B. ein Gummiring. In anderen Ausführungsformen ist das elastische Element ein metallischer Federring. Um einen besonders zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, kann das elastische Element ein Mehrfach-Federring sein, z. B. ein Metall-Mehrfach-Federring. Der Mehrfach-Federring kann mehrere Blattfederelemente umfassen, z. B. mindestens 4 Blattfederelemente, die um den Umfang des Mehrfach-Federrings angeordnet sind. Das elastische Element kann ein Ring mit kreisförmigem Querschnitt oder ein Ring mit quadratischem Querschnitt sein.
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In typischen Ausführungsformen ermöglicht das elastische Element den Durchgang von Flüssigkeit, insbesondere in Längsrichtung. Auf diese Weise kann eine Evakuierung von Luftblasen und/oder ein Druckausgleich der Bremsflüssigkeit erreicht werden. Daher bildet das elastische Element in einigen Ausführungsformen keine vollständig geschlossene Ringdichtung zwischen der Mutter und dem Bremskolben. Das elastische Element kann aus einem geschlitzten Ring bestehen.
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Der Durchmesser des elastischen Elements beträgt in der Regel mindestens 10 mm und/oder höchstens 50 mm. Die Breite des elastischen Elements, gemessen in Längsrichtung, kann mindestens 1 mm und/oder höchstens 10 mm betragen. Die Höhe oder Dicke des elastischen Elements, gemessen in radialer Richtung, kann mindestens 0,5 mm und/oder höchstens 2 mm betragen.
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Außerdem kann ein Dichtungselement für den Bremskolben vorgesehen werden. Bei dem Dichtungselement des Bremskolbens kann es sich um einen Dichtungsring handeln. Das Dichtungselement des Bremskolbens kann zwischen einer Außenfläche des Bremskolbens und einer Innenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Das Dichtungselement des Bremskolbens kann vorgesehen werden, um die Hydraulikkammer, die die Bremsflüssigkeit enthält, von der Außenseite des Bremssystems hydraulisch abzudichten. Das Dichtungselement kann die Drehung des Bremskolbens verhindern. In einigen Ausführungsformen ist das Dichtungselement des Bremssystems verformbar und trägt in gewissem Maße zum Zurückziehen des Bremskolbens bei. Das elastische Element kann in einigen Ausführungsformen ein Zurückziehen des Dichtungsrings unterstützen, insbesondere beim Lösen der Hydraulikbremse.
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Das Bremssystem kann einen Bremssattel aufweisen. Der Bremskolben kann ein Teil des Bremssattels sein und kann ein Bremssattelkolben sein. Der Bremssattel kann einen weiteren Bremskolben umfassen, dessen technische Merkmale den Merkmalen des Bremskolbens entsprechen. Der andere Bremskolben kann mit einem anderen Bremsbelag verbunden werden. Der andere Bremskolben kann so konfiguriert sein, dass er eine Bremsbewegung ausführt, um den anderen Bremsbelag gegen eine andere Reibfläche zu drücken. Die andere Reibfläche kann eine Oberfläche der Bremsscheibe sein. Die andere Reibfläche kann auf einer der Reibfläche gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe angeordnet sein. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator kann mit einer elektronischen Steuereinheit gekoppelt sein, die zur Betätigung des elektromechanischen Feststellbremsenaktuators konfiguriert ist. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator kann den Elektromotor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Spindel des elektromechanischen Feststellbremsenaktuators dreht, oder er kann mit dem Elektromotor gekoppelt sein. Die elektronische Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie die Mutter nach dem Lösen der Parkbremse automatisch um einen Betrag vorwärts bewegt, der kleiner ist als der Betrag, der für die Bremsbewegung der Parkbremse erforderlich ist. In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor oder die elektronische Steuereinheit mit einer Taste gekoppelt. In einigen Ausführungsformen kann der Fahrer des Fahrzeugs die elektromechanische Parkbremse mit Hilfe der Taste aktivieren. Der Elektromotor, der so konfiguriert ist, dass er die Spindel des elektromechanischen Feststellbremsenaktuators dreht, kann in einigen Ausführungsformen am Bremssattel befestigt sein.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben.
- 1(a) bis 1(c) zeigen ein Bremssystem gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2(a) bis 2(c) zeigen ein Bremssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3(a) bis 3(c) zeigen ein Bremssystem gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 4(a) bis 4(c) zeigen ein Bremssystem gemäß einer vierten Ausführungsform,
- 5(a) bis 5(d) zeigen ein Bremssystem gemäß einer fünften Ausführungsform,
- 6(a) bis 6(c) zeigen ein Bremssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform, und
- 7(a) bis 7(d) zeigen eine detaillierte Ansicht des Bremssystems.
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1(a) zeigt ein Bremssystem für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht. Das Bremssystem umfasst einen Bremskolben 1. Der Bremskolben ist in einem Zylinder 2 eines Bremssattelgehäuses angeordnet. Zwischen dem Bremskolben 1 und dem Zylinder 2 ist ein Dichtungsring 3 angeordnet, der eine Abdichtung zwischen einer innerhalb und hinter dem Bremskolben angeordneten Hydraulikkammer 4 und einem Äußeren gewährleistet. Die Hydraulikkammer 4 steht über Hydraulikleitungen mit einem Hauptzylinder (nicht dargestellt) in Fluidverbindung, so dass die Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikkammer 4 für eine hydraulische Betätigung einer Bremsbewegung (nach links) des Bremskolbens 1 unter Druck gesetzt werden kann. Wenn der Bremskolben 1 die Bremsbewegung ausführt, wird ein Bremsbelag (nicht dargestellt), der mit einem vorderen Teil des Bremskolbens 1 verbunden ist, gegen eine Bremsscheibe (nicht dargestellt) eines Rades gedrückt, um ein fahrendes Fahrzeug abzubremsen oder anzuhalten. Um sicherzustellen, dass ein geparktes Fahrzeug bewegungslos bleibt, kann die Antriebsbewegung des Bremskolbens 1 durch einen elektromechanischen Feststellbremsenaktuator einer elektronischen Parkbremse ausgelöst werden. Der elektromechanische Feststellbremsenaktuator umfasst einen Elektromotor (nicht abgebildet), der am Bremssattelgehäuse (rechts) befestigt ist, und eine Spindel 5. Die Spindel 5 mit einer Verzahnung auf der Außenfläche kann durch Betätigung des Elektromotors in Drehung versetzt werden. Die Spindel 5 nimmt eine Mutter 6 auf, die auf einer Innenfläche eine Verzahnung aufweist. Die Mutter 6 umfasst ein Drehsicherungselement 7, das durch Rippen auf einer Außenfläche der Mutter 6 gebildet wird. Das Drehsicherungselement 7 der Mutter 6 steht in Eingriff mit dem Bremskolben 1, um eine Drehbewegung der Mutter 6 zu verhindern. Wenn die Spindel 5 durch den Elektromotor gedreht wird, führt die Mutter 6 eine Translationsbewegung (nach links oder rechts) aus. Bei Betätigung der elektronischen Parkbremse wird die Spindel 5 so gedreht, dass sich die Mutter 6 nach links bewegt. In diesem Fall drückt eine Stirnfläche 8 der Mutter 6 gegen den Bremskolben 1, um die Bremsbewegung des Bremskolbens 1 auszulösen und damit die Parkbremse zu aktivieren. Ein elastisches Element 9 ist zwischen der Mutter 6 und dem Bremskolben 1 angeordnet, um die Bewegung der Mutter 6 und des Bremskolbens 1 in einigen Fällen zu koppeln. Das elastische Element 9 ist gebildet durch einen geformten Ring mit eiförmigem Querschnitt, kann aber auch ein O-Ring sein. Das elastische Element 9 kann in der gezeigten Ausführungsform aus einem Elastomer, z. B. Gummi, bestehen, kann aber in anderen Ausführungsformen andere Eigenschaften haben, wie nachstehend erläutert.
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1(b) zeigt eine Detailansicht der Kopplung zwischen der Mutter 6 und dem Bremskolben 1. Sich entsprechende und wiederkehrende Merkmale in den verschiedenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Kopplung umfasst einen abgewinkelten Ausschnappmechanismus mit Spiel. Das elastische Element 9 wird in einer Nut 10 der Mutter 6 gehalten und berührt eine Innenfläche 11 des Bremskolbens 1. Die Innenfläche 11 des Bremskolbens 1 ist so verjüngt, dass sie auf der dem Bremsbelag zugewandten Seite (links) einen größeren Innendurchmesser aufweist. Das elastische Element 9 und die Innenfläche 11 des Bremskolbens 1 koppeln die Mutter 6 und den Bremskolben 1 so, dass der Bremskolben 1 bei einer Bewegung der Mutter 6 nach rechts beim Lösen der elektronischen Parkbremse zurückgezogen wird, d. h. wenn der Elektromotors so betätigt wird, dass sich die Spindel 5 in eine Richtung dreht, die zu einem Zurückziehen der Mutter 6 führt. Außerdem ist die Kopplung zwischen der Mutter 6 und dem Bremskolben 1 so beschaffen, dass sich der Bremskolben nach links bewegen kann, um die Bremsbewegung auszuführen, wenn die Hydraulikbremse betätigt wird. In diesem Fall können die Mutter 6 und die Spindel 5 unbeweglich sein. Wenn die hydraulische Betätigung der hydraulischen Bremse gelöst wird, koppeln das elastische Element 9 und die geneigte Innenfläche 11 die Mutter 6 und den Bremskolben 1 so, dass der Bremskolben 1 durch das elastische Element 9 zurückgezogen (nach rechts gedrückt/gezogen) wird. Der Bremskolben 1 weist außerdem eine Kante 12 auf, die neben der Innenfläche 11 ausgebildet ist. Die Kante 12 bildet einen Entkopplungspunkt. Wenn die Spindel 5 durch den Elektromotor so gedreht wird, dass die Mutter 6 weiter nach rechts zurückgezogen wird, als dies normalerweise zum Lösen der elektronischen Parkbremse geschieht, kann die Verbindung zwischen der Mutter 6 und dem Bremskolben 1 zum Auswechseln des Bremsbelags gelöst werden, da das elastische Element 9 nach rechts über die Kante 12 des Bremskolbens 1 gleitet. Bei einer späteren Betätigung der Parkbremse, bei der sich die Mutter nach rechts bewegt, kann die Mutter 6 wieder mit dem Kolben 1 in Eingriff kommen, so dass das elastische Element 6 wieder mit der schrägen Innenfläche 11 des Bremskolbens 1 in Kontakt kommt. Eine perspektivische Ansicht der Mutter 6 und des elastischen Elements 9 ist in 1(c) dargestellt.
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Das Bremssystem nutzt den Rückzug der Mutter 6 beim Lösen der Parkbremse oder der Hydraulikbremse, um den Bremskolben von der Bremsscheibe zu ziehen. Die Mutter 6 ist über ein elastisches Element 9 mit dem Bremskolben 1 gekoppelt, das ein Lösen ermöglicht, wenn der Bremskolben 1 bei Betätigung der hydraulischen Bremse durch hydraulischen Druck nach vorne bewegt werden muss. Das elastische Element 9 ermöglicht außerdem die Bewegung des Bremskolbens 1 um ein Spiel, wenn nur kleine Bewegungen erforderlich sind. Das elastische Element 9 unterstützt darüber hinaus eine zurückziehende Wirkung des Dichtungsrings 3 und ermöglicht einen zusätzlichen Rückzug. Das elastische Element 9 ermöglicht außerdem ein aktives Zurückziehen, bis eine Ablösekraft erreicht ist. Das elastische Element ermöglicht auch die Wiedereinrastung, wenn die elektronische Parkbremse betätigt wird.
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Die 2(a) bis 2(c) zeigen eine weitere Ausführungsform des elastischen Elements 9 des Bremssystems. In dieser Ausführung wird das elastische Element 9 durch einen Gummivierring gebildet, der einen quadratischen Querschnitt aufweist. Die 3 a) bis 3 c) zeigen eine weitere Ausführungsform des elastischen Elements 9 des Bremssystems. In dieser Ausführung wird das elastische Element 9 durch einen metallischen Mehrfach-Federring mit mehreren Blattfederelementen 17, die äquidistant um den Umfang des elastischen Elements angeordnet sind, gebildet. Die 4 a) bis 4 c) zeigen eine weitere Ausführungsform des elastischen Elements 9 des Bremssystems. Bei dieser Ausführung umfasst das elastische Element 9 mehrere federbelastete Kugeln 13, die in einer Vertiefung 14, z. B. einer Nut, an der Innenfläche des Bremskolbens 1 aufgenommen werden. Die federbelasteten Kugeln 13 werden in einer Bohrung 15 gehalten, die als Durchgangsloch in der Mutter 6 ausgebildet ist. Die federbelasteten Kugeln 13 werden jeweils von einer Feder 16 getragen, die in einem breiteren Abschnitt der Bohrung 15 aufgenommen ist. Die 5(a) bis 5(d) zeigen eine weitere Ausführungsform des elastischen Elements 9 des Bremssystems. Bei dieser Ausführung ist wird das elastische Element 9 durch einen metallischen Federring mit rundem Querschnitt gebildet. Wie in 5(d) dargestellt, kann das elastische Element 9 als geschlitzter Ring ausgebildet sein, der in einem Ringabschnitt eine Öffnung aufweist. Auf diese Weise kann eine geeignete Elastizität des elastischen Elements 9 erreicht werden. Darüber hinaus ermöglicht das elastische Element 9 durch die Öffnung den Durchfluss von Flüssigkeit in Längsrichtung, um ein zuverlässiges Entweichen von Luftblasen und einen Druckausgleich der Bremsflüssigkeit zu ermöglichen.
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In den 6(a) bis 6(c) ist eine weitere Ausführungsform des Bremssystems dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das elastische Element 9 an einer Innenfläche des Bremskolbens 1 befestigt. Das elastische Element 9 ist in einer Nut in der Innenfläche des Bremskolbens 1 angeordnet und berührt eine Außenfläche der Mutter 6. Die Funktionsweise ist wie oben oder unten für den Fall beschrieben, dass das elastische Element 9 an der Mutter 6 befestigt ist. 6(c) zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils des Bremskolbens 1, aus der die Position des elastischen Elements 9 in der Nut in der Innenfläche des Bremskolbens 1 ersichtlich ist.
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In den 7(a) bis 7(d) ist das Bremssystem detaillierter dargestellt. Wie dargestellt, wird das elastische Element 9 in der in der Mutter 6 ausgebildeten Nut 10 gehalten. Die Nut 10 hat eine geneigte Bodenfläche 18, die in Kontakt mit dem elastischen Element 9 steht. Die Neigung der Bodenfläche 18 ist so beschaffen, dass sie sich nach rechts verjüngt. Das elastische Element 9 wird zwischen der geneigten Bodenfläche 18 der Nut 10 und der schrägen Innenfläche 11 des Bremskolbens 1 gehalten. In der in 7(a) dargestellten Situation sind die Parkbremse und die Hydraulikbremse angezogen und das elastische Element 9 in einem rechten (tieferen) Teil der Nut 10 angeordnet. Wie in 7(b) dargestellt, bewegt sich die Mutter 6, wenn die Parkbremse ausgeschaltet wird, nach rechts vom Bremskolben 1 weg. Infolgedessen bewegt sich das elastische Element 9 in Richtung eines linken (flacheren) Abschnitts der Nut 10, und es gibt im Wesentlichen keine Auswirkungen auf den Bremskolben 1, bis das elastische Element 9 ein linkes Ende der Nut 10 erreicht. Wie in 7(c) gezeigt, wird das elastische Element 9 zwischen der schrägen Fläche 11 des Bremskolbens 1 und der Bodenfläche 18 der Nut 10 eingeklemmt, wenn der Hydraulikdruck kurz nach dem Abschalten der Parkbremse abgelassen wird. Dadurch zieht die Mutter 6 den Bremskolben 1 nach rechts, um das Zurückziehen des Bremskolbens 1 zu unterstützen. Außerdem bewegt sich der Bremskolben 1 durch die vom Dichtungsring 3 erzeugte Rückzugskraft weiter nach rechts. Bei rein hydraulischer Betätigung befindet sich das elastische Element in einem rechten Ende der Nut 10, wie in 7(d) gezeigt, wobei das elastische Element 9 die vom Dichtungsring 3 erzeugte Rückzugskraft nicht stört.
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Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele, die lediglich in den beispielhaften Ausführungsformen offenbart sind, können miteinander kombiniert und auch einzeln beansprucht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremskolben
- 2
- Zylinder
- 3
- Dichtungsring
- 4
- Hydraulikkammer
- 5
- Spindel
- 6
- Mutter
- 7
- Drehsicherungselement
- 8
- Stirnfläche der Mutter
- 9
- elastisches Element
- 10
- Nut der Mutter
- 11
- Innenfläche des Bremskolbens
- 12
- Kante
- 13'
- Blattfederelemente
- 13
- federbelastete Kugeln
- 14
- Vertiefung
- 15
- Bohrung
- 16
- Feder
- 17
- Federelemente
- 18
- Bodenfläche der Nut
