DE19800643C2

DE19800643C2 - Elektrisch betätigte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19800643C2
Application number: DE1998100643
Authority: DE
Inventors: Rainer Schmid
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: DE19800643A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch betätigte Be triebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug gemäß Pa tentanspruch 1.

Feststellbremsen für Kraftfahrzeuge dienen dazu, ein halten des oder abgestelltes Fahrzeug gegen Wegrollen zu sichern. Insbesondere bei geneigter Fahrbahn muß das Wegrollen sicher verhindert werden.

Ausgehend von einer Trommel-Betriebsbremse sind bei herkömm lichen Feststellbremsen zwei Bremsbacken der hydraulischen Betriebsbremse mechanisch gegen die Innenwand einer Brems trommel gedrückt; im Falle der DE 196 20 344 A1 bzw. der DE 39 41 400 C2 sind dazu die Bremsbacken zur Feststellbrem sung in einer Bremsstellung durch elektrische Betätigung me chanisch verriegelbar. Ausgehend von einer Scheiben-Betriebs bremse sind herkömmlich die Feststellbremsen als zusätzlich angebrachte Bremssättel realisiert, die von Hand über Seilzü ge und Spannhebel gegen die Bremsscheibe gedrückt und in die ser Stellung arretierbar sind.

Der Aufwand für solche Feststellbremsen, die ausschließlich über die Reibkraft wirken, ist relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Auf wand eine zuverlässige und wirksame Feststellbremse für Kraftfahrzeuge zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die elektrisch betä tigte Betriebs- und Feststellbremse nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist durch die von der elektrisch betätigten Betriebsbremse konstruktiv und funktionell unabhängige Fest stellbremse mit einfachen Mitteln, insbesondere unter Mitbe nutztung einer an sich bereits vorhandenen Raddrehsignal-Er fassung, eine Sicherung gegen ein ungewolltes Wegrollen des Fahrzeuges gewährleistbar. Bevor das Kraftfahrzeug sich in Bewegung setzt, müssen die Feststellbremsen von der Bremsen steuerung durch ein elektrisches Steuersignal gelöst werden. Es ist gewährleistet, daß das Kraftfahrzeug sich auch bei einem Stromausfall nicht unbeab sichtigt in Bewegung setzen kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine elektrische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Feststellbremse;

Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Feststellbremse in einer auseinander geklappten Darstellung;

Fig. 3: die Feststellbremse nach Fig. 2 in einer seitlichen Teilansicht;

Fig. 4: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Feststellbremse in einer seitlichen Teilan sicht und

Fig. 5: die Feststellbremse nach Fig. 4 in einer Teilan sicht von vorn.

Eine Bremsanlage 1 (Fig. 1) für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern, das hier nicht weiter dargestellt ist, schließt vier Bremsen 2 ein, die je eine Bremsscheibe 3 und eine Betäti gungsvorrichtung in Gestalt eines Radbremsaktors 4 - im fol genden auch als Radbremsaktuator oder nur Aktor bezeichnet - aufweisen. Die Radbremsaktoren 4 sind in je einen zugehörigen Bremssattel 5 integriert, das heißt mit ihm zu einer Einheit zusammengefaßt. Der Bremssattel 5 ist als Schwimmsattel aus gebildet, über Bremsbeläge 6 wird bei Betätigung des Rad bremsaktors 4 ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 3 ausge übt. Die Bremsanlage 1 kann aber - ohne die Erfindung zu be einträchtigen - auch anders ausgebildet sein.

Die Radbremsaktoren 4 werden von einer Batterie 8 über Ver sorgungsleitungen 9 mit elektrischer Energie versorgt. Ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 wertet Signale von Rad drehzahlsensoren 12 aus, die an jedem Rad vorgesehen sind. Deren Signale gelangen über Signalleitungen 14 zu dem Steuer gerät 10.

Das Steuergerät 10 ist auch mit einem Bremswertgeber oder Pe dalsimulator 15 verbunden, der von dem Fahrer des Kraftfahr zeugs über ein Pedal 16 betätigt wird. Der Pedalkraftsimula tor 15 setzt die Bewegung des Bremspedals 16, das heißt die von dem Fahrer wie gewohnt ausgeübte Kraft, und den Pedalweg in elektrische Signale um. Die Pedalbetätigung wird durch mehrere Sensoren, zum Beispiel einem oder zwei Wegsensoren 18 und einem oder zwei Drucksensoren 19 in elektrische Signale umgewandelt, die über Signalleitungen 20 zu dem Steuergerät 10 gelangen und dort ausgewertet werden.

Das Steuergerät 10 ermittelt aus den Sensorsignalen Sollwerte für die Bremsbetätigung und übermittelt sie über Steuerlei tungen 22 an die einzelnen Radbremsaktoren 4. Zum Berechnen der Sollwerte für die Radbremsaktoren bei einem Eingriff von Antiblockier- oder Fahrstabilitätsregelungen werden von dem Steuergerät 10 weitere Sensorsignale ausgewertet, zum Bei spiel die Signale der Raddrehzahlsensoren 12 und Signale von Querbeschleunigungs- und Gierwinkelgeschwindigkeitssensoren, die hier, da sie für sich bekannt sind, nicht weiter erläu tert werden.

Die Radbremsaktoren 4 können an jedem Rad oder auch nur an Gruppen von Rädern vorgesehen sein. Sie werden elektrisch kontinuierlich betätigt oder gestellt und sie erzeugen für jedes Rad oder für jede Radgruppe einen unabhängigen Brems druck.

In dem elektronischen Steuergerät 10 werden auch Befehle des Fahrers ausgewertet, die dieser über einen Schalter oder der gleichen eingibt, um die Feststellbremse (siehe Fig. 2 bis 5) zu betätigen oder um sie wieder zu lösen. Bei Empfang ei nes Einrückbefehls für die Feststellbremse prüft das Steuer gerät 10, ob das Kraftfahrzeug sich nicht mehr bewegt, und gibt erst dann einen Steuerbefehl an die Feststellbremse, um diese zu betätigen oder einzurücken.

Bei einem ersten Beispiel einer Feststell bremse 24 (Fig. 2 und 3) ist die Bremsscheibe 3 an einer Radnabe 25 befestigt. Diese Radnabe weist an ihrer Stirnseite 26 entlang ihres äußeren Umfangs verteilte Vertiefungen oder Bohrungen 28 auf. Ein Verriegelungsbolzen, im folgenden als Bolzen 29 bezeichnet, wird durch eine Feder 30 in Richtung auf die Radnabe 25 gedrückt und kann in eine der Vertiefungen oder Bohrungen 28 eindringen, wenn diese ihm gegenübersteht.

An einem Radträger oder Bremsenträger 34 ist ein Elektro-Hub magnet 32 mit magnetischer Haltung befestigt, in dem der Bol zen 29 beweglich geführt ist. Der Bolzen ist gegen die magne tische Haltung durch die Feder 30 vorgespannt. Wird der Hub magnet ausgelöst, drückt die Feder 30 den Bolzen 29 gegen die Radnabe 25. Trifft der Bolzen nicht direkt in eine Vertiefung oder Bohrung 28, kann sich das Rad nach dem Lösen der Be triebsbremse nur noch ein kleine Stück weiterdrehen, bis der federbelastete Bolzen in die nächste Vertiefung oder Bohrung 28 einrastet.

Die Form des Bolzens 29 und die der Vertiefungen oder Bohrun gen 28 ist so ausgebildet, daß die Reibkraft zwischen Bolzen und Vertiefung zusammen mit der Druckkraft der Feder 30 ein selbsthemmendes System bilden; damit ist gewährleistet, daß sich einerseits die Verriegelung nicht selbsttätig öffnen kann und andererseits zum Entriegeln nur eine geringe Kraft benötigt wird, die der Hubmagnet 32 ohne weiteres aufbringen kann. Vor dem Aktivieren der Feststellbremse 24, muß das Steuergerät 10 sicher festgestellt haben, daß sich die Räder nicht mehr drehen. Zum Lösen der Feststellbremse wird der Hubmagnet 32 aktiviert und zieht den Bolzen 29 gegen die Fe derkraft aus der Vertiefung oder Bohrung 28 heraus, um ihn dann in seiner Ruhestellung mit magnetischer Haltung zu arre tieren.

Die Funktion der magnetischen Haltung in Ruhestellung und Verriegelungskraft mit Feder kann auch umgekehrt werden, so daß die Ruhestellung durch die Federkraft gehalten und die Verriegelung durch die magnetische Haltung bewirkt wird.

Die Bremsscheibe 3 und die Radnabe 25 sind an eine Achswelle 33 befestigt und drehen sich mit dem zugehörigen (hier nicht dargestellten) Rad. Der Hubmagnet 32 und der Bolzen 29 hinge gen sind an einem sich nicht drehenden Teil des Fahrgestells, zum Beispiel an einem Radträger oder Bremsenträger 34, befe stigt.

Bei einer anderen Feststellbremse 36 (Fig. 4 und 5) weist eine mit der Bremsscheibe 3 und der Achs welle 33 verbundene Radnabe 38 an ihrem äußeren Umfang eine Verzahnung 39 auf. Eine schwenkbar gelagerte Sperrklinke 40 wird durch eine Feder 41 von außen in Richtung auf die Ver zahnung 39 gedrückt. Sie weist einen Vorsprung 42 auf, der in eine Zahnlücke 44 eindringen kann, wenn er ihr gegenüber liegt. Die Sperrklinke 40 wird mit ihrem Vorsprung 42 erst dann in eine Zahnlücke 44 eindringen, wenn ein Hubmagnet mit magnetischer Haltung 45 elektrisch ausgelöst wird.

Sowohl bei der Feststellbremse 24 als auch bei der Feststell bremse 36 werden die Hubmagneten 32 bzw. 45 von dem Steuerge rät 10 gesteuert. Dieses wertet die Signale der Raddrehzahl sensoren 12 aus und ist deshalb jederzeit darüber informiert, ob sich die Räder noch drehen oder ob das Kraftfahrzeug stillsteht. Nur bei Stillstand gibt das Steuergerät 10 die Hubmagneten 32 oder 45 frei. Der Bolzen 29 wird dann durch die Feder 30 in eine der Bohrungen 28 hinein gedrückt, wo durch das Kraftfahrzeug in einfacher und wirksamer Weise ge gen ein Wegrollen gesichert ist.

Bei der Feststellbremse 36 gibt das Steuergerät 10, wenn es einen Stillstand des Kraftfahrzeugs erkennt und einen ent sprechenden Fahrerbefehl erhält, den Hubmagneten 45 frei und damit kann der Vorsprung 42 der Sperrklinke 40 in eine Zahn lücke 44 eindrücken, wodurch das Kraftfahrzeug ebenfalls ge gen ein Wegrollen gesichert ist.

Vor dem Wiederanfahren muß die Feststellbremse durch einen Fahrerbefehl gelöst werden. Das Steuergerät 10 empfängt den Fahrerbefehl und steuert den Hubmagneten 32 oder den Hubma gneten 45. Damit werden der Bolzen 29 oder die Sperrklinke 40 von der Radnabe 25 bzw. 38 weggezogen und das Rad kann sich wieder frei drehen.

In der Regel genügt es, zwei der Räder des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise die hinteren Räder, mit einer Feststellbremse 24 oder 36 zu versehen. Da der Aufwand für diese Bremsen aber gering ist, kann jedes Rad mit einer solchen Feststellbremse versehen werden.

Im Falle eines Stromausfalls im Kraftfahrzeug können die Hub magneten 32 und 45 nicht ausgelöst oder bestromt werden, die Feststellbremse bleibt eingerückt und das Kraftfahrzeug kann sich nicht ungewollt in Bewegung setzen.

Ein Vorteil der Feststellbremsen 24 und 36 ist, daß sie eine formschlüssige und nicht nur eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Rädern und dem Fahrgestell ergeben, und daß da durch die Feststellbremse wartungsfrei und zuverlässiger so wie nicht so störanfällig wie herkömmliche Feststellbremsen ist. Sie kann an jeder beliebigen Stelle der Radnaben eines Kraftfahrzeugs angebracht werden. Der zusätzliche Einbau ei ner Handbremse entfällt.

Claims

1. Elektrisch betätigte Betriebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug

1. mit einer elektrisch gesteuerten Betriebsbremse (2) und einem elektronischen Steuergerät (10), das Raddrehsignale auswertet und die Betriebsbremse (2) steuert,
2. mit einer Feststellbremse (24), bei deren Betätigung ein fahrgestellseitiger Vorsprung (29) in zumindest eine Aus sparung (28; 39) eines mit einem Rad verbundenen Teils ein geführt ist,
3. mit einer durch das Steuergerät (10) verhinderten Einfüh rung des Vorsprungs (29) in die Aussparung (28; 39) bei ei nem die Drehung des Rades signalisierenden Raddrehsignal.

2. Elektrisch betätigte Betriebs- und Feststellbremse nach Anspruch 1

1. mit über den Umfang einer Radnabe (25) verteilten Ausspa rungen in Form von Vertiefungen oder Bohrungen (28),
2. mit einer Ausbildung des Vorsprungs (29) in Form eines Bolzen, der durch eine Feder (30) in Richtung der Vertie fung oder Bohrung (28) vordrückbar und durch einen elek trischen Hubmagneten (32) von der Vertiefung oder Bohrung (28) rückziehbar ist.

3. Elektrisch betätigte Betriebs- und Feststellbremse nach Anspruch 1

1. mit über den Außenumfang einer Radnabe (25) verteilten Aussparungen in Form von Verzahnungen (39),
2. mit einer Ausbildung des Vorsprungs (29) in Form einer Sperrklinke (40), die durch eine Feder (41) in Richtung auf die Verzahnung (39) vordrückbar und durch einen elek trischen Hubmagneten (45) von der Verzahnung (39) rück ziehbar ist.

4. Elektrisch betätigte Betriebs- und Feststellbremse nach Anspruch 3

1. mit einer Ausbildung des Hubmagneten (32; 45) in Form eines Elektromagneten mit magnetischer Haltung.