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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer kombinierten,
hydraulischen Betriebs- und Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremsgehäuse, in
dem ein hydraulischer Betriebsdruckraum von einem Bremskolben begrenzt
ist, wobei der Bremskolben mit mindestens einem Bremsbelag zusammenwirkt,
der mit einem weiteren Element im Sinne einer Erzielung einer Bremswirkung
in Eingriff bringbar ist, wobei die Bewegung des Bremskolbens zur
Durchführung
eines Feststellbremsvorganges mittels einer Verriegelungsvorrichtung
verhindert wird, wobei die Verriegelungsvorrichtung durch eine Bewegung
eines Kraftübertragungselements,
dessen Position ermittelbar ist, aktiviert wird. Außerdem betrifft
die Erfindung eine kombinierte, hydraulische Betriebs- und Feststellbremse.
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Eine
derartige hydraulische Betriebs- und Feststellbremse sowie ein Verfahren
zu deren Betrieb ist beispielsweise aus der WO 2004/027282 A1 bekannt
und dort insbesondere anhand der 7 beschrieben.
Ein Kraftübertragungselement,
durch dessen Bewegung eine Verriegelungsvorrichtung aktivierbar
ist, ist bei der vorbekannten Bremse als Schieber ausgebildet. Dieser
Schieber ist von einem Elektromagneten betätigbar. Eine Positionsermittlung
des Schiebers wird mit Hilfe einer durch die Schieberbewegung verursachten
Induktivitäts änderung
der Spule des Elektromagneten bestimmt. Die Ermittlung der Induktivitätsänderung
ist mit einem relativ großen
technischen Aufwand verbunden und bei geringen Bewegungen des Kraftübertragungselementes
relativ ungenau, was als weniger vorteilhaft anzusehen ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer
kombinierten, hydraulischen Betriebs- und Feststellbremse der eingangs genannten
Gattung dahingehend zu verbessern, dass eine Positionsermittlung
des Kraftübertragungselement
mit einfachen Mitteln präzise
durchgeführt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch
gelöst,
dass die Positionsermittlung des Kraftübertragungselementes durch
eine elektrische Widerstandsmessung realisiert wird.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Positionsermittlung des Kraftübertragungselementes
zur Bestimmung, ob die Feststellbremse im Sinne eines Feststellbremsvorganges
aktiviert oder gelöst
ist, ausgewertet wird.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die elektrische Widerstandsmessung zwischen einem mit dem Kraftübertragungselement
verbundenen Teil und dem Bremsgehäuse durchgeführt.
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Dabei
ist vorgesehen, dass einem Aktivierungszustand der Feststellbremse
ein hoher Widerstandswert zugeordnet wird, während einem gelösten Zustand
ein niedriger Widerstandswert zugeordnet wird.
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Bei
einer weiteren, besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
vorgesehen, dass ein zum Lösen
der Feststellbremse notwendiger hydraulischer Druckaufbau beendet
wird, wenn eine Positionsveränderung
des Kraftübertragungselementes
ermittelt wird.
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Die
oben genannte Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass Mittel vorgesehen sind, die die Position des Kraftübertragungselementes
durch eine elektrische Widerstandsmessung ermitteln.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführung
des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das Kraftübertragungselement
einen elektrisch leitfähigen
Kragen und einen mit dem Kragen fest verbundenen, elektrisch isolierten
Stößel aufweist,
wobei der Kragen in und außer
Kontakt mit einem elektrisch leitfähigen Teil bringbar ist.
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Außerdem sind
ein mit dem Kraftübertragungselement
verbundenes Teil und das Bremsgehäuse mit elektrischen Anschlüssen versehen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang
mit der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert,
deren einzige Figur eine axiale Schnittdarstellung einer kombinierten,
hydraulischen Betriebs- und Feststellbremse zeigt, an der erfindungsgemäße Verfahren
durchgeführt
werden kann.
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Die
in 1 dargestellte kombinierte, hydraulische Betriebs-
und Feststellbremse weist ein Bremsgehäuse 1 auf, welches
den äußeren Rand
einer nicht dargestellten Bremsscheibe und zwei ebenfalls nicht
dargestellte Bremsbeläge umgreift.
Das Bremsgehäuse 1 bildet
auf seiner Innenseite einen Bremszylinder 5, der einen
Bremskolben 6 axial verschiebbar aufnimmt. In den zwischen
Bremszylinder 5 und Bremskolben 6 gebildeten Betriebsdruckraum 7 kann
mittels eines hydraulischen Anschlusses 8 Bremsflüssigkeit
zugeführt
werden, so dass sich ein Bremsdruck aufbaut, der den Bremskolben 6 axial zur
Bremsscheibe hin verschiebt. Dadurch wird der dem Bremskolben 6 zugewandte
Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei als Reaktion das Bremsgehäuse 1 sich
in der entgegengesetzten Richtung verschiebt und dadurch auch den
anderen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt.
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Wie 1 außerdem zu
entnehmen ist, ist ein Arbeitsspeicher 10 an der dem Bremskolben 6 abgewandten
Seite des Bremsgehäuses 1 angeordnet.
Der Arbeitsspeicher 10 besteht im Wesentlichen aus einem
hydraulischen Speicherdruckraum 9, einem den Speicherdruckraum 9 begrenzenden
Speicherkolben 11 sowie einem Federelement 12,
das im gezeigten Beispiel als ein Paket von Tellerfedern ausgeführt ist
und sich am Speicherkolben 11 abstützt. Die im Arbeitsspeicher 10 gespeicherte
Energie wirkt während
eines Feststellbremsvorganges auf den Bremskolben 6, wie
nachfolgend noch näher
erläutert
wird. Dadurch wird erreicht, dass die auf die Bremsbeläge einwirkende
Zuspannkraft von thermisch bedingten Längenänderungen im Bereich des Bremsgehäuses 1 nahezu
unabhängig
ist.
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Eine
Verriegelungsvorrichtung, die zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion
erforderlich ist, ist bei der in 1 dargestellten
Ausführung
durch ein Spindelgetriebe bzw. eine Gewindemutter-Spindel-Anordnung 14 gebildet.
Die erwähnte
Gewindemutter-Spindel-Anordnung 14 besteht aus einer Gewindemutter 15 sowie
einer Spindel 16, die mittels eines nicht selbsthemmenden
Gewindes miteinander in Verbindung stehen. Dabei ist die Gewindemutter 15 mit
dem Bremskolben 6 starr verbunden, während die Spindel 16 an
ihrem dem Bremskolben 6 abgewandten Ende eine vorzugsweise
konische erste Reibfläche 17 aufweist,
die mit einer im Speicherkolben 11 verdrehgesichert angeordneten
zweiten Reibfläche 18 in
und außer
Eingriff bringbar ist. Zu diesem Zweck ist ein Kraftübertragungselement 2 vorgesehen,
das von einer zylindrischen Stufenbohrung 13 im Speicherkolben 11 aufgenommen
wird und durch ihn hindurchragt und ein Zentrallager 21 für die Spindel 16 bildet.
Nach einer Relativbewegung des Kraftübertragungselementes 2 gegenüber dem
Speicherkolben 11 wird die Funktion des Zentrallagers 21 aufgehoben
und die beiden Reibflächen 17, 18 stehen miteinander
in Eingriff, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Außerdem spannt
eine sich am Speicherkolben 11 abstützende Feder 19 unter
Zwischenschaltung eines Axiallagers 20 die Spindel 16 in
Richtung auf die zweite Reibfläche 18 bzw.
auf das Zentrallager 21 vor.
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Die
kombinierte, hydraulische Betriebs- und Feststellbremse ist in 1 in
gelöstem
Zustand der Feststellbremse dargestellt. Zur Verriegelung der Feststellbremse
wird durch einen nicht näher
bestimmten Druckerzeuger zunächst
sowohl im Betriebsdruckraum 7 als auch im Speicherdruckraum 9 ein
hydraulischer Druck aufgebaut. Dazu muss ein elektrisch schaltbares
Ventil, das vorzugsweise als ein stromlos geschlossenes (SG-) Ventil 24 ausgebildet
ist, in seine offene Schaltstellung gebracht werden. Als Reaktion
auf den Druckaufbau im Betriebsdruckraum 7 verschiebt sich
der Bremskolben 6 in der Zeichnung nach links, während der
Speicherkolben 11 in der Zeichnung nach rechts entgegen
der Kraftwirkung des vorgespannten Federelements 12 verschoben
wird. Bei diesem Vorgang wird das Federelement 12 komprimiert.
Der Speicherkol ben 11 nimmt dabei das Kraftübertragungselement 2 mit,
indem sich ein am Kraftübertragungselement 2 ausgebildeter
Kragen 4 am Übergang
zwischen kleinerem und größerem Durchmesser
der Stufenbohrung 13 abstützt. Der Speicherkolben 11 und
damit das Kraftübertragungselement 2 werden
durch den eben erwähnten
Druckaufbau im Speicherdruckraum 9 in 1 nach
rechts verschoben bis eine mit dem Kraftübertragungselement 2 in
kraftübertragender
Verbindung stehende Ankerplatte 23 an einem elektromagnetischen
Aktuator 3 zur Anlage kommt. Bei diesem Vorgang liegt die
Spindel 16 aufgrund der Kraftwirkung der Feder 19 weiterhin
am Zentrallager 21 an, wodurch die beiden Reibflächen 17, 18 nicht
in Eingriff treten können.
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Zeitgleich
zur eben erwähnten
Ansteuerung des Ventils 24 wird der elektromagnetische
Aktuator 3 bestromt, wodurch die Ankerplatte 23 in
ihrer eben beschriebenen Anschlagposition vom elektromagnetischen
Aktuator 3 arretiert wird. Bei einem anschließenden Druckabbau
im Betriebsdruckraum 7 und im Speicherdruckraum 9 bewegt
sich der Bremskolben 6 in der Zeichnung nach rechts während sich
der Speicherkolben 11 nach links bewegt. Durch die Arretierung
des Kraftübertragungselementes 2 wird eine
Relativbewegung zwischen dem Kraftübertragungselement 2 und
dem Speicherkolben 11 ermöglicht, wodurch die Funktion
des Zentrallagers 21 für die
Spindel 16 aufgehoben wird und die beiden Reibflächen 17, 18 miteinander
in Eingriff gebracht werden. Das bereits erwähnte, vorgespannte Federelement 12 drückt den
Speicherkolben 11, die aufgrund der in Eingriff gebrachten
Reibflächen 17, 18 blockierte
Spindel 16, die Gewindemutter 15 und damit den
Bremskolben 6 in der Zeichnung nach links bzw. gegen die
nicht dargestellte Bremsscheibe. Dadurch ist die Fahrzeugbremse
in ihrem betätigten
Zustand verriegelt. Anschließend wird
der elektromagnetische Aktuator 3 nicht mehr bestromt und
die Ankerplatte 23 bzw. das Kraftübertragungselement 2 sind
nicht mehr arretiert. Das Ventil 24 ist stromlos geschaltet und
damit geschlossen. Die hydraulische Fahrzeugbremse benötigt also
keine elektrische Energie und keinen hydraulischen Druck um die
Verriegelung im zugespannten Zustand aufrecht zu erhalten, was als vorteilhaft
anzusehen ist.
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Zum
Lösen der
Verriegelung wird wiederum ein hydraulischer Druck im Betriebsdruckraum 7 sowie
nach einer entsprechenden Ansteuerung des SG-Ventils 24 auch
im Speicherdruckraum 9 ein hydraulischer Druck aufgebaut.
Der hydraulische Druck würde
wiederum den Bremskolben 6 in 1 nach links
und den Speicherkolben 11 nach rechts verschieben. Allerdings
ist es zum Lösen
der Feststellbremse ausreichend, wenn der Speicherkolben 11 entlastet
wird. Ein weiteres Federelement 22, welches das Kraftübertragungselement 2 zur
Anlage am Übergang
zwischen kleinerem und größerem Durchmesser
der Stufenbohrung 13 bringt, drückt das Kraftübertragungselement 2 in
Richtung der Spindel 16 und stößt die in Eingriff stehenden
Reibflächen 17, 18 bei
entsprechender Entlastung des Speicherkolbens 11 auf. Das
Kraftübertragungselement 2 bildet anschließend wieder
ein Zentrallager 21 für
die Spindel 16.
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Wie 1 zu
entnehmen ist, sorgt das eben erwähnte weitere Federelement 22 darüber hinaus dafür, dass
bei einer Betriebsbremsung, bei der nur der Betriebsdruckraum 7 mit
Druck beaufschlagt wird, das Kraftübertragungselement 2 nicht
verschoben wird, da es durch das weitere Federelement 22 entgegen
der Kraftwirkung des hydraulischen Drucks im Betriebsdruckraum 7 vorgespannt
ist. Der Speicherkolben 11 wird bei einer Betriebsbremsung ebenfalls
nicht verschoben, da der dem Betriebsdruckraum 7 zugewandte
Wirkdurchmesser des Speicherkolbens 11 kleiner ist als
der Wirkdurchmesser des Bremskolbens 6. Außerdem wirkt
das mit einer konstruktiv festgelegten Vorspannkraft ausgebildete
Federelement 12 entgegen der Druckbeaufschlagung im Betriebsdruckraum 7,
was eine Verschiebung des Speicherkolbens 11 während einer Betriebsbremsung
ebenfalls verhindert.
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Eine
Ermittlung der Position des Kraftübertragungselements 2 ist
vor allem deshalb notwendig, um zu bestimmen, ob die Feststellbremse
im Sinne eines Feststellbremsvorganges aktiviert oder gelöst ist.
Aus der Position des Kraftübertragungselementes 2 lässt sich
unmittelbar bestimmen, ob die Aktivierung der Feststellbremse bzw.
ob das Lösen
der Feststellbremse erfolgt ist. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass eine Positionsermittlung des Kraftübertragungselementes 2 durch eine
elektrische Widerstandsmessung durchgeführt wird. Dazu sind die Ankerplatte 23,
der Kragen 4 sowie der Speicherkolben 11 und das
Bremsgehäuse aus
einem elektrisch leitfähigen
Material gefertigt, während
ein mit dem Kragen 4 fest verbundener Stößel 27,
der das bereits erwähnte
Zentrallager 21 für die
Spindel 16 bildet, aus elektrisch isolierendem Material
hergestellt ist. Alternativ kann selbstverständlich auch der Stößel 27 aus
elektrisch leitfähigem
Material hergestellt sein und mit einem elektrisch isolierenden
Material überzogen
sein. Außerdem
sind die Ankerplatte 23 und das Bremsgehäuse 1,
wie aus 1 ersichtlich, mit elektrischen
Anschlüssen 29, 30 versehen.
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Wenn
sich die Feststellbremse in ihrem gelösten Zustand befindet, liegt
der Kragen 4 am Speicherkolben 11 an, wie 1 verdeutlicht.
Eine elektrische Widerstandsmessung liefert in diesem Fall einen
relativ niedrigen Wert, da die Verbindung zwischen den beiden elektrischen
Anschlüssen 29, 30 von
der Ankerplatte 23, über
den Kragen 4 und den Speicherkolben 11 auf das
Bremsgehäuse 1 ausschließlich über elektrisch
leitfähige
Bauteile erfolgt. Im Gegensatz dazu liefert die elektrische Widerstandsmessung,
wenn sich die Feststellbremse in ihrem aktivierten Zustand befindet,
einen hohen Widerstandswert, da in diesem Fall der elektrisch leitende Kragen 4 nicht
am Speicherkolben 11 anliegt und ein Stromfluss nur über den
elektrisch isolierten Stößel 27 erfolgen
kann.
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Wie
vorhin erwähnt
ist es zum Lösen
der Feststellbremse ausreichend, wenn der Speicherkolben 11 entlastet
wird, da das weitere Federelement 22, welches das Kraftübertragungselement 2 zur
Anlage am Übergang
zwischen kleinerem und größerem Durchmesser
der Stufenbohrung 13 bringt, das Kraftübertragungselement 2 in
Richtung der Spindel 16 drückt und die in Eingriff stehenden
Reibflächen 17, 18 aufstößt. Eine
Bewegung des Kraftübertragungselements 2 wird
in diesem Fall ermittelt, da nach dem Aufstoßen der Reibflächen 17, 18 der
Kragen 4 am Speicherkolben anliegt und sich somit der Messwert
der elektrischen Widerstandsmessung schlagartig ändert. Diese sehr genaue und
sichere Sensierung, dass das Kraftübertragungselement 2 die
Reibflächen 17, 18 auseinander
gestoßen
hat und wieder ein Zentrallager 21 für die Spindel 16 bildet
und somit die Feststellbremse gelöst ist, wird zur Steuerung
des hydraulischen Druckaufbaus verwendet. Der zum Lösen der
Feststellbremse notwendige Druckaufbau im Betriebs- und Speicherdruckraum 7, 9 wird
sofort beendet, wenn die elektrische Widerstandsmessung ergeben
hat, dass sich das Kraftübertragungselement 2 bewegt
hat und die Feststellbremse gelöst
ist. Durch diese Maßnahme
kann die Lösezeit
der Feststellbremse erheblich reduziert werden.
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Eine
weitere Folge der zuverlässigen
Positionsermittlung des Kraftübertragungselementes 2 ist, dass
das Ventil 24 und der Elektromagnet 3 parallel angesteuert
werden können,
das heißt,
dass lediglich zwei elektrische Leitungen zu der in 1 dargestellten
Bremse geführt
werden müssen.
Zum Lösen
der Feststellbremse werden demnach das Ventil 24 und der
Elektromagnet 3 bestromt. Allerdings darf der Elektromagnet 3 die
Ankerplatte 23 nicht festhalten, da sonst ein Lösen der
Feststellbremse nicht möglich wäre. Wenn
der Elektromagnet 3 die Ankerplatte 23 festhält, ist
keine Bewegung des Kraftübertragungselementes 2 möglich, sodass
mit Hilfe der elektrischen Widerstandsmessung festgestellt wird,
ob der Elektromagnet 3 die Ankerplatte 23 festhält, was
aufgrund des Abstands nicht zu erwarten ist.
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Für einen
Lösevorgang
der Feststellbremse wird also das Ventil 24 geöffnet und
der Elektromagnet 3 gleichzeitig über dieselbe elektrische Leitung bestromt.
Ein hydraulischer Druckaufbau im Speicherdruckraum 9 und
im Betriebsdruckraum 7 wird anschließend eingeleitet und wieder
beendet, wenn eine Bewegung des Kraftübertragungselements 2 ermittelt
wurde, das heißt
wenn das Kraftübertragungselement 2 die
Reibflächen 17, 18 aufgestoßen hat. Anschließend wird
die Bestromung des Ventils 24 und des Elektromagneten 3 beendet,
worauf sich das Ventil 24 schließt. Ein anschließender Druckabbau im
Speicherdruckraum 9 erfolgt über ein Rückschlagventil 28.
Nach erfolgtem Druckabbau sowohl im Betriebsdruckraum 7 als
auch im Speicherdruckraum 9 kann das Kraftfahrzeug ungebremst
bewegt werden.