DE102014006152A1

DE102014006152A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014006152A1
Application number: DE201410006152
Authority: DE
Inventors: Ralph Mayer; Gernot Sprandel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem über ein Bremspedal betätigbaren und in einem Bremssattel (2) hubverstellbar gelagerten Bremsbelag (3), der bei Betätigung des Bremspedals auf eine Bremsscheibe (4) einwirkt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der zumindest eine Bremsbelag (3) eine mit Bremsflüssigkeit befüllte Kammer (5) aufweist, die sich bei Betätigung des Bremspedals vergrößert und dabei gegenüber dem Bremssattel (2) abstützt und gleichzeitig den Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (4) drückt. Hierdurch kann eine kompakt bauende und konstruktiv einfach aufgebaute Bremsanlage (1) geschaffen werden, die zudem ohne den bislang erforderlichen Bremskolben auskommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem über ein Bremspedal betätigbaren und in einem Bremssattel verstellbar gelagerten Bremsbelag gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Bremsanlage ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 198 58 764 A1 ist eine gattungsgemäße Bremsanlage bekannt, die eine von einem Bremspedal über elektrische Leitungen gesteuerte Betätigungsvorrichtung aufweist, welche als ein an einem Bremssattel eines jeden Rades montierter elektromechanischer Radbremsaktor ausgebildet ist. Der Radbremsaktor enthält einen von einem Elektromotor in Richtung auf eine Bremsscheibe angetriebenen Bremskolben, durch den zwei Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe gedrückt bzw. von dieser gelöst werden. Ein piezoelektrisches Element ist dabei mit dem Bremskolben verbunden, der durch den Elektromotor mit einer unter einem vorgegebenen Wert liegenden Zugspannung bewegt und durch das piezoelektrische Element nach Erreichen des vorgegebenen Wertes mit einer über diesem Wert liegenden Zugspannkraft gegen die Bremsbeläge gedrückt wird. Hierdurch soll insbesondere eine elektrisch betätigbare Bremsanlage geschaffen werden, bei der keine hohen Reibungskräfte auftreten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Bremsanlage der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine kompakte und zugleich konstruktiv einfache Bauweise erlaubt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem über ein Bremspedal betätigbaren und in einem Bremssattel hubverstellbar gelagerten Bremsbelag anzugeben, der nicht an einem hubverstellbaren Kolben gelagert ist, sondern der selbst eine mit Bremsflüssigkeit befüllte Kammer aufweist, welche sich bei Betätigung des Bremspedals vergrößert und dabei gegenüber dem Bremssattel abstützt und gleichzeitig den Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt und dadurch das Kraftfahrzeug abbremst. Die erfindungsgemäße Bremsanlage weist somit im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Bremsanlagen keinen Bremskolben mehr auf, wodurch dieser und dessen Lagerung im Bremssattel komplett entfallen können. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine konstruktiv deutlich vereinfachte Bauweise, sondern zugleich auch durch die Reduzierung der Teilevielfalt eine kostengünstige Lösung. Insbesondere können nicht nur der Kolben, sondern auch zugehörige Dichtungen und Staubmanschetten entfallen. Gleichzeitig ergeben sich Fertigungsvorteile hinsichtlich des Bremssattels, der beispielsweise gebaut, geschmiedet, als Gussteil oder als Verbundwerkstoff ausgebildet werden kann. Daneben bietet die erfindungsgemäße Bremsanlage auch das Potential eine Hilfskraftunterstützung, beispielsweise einen Bremskraftverstärker mit gesamter Unterdruckanlage, zu erübrigen, wodurch sich weitere konstruktive Vereinfachungen ergeben. In diesem Zusammenhang können auch ein Vakuumsensor sowie Leitungen zu diesem entfallen. Durch den Entfall des Bremskraftverstärkers kann auch eine Schwellzeitreduzierung erzielt werden, wodurch beispielsweise eine Reduzierung des Bremswegs erreicht werden kann. Der Entfall des Bremskraftverstärkers ist dabei insbesondere darauf zurückzuführen, dass die erfindungsgemäße Bremsanlage vergleichsweise große Bremsbelagflächen mit homogener Flächenpressung aufweist und dadurch weniger stark zum Erreichen der gleichen Bremswirkung gegen die Bremsscheibe drücken muss. Auch sind die Verstellwege deutlich kürzer. Durch den Umstand, dass bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage eine deutlich vergrößerte Belagfläche zum Aufbau eines hydraulischen Druckniveaus zur Verfügung steht, ist eine Reduzierung eines Blockierdruckniveaus auf ca. 1/3 des bisherigen Wertes möglich. Bisherige Bremsanlagen mit Kolbensattel und zugehöriger Belagfläche wiesen beispielsweise eine Größe von 28 cm² Belagfläche auf, wogegen die Belagfläche des erfindungsgemäßen Bremsbelags beispielsweise ca. 98 cm² aufweist und dadurch deutlich größer ist. Eine derart vergrößerte Belagfläche erlaubt die zuvor beschriebene Reduzierung des Blockierdruckniveaus. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass die erfindungsgemäße Bremsanlage restbremsmomentfrei ist, da sich die Bremsbeläge schnell und vollständig von der Bremsscheibe lösen, sofern das Bremspedal nicht mehr betätigt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Bremsscheibe als AMC-Bremsscheibe (Aluminium-Matrix-Component) oder als C/Si-Bremsscheibe ausgebildet. Bei einer AMC-Bremsscheibe ist eine Belagrezeptur beispielsweise derart aufgebaut, dass ein Teil der Inhaltsstoffe, die beim Bremsen reagieren, zunächst auf die Bremsscheibe übertragen werden und dort einen sogenannten Transferfilm bilden. Die Oberfläche des Belags reibt dadurch beim Bremsen nicht direkt auf der Bremsscheibe, sondern gegen den Transferfilm. Das schützt die metallische Scheibenoberfläche vor zu starkem Abrieb und vermindert zugleich die Entwicklung von Bremsstaub. Die meisten Reibkörner, welche beim Bremsen aus dem Bremsbelag austreten, werden wieder in den Reibfilm bzw. Transferfilm eingebettet und stehen somit dem Bremssystem bzw. der Bremsanlage auch für die folgenden Bremsungen zur Verfügung. Dies führt zu einem äußerst effektiven Energieumsatz der beiden Reibpartner über die gesamte Lebensdauer der Bremsanlage. Hierdurch muss aufgrund des geringen Belag- und Scheibenverschleißes auch lediglich ein geringer Nachstellweg vorgehalten werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der erfindungsgemäße Bremsbelag zweiteilig ausgebildet und die Kammer in einem elastischen Wellrohr angeordnet. Durch eine derartige Ausführungsform kann ein größerer Hub des Bremsbelags erreicht werden.
Zweckmäßig besitzt die erfindungsgemäße Bremsanlage eine Verschleißnachstelleinrichtung. Eine derartige Verschleißnachstelleinrichtung kann beispielsweise mechanisch arbeiten und insbesondere in den Bremssattel integriert sein, so dass beispielsweise ein Nachstellen der Bremsanlage ausschließlich im Service- und/oder Wartungsfall erfolgt. Rein theoretisch ist aber auch eine mechanisch automatisierte Verschleißnachstellenrichtung denkbar, welche beispielsweise mittels Keilen oder Scheiben arbeitet. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass die Verschleißnachstelleinrichtung hydraulisch arbeitet, insbesondere automatisiert, durch Aufbringen eines kurzfristigen hydraulischen Überdrucks, der über dem Druck der Betriebsbremsung liegt. Hierbei kann eine integrierte Verschleißmessung über die Hydraulikeinheit (Stromaufnahme eines Pumpenmotors, Förderleistung und Laufzeit der Pumpe) erfolgen, ebenso wie eine Nachstellung der einzelnen Bremsanlagen für jedes Fahrzeugrad. Hierdurch ist eine automatisierte Verschleißnachstellung bei identischem Pedalgefühl möglich, wobei ein bisher erforderlicher Verschleißfühler entfallen kann. Dies vereinfacht wiederum den konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsanlage und reduziert zudem die Teilevielfalt. Ein entsprechender Hinweis über einen entsprechenden Verschleiß kann dabei an einem Kombiinstrument radselektiv angezeigt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Bremsanlage entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Bremsanlage 1 für ein im Übrigen nicht dargestelltes Kraftfahrzeug zumindest einen über ein Bremspedal betätigbaren und gegenüber einem Bremssattel 2 hubverstellbar gelagerten Bremsbelag 3 auf, welcher bei Betätigung des Bremspedals auf eine Bremsscheibe 4 einwirkt und damit das Kraftfahrzeug abbremst. Erfindungsgemäß besitzt dabei der zumindest eine Bremsbelag 3 eine mit Bremsflüssigkeit befüllte Kammer 5, welche sich bei Betätigung des Bremspedals vergrößert und dabei gegenüber dem Bremssattel 2 abstützt und gleichzeitig den Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 4 drückt und das Kraftfahrzeug abbremst. Bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 ist somit ein bisher erforderlicher Bremskolben, auf welchem der eigentliche Bremsbelag angeordnet ist, nicht mehr erforderlich, was nicht nur zu einer konstruktiven Vereinfachung, sondern auch zu einer kostengünstigeren und kompakteren Bauweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 führt. Insbesondere spielt bei der Teilereduzierung nicht nur der Entfall eines entsprechenden Bremskolbens, sondern selbstverständlich auch der Entfall entsprechender Dichtungen und Staubmanschetten sowie weiterer Bauteile eine entscheidende Rolle. Die erfindungsgemäße Bremsanlage 1 besitzt somit einen adaptiven Bremsbelag 3 ohne konventionellen Bremskolben im Bremssattel 2. Die Befüllung der Kammer 5 kann dabei gegebenenfalls unter Vordruck erfolgen, wobei sich ein Bremsleitungsanschluss 6 am Bremsbelag 3 befindet und gegebenenfalls über eine Membran getrennt ist.
Die gemäß der 2 dargestellte Bremsanlage 1 funktioniert dabei im Wesentlichen ähnlich, wobei bei dieser Ausführungsform der Bremsbelag 3 ein Wellrohr 7 besitzt, welches einen im Vergleich zum Bremsbelag 3 gemäß der 1 größeren Hub ermöglicht. In diesem Fall ist somit der Bremsbelag 3 zweiteilig aufgebaut.
Generell kann bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 die Bremsscheibe 4 als MMC-Bremsscheibe (Metall-Matrix-Component), speziell auch als AMC-Bremsscheibe (Aluminium-Matrix-Component) oder als C/Si-Bremsscheibe ausgebildet sein. Hierdurch ist es insbesondere möglich, zum Bremsen einen Transferfilm auf der Bremsscheibe 4 durch sich aus dem Bremsbelag 3 lösende Teilchen zu schaffen, so dass ein Bremsen des Bremsbelages 3 direkt gegen die Bremsscheibe 4, sondern lediglich indirekt über den sich auf der Bremsscheibe 4 bildenden Transferfilm erfolgt. Hierdurch muss aufgrund des geringen Belag- und Scheibenverschleißes auch lediglich ein geringer Nachstellweg vorgehalten werden.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Bremsanlage 1 selbstverständlich auch eine Verschleißnachstelleinrichtung aufweisen, die in den Bremssattel 2 integriert ist und beispielsweise mechanisch im Servicefall eingestellt werden kann. Selbstverständlich ist auch eine mechanisch automatisierte Lösung, beispielsweise über Keile oder Scheiben denkbar. Eine derartige mechanisch automatisierte Verschleißnachstelleinrichtung bietet den Vorteil, dass die Verschleißnachstellung vom eigentlichen Bremssystem, das heißt von dessen Hydraulik, getrennt ist.
Eine alternative Verschleißnachstelleinrichtung kann beispielsweise eine in den Bremsbelag 3 integrierte Nachstellkammer aufweisen, wodurch ebenfalls eine Verschleißnachstellung getrennt von der Betriebshydraulik der Bremsanlage 1 ist. Auch eine automatisierte Verschleißnachstellung durch Aufbringen eines temporären Überdrucks ist denkbar, wodurch die Möglichkeit einer integrierten Verschleißmessung über die Hydraulikeinheit (Stromaufnahme eines Pumpenmotors, Förderleistung und Laufzeit der Pumpe, sowie eine radselektive Nachstellung erfolgen kann. Dies bietet den Vorteil einer automatisierten Verschleißnachstellung bei identischem Pedalgefühl, wobei jedoch ein Verschleißfühler entfallen kann. Ein Hinweis über einen radselektiven Verschleiß kann beispielsweise über ein Kombiinstrument angezeigt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 kann insbesondere eine Hilfskraftunterstützung, wie beispielsweise ein Bremskraftverstärker mit gesamter Unterdruckanlage entfallen, wodurch die erfindungsgemäße Bremsanlage 1 nicht nur deutlich weniger Teile aufweist und auch konstruktiv einfacher aufgebaut ist, sondern auch kompakter baut. Darüber hinaus ergibt sich ein Spriteinsparpotential durch eine Restmomentfreiheit. Auch kann mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 das Blockierdruckniveau auf ca. 1/3 des bisherigen Druckniveaus gesenkt werden, weil die mit der Bremsscheibe 4 in Kontakt tretende Belagsfläche nahezu dreimal so groß ist wie bei bisherigen über entsprechende Kolben betätigte Bremsbeläge.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19858764 A1 [0002]

Claims

Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem über ein Bremspedal betätigbaren und in einem Bremssattel (2) hubverstellbar gelagerten Bremsbelag (3), der bei Betätigung des Bremspedals auf eine Bremsscheibe (4) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bremsbelag (3) eine mit Bremsflüssigkeit befüllte Kammer (5) aufweist, die sich bei Betätigung des Bremspedals vergrößert, dabei gegenüber dem Bremssattel (2) abstützt und gleichzeitig den Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (4) drückt.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (4) als MMC-Bremsscheibe oder AMC-Bremsscheibe (Aluminium-Matrix-Component) oder als Karbon- oder Karbon-Keramik- oder Keramik-Bremsscheibe (C/Si-, C/SiC-Bremsscheibe) oder als Graugußbremsscheibe ausgebildet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelag (3) zweiteilig ausgebildet ist und die Kammer (5) in einem elastischen Wellrohr (7) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) eine Verschleißnachstelleinrichtung aufweist.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißnachstelleinrichtung Keile oder Scheiben oder eine in den Bremsbelag (3) integrierte Nachstellkammer aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Bremsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.