-
Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage mit einer Betriebsbremsanlage
und einer Feststellbremsanlage (Parkbremse) mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Heutzutage übliche Fahrzeugbremsanlagen weisen
eine im PKW-Bereich hydraulische und im LKW-Bereich druckluftbetätigte Betriebsbremsanlage
und eine Feststellbremsanlage auf. Des Weiteren ist in aller Regel
eine Feststellbremsanlage vorhanden, die jedenfalls im PKW-Bereich
vielfach per Muskelkraft mit einem Handbremshebel oder einem Fußpedal betätigbar ist.
Mindestens eine Radbremse weist eine mechanische Zuspanneinrichtung
auf, die beispielsweise mittels eines Seilzugs (Bowdenzug) mit dem
Handbremshebel oder Fußpedal
betätigbar ist.
Die mechanische Zuspanneinrichtung ist vielfach in eine hydraulisch
oder mit Druckluft mit der Betriebsbremsanlage betätigbare
Radbremse integriert, es kann allerdings auch eine von der Betriebsbremsanlage
separate Radbremse mit mechanischer Zuspanneinrichtung vorgesehen
sein. Um eine aufgebrachte Bremskraft aufrechtzuerhalten, ist eine
lösbare
Verriegelungseinrichtung vorgesehen, die beispielsweise als Rasteinrichtung nach
Art einer Ratsche ausgebildet ist, die eine Bewegung des Handbremshebels
oder des Fußpedals
in einer Zuspannrichtung zulässt
und gegen eine Rückbewegung sperrt.
Durch Entriegeln wird die Feststellbremsanlage wieder gelöst.
-
Die
EP 0 995 659 A1 offenbart
eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit Druckspeichern zur Verwirklichung
einer Feststellbremsfunktion. Zur Betätigung werden Radbremsen durch
Steuerung von Magnetventilen einer Blockierschutzregeleinrichtung mit
Druck aus den Druckbehältern
beaufschlagt und dadurch betätigt.
Im betätigtem
Zustand werden die Radbremsen durch eine lösbare, mechanische Verriegelungseinrichtung
gehalten.
-
Erläuterung und Vorteile der Erfindung.
-
Die
erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Feststellbremsanlage
mit einer Betätigungseinrichtung
auf, die eine Fremdenergiequelle und eine lösbare Verriegelungseinrichtung
aufweist. Des weiteren weist die Feststellbremsanlage eine mechanische Übertragungseinrichtung
auf, die eine Betätigungsenergie
von der Betätigungseinrichtung
auf mindestens eine Radbremse überträgt. Die
Betätigungsenergie
ist insbesondere eine von der Betätigungseinrichtung erzeugte
Bewegung. Die Fremdenergiequelle weist beispielsweise eine Hydropumpe auf,
wobei die Hydropumpe beispielsweise eine Rückförderpumpe einer eine Blockierschutzregeleinrichtung
aufweisenden Betriebsbremsanlage oder eine Förderpumpe einer elektrohydraulischen
(Fremdenergie-) Betriebsbremsanlage sein kann. Auch eine elektrische
Fremdenergiequelle ist möglich,
die über
einen Elektromotor und ein Untersetzungsgetriebe als Betätigungseinrichtung
eine Bewegung zur Betätigung
der Radbremse erzeugt. Die lösbare
Verriegelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage kann,
wie bei der oben als Stand der Technik erläuterten, einen Handbremshebel
aufweisenden, muskelkraftbetätigten
Feststellbremsanlage als Rastmechanik nach Art einer Ratsche ausgebildet
sein.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass Sie sich mit geringem Aufwand in
eine herkömmliche
Fahrzeugbremsanlage mit einer beispielsweise muskelkraftbetätigten Feststellbremsanlage
integrieren lässt.
Der Handbremshebel wird durch die die Fremdenergiequelle aufweisende
Betätigungseinrichtung ersetzt,
die vorhandene, mechanische Übertragungseinrichtung
und die vorhandenen Radbremsen können
genutzt werden. Es sind somit keine speziellen Radbremsen mit Verriegelungseinrichtung
erforderlich. Gegenüber
einer herkömmlichen,
muskelkraftbetätigten
Feststellbremsanlage hat die Erfindung den Vorteil, dass sie fremdenergiebetätigt ist, es
ist also kein Kraftaufwand zur Betätigung erforderlich, die Feststellbremsanlage
ist komfortabel.
-
Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
-
Anspruch
2 sieht eine elektrohydraulische Betätigungseinrichtung für die Feststellbremsanlage vor.
Die elektrohydraulische Betätigungseinrichtung weist
beispielsweise eine Hydropumpe, einen Elektromotor zum Antrieb der
Hydropumpe und eine an die Hydropumpe angeschlossene Kolben/Zylinder-Einheit zur Umwandlung
einer Druckenergie der Hydropumpe in mechanische Energie (Bewegung) zum
Betätigen
von Radbremsen über
beispielsweise Bowdenzüge
als Übertragungseinrichtungen
auf. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einen großen Kolbendurchmesser
des Kolbens der Betätigungseinheit
und arbeitet dadurch mit einem signifikant niedrigeren Druck als
beispielsweise Radbremskolben in Radbremsen. Die Durchmesser von
Radbremskolben lassen sich nicht beliebig vergrößern, da sie zum einen mit
einem per Fußbremspedal
oder per Handbremshebel betätigbaren
Hauptbremszylinder betätigbar
sein müssen,
deren Verdrängungsvolumen
begrenzt ist, und da zum anderen Bremsdruckaufbau- und Bremsdruckabsenkventile
einer Blockierschutzregeleinrichtung den Bremsflüssigkeitsdurchfluss in und
aus Radbremsen begrenzen. Der Durchmesser des Kolbens einer elektrohydraulischen
Betätigungseinrichtung
der Feststellbremsanlage ist von diesen Begrenzungen unabhängig und kann
daher groß gewählt werden
mit dem oben genannten Vorteil eines signifikant niedrigeren Arbeitsdrucks.
Die Belastung der hydraulischen Komponenten ist dadurch geringer
und die Lebensdauer ist erhöht.
Die elektrohydraulische Betätigungseinrichtung lässt sich
optimal auf die Radbremsen abstimmen und sie ist aufgrund der möglichen
hohen Betätigungskraft
auch in schweren Fahrzeugen, beispielsweise in Lastkraftwagen, problemlos
verwendbar.
-
Zeichnung
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 ein Schaubild einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage;
-
2 eine Darstellung einer
abgewandelten Betätigungseinrichtung
der Fahrzeugbremsanlage gemäß Pfeil
II in 1a; und
-
3 eine Darstellung einer
abgewandelten Verriegelungseinrichtung der Fahrzeugbremsanlage gemäß Pfeil
III in 1.
-
Die
Zeichnungen sind als vereinfachte und schematisierte Darstellungen
zu verstehen.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Feststellbremsanlage
(Parkbremse) 10, die Teil einer Fahrzeugbremsanlage ist.
Die Fahrzeugbremsanlage umfasst außer der Feststellbremsanlage 10 eine nicht
dargestellte Betriebsbremsanlage. Die Betriebsbremsanlage ist vorzugsweise
eine hydraulische, eine Blockierschutzregelung (ABS) aufweisende
oder eine elektrohydraulische, d. h. eine Fremdenergie-Bremsanlage.
Derartige Bremsanlagen sind an sich bekannt und sollen, da sie nicht
den eigentlichen Gegenstand der Erfindung bildet, hier nicht näher erläutert werden.
-
Die
Feststellbremsanlage 10 weist eine Betätigungseinrichtung 12 auf,
die über
eine mechanische Übertragungseinrichtung 14 auf
zwei Radbremsen 16 wirkt. Die Betätigungseinrichtung 12 ist
in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung hydraulisch, sie weist eine Kolben/Zylinder-Einheit 18 mit
einem in einem Zylinder 20 axial verschieblichen Kolben 22 auf.
Mit einer Kolbenstange 24 des Kolbens 22 sind
zwei Seilzüge
(Bowdenzüge) 14 verbunden,
die zu den beiden Radbremsen 16 führen und die die mechanische Übertragungseinrichtung 14 bilden.
Die Radbremsen 16 weisen eine nicht dargestellte, mechanische
Zuspanneinrichtung auf, mit der die Radbremsen 16 über die
Seilzüge 14 betätigbar sind.
Derartige mechanische Zuspanneinrichtungen sind von herkömmlichen,
muskelkraftbetätigten
(beispielsweise per Handbremshebel) Feststellbremsanlagen bekannt
und sollen deswegen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Die Radbremsen 16 verfügen zugleich über eine
an sich bekannte, nicht dargestellte hydraulische Betätigungsmöglichkeit
zur Betätigung
mit der nicht dargestellten Betriebsbremsanlage.
-
Die
Kolben/Zylinder-Einheit 18 ist doppelwirkend, d. h. der
Kolben 22 ist beidseitig druckbeaufschlagbar. Hydraulisch
parallel zum Zylinder 20 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung
offenes 2/2-Wege-Magnetventil 26 angeordnet, welches zwei Kammern 28, 30 des
Zylinders 20 miteinander verbindet. In seiner offenen Grundstellung
bewirkt das Magnetventil 26 einen Druckausgleich auf beiden Seiten
des Kolbens 22. Zur Betätigung
der Kolben/Zylinder-Einheit 20 wird das Magnetventil 26 geschlossen
und dadurch die beiden Kammern 28, 30 des Zylinders 20 hydraulisch
voneinander getrennt. Eine Hydropumpe 32, die mit einem
Elektromotor 34 antreibbar ist, fördert Hydraulikflüssigkeit
(Bremsflüssigkeit)
in eine kolbenstangenseitige Kammer 28 des Zylinders 20 und
bewegt dadurch den Kolben 22 und die Kolbenstange 24 so,
dass ein Zug auf die Seilzüge 14 ausgeübt wird,
der die beiden Radbremsen 16 betätigt. Durch die Kolbenbewegung
aus der der Kolbenstange 24 abgewandten Kammer 30 des
Zylinders 20 verdrängte
Hydraulikflüssigkeit
strömt
durch eine Bremsleitung 35 in die Radbremsen 16 und
beaufschlagt diese zusätzlich
zur mechanischen Betätigung
mit der Betätigungseinrichtung 12 hydraulisch. Eine
in den Zylinder 20 eingesetzte Kolbenrückstellfeder 38 bewegt
den Kolben 22 nach einem Druckausgleich in den beiden Kammern 28, 30 des
Zylinders 20 durch Öffnen
des Ventils 26 zurück
in seine Ausgangsstellung. Die Hydropumpe 32 mit dem Elektromotor 34 bildet
eine Fremdenergiequelle der Betätigungseinrichtung 12.
Die Hydropumpe 32 ist insbesondere eine sog. Rückförderpumpe
einer Blockierschutzregeleinrichtung der nicht dargestellten Betriebsbremsanlage
oder eine Förderpumpe
einer ebenfalls nicht dargestellten elektrohydraulischen Betriebsbremsanlage.
Bremsflüssigkeit
erhält
die Hydropumpe 32 aus einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 36,
beispielsweise aus einem auf einen nicht dargestellten, pedalbetätigten Hauptbremszylinder aufgesetzten
Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 36, wobei
der Hauptbremszylinder in an sich bekannte Weise zur Betätigung der
Betriebsbremsanlage dient. Als Fremdenergiequelle 32, 34 der
Feststellbremsanlage 10 werden also Komponenten der nicht dargestellten
Betriebsbremsanlage genutzt.
-
Der
Kolben 22 der Betätigungseinrichtung 12 weist
einen größeren Durchmesser
und eine erheblich größere Kolbenfläche als
Radbremskolben der Radbremsen 16 auf. Die Betätigungseinrichtung 12 der
Feststellbremsanlage 10 arbeitet dadurch mit einem signifikant
niedrigeren hydraulischen Druck als die Betriebsbremsanlage und
ist dadurch geringer beansprucht.
-
Die
Betätigungseinrichtung 12 der
Feststellbremsanlage 10 weist eine lösbare Verriegelungseinrichtung 40 auf,
die in 1 elektromechanisch
ausgebildet ist. Die Verriegelungseinrichtung 40 weist
einen quer zur Kolbenstange 24 verschieblichen Schieber 42 auf.
Die Kolbenstange 24 ist mit einer zahnstangenartigen Verzahnung 44 versehen,
die mit einem Rastzahn 46 des Schiebers 42 zusammenwirkt.
Die Verzahnung 44 ist sägezahnförmig, wobei eine Zahnflanke 48 so
flach schräg
verläuft,
dass sie bei einer Axialbewegung der Kolbenstange 24 den Rastzahn 46 des
Schiebers 42 außer
Eingriff drückt und
wobei eine andere Zahnflanke 50 so steil schräg gestellt
ist, dass sie selbsthemmend ist, d. h. die Kolbenstange 24 lässt sich
axial in dieser Richtung nicht bewegen, so lange der Rastzahn 46 des
Schiebers 42 mit der Verzahnung 44 der Kolbenstange 24 in Eingriff
steht. Der Schieber 42 lässt folglich eine Bewegung
des Kolbens 22 und der Kolbenstange 24 in einer
die Radbremsen 16 zuspannenden Richtung zu und sperrt gegen
eine Rückbewegung
in Löserichtung
der Radbremsen 16. Ein Federelement 52 hält den Rastzahn 46 des
Schiebers 42 in Eingriff mit der Verzahnung 44 der
Kolbenstange 24. Die Verriegelungseinrichtung 40 verriegelt
die Kolben/Zylinder-Einheit 18 und über die Seilzüge 14 die
Radbremsen 16 in der betätigten Stellung. Es ist also
nur zum Betätigen
der Feststellbremsanlage 10 ein Hydraulikdruck erforderlich,
eine aufgebrachte Bremskraft wird druck- und stromlos aufrechterhalten,
zum Halten einer aufgebrachten Bremskraft ist kein Hydraulikdruck
mehr erforderlich.
-
Zum
Lösen bzw.
Entriegeln weist die Verriegelungseinrichtung 40 einen
Hubmagneten 54 mit einem auf den Schieber 42 aufgesetzten
Anker 56 und einem topfförmigen Joch 58 auf,
in das eine Magnetspule 60 integriert ist. Durch Bestromung
der Magnetspule 60 wird der Anker 56 in das Joch 58 gezogen
und auf dieser Weise der Schieber 42 so verschoben, dass
sein Rastzahn 46 außer
Eingriff von der Verzahnung 44 der Kolbenstange 24 kommt. Durch
die Schrägstellung
auch der sperrenden Zahnflanken 50 der Verzahnung 44 ist
eine Reibung zwischen der Verzahnung 44 und dem Sperrzahn 46 bei mechanisch
durch die betätigten
Radbremsen 16 belasteter Kolbenstange 24 verringert,
die Verriegelungseinrichtung 40 lässt sich mit geringerer Kraft entriegeln.
-
Um
die Feststellbremsanlage 10 bei Ausfall der Stromversorgung
oder Defekt des Hubmagneten 54 lösen zu können, ist ein Handhebel 62 vorgesehen,
mit dem der Schieber 42 verschiebbar ist. Anstelle des
Handhebels 62 ist beispielsweise auch ein Fußpedal möglich (nicht
dargestellt).
-
An
der Kolbenstange 24 ist ein Wegsensor 63 angeordnet,
mit dem ein Weg oder eine Stellung des Kolbens 22 der Betätigungseinrichtung 12 der Feststellbremsanlage 10 feststellbar
ist. Der Wegsensor 63 ermöglicht eine Regelung einer
Betätigungskraft
der Betätigungseinrichtung 12 und
eine Feststellung ihrer jeweiligen Stellung und damit ihres Zustands
(gelöst
oder betätigt).
Der Wegsensor 63 kann inkremental oder absolut messen.
-
2 zeigt eine elektromechanische
Betätigungseinrichtung 64,
die anstelle der elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung 12 verwendbar
ist. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung 64 weist einen
Spindeltrieb (Schraubgetriebe) mit einer Spindel 66 und
einer Mutter 68 auf. Die Seilzüge 14 zur Betätigung der
Radbremsen 16 sind mit der Spindel 66 verbunden.
Durch drehenden Antrieb der Mutter 68 wird die Spindel 66 verschoben
und die Radbremsen 16 werden betätigt bzw. gelöst. Der
Drehantrieb der Mutter 68 erfolgt mittels eines Elektromotors 70 über ein
Zahnradgetriebe 72. Der Elektromotor 70 bildet
eine Fremdenergiequelle der Betätigungseinrichtung 64.
Eine Verriegelungseinrichtung ist entbehrlich sofern der Spindeltrieb 66, 68 selbsthemmend ist.
-
3 zeigt eine hydraulische
Verriegelungseinrichtung 74, die anstelle der elektromagnetischen Verriegelungseinrichtung 54 in 1 verwendbar ist. Die hydraulische
Verriegelungseinrichtung 74 weist eine Kolben/Zylinder-Einheit 76 auf,
mit der der Schieber 42 quer zur Kolbenstange 24 verschiebbar ist.
Die Kolbenstange 24 kann dieselbe Verzahnung und der Schieber 42 denselben
Rastzahn wie in 1 aufweisen. 3 zeigt eine andere Ausbildung,
die auch in 1 verwendbar
ist. Die Kolbenstange 24 weist eine seitlich abstehende
Schrägfläche 78 auf,
die mit einer komplementären
Schrägfläche 80 des
Schiebers 42 zusammenwirkt. Eine Schräge der Schrägflächen 78, 80 ist
so steil gewählt,
dass Selbsthemmung auftritt. Wird der Kolben 22 der Betätigungseinrichtung 12 zur
Bremsbetätigung
verschoben, verschiebt ein Federelement 82 der Verriegelungseinrichtung 74 den
Schieber 42 in Richtung der Kolbenstange 24, die
beiden Schrägflächen 78, 80 gleiten
aneinander. Eine Rückbewegung der
Kolbenstange 24 ist wegen der Selbsthemmung der Schrägflächen 78, 80 nur
möglich,
wenn der Schieber 42 mit der Schrägfläche 80 durch Druckbeaufschlagung
der Kolben/Zylinder-Einheit 76 von der Kolbenstange 24 weg
verschoben wird. Die Verriegelungseinrichtung 74 wirkt
stufenlos in axialer Richtung der Klobenstange 24.