DE102007061908A1 - Parkbremse - Google Patents
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Abstract
Die Parkbremse mit einem Federspeicher-Bremszylinder (10) wird über ein Relaisventil (12) angesteuert. In einem Rückkopplungszweig des Relaisventils (12) zwischen dessen Ausgang (11) und dessen Steuereingang (17) ist ein monostabiles Umschaltventil vorgesehen. In der stabilen Stellung dieses monostabilen Umschaltventils (14) wird die jeweils zuvor eingenommene Stellung des Relaisventils (12) stabil gehalten und damit pneumatisch "verriegelt" (Fig. 1).
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Parkbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei Nutzfahrzeugen einschließlich Anhängern sowie Schienenfahrzeugen sind Parkbremsen (auch Feststellbremse genannt) mit Federspeicher-Bremszylindern ausgestattet, die in Lösestellung einen Federkompressionsraum mit Druckluft beaufschlagen und dadurch die Feder gespannt halten, während zum Bremsen der Federkompressionsraum entlüftet, d. h. mit Atmosphärendruck verbunden wird, so daß der Bremszylinder unter Wirkung der Feder eine Bremskraft erzeugt (vgl. Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 22. Auflage, Düsseldorf, 1995, S. 648).
- Es sind sowohl rein pneumatisch betriebene Parkbremsen bekannt, die mit einem vom Fahrer zu betätigenden bistabilen Parkbremsventil betrieben werden als auch elektro-pneumatische Anlagen mit einem bistabilen elektro-mechanischem Ventil, beispielsweise einem pneumatischen Relaisventil, das durch ein elektro-mechanisches, bistabiles Magnetventil gesteuert wird. Beide Ventilstellungen für "Parkbremse" und "Lösen" müssen dabei "stabil" sein, d. h. ohne Einwirkung einer Person in der jeweils gewählten Stellung bleiben.
- Bistabile Ventile sind jedoch in der Praxis störanfällig, was dazu führt, redundante Systeme zu realisieren, was zusätzlichen Aufwand bedingt.
- Eine Parkbremse nach dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist in den
5 und6 beschrieben. In5 ist ein rein pneumatisches bistabiles Parkbremsventil1 gezeigt, dessen Eingang2 über ein Rückschlagventil3 mit einem Druckbehälter4 verbunden ist und dessen Ausgang5 mit einem Steuereingang6 eines Relaisventils7 verbunden ist, dessen Ausgang wiederum mit einem Federspeicher-Bremszylinder8 verbunden ist. Das Parkbremsventil1 hat zwei stabile Stellungen, nämlich eine Lösestellung, in welcher sein Eingang2 mit dem Ausgang5 verbunden ist, so daß das Relaisventil7 durchschaltet und Druckluft von dem Behälter4 zum Federspeicher-Bremszylinder8 geleitet wird. - In der zweiten Stellung des Parkbremsventils
1 , d. h. der Bremsstellung, sperrt das Parkbremsventil1 den Eingang2 ab und entlüftet den Ausgang5 , so daß auch das Relaisventil7 sperrt und seinen Ausgang mit Atmosphäre verbindet, so daß der Federkompressionsraum des Federspeicher-Bremszylinders entlüftet wird und der Bremszylinder durch die Feder betätigt wird. - Beim Stand der Technik gem.
6 ist das pneumatische Parkbremsventil1 der5 durch ein bistabiles Magnetventil1a ersetzt, welches ebenfalls zwei stabile Schaltstellungen hat, die in analoger Weise das Relaisventil7 ansteuern. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Parkbremse der, eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie mit geringerem Aufwand sicher arbeitet.
- Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Parkbremse mit einem oder mehreren monostabilen Ventilen anzusteuern. Der Parkbremskreis ist dabei "selbst verriegelnd". Zum Einstellen des gewünschten Zustandes (Bremsen/Lösen) muß ein entsprechendes Brems- oder Löse-Magnetventil kurzzeitig aktiv betätigt werden, wodurch der Federspeicher-Bremszylinder in die gewünschte Position geht, in welcher er stabil bleibt. Das entsprechende Magnetventil kann nach dieser kurzen Betätigung wieder in seine monostabile Ausgangsstellung gehen, ohne daß dies einen Einfluß auf die Stellung des Federspeicher-Bremszylinders hat. Dieser bleibt solange in der jeweiligen Position, bis ein gegenteiliger Befehl durch aktives Betätigen des Ventils oder der Ventile gegeben wird. Die selbstverriegelnde Stellung des Parkbremskreises wird durch eine Verbindung des pneumatischen Steuereinganges eines Relaisventils mit dem pneumatischen Ausgang desselben Relaisventils erreicht, die man als Rückkopplung oder Kurzschluß bezeichnen kann. In diesen Rückkopplungszweig ist ein monostabiles Magnetventil eingeschaltet, das in der stabilen Schaltstellung Eingang und Ausgang des Relaisventils miteinander verbindet.
- Die Erfindung schafft also eine Parkbremse mit einem Federspeicher-Bremszylinder, der über ein Relaisventil wahlweise mit einer Druckmittelquelle oder Atmosphärendruck verbindbar ist, wobei ein pneumatischer Steuereingang des Relaisventils über ein Umschaltventil wahlweise mit der Druckmittelquelle oder Atmosphärendruck verbindbar ist, wobei das Umschaltventil ein monostabiles Umschaltventil ist und wobei der Druckmittelausgang des Relaisventils über ein weiteres monostabiles Umschaltventil mit dem pneumatischen Steuereingang des Relaisventils verbunden ist.
- Durch das genannte weitere Umschaltventil wird der erwähnte Rückkopplungskreis geschlossen oder geöffnet. Durch die Verwendung von monostabilen Umschaltventilen, die sich als zuverlässig erprobte und kostengünstige Bauteile bewährt haben, läßt sich der Aufwand der Parkbremse verringern und die Zuverlässigkeit erhöhen.
- Vorzugsweise sind beide monostabilen Umschaltventile als elektrisch betätigte Magnetventile ausgebildet.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Bremsanlage auch für die Bremsung von Anhängern geeignet. Unter Verwendung desselben Prinzips wird lediglich ein drittes monostabiles Umschaltventil benötigt, welche das übliche, ohnehin vorhandene Anhängerbremsventil ansteuert.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
-
1 Ein Prinzipschaltbild der elektro-pneumatischen Parkbremse nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Parkbremse in Lösestellung ist; -
3 eine Abbildung ähnlich2 , bei der die Parkbremse in Bremsstellung ist; -
4 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispieles für eine Anhängerbremse; -
5 eine rein pneumatische Parkbremse nach dem Stand der Technik; und -
6 eine elektrisch-pneumatische Parkbremse nach dem Stand der Technik. - In
1 ist ein Federspeicher-Bremszylinder10 pneumatisch mit einem Ausgang11 eines Relaisventils12 und gleichzeitig mit einem Anschluß13 eines elektrisch-steuerbaren monostabilen Magnetventils14 verbunden (in den Patentansprüchen als "weiteres Umschaltventil" bezeichnet). Ein Eingang15 des Relaisventils12 ist über ein Rückschlagventil16 mit einer Druckmittelquelle4 , wie z. B. einem Vorratsbehälter, verbunden. Ein pneumatischer Steuereingang17 des Relaisventils12 ist mit einem zweiten Anschluß18 des Magnetventils14 verbunden. Weiter ist der Eingang15 des Relaisventils12 mit einem ersten Anschluß19 eines zweiten Magnetventils20 (in den Patentansprüchen als "Umschaltventil" bezeichnet) verbunden. Ein Anschluß21 des zweiten Magnetventils20 ist mit einem dritten Anschluß22 des ersten Magnetventils14 verbunden. Das zweite Magnetventil20 hat noch einen Entlüftungsanschluß23 zur Atmosphäre. Ebenfalls hat das Relaisventil12 einen Entlüftungsanschluß24 zur Atmosphäre. Die beiden Magnetventile14 und20 sind monostabile Umschaltventile, die jeweils durch eine Feder25 bzw.26 in die dargestellte stabile Ruhestellung gedrückt werden. Bei elektrischer Aktivierung werden diese beiden Magnetventile20 und14 umgeschaltet und sie kehren nach Beendigung der elektrischen Aktivierung in die dargestellte stabile Stellung zurück. - Der eingangs genannte Rückkopplungszweig des Relaisventils
12 wird durch das erste Magnetventil14 zwischen dessen Anschlüssen13 und18 gebildet, die in der dargestellten stabilen Position pneumatisch miteinander verbunden sind. - Das zweite Magnetventil
20 verbindet in der stabilen Stellung die Anschlüsse19 und21 miteinander, so daß Druckluft aus der Druckluftquelle4 über das zweite Magnetventil20 ständig am Anschluß22 des zweiten Magnetventils anliegt. Dieser Anschluß22 ist in der dargestellten stabilen Stellung abgesperrt. Wird das erste Magnetventil14 aktiviert, so werden die Anschlüsse18 und22 miteinander verbunden, so daß Druckluft von der Druckluftquelle4 über das in der stabilen Stellung befindliche zweite Magnetventil20 zum Steueranschluß17 des Relaisventils12 gelangt. Dieses läßt darauf Druckluft vom Eingang15 zum Ausgang11 gelangen und von dort gleichzeitig zum Federspeicher-Bremszylinder10 und zum Anschluß13 des ersten Magnetventils14 . Der Federspeicher-Bremszylinder10 wird somit mit Druckluft beaufschlagt und in bekannter Weise in die Lösestellung der Parkbremse gebracht. Bei anschließender Deaktivierung des ersten Magnetventils14 kehrt dieses in die dargestellte stabile Ruhelage zurück, in welcher die Anschlüsse13 und18 miteinander verbunden sind. Der zuvor in den Federspeicher-Bremszylinder10 eingespeiste Druck gelangt dann über den Rückkopplungszweig zum Steueranschluß17 des Relaisventils12 , das somit geöffnet bleibt, wodurch der Federspeicher-Bremszylinder weiterhin mit Druckluft aus der Druckluftquelle4 verbunden bleibt. Die Stellung des Federspeicher-Bremszylinders10 ist somit "verriegelt" und unabhängig von der Stellung des ersten Magnetventils14 . Dieses erste Magnetventil14 hat im übertragenen Sinne die Funktion eines Losemagnetventils. - Zum Einbremsen muß der Federspeicher-Bremszylinder entlüftet werden. Hierzu werden beide Magnetventile
14 und20 gleichzeitig betätigt. Durch Aktivierung des ersten Magnetventils14 werden dessen Anschlüsse18 und22 miteinander verbunden, so daß im Ergebnis der pneumatische Steueranschluß des Relaisventils12 mit dem Anschluß21 des zweiten Magnetventils20 verbunden wird. Ist dieses aktiviert, so ist sein Anschluß21 mit dem Entlüftungsanschluß23 verbunden, so daß im Ergebnis der Druck am pneumatischen Steueranschluß17 des Relaisventils12 abgebaut und zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Dadurch schließt das Relaisventil12 und öffnet eine Verbindung zwischen dem Ausgang11 und dem Entlüftungsanschluß24 , womit auch der Federspeicher-Bremszylinder10 entlüftet wird und die Parkbremse durch die Feder des Federspeicher-Bremszylinders10 aktiviert wird. Beim anschließenden Deaktivieren der beiden Magnetventile14 und20 gelangen diese wieder in ihre monostabile Stellung, in welcher der Anschluß13 des ersten Magnetventils14 mit dem zuvor entlüfteten Anschluß18 verbunden ist. Damit ist der drucklose Zustand in dem Rückkopplungskreis stabil und es kann keine Druckluft zum Relaisventil12 und damit auch nicht zum Federspeicher-Bremszylinder10 gelangen. Damit ist auch die Bremsstellung des Federspeicher-Bremszylinders10 verriegelt und kann erst durch Aktivierung des ersten Magnetventils14 in oben beschriebener Weise aufgehoben werden. - Im Ausführungsbeispiel der
2 ist das Relaisventil12 der1 detaillierter dargestellt. In einem Gehäuse30 ist ein Kolben31 mit einer Kolbenstange32 verschieblich geführt. An der der Kolbenstange32 gegenüberliegenden Seite hat der Kolben31 einen Ventilsitz33 , der gegen einen zweiten Kolben34 zur Anlage kommen kann. Der zweite Kolben34 hat eine zentrale Bohrung, die mit einer Entlüftungsöffnung24 in Verbindung steht. Der zweite Kolben34 ist durch eine Feder35 in Richtung zum ersten Kolben31 hin belastet. - Das Gehäuse
30 ist durch eine Trennwand36 , die einen Ventilsitz37 aufweist, in eine erste Kammer38 und eine zweite Kammer39 unterteilt. Der erste Kolben31 ist in der ersten Kammer38 verschieblich und der zweite Kolben34 ist in der zweiten Kammer39 verschieblich. Der zweite Kolben39 kann durch die Feder35 gegen den Ventilsitz37 gedrückt werden, womit die beiden Kammern38 und39 voneinander getrennt sind. - Eine in die erste Kammer
38 weisende Kolbenfläche40 des ersten Kolbens31 ist dabei größer als die in die entgegengesetzte Richtung weisende Kolbenfläche41 . - Weiter sind die im Zusammenhang mit
1 schon näher beschriebenen Magnetventile14 und20 sowie die Druckmittelquelle4 und das Rückschlagventil16 vorhanden. Der Anschluß18 des Magnetventils14 ist an die erste Kammer38 angeschlossen, während der Anschluß13 des Magnetventils14 an das Gehäuse30 in einem Bereich zwischen der zweiten Kolbenfläche41 und der Trennwand36 angeschlossen ist. Die Druckmittelquelle4 und damit auch der Anschluß19 des Magnetventils20 sind an die zweite Kammer39 angeschlossen. - In
2 ist die Lösestellung dargestellt. Durch ein kurzzeitiges Betätigen des ersten Magnetventils14 wird die erste Kammer38 mit Druckluft beaufschlagt. Die zweite Kammer39 ist über den Anschluß15 ebenfalls ständig mit Druckluft aus der Druckluftquelle4 beaufschlagt. Aufgrund der Flächendifferenz der Kolbenflächen40 und41 wird der erste Kolben31 in Richtung zum zweiten Kolben34 gedrückt. Dadurch wird der Ventilsitz33 geschlossen und die Entlüftungsöffnung24 abgesperrt. Der Ventilsitz37 ist geöffnet, so daß beide Kolbenflächen40 und41 mit demselben Druck beaufschlagt sind. Aufgrund der Flächendifferenz der Kolbenflächen40 und41 werden damit beide Kolben31 und34 gegen die Kraft der Feder bis in eine Grenzstellung gedrückt, bei der die Parkbremse gelöst ist. Die oben beschriebene Rückkopplung findet über das in der stabilen Ruhestellung befindliche Magnetventil14 dadurch statt, daß die beiden Kammern38 und39 miteinander verbunden sind und somit auch ständig mit dem aus der Druckluftquelle4 stammenden Druck beaufschlagt sind, der über den geöffneten Ventilsitz37 , den Anschluß13 und das durchgeschaltete Magnetventil14 von dessen Anschluß18 zum Anschluß17 des Relaisventils12 und damit in die erste Kammer38 gelangt. Damit ist die dargestellte Lösestellung "verriegelt". - Zum Betätigen der Parkbremse werden die beiden Magnetventile
14 und20 kurzzeitig aktiviert. Der Druck aus der ersten Kammer38 wird dadurch zur Entlüftungsöffnung23 des zweiten Magnetventils20 abgeleitet. Durch den Druck in der zweiten Kammer und unter Wirkung der Feder35 bewegen sich beide Kolben30 und34 von der Feder35 fort, bis der zweite Kolben34 den Ventilsitz37 schließt. Durch eine weitere zwischen der Trennwand36 und der Kolbenfläche41 angeordnete Feder48 hebt der erste Kolben31 vom zweiten Kolben34 ab, so daß sich der Ventilsitz33 öffnet und der zwischen der Trennwand36 und der Kolbenfläche41 liegende Raum über die Öffnung24 zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Durch die Verbindung über das Magnetventil14 sind damit beide Kolbenflächen40 und41 mit Atmosphärendruck beaufschlagt und die Parkposition der Bremse ist "verriegelt" und kann nur durch Aktivierung des ersten Magnetventils14 bei deaktiviertem zweiten Magnetventil20 aufgehoben werden. - In der Lösestellung kann zusammengefaßt Druckluft über den geöffneten Ventilsitz
37 und das in Ruhestellung befindliche erste Magnetventil14 in die erste Kammer38 gelangen und zum Federspeicher-Bremszylinder10 . In der Bremsstellung dagegen sind durch den geöffneten Ventilsitz33 und den geschlossenen Ventilsitz37 beide Kolbenflächen des ersten Kolbens31 und der Federspeicher-Bremszylinder10 mit Atmosphärendruck verbunden. -
4 zeigt eine Parkbremsanlage ähnlich1 , jedoch modifiziert für eine Parkbremse für einen Fahrzeugverbund mit Zugfahrzeug und Anhänger. Für die Parkbremse des Anhängers ist lediglich noch ein drittes Magnetventil43 (in den Patentansprüchen als "drittes Umschaltventil" bezeichnet) vorzusehen, welches ein übliches Anhängerbremsventil44 steuert. Auch das Magnetventil43 ist ein monostabiles Magnetventil, das dem ersten Magnetventil14 parallel geschaltet ist. Das Anhängerbremsventil44 wird ebenfalls über das Relaisventil12 angesteuert, was über die beiden Magnetventile14 und43 erfolgt. Ein Eingang45 des Magnetventils43 ist an den beschriebenen Rückkopplungskreis angeschlossen, d. h. an den Ausgang11 des Relaisventils12 und gleichzeitig den Anschluß13 des ersten Magnetventils14 sowie den Federspeicher-Bremszylinder10 des Zugfahrzeuges. Ein anderer Eingang46 des Magnetventils43 ist mit dem Ausgang21 des zweiten Magnetventils20 verbunden und gleichzeitig mit dem Anschluß22 des ersten Magnetventils14 . Ein Ausgang46 des Magnetventils43 ist mit einem pneumatischen Steuereingang des Anhängerbremsventils44 verbunden. - Mit dieser Anordnung kann die Anhängerbetriebsbremse gelöst werden bei gleichzeitig aktivierter Parkbremse des Zugfahrzeuges. Umgekehrt kann über die Magnetventile
20 und43 auch bei gelöster Parkbremse des Zugfahrzeuges die Anhängerbremse aktiviert werden, im Sinne einer sogenannten Streckbremsung. - Auch ist für Zugfahrzeug und/oder Anhänger eine Notbremsfunktion bei Ausfall der Betriebsbremse verfügbar.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 22. Auflage, Düsseldorf, 1995, S. 648 [0001]
Claims (7)
- Parkbremse mit einem Federspeicher-Bremszylinder (
10 ), der über ein Relaisventil (12 ) wahlweise mit einer Druckmittelquelle (4 ) oder Atmosphärendruck verbindbar ist, gekennzeichnet durch einen steuerbaren Rückkopplungskreis (14 ), der einen pneumatischen Steuereingang (17 ) des Relaisventils mit einem pneumatischen Ausgang des Relaisventils und dem Federspeicher-Bremszylinder (10 ) verbindet. - Parkbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Steuereingang (
17 ) des Relaisventils (12 ) über ein Umschaltventil (20 ) wahlweise mit der Druckmittelquelle (4 ) oder Atmosphärendruck verbindbar ist, daß das Umschaltventil (20 ) ein monostabiles Umschaltventil ist und daß der Rückkopplungszweig ein weiteres monostabiles Umschaltventil (14 ) enthält, das in seiner stabilen Stellung den Druckmittelausgang (11 ) des Relaisventils (12 ) mit dem pneumatischen Steuereingang (17 ) des Relaisventils (12 ) verbindet. - Parkbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide monostabilen Umschaltventile (
20 ,14 ) Magnetventile sind. - Parkbremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relaisventil (
12 ) einen verschieblichen Kolben (31 ) aufweist, der eine erste Kammer (38 ) gegenüber einer zweiten Kammer (39 ) abdichtet, wobei die erste Kammer (38 ) mit dem pneumatischen Steuereingang (17 ) und die zweite Kammer (39 ) mit dem Druckmittelausgang (11 ) des Relaisventils verbunden ist und das weitere monostabile Umschaltventil (14 ) in seiner monostabilen Stellung die beiden Kammern (38 ,39 ) miteinander verbindet, während es in seiner aktivierten, instabilen Stellung die zweite Kammer (38 ) absperrt und die erste Kammer (38 ) mit dem ersten Umschaltventil (20 ) verbindet. - Parkbremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur ersten Kammer (
38 ) weisende Kolbenfläche (40 ) des Kolbens (31 ) größer ist als eine zur zweiten Kammer (39 ) weisende Kolbenfläche (41 ) des Kolbens (31 ). - Parkbremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das monostabile Umschaltventil (
20 ) in seiner monostabilen Lage die Druckmittelquelle (4 ) mit einem Eingang (22 ) des weiteren monostabilen Umschaltventils (14 ) verbindet und in seiner aktivierten instabilen Stellung den genannten Anschluß (21 ) mit Atmosphäre verbindet. - Parkbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem weiteren monostabilen Umschaltventil (
14 ) ein drittes monostabiles Umschaltventil (43 ) parallel geschaltet ist, welches ein pneumatisches Anhängerbremsventil (44 ) ansteuert.
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