DE10236923A1

DE10236923A1 - Federspeicherzylinder

Info

Publication number: DE10236923A1
Application number: DE10236923A
Authority: DE
Inventors: Alf Siebke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: DE10236923B4; HK1071874A1; DE10236923C5

Abstract

Ein Federspeicherzylinder (1) zur Erzeugung von Bremskräften für die Hilfs- und Feststellbremswirkung umfasst einen in einem Gehäuse (2, 3) angeordneten Kolben (5), der zur Betätigung eines Bremshebels (15) bewegbar ist. Der Kolben (5) ist über eine Feder (4) zu dem Bremshebel (15) hin vorgespannt. Ferner ist eine Lösespindel (6) vorgesehen, mittels der der Kolben (5) von einer ausgefahrenen den Bremshebel (15) in Bremsstellung betätigenden Position gegen die Kraft der Feder (4) in eine zurückgezogene die Bremse lösende Position verfahrbar ist. In dem Gehäuse (2, 3) ist ein mit Druck beaufschlagbarer Primärraum (30) vorgesehen, in dem bei Übersteigen eines Ansprechdruckes der Kolben (5) gegen die Kraft der Feder (4) in die zurückgezogene Position bewegt wird. Erfindungsgemäß ist zur Erfassung der Position des Kolbens (5) in dem Gehäuse (2, 3) mindestens ein Kontaktschalter (7) vorgesehen. Durch den oder die Kontaktschalter lassen sich der Betriebszustand des Federspeicherzylinders überwachen, die Speicherfunktion und die Notlösefunktion kontrollieren sowie etwaige Schäden an der Speicherfeder erfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federspeicherzylinder zur Erfassung der Hilfs- und Feststellbremsfunktion nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es gibt bereits Federspeicherzylinder zum Erzeugen einer Hilfs- oder Feststellbremsfunktion, die im Fahrbetrieb gelöst sind und im Stand mittels einer Feder auf einen Bremshebel zum Festlegen des Fahrzeuges wirken. Die gelöste Position wird dabei erreicht, sobald der pneumatische Druck in einem Primärraum des Federspeichers den Federspeicherkolben gegen die Kraft der Speicherfeder in die zurückgezogene Position verschoben hat. Der zum Festlegen des Fahrzeuges erforderliche Arbeitshub wird ausgelöst durch Druckabfall im Primärraum des Federspeichers, bis sich durch den Kraftüberschuss der Speicherfeder der Federspeicherkolben in Bewegung setzt und seinen Arbeitshub ausführt. Entgegen dem Arbeitshub wirken ein gegebenenfalls verbleibender Druck im Primärraum und die Reaktionskraft der Bremse selbst.
Ein solcher Federspeicherzylinder umfasst ferner eine Lösespindel, damit im Fall von Energieverlust der Druckluftbremsanlage ein Lösen des Federspeichers möglich ist. Die Lösespindel kann dabei betätigt werden, um den Kolben zum Lösen des Bremshebels in eine zurückgezogene Position zu bewegen. Wenn die Lösespindel als Notlösevorrichtung die Feststell- oder Hilfsbremsanlage unwirksam macht, muss dies visuell erkennbar sein, damit der Fahrer oder das Werkstattpersonal den jeweiligen Betriebszustand erkennen kann. Bei den bekannten Federspeicherzylindern ragt die Lösespindel im Notlösezustand aus dem Federspeichergehäuse heraus oder ein mit der Lösespindel verbundener Stift tritt aus dem Gehäuse heraus. Dadurch kann der Betriebszustand der Notlösevorrichtung von außen erkannt werden. Die visuelle Überprüfung des Betriebszustandes ist jedoch nachteilig, da bei den geringen Einbauräumen die Überprüfung relativ schwierig ist und der Betriebszustand vom Betrachter auch falsch beurteilt werden kann. Ferner befinden sich am Fahrzeug bis zu sechs Federspeicher, so dass die visuelle Prüfung zeitaufwendig ist. Zusätzlich kann die Lösespindel nur teilweise aus dem Federspeichergehäuse herausgeschraubt werden. Die dann entstehende Zwischenstellung ist undefiniert und könnte übersehen bzw. falsch interpretiert werden. Eine in dieser Art betätigte Notlösevorrichtung kann die Feststell- und Hilfsbremsfunktion reduzieren, da der Arbeitshub des Kolbens eingeschränkt ist.
Zum sicheren und wirtschaftlichen Betrieb des Fahrzeugs benötigt der Fahrer zu jedem Zeitpunkt eine Information über den aktuellen Betriebszustand der Feststellbremse. Dies ist bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs mit leeren Luftbehältern von Bedeutung da ein Anfahren erst bei Lösen der Feststellbremse erfolgen soll. Auch muss ein eventueller Defekt der Feststellbremsanlage beispielsweise durch Druckverlust sofort erkennbar sein, damit es nicht während der Fahrt zu einem unkontrollierten Bremsvorgang durch die Feststellbremse kommen kann.
Das Erreichen der Lösestellung des Federspeicherzylinders wird meist indirekt durch Kontrolle des Drucks in dem Primärraum abgesichert, indem ein Druckschalter bei einem definierten Lösedruck anspricht und eine Warnlampe in der Armaturentafel löscht. Bei vollem Betriebsdruck wird der Federspeicherkolben gegen die Wirkung der Feder in die zurückgezogene Position in Hubstellung 0 gedrückt. Das Löschen der Warnlampe in der Armaturentafel erfolgt durch den Druckschalter, dessen Schaltdruck auf einen bestimmten Wert festgelegt ist, der über dem eigentlichen Lösedruck des Federspeicherzylinders liegt. Das ergibt sich aus der Tatsache, dass der Lösedruck stark toleranzbehaftet ist, aufgrund der fertigungsbedingt relativ großen Kraftabgabetoleranzen der Speicherfeder und Faktoren wie veränderte Reibkräfte an den dynamischen Dichtungen des Federspeicherkolbens sowie ein Kraftabfall aufgrund von Relaxation. Diese Einflüsse bewirken, dass sich der Hub des Kolbens bei gleichem pneumatischem Druck unterschiedlich verhält. Die Löseposition kann somit nicht eindeutig einem genauen Betriebsdruck zugeordnet werden. Vielmehr sind bei der Festlegung des Schaltdruckes des Druckschalters diese Einflüsse zu berücksichtigen, so dass auch bei ungünstiger Toleranzsituation das Schaltsignal nicht zu früh ausgelöst wird.
Damit löst der Schalter das Signal aber im Regelfall zu spät aus, d. h. nach dem Erreichen der Lösestellung des Federspeicherkolbens, womit ein Zeitverlust entsteht, der die Anzeige der Fahrbereitschaft des Fahrzeuges für den Fahrer ohne Notwendigkeit verzögert. Umgekehrt kommt bei Aktivierung der Feststellbremse die Warnlampenfunktion unnötig früh, da beim Auslösen des druckgesteuerten Signals der Federspeicherkolben noch gar nicht bewegt wurde. Der Einsatz eines Druckschalters bei einem Federspeicherzylinder besitzt ferner den Nachteil, dass der Federspeicherzylinder immer mit dem vollen Betriebsdruck, beispielsweise 8 bar belüftet wird, während zum Lösen bereits der Lösedruck von beispielsweise 5,1 bar ausreicht. Die Energie, die zur Erzeugung der Druckdifferenz benötigt wird, bleibt vollständig ungenutzt und erhöht den Energieverbrauch des Fahrzeuges. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Feststellbremsanlage häufig benutzt wird, wie dies bei Fahrzeugen im Verteilerverkehr der Fall ist. Zudem entsteht ein Zeitverlust, bis die Hilfs- oder Feststellbremsung wirksam wird, da zunächst der Differenzdruck zwischen Betriebsdruck und Lösedruck vor dem Beginn einer Arbeitsbewegung des Federspeicherkolbens abgebaut werden muss.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Federspeicherzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der die oben genannten Nachteile vermeidet und mit dem eine einfache und schnelle Erfassung des Betriebszustandes der Hilfs- oder Feststellbremse möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Federspeicherzylinder mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist zur Erfassung der Position des Kolbens in dem Gehäuse mindestens ein Kontaktschalter vorgesehen, so dass der Betriebszustand des Federspeicherzylinders überwacht werden kann. Dadurch entfällt die beim Stand der Technik übliche toleranzbehaftete Kontrolle des Federspeicherzylinders mittels pneumatischen Drucks, da die zu sensierende Position des Federspeicherkolbens nicht indirekt sondern direkt erfasst wird. Dies führt zu einer deutlich früheren Signalauslösung, was dem Fahrer die Fahrbereitschaft des Fahrzeugs zum frühest möglichen Zeitpunkt anzeigen kann. Wenn die Feststellbremse aktiviert wird und damit der Druck im Federspeicherzylinder abfällt, wird ein Signal erzeugt, das die Warnlampe wiederum einschaltet und so den Fahrer auf die eingelegte Feststellbremse hinweist. Wenn ein Defekt in dem System vorhanden ist, beispielsweise aufgrund einer Undichte im Druckluftsystem, einer gebrochenen Speicherfeder oder aufgrund eines anderen Umstandes, kann mittels des Kontaktschalters direkt der fehlerhafte Zustand erfasst werden und eine entsprechende Warnlampe in der Armaturentafel eingeschaltet werden.

Es ist auch möglich, einen Abgleich der Signale der einzelnen Federspeicherzylinder durchzuführen, um eine indirekte Erfassung von Fehlern zu ermöglichen. An einem Fahrzeug werden meist mehrere Federspeicherzylinder eingesetzt, die annähernd gleiche Schaltzeiten haben. Falls hier erhebliche Differenzen bei der Schaltzeit bestehen, die nicht mehr durch normale, durch Toleranzen bedingte Abweichungen in der Lösezeit begründbar sind, kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Diese Möglichkeit der gegenseitigen Kontrolle der einzelnen Federspeicherzylinder ist auch von großer Bedeutung für die Verkehrssicherheit. Eine in ihrer Wirkung reduzierte Speicherfeder bzw. eine verminderte Bremswirkung kann beim Einsatz der Hilfsbremse zu einem kritischen Schiefziehen des Fahrzeuges führen bzw. die Feststellbremsfunktion kann unzulässig gemindert sein. Diese Probleme müssen sofort durch das Steuerungssystem eines Fahrzeuges erkannt und angezeigt werden, was mit den bisherigen manuellen Prüfungsmethoden nicht möglich war.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Lösespindel und dem Kolben ein Kontaktschalter vorgesehen. Sobald der Kolben in die Anschlagstellung gebracht wird, und mechanisch an dem Zylinderboden anliegt, wird im Kontaktschalter ein Stromkreis geschaltet. Dadurch kann mit dem Kontaktschalter der Betriebszustand des Federspeicherzylinders erfasst werden, wenn der Kolben in der vollständig zurückgezogenen Position ist und die Bremse im ungebremsten Zustand ist. Mit dem Kontaktschalter kann damit die vorher beschriebene Warnlampe in der Armaturentafel gelöscht werden. Im Vergleich zu der Kontrolle mittels eines Druckschalters wird eine deutlich frühere Signalauslösung erreicht, weil die zu sensierende Endstellung des Federspeicherkolbens direkt erfasst wird.

Wenn der Kontaktschalter zwischen Lösespindel oder einem Lösespindelkopf und dem Kolben zur Erfassung der zurückgezogenen Position vorgesehen ist, kann ferner ein sich bewegender Kolben, beispielsweise aufgrund einer Undichte im Druckluftsystem erfasst werden. Eine derartige Fehlfunktion konnte bisher nur dann über die Warnlampe angezeigt werden, wenn in der Feststellbremsanlage der Betriebsdruck unter den Lösedruck abgesunken war und dementsprechend der Druckschalter ansprechen konnte. Bei einem andersartigen, typischen Fall von Undichte an der Dichtung des Federspeicherkolbens kann Druckluft in den Federraum des Federspeicherzylinders eintreten und dort einen Druckaufbau verursachen, der die Federkraft unterstützt und ab einer bestimmten Druckhöhe den Federspeicherkolben in Bewegung setzt. Solange der Betriebsdruck in der Feststellbremsanlage durch diese Leckage nicht unter den Lösedruck fällt, löst aber der Druckschalter kein Signal aus. Der ganze Vorgang kann unter entsprechenden Bedingungen schleichend eintreten, so dass für den Fahrer unmerklich das Lüftspiel der Bremse aufgebraucht wird und diese heiß laufen kann. Solche Defekte können bis zu einem Fahrzeugbrand führen und stellen eine große Gefährdung für den Fahrer und andere Verkehrsteilnehmer dar.

Ferner gibt es Situationen, bei denen die Lösespindel betätigt wird, um den Kolben in die zurückgezogene Position zu bewegen und somit die Notlösefunktion zu aktivieren. Dadurch wird der Kontaktschalter nicht mehr aktiviert, selbst wenn der Kolben in der zurückgezogenen Position angeordnet ist. Dadurch kann eine Warnlampe eingeschaltet werden oder eingeschaltet bleiben, die eine voll- oder teilbetätigte Notlösevorrichtung anzeigt. Dies ist für den Fahrer wichtig, weil eine verstellte Lösespindel ihrer Funktion entsprechend den Hub des Federspeicherkolbens ganz oder teilweise einschränkt, wodurch die Feststellbremse ganz oder teilweise außer Funktion gebracht wird. Auf ähnliche Weise ist es möglich, eine Lösespindel, die sich im Fahrbetrieb lockert und ungewollt aus dem Zylinderkörper herausgeschraubt wird, zu erkennen. Auch eine beispielsweise nach einer Fahrzeugreparatur nicht wieder vollständig eingeschraubte Lösespindel wird so erfasst, denn beim pneumatischen Lösen der Feststellbremsanlage erlischt dann die Warnlampe nicht. Dies ist auch deshalb von besonderer Bedeutung, da die Gewindeverbindung der Lösespindel im Zylinderkörper nur im vollständig eingeschraubten Zustand abdichtet. Ohne Dichtheit an dieser Stelle würde über das Gewindespiel Feuchtigkeit und Schmutz in den Federraum eindringen und Korrosion oder Undichte bis hin zum Ausfall der Hilfs- und Feststellbremsfunktion verursachen.

Der Kontaktschalter leistet somit einen Beitrag zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Bremsanlage und damit zur Verbesserung der Verkehrssicherheit im allgemeinen.

Ferner kann das Signal des Kontaktschalters über die Betätigung der Warnlampe hinaus zu Steuerungszwecken im Bremssystem benutzt werden. Beispielsweise kann das mit Erreichen der Löseposition des Federspeicherkolbens ausgelöste elektrische Signal zur Ansteuerung des in der Feststellbremsanlage dem Federspeicherzylinder vorgeschaltete Relaisventil verwendet werden. In gebräuchlichen Systemen werden die Federspeicherzylinder zum Lösen der Feststellbremse mit dem vollen zur Verfügung stehenden Betriebsdruck belüftet, der üblicherweise um 35 bis 50% über dem Lösedruck liegt. Die vorgeschlagene Abschaltung des Relaisventils soll bei Erreichen der Lösestellung des Federspeicherkolbens erfolgen. Dazu muss ein entweder direkt elektrisch angesteuertes oder ein pneumatisch über elektrisch geschaltete Magnetventile angesteuertes Relaisventil vorhanden sein. Mit dem Signal des Schalters wird das Relaisventil so gesteuert, dass ein weiterer Druckaufbau im Federspeicherzylinder unterbleibt. Dadurch wird zum einen die Energie zur Erzeugung des zusätzlich mit vollem Betriebsdruck vorgespannten Luftvolumens eingespart, das erforderlich ist, um den Druck im Federspeicherzylinder vom Lösedruck auf den vollen Betriebsdruck anzuheben. Zum anderen wird allgemein der Luftverbrauch des Federspeicherzylinders bei jeder Betätigung um das beschriebene Volumen reduziert. Da der Luftbehälter der Federspeicherbremsanlage nach gesetzlicher Vorschrift in bestimmter Abhängigkeit vom benötigten Druckluftvolumen der Feststellbremsanlage dimensioniert sein muss, ermöglicht dieser Vorteil der vorgeschlagenen Einrichtung eine Reduzierung der Luftbehältergröße mit dem damit einhergehenden Gewinn von Bauraum, Kosten und Gewicht.

Ein weiterer Vorzug der Steuerfunktion des elektrischen Kontaktschalters ist die verkürzte Ansprechzeit der Feststellbremse, da nur noch eine Entlüftung ab Lösedruck und nicht mehr ab dem vollen Betriebsdrucksniveau erfolgen muss. Das eliminiert die Zeit zum Abbau der Druckdifferenz, was insbesondere in Fahrsituationen von Vorteil ist, die ein schnelles Ansprechen der Feststellbremse fordern, wie dies z. B. beim Anhalten am Berg im Stop und Go Fahren zutrifft oder bei einer Notbremsung mit der Hilfsbremse. Der Effekt ist eine Erhöhung von Fahrkomfort und Verkehrssicherheit.

Schließlich ist ein weiterer Vorteil der Erfindung auch eine Kosteneinsparung für das Bremssystem, da dem geringen Mehraufwand für den Einsatz des elektrischen Schalters eine deutliche Kostenreduzierung durch das Entfallen des Druckschalters gegenübersteht. Ferner kann aufgrund des reduzierten Druckniveaus im Federspeicherzylinder eine daran angepasste geringere Dimensionierung verschiedener Bauteile des Federspeicherzylinders erfolgen, was zusätzliche Kosten- und Gewichtseinsparungen mit sich bringt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Lösespindel mindestens ein Kanal zur Aufnahme von Leitungen zu dem Kontaktschalter vorgesehen. Dadurch können die Leitungen von dem Kontaktschalter geschützt verlaufen und nehmen keinen gesonderten Bauraum in Anspruch.

Vorzugsweise sind an einem aus dem Gehäuse ragenden Abschnitt der Lösespindel mit dem Kontaktschalter verbundene Kontaktelemente vorgesehen, die mit einem Stecker kontaktierbar sind. Damit wird eine schnelle Bedienung der Notlösevorrichtung nach Abziehen des Steckers möglich und es kann auf einfache Weise die Verbindung zu dem oder den Schalter(n) hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Kontaktschalter zur Erfassung der Position in einem geringen Abstand des Kolbens von der zurückgezogenen, die Bremse vollständig lösenden Position vorgesehen sein. Eine solche Einstellung des Schalters könnte beispielsweise auf ca. 10 bis 20 mm vor der zurückgezogenen Position vorgenommen werden. Dieser Kontaktschalter erfasst dann einen Betriebszustand, in dem die Bremsbeläge bei einer Löseoperation gerade nicht mehr an der Bremsscheibe anliegen bzw. bei einem Bremsvorgang gerade noch nicht anliegen und also kein Bremsmoment vorhanden ist. Der weitere Lösehub des Kolbens bis zur zurückgezogenen Position ist dann erforderlich, um das volle Lüftspiel zwischen Scheibe und Bremsbelägen zu schaffen. Eine Schaltereinstellung auf den genannten Wert ermöglicht es, ein Schaltsignal zu erhalten, dass möglichst zeitnah zum funktionalen Lösen bzw. Wirksamwerden der Bremse abgegeben wird. Mit diesem Signal kann beispielsweise eine elektronische Steuerung versorgt werden, die dann eine Unterstützung beim Anfahren am Berg oder die "Hillholder"- Funktion unterstützt. Bei dieser Weiterbildung ist auch ein Schalter mit zwei Schaltstellungen verwendbar, der sowohl in der völlig zurückgezogenen Position als auch in der beabstandeten Position des Kolbens ein Signal abgibt.

Ferner ist es möglich, einen Näherungsschalter einzusetzen, der in einem definierten Abstand der auslösenden Bauteile anspricht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lösespindel endseitig einen verdickten Lösespindelkopf, wobei an der der Lösespindel zugewandten ringförmigen Seite des Lösespindelkopfes ein Kontaktschalter zur Erfassung des Eingriffs des Lösespindelkopfes mit dem Kolben vorgesehen ist. Ein so angeordneter Kontaktschalter bildet einen ortsfesten Bezugspunkt sowohl für die Erkennung der Position des Kolbens als auch für die auf der Spindel sich bewegende Lösemutter. Dabei können zwei Schalter verwendet werden, wovon einer zwischen dem Kopf der Lösespindel und einer inneren Stirnfläche eines am Federspeicherkolbenrohr festgelegten Elementes ist, während der andere zwischen der Lösemutter und der kreisförmigen Stirnfläche des Lösespindelkopfes angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, zwei getrennte Signale zu erhalten, eines für die Löseposition des Kolbens und das zweite Signal für die Fahrbetriebsstellung, wenn die Notlösevorrichtung aktiviert ist.

Der Kontaktschalter kann ferner am Boden des Zylinderkörpers eingebaut sein, so dass der Kontaktschalter in der vollständig zurückgezogenen Position des Kolbens betätigt wird.

Ferner kann der Kontaktschalter auch an einer Kolbenstange angebracht sein, die zwischen dem Federspeicherkolben und dem Bremshebel angeordnet ist und mit diesem eine Einheit bildet, da sie ständig gegen den Kolben gedrückt gehalten ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Federspeicherzylinders;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht eines gegenüber Fig. 1 modifizierten Ausführungsbeispiels, und
Fig. 3 eines geschnittene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Federspeicherzylinders.
Ein Federspeicherzylinder 1 umfasst ein erstes Gehäuseteil 2, ein zweites mittleres Gehäuseteil 3 und ein viertes Gehäuseteil 3'. In dem ersten Gehäuseteil 2 ist eine Feder 4 aufgenommen, die sich an einer Seite an dem Gehäuse 2 abstützt und an der gegenüberliegenden Seite an einem Kolben 5 anliegt. Zur Aufnahme der Feder 4 umfasst der Kolben 5 einen U-förmigen Abschnitt 50, in dem Profilierungen 51 zur formschlüssigen Aufnahme der endseitigen letzten Federwicklung vorgesehen sind. Auf der gegenüberliegenden Seite umfasst das Gehäuse 2 ebenfalls Profilierungen 20 und 21 zur Aufnahme der endseitigen Federwicklung. In dem zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 sowie dem Kolben 5 gebildeten Raum ist ein mit Druck beaufschlagbarer Primärraum 30 des Feststellbremsteiles vorgesehen.
Innerhalb des Kolbens 5 ist eine Lösespindel 6 angeordnet, die einen Lösespindelkopf 60 aufweist, der an der nach außen gewandten Stirnseite an einem Kontaktschalter 7 anliegt. Der Kontaktschalter 7 umfasste einen Kontaktschalterkopf 70, der über einen Stößel 74 mit einem Gewindeabschnitt 75 verbunden ist. Der Gewindeabschnitt 75 ist in einen Anschlag 8 in Form einer inneren Durchlüftung für den Kolben 5 eingeschraubt. Der Kontaktschalterkopf 70 ist über eine Dichtung bzw. Gleitführung 71 teilweise in dem Lösespindelkopf 60 aufgenommen. In der dargestellten Position liegt eine erste Kontaktstelle 72 und eine zweite Kontaktstelle 73 am Kontaktschalterkopf 70 an, der über leitende Verbindungen verfügt und so einen Kontrollstromkreis schließen kann.
Die Lösespindel 6 ist in einem rohrförmigen Abschnitt 55 des Kolbens 5 aufgenommen, in dem ein Kolbenrohr 54 festgelegt ist. Der Kolben 5 umfasst einen Halteabschnitt 52, in dem ein Sperrelement 53 montiert ist, um das Kolbenrohr 54 zu fixieren und um einen Anschlag für die Rückseite des Lösespindelkopfes 61 zu bilden. Der Kolben 5 kann sich maximal von der in Fig. 1 gezeigten zurückgezogenen Position mit der Hubstellung 0, in der der Lösespindelkopf 60 am Kontaktschalter 7 anliegt nach links bewegen, bis die Stirnfläche des Abschnittes 50 am der zugewandten Stirnfläche des Gehäuseteiles 3 anliegt.
Der Kolben 5 drückt mit einer Stirnseite 56 auf eine Membran 11, die zwischen dem mittleren Gehäuseteil 3 und dem Gehäuseteil 4 festgelegt ist. In dem zwischen Gehäuse 4 und Membran 11 gebildeten Raum ist ein mit Druck beaufschlagbarer Sekundärraum 10 (Primärraum des Betriebsbremsteiles) vorgesehen, in dem eine Kolbenstange 13 aufgenommen ist, die mit einer Platte 12 an der Membran 11 anliegt. An der Kolbenstange 13 ist ein Druckstück 14 montiert, das mit einer Stirnseite auf einen nicht näher dargestellten Bremshebel 15 drückt. Durch eine Bewegung des Kolbens 5 kann somit unter Zwischenschaltung der Membran 11, der Platte 12, der Kolbenstange 13 sowie des Druckstückes 14 der zum Druckstück 14 hin vorgespannte Bremshebel 15 betätigt werden. Dabei ist das Gehäuseteil 4 über Stehbolzen 16 an einem nicht gezeigten Bremssattel festgelegt.
In dem Gehäuseteil 4 ist ein Faltenbalg 17 zwischen der stirnseitigen zum Bremshebel 15 gewandten Seite und an der Kolbenstange 13 benachbart zu der Platte 12 festgelegt, um eine Abdichtung des Sekundärraumes 10 zu schaffen. Der Sekundärraum 10 kann zur Betätigung der Betriebsbremse über eine nicht dargestellte Belüftung mit Druck beaufschlagt werden. Der Sekundärraum 10 steht über eine Öffnung 18 mit der Umgebungsluft in Verbindung. Im montierten Zustand ist die Platte 12 der Kolbenstange 13 über eine Feder 19 in die gezeigte Position hin vorgespannt.
In der Darstellung der Fig. 1 ist der Primärraum 30 über eine nicht dargestellte Belüftung mit Druck beaufschlagt. Damit befindet sich der Kolben 5 in der zurückgezogenen Position, in der die Stirnfläche des Lösespindelkopfes 60 an dem Kontaktschalter 7 anliegt. Dadurch wird im Kontaktschalter 7 ein Stromkreis geschaltet und ein Signal erzeugt, das über in der Lösespindel 6 angeordnete Leitungen 62 zu Kontaktstiften 64 übertragen wird. Die Kontaktstifte 64 sind in Eingriff mit Kontaktelementen 26 eines Steckers 25, der auf eine Lösemutter 63 aufgesteckt ist. Die Signale des Kontaktschalters 7 werden dann weiter über eine Leitung 27 zu einer nicht dargestellten Steuerung eines Bremssystems eines Fahrzeuges geleitet.
Zur Betätigung der Feststellbremse wird in dem Primärraum 30 der Druck abgesenkt, bis die Kraft der Feder 4 größer als der auf den Kolben 5 wirkende Druck in dem Primärraum 30 ist. Dadurch wird der Kolben 5 zusammen mit der Membran 11 der Kolbenstange 13 und dem Druckstück 14 zu dem Bremshebel 15 bewegt, der nach Überwinden des Luftspiels für eine Bremskraft sorgt. Zum Lösen der Feststellbremse wird in dem Primärraum 30 Druck aufgebaut, bis sich der Kolben 5 wieder in die zurückgezogene Position bewegt. Sobald der Kontaktschalter 7 an der Stirnfläche des Lösespindelkopfes 60 anliegt, wird ein Signal abgegeben, das die bereite Fahrstellung signalisiert. Dadurch kann einerseits ein weiterer Druckaufbau in dem Primärraum 30 abgeschaltet werden, da die Endstellung schon erreicht ist, und über die Steuerung des Systems dem Fahrer die Mitteilung gegeben werden, dass das Fahrzeug fahrbereit ist.
Sollte sich aufgrund eines Defektes, beispielsweise weil nicht genügend Druck in dem Primärraum 30 aufgebaut werden kann, ein Lösen der Bremse nicht vornehmen lassen, kann nach Abziehen des Steckers 25 die Lösemutter 63 betätigt werden, damit die Lösespindel 6 nach außen gedreht werden kann. Dabei greift die ringförmige Fläche 61 an dem Sperrelement 53 an und zieht so den Kolben 5 in die zurückgezogene Position. Bei Aktivierung der Notlösevorrichtung wird zwar der Kolben S in die zurückgezogene Position bewegt, allerdings wird über den Kontaktschalter 7 kein Signal abgegeben, da der Lösespindelkopf 60 nicht am Kontaktschalter 7 anliegt. Dadurch kann dem Fahrer signalisiert werden, dass an dem Federspeicherzylinder 1 die Notlösevorrichtung aktiviert ist und der Schaden schnellstmöglich behoben werden muss.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kontaktschalter 7 zwischen Lösespindelkopf 60 und der Entlüftungseinrichtung 8 angeordnet. Es ist auch möglich, einen Schalter in den Boden des Gehäuseteils 2 einzubauen, der durch die Aufnahme 50 des Kolbens 5 betätigt wird.
Ferner können mehrere Schalter vorgesehen sein, um verschiedene Betriebsstellungen des Kolbens 5 zu erfassen. Ein Schalter kann wie gezeigt zwischen dem Lösespindelkopf 60 und der inneren Stirnseite 56 des Federspeicherkolbenrohres eingebaut sein, während der andere Schalter zwischen der Lösemutter 63 und der kreisringförmigen Stirnfläche 61 des Lösespindelkopfes 60 angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, zwei getrennte Signale zu erhalten, eines für die Löseposition des Federspeicherkolbens und das zweite Signal für die Fahrbetriebsstellung der Lösemutter 63. Mit entsprechendem Mehraufwand für einen dritten Schalter am Zylinderboden ist es auch möglich, die andere Endstellung der Lösemutter 63 im voll notgelösten Betriebsfall zu überwachen.
In Fig. 2 und 3 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Federspeicherzylinders gezeigt, wobei identische Bauteile mit dem selben Bezugszeichen versehen sind und nur die Abwandlungen gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben werden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Federspeicherzylinder 1' ist ein erster Kontaktschalter 7 vorgesehen, der wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel einen Kontaktschalterkopf 70 umfasst, der teilweise in dem Lösespindelkopf 60' aufgenommen ist. An dem Lösespindelkopf 60' ist ferner ein zweiter Kontaktschalter 80 mit einem Schalterkopf 81 montiert, der zwischen einem Sprengring 83 und einer Rückseite des Lösespindelkopfes 60' angeordnet ist. Der Kontaktschalter 80 kann ein Signal abgeben, wenn die Rückseite des Lösespindelkopfes 60' an dem Schalterkopf 81 anliegt, wobei in dem Lösespindelkopf 60' Leitungen 83 und 84 angeordnet sind, um eine entsprechende elektrische Verbindung herstellen zu können. Der Kontaktschalter 80 erfasst dabei eine Position, wenn der Kolben 5 etwa um eine Spindeldrehung verschoben ist, so dass auf diese Weise die Fahrstellung signalisiert werden kann. Der Kontaktschalter 80 ist somit in einem gewissen Abstand von der zurückgezogenen Position vorgesehen, damit die Stellung des Kolbens 5 erfasst wird, bei der die Bremse ihre Wirkung aufgegeben hat und das Lüftspiel überwunden ist. Um den baulichen Aufwand begrenzt zu halten, sind die Leitungen für die Kontaktschalter 7 und 80 in einer gemeinsamen Bohrung 85 untergebracht, die sich durch die Lösespindel 6 erstreckt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Lösespindel 6 ist eine Abdeckung 25' vorgesehen, die über eine einstellbare Lösemutter 63' greift.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist ein Kontaktschalter 90 mit einem Schalterkopf 96 an der Außenseite des Federspeichers im Bereich eines Steckers 25" angebracht. Der Schalterkopf 96 ist in dem Stecker 25" aufgenommen, wobei seitlich ein Dichtungsring bzw. ein Gleitelement 91 vorgesehen ist. Auf der zur Lösespindel 6 abgewandten Seite sind zwei Kontaktstellen 92 und 93 vorgesehen, mit denen der Schalterkopf 96 zusammenwirkt, um einen Kontrollstromkreis zu schließen. Die Betätigung des Kontaktschalters 90 erfolgt über eine Stange 95, an deren Ende ein Halter 94 für den Schalterkopf 96 vorgesehen ist. Die Stange 95 ist dabei verschiebbar durch einen Kanal 62" in der Lösespindel 6 geführt. Die Stange 95 wird bei Erreichen der zurückgezogenen des Kolbens 5 durch diesen bewegt und so der außenliegende Kontaktschalter 90 betätigt. Bei dieser Variante kann der Kontaktschalter 90 auch in das Steckergehäuse integriert sein oder in anderer, vorteilhafter Weise mit dem Stecker zu einer, vorzugsweise hermetisch abgedichteten, Funktionseinheit zusammengefasst sein. Ferner können über einen solchen externen Schalter auch andere Positionen des Kobens 5 erfasst werden.
Die Exaktheit des Schaltsignals in Bezug auf das Erreichen der Löseposition (oder einer definierten Hubstellung) des Federspeicherkolbens ist beeinflusst von der Maßgenauigkeit der Bauteile, die die Stellung der Stirnflächen von Federspeicherkolbenrohr und Lösespindelkopf 63 relativ zueinander bestimmen. Um die Fertigungstoleranzen dieser Komponenten nicht kostentreibend einschränken zu müssen, ist es vorteilhaft, eine Einstellmöglichkeit der Signalauslösung zu schaffen.
Bei der Montage der Federspeicherteile wird am Ende meist die Lösemutter 63 auf das freie Gewindeende der Lösespindel 6 aufgeschraubt. Dann werden die beiden Bauteile verstiftet, d. h. durch Einbringen einer Querbohrung durch beide miteinander verschraubten Teile, in die dann ein Stift oder ähnliches eingebracht wird, werden diese relativ zueinander fixiert. Dieses Verstiften kann zum Einstellen der gezeigten Kontaktschalters genutzt werden.
Hierfür wird der Kolben 5 durch Druckbeaufschlagung in die Löseposition gebracht. Die Lösespindel 6 ist teilweise oder vollständig aus dem Gehäuse 2 herausgeschraubt. Die Lösespindel 6 wird anschließend solange in den Abschnitt 55 des Kolbens 5 eingedreht, bis der Kontaktschalter anspricht. Das Ansprechen des Kontaktschalters kann über eine Spannungsquelle und eine Prüfeinrichtung angezeigt werden. Die so ermittelte Stellung der Lösespindel 6 wird dann beispielsweise durch Verstiften fixiert, in dem die Lösemutter 63 auf die Lösespindel 6 bis zum Anschlag aufgeschraubt wird und anschließend verstiftet wird.
Der Einstellvorgang für die Signalauslösung des Kontaktschalters kann auch automatisiert erfolgen, in dem der Schalter für den Schrauberantrieb direkt mit dem Abschaltsignal des Kontaktschalters versorgt wird.
Auch andere Einstellverfahren für die Signalauslösung des Kontaktschalters können eingesetzt werden. Bezugszeichenliste 1 Federspeicherzylinder
2 Erstes Gehäuseteil
3 Zweites Gehäuseteil
3' Drittes Gehäuseteil
4 Feder
5 Kolben
6 Lösespindel
7 Kontaktschalter
8 Anschlag
9 Hülse
10 Sekundärraum
11 Membran
12 Platte
13 Kolbenstange
14 Druckstück
15 Bremshebel
16 Stehbolzen
17 Faltenbalg
18 Öffnung
19 Feder
20 Profilierung
21 Profilierung
25 Stecker
26 Kontaktelement
27 Leitung
30 Primärraum
50 Aufnahme
51 Profilierung
52 Halteabschnitt
53 Sperrelement
54 Kolbenrohr
55 Rohrförmiger Abschnitt
56 Stirnseite
60 Lösespindelkopf
61 Rückseite Lösespindelkopf
62 Leitung
63 Lösemutter
64 Kontaktstift
70 Schalterkopf
71 Dichtung
72 Erste Kontaktstelle
73 Zweite Kontaktstelle
74 Stößel
75 Gewindeabschnitt
80 Kontaktschalter
81 Schalterkopf
82 Sprengring
83 Leitung
84 Leitung
85 Bohrung
90 Kontaktschalter
91 Dichtung
92 Erste Kontaktstelle
93 Zweite Kontaktstelle
94 Halter
95 Stößel
96 Schalterkopf

Claims

1. Federspeicherzylinder (1) zur Erzeugung von Bremskräften für die Hilfs- und Feststellbremswirkung, mit einem in einem Gehäuse (2, 3) angeordneten Kolben (5), der zur Betätigung eines Bremshebels (15) bewegbar ist, und der über eine Feder (4) zu dem Bremshebel (15) hin vorgespannt ist, einer Lösespindel (6), mittels der der Kolben (5) von einer ausgefahrenen den Bremshebel (15) in Bremsstellung betätigenden Position gegen die Kraft der Feder (4) in eine zurückgezogene, die Bremse lösende Position verfahrbar ist, und einem in dem Gehäuse (2, 3) angeordneten mit Druck beaufschlagbaren Primärraum (30), in dem bei Übersteigen eines Ansprechdruckes der Kolben (5) gegen die Kraft der Feder (4) in die zurückgezogene Position bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Position des Kolbens (5) in dem Gehäuse (2, 3) mindestens ein Kontaktschalter (7, 80, 90) vorgesehen ist.

2. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kontaktschalter (7, 80, 90) die zurückgezogene Position des Kolbens (5) erfassbar ist.

3. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lösespindel (6) und dem Kolben (5) ein Kontaktschalter (7) vorgesehen ist.

4. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösespindel (6) einen Lösespindelkopf (60) umfasst, der in einem Rohrabschnitt (55) des Kolbens (5) angeordnet ist und an der äußeren Stirnseite des Lösespindelkopfes (60) ein Kontaktschalter (7) vorgesehen ist, mit dem die zurückgezogene Position des Kolbens (5) erfassbar ist.

5. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösespindel (6) endseitig einen verdickten Lösespindelkopf (60) umfasst und an der der Lösespindel (6) zugewandten Seite (61) des Lösespindelkopfes (60) ein Kontaktschalter zur Erfassung des Eingriffs des Lösespindelkopfes (60) mit dem Kolben (5) vorgesehen ist.

6. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lösespindel (6) mindestens ein Kanal (62) zur Aufnahme von Leitungen zu dem Kontaktschalter (7) vorgesehen sind.

7. Federspeicherzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem aus dem Gehäuse (2) ragenden Abschnitt der Lösespindel (6) mit dem Kontaktschalter (7) verbundene Kontaktelemente (64) vorgesehen sind, die über einen Stecker (25) kontaktierbar sind.

8. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktschalter (80) zur Erfassung der Position in einem geringen Abstand des Kolbens (5) von der zurückgezogenen, die Bremse vollständig lösenden Position vorgesehen ist.

9. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (2, 3) ein oder mehrere Kontaktschalter (90) zur Erfassung der Position des Kolbens (5) vorgesehen sind.

10. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) stirnseitig auf eine Membran (11) durch die Feder (4) gedrückt ist, die über eine Kolbenstange (13) mit einem Druckstück (14) auf einen Bremshebel (15) drückt.

11. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktschalter (90) an oder in dem Stecker (25) angeordnet ist und der Kontaktschalter (90) über einen in der Lösespindel (6) vorgesehenen Stift (95) betätigbar ist.

12. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktschalter (7, 80, 90) vorgesehen ist, dessen Signalauslösung relativ zu einer definierten Hubstellung des Kolbens (5) oder der Lösespindel (6) einstellbar ist.

13. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktschalter (7, 80, 90) einen Schalterkopf (70, 81, 96) umfasst, der mit Kontaktstellen (72, 73, 83, 84, 92, 93) zusammenwirkt, um bei Kontakt eine elektrische Verbindung bereit zu stellen.