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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Federspeicherzylinder zur Erfassung der Hilfs- und Feststellbremsfunktion
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus der gattungsbildenden WO 98/37338
A1 ist ein Federspeicherzylinder zur Erzeugung von Bremskräften für die Hilfs-
und Feststellbremswirkung bekannt, bei der ein Kolben über eine
Lösespindel
von einer ausgefahrenen Position in eine zurückgezogene Position verfahrbar
ist. Außerhalb
des Gehäuses
ist eine Anzeigeeinrichtung angeordnet, mittels der die Stellung
des Kolbens in dem Gehäuse
erfassbar ist.
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Aus der
DE 28 46 652 C2 ist ein
Bremszylinder bekannt, bei dem seitlich am Gehäuse eine Schalteinrichtung
montiert ist wobei der Schalter eingeschaltet wird, um den Fahrer
von abgenutzten Belägen
zu unterrichten.
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In der
DE 44 09 351 A1 ist eine Einrichtung zur Überwachung
des Kolbenhubs eines pneumatisch betätigbarem Bremszylinders offenbart,
wobei in dem Bremsgehäuse
ein Kontaktschalter angeordnet ist. Der Kontaktschalter ist seitlich
am Gehäuse angeordnet
und kann eine bestimmte Stellung des Kolbens innerhalb des Gehäuses detektieren.
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Ein weiterer Federspeicherzylinder
ist in der WO 97/20153 A 1 gezeigt, bei der die Kolbenstange mit
einer Anzeigeeinrichtung versehen ist. Wenn die Kolbenstange zum
Lösen der
Feststellbremse bewegt wird, kann die Anzeigeeinrichtung ein entsprechendes
Signal geben.
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In der
DE 32 47 210 A1 ist eine Vorrichtung zum
Anzeigen der Lage eines Kolbens eines Kolbenspeichers offenbart,
wobei hierfür
zwei Näherungsschalter
vorgesehen sind, die über
ein Schaltglied betätigbar
sind. Das Schaltglied ist zusammen mit einer Schaltstange in axiale
Richtung bewegbar und durch die versetzte Anordnung der Näherungsschalter
kann die Position der Kolbenstange erfasst werden.
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Schließlich ist in der
DE 38 36 080 A1 noch ein
Bremszylinder offenbart, bei dem seitlich am Gehäuse ein Kontaktschalter montiert
ist. Der Kontaktschalter weist einen vorstehenden Fühler auf,
der an einer geneigt ausgebildeten Fläche der Kolbenstange anliegt.
Mit dem Kontaktschalter kann ein Verschleiß der Bremsbeläge erfasst
werden.
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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.
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Diese Aufgabe wird mit einem Federspeicherzylinder
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Kontaktschalter leistet somit
einen Beitrag zur Erhöhung
der Betriebssicherheit der Bremsanlage und damit zur Verbesserung
der Verkehrssicherheit im allgemeinen.
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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
elekt rische 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.
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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.
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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 Bau teile des
Federspeicherzylinders erfolgen, was zusätzliche Kosten- und Gewichtseinsparungen mit
sich bringt.
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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.
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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.
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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.
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Ferner ist es möglich, einen Näherungsschalter
einzusetzen, der in einem definierten Abstand der auslösenden Bauteile
anspricht.
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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.
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Der Kontaktschalter kann ferner am
Boden des Zylinderkörpers
eingebaut sein, so dass der Kontaktschalter in der vollständig zurückgezogenen
Position des Kolbens betätigt
wird.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer
Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Federspeicherzylinders.
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Ein Federspeicherzylinder 1 umfasst
ein erstes Gehäuseteil 2,
ein zweites mittleres Gehäuseteil 3 und
eindrittes 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.
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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.
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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 geführt 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.
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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 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.
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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
vorge spannte Bremshebel 15 betätigt werden. Dabei ist das
Gehäuseteil 4 über Stehbolzen 16 an
einem nicht gezeigten Bremssattel festgelegt.
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In dem Gehäuseteil 3' 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.
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In der Darstellung der 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.
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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 Lüftspiels
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.
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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 5 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.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Kontaktschalter 7 zwischen Lösespindelkopf 60 und
dem Anschlag 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.
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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.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
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 mit einem Schalterkopf montiert,
der zwischen einem Sprengring und einer Rückseite des Lösespindelkopfes 60 angeordnet
ist. Der Kontaktschalter kann ein Signal abgeben, wenn die Rückseite
des Lösespindelkopfes 60 an
dem Schalterkopf anliegt, wobei in dem Lösespindelkopf 60 Leitungen
und angeordnet sind, um eine entsprechende elektrische Verbindung herstellen
zu können.
Der Kontaktschalter 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 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 den Kontaktschalter 7 und
den nicht dargestellten Kontaktschalter in einer gemeinsamen Bohrung
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.
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Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist
ein Kontaktschalter mit einem Schalterkopf an der Außenseite
des Federspeichers im Bereich eines Steckers 25 angebracht.
Der Schalterkopf ist in dem Stecker 25 aufgenommen, wobei
seitlich ein Dichtungsring bzw. ein Gleitelement vorgesehen ist.
Auf der zur Lösespindel 6 abgewandten
Seite sind zwei Kontaktstellen und vorgesehen, mit denen der Schalterkopf
zusammenwirkt, um einen Kontrollstromkreis zu schließen: Die
Betätigung
des Kontaktschalters erfolgt über
eine Stange, an deren Ende ein Halter für den Schalterkopf vorgesehen
ist. Die Stange ist dabei verschiebbar durch einen Kanal 62 in
der Lösespindel 6 geführt. Die
Stange wird bei Erreichen der zurückgezogenen des Kolbens 5 durch
diesen bewegt und so der außenliegende
Kontaktschalter betätigt.
Bei dieser Variante kann der Kontaktschalter auch in das Steckergehäuse integriert
sein oder in anderer, vorteilhafter Weise mit dem Stecker zu einer,
vorzugsweise hermetisch abgedichteten, Funktionseinheit zusammengefasst
sein. Fer ner können über einen
solchen externen Schalter auch andere Positionen des Kobens 5 erfasst
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auch andere Einstellverfahren für die Signalauslösung des
Kontaktschalters können
eingesetzt werden.
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- 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
- Abschnitt
- 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
- Kontaktschalterkopf
- 71
- Dichtung/Gleitführung
- 72
- Erste
Kontaktstelle
- 73
- Zweite
Kontaktstelle
- 74
- Stößel
- 75
- Gewindeabschnitt