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Die Erfindung betrifft eine Feststellbremse nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Fahrzeug, umfassend eine
Bremsbetätigungseinheit,
wenigstens eine Radbremseinheit, die einem Rad des Kraftfahrzeugs
zugeordnet ist, und eine Feststelleinrichtung zum Feststellen der
Radbremseinheit, wobei die Feststelleinrichtung ein die Radbremseinheit
beaufschlagendes, elongierbares Zugelement umfasst.
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Aus der Praxis sind Feststellbremsen
mit Seilzug bekannt, bei denen das von einer als Hebel ausgebildeten
Bremsbetätigungseinheit
betätigte Bremsseil
zu den hinteren Radbremseinheiten des Kraftfahrzeugs geführt ist
und bei Anziehen des Hebels die Räder in einer Bremsstellung
blockiert, wozu ferner eine Feststelleinrichtung für den Hebel
erforderlich ist und ein möglichst
nicht elongierbares Bremsseil. In der Praxis sind jedoch die Bremsseile als
Metallseile ausgebildet, die im Laufe der Zeit verschleißen, weshalb
Seilnachstelleinrichtungen erforderlich sind. Auch die thermische
Ausdehnung des Metalls führt
zu Schwankungen in der Seillänge.
Die Feststelleinrichtung ist häufig
als Rasteinrichtung mit zusätzlicher
Löseeinrichtung
ausgebildet, deren Betrieb unangenehme Geräusche verursacht. Ferner ist für die Betätigung des
Hebels in bestimmten Lagen des Fahrzeugs, z.B. am Hang, trotz der
häufig
vorgesehenen Übersetzungen
eine große
Kraft von dem Fahrer aufzubringen, was älteren oder gebrechlichen Fahrern
nicht immer gelingt. Überdies
ist für
die Verteilung der Zugkraft auf die beiden hinteren Radbremseinheiten
eine Einrichtung zum Koppeln von zwei Bremsseilen vorzusehen, die
teuer und platzaufwendig ist. Schließlich wird bei solchen Feststellbremsen
ein an dem Hebel angeordneter Sensor eingesetzt, um die Bremsstellung
optisch, z.B. durch eine Warnleuchte in der Konsole des Fahrzeugs,
anzuzeigen, der den Benutzer in falscher Sicherheit wiegt, wenn
zwar der Hebel ein Stück
weit angezogen ist, jedoch eine zuverlässige Feststellung der Radbremseinheiten
noch nicht erreicht ist.
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Aus der Praxis sind ferner elektrische
Feststellbremsen bekannt, die ein Bremsseil in Reaktion auf eine
als Druckknopf ausgebildete Bremsbetätigungseinheit ein zu den Radbremseinheiten
führendes
Bremsseil spannen. Hier wird zweckmäßigerweise nicht ein vorgegebener
Abschnitt des Bremsseiles aufgewickelt, weil bei Längung des
Bremsseiles die Bremswirkung verloren ginge, sondern eine bestimmte
Spannung auf das Bremsseil ausgeübt,
wodurch je nach Neigung des Fahrzeugs sich eine unterschiedliche
Bremskraft einstellt. Ferner dauert der Feststellvorgang mehrere
Sekunden, so dass der Einsatz einer solchen Feststellbremse zum
Blockieren der Hinterräder
während
der Fahrt des Fahrzeugs ausscheidet, wie dies z.B. bei Glatteis
zum Ausführen
von Kurven oder bei einem Anfahren an einem Berg in der Praxis erforderlich
sein kann.
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DE 40 23 705 A1 zeigt eine Feststellbremse, bei
der eine als Handbremshebel ausgebildete Bremsbetätigungseinheit über eine
Feststelleinrichtung mit einer Bremseinheit gekoppelt ist, wobei
die Feststelleinrichtung ein Zugelement aufweist, das einen Motor
und einen Spindelbetrieb umfasst. Der Spindelbetrieb weist eine
in einem Gehäuse
angeordnete Spindel auf, die mittels des Motors innerhalb des Gehäuses veschiebbar
ist und somit eine variable Länge
aufweist.
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DE 198 34 129 C1 zeigt eine Feststellbremse,
bei der eine Bremsbetätigungseinheit über elektrische
Leitungen mit zwei Zugelementen gekoppelt ist, wobei die beiden
Zugelemente mittels eines flexiblen Übertragungsmittels jeweils
mit einer einem Rad zugeordneten Bremseinheit gekoppelt sind.
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FR 2 726 525 A1 zeigt eine Feststellbremse, die
eine Bremsbetätigungseinheit
und eine Feststelleinrichtung umfasst, die einen Motor aufweist,
der über
ein Getriebe mit zwei Zugelementen gekoppelt ist, wobei jedes Zugelement über einen
Seilzug mit einer einem Rad zugeordneten Bremseinheit verbunden
ist. Das Getriebe wird durch den Motor angetrieben und überträgt die von
dem Motor erzeugte Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung,
durch die die Zugelemente verschoben werden und auf die Bremseinheit
eine Kraft übertragen
wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
eine Feststellbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben,
mit der eine zuverlässige
und bequeme Feststellung eines Fahrzeugs ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs
genannten Feststellbremse erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 dadurch gelöst,
dass das Zugelement ein Fluid beinhaltet.
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Die erfindungsgemäße Feststellbremse ermöglicht ein
Feststellen der in der Regel an der Hinterachse angeordneten, zwei
Radbremseinheiten in zuverlässiger
Weise, ohne dass hierfür
eine menschliche Muskelkraft beansprucht würde. Ferner wird sichergestellt,
dass stets die Radbremseinheiten in gleicher Weise beaufschlagt
werden. Eine unerwünschte
Längung
des Zugelements aufgrund von Verschleiß ist aufgrund der geringen
Gesamtlänge des
Zugelements ohne Auswirkung. Wenn das Zugelement kontrahiert wird,
kann jeweils ein Ende des Zugelements einer Radbremseinheit zugeordnet werden,
so dass eine Teilung oder doppelte Ausführung wie bei einem bis in
ein Führerhaus
geführtes Bremsseil
nicht erforderlich ist.
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Das elongierbare Zugelement ist vorzugsweise
als Schlauch ausgebildet, der eine variable Länge aufweist, wobei der im
Inneren des Schlauchs herrschende Innendruck des den Schlauch füllenden Mediums,
erfindungsgemäß ein Fluid
wie Luft oder Öl oder
eine andere Hydraulikflüsigkeit,
die Länge
des Zugelements beeinflusst. Nimmt der Druck zu, zieht sich das
Zugelement vorzugsweise zusammen, fällt der Druck ab, dehnt sich
das in der Art eines fluidbeaufschlagten Muskels arbeitende Zugelement
wieder aus.
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Vorzugsweise weist das als Schlauch
ausgebildete Zugelement eine zylindrische Form auf. Die Kontraktion
des Zugelements durch die Beaufschlagung mit einem Druck geschieht
in der Weise dass das Verhältnis
von Druck zu Volumen sowohl in der zusammengezogennen als auch in
der ausgedehnten Position konstant ist.
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Vorzugsweise weist die Feststelleinrichtung einen
Fluid-Speicher auf, der mit dem Zugelement in Verbindung gebracht
werden kann. Hierbei ist das Fluid in dem Fluid-Speicher zweckmäßigerweise
auf einem Ausgangsdruck gehalten, der größer ist als der Umgebungsdruck
und der einem Druckniveau des Fluids in dem Zugelement entspricht,
bei dem das Zugelement in einem zusammengezogenen Zustand ist.
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Der Druck in dem Fluid-Speicher kann
durch jedes entsprechende Mittel erzeugt werden, beispielsweise
durch Temperaturerhöhung
und entsprechende thermische Ausdehnung des Fluids, durch Aufpumpen
eines Vorratsbehälters
mittels eines Kompressors. Der Fluid-Speicher ist zweckmäßigerweise
indirekt beaufschlagt, um den Arbeitsdruck in dem Fluid zu erzeugen,
damit bei Ausfall der Pumpe oder dgl. der Arbeitsdruck nicht sofort
zusammenbricht.
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Der Fluid-Speicher steht mit dem
Inneren des Zugelements vorzugsweise über ein Ventil in Verbindung.
Hierbei wird über
das Ventil die Feststellbremse zweckmäßigerweise von einer Steuerung elektrisch
in Reaktion auf die Befehle der Bremsbetätigungseinheit in kürzester
Zeit, in der Regel wenige Millisekunden gespannt und auch wieder
gelöst,
so daß der
Einsatz der Feststellbremse während
der Fahrt zum Blockieren der Räder
der Hinterachse vorteilhaft möglich
ist. Die Ansprechzeiten sind extrem kurz, auch bei schnellem Feststellen
und Lösen
hintereinander.
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Das Ventil ist vorzugsweise als 2-Wege-Ventil
oder 3-Wege-Ventil ausgebildet, wobei zweckmäßigerweise eine erste Stellung
des Ventils eine Verriegelungsstellung ist, in der das Zugelement
gegenüber
den anderen Teilen abgeschlossen ist und das darin gespeicherte
Fluid keinen Druckabbau erleidet, so daß eine konstante Länge des
Zugelements gegeben ist, entweder die Feststell-Länge oder
die Löse-Länge. Es
ist ferner möglich,
bei laufendem Betrieb des Fahrzeugs das Ventil in einer zweiten,
Abgabestellung, zu verlagern, damit auch bei Zunahme der Umgebungstemperatur
oder des Umgebungsdruck keine unbeabsichtigte Kontraktion des Zugelements
erfolgt. In einer weiteren, Beaufschlagestellung, kann das Zugelement
mit dem Fluid-Speicher
in Verbindung geschaltet werden, so dass das auf einem Arbeitsdruck
gehaltene Fluid in das Zugelement strömt und diesen spannt. Alternativ
ist es möglich, das
Ventil als Rückschlagventil
auszubilden, das kein Entweichen von Fluid zuläßt, während dem Zugelement ein weiteres
Ventil zugeordnet ist, das nur zum Entleeren des Zugelements ansteuerbar
ist.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung kann
das Ventil in mechanischer Kopplung mit der Bremsbetätigungseinheit
stehen, so dass auch bei Ausfall einer Fahrzeugbatterie oder bei
einem Anhänger
eine Betätigung
des Ventils möglich
ist. Hierzu kann beispielsweise die Bremsbetätigungseinheit in der Art eines
bekannten Hebels ausgebildet sein.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten
Ausgestaltung sind das Ventil und die Bremsbetätigungseinheit über eine
elektrische Verbindung miteinander gekoppelt, vorzugsweise über eine
Steuerung des Fahrzeugs oder einen für die elektrischen Aggregate des
Fahrzeugs vorgesehene Bus-Verbindung. Hierdurch werden Geräusche erzeugende
bewegte Teile im Innenraum des Fahrzeugs vermieden.
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Vorzugsweise wird ein freies Ende
des entspannten Zugelements der freigegebenen Radbremseinheit zugeordnet,
die in einem Löse-Zustand ist,
während
das durch Innendruck gespannte Zugelement einem Feststell-Zustand
der Radbremseinheit entspricht. Es ist aber möglich, Löse-Zustand und Feststell-Zustand
zu vertauschen, indem die Radbremseinheit dem anderen, abgekehrten
freien Ende des Zugelements zugeordnet wird, so dass der Abstand
bei durch Innendruck gespanntem Zugelement abnimmt. Diese Anordnung
ist beispielsweise bei Anordnungen, wie sie für Lastkraftfahrzeuge bekannt sind,
zweckmäßig, bei
denen eine die Räder
blockierende Feder zur Freigabe der Fahrt überwunden werden muß.
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Es ist möglich, die Feststellung in
einer Radbremseinheit bewirkende Friktionselemente unmittelbar an
das Zugelement anzubinden. Vorzugsweise ist jedoch das Zugelement
mit einem Friktionselement über
ein Koppelseil verbunden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus . der nachfolgenden Beschreibung sowie
aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Die Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
einer erfindungsgemäßen Feststellbremse
näher erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Feststellbremse.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Feststellbremse.
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In 1 ist
schematisch ein als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 1 angedeutet, welches
jeweils vorne und hinten an einer Achse jeweils zwei Vorderräder und
zwei Hinterräder 3 aufweist.
Jedem der beiden Hinterräder
ist eine Radbremseinheit 4 bekannten Aufbaus zugeordnet,
die zu einer insgesamt mit 2 bezeichneten Feststellbremse
gehören.
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Jede Radbremseinheit 4 ist
durch ein Koppelseil 5 mit jeweils einem freien Ende 7 eines
elongierbaren Zugelements 6 verbunden. Das Zugelement 6 ist
quer zur Fahrtrichung des Fahrzeugs und im Wesentlichen parallel
zu der die Räder 3 tragenden
Achse angeordnet.
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Das Zugelement 6 besteht
aus einem langestreckten, im Wesentlichen zylindrischen Schlauch, dessen
Innenraum 6a gegen die Umgebung abgedichtet und mit einer
Hydraulikflüssigkeit 8 gefüllt ist. Eine
Leitung 9 verbindet den Innenraum 6a des Zugelements 6 mit
einem als Solenoid-Ventil ausgebildeten Ventil 10. Das
Ventil 10 wird in Reaktion auf eine Betätigung einer im Führerhaus
des Fahrzeugs angeordneten, als Druckschalter ausgebildeten Brembetätigungseinheit 11 geschaltet,
wobei die Brembetätigungseinheit 11 mit
dem Ventil 10 über
eine Steuerung 12 und entsprechende elektrische Leitungen 13, 14 in
Verbindung steht. Die Steuerung 12 kann noch andere Aufgaben
wahrnehmen, zum Beispiel bei festgestellter Feststellbremse 2 eine
ebenfalls im Führerhaus
angeordnete Warnleuchte 15 über eine Leitung 16 ansteuern,
oder den Innendruck in dem Zugelement 6 über eine
Drucksensor 17 in der Leitung 9 oder dem Zugelement 6 zu
erfassen. Auch andere übliche
Funktionen werden von der Steuerung 12 wahrgenommen.
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Die Steuerung 12 steht ferner
in Verbindung mit einem Kompressor 18, der den Druck für das in einem
Fluidspreicher 19 gesammelte Volumen Hydraukliköl aufbringt.
Mann erkennt, dass die Stromversorgung von Ventil 10 und
Kompressor 18 über eine
als Batterie ausgebildete Gleichspannungsquelle 24 erfolgt.
Diese kann zugleich die Fahrzeugbatterie sein.
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Der Fluidspreicher 19 steht
mit dem Ventil 10 über
eine weitere Leitung 20 in Verbindung. Eine Abfluß-Leitung 21 führt von
dem Ventil 10 zu einem Vorratsbehälter 22, in dem die
Hydraulikflüssigkeit 8 unter
keinem besonderen Druck steht, wobei die Hydraulikflüssigkeit 8 über eine
Zuführ-Leitung 23 und einem
darin integrierten Rückschlagventil,
vorzugsweise mit einer kleinen Pumpe, dem Fluidspeicher 19 zugeführt wird.
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In einer ersten Stellung des Ventils 10 sind die
Leitungen 9 und 20 und die Leitungen 9 und 21 getrennt,
und kein Fluid kann dem Zugelement 6 und/oder dem Fluidspeicher 19 entweichen.
In einer zweiten Stellung des Ventils 10 sind die Leitungen 9 und 20 miteinander
verbunden, die Leitungen 9 und 21 jedoch getrennt,
und der Innenraum 6a des Zugelements 6 wird auf
den in dem Fluidspeicher 19 herrschenden Druck gebracht
(ein kleiner Druckabfall resultiert aus der Addition des Volumens
der beiden Teile), so dass das Zugelement 6 sich kontrahiert.
In einer dritten Stellung des Ventils 10 sind die Leitungen 9 und 20 getrennt,
die Leitungen 9 und 21 jedoch miteinander verbunden,
so dass das Zugelement 6 füllende Fluid unter dem Überdruck über die
Abfluß-Leitung 21 in
den Vorratsbehälter 22 entweichen kann.
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Man erkennt, daß die Hydraulikflüssigkeit 8 in
einem insgesamt geschlossenen Kreislauf 19, 20, 10, 9/6, 21, 22, 23 gefördert ist,
so daß praktisch
keine Verluste auftreten. Die in dem Fluidspeicher 19 gespeicherte
Hydraulikflüssigkeit 8 beträgt wenigstens
das Doppelte des Volumens des Innenraums 6a des Zugelements 6,
so dass auch bei Ausfall des Kompressors 18 die Feststellbremse 2 mehrmals
hintereinander betätigt
werden kann.
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Bei dem in 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel
bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in 1 dieselben oder funktional vergleichbare
Teile.
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Die in 2 schematisch
dargestellte Feststellbremse 2' arbeitet wie die Feststellbremse 2 aus 1, aber im Unterschied zu
dieser ist das Fluid Druckluft 8' statt Hydraulikflüssigkeit 8,
und das Ventil 10' ist
ein pneumatisches Ventil. Ein Kompressor 18' saugt über einen Luftansaugstutzen 26 Umgebungsluft
an, die zweckmäßigerweise über eine
Trocknungspatrone und einen Filter gereinigt wird. Die Luft wird
in einen pneumatischen Fluidspeicher 19' auf 2 bis 6 Atmosphären Überdruck
gespeichert.
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In einer ersten Stellung des Ventils 10:
ist der Fluidspeicher 19' von
dem Zugelement 6 getrennt, und kein Fluid kann dem Zugelement 6 und/oder
dem Fluidspeicher 19' entweichen.
In einer zweiten Stellung des Ventils 10' sind Fluidspeicher 19' und Zugelement 6 miteinander
verbunden, und der Innenraum 6a des Zugelements 6 wird
auf den in dem Fluidspeicher 19' herrschenden Druck gebracht, so
dass das Zugelement 6 sich kontrahiert. In einer dritten
Stellung des Ventils 10' wird
das Zugelement 6 mit einem Auslaß 27 verbunden, während der
Fluidspeicher 19' abgetrennt
bleibt, so dass das Zugelement 6 füllende Fluid entweichen kann
und das Zugelement sich auf seine Ausgangslänge wieder elongiert.
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Es ist zu bemerken, dass durch das
Vorsehen des Drucksensors 17 in der Leitung 9 eine
gesicherte Information darüber
an die Steuerung 12 abgegeben wird, ob die Feststellbremse 2, 2' wirklich wirkt,
und nicht nur ob ein Hebel betätigt
wurde.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
beschrieben worden, in denen beide Enden 7 eines Zugelements 6 jeweils
einer Radbremseinheit 4 zugeordnet sind. Es ist aber ebenfalls
möglich,
jeder Radbremseinheit 4 ein eigenes Zugelement zuzuordnen,
wodurch ggf. die Koppelseile 5 entfallen können und
bei Befestigung des Zugelements an dem der Radbremseinheit 4 abgekehrten
Ende die doppelte Kontraktion zu erzielen und das Zugelement entsprechend
kleiner zu gestalten.