DE19812603C2 - Gebereinheit zur elektrischen und hydraulischen Ansteuerung von Steuerventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gebereinheit zur elek­ trischen und hydraulischen Ansteuerung von Steuerventilen ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere be­ zieht sich die Erfindung auf eine Gebereinheit zur elek­ trischen und hydraulischen Ansteuerung eines Wegeventils einer Parkbremsanlage für Kraftfahrzeuge.

Bei einer Parkbremsanlage handelt es sich um eine Feststell­ bremsanlage, die vorzugsweise in die Betriebsbremsanlage eines Kraftfahrzeugs integriert ist und insbesondere bei Nutzfahr­ zeugen zum Einsatz gelangt, um das Fahrzeug während beispiels­ weise Haltepausen im Auslieferbetrieb gegen Wegrollen zu sichern.

Aus der EP 0 584 253 B1 ist eine solche Parkbremsanlage be­ kannt. Gemäß diesen Stand der Technik kann ein elektrohydrau­ lisches Aggregat über ein elektromagnetisch ansteuerbares Schaltventil mit den Bremskreisen bzw. den Zuspannorganen vor­ nehmlich der Hinterachse hydraulisch verbunden werden. Das Schaltventil ist als 4/3-, 4/2- oder 3/2-Wegeventil mit 4 bzw. 3 gesteuerten Anschlüssen sowie 3 bzw. 2 Schaltstellungen aus­ gebildet. Der Schaltkolben des Schaltventils ist derart vorge­ spannt, daß er im unbetätigten Zustand des Schaltventils die Verbindung zwischen dem elektrohydraulischen Aggregat und den Bremsorganen unterbricht, während die Bremsorgane mit einem Vorratsbehälter hydraulisch verbunden sind. Zum Betrieb einer solchen Parkbremsanlage wird ein in der Fahrgastzelle befind­ licher, mit dem Schaltventil elektrisch verbundener Handschal­ ter betätigt, um durch Ansteuern des Schaltventils und somit Verschieben des Schaltkolbens entgegen der Vorspannkraft den im elektrohydraulischen Aggregat erzeugten Bremsdruck an den Zuspannorganen anzulegen.

Aufgrund der heutzutage üblichen Sicherheitsstandards für Kraftfahrzeuge ist es erforderlich, derartige Parkbremsanlagen redundant auszubilden, d. h. dafür Vorsorge zu treffen, daß bei Ausfall der elektrischen Versorgung im betätigten Zustand der Parkbremsanlage der Schaltkolben des Schaltventils nicht in seine vorgespannte Stellung zurückkehrt und somit die Brems­ organe zum Vorratsbehälter hin entlastet, sondern der Brems­ druck weiter an den Zuspannorganen anliegt. Daher werden die Schaltventile solcher Parkbremsanlagen mittlerweile elektrisch als auch hydraulisch ansteuerbar ausgebildet.

Eine Gebereinheit für eine solche Ansteuerung ist beispiels­ weise aus der gattungsbildenden WO 96/26091 A1 bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik hat die Gebereinheit ein an der Arma­ turentafel eines Kraftfahrzeugs befestigtes, im wesentlichen T-förmiges Gehäuse mit zwei senkrecht zueinander stehenden Bohrungen. In der ersten Bohrung ist ein Schieber längsver­ schieblich angeordnet, der auf einer Seite mit einem Schalter zur Abgabe eines elektrischen Signals in Wirkverbindung steht und auf der anderen Seite an eine Betätigungsstange ange­ schlossen ist, die sich durch die Armaturentafel hindurch er­ streckt und mit einem Schaltknauf versehen ist. Der Schieber weist einen Rampenabschnitt auf, der mit einem in der zweiten Bohrung des Gehäuses längsverschieblich angeordneten ersten Kolben zusammenwirkt, welcher in die erste Bohrung des Gehäu­ ses hinein vorsteht. Der erste Kolben ist über eine erste Schraubenfeder mit einem ebenfalls in der zweiten Bohrung längsverschieblich angeordneten zweiten Kolben verbunden, der eine Druckkammer hydraulisch dicht begrenzt und mit einer in der Druckkammer angeordneten zweiten Schraubenfeder vorge­ spannt ist.

Durch Ziehen des Schaltknaufs kann der Schieber von seiner Grundstellung, in der er den elektrischen Schalter betätigt, in seine Betätigungsstellung bewegt werden, in der er den elektrischen Schalter nicht mehr betätigt, wodurch eine elek­ trische Ansteuerung des Schaltventils der Parkbremsanlage be­ wirkt wird. Während dieser Bewegung wird der erste Kolben über den Rampenabschnitt des Schiebers in der zweiten Bohrung des Gehäuses verschoben und verschiebt seinerseits den zweiten Kolben über die erste Schraubenfeder gegen die Kraft der zwei­ ten Schraubenfeder in die Druckkammer hinein, wobei ein über eine Druckleitung an das Schaltventil der Parkbremsanlage an­ gelegter Steuerdruck erzeugt wird. Soll die elektrische und hydraulische Ansteuerung des Schaltventils der Parkbremsanlage beendet werden, wird der Schieber durch kontinuierliches Drücken des Schaltknaufs von seiner Betätigungsstellung in seine Grundstellung verschoben, wobei die Kolben in der zwei­ ten Bohrung des Gehäuses unter der Kraft der zweiten Schrau­ benfeder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren und der Schie­ ber in der ersten Bohrung den elektrischen Schalter wieder be­ tätigt.

Zwar wird gemäß diesem Stand der Technik einerseits bei Aus­ fall der elektrischen Versorgung eine hydraulische Ansteuerung des Schaltventils der Parkbremsanlage gewährleistet, während andererseits bei intakter elektrischer Versorgung durch die erste Schraubenfeder für ein fail-safe-Verhalten der Geberein­ heit gesorgt ist, weil selbst bei Verstopfung der Druckleitung zum Schaltventil der erste Kolben unter Kompression der ersten Schraubenfeder in der zweiten Bohrung des Gehäuses verschoben werden kann und somit eine Bewegung des Schiebers zur Betäti­ gung des elektrischen Schalters nicht verhindert. Jedoch ist neben der Tatsache, daß die vorbekannte Gebereinheit relativ aufwendig aufgebaut ist, ein Nachteil dieses Stands der Tech­ nik darin zu sehen, daß bei der die Gebereinheit betätigenden Person ein der Sicherheit abträgliches, unzureichendes Betäti­ gungsgefühl gegeben ist.

Des weiteren offenbart die DE 24 07 136 A1 ein Wegeventil mit einem Steuerkolben, dessen Ende umlaufende Nuten aufweist und von einer Hülse umgeben ist, die zwischen Ventilgehäuse und Gehäusedeckel eingespannt ist. Die Hülse weist drei (teil­ weise) radial verlaufende Durchgangsbohrungen auf, in denen jeweils eine Kugel aufgenommen ist. Diese Kugeln werden durch zwei in einer umlaufenden Nut der Hülse aufgenommene Spreng­ ringe, durch eine in der umlaufenden Nut der Hülse angeordnete Schraubenfeder bzw. durch eine sich am Ventilgehäuse abstüt­ zende Druckfeder über einen Federteller unter Kraftumlenkung mittels weiterer Kugeln radial nach innen gedrückt, um mit den Nuten des Steuerkolbenendes in Eingriff zu kommen, wodurch die jeweilige Schaltstellung des Steuerkolbens im Ventilgehäuse festgelegt wird.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik gemäß der WO 96/26091 A1 die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Gebereinheit zur elektrischen und hydraulischen Ansteuerung von Steuerventilen zu schaffen, die leicht und sicher bedient werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte und/oder zweckmäßige Weiterbil­ dungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.

Erfindungsgemäß liegt bei einer Gebereinheit zur elektrischen und hydraulischen Ansteuerung von Steuerventilen, insbesondere eines Wegeventils einer Parkbremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem zwischen einer Grundstellung und einer Betätigungs­ stellung bewegbaren Betätigungsglied, mittels dessen ein elek­ trischer Schalter zur elektrischen Ansteuerung des Steuerventils und über ein Federelement ein Kolben eines Hydraulikzy­ linders zur hydraulischen Ansteuerung des Steuerventils betä­ tigbar ist, das Federelement zur Betätigung des Kolbens unmit­ telbar am Betätigungsglied an und hält das Betätigungsglied unter Formschluß wahlweise in seiner Grundstellung oder seiner Betätigungsstellung.

Im Ergebnis ist zum einen bei der die erfindungsgemäße Geber­ einheit bedienenden Person ein gutes Betätigungsgefühl ge­ geben, weil das Betätigungsglied in seinen Endlagen, d. h. seiner Grundstellung bzw. seiner Betätigungsstellung spürbar in formschlüssigen Eingriff mit dem Federelement gelangt. Zum anderen sorgt der formschlüssige Eingriff des Betätigungs­ glieds mit dem Federelement dafür, daß eine vorbestimmte Be­ dienkraft aufgebracht werden muß, um das Betätigungsglied von seinen Endlagen weg zu bewegen, was die Sicherheit bei Einsatz der erfindungsgemäßen Gebereinheit an einer Parkbremsanlage insgesamt erhöht, weil z. B. eine unbeabsichtigte Betätigung mit geringen Bedienkräften verhindert wird. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Gebereinheit einen einfachen Aufbau und eine kompakte Bauweise, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß das Federelement unmittelbar am Betätigungsglied anliegt, wobei zusätzliche Bauteile, wie der erste Kolben beim gat­ tungsbildenden Stand der Technik, vermieden werden. Hinzu kommt, daß somit bei Bewegung des Betätigungsglieds auch ge­ ringere Reibwiderstände zu überwinden sind, so daß die erfin­ dungsgemäße Gebereinheit gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik leichtgängiger ist. Insbesondere kann die erfin­ dungsgemäße Gebereinheit derart ausgebildet werden, daß das Betätigungsglied unter der Kraft des Federelements selbsttätig bzw. automatisch in seine Grundstellung zurückläuft, nachdem es aus dem Formschluß mit dem Federelement in seiner Betäti­ gungsstellung weg bewegt wurde.

Gemäß dem Patentanspruch 2 weist das Federelement in einfacher Ausgestaltung zwei gegenüberliegende Schenkel auf, von denen der dem Hydraulikzylinder zugewandte Schenkel mit dem Kolben des Hydraulikzylinders wirkverbunden ist, während der dem Be­ tätigungsglied zugewandte Schenkel zwei Auflager aufweist, um das Betätigungsglied wahlweise in seiner Grundstellung oder seiner Betätigungsstellung formschlüssig zu halten.

Nach der technischen Lehre des Patentanspruchs 3 weist der dem Betätigungsglied zugewandte Schenkel zwischen den Auflagern einen Rampenabschnitt auf, der zur Betätigung des Kolbens des Hydraulikzylinders mit dem Betätigungsglied zusammenwirkt, wo­ bei der Kolben des Hydraulikzylinders in einer Richtung beweg­ bar ist, die im wesentlichen senkrecht zur Betätigungsrichtung des Betätigungsglieds verläuft. Da die Gebereinheit gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik geringere Reibverluste aufweist, kann die Steigung des Rampenabschnitts bei moderaten Bedienkräften verhältnismäßig steil gewählt werden, so daß der zur Erzeugung eines vorbestimmten Steuerdrucks im Hydraulik­ zylinder notwendige Kolbenhub in vorteilhafter Weise mit einem geringen Betätigungsweg des Betätigungsglieds erzielt werden kann.

Der Patentanspruch 4 sieht vor, daß das Federelement im wesentlichen V-förmig ist, und daß das Federelement an seinem vom Betätigungsglied entfernten Ende drehbar gelagert ist. Bei leichtgängiger Lagerung des somit denkbar einfach ausgebilde­ ten Federelements sind die am Betätigungsglied aufzubringenden Betätigungskräfte noch geringer, was in vorteilhafter Weise den Bedienkomfort zusätzlich erhöht.

Gemäß dem Patentanspruch 5 ist der in Einbaulage maximal mög­ liche Federweg des Federelements gleich oder größer dem Betä­ tigungshub des Hydraulikzylinders, wodurch vorteilhaft ein fail-safe-Verhalten der Gebereinheit gewährleistet wird. So kann auch bei festsitzendem Kolben des Hydraulikzylinders, d. h. nicht möglichem Aufbau eines Steuerdrucks im Hydraulik­ zylinder, das Betätigungsglied von seiner Grundstellung in seine über den Formschluß zum Federelement definierte Betäti­ gungsstellung bewegt werden und eine Betätigung des elek­ trischen Schalters erfolgen, wobei das Federelement federnd nachgibt.

Nach der technischen Lehre des Patentanspruchs 6 hat die Ge­ bereinheit ein Grundgestell, an dem das Federelement drehbar gelagert und das Betätigungsglied verschiebbar geführt ist. Gemäß dem Patentanspruch 7 weist das Grundgestell ferner einen Befestigungsabschnitt für den Hydraulikzylinder auf. Auch diese Maßnahmen sorgen für eine einfache und kostengünstige Ausbildung der Gebereinheit, wobei im Gegensatz zum gattungs­ bildenden Stand der Technik aufwendig zu fertigende und dem­ entsprechend teure Gehäuse vermieden werden.

Vorteilhaft ist der Hydraulikzylinder ein an sich bekannter Geberzylinder, insbesondere ein Kupplungsgeberzylinder, wie im Patentanspruch 8 angegeben, so daß durch Verwendung von Stan­ dardbauteilen die Gestehungskosten der Gebereinheit weiter re­ duziert werden können.

Der Patentanspruch 9 sieht vor, daß das Betätigungsglied eine Betätigungsstange aufweist, die an ihrem einen Ende über Rol­ len auf einer Laufbahn am Grundgestell geführt ist, während ihr vom Grundgestell vorstehendes anderes Ende mit einem Hand­ griff versehen ist. Weiterhin ist gemäß dem Patentanspruch 10 die Betätigungsstange zwischen ihren Enden am Grundgestell mittels eines Gleitlagers in axialer Richtung geführt. Schließlich sind nach der technischen Lehre des Patentan­ spruchs 11 die Rollen an der Betätigungsstange mittels eines Achsbolzens gelagert, auf dem zwischen den Rollen eine mit dem Federelement in Wirkverbindung stehende Lagerrolle drehbar an­ geordnet ist. Diese Merkmale sorgen bei geringem vorrichtungs­ technischen Aufwand für eine weitere Verbesserung der Leicht­ gängigkeit der Gebereinheit und somit für einen hohen Bedien­ komfort.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird näher erläutert. Dabei zeigen:

Die Fig. 1 ein prinzipielles Schaltbild einer Parkbrems­ anlage, bei der eine Gebereinheit eingesetzt werden kann,

die Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Gebereinheit,

die Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Gebereinheit entsprechend dem Pfeil X in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und

die Fig. 4 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Federelements der Gebereinheit gemäß Fig. 2 in ver­ größerter Darstellung.

Gemäß Fig. 1 hat eine Parkbremsanlage für Kraftfahrzeuge eine handbetätigbare Gebereinheit 10, die in Fig. 1 lediglich sche­ matisch dargestellt ist und nachfolgend noch näher beschrieben wird, und ein elektrohydraulisches Aggregat 12, welches mit zumindest einem Teil der Bremsorgane 14 einer Betriebsbrems­ anlage über eine Hydraulikleitung 16 hydraulisch verbunden ist. Auf die Ausbildung und Funktion der Betriebsbremsanlage sowie die Verschaltung des elektrohydraulischen Aggregats 12 mit der Betriebsbremsanlage wird im folgenden nicht näher ein­ gegangen, weil diese Merkmale aus dem Stand der Technik hin­ länglich bekannt sind.

Das elektrohydraulische Aggregat 12 hat eine mittels eines Mo­ tors M angetriebene Pumpe P, die im Betrieb Hydraulikflüssig­ keit aus einem Vorratsbehälter 18 ansaugt. Die Pumpe P ist ausgangsseitig über einen Leitungsabschnitt 20 und ein erstes Rückschlagventil 22 an die Hydraulikleitung 16 angeschlossen. Vom Leitungsabschnitt 20 zweigt ein weiterer Leitungsabschnitt 24 ab, der über ein zweites Rückschlagventil 26 zur Druckbe­ grenzung in dem Vorratsbehälter 18 mündet. In Strömungsrich­ tung hinter dem ersten Rückschlagventil 22 zweigt von der Hy­ draulikleitung 16 ein Entlastungsabschnitt 28 ab.

Das elektrohydraulische Aggregat 12 hat ferner ein Steuerven­ til 30, das eingangsseitig an den Entlastungsabschnitt 28 an­ geschlossen und ausgangsseitig mit dem Vorratsbehälter 18 verbunden ist. Bei dem Steuerventil 30 handelt es sich im darge­ stellten Fall um ein in Durchgangsstellung vorgespanntes 2/2- Wegeventil, das mit einem hydraulischen Steueranschluß 32 und einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 34 versehen ist. Durch hydraulische Ansteuerung des hydraulischen Steuer­ anschlusses 32 und/oder elektrische Ansteuerung der elektro­ magnetischen Betätigungseinrichtung 34 kann das Steuerventil 30 entgegen der Vorspannkraft von seiner in Fig. 1 dargestell­ ten Durchgangsstellung in Sperrstellung geschaltet werden.

Der hydraulische Steueranschluß 32 des Steuerventils 30 ist über eine hydraulische Steuerleitung 36 mit der in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Gebereinheit 10 verbunden, während die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 34 des Steuer­ ventils 30 mittels einer elektrischen Signalleitung 38 vor­ zugsweise über ein elektronisches Steuersystem (nicht darge­ stellt) an die Gebereinheit 10 angeschlossen ist.

In den Fig. 2 und 3 ist die zur elektrischen und hydraulischen Ansteuerung des Steuerventils 30 dienende Gebereinheit 10 näher dargestellt, die ein zwischen einer in den Fig. 2 und 3 dargestellten Grundstellung und einer Betätigungsstellung be­ wegbares Betätigungsglied 40 aufweist, mittels dessen ein elektrischer Schalter 42 zur elektrischen Ansteuerung des Steuerventils 30 und über ein Federelement 44 ein Hydraulik­ zylinder 46 zur hydraulischen Ansteuerung des Steuerventils 30 betätigt werden kann. Das Federelement 44 liegt unmittelbar am Betätigungsglied 40 an und hält dieses unter Formschluß wahl­ weise in seiner Grundstellung oder seiner Betätigungsstellung, wie noch näher beschrieben wird.

Die Gebereinheit 10 hat ein kastenförmig aus einem Metallblech gebogenes Grundgestell 48 mit einer ebenen Frontseite 50, einer dazu im wesentlichen parallel verlaufenden ebenen Rück­ seite 52, einer bezüglich der Frontseite 50 bzw. der Rückseite 52 senkrecht stehenden ebenen Deckseite 54 und einem zur Deck­ seite 54 im wesentlichen parallel verlaufenden Boden 56. Wäh­ rend die Frontseite 50 in die Deckseite 54 und den Boden 56 und die Rückseite 52 in den Boden 56 mit einem vorbestimmten Biegeradius übergehen, ist die Rückseite 52 über einen zur Re­ duzierung des Bauraums schräg abgekanteten Steg 58 an die Deckseite 54 angeschlossen.

Die Deckseite 54, in deren Bereich das Blech des Grundgestells 48 aufgedoppelt ist, bildet einen Anschlußflansch bzw. Be­ festigungsabschnitt für den Hydraulikzylinder 46 aus. Dement­ sprechend hat die Deckseite 54 eine zentrale Öffnung 60, durch die sich der Hydraulikzylinder 46 hindurch erstreckt, und eine Mehrzahl von Befestigungsbohrungen 62 für den Hydraulikzylin­ der 46. Die die Befestigungsbohrungen 62 im aufgedoppelten Blech durchgreifenden Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben (nicht dargestellt), fixieren das Kastenprofil des Grundgestells 48 zusätzlich.

Die Frontseite 50 des Grundgestells 48 bildet einen Anschluß­ flansch bzw. Befestigungsabschnitt aus, mittels dessen die Ge­ bereinheit 10 an der Armaturentafel (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann, und weist dement­ sprechend ebenfalls eine Mehrzahl von Befestigungsbohrungen 64 auf. In einem in Fig. 2 unteren Bereich hat die Frontseite 50 weiterhin einen nach innen ausgestellten Durchgang 66, der als Gleitlager für das Betätigungsglied 40 dient.

Der Boden 56 des Grundgestells 48 hat gemäß Fig. 3 zu beiden Seiten rechtwinklig abgewinkelte Stege 68, wodurch eine Lauf­ bahn für das Betätigungsglied 40 gebildet wird. Ausgehend vom in Fig. 3 linken Steg 68 und in der Seitenansicht gemäß Fig. 2 im wesentlichen mittig des Bodens 56 erstreckt sich ein Blech­ lappen 70 nach oben. Der Blechlappen 70 weist etwa auf halber Höhe einen rechtwinklig nach innen abgewinkelten Bereich auf, der einen Anschlag 72 für das Betätigungsglied 40 in Grund­ stellung ausbildet. An seinem vom Boden 56 abgewandten Ende hat der Blechlappen 70 weiterhin einen Befestigungsabschnitt 74, an dem der elektrische Schalter 42 beispielsweise mittels Nieten 76 befestigt ist.

Die Rückseite 52 des Grundgestells 48 weist schließlich etwa auf halber Höhe in Fig. 3 zu beiden Seiten nach vorne bzw. in Richtung der Frontseite 50 rechtwinklig abgewinkelte Lager­ stege 78 für das Federelement 44 auf, an denen das Federele­ ment 44 an seinem vom Betätigungsglied 40 entfernten Ende 80 mittels eines Lagerbolzens 82 drehbar gelagert ist, der ent­ sprechende Bohrungen 84 in den Lagerstegen 78 durchfaßt.

Bei dem Hydraulikzylinder 46 handelt es sich um einen Kupp­ lungsgeberzylinder, wie er hinsichtlich Aufbau und Funktion prinzipiell aus beispielsweise der DE 42 12 107 A1 der Anmel­ derin bekannt ist. Der Hydraulikzylinder 46 wird daher auch nur insofern beschrieben, als es für das Verständnis der vor­ liegenden Erfindung wesentlich erscheint.

Gemäß insbesondere Fig. 3 hat der Hydraulikzylinder 46 ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 86 mit einer Druckkammer 88, in der eine Kolbeneinheit, im folgenden als Kolben 90 bezeichnet, verschiebbar und dicht angeordnet ist. An den Kolben 90 ist eine Kolbenstange 92 angeschlossen, die mit dem Federelement 44 lösbar verbunden ist, wie noch beschrieben wird. Das Ge­ häuse 86 weist ferner einen Befestigungsflansch 94 auf, mit­ tels dessen der Hydraulikzylinder 46 an der Deckseite 54 des Grundgestells 48 montiert ist, wobei das Gehäuse 86 die Öff­ nung 60 in der Deckseite 54 durchgreift und nach innen in das Grundgestell 48 vorsteht. Schließlich weist das Gehäuse 86 einen mit der Druckkammer 88 kommunizierenden Druckanschluß 96 auf, der im eingebauten Zustand der Gebereinheit 10 mit der in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Steuerleitung 36 verbunden ist, und hat einen Druckmittelanschluß 98 für ein an sich be­ kanntes Nachlaufsystem, der im eingebauten Zustand der Geber­ einheit 10 an den Vorratsbehälter 18 angeschlossen ist.

Gemäß Fig. 2 weist das Betätigungsglied 40 eine rohrförmige Betätigungsstange 100 aus vorzugsweise einem Metall auf, die den Durchgang 66 in der Frontseite 50 des Grundgestells 48 durchgreift und an diesem gleitbeweglich gelagert bzw. in axialer Richtung der Betätigungsstange 100 geführt ist. An dem vom Grundgestell 48 vorstehenden, in Fig. 2 rechten Ende 102 der Betätigungsstange 100 ist ein Handgriff 104 angebracht, der der Einleitung von Betätigungskräften dient.

Das im Grundgestell 48 angeordnete andere, in Fig. 2 linke Ende 106 der Betätigungsstange 100 ist abgeflacht bzw. im Querschnitt gedrückt, wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, und hat eine Durchgangsbohrung 108, die von einem Achs­ bolzen 110 durchgriffen wird und diesen drehbar lagert. Die Längsachse des Achsbolzens 110 schließt mit der Längsachse der Betätigungsstange 100 einen Winkel von 90° ein. Zu beiden Sei­ ten des Endes 106 der Betätigungsstange 100 sind an dem Achs­ bolzen 110 Rollen 112 befestigt, beispielsweise aufgepreßt, die in der aus dem Boden 56 und den abgewinkelten Stegen 68 gebildeten Laufbahn des Grundgestells 48 laufen bzw. von die­ ser geführt werden. In der Grundstellung des Betätigungsglieds 40 schlägt die in Fig. 3 linke Rolle 112 an dem Anschlag 72 des Grundgestells 48 an und betätigt den elektrischen Schalter 42.

Schließlich hat das Betätigungsglied 40 eine Lagerrolle 114, die auf dem Achsbolzen 110 mittels beispielsweise Kugellagern (nicht dargestellt) zwischen den Rollen 112 und auf der in Fig. 3 rechten Seite des Endes 106 der Betätigungsstange 100 drehbar gelagert ist. Die sich angrenzend von dem Ende 106 der Betätigungsstange 100 bis angrenzend an die in Fig. 3 rechte Rolle 112 erstreckende Lagerrolle 114 steht mit dem Federele­ ment 44 in Wirkverbindung bzw. greift mit ihrem Außenumfang mit dem Federelement 44 wälzend ein, wie noch beschrieben wird.

Das an seinem vom Betätigungsglied 40 entfernten Ende 80 frei um den Lagerbolzen 82 verschwenkbare, im wesentlichen V-för­ mige Federelement 44 weist zwei einander gegenüberliegende Schenkel 116, 118 auf, von denen der dem Hydraulikzylinder 46 zugewandte, in den Fig. 2 und 4 obere Schenkel 116 mit dem Kolben 90 des Hydraulikzylinders 46 über die Kolbenstange 92 wirkverbunden ist. Dazu ist der Schenkel 116 mit einer Bohrung 120 versehen, durch die sich das vom Kolben 90 abgewandte Ende der Kolbenstange 92 hindurch erstreckt, wobei sich eine an der Kolbenstange 92 ausgebildete Schulter 122 an einer auf der dem Hydraulikzylinder 46 zugewandten Seite des Schenkels 116 aus­ gebildeten Fase 124 der Bohrung 120 abstützt, während auf der vom Hydraulikzylinder 46 abgewandten Seite des Schenkels 116 die Kolbenstange 92 mit einem Sprengring 126 gesichert ist, der in eine in der Kolbenstange 92 ausgebildete Nut eingreift. Im Ergebnis sind die Kolbenstange 92 und der obere Schenkel 116 des Federelements 44 in Betätigungsrichtung des Hydraulik­ zylinders 46, d. h. in den Fig. 2 und 3 nach oben bzw. unten, druck- und zugfest miteinander verbunden. Weiterhin ist zwischen dem Hydraulikzylinder 46 und dem Federelement 44 eine Druckfeder 128 vorgesehen, die zur Rückstellung des Kolbens 90 dient. Die in der Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Druckfeder 128 stützt sich in Fig. 2 nach oben am Gehäuse 86 des Hydraulikzylinders 46 ab, während sie unten an der dem Hydraulikzylinder 46 zugewandten Seite des oberen Schenkels 116 des Federelements 44 anliegt.

Der dem Betätigungsglied 40 nächst gelegene, in den Fig. 2 und 4 untere Schenkel 118 weist zwei Auflager 130, 132 auf, die dazu dienen, das Betätigungsglied 40 wahlweise in seiner Grundstellung oder seiner Betätigungsstellung formschlüssig zu halten. Das das Betätigungsglied 40 in seiner Grundstellung haltende Auflager 130 ist am unteren Schenkel 118 im wesent­ lichen mittig durch Abwinkeln des Schenkels 118 ausgebildet, während das das Betätigungsglied 40 in seiner Betätigungsstel­ lung haltende Auflager 132 in der Nähe des in Einbaulage der Frontseite 50 des Grundgestells 48 zugewandten Endes 134 des Federelements 44 durch eine Ausformung des unteren Schenkels 118 in Richtung des oberen Schenkels 116 ausgebildet ist. Der Biegeradius am Auflager 130 und der Radius der Ausformung am Auflager 132 entsprechen dem Radius der Lagerrolle 114, so daß diese in der Grundstellung bzw. der Betätigungsstellung des Betätigungsglieds 40 flächig am Auflager 130 bzw. 132 zur An­ lage gelangt. Weiterhin weist der dem Betätigungsglied 40 zu­ gewandte Schenkel 118 zwischen den Auflagern 130, 132 einen Rampenabschnitt 136 auf, der zur Betätigung des Hydraulikzy­ linders 46 mit dem Betätigungsglied 40 zusammenwirkt, wie noch näher beschrieben wird.

Am in Fig. 4 rechten Ende 80 des Federelements 44 sind die beiden Schenkel 116, 118 über einen gebogenen Abschnitt 138 miteinander verbunden, der ein Lagerauge zur Aufnahme des Lagerbolzens 82 bildet. Der obere Schenkel 116 des Federele­ ments 44 ist weiterhin zweifach abgewinkelt, wobei die aus­ gehend vom gebogenen Abschnitt 138 erste Abwinkelung in Rich­ tung des unteren Schenkels 118 ausgebildet ist, während die zweite Abwinkelung vom unteren Schenkel 118 weg erfolgt. Im Bereich der zweiten Abwinkelung ist die Bohrung 120 für die Kolbenstange 92 vorgesehen, so daß die die Kolbenstange 92 um­ gebende Druckfeder 128 an der dem Hydraulikzylinder 46 zuge­ wandten Seite des oberen Schenkels 116 ohne Verkanten zur An­ lage gelangt, wie in Fig. 2 zu erkennen ist. Schließlich ist der untere Schenkel 118 am in Fig. 4 rechten Ende 134 des Federelements 44 mit einem in Richtung des oberen Schenkels 116 weisenden Hakenabschnitt 140 versehen, der einen Anschlag für den oberen Schenkel 116 ausbildet, um das Federelement 44 in Einbaulage definiert vorzuspannen, wie in Fig. 4 ge­ strichelt dargestellt ist.

Zu erwähnen ist noch, daß der in der in Fig. 2 dargestellten Einbaulage maximal mögliche Federweg des Federelements 44, d. h. der Weg, um den die Schenkel 116, 118 zusammenfedern müßten, bis das untere Ende der Kolbenstange 92 am unteren Schenkel 118 zur Anlage gelangt, größer oder gleich dem Be­ tätigungshub des Hydraulikzylinders 46 ist.

Obgleich im dargestellten Ausführungsbeispiel ein innerer An­ schlag zur definierten Vorspannung des Federelements vorge­ sehen ist, kann das Federelement auch ohne Vorspannung einge­ setzt, d. h. ohne Hakenabschnitt ausgebildet werden. Auch muß das Federelement nicht den in Fig. 4 dargestellten rechtecki­ gen Querschnitt aufweisen, sondern kann bei entsprechender Auslegung aus einem Rundprofil ausgebildet werden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Parkbremsanlage bzw. der Gebereinheit 10 näher beschrieben.

In der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Grundstellung der Parkbremsanlage, in der weder ein Steuerdruck am hydraulischen Steueranschluß 32 des Steuerventils 30 anliegt noch die elek­ tromagnetische Betätigungseinrichtung 34 angesteuert wird, ist der Entlastungsabschnitt 28 über das in seine Grundstellung vorgespannte Steuerventil 30 mit dem Vorratsbehälter 18 ver­ bunden. Die Betriebsbremsanlage mit ihren Bremsorganen 14 ist dabei über geeignete Mittel (nicht dargestellt) von der Park­ bremsanlage entkoppelt, damit bei einer Betriebsbremsung an den Bremsorganen 14 eine Bremskraft aufgebracht werden kann. Der die Pumpe P antreibende Motor M ist ausgeschaltet.

Das Betätigungsglied 40 der Gebereinheit 10 befindet sich in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Grundstellung, in der die in Fig. 3 linke Rolle 112 unter Anlage an dem Anschlag 72 den elektrischen Schalter 42 betätigt, d. h. je nach Schal­ tungsanordnung öffnet oder schließt, was das elektronische Steuersystem dahingehend auswertet, daß keine Feststellbrem­ sung erfolgen soll. Der obere Schenkel 116 des Federelements 44 liegt an dem Hakenabschnitt 140 des unteren Schenkels 118 an. Der über die Kolbenstange 92 und den Sprengring 126 am oberen Schenkel 116 des Federelements 44 gefesselte Kolben 90 des Hydraulikzylinders 46 wird durch die auf den oberen Schen­ kel 116 drückende Druckfeder 128 in seiner in Fig. 3 unteren Stellung gehalten, so daß kein Steuerdruck erzeugt wird. Wei­ terhin bringt die Druckfeder 128 am Federelement 44 ein Dreh­ moment um den Lagerbolzen 82 im Uhrzeigersinn auf, welches zusammen mit dem Eigengewicht des Kolben 90, der Kolbenstange 92 und des Federelements 44 dafür sorgt, daß das Auflager 130 am unteren Schenkel 118 des Federelements 44 das Betätigungs­ glied 40 über Formschluß mit der Lagerrolle 114 in seiner Grundstellung hält.

Soll ausgehend von der oben beschriebenen Grundstellung die Parkbremsanlage aktiviert werden, wird am in der Fahrgastzelle befindlichen Handgriff 104 manuell eine Zugkraft entgegen der Richtung X in Fig. 2 aufgebracht, die zur Folge hat, daß das Betätigungsglied 40 sich unter Führung der Betätigungsstange 100 am Durchgang 66 in der Frontseite 50 des Grundgestells 48 und Abrollen der Rollen 112 auf der durch den Boden 56 und die Stege 68 des Grundgestells 48 gebildeten Laufbahn in Fig. 2 nach rechts bewegt.

Zunächst kommt dabei die in Fig. 3 linke Rolle 112 außer Ein­ griff von dem Anschlag 72 und dem elektrischen Schalter 42, was von dem elektronischen Steuersystem dahingehend ausgewer­ tet wird, daß eine Feststellbremsung erfolgen soll. In der Folge wird der Motor M zum Antrieb der Pumpe P und über die elektrische Signalleitung 38 die elektromagnetische Betäti­ gungseinrichtung 34 bestromt, um das Steuerventil 30 entgegen der Vorspannkraft in seine Sperrstellung zu schalten.

Gleichzeitig rollt die aus dem Formschluß mit dem Auflager 130 des Federelements 44 wegbewegte Lagerrolle 114 des Betäti­ gungsglieds 40 auf der ihr zugewandten Seite des Rampenab­ schnitts 136 des unteren Schenkels 118 des Federelements 44 ab und dreht sich relativ zu dem Achsbolzen 110 entgegen dem Uhr­ zeigersinn. Dabei wird das Federelement 44 entgegen der Kraft der Druckfeder 128 um den Lagerbolzen 82 entgegen dem Uhrzei­ gersinn verschwenkt bzw. angehoben. Dies führt dazu, daß der Kolben 90 des Hydraulikzylinders 46 über die am oberen Schen­ kel 116 gefesselte Kolbenstange 92 senkrecht zum Pfeil X in Fig. 2 in die Druckkammer 88 hinein verschoben wird und sich in der Druckkammer 88 ein mit zunehmendem Kolbenhub steigender Steuerdruck einstellt, der zur hydraulischen Ansteuerung des Steuerventils 30 über die hydraulische Steuerleitung 36 am hy­ draulischen Steueranschluß 32 des Steuerventils 30 anliegt.

Am Betätigungsglied 40 wird die Zugkraft solange aufgebracht, bis die Lagerrolle 114 in der Betätigungsstellung des Betäti­ gungsglieds 40 spürbar in Formschluß mit dem Auflager 132 des unteren Schenkels 118 des Federelements 44 tritt bzw. im Auf­ lager 132 einrastet. Die in der Betätigungsstellung des Be­ tätigungsglieds 40 von der Lagerrolle 114 bzw. den Rollen 112 bezüglich des Federelements 44 eingenommene Relativlage ist in Fig. 2 nach unten verschoben mit gestrichelten Linien darge­ stellt. Ein weiteres Herausziehen des Betätigungsglieds 40 aus dem Grundgestell 48 kann beispielsweise mittels eines an der Betätigungsstange 100 angebrachten Anschlags (nicht darge­ stellt) verhindert werden, der bei gewaltsamen Überschreiten der Betätigungsstellung mit dem Durchgang 66 in der Frontseite 50 des Grundgestells 48 zur Anlage gelangt.

Im Ergebnis wird das Steuerventil 30 sowohl elektrisch als auch unabhängig davon hydraulisch angesteuert, so daß selbst bei Ausfall der elektrischen Versorgung oder beispielsweise Undichtigkeiten im hydraulischen System das Steuerventil 30 in seiner Sperrstellung gehalten wird und der mittels der Pumpe P erzeugte Druck über den Leitungsabschnitt 20, das erste Rück­ schlagventil 22 und die Hydraulikleitung 16 an den Bremsor­ ganen 14 anliegt.

Je nach Auslegung des Federelements 44 bewegen sich beim Ver­ fahren des Betätigungsglieds 40 von seiner Grundstellung in seine Betätigungsstellung die Schenkel 116, 118 mehr oder weniger aufeinander zu, wobei ein geringes Einfedern des Federelements 44 den Vorteil hat, daß mit einem geringem Be­ tätigungsweg am Betätigungsglied 40 ein relativ großer Hub des Kolbens 90 erzielt werden kann. Wenn der in der Einbaulage des Federelements 44 maximale mögliche Federweg des Federelements 44 größer oder gleich dem Betätigungshub des Kolbens 90, d. h. der im normalen Betrieb vom Kolben 90 in der Druckkammer 88 insgesamt nach oben zurückgelegten Wegstrecke ist, wird ein fail-safe-Verhalten der Gebereinheit 10 insofern gewährlei­ stet, als das Betätigungsglied 40 bei z. B. aufgrund einer Ver­ stopfung der hydraulischen Steuerleitung 36 feststehendem Kol­ ben 90 unter Einfedern des Federelements 44 von seiner Grund­ stellung in seine Betätigungsstellung bewegt und der elek­ trische Schalter 42 somit betätigt werden kann.

Soll die Feststellbremse gelöst bzw. die Parkbremsanlage deak­ tiviert werden, so ist am Handgriff 104 eine vorbestimmte Druckkraft in Richtung des Pfeils X aufzubringen, bis die La­ gerrolle 114 des Betätigungsglieds 40 außer Eingriff von dem Auflager 132 des Federelements 44 kommt. Das Betätigungsglied 40 läuft nun selbsttätig in seine Grundstellung zurück, wobei am Betätigungsglied 40 eine über den Rampenabschnitt 136 eingeleitete Kraftkomponente in Richtung des Pfeils X wirkt, die zumindest von dem Eigengewicht des Federelements 44, der Kol­ benstange 92 und des Kolbens 90 sowie von der Kraft der Druck­ feder 128 herrührt. Auf diese Kraftkomponente kann auch durch entsprechende Auslegung des Federelements 44 Einfluß genommen werden. Dem Rücklauf des Betätigungsglieds 40 in seine Grund­ stellung wirken infolge der Lagerung der Betätigungsstange 100 auf den Rollen 112 und der Lagerung der Lagerrolle 114 auf dem Achsbolzen 110 nur geringe Kräfte entgegen. Mit Rücklauf des Betätigungsglieds 40 in seine Grundstellung fährt der Kolben 90 unter Abbau des Steuerdrucks in der Druckkammer 88 in seine Ausgangsstellung zurück und die Ansteuerung des Steuerventils 30 über den hydraulischen Steueranschluß 32 wird beendet. Mit Erreichen der Grundstellung schaltet das Betätigungsglied 40 den elektrischen Schalter 42, was von dem elektronischen Steu­ ersystem dahingehend ausgewertet wird, daß die Feststellbrem­ sung beendet werden soll. Infolgedessen wird die Bestromung des Motors M und der elektromagnetischen Betätigungseinrich­ tung 34 unterbrochen, so daß das Steuerventil 30 unter der Vorspannkraft wieder in seine Durchgangsstellung schaltet.

Claims (11)

1. Gebereinheit (10) zur elektrischen und hydraulischen An­ steuerung von Steuerventilen (30), insbesondere eines Wegeven­ tils einer Parkbremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem zwi­ schen einer Grundstellung und einer Betätigungsstellung beweg­ baren Betätigungsglied (40), mittels dessen ein elektrischer Schalter (42) zur elektrischen Ansteuerung des Steuerventils (30) und über ein Federelement (44) ein Kolben (90) eines Hy­ draulikzylinders (46) zur hydraulischen Ansteuerung des Steuer­ ventils (30) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (44) zur Betätigung des Kolbens (90) unmittelbar am Betätigungsglied (40) anliegt und das Betätigungsglied (40) unter Formschluß wahlweise in seiner Grundstellung oder seiner Betätigungsstellung hält.

2. Gebereinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (44) zwei gegenüberliegende Schenkel (116, 118) aufweist, von denen der dem Hydraulikzylinder (46) zuge­ wandte Schenkel (116) mit dem Kolben (90) des Hydraulikzylin­ ders (46) wirkverbunden ist, während der dem Betätigungsglied (40) zugewandte Schenkel (118) zwei Auflager (130, 132) auf­ weist, um das Betätigungsglied (40) wahlweise in seiner Grund­ stellung oder seiner Betätigungsstellung formschlüssig zu hal­ ten.

3. Gebereinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Betätigungsglied (40) zugewandte Schenkel (118) zwischen den Auflagern (130, 132) einen Rampenabschnitt (136) aufweist, der zur Betätigung des Kolbens (90) des Hydraulikzy­ linders (46) mit dem Betätigungsglied (40) zusammenwirkt, wobei der Kolben (90) des Hydraulikzylinders (46) in einer Richtung bewegbar ist, die im wesentlichen senkrecht zur Betätigungs­ richtung (X) des Betätigungsglieds (40) verläuft.

4. Gebereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (44) im wesent­ lichen V-förmig ist, und daß das Federelement (44) an seinem vom Betätigungsglied (40) entfernten Ende (80) drehbar gelagert ist.

5. Gebereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in Einbaulage (Fig. 2) maximal mögliche Federweg des Federelements (44) größer oder gleich dem Betätigungshub des Hydraulikzylinders (46) ist.

6. Gebereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Grundgestell (48), an dem das Feder­ element (44) drehbar gelagert und das Betätigungsglied (40) verschiebbar geführt ist.

7. Gebereinheit (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgestell (48) einen Befestigungsabschnitt (54) für den Hydraulikzylinder (46) aufweist.

8. Gebereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (46) ein an sich bekannter Geberzylinder, insbesondere ein Kupplungsgeber­ zylinder ist.

9. Gebereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (40) eine Be­ tätigungsstange (100) aufweist, die an ihrem einen Ende (106) über Rollen (112) auf einer Laufbahn am Grundgestell (48) ge­ führt ist, während ihr vom Grundgestell (48) vorstehendes ande­ res Ende (102) mit einem Handgriff (104) versehen ist.

10. Gebereinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (100) zwischen ihren Enden (102, 106) am Grundgestell (48) mittels eines Gleitlagers (66) in axialer Richtung geführt ist.

11. Gebereinheit (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollen (112) an der Betätigungsstange (100) mittels eines Achsbolzens (110) gelagert sind, auf dem zwischen den Rollen (112) eine mit dem Federelement (44) in Wirkverbin­ dung stehende Lagerrolle (114) drehbar angeordnet ist.