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Vorrichtung zur Betätigung einer Kletterbremse
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für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem
Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
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Bekannt sind Kletterbremsen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge,
welche das Anhalten eines Fahrzeugs an extremen Steigungen ermöglichen, da derartige
Kletterbremsen auf die Betriebsanlage wirken, d.h., daß alle Räder gebremst werden.
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Kletterbremsanordnungen dieser Art ermöglichen auch in vorteilhafter
Weise das Anfahren an einer Steigung, weil der Fahrer des Fahrzeuges mit einem Fuß
die Kupplung, mit dem anderen das Gaspedal und mit einer Hand die Kletterbremse
beim Lösen derselben betätigen kann.
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Bei den bekannten Kletterbremsen ist die Entlüftungskammer des Fußbremsventils
abgedichtet, so daß der Entlüftungsanschluß des Fußbremsventils unter Verwendung
eines gesonderten Schaltventils, so eines Handbremsventils, mit Druckluft beaufschlagbar
ist. Auf diese Weise kann mittels des an den Entlüftungsanschluß angeschlossenen
Schaltventils die Betriebsbremsanlage betätigt werden, ohne daß der Fahrer eine
Betätigung mit Hilfe des Fußes vollzieht. Als Schaltventil für derartige Kletterbremsanordnungen
kann ein Handbremsventil verwendet werden, wobei der am Handbremsventil vorgesehene
Hand- bzw.
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Schaltgriff in eine hierfür vorgesehene Kletterbremsstellung verschwenkbar
ist. In dieser Kletterbremsstellung vermag das Handbremsventil über eine gesonderte
Verbindung den Entlüftungsanschluß
des Fußbremsventils zu belüften,
so daß als Folge davon die Bremskreise der Vorderachs- und Hinterachsbremsanlagen
mit Druckluft gespeist, die Bremsen also beaufschlagt werden. Derartige Schaltungsanordnungen
besitzen jedoch den großen Nachteil, daß sie unbeabsichtigt während der Fahrt betätigt
werden können und dadurch eine Vollbremsung eingeleitet wird. Eine derartige Gefahr
besteht auch dann, wenn als Schaltventil ein z.B. im Armaturenbrett positioniertes
Druckknopfventil zur Anwendung gelangt und dieses während der Fahrt unbeabsichtigt
ausgelöst wird.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Kletterbremsanordnung
der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß eine unbeabsichtigte Betätigung
des Fußbremsventils, also der gesamten Betriebsbremsanlage ausgeschlossen wird.
Die Kletterbremsanlage soll demnach nur dann wirksam werden, wenn das mit der Anlage
versehene Fahrzeug an einer Steigung abgebremst wird bzw. wenn an einer Steigung
angefahren wird und der Fahrer einen Fuß für die Kupplung und den anderen Fuß für
das Gaspedal benötigt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil
des Patentanspruches 1.
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Die Kletterbremse ist infolge der Zwischenschaltung der mit dem Schaltventil
kombinierten Sperreinrichtung nur dann wirksam, wenn das Fußbremsventil durch Betätigen
des Fußbremspedals bewußt aktiviert wird. In diesem Fall wirkt der vom Fußbremsventil
ausgesteuerte Druck, vorzugsweise der Druck des Hinterachsbremskreises, auf den
Sperrkolben des Schalt- und Sperrventils ein, so daß die den Druckknopf über Zwischenwirkung
des Sperrkolbens in gesperrter Lage haltende Feder im Inneren des Ventils in ihrer
Wirkung ausgeschaltet wird. Erst in diesem Moment, d.h. bei Abbau der Sperrwirkung
am Druckknopf ist es ermöglicht, daß der Fahrer den Druckknopf betätigen kann, so
bei zum Stillstand gekommenem Fahrzeug, wodurch von der Fußbremsbetätigung zur Kletterbremsbetätigung
in ihrer Auswirkung auf die gesamte Betriebsbremsanlage übergegangen werden kann.
Bei nicht erfolgter
Fußbremsbetätigung bleibt der Druckknopf folglich
unter der Einwirkung der auf den Sperrkolben einwirkenden starken Feder gesperrt,
d.h. ein unbeabsichtigtes Betätigen während der Fahrt des Fahrzeuges ist ausgeschlossen.
Andererseits ist insbesondere das Anfahren des Fahrzeuges am Hang erleichtert, da
der Fahrer einen Fuß für das Kupplungspedal und einen Fuß für das Gaspedal frei
hat, während er mit einer Hand den Druckknopf des Schalt- und Sperrventils betätigt,
um ihn im Verlaufe des Anfahrens allmählich freizugeben, während er mit der anderen
Hand das Lenkrad des Fahrzeuges betätigen kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren
Unterans?rüchen ausgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Fig.l gibt einen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung wieder, in
welcher d ie die Kletterbremsvorrichtung nach der Erfindung vorgesehen ist; Fig.2
ist eine Schnittansicht des in unbetätigtem Zustand wiedergegebenen, erfindungsgemäßen
Schalt- und Sperrventils in seiner Zuordnung zu dem schematisch wiedergegebenen
(in verkleinertem Maßstab dargestellten) Fußbremsventil.
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In Fig.l der Zeichnung ist ein Ausschnitt einer Schaltung einer Bremsanlage
wiedergegeben, in welcher die Einrichtung nach der Erfindung integriert ist. Der
Ventilmechanismus des Fußbremsventils 1 ist durch zwei Leitungen 3 und 5 an Vorrats-Druckluft
angeschlossen.
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Die vom Fußbremsventil 1 abzweigenden Leitungen 7 und 9, 11 führen
bei Betätigen des Ventils Druckluft, wobei die Leitung 9 über die abzweigende Leitung
11 an die Bremszylinder 13 der Vorderachse des Fahrzeuges angeschlossen ist, während
die Leitung 7 in nicht naser erläuterter Weise an die Betriebsbremszylinder der
Hinterachse
angeschlossen ist. Weitere Ventileinrichtungen (nicht
dargestellt), welche mit den Leitungen 3-9 in Verbindung stehen, sind für das Verständnis
der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, weshalb auf sie nicht im einzelnen
eingegangen wird. Bei Betätigung des Fußbremsventils 1 führen die Leitungen 7 und
9, 11 Druckluft zum Zwecke der Beaufschlagung der Bremszylinder der Vorder- und
der Hinterachse, d.h. durch Betätigen des Fußbremsventils 1 wird die Betriebsbremsanlage
des Fahrzeuges aktiviert.
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In dem in Fig.l wiedergegebenen Ausschnitt einer Schaltungsanordnung
einer Bremsanlage ist ein Schalt- und Sperrventil 15 vorgesehen. Das Schalt- und
Sperrventil 15, welches vorzugsweise im Bereich des Armaturenbretts des Kraftfahrzeuges
befestigt ist, besitzt einen Druckknopf 17, welcher vom Fahrer des Fahrzeuges in
nachfolgend beschriebener Weise betätigbar ist. Der Druckknopf 17 ist mit einem
in das Innere des Ventils sich erstreckenden, hohlen Stößel 19 versehen, an dessen
Außenumfang ein Sperrkolben 20 abgedichtet verschiebbar ist.
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Der Sperrkolben 20 wird in nicht betätigtem Zustand des Schalt- und
Sperrventils durch eine Feder 21 nach oben gerichtet gegen einen gehäuseseitgen
Anschlag gedrückt. In dieser Position befindet sich der Sperrkolben auch in Anlage
an einem radial auskragenden Bund 23 des Druckknopfes 17. Der Druckknopf 17 ist
in gleichem Maße wie der Sperrkolben 20 gegenüber der ihn aufnehmenden Bohrung im
Ventilgehäuse abgedichtet; der auf diese Weise oberhalb des Sperrkolbens 20 gebildete
Raum 25 ist erfindungsgemdß über eine Leitung 27 mit dem Anschluß 29 des Fußbremsventils
1 verbunden. Es handelt sich hierbei um den Anschluß, von welchem aus die Bremsanlage
der Hinterachse des Kraftfahrzeuges mit Druckluft gespeist werden kann, wenn das
Fußbremspedal 31 des Fußbremsventils betätigt wird. Derselbe Druck, welcher in der
Leitung 7 herrscht, wirkt bei Betätigung des Fußbremsventils demnach auch innerhalb
des Raumes 25 und wirkt auf den Sperrkolben 20 ein. Die Kraft der Feder 21 ist so
bemessen, daß diese nicht. manuell zusammengedrückt werden kann, wenn auf den Druckknopf
17 gedrückt und der Versuch unternommen wird, den Sperrkolben 20 infolge der Anlage
des Bundes 23 an der Oberfläche des Sperrkolbens gemäß
Fig.2 nach
unten gerichtet zu drücken. Es bedarf der Einwirkung eines vorbestimmten Druckes
im Raum 25, um den Sperrkolben 20 gemäß Fig. 2 nach unten gerichtet in Anschlagposition
am Gehäuse zu verschieben.
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Befindet sich der Sperrkolben in dieser vorgenannten Lage, dann erst
ist es möglich, den Druckknopf 17 mit dem mit ihm verbundenen Stößel 19 nach unten
gerichtet nach zufah ren, bis der Bund 23 wieder an die Oberseite des Sperrkolbens
20 angelegt ist. Die Kraft der manuellen Betätigung reicht hierbei aus, die Kraft
einer ausschließlich auf den Druckknopf 17 wirkenden kleineren Rückstellfeder 33
zu überwinden.
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Der den Sperrkolben 20 aufnehmende Raum 35 steht über eine Durchbrechung
37 mit dem hohlen Inneren des Stößels 19 und einem Entlüftungsanschluß 39 des Schalt-
und Sperrventils 15 in Verbindung.
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Auf diese Weise wird dem Umstand Rechnung getragen, daß sich innerhalb
des Raumes 35 während der Bewegungen des Sperrkolbens 20 Volumenveränderungen vollziehen.
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Das untere Ende des Stößels 19 bildet mit einem Ventilkörper 41 ein
Auslaßventil 43, welches bei angehobener Position des Sperrkolbens 20 gemäß Fig.
2 geöffnet ist, derart, daß der Entlüftungsanschluß 45, welcher über eine Leitung
47 mit dem Schalt- und Sperrventil 15 in Verbindung steht, entlüftet werden kann.
Der Ventilkörper 41 bildet andererseits mit einem gehäusefesten Sitz 49 (Fig.2)
ein (in geschlossener Lage dargestelltes) Einlaßventil 51, welches dann geöffnet,
ist, wenn das untere Ende des Stößels 19 bei Betätigung des Druckknopfes 17 den
federverspannten Ventilkörper 41 nach unten gerichtet verschoben hat, wenn also
der Ventilkörper vom Sitz 49 gelöst ist. In dieser geöffneten (nicht dargestellten)
Position besteht eine freie Verbindung zwischen der Leitung 47 und der Vorratsdruckluft
führenden, an einen Einlaß 53 des Schalt- und Sperrventils 15 angeschlossenen Leitung
55. In geöffneter Position des Einlaßventils 51 gelangt also die Druckluft aus der
Leitung 55 zum Entlüftungsanschluß 45 und vermag in an sich bekannter Weise innerhalb
des Fußbremsventils derart wirksam zu werden, daß die Betätigung der Betriebsbremsanlage
bei
gelöstem Fußbremspedal 31, also einzig durch Betätigung des Druckknopfes 17 bewerkstelligt
wird.
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Die Wirkungsweise der erfingungsgemäßen Klertterbremsanordnung ist
wie folgt Bei normalem Fahrbetrieb ist weder das Fußbremsventil 1 noch das Schalt-
und Sperrventil 15 betätigt, die zu den Hinterachs- und Vorderachsbremsanlagen führenden
Leitungen 7 und 11 (bzw. die Leitung 9) sind also drucklos. Der Entlüftungsanschluß
45 des Fußbremsventils ist in dieser Situation über das geöffnete Auslaßventil 43
und den Entlüftungsanschluß 39 des Schalt- und Sperrventils 15 entlüftet. Der Raum
25 des Schalt- und Sperrventils ist infolge der drucklosen Leitung 27 gleichfalls
ohne Druck, d.h. der Sperrkolben 20 ist in der dargestellten oberen Anschlagposition
am Gehäuse des Ventils angelegt.
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Das Einlaßventil 51 ist geschlossen, die Vorratsdruckluft fiihrende
Leitung 55 ist also durch das Einlaßventil blockiert.
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Sollte während der Fahrt des Fahrzeuges unbeabsichtigt ein manueller
Druck auf den Druckknopf 17 ausgeübt werden oder sollte eine Betätigung desselben
versucht werden, dann bleibt dies ohne weiteren nachteiligen Einfluß, da sich der
Druckknopf 17 infolge der starken Dimensionierung der entgegenwirkenden, über den
Sperrkolben auf den Bund 23 einwirkenden Feder 21 nicht bewegen läßt. Da der Druckknopf
17 durch die Kraft der Feder 21 abgefangen ist und sich nicht betätigen läßt, bleibt
auch das Auslaßventil 43 geöffnet, während das Einlaßventil 51 geschlossen ist und
somit der Entlüftungsanschluß 45 drucklos bleibt.
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Der Sperrkolben 20 wirkt zusammen mit der an ihm angreifenden Feder
21 folglich als Sperreinrichtung, welche absolut sicher verhindert, daß während
der Fahrt beabsichtigt oder unbeabsichtigt eine plötzliche Betätigung der gesamten
Betriebsbremsanlage eingeleitet wird.
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Wird das Fahrzeug abgebremst, so z.B. an einer Steigung und zwar durch
normale Fußbetätigung des Fußbremsventils 1 mit Hilfe des Fußbremspedals 31, dann
ist es in nachfolgend beschriebener Weise mit
Hilfe des Schalt-
und Sperrventils 15 möglich, die Fußbremsbetätigung der gesamten Fußbremsanlage
durch die Betätigung mit Hilfe des Schalt-und Sperrventils abzulösen. Dies vollzieht
sich wie folgt Bei normaler Fußbremsbetätigung des Fußbremsventils 1 führen die
Leitungen 7 und 9 als auch die von der Leitung 9 abzweigende Leitung 11 Druckluft.
Die mit der Leitung 7 verbundene Leitung 27 speist Druckluft in den Raum 25 des
Schalt- und Sperrventils 15 ein, derart, daß die Druckluft den Sperrkolben 20 gegen
die Kraft der Feder 21 nach unten gerichtet drückt, bis der Sperrkolben im Inneren
des Gehäuses in Anschlagposition angelegt ist. Der mit dem Stößel 19 verbundene
Druckknopf 17 macht diese Abwärtsbewegung des Sperrkolbens 20 nicht mit, da der
Sperrkolben verschiebbar am Stößel geführt ist und der Stößel 19 mit Hilfe der kleinen
Rückstellfeder 33 nach oben gerichtet verspannt wird. Der Druckknopf 17 kann nunmehr,
d.h. bei betätigtem Fußbremsventil und Druckluft führender Leitung 7 des Hinterachsbremskreises
betätigt werden, da die Kraft der Feder 21 nicht mehr entgegen wirkt. Durch das
manuelle Betätigen des Druckknopfes 17 legt sich das untere Ende des Stößels 19
an den Ventilkörper 41 an, so daß bei weiterer Abwärtsbewegung das Auslaßventil
43 geschlossen und das Einlaßventil 51 geöffnet wird. Bei geöffnetem Einlaßventil
51 gelangt die Druckluft aus der Leitung 55 in die Leitung 47 und in den Entlüftungskanal
(nicht dargestellt) des Fußbremsventils. Wird die Betätigung des Fußbremsspedals
31 bei zum Stillstand gekommenem Fahrzeug aufgehoben, nimmt der Fahrer seinen Fuß
vom Fußbremspedal, dann wird infolge der Belüftung des Entlüftungsanschlusses 45
die Fußbremsbetätigung durch die vorbeschriebene Betätigung mit Hilfe des Schalt-
und Sperrventils abgelöst, die Leitungen 7,9 bzw. 11 bleiben also belüftet, d.h.
die Betriebsbremsanlage ist trotz gelöstem Fußbremspedal in Wirkstellung. Bei belüfteter
Leitung 7 sind auch die Leitungen 27 und der Raum 25 belüftet, folglich bleibt der
Sperrkolben 20 in der (nicht dargestgellten) unteren Anschlagposition. Der Fahrer
des Fahrzeuges kann die vorbeschriebene Kletterbremsbetätigung solange aufrecht
erhalten, solange er mit seiner Hand auf den Druckknopf 17 drückt und die freie
Verbindung zwischen den Leitungen 55 und 47
aufrecht erhalten ist.
Für besondere Einsatzzwecke und für besondere Bedingungen kann es wunschenswert
sein, daß der Druckknopf 17 eine (nicht dargestellte) mechanische Rastierung besitzt,
derart, daß er in betätigter Position verriegelbar ist. In diesem Falle würde die
Kletterbremsanordnung als Feststellbremse verwendbar sein, so unter extremen Einsatzbedingungen
von Sonderfahrzeugen im Gelände. Im Normalfall ist jedoch zusätzlich die mit dem
Handbremsventil auszulösende, mit Federspeicherbremszylindern versehene Feststellbremsanlage
im Kraftfahrzeug vorgesehen.
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Die vorbeschriebene Kletterbremsanordnung eignet sich natürlich auch
in vorteilhafter Weise beim Anfahren an einer Steigung, da die Betriebsbremsanlage,
d.h. die Betätigung der Bremszylinder der order-und der Hinterachse (bei gelöster
Feststellbremsanlage) einzig und allein durch das Schalt- und Sperrventil 15 gelöst
werden kann, indem der Fahrer den Druckknopf 17 freigibt, derart, daß die Rückstellfeder
33 den Druckknopf 17 gemäß Fig.2 nach oben gerichtet verschiebt, so daß das Einlaßventil
51 geschlossen und das Auslaßventil 43 geöffnet wird.
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Bei geöffnetem Auslaßventil 43 wird d ie die Kletterbremsbetätigung
aufgehoben, d.h. die Leitung 47 wird drucklos, folglich wird auch der über den Entlüftungskanal
zuvor gespeiste Anschluß 29 drucklos, falls nicht zuvor der Fahrer des Fahrzeuges
das Fußbremspedal 31 betätigt hat, derart, daß die Kletterbremsbetätigung durch
die normale Fußbremsbetätigung abgelöst wurde. Beim Anfahren am Hang ist es indessen,
gerade der Vorteil der mit dem Schalt- und Sperrventil versehenen Kletterbremsanordnung,
daß ein Fuß für die Kupplung und der andere für das Gaspedal frei sind, während
der Fahrer die gesamte Betriebsbremsanlage (bei gelöster Feststellbremsanlage) in
einfacher Weise freigeben kann, wenn er den manuellen Druck am Druckknopf 17 löst,
wenn er also den Druckknopf 17 freigibt. Ein üblicherweise erforderliches hastiges
Umsteigen vom Fußbremspedal auf das Gaspedal ist also nicht mehr erforderlich. Gleichzeitig
ist jedoch sichergestellt, daß die Kletterbremse nicht während der Fahrt ausgelöst
werden kann, da für die Betätigung der Kletterbremsanordnung immer die normale Fußbremsbetätigung
vorangehen muß.
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Kurzfassung: Bei einer Vorrichtung zur Betätigung einer Kletterbremse
für Kraftfahrzeuge, bei welcher der abgedichtete Entlüftungsanschluß eines Fußbremsventils
(1) mittels eines gesonderten Schaltventils mit Druckluft speisbar ist, ist eine
mit dem Schaltventil in Form eines Schalt- und Sperrventils (15) kombinierte Sperreinrichtung
vorgesehen, welche ein unbeabsichtiges Einspeisen der Druckluft in den Entlüftungsanschluß
(45) während der Fahrt verhindert; die Sperreinrichtung weist eine über einen Sperrkolben
des Schalt- und Sperrventils auf einen Druckknopf desselben einwirkende Feder auf,
deren Wirkung nur dann aufhebbar ist, wenn bei Betätigung des Fußbremsventils (1)
ein von diesem aus gesteuerter Druck, vorzugsweise der Druck des Hinterachsbremskreises,
auf den Sperrkolben (20) des Schalt- und Sperrventils (15) einwirkt und die Feder
als Folge davon zusammengedrückt wird. In dieser entriegelten Position ist der Druckknopf
(17) durch den Fahrer betätigbar, um die Kletterbremse, d.h.
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die Aktivierung der gesamten Betriebsbremsanlage mit Hilfe des Schalt-und
S?errventils, zur Wirkung gelangen zu lassen.
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Bezugszeichenliste 1 Fußbremsventil 2 Leitung 3 Leitung 7 Leitung
9 Leitung 11 Leitung 13 Bremszylinder 15 Schalt- und Sperrventil 17 Druckknopf 19
Stößel 20 Sperrkolben 21 Feder 23 Bund 25 Raum 27 Leitung 29 Anschluß 31 Fußbremspedal
33 Rückstellfeder 35 Raum 37 Durchbrechung 39 Entlüftungsanschluß 41 Ventilkörper
43 Auslaßventil 45 , Entlüftungsanschluß 47 Leitung 49 Sitz
51
Einlaßventil 53 Einlaß 55 Leitung
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