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Feststell-Bremseinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Feststell-Bremseinrichtung an einem Kraftfahrzeug
mit einer hydraulischen Mehrkreisinsbesondere einer Zweikreis-Bremsanlage als Betriebsbremse
und mit einer von der Betriebsbremse unabhängig betätigbaren, mechanischen Feststellbremse,
die auf die in einem der Bremskreise der Betriebsbremse bremsbaren Räder wirkt.
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Derartige, den gesetzlichen Vorschriften entsprechend ausgelegte Feststell-Bremseinrichtungen
sind in den verschiedensten Ausführungsarten allgemein bekannt: bei Fahrzeugen mit
Vorderachs-/Hinterachs-Bremskreisaufteilung, die an den Hinterrädern Trommelbremsen
haben, ist zur Realisierung der Feststellbremse eine über einen Seilzug wirkende
mechanische Betätigungseinrichtung für die Trommelbremsen vorgesehen, die im Rahmen
der Betriebsbremse hydraulisch betätigt werden. Bei Fahrzeugen, bei denen.sowohl
die Vorderrad- als auch die Hinterrad-Bremsen der Betriebsbremse als Scheibenbremsen
ausgebildet sind, z.B. als
Festsattel-Bremsen können an den Bremsen
des einen Bremskreises - ebenfalls über einen Seilzug betätigbare -mechanisch auf
einen Kolben der Festsattel-Bremse wirkende Exzenterglieder vorgesehen sein, so
daß die Bremsbacken solcher Scheibenbremsen auch mechanisch an die Bremsscheiben
gedrückt werden können. Bei Fahrzeugen, die an sämtlichen Fahrzeugrädern Scheibenbremsen
haben, ist es auch bekannt, die Feststellbremse mit Hilfe sogenannter Duo-Servo-Trommelbremsen
zu realisieren, die in den Bremsscheibentöpfen der Scheibenbremsen des einen Betriebsbremsenkreises
untergebracht sind.
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Der Einsatz solcher beispielhaft erwähnter Feststell-Bremseinrichtungen
ist insbesondere bei Fahrzeugen mit Allrad-Antrieb problematisch. Bei solchen Fahrzeugen
reicht eine Feststellbremse, die nur auf ein Radpaar, z.B. die Hinterräder des Fahrzeuges,
wirkt, ausübbare Haltekraft oftmals nicht aus, um das Fahrzeug, z.B. an einer steilen
Böschung, die mit Allradantrieb befahrbar ist, im Stand halten zu können. In einer
Situation beispielsweise, in welcher der zwischen den sämtlich angetriebenen Fahrzeugrädern
und dem Untergrund vorliegende Kraftschlußbeiwert gerade noch ausreicht, um eine
steile Böschung mit einer Neigung von 30° befahren zu können, wobei jeweils etwa
50 % der Vortriebskraft über die Vorderräder und die Hinterräder aufgebracht werden,
kann das Fahrzeug durch Betätigung der Betriebsbremse, da diese auf alle vier Fahrzeugräder
wirkt, im Stand gehalten werden, jedoch dann nicht mehr, wenn nach einer Betätigung
der lediglich auf die Vorder- oder die Hinterräder des
Fahrzeugs
wirkenden Feststell-Bremse die Betriebsbremse gelöst wird.
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Eine ähnlich problematische Situation kann sich auch bei einem Fahrzeug,
das lediglich einen Vorderachs- oder einen Hinterachs-Antrieb hat, bei einem Anhalten
des Fahrzeuges auf abschüssiger Straße mit niedrigem Kraftschlußbeiwert zwischen
der Fahrbahn und den Fahrzeugrädern ergeben, nämlich dann, wenn mittels der auf
alle Fahrzeugräder wirkenden Betriebsbremse das Fahrzeug zwar zum Stehen gebracht
werden kann, die mittels der auf.nur ein Radpaar wirkenden Feststellbremse auf die
Fahrbahn übertragbare Haltekraft aber nicht mehr ausreicht, um das Fahrzeug im Stand
zu halten.
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Diese Schwierigkeiten bestehen zwar - bei Allrad-getriebenen Fahrzeugen
- dann nicht, wenn der Vorderradantrieb und der Hinterradantrieb eines Fahrzeuges
durch formschlüssig wirkende Getriebeelemente miteinander koppelbar sind, so daß
mit einem Festsetzen der Räder der einen Achse mittels der an dieser vorgesehenen
Feststellbremse auch die Räder der anderen Fahrzeugachse - über den Antriebsstrang
des Fahrzeuges - festgehalten werden. Diese Möglichkeit besteht aber nicht bei solchen
Allrad-getriebenen Fahrzeugen, bei denen bydrodynamische Getriebeelemente zur Kraftübertragung
vorgesehen sind, z.B. sogenannte Visco-Kupplungen, die ein Beschleunigungs- oder
Verzögerungsmoment nur im Betrieb des Fahrzeuges übertragen können, jedoch keine
statische Kopplung der angetriebenen Fahrzeugräder miteinander vermitteln können.
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Natürlich könnten die vorstehend erläuterten Schwierigkeiten grundsätzlich
dadurch vermieden werden, daß eine auf alle Fahrzeugräder wirkende mechanische Feststell-Bremse
vorgesehen wird. Der dafür erforderliche technische Aufwand - eine weitere Seilzug-Betätigungsvorrichtung
und zwei weitere Trommelbremsen oder mechanische Betätigungsbremsen für Festsattel-Scheibenbremsen
wäre jedoch erheblich.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Feststell-Bremseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die unabhängig von der konstruktiven Gestaltung
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Auslegung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges ein sicheres Abstellen
des Fahrzeuges ermöglicht und gleichwohl mit geringem technischem Zusatzaufwand
realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale der Erfindung gelöst.
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Hiernach ist zusätzlich zu der mechanischen Feststell-Bremse, die
nur auf die Räder des einen Bremskreises der Betriebsbremse wirkt, eine hydraulische
Feststell-Bremse vorgesehen, die auf die Räder des anderen Bremskreises der Betriebsbremse
wirkt und gemeinsam mit der mechanischen Feststell-Bremse betätigbar ist. Dabei
werden im Rahmen der hydraulischen Zusatz-Feststell-Bremse die Radbremsen der Betriebsbremse
mit ausgenutzt. Die Druckbeaufschlagung der Radbremsen des hydraulischen Feststell-Bremskreises
erfolgt
aus einem Druckspeicher, wobei zur Steuerung der Aufladung des Druckspeichers sowie
zu desen funktionsgerechtem Anschluß an die Radbremsen ein durch die Betätigungseinrichtung
der mechanischen Feststell-Bremse betätigbares Steuerventil vorgesehen ist. In der
dem ungebremsten Zustand entsprechenden Grundstellung ist der Speicher gegen die
-Radbremsen des hydraulischen Zusatz-Bremskreises abgesperrt, die jedoch über einen
Ausgangsraum des Ventils mit einem Druckausgang des Bremsdruck-Steaergeräts der
Betriebsbremse kommunizierend verbunden sind.Durch Betätigung der mechanischen Feststell-Bremse
ist dieses Steuerventil in eine Funktionsstellung bringbar, in welcher der Druckspeicher
mit dem Ausgangsraum des Steuerventils kommunizierend verbunden, dieser aber gegen
den Druckausgang des Bremsdruck-Steuergeräts der Betriebsbremse abgesperrt ist;
weiter ist das Steuerventil so ausgebildet, daß es durch höheren Druck am Ausgang
des Bremsdruck-Steuergeräts als in seinem Ausgangsraum in öffnungsrichtung beaufschlagt
und somit durch-Betätigung der Betriebsbremse in eine Zwischenstellung - die Ladestellung
- steuerbar ist, in welcher sein Ausgangsraum sowohl mit dem Druckausgang des Bremsdruck-Steuergeräts
der Betriebsbremse als auch mit dem Speicher der zusätzlichen hydraulischen Feststell-Bremse
kommuniziert. Durch Betätigung der Betriebsbremse kann somit der Speicher aufgeladen
werden. Dadurch wird eine Bremsdruck-Reserve geschaffen, die bewirkt, daß Druckabsenkungen,
die z.B. durch eine Abkühlung der Bremsflüssigkeit in dem Feststell-Bremskreis eintreten
können, weitgehend kompensierbar sind und die Funktionssicherheit
des
hydraulischen Zusatzkreises der Feststell-Bremseinrichtung gewährleistet ist. Der
für die Realisierung der hydraulischen Zusatz-Feststell-Bremse erforderliche technische
Aufwand ist gering und im wesentlichen durch das zusätzliche Steuerventil und den
Druckspeicher bestimmt , der in bevorzugter Gestaltung als Federspeicher ausgebildet
ist und in das Steuerventil mit integriert ist. In einer konstruktiv einfachen und
besonders raumsparenden Gestaltung ist die Speicherfeder des Druckspeichers als
Tellerfeder-Paket ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Feststell-Bremseinrichtung eignet sich insbesondere
für Allrad-getriebene Fahrzeuge, ist aber auch für Fahrzeuge mit nur einachsigem
Antrieb geeignet, um erhöhte Sicherheit bei einem Abstellen eines Fahrzeuges auf
abschüssiger Fahrbahn zu erzielen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung,
die eine erfindungsgemäße Feststell-Bremseinrichtung in Verbindung mit einer hydraulischen
Zweikreis-Betriebsbremse mit Vorderachs-/Hinterachs-Bremskreisaufteilung zeigt.
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Die in der Zeichnung, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen
sei, dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Betriebs- und Feststell-Bremsanlage
eines im übrigen nicht dargestellten Fahrzeuges sei als den für ein für den Straßenverkehr
zugelassenes Fahrzeug geltenden gesetzlichen Bestimmungen entsprechend vorausgesetzt.
Sie umfaßt in der dargestellten, speziellen Gestaltung, eine als hydraulische Zweikreis-Bremsanlage
ausgebildete
Betriebsbremse, die auf sämtliche durch die Radbremsen
2,3,4 und 6 repräsentierten Fahrzeugräder wirkt, eine mechanische Feststell-Bremse,
die lediglich auf die Radbremsen 2 und 3 der Hinterräder des Fahrzeuges wirkt, die
in dem einen Bremskreis I der Betriebsbremse zusammengefaßt sind, sowie eine zusätzliche,
hydraulische Feststell-Bremse, welche auf die im anderen Bremskreis II - dem Vorderachs-Bremskreis
- der Betriebsbremse des Fahrzeuges zusammengefaßten Radbremsen 4 und 6 wirkt.
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Als Bremsdruck-Steuergerät ist beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel
ein mittels des Bremspedals 7 über einen pneumatischen Bremskraftverstärker 8 betätigbarer
Tandem-Hauptzylinder 9 üblicher Bauart vorgesehen, durch dessen Betätigung in dem
Hinterachs-Bremskreis I und dem Vorderachs-Bremskreis II ein jeweils pedalkraftproportionaler
statischer Bremsdruck aufbaubar ist.Die dem Hinterachs-Bremskreis I und dem Vorderachs-Bremskreis
II zugeordneten Druckausgänge des Tandem-Hauptzylinders 9 sind mit 11 bzw. 12 bezeichnet.
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Die Radbremsen 2 und 3 des Hinterachs-Bremskreises I und die Radbremsen
4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises II sind als Scheibenbremsen üblicher Bauart
vorausgesetzt, wobei in die Bremsscheibentöpfe der Hinterradbremsen 2 und 3 als
Duo-Servo-Bremsen ausgebildete Trommelbremsen eingebaut sind, deren Betätigung über
einen schematisch angedeuteten Seilzug 13 mechanisch erfolgt, der durch Niederdrücken
des als Pedal 14 ausgebildeten Betätigungsgliedes der Feststell-Bremse spannbar
ist, wodurch die Backen der Trommelbremsen an den Innenmantel des Bremsscheibentopfes
angelegt
werden, und durch Entriegelung des nicht dargestellten Rastmechanismus, durch den
das Feststell-Bremspedal in seiner niedergedrückten Stellung fixierbar ist, wieder
entspannt wird, wodurch die mechanische Feststell-Bremse wieder gelöst wird.
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Bremsanlagen mit dem insoweit erläuterten oder einem hiermit äquivalenten
Aufbau sind bekannt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage 1 umfaßt im Unterschied
zu einer solchen bekannten Bremsanlage eine zusätzliche, auf die Räder des Vorderachs-Bremskreises
II wirkende, hydraulische Feststell-Bremse, die durch Niederdrücken des Feststell-Bremspedals
14 und zusätzliche, lediglich kurzzeitig erforderliche Betätigung der Betriebsbremse
aktivierbar ist.
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Funktionswesentliche Elemente dieser hydraulischen Zusatz-Feststell-Bremse
sind ein insgesamt mit 16 bezeichnetes Steuerventil und ein insgesamt mit 17 bezeichneter
Druckspeicher, die in einem gemeinsamen Gehäuse 18 untergebracht sind.
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Das Steuerventil 16 ist innerhalb räumlich engeren, ersten Bohrungsstufe
19, der Druckspeicher 17 innerhalb einer zweiten, räumlich weiteren Bohrungsstufe
21 des Gehäuses 18 untergebracht, die, entlang der zentralen Längsachse 22 des Gehäuses
18 gesehen, aufeinanderfolgend koaxial angeordnet sind.
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Das Gehäuse 18 ist an seiner gemäß der Zeichnung rechten Stirnseite
durch einen Gehäusedeckel 23 abgeschlossen.
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Der Gehäusedeckel 23 ist mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden,
zylindrischen Führungssäule 24 versehen, die sich im wesentlichen über die gesamte
axiale Länge der räumlich weiteren Bohrungsstufe 21 erstreckt und über eine als
Reduzierstück ausgenutzte Flanschhülse 26 in die räumlich engere Bohrungsstufe 19
des Gehäuses 18 hineinragt und gegen dieses abgedichtet ist.
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Auf der Führungssäule 24 ist, gegen diese sowie gegen die weitere
Bohrungsstufe 21 des Gehäuses 18 abgedichtet ein Ringkolben 27 verschiebbar geführt,
der über ein Paket von Tellerfedern 28, gegen den Gehäusedeckel 23 abgestützt ist.
Durch den Ringkolben 27, die Führungssäule 24 und die räumlich weitere Bohrungsstufe
21 ist ein Ringraum 29 begrenzt, der über einen Querkanal mit einem weiteren, kleineren
Ringraum 32 kommuniziert, der durch einen ringrippenförmigen Endabschnitt 33 der
Führungssäule 24 und die Flanschhülse 26 begrenzt ist.
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In einer axialen Bohrung 34 der Führungssäule 24 ist, gegen diese
abgedichtet, ein im wesentlich langgestrecktstabförmig ausgebildeter, insgesamt
mit 36 bezeichneter Ventilstößel verschiebbar geführt, der mit einem Abschnitt 37,
dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des in die engere Bohrungsstufe
19 des Gehäuses 18 hineinragenden, hülsenförmigen Teils 38 der Flanschhülse 26 durch
diese hindurchtritt, so daß durch diesen Abschnitt 37 des Ventilstößels 36 und das
hülsenförmige Teil 38 der Flanschhülse 26 ein mit dem
kleineren
Ringraum 32 kommunizierender Ringkanal 39 begrenzt ist.
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An den durch die engere Bohrungsstufe 19 des Gehäuses 18 begrenzten
Ausgangsraum 41 des Steuerventils 16 ist über einen Gehäusekanal 42, der zentral
in den Ausgangsraum 41 mündet, der dem Vorderachs-Bremskreis II zugeordnete Druckausgang
12 des Tandem-Hauptzylinders 9 angeschlossen; des weiteren ist an den Ausgangsraum
41 des Ventils 16 auch die zu den Radbremsen 4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises
II führende Bremsleitung 43 angeschlossen.
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An dem in den Ausgangsraum 41 hineinragenden Endabschnitt 44 des Ventilstößels
36 sind ein erster Ventilkörper 46 und ein zweiter Ventilkörper 47 befestigt, die
durch Verschiebungen des Ventilstößels 36 in den durch die Pfeile 48 und 49 repräsentierten
Richtungen in alternative End-Stellungen bringbar sind, in welcher entweder der
Ringraum 32 und mit diesem auch der Ringraum 29 gegen den Ausgangsraum 41 abgesperrt
ist, wie dargestellt, oder der Ausgang 12 des Bremsdruck-Steuergeräts 9 gegen den
Ausgangsraum 41 des Ventils 16 abgesperrt ist.
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Der Ventilstößel 36 und mit diesem erste Ventilkörper 46 sind durch
eine schwach vorgespannte Rückstellfeder 51, die sich einerseits an dem Gehäusedeckel
33 und andererseits an einem Ringflansch 52 eines aus dem Gehäuse austretenden,
freien Endabschnittes 53 des Ventilstößels 36 abstützt, in die dargestellte Grundstellung
gedrängt, in welcher der erste Ventilkörper an der einen Ventilsitz bildenden Ring-Stirnfläche
54 der Flanschhülse 26 anliegt. An den freien Endabschnitt 53 des Ventilstößels
36
ist ein am Gehäusedeckel 23 gelagerter Schwenkhebel 56 gefesselt, der sich über
eine vorgespannte Pufferfeder an dem Flansch 52 des freien Stößelabschnittes 53
abstützt.
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Am freien Ende des Schwenkhebels 56 ist eine Gleitrolle 5-8 angeordnet,
auf die, wenn das Bremspedal 14 der Feststell-Bremse niedergedrückt wird, ein Nocken
59 auf läuft, wodurch das Ventil 17 aus der dargestellten Grundstellung in seine
andere Endstellung bringbar ist, in welcher der zweite Ventilkörper 47 die Mündungsöffnung
des an das Bremsdruck-Steuergerät 9 angeschlossenen Gehäusekanals verschließt, dafür
aber die Ringräume 21 und 32 mit dem Ausgangsraum 41 kommunizierend verbunden sind.
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Die insoweit anhand ihres Aufbaues erläuterte Betriebs-und Feststell-Bremsanlage
1 arbeitet wie folgt: in der dargestellten Grundstellung des Steuerventils 16 ist
der Primär-Ausgangsdruckraum 61 des Tandem-Hauptzylinders 9 über den Ausgangsraum
41 des Ventils 16 kommunizierend mit den Radbremsen 4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises
II verbunden, und es kann durch Betätigung der Betriebsbremse Bremsdruck in diesen
Radbremsen 4 und 6 aufgebaut werden.
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Bei aber Betätigung der Feststell-Bremse durch Niederdrücken des Feststell-Bremspedals
14 werden zum einen die Trommelbremsen des Hinterachs-Bremskreises I angelegt, und
es wird das Steuerventil 16 in diejenige Funktionsstellung gebracht, in welcher
sein Ausgangsraum 41 gegen den Primär-Ausgangsdruck 61 des Tandem-Hauptzylinders
abgesperrt ist. Wird hiernach oder
gleichzeitig mit der Betätigung
der Feststell-Bremse auch die Betriebsbremse über das Bremspedal 7 betätigt, so
hebt der zweite Ventilkörper 47 von seiner die Mündungsöffnung des Gehäusekanals
22 verschließenden Stellung ab, wobei das Ventil 16 in eine Zwischenstellung - die
Ladestellung - gelangt, in welcher sowohl der Druckausgang 12 des Tandem-Hauptzylinders
9 als auch der Ringraum 29 des Druckspeichers mit dem Ausgangsraum 41 des Ventils
16 kommunizieren. Es werden einerseits die Radbremsen 4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises
II mit Bremsdruck beaufschlagt und es wird unter dem Ausgangsdruck des Bremsdruck-Steuergeräts
9 stehende Bremsflüssigkeit in den Ringraum 29 des Druckspeichers eingespeist, dessen
Ringkolben 27 dadurch gegen die zunehmende Vorspannung des Federpakets 28 unter
Volumvergrößerung des Ringraumes 29 verschoben wird, wodurch der Druckspeicher 17
aufgeladen wird. Wird nunmehr die Pedalkraft am Bremspedal 7 der Betriebsbremse
wieder zurückgenommen, so gelangt das Steuerventil wieder in seine den Ausgangsraum
41 gegen den Tandem-Hauptzylinder absperrende Funktionsstellung, und der nunmehr
in die Radbremsen 4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises II eingekoppelte Bremsdruck
ist durch denjenigen Druck bestimmt, auf den der Druckspeicher 17 aufgeladen ist.
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Nach einer Entriegelung der Feststell-Bremse gelangt das Steuerventil
16 wieder in seine dargestellte Grundstellung, wodurch sich der in die Radbremsen
4 und 6 eingekoppelte Bremsdruck zum Tandem-Hauptbremszylinder 9 und über diesen
zu dem nicht dargestellten Vorratsbehälter der hydraulischen Zweikreis-Betriebsbremse
hin wieder entspannen kann.
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Die Radbremsen 4 und 6 des Vorderachs-Bremskreises II werden somit
nur dann aktiviert, wenn der Fahrer nach einer Betätigung der Feststell-Bremse auch
die Betriebsbremse betätigt.