EP1699671A1 - Kombi-pneumatikzylinder und verfahren zu dessen ansteuerung - Google Patents

Kombi-pneumatikzylinder und verfahren zu dessen ansteuerung

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Publication number
EP1699671A1
EP1699671A1 EP04804076A EP04804076A EP1699671A1 EP 1699671 A1 EP1699671 A1 EP 1699671A1 EP 04804076 A EP04804076 A EP 04804076A EP 04804076 A EP04804076 A EP 04804076A EP 1699671 A1 EP1699671 A1 EP 1699671A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
brake
pressure
pneumatic
pneumatic cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04804076A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Baumgartner
Alf Siebke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP1699671A1 publication Critical patent/EP1699671A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/26—Compressed-air systems
    • B60T13/38—Brakes applied by springs or weights and released by compressed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/28—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged apart from the brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/02—Fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/14—Mechanical

Definitions

  • the invention relates to a combination pneumatic cylinder for a vehicle brake and a method for controlling such a combination pneumatic cylinder.
  • Combi pneumatic cylinders are known in different designs. They generate the braking forces for the service brake, the parking brake and generally. also for the auxiliary brake function of the vehicle. Combi pneumatic cylinders for pneumatically actuated disc brakes often have a service brake cylinder (section) (e.g. a diaphragm cylinder) to which the parking brake cylinder (section) is attached, in which the coil spring for actuating the piston of the parking brake cylinder a is arranged. Therefore, they often build relatively large and are relatively expensive.
  • a service brake cylinder section
  • a diaphragm cylinder to which the parking brake cylinder (section) is attached
  • the coil spring for actuating the piston of the parking brake cylinder a is arranged. Therefore, they often build relatively large and are relatively expensive.
  • the object of the invention is to remedy these disadvantages of the prior art.
  • the invention solves this problem with regard to the combination pneumatic cylinder by the subject matter of claim 1 and with regard to the method for controlling such a combination pneumatic cylinder by the subject matter of claim 16.
  • a pneumatic combi-pneumatic cylinder for a vehicle brake which has the following: a brake cylinder housing in which a piston arranged on a piston rod is displaceably guided and which is divided by the piston into two pressure chambers, each of which has a compressed air connection on- have, with one end of the piston rod penetrating the brake cylinder housing to the outside and a spring for realizing the parking brake function is arranged directly in one of the two pressure chambers, which is designed to carry out service braking by increasing the pressure, so that with only two pressure chambers and Spring the service brake and the parking brake function can be realized.
  • the invention is characterized in that, in the case of parking brakes, the pressure in the first pressure chamber is reduced without a spring, so that the spring relaxes and the piston rod extends and that in the case of service brakes by ventilation extends the piston rod of the second pressure chamber, a force of the braking force of the spring being counteracted by maintaining a minimum pressure in the first pressure chamber, in particular in such a way that the braking force of the spring is compensated.
  • the combination cylinder according to the invention is very compact due to the "double use” of a pressure space for the service brake and the parking brake and can also be produced inexpensively by saving many components that are otherwise required.
  • the pneumatic brake cylinder is preferably assigned a device for keeping the pressure constant during service braking in the first pressure chamber without a spring. In this way, the effect of the spring for parking brakes can be easily compensated for during service braking.
  • the device for keeping the pressure constant is a pressure sensor which is connected to an electronic control device which is designed to actuate a valve assigned to the compressed air connection.
  • the device for keeping the pressure constant is in a simple manner a check valve with a pressure limiting function.
  • the method for actuating the combination cylinder can be developed particularly advantageously in that at least one spring-specific parameter is taken into account in the case of service braking in order to compensate for spring-specific effects which can influence the service braking. It is particularly advantageous if the compensated spring-specific parameter that is taken into account is the individual spring force that the spring exerts on the piston. This force is precisely determined and balanced. It is precisely this measure that makes the brake cylinder according to the invention a particularly excellent replacement for much more expensive combination cylinders with several cylinders placed one against the other.
  • the spring-specific parameter it is particularly advisable for the spring-specific parameter to be compensated simply by adjusting the minimum pressure, which counteracts the spring force during service braking in the first pressure chamber.
  • the spring-specific parameter it is also conceivable for the spring-specific parameter to be compensated for by increasing the pressure in the second pressure chamber with the spring before the actual service brake pressure is built up in the second pressure chamber (e.g. by means of a short air blast to increase the pressure according to the spring characteristics).
  • the spring-specific parameter is determined by an initialization process when the vehicle is started up, during maintenance or at another defined point in time.
  • the spring-specific parameter can be determined simply by determining the service brake pressure which is required so that the brake linings of a disc brake - for example given the pressure conditions in the first pressure chamber - come to rest on the brake disc. It is again expedient if the determination of the service brake pressure, which is necessary for the brake pads on the brake disc to the system, is determined by means of test braking at various pressures in the second and / or first pressure chamber.
  • the brake pads can be applied to the brake disc by means of a contact sensor on the disc and brake pad or, in particular, by means of electromechanical adjusting motors which, during the test braking, turn adjusting spindles for displacing the brake pads, which stop when the brake pads come into contact with the brake disc.
  • the latter variant is only suitable if the disc brake has electrically operated adjusting spindles on one or both sides of the brake disc.
  • the combination cylinder according to the invention is a particularly advantageous and space-saving solution for this - but not only for this - type of construction, because here the "contact point" can be determined simply by registering a change in the motor current when the pads are applied to the disc.
  • the disc is "reached” or “touched” when the brake pressure is so high, for example when the force of the spring is overcome against a sufficiently large back pressure.
  • FIG. 1 shows a section through a schematic representation of a combination pneumatic cylinder according to the invention, in which two operating positions are indicated; and FIG. 2 shows a top view of the cylinder of FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a pneumatic combi-pneumatic cylinder 1, with which the service, auxiliary and parking brake function of a brake of a vehicle can be realized.
  • the combination pneumatic cylinder 1 here has a (screwed) brake cylinder housing 4 composed of a cover part 2 and a pot-like part 3, in which a piston 6 is slidably guided and arranged on a piston rod 7 which passes through the cover part 2 of the brake cylinder housing 4 and is designed to actuate the associated brake, preferably a disc brake.
  • the piston 6 divides the interior of the brake cylinder housing 4 into a first - here left - and a second - here right - pressure chambers 8, 9, into each of which a compressed air connection 10, 11 opens through the outer wall of the brake cylinder housing 4.
  • the first pot-like part 3 has a cylindrical casing 5 and a base section 12.
  • the base section 12 is subdivided into an outer ring section 13 and a conical section 14 inside the brake cylinder housing.
  • the cover part is penetrated by a head part 15 of a release device 24, which allows the parking brake to be released manually.
  • the head part 15 can be provided, for example, with an inner or outer polygonal shape or the like.
  • the piston 6 is also divided in the area of its outer piston plate, but into an outer conical section 16 and an inner ring section 17 around the piston rod.
  • a plate 18 is arranged on the ring section 17 on the side facing the second pressure chamber 9 or towards the base section 12, the diameter of which essentially corresponds to the diameter of the ring section 17 of the piston plate. The plate 18 lies loosely on the piston 6.
  • a coil spring 19 - a very compact conical spring and minimizing the second pressure chamber - is arranged.
  • the piston plate is provided on its outer circumference with a sealing ring 20 for sealing against the inner circumference of the cylindrical jacket 5.
  • the piston rod 7 is designed here as an internally hollow extension 21 of the piston 6.
  • the plate 18 thus becomes part of the release device, which releases the plate and spring from the piston - and thus the brake - without the service brake function being impaired until maintenance is carried out immediately after the end of the journey.
  • the two pressure chambers 8, 9 are each provided with a compressed air connection, they can be connected to an air container or the like and each can be ventilated or vented.
  • the coil spring 19 is used in a conventional manner to actuate the parking brake. If the coil spring 19 is released, it moves the plate 18 and the piston 6, so that the piston rod 7 extends and the associated brake is applied. The same applies in principle to the service brake system, in which case the piston rod 7 extends by venting the second pressure chamber 9.
  • the service brake and parking brake thus remain functionally separate, although surprisingly many common components can be used for them.
  • the locking cylinder section of conventional design, however, can be omitted.
  • the measurement determines a characteristic value for each combination pneumatic cylinder, which corresponds to the spring force that has to be taken into account during service braking. Since the springs can deviate from each other by a few percent due to tolerance or have different spring forces by a few percent, it is advantageous to avoid different braking forces on the individual wheels. to measure this exact spring force of each spring 19 and to either take into account or compensate for the back pressure in the first pressure chamber 8 without spring 19 or the service brake pressure in the second pressure chamber 9 during subsequent service braking.
  • the former can be done by setting a correspondingly reduced or increased back pressure in the first pressure chamber 8, the second by a corresponding short pressure increase in the second pressure chamber 9 before the actual service braking is carried out.
  • each spring 19 This can e.g. can advantageously be determined in that, for example, when starting up a vehicle or after an inspection, braking operations with different, e.g. increasing pressure are carried out and it is determined when the brake pads are in contact with the brake disc and thus the actual braking effect begins.

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Abstract

Ein Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder (1) und ein entsprechendes Steuerungsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass direkt in dem einen von zwei Druckräu­men (8, 9), und zwar dem Druckraum (9), der zur Durchführung von Betriebs­bremsungen mittels Druckerhöhung ausgelegt ist, auch eine Feder (19) zur Reali­sierung der Feststellbremsfunktion angeordnet ist, so dass mit nur zwei Druckräu­men (8, 9) und der Feder (19) sowohl die Betriebsbrems- als auch die Feststell­bremsfunktion realisierbar sind.

Description

Kombi-Pneumatikzylinder und Verfahren zu dessen Ansteuerung
Die Erfindung betrifft einen Kombi-Pneumatikzylinder für eine Fahrzeugbremse und ein Verfahren zum Ansteuern eines derartigen Kombi-Pneumatikzylinders.
Kombi-Pneumatikzylinder sind in verschiedenen Bauarten bekannt. Sie erzeugen die Bremskräfte für die Betriebsbremse, die Feststellbremse sowie i.allg. auch für die Hilfsbremsfunktion des Fahrzeugs. Kombi-Pneumatikzylinder für pneumatisch betätigte Scheibenbremse weisen oftmals einen Betriebsbremszylinder(abschnitt) (z.B. einen Membranzylinder) auf, an den Feststellbremszylinder(abschnitt) angesetzt ist, in dem die Schraubenfeder zum Betätigen des Kolbens des Feststellbremszylinders a geordnet ist. Sie bauen daher oftmals relativ groß und sind relativ teuer.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe in Hinblick auf den Kombi-Pneumatikzylinder durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und in Hinsicht auf das Verfahren zum Ansteuern eines derartigen Kombi-Pneumatikzylinders durch den Gegenstand des Anspruchs 16.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nach Anspruch 1 wird ein Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder für eine Fahrzeug- bremse geschaffen, der folgendes aufweist: ein Bremszylindergehäuse, in dem ein an einer Kolbenstange angeordneter Kolben verschieblich geführt ist und der durch den Kolben in zwei Druckräume unterteilt ist, die jeweils einen Druckluftanschluss auf- weisen, wobei ein Ende der Kolbenstange das Bremszylindergehäuse nach außen durchsetzt und wobei direkt in dem einen der beiden Druckräume, der zur Durchführung von Betriebsbremsungen mittels Druckerhöhung ausgelegt ist, auch eine Feder zur Realisierung der Feststellbremsfunktion angeordnet ist, so dass mit nur zwei Druckräumen und der Feder die Betriebsbrems- und die Feststellbremsfunktion realisierbar sind.
In Hinsicht auf das Verfahren zum Ansteuern eines derartigen Kombi- Pneumatikzylinders zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass bei Feststellbrem- sungen der Druck im ersten Druckraum ohne Feder abgesenkt wird, so dass sich die Feder entspannt und die Kolbenstange ausfährt und dass bei Betriebsbremsungen durch Belüften des zweiten Druckraumes die Kolbenstange ausfährt, wobei durch Aufrechterhalten eines Mindestdruckes im ersten Druckraum eine Kraft der Bremskraft der Feder entgegengewirkt, insbesondere derart, dass die Bremskraft der Feder kom- pensiert wird.
Der erfindungsgemäße Kombizylinder baut durch die „doppelte Nutzung" eines Drackraumes für die Betriebs- und die Feststellbremse sehr kompakt und ist auch durch das Einsparen vieler sonst nötiger Bauelemente kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt ist dem Pneumatik-Bremszylinder eine Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes während Betriebsbremsungen in dem ersten Druckraum ohne Feder zugeordnet. Derart lässt sich die Wirkung der Feder zum Feststellbremsen auf einfache Weise während der Betriebsbremsungen kompensieren.
Nach einer beispielhaften Variante ist die Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes ein Drucksensor, der an eine elektronische Steueiimgseinrichtung angeschlossen ist, die dazu ausgelegt ist, ein dem Druckluftanschluss zugeordnetes Ventil zu betätigen.
Nach einer anderen Variante ist die Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes dagegen in einfacher Weise ein Rückschlagventil mit Dmckbegrenz^mgsfunktion. Das Verfahren zum Ansteuern des Kombizylinders lässt sich besonders vorteilhaft dadurch weiterbilden, dass bei Betriebsbremsungen wenigstens ein federspezifischer Parameter berücksichtigt wird, um federspezifische Effekte, welche die Betriebsbrem- sungen beeinflussen können, auszugleichen. So ist es besonders vorteilhaft, wenn der berücksichtigte kompensierte federspezifische Parameter die individuelle Federkraft ist, welche die Feder auf den Kolben ausübt. Diese Kraft wird exakt ermittelt und ausgeglichen. Gerade diese Maßnahme macht den erfindungsgemäßen Bremszylinder zu einem besonders hervorragenden Ersatz für sehr viel teurere Kombizylinder mit meh- reren aneinander gesetzten Zylindern.
Es bietet sich insbesondere an, dass der Ausgleich des federspezifischen Parameters einfach durch eine Anpassung des Mindestdrackes erfolgt, welcher bei Betriebsbremsungen im ersten Druckraum der Federkraft entgegenwirkt.
Es ist aber auch denkbar, dass der Ausgleich des federspezifischen Parameters durch eine Erhöhung des Druckes im zweiten Druckraum mit der Feder erfolgt, bevor der eigentliche Betriebsbremsdruck im zweiten Druckraum aufgebaut wird (z.B. durch einen kurzen entsprechenden Luftstoß zur Druckerhöhung entsprechend der Federcha- rakteristik).
Besonders vorteilhaft und auch aus sicherheitstechnischer Sicht wünschenswert ist es ferner, wenn der federspezifische Parameter durch einen Initialisierungsvorgang bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs, bei Wartungen oder zu einem sonstigen definierten Zeitpunkt ermittelt wird.
So kann das Ermitteln des federspezifischen Parameters einfach durch Ermittlung der Betriebsbremsdrucks erfolgen, der erforderlich ist, damit die Bremsbeläge einer Scheibenbremse - z.B. bei vorgegebenen Druckverhältnissen im ersten Druckraum - an der Bremsscheibe zur Anlage gelangen. Dabei ist es wiederum zweckmäßig, wenn die Ermittlung des Betriebsbremsdruckes, der erforderlich ist, damit die Bremsbeläge an der Bremsscheibe zur Anlage gelangen, mittels Testbremsungen bei verschiedenen Drücken im zweiten und/oder ersten Druckraum ermittelt wird.
Die Anlage der Bremsbeläge an der Bremsscheibe kann mittels eines Kontaktsensors an Scheibe und Bremsbelag oder insbesondere mittels elektromechanischer Nachstellmotoren erfolgen, die während der Testbremsungen Nachstellspindeln zum Verschieben der Bremsbeläge drehen, die stoppen, wenn die Bremsbeläge an der Bremsscheibe zur Anlage kommen.
Die letztgenannte Variante bietet sich nur an, wenn die Scheibenbremse über elektrisch betätigte Nachstellspindeln auf einer oder beiden Seiten der Bremsscheibe verfügt. Gerade für diese - aber nicht nur für diese - Bauart ist der erfindungsgemäße Kombizylinder eine besonders vorteilhafte und bauraumsparende Lösung, denn hier kann der „Anlagepunkt" einfach durch Registrieren einer Veränderung des Motor- Stroms beim Anlegen der Beläge an die Scheibe ermittelt werden. Die Scheibe wird dabei „erreicht" bzw. „berührt", wenn der Bremsdruck so groß ist, wenn z.B. die Kraft der Feder gegen einen genügend groß bemessenen Gegendruck überwunden wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kombi-Pneumatikzylinders, in der zwei Betriebstellungen angedeutet sind; und Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Zylinder der Fig.1.
Fig. 1 zeigt einen pneumatischen Kombi-Pneumatikzylinder 1, mit dem die Betriebs-, Hilfs- und Feststellbremsfunktion einer Bremse eines Fahrzeuges realisierbar ist.
Der Kombi-Pneumatikzylinder 1 weist hier ein aus einem Deckelteil 2 und einem topfartigen Teil 3 zusammengesetztes (geschraubtes) Bremszylindergehäuse 4 auf, in dem ein Kolben 6 verschieblich geführt ist, der an einer Kolbenstange 7 angeordnet ist, welche das Deckelteil 2 des Bremszylindergehäuses 4 durchsetzt und dazu ausgelegt ist, die zugeordnete Bremse, vorzugsweise eine Scheibenbremse, zu betätigen.
Der Kolben 6 unterteilt das Innere des Bremszylindergehäuses 4 in einen ersten - hier linken - und einen zweiten - hier rechten - Duckräume 8, 9, in die jeweils ein die Außenwandung des Bremszylindergehäuses 4 durchsetzender Druckluftanschluss 10, 11 mündet.
Das erste topfartige Teil 3 weist einen zylindrischen Mantel 5 und einen Grundab- schnitt 12 auf.
Der Grundabschnitt 12 ist in einen äußeren Ringabschnitt 13 und einen zum Bremszy- lindergehäuseinneren konischen Abschnitt 14 unterteilt. Im Zentrum des konischen Abschnittes 14 ist das Deckelteil von einem Kopfteil 15 einer Löseeinrichtung 24 durchsetzt, die ein manuelles Lösen der Feststellbremse erlaubt. Hier kann das Kopfteil 15 beispielsweise mit einem Innen- oder Außenmehrkantform oder dergleichen versehen sein.
Der Kolben 6 ist ähnlich wie der Grundabschnitt 12 ebenfalls im Bereich seines äuße- ren Kolbentellers unterteilt, allerdings in einen äußeren konischen Abschnitt 16 und einen inneren Ringabschnitt 17 um die Kolbenstange herum. Auf dem Ringabschnitt 17 ist auf der zum zweiten Druckraum 9 liegenden Seite bzw. zum Grundabschnitt 12 hin ein Teller 18 angeordnet, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Ringabschnittes 17 des Kolbentellers entspricht. Der Teller 18 liegt lose auf dem Kolben 6 auf.
Zwischen dem Teller 18 und dem Ringabschnitt 13 des Grundabschnitts 12 ist eine Schraubenfeder 19 - eine sehr kompakt bauende und den zweiten Druckraum minimierende Kegelfeder - angeordnet. Der Kolbenteller ist an seinem Außenumfang mit einem Dichtring 20 zur Abdichtung gegen den Innenumfang des zylindrischen Mantels 5 versehen. Die Kolbenstange 7 ist hier als innen hohler Ansatz 21 des Kolbens 6 ausgebildet. In dem Hohlraum 22 befinden sich eine bei Betriebsbremsungen stillstehende bzw. relativ zum Kolben 6 verschiebliche Gewindespindel 23 der Löseeinrichtung, aufweiche direkt oder über Zwischenelemente wie eine Mutter 25 und/oder Lager der Teller 18 aufgeschraubt ist, so dass die Feststellbremse durch Zurückdrehen des Tellers 18 von Hand in besonderen Situationen lösbar ist, ohne dass die Funktion der Betriebsbremse hiervon beeinflusst wird. Damit wird der Teller 18 ein Teil der Löseinrichtung, die Teller und Feder vom Kolben - und damit die Bremse - löst, ohne dass die Betriebsbremsfunktion bis zu einer unmittelbar nach dem Fahrtende zu erfolgenden Wartung beeinträchtigt ist.
Da die beiden Druckräume 8, 9 jeweils mit einem Druckluftanschluss versehen sind, können sie mit einem Luftbehälter oder dgl. verbunden und jeweils be- oder entlüftet werden.
Mit dem gezeigten Kombi-Pneumatikzylinder lassen sich die eingangs genannten Funktionen Betriebsbremse, Feststellbremse und Hilfsbremse mit einem ausgesprochen kompakt bauenden Kombi-Pneumatikzylinder realisieren, wenn die Druckräume 8, 9 in geeigneter, nachfolgend beschriebener Weise angesteuert werden.
Anders als bei Kombi-Pneumatikzylindern üblicher Bauart, bei denen die Schraubenfeder in einem separaten Federspeicherabschnitt oder Teil angeordnet ist, ist hier allerdings die Schraubenfeder direkt in den eigentlichen „Betriebsbremszylinder" integriert, und zwar in den Druckraum 9, der auch zur Aktivierung der Betriebsbremse ge- nutzt ist.
Die Schraubenfeder 19 dient in an sich üblicher Weise zum Betätigen der Feststellbremse. Wird die Schraubenfeder 19 gelöst, verschiebt sie den Teller 18 und den Kolben 6, so dass die Kolbenstange 7 ausfährt und die zugeordnete Bremse zugespannt wird. Analoges gilt im Prinzip für die Betriebsbremsanlage, wobei in diesem Fall durch Belüften des zweiten Druckraumes 9 die Kolbenstange 7 ausfährt.
Zusätzlich wird bei Betriebsbremsungen im ersten Druckraum 8 auf der der Schrau- benfeder abgewandten Seite ein Mindestdruck aufrecht erhalten, welcher der Wirkung der Schraubenfeder entgegenwirkt, damit sich die Kräfte der Schraubenfeder 9 und die Kräfte, auf den Kolben, welche durch das Belüften des zweiten Druckraumes 9 hervorgerufen werden, nicht addieren.
Betriebsbremse und Feststellbremse bleiben damit funktional getrennt, obwohl für sie überraschend viele gemeinsame Bauteile einsetzbar sind. Der Feststellzylinderab- schnitt herkömmlicher Bauart kann dagegen entfallen.
Um den Druck im ersten Druckraum während Betriebsbremsungen auf dem Wert Pmin konstant zu halten, reicht es nicht aus, dem zugehörigen Druckluftanschluss ein Rückschlagventil zuzuordnen. Zusätzlich ist eine geeignete Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes über eine Drucksensierung oder ein Rückschlagventil mit Dmckbegrenzungsfunktion notwendig.
Da sich die Schraubenfeder toleranzbedingt auf die Charakteristik des Kombi- Pneumatikzylinders auch während Betriebsbremsungen auswirkt, ist es vorteilhaft, die neuen Kombi-Pneumatikzylinder im Betrieb einmal auszumessen (oder mehrfach wiederholt zu „eichen"). Dies kann beispielsweise einmalig bei einer Inbetriebnahme selbstständig durch eine geeignete Initialisierungssoftware erfolgen, welche die Brem- sen eines Fahrzeugs bzw. zumindest einer Achse nacheinander betätigt und dabei die Eichung vornimmt.
Durch das Messen wird ein Kennwert für jeden Kombi-Pneumatikzylinder ermittelt, welcher der Federkraft entspricht, die bei einer Betriebsbremsung zu berücksichtigen ist. Da die Federn toleranzbedingt um einige Prozente voneinander abweichen können bzw. um einige Prozente voneinander unterschiedliche Federkräfte aufweisen, ist es - um unterschiedliche Bremskräfte an den einzelnen Rädern zu vermeiden - vorteilhaft, diesen exakten Federkraft jeder Feder 19 zu bemessen und entweder den Gegendruck in dem ersten Druckraum 8 ohne Feder 19 oder den Betriebsbremsdruck in dem zweiten Druckraum 9 während späterer Betriebsbremsungen entsprechend zu berücksichtigen bzw. auszugleichen.
Ersteres kann durch Einstellen eines entsprechend erniedrigten oder erhöhten Gegendruckes im ersten Druckraum 8, zweites durch einen entsprechende kurze Druckerhöhung im zweiten Druckraum 9 vor dem Durchführen der eigentlichen Betriebsbremsung erfolgen.
Allerdings ist es hierzu notwendig, die Charakteristik jeder Feder 19 zu kennen. Diese kann z.B. vorteilhafterweise dadurch ermittelt werden, dass beispielsweise bei der Inbetriebnahme eines Fahrzeuges oder nach einer Inspektion jeweils Bremsungen mit unterschiedlichen, z.B. zunehmendem Drücken durchgeführt werden und dabei errnit- telt wird, wann die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen und somit die eigentliche Bremswirkung einsetzt.
Zum Ermitteln des Druckes, bei dem die Bremsbeläge ans der Bremsscheibe zur Anlage kommen, bieten sich entweder eine Sensierung z.B. über einen Kontaktsensor an Belag und Bremsbelägen oder beispielsweise ein Ermitteln mittels elektromechanisch betätigter Nachstellvorrichtungen an, die während der Testmessungen bzw. Testbremsungen mit unterschiedlichen Druck jeweils gestartet werden bzw. dazu genutzt werden, die Nachstellspindel(n) in Drehung zu versetzen und dann - z.B. über eine Erfassung einer Veränderung des Motorstromes im Moment des Anlegens der Bremsbela- ges an die Bremsscheibe - den Druck zu bestimmen, der zum Überwinden der Federkraft bei ansonsten vorgegeben Druckverhältnissen (im ersten Druckraum 8) jeweils notwendig ist. Bezugszeichen
Kombi-Pneumatikzylinder 1
Deckelteil 2 topartiges Teil 3
Bremszylindergehäuse 4 zylindrischer Mantel 5
Kolben 6
Kolbenstange 7
Duckräume 8, 9
Druckluftanschlüsse 10, 11
Grundabschnitt 12 äußerer Ringabschnitt 13 konischer Abschnitt 14
Kopfteil 15 konischer Abschnitt 16 innerer Ringabschnitt 17
Teller 18
Schraubenfeder 19
Dichtring 20
Ansatz 21
Hohlraum 22
Gewindespindel 23
Löseeinrichtung 24
Mutter 25

Claims

Patentansprüche
1. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder (1) für eine Fahrzeugbremse, mit a) einem Bremszylindergehäuse (4), in dem ein an einer Kolbenstange (7) angeordneter Kolben (6) verschieblich geführt ist b) wobei das Bremszylindergehäuse durch den Kolben (6) in zwei Druckräume (8, 9) unterteilt ist, die jeweils einen Druckluftanschluss (10, 11) aufweisen, c) wobei ein Ende der Kolbenstange (7) ferner das Bremszylindergehäuse (4) nach außen durchsetzt, und d) wobei direkt in dem einen der beiden Druckräume (8, 9), der zur Durchfuhrung von Betriebsbremsungen mittels Druckerhöhung ausgelegt ist, auch eine Feder (19) zur Realisierung der Feststellbremsfunktion angeordnet ist, so dass mit nur zwei Druckräumen (8, 9) und der Feder (19) sowohl die Betriebsbrems- als auch die Feststellbremsfunktion realisierbar sind.
2. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pneumatik-Bremszylinder eine Einrichtung zum Kon- stanthalten des Druckes während Betriebsbremsungen in dem ersten Druckraum ohne Feder zugeordnet ist.
3. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes einen Drucksensor aufweist, der an eine elektronische Steueirmgseinrichtung angeschlossen ist, die dazu ausgelegt ist, ein dem Druckluftanschluss zugeordnetes Ventil zu betätigen.
4. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes ein Rückschlagventil mit Drackbegrenzungsfunktion aufweist.
5. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremszylindergehäuse (4) zumindest zweiteilig ausgebildet ist und einen Deckelteil (2) und einen topfartigen Teil (3) aufweist.
6. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Grundabschnitt (12), insbesondere des topfartigen Teils, der in einen Ringabschnitt (13) und einen konischen Abschnitt (14) unterteilt ist.
7. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) in einen Ringabschnitt (13) und einen konischen Abschnitt (14) unterteilt ist.
8. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (2) von einem Kopfteil (15) einer Löseeinrichtung (24) zum manuellen Lösen der Feder (19) bei einer Feststellbremsung versehen ist.
9. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ringabschnitt (17) auf der zum zweiten Druckraum (9) liegenden Seite bzw. zum Grundabschnitt (12) hin ein Teller (18) angeordnet ist.
10. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller lose auf dem Kolben (6) aufliegt.
11. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Teller (18) und dem Ringabschnitt (13) des Grundabschnitts (12) die Feder (19) angeordnet ist.
12. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (19) als Schraubenfeder ausgebildet ist.
13. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder als Kegelfeder (19) ausgebildet ist.
14. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (18) als Teil der Notlöseinrichtung (24) ausgebildet ist und dass beim Betätigen der Notlöseinrichtung die Feder (15) am Teller (18) vom Kolben (6) gelöst wird, so dass die Feststellbremse gelöst wird, ohne dass die Betriebsbremsfunktion beeinträchtigt ist.
15. Pneumatik-Kombi-Pneumatikzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (7) als innen hohler Ansatz (21) des Kolbens (6) ausgebildet ist, in dem eine Gewindespindel (23) der Löseeinrichtung angeordnet ist, aufweiche direkt oder über Zwi- schenelemente wie eine Mutter (24) und/oder Lager der Teller (18) aufgeschraubt ist.
16. Verfahren zum Ansteuern eines Kombi-Pneumatikzylinders nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) bei Feststellbremsungen der Druck im ersten Druckraum (8) ohne Feder (19) abgesenkt wird, so dass sich die Feder (19) entspannt und die Kolbenstange (7) ausfahrt und b) bei Betriebsbremsungen durch Belüften des zweiten Druckraumes (9) die Kolbenstange (7) ausfährt, wobei bei Betriebsbremsungen durch Aufrechterhalten eines Mindestdruckes (Pmin) im ersten Druckraum (8) eine Kraft der Bremskraft der Feder (19) entgegengewirkt, insbesondere derart, dass die Bremskraft der Feder (19) kompensiert wird.
17. Verfahren zum Ansteuern eines Kombi-Pneumatikzylinders nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betriebsbremsungen wenigstens ein federspezifischer Parameter berücksichtigt wird.
18. Verfahren nach Ansprach 17, dadurch gekennzeichnet, dass der federspezifische Parameter die individuelle Federkraft ist, welche die Feder auf den Kolben (6) ausübt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich des federspezifischen Parameters durch Anpassung des Mindestdruckes erfolgt, welcher bei Betriebsbremsungen im ersten Druckraum der Federkraft entgegenwirkt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich des federspezifischen Parameters durch eine Erhöhung des Druckes im zweiten Druckraum (9) mit der Feder (19) erfolgt, bevor der eigentliche Betriebsbremsdruck im zweiten Drackraum (9) aufgebaut wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der federspezifische Parameter durch einen Initialisierungsvorgang ermittelt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des federspezifischen Parameters durch Ermittlung der Betriebsbremsdrucks erfolgt, der erforderlich ist, damit die Bremsbeläge einer Scheibenbremse an der Bremsscheibe zur Anlage gelangen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Ermittlung des Betriebsbremsdruckes, der erforderlich ist, damit die Bremsbeläge einer Scheibenbremse an der Bremsscheibe zur Anlage gelangen, mittels Testbremsungen bei verschiedenen Drücken im zweiten und oder ersten Druckraum ermittelt wird, b) wobei ein Anliegen der Bremsbeläge an der Bremsscheibe mittels eines Kontaktsensors oder mittels elektromechanischer Nachstellmotoren erfolgt, die während der Testbremsungen Nachstellspindeln drehen, die stoppen, wenn die Bremsbeläge an der Bremsscheibe zur Anlage kommen.
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