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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ansteuerung eines Getriebebremszylinders, insbesondere in Verbindung mit automatisierten Schaltgetrieben von Nutzfahrzeugen oder Bussen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Getriebebremse mit einer derartigen Anordnung und ein Getriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe.
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Schaltbare Getriebe können mit einer Getriebebremse ausgestattet sein. Diese kann beispielsweise die Aufgabe haben, Vorgelegewellen abzubremsen, damit ein Schaltvorgang schneller und ohne Doppelkuppeln durchführbar ist. In Fahrzeugen mit Kupplung zwischen Motor und Getriebe kann die Betätigung der Getriebebremse in Verbindung mit der Betätigung (oder dem Öffnen) einer Kupplung erfolgen. Dabei wird ein Arbeitszylinder mit Druckluft beaufschlagt, so dass die Getriebebremse wirkt. Der Arbeitszylinder wird nachfolgend als Getriebebremszylinder bezeichnet.
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In automatisierten Schaltgetrieben wird auch die Getriebebremse automatisch betätigt. Hierzu erfolgt eine automatisierte Ansteuerung mit Druckluft und über entsprechende Schaltorgane. Anstelle der pneumatischen Betätigung kann auch eine hydraulische Betätigung vorgesehen sein. Nachfolgend wird deshalb davon ausgegangen, dass der Getriebebremszylinder mit einem Fluid aus einer Bremsleitung beaufschlagbar ist. Das Fluid wird aus einem unter Druck stehenden Vorrat oder von einer anderen Quelle bereitgestellt.
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Im Getriebebremszylinder ist ein Getriebebremskolben verschiebbar gehalten, der insbesondere durch Federdruck zurückgestellt wird, sobald das Fluid aus dem Getriebebremszylinder entweichen kann, Letzterer also ”entlüftet” wird. Eine Rückstellung des Getriebebremskolbens ist auch auf andere Weise möglich, etwa durch einen permanent anliegenden Fluiddruck aus einer Quelle oder einem Vorrat. Der Getriebebremszylinder ist dann zweiseitig wirkend bzw. mit zwei Fluidanschlüssen ausgeführt, mit einem Anschluss für die Bremsleitung und einem Anschluss für die Fluidzufuhr zum Zurückstellen.
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Zur Steuerung des über die Bremsleitung zugeführten Fluides sind Ventile vorgesehen, von denen mindestens eines ein mit Energie betätigbares Schaltventil ist und mit denen der Druck im Getriebebremszylinder im weitesten Sinne steuerbar ist. Dies beinhaltet vorzugsweise auch den Fall, dass nur eine Druckbegrenzung erfolgt.
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Als Schaltventile werden hier vorzugsweise nur Ventile bezeichnet, die mit Federdruck in eine Ruhestellung/Normalstellung schalten und nur mit Energiezufuhr in Schaltstellung übergehen. Sobald keine Energie mehr zur Verfügung steht, nehmen die Schaltventile wieder ihre Ruhestellung/Normalstellung ein. Typischerweise handelt es sich um elektromagnetische Schaltventile, auch Magnetventile genannt.
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Aus der
DE 10 2006 031 380 A1 ist eine Anordnung zur Ansteuerung eines Getriebebremszylinders bekannt, bei der ein Stromausfall oder ein Abschalten der elektrischen Energie zum Sperren der Druckluftleitung führt und ein zuvor belüfteter Getriebebremszylinder in dieser Stellung verbleibt. Das heißt, die Bremswirkung bleibt erhalten. Zumindest bei ungewolltem Ausfall der Elektrik ist dieses Ergebnis nicht erwünscht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Ansteuerung eines Getriebebremszylinders, mit einer sicheren Entlüftung im Ruhezustand. Vorzugsweise sollen eine Dosierung der Bremswirkung, eine schnelle Reaktionszeit beim Bremsen, eine Adaption auf verschiedene Nutzfahrzeugklassen und eine kompakte und kostensparende Ausführung durch Standardventile möglich sein.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die beiden Ventile sind so angeordnet und ausgebildet, dass bei Ausfall der Energie für das mindestens eine Schaltventil Fluid aus dem Getriebebremszylinder entweichen kann. Sofern mehrere Schaltventile vorhanden sind, soll die Entlüftung des Getriebebremszylinders bei Ausfall der Energie für alle Schaltventile möglich sein. Vorzugsweise sind genau zwei Ventile zur Ansteuerung des Getriebebremszylinders vorgesehen. Die Anordnung wird dadurch vereinfacht.
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Vorteilhafterweise ist eines der Ventile ein Umschaltventil, nämlich zum Umschalten zwischen Belüften und Entlüften des Getriebebremszylinders. Dabei kann das Umschaltventil ein 3/2-NC-Ventil, 3/2-NO-Ventil, 2/2-NC-Ventil oder 2/2-NO-Ventil sein. ”NC” bedeutet hier, dass das Ventil ohne Energiezufuhr geschlossen ist bzw. einen zugehörigen Leitungsabschnitt absperrt (normally closed). Demgegenüber bedeutet ”NO”, dass das betreffende Ventil ohne Energiezufuhr offen ist bzw. den zugehörigen Leitungsabschnitt nicht sperrt (normally open).
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann eines der Ventile ein Taktventil oder ein Druckbegrenzungsventil sein. Bei dem Taktventil handelt es sich vorzugsweise um ein Schaltventil zum Belüften oder Sperren, also ohne zusätzliche Entlüftungsfunktion. Das Taktventil ist insbesondere ein 2/2-NO-Ventil, 3/2-NC-Ventil oder 2/2-NC-Ventil.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die beiden Ventile in Reihe vor dem Getriebebremszylinder angeordnet. Alternativ ist zwischen den Ventilen ein Anschluss für den Getriebebremszylinder vorgesehen. Vorzugsweise wird dann nur eines der beiden Ventile aus der Bremsleitung gespeist.
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Erfindungsgemäß sind ein 3/2-NC-Schaltventil und ein 2/2-NO-Schaltventil in Reihe vorgesehen, wobei das 3/2-NC-Schaltventil insbesondere zwischen Getriebebremszylinder und 2/2-NO-Schaltventil angeordnet ist. Dabei kann die Bremsleitung mit einem quellseitigen Abschnitt am 2/2-NO-Schaltventil anliegen, wobei das 2/2-NO-Schaltventil vorzugsweise taktbar ist. Durch Takten des Schaltventils ist eine gesteuerte Fluidzufuhr möglich. Der Druck im Getriebebremszylinder ist bis zum Höchstdruck beliebig einstellbar. Die Entlüftung des Getriebebremszylinders erfolgt über das 3/2-NC-Schaltventil. In der geschlossenen Stellung dieses Schaltventils ist die Bremsleitung zur Quelle hin, also mit einem quellseitigen Abschnitt abgesperrt, während Fluid aus dem Getriebebremszylinder über einen Ausgang am Schaltventil entweichen kann, entweder in die Atmosphäre oder in einen drucklosen Vorrat.
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In Abwandlung der zuvor dargestellten Anordnung kann die Bremsleitung mit einem quellseitigen Abschnitt auch am 3/2-NC-Schaltventil anliegen, wobei das 2/2-NO-Schaltventil einem Entlüftungsausgang des 3/2-NC-Schaltventils zugeordnet ist, und wobei das 3/2-NC-Schaltventil vorzugsweise taktbar ist.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann ein 3/2-NO-Schaltventil mit einem 2/2-NC-Schaltventil gekoppelt sein, wobei zwischen den beiden Schaltventilen ein Anschluss bzw. Leitungsknoten für den Getriebebremszylinder vorgesehen ist, wobei die Bremsleitung mit einem quellseitigen Abschnitt insbesondere am 2/2-NC-Schaltventil anliegt, und wobei das 2/2-NC-Schaltventil vorzugsweise taktbar ist.
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Alternativ zu der unmittelbar zuvor genannten Anordnung kann ein 2/2-NO-Schaltventil mit einem 2/2-NC-Schaltventil gekoppelt sein, wobei zwischen den beiden Schaltventilen ein Anschluss für den Getriebebremszylinder vorgesehen ist, wobei die Bremsleitung mit einem quellseitigen Abschnitt insbesondere am 2/2-NC-Schaltventil anliegt, und wobei das 2/2-NC-Schaltventil vorzugsweise taktbar ist.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können ein 3/2-NC-Schaltventil und ein Druckbegrenzungsventil in Reihe geschaltet sein, wobei die Bremsleitung mit einem quellseitigen Abschnitt am Druckbegrenzungsventil anliegt. Über das Druckbegrenzungsventil ist ein nicht zu überschreitender Höchstdruck im Getriebebremszylinder gewährleistet.
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Für die beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen zur Ansteuerung des Getriebebremszylinders können preisgünstige Standard-Magnetventile verwendet werden. Jede der Anordnungen gewährleistet eine Zwangsentlüftung des Getriebebremszylinders, also eine Entlüftung bei Ausfall der Fremdenergie zur Betätigung der Ventile. Auch ist jeweils eine Dosierbarkeit der Bremswirkung möglich, zumindest eine Begrenzung der Bremskraft. Die Anordnungen können an verschiedene Anwendungen angepasst werden, insbesondere an Nutzfahrzeuge unterschiedlicher Bauart mit unterschiedlicher Leitungsklasse des Motors bzw. des Getriebes. Auch ist jeweils nur ein geringer Bauraum erforderlich.
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Durch die Erfindung nicht ausgeschlossen sind Anordnungen mit mehr als zwei Ventilen. Derartige Anordnungen sind aber aufwendiger im Aufbau. So können beispielsweise zusätzlich ein Druckminderer, eine Drossel-Rückschlageinheit mit manueller Betätigung zur Zwangsentlüftung, ein drittes Ventil zur Zwangsentlüftung und/oder ein zusätzliches Magnetventil zur Druckregelung der vorhandenen Ventile vorgesehen sein.
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Gegenstand der Erfindung sind weiterhin eine Getriebebremse mit einer erfindungsgemäßen Anordnung sowie ein Getriebe mit einer derartigen Getriebebremse. Vorzugsweise handelt es sich um ein automatisiertes Schaltgetriebe, insbesondere für Nutzfahrzeuge oder Busse. Derartige Fahrzeuge sind ohnehin mit einem Druckluftsystem ausgestattet. Möglich ist aber auch die Verwendung für Fahrzeuge ohne Drucklufterzeuger, nämlich in Verbindung mit einem hydraulischen System. Letzteres kann auch zusätzlich zu einer Druckluftanlage vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 Getriebebremszylinder mit Schaltventil zum Belüften/Entlüften und Schaltventil zum Druck Takten,
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2 Getriebebremszylinder mit Schaltventil zum Belüften/Entlüften und Schaltventil zum Entlüften,
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3 Getriebebremszylinder mit Schaltventil zum Druck Takten und Schaltventil zum Sperren/Entlüften,
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4 Getriebebremszylinder mit Druckminderungsventil und Schaltventil zum Belüften/Entlüften.
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Gemäß 1 ist ein Getriebebremszylinder 10 mit seinem Arbeitsraum 11 über eine Bremsleitung 12 an eine Druckluftquelle 13 angeschlossen. Bei Letzterer kann es sich um einen Vorrat oder einen Drucklufterzeuger handeln.
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Im Getriebebremszylinder ist ein Kolben 14 durch eine Druckfeder 15 zum Entlüften bewegbar.
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Zwischen Druckluftquelle 13 und Arbeitsraum 11 sind in Reihe hintereinander zwei elektromagnetische Schaltventile angeordnet, nämlich ein 2/2-Wege-NO-Ventil 16 und ein 3/2-Wege-NC-Ventil 17 zum Belüften/Entlüften des Arbeitsraumes 11.
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Einzelne Abschnitte der Bremsleitung 12 sind gesondert gekennzeichnet, nämlich ein quellseitiger Abschnitt 18, ein zylinderseitiger Abschnitt 19 und ein zwischen den Schaltventilen liegender Verbindungsabschnitt 20.
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Das Schaltventil 16 fällt im stromlosen Zustand (Normalzustand) in die Stellung gemäß 1 und verbindet dann die Abschnitte 18, 20. Nur im bestromten Zustand, also mit Fremdenergie, sperrt das Schaltventil 16 die Verbindung von Abschnitt 18 zum Abschnitt 20. Das Schaltventil 16 wird als Taktventil angesteuert, so dass ein bestimmter Druck einstellbar ist.
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Das Schaltventil 17 nimmt im stromlosen Zustand/Normalzustand die Stellung gemäß 1 ein. Abschnitt 20 ist dann verschlossen und Abschnitt 19 wird entlüftet. Nur bei anliegender Fremdenergie/Stromzufuhr verbindet das Schaltventil 17 die Abschnitte 19 und 20 miteinander. Zum schnellen Beaufschlagen der Getriebebremse bzw. zum schnellen Belüften des Arbeitsraums 11 muss demnach das Schaltventil 17 bestromt sein, während das Schaltventil 16 unbestromt bleibt bzw. getaktet wird.
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2 zeigt die gleichen Bauteile wie in 1. Nur ist der quellseitige Abschnitt 18 an das Schaltventil 17 angeschlossen und nicht an das Schaltventil 16 (wie in 1). Zum Belüften muss das Schaltventil 17 bestromt sein. Das Entlüften erfolgt im stromlosen Zustand des Schaltventils 17, über den Abschnitt 20 und das stromlose Schaltventil 16. Demnach liegen die Schaltventile 16, 17 hier nur zum Entlüften in Reihe hintereinander.
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In 3 sind ebenfalls zwei Ventile vorgesehen, nämlich Schaltventile 21, 22. Bei dem Schaltventil 21 handelt es sich um ein 2/2-Wege-NC-Ventil, welches in Normalstellung/Ruhestellung sperrt, also die Verbindung von Abschnitt 18 zu Abschnitt 20 unterbricht. Das Schaltventil 22 ist hier ein 3/2-Wege-NO-Ventil, welches im Normalzustand/Ruhezustand öffnet und damit den Abschnitt 20 entlüftet. Im bestromten Zustand sperrt das Schaltventil 22.
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Der Arbeitsraum 11 ist hier über den zylinderseitigen Abschnitt 19 direkt mit dem Abschnitt 20 verbunden, siehe Leitungsknoten 23. Zum Belüften des Arbeitsraumes 11 wird das Schaltventil 22 bestromt und das Schaltventil 21 ebenfalls bestromt bzw. getaktet. Ohne Fremdenergie sperrt das Schaltventil 21, während über das Schaltventil 22 zwangsentlüftet wird.
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Wie in 3 gezeichnet, stellt das Schaltventil 22 eine Option A dar und kann gegen ein Schaltventil 24 entsprechend Option B ausgetauscht werden. Letzteres ist hier ein 2/2-Wege-Ventil, welches stromlos durchlässig ist und im bestromten Zustand sperrt, also ein 2/2-NO-Schaltventil. Die Belüftung erfolgt für beide Optionen über das Schaltventil 21 und die Entlüftung über eines der Schaltventile 22, 24. Dabei wird vorzugsweise über das Schaltventil 21 zugleich eine Druckregelung durch Takten durchgeführt.
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4 zeigt eine Anordnung ähnlich der Anordnung gemäß 1. Anstelle des Schaltventils 16 ist ein Druckbegrenzungsventil 25 vorgesehen. Die weitere Anordnung entspricht 1. Durch das Druckbegrenzungsventil 25 kann eine begrenzte Bremskraft dauerhaft eingestellt sein. Alternativ kann das Ventil 25 verstellbar sein, so dass eine Anpassung der Bremskraft möglich ist.
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Vor den genannten Ventilen und/oder zwischen den jeweils zur Belüftung einerseits und zur Entlüftung andererseits vorgesehenen Ventilen kann jeweils ein Druckminderer vorgeschaltet sein.
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Die beschriebenen Anordnungen sind kostengünstig mit Standardventilen realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebebremszylinder
- 11
- Arbeitsraum
- 12
- Bremsleitung
- 13
- Druckluftquelle
- 14
- Kolben
- 15
- Druckfeder
- 16
- Schaltventil (2/2-NO)
- 17
- Schaltventil (3/2-NC)
- 18
- quellseitiger Abschnitt
- 19
- zylinderseitiger Abschnitt
- 20
- Verbindungsabschnitt
- 21
- Schaltventil (2/2-NC)
- 22
- Schaltventil (3/2-NO)
- 23
- Leitungsknoten
- 24
- Schaltventil (2/2-NO)
- 25
- Druckbegrenzungsventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006031380 A1 [0007]
