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Es sind Bremseinrichtungen für Anhänger von Kraftfahrzeugen mit einem Steuergerät, einem Aktuator und mit mindestens einem Sensor zur Erfassung von Schleuderbewegungen des Anhängers bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Bremseinrichtung so weiterzuentwickeln, dass deren Montage an einem Anhänger vereinfacht wird. Gleichermaßen sollen die Produktionskosten durch den Einsatz neuester und individuell programmierbarer Bausteine aus der Chipelektronik gesenkt, die Effektivität damit erhöht und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Aktuator als Elektromotor mit einer Excenterscheibe sowie einem Federspeicher mit einer vorgespannten Feder und mit einem Seil ausgebildet ist und bei Bedarf über elektronische Systeme angesteuert, die Bremseinrichtung des Anhängers betätigt
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Der erfindungsgemäße Aktuator ist sehr einfach in seinem Aufbau und kann, da Elektromotoren, als auch elektronische Chipbausteine in größeren Stückzahlen hergestellt werden, sehr kostengünstig eingekauft werden. Außerdem kann ein Elektromotor auf einfache Weise so angesteuert werden, dass ein Überlastungsschutz sowohl für den Elektromotor, als auch für Bremsen des Anhängers gewährleistet ist. Eine Justierung der Bremseinrichtung nach dem Einbau an dem Anhänger ist nicht erforderlich, da die Fertigungstolleranzen und der Verschleiß der Bremse durch das Seil ausgeglichen werden.
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Der erfindungsgemäße Aktuator und die erfindungsgemäße Bremseinrichtung können bei allen handelsüblichen Bremsanlagen, wie zum Beispiel mechanischen, hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Bremsanlagen eingesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung steuert das Steuergerät beim Auftreten eines instabilen Fahrzustands des Anhängers den Aktuator an und betätigt der solcherart angesteuerte Aktuator eine Bremsanlage des Anhängers. Dadurch wird das Gespann, bestehend aus einem Zugfahrzeug und dem Anhänger stabilisiert, da der Anhänger so abgebremst wird, dass das Gespann „gestreckt” wird und eine Schleuderbewegung des Anhängers gedämpft, oder sogar vollständig eliminiert wird.
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Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung ist ganz besonders vorteilhaft bei Anhängern mit Auflaufbremse einsetzbar, da die mechanischen Bremsanlagen dieser Anhänger in der Regel mit Hilfe einer Zugstange und je einem von der Zugstange betätigten Bowdenzug aktivierbar sind. In diesem Fall kann der Aktuator der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung beim Auftreten eines instabilen Fahrzustandes die Zugstange des Anhängers betätigen, so dass die ohnehin vorhandene Auflauf-Bremsanlage auch für Zwecke der Stabilisierung des Gespanns nutzbar ist. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass die Bremsanlage des Anhängers durch die erfindungsgemäße Bremseinrichtung in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt wird.
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Bei vielen Anhängern mit Auflaufbremse sind die Zugstange und die Bowdenzüge über eine Wippe miteinander gekoppelt. Bei diesen Anhängern ist es besonders vorteilhaft, wenn der Aktuator die Wippe betätigt, da damit gewährleistet wird, dass die Bremsen auf beiden Seiten des Anhängers gleichmäßig betätigt werden, wenn ein instabiler Fahrzustand auftritt.
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Weitere und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Schutzansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Schutzansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesendlich sein.
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Es zeigen:
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1 eine Ansicht von oben auf ein Fahrgestell eines mit einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung ausgerüsteten Anhängers.
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2 ein vergrößertes Detail aus 1
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Chassis eines Anhängers von oben ohne einen Aufbau dargestellt. Das Chassis besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Zugmaul 1, einer V-förmigen Deichsel 2 und einer Achse 3. An der Achse 3 sind zwei Bremsen 4 befestigt. Die Räder, welche im Fahrbetrieb des Anhängers an den Bremsen 4 beziehungsweise den Radnaben (ohne Bezugszeichen) befestigt sind, sind in 1 nicht dargestellt. Die Bremsen 4 werden mit je einem Bowdenzug 5 betätigt. Die Bowdenzüge 5 wiederum sind über eine Wippe 6 mit der Zugstange 7 gekoppelt.
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Wenn im Fahrbetrieb das nicht dargestellte Zugfahrzeug gebremst wird, läuft der Anhänger aufgrund seiner Masseträgheit auf das Zugfahrzeug auf. Infolgedessen schiebt sich das Zugmaul 1 in Richtung Achse 3 und betätigt auf diese Weise die Zugstange 7. Die Zugstange 7 wiederum betätigt über die Wippe 6 die Bowdenzüge 5 und somit die Bremsen 4. Diese Funktionsweise einer Auflaufbremse ist seit langem bekannt und wird daher nicht näher erläutert.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung soll jedoch darauf hingewiesen werden, das das Zugmaul 1 und de Zugstange 7 so miteinander gekoppelt sind, dass sich die Zugstange 7 in Richtung des Zugmauls 1 bewegt, wenn die Bremsen 4 betätigt werden. Diese Bewegung ist in 1 durch einen Pfeil 8 angedeutet.
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An dem Chassis 2 ist eine in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 9 versehene erfindungsgemäße Bremseinrichtung angebaut, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 2 im Detail erläutert wird.
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Die Bremseinrichtung 9 besteht im Wesentlichen aus einer Konsole 18, die an der Deichsel des Fahrgestells 2 mit 2 Bügelschrauben 17 befestigt ist. Auf und an dieser Konsole 18 ist der erfindungsgemäße Aktuator, 13 mit einem Elektromotor 14 mit Excenterscheibe 15 und ein Federspeicher 16 mit einem Stahlseil 12 daran, befestigt. Das Steuergerät, hier nicht dargestellt, kann sich ebenfalls auf der Konsole 18 befinden, ist aber durch seine Aufgabe und Funktion nicht ortsgebunden. In die Sensorenbox 10 ist mindestens ein individuell programmierbarer Chipbaustein integriert, insbesondere ein Beschleunigungs- und/oder ein Gierratenchip, mit dessen Hilfe das Auftreten von Schlinger- oder auch Schleuderbewegungen des Anhängers detektierbar ist. Das Steuergerät kann auf der Konsole 18, als auch getrennt von der Sensorenbox 10 und über Signalleitungen 11 miteinander verbunden, beliebig am Anhänger angebracht werden. Das Gleiche gilt für den oder die Sensorenbox 10. Das Steuergerät und oder die Sensorenbox 10 können gleichermaßen auch eine Einheit sein. Der Aktuator 13, das Steuergerät als auch die Sensorenbox 10 sind über Signalleitungen 11 miteinander verbunden.
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Das Steuergerät ist über eine Signalleitung, beides ist nicht dargestellt, mit dem Aktuator 13 verbunden und steuert diesen zwecks Anbremsung des Anhängers an, wenn aus der Sensorenbox 10 entsprechende Signale gesendet werden. Das Steuergerät und die Sensorenbox 10 können eine Einheit, als auch getrennt voneinander sein, sind aber über entsprechende Signalleitungen miteinander verbunden.
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Zusätzlich kann ein Gehäuse, hier nicht dargestellt vorgesehen werden, um die Bremseinrichtung vor äußeren Einflüssen, wie Regen, Schnee, Schmutz oder mechanischen Belastungen zu schützen.
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Der erfindungsgemäße Aktuator 13 umfasst einen Elektromotor 14 mit einem Excenter 15, sowie einen Federspeicher 16 mit einem Stahlseil 12 daran. Dieser Aktuator 13, ist mit Verschraubungen an der Konsole 18 befestigt.
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Wenn der Elektromotor 14 mit der Excenterscheibe 15 von dem Steuergerät (nicht dargestellt) angesteuert wird, rückt die Excenterscheibe 15 von ihrem oberen Totpunkt ab, der Federspeicher 16 kann sich entspannen und überträgt mittels des Stahlseiles 12, Kraft und Zug in Richtung 8 auf die Zugstange 7 des Anhängers.
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Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 9 besteht im Wesendlichen aus dem auf der Konsole 18 montierten Aktuator 13, bestehend aus dem Elektromotor 14 mit Excenterscheibe 15 und einem Federspeicher 16 mit einem daran befestigten Stahlseil 12.
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Der Federspeicher 16 besteht aus einem einseitig geschlossenen Rohr 21 in dem eine Feder 20 steckt. Diese Feder 20 wird durch eine durch ihre Mitte und durch das Rohr verlaufenden Stange 25 mit einem Druckstück 19 an dem einem Ende und eines Gewindes auf der anderen Seite der Stange 25, mittels einer Mutter 24, von außen in das Rohr 21 hineingezogen und auf Vorspannung gebracht.
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Die Excenterscheibe 15 auf dem Elektromotor 14 ist fest mit dessen Welle verbunden und überträgt bei Drehung der Welle des Elektromotors 14 mittels des Druckstücks 19 auf der Stange 25 des Federspeichers 16, ihren Hub, also ihren Weg in Millimeter auf die Stange 25 und somit auf die Feder 20 in dem Federspeicher 16. Dadurch kann die Feder 20 in dem Federspeicher um ein Weiteres und präzise vorgespannt werden.
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An dem, dem Druckstück 19 gegenüber liegendem Ende der Stange 25 des Federspeichers 16 mit Gewinde, ist ein Stahlseil 12 befestigt, über welches ein mit der Zugstange 25 der Anhängerbremse gekoppeltes Stahlseil 12, der Federweg, die Federkraft und der Zug in Richtung des Pfeiles 8 aus dem Federspeicher 16 auf die Zugstange 7 der Anhängerbremse abgeleitet wird.
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Wenn die Sensorenbox 10 dem Steuergerät (nicht dargestellt) einen instabilen Fahrzustand des Anhängers signalisiert, wird der Elektromotor 14 mit der Excenterscheibe 15 über das Steuergerät für den Bruchteil einer Zeit bestromt. Der Excenter 15, dem der Federdruck des Federspeichers 16 über das sich auf der Stange 25 befindliche Druckstück 19 entgegen steht, sich von der Welle des Elektromotors 14 mitgenommen dreht, also seinen Ausgangspunkt, den oberen Totpunkt verlässt, rückt die Stange 25 gedrückt von der Federkraft in diesem Federspeicher 16 um ein bestimmtes Maß aus. Diese Federkraft und der Federweg werden in Pfeilrichtung 8 über das mit dem einen Ende der Stange 25 befestigte Stahlseil 12 und gekoppelt mit der Zugstange 7 der Anhängerbremse, auf diese überfragen
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Die daraus resultierende Bewegung der Zugstange 7 in Richtung des Pfeils 8, wird auf die Wippe 6 der Auflaufbremse des Anhängers übertragen und in Folge dessen werden die Bremsen 4 des Anhängers betätigt. Diese Betätigung der Bremsen 4 erfolgt unabhängig davon, ob das Zugfahrzeug bremst oder nicht. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis von der Sensorenbox 10 das Signal kommt, das wieder ein stabiler Fahrzustand erreicht ist. Dann erhält das Steuergerät von der Sensorenbox 10 ein entsprechendes Signal, bestromt den Elektromotor 14 mit der Excenterscheibe 15 erneut und die Excenterscheibe 15 drückt mittels ihrer Schräge und über das Druckstück 19 auf der Stange 25 die Feder 20 wieder in ihre Ausgangsposition zurück, bis der Excenter 15 seinen obere Totpunkt wieder erreicht hat. Dann hört die Bestromung auf, die Feder 20 in dem Federspeicher 16 ist für einen erneuten Bremsvorgang vorgespannt und die Bremsen 4 des Anhängers lösen sich wieder ohne weiteres zutun. Bei Bedarf kann eine zusätzliche Rückholfeder (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche das öffnen der Bremsen 4 unterstützt. Alternativ kann auch eine zeitlich festgelegte Bremsdauer, so zum Beispiel 5 Sekunden, unabhängig von der Dauer von Messungen durch die Sensorenbox 10 über das Steuergerät beibehalten werden.
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Ist der Excenter 15 wieder auf seinem oberen Totpunkt angelangt, ist die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 9 unmittelbar und wie geschildert für einen erneuten Bremseinsatz präpariert.
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Die Bremsanlage des Anhängers wird mittels der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung 9 immer dann aktiviert, wenn das Steuergerät von der Chipelektronik, der Sensorenbox 10 angesprochen wird, diese also einen instabilen Fahrzustand des Anhängers oder des Gespanns ermittelt, dazu ist das Steuergerät vorgesehen. Die Messungen können zum Bespiel eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate des Anhängers betreffen. Zusätzlich wird die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 9 auch durch einen Selbsttest aktiv, der immer dann und automatisch einsetzt, wenn nach Unterbrechung der Stromversorgung zu der Bremsvorrichtung 9 zur einer Batterie, so zum Beispiel wenn der Anhänger von dem Zugfahrzeug abgekoppelt war und der Kontakt zu der Batterie wieder hergestellt wird.
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Alternativ können auch ESP-Signale eines Zugfahrzeugs (nicht dargestellt) an das Steuergerät übertragen werden.
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Das Steuergerät (nicht dargestellt) ermittelt in Abhängigkeit der Ausgangssignale der Sensorenbox mit Chipelektronik 10, und/oder der ESP Signale, ob ein instabiler Fahrzustand vorliegt. Wenn ein solcher instabiler Fahrzustand, insbesondere eine Schleuderbewegung des Anhängers, vom Steuergerät detektiert oder durch die der ESP Signale angezeigt wird, steuert das Steuergerät den Elektromotor 14 so an, dass der Aktuator 13 mit der Excenterscheibe 15 den Federspeicher 16 frei gibt, somit die Stange 25 mittels des Seiles 12, die Zugstange 7 in Richtung Pfeil 8 zieht und damit die Bremsen 4 des Anhängers über die Wippe 6 und die Bowdenzüge 5 betätigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Steuergerät und/oder die Sensorenbox mit Chipelektronik 10 nach dem Erkennen eines instabilen Fahrzustands entsprechende Signale an das ESP des Zugwagens übermittelt.
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Um ein Überhitzen der Bremsen 4 zu vermeiden, können an den Bremsen 4 Temperaturfühler (nicht dargestellt) vorgesehen werden, die über ebenfalls nicht dargestellte Signalleitungen mit dem Steuergerät und/oder der Sensorenbox mit Chipelektronik 10 verbunden sind und eine eventuelle Anbremsung des Anhängers durch die erfindungsgemäße Bremseinrichtung unmittelbar aufheben.
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Um den Fahrer über den Fahrzustand des Anhängers und den Zustand der Bremsanlage des Anhängers zu informieren, gibt das Steuergerät ein akustisches, ein optisches, oder ein elektrisches Signal ab, so lange die Bremseinrichtung 9 die Bremsen 4 des Anhängers betätigt. Temperatursensoren an den Bremsen 4 des Anhängers geben über die Steuerbox ein weiters Signal an den Fahrer ab wenn die Bremsen 4 überhitzen und fahren die Bremskraft mittels des Elektromotors mit Excenter automatisch in ihre 0 Position zurück. Zusätzlich wird die gesamte Bremseinrichtung 9 automatisch abgeschaltet bis die Temperaturen an den Bremsen wieder normal ist. Alternativ kann die Bremseinrichtung 9 auch trotzt eines Signals betreffend einer Überhitzung der Bremsen 4 aktiv sein.
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Auf der Konsole 18 kann ein Sender (nicht dargestellt) angebracht sein, der von dem Aktuator 13 mit Excenterscheibe 15 und/oder von dem Steuergerät sowie auch der Sensorenbox mit Chipelektronik 10 angesteuert werden, der über eine Signalleitung oder auch drahtlos, zum Beispiel per Funk, ein Signal zu einem mobilen Empfänger sendet der in das jeweilige Zugfahrzeug mitgenommen, dem Fahrzeugführer ein Signal und somit eine Information über Aktivitäten der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 9, zum Beispiel über eine Anbremsung des Anhängers, übermittelt.
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Es empfiehlt sich einen elektrischen oder mechanischen Überlastungsschutz für den Elektromotor und/oder die Bremsen 4 des Anhängers zu realisieren. Dieser Überlastungsschutz kann entweder mit Hilfe des Steuergerätes, nicht dargestellt, oder durch ein separates Bauteil realisiert werden.
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In beiden Fällen kann der Überlastungsschutz durch die Begrenzung des Stroms der durch den Elektromotor 14 fließt, realisiert werden. Durch die Begrenzung des Stroms auf einen vorgegebenen Wert, können die thermische Belastung des Elektromotors 14a, der Strom und das Anzugsmoment des Elektromotors 14 begrenzt werden.
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Des Weiteren ist es möglich, die Überhitzung der Bremsen 4 dadurch zu verhindern, dass nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Ansteuern des Elektromotors 14 oder beim Auftreten einer bestimmten Erwärmung an einem Überlastschalter (nicht dargestellt) der Elektromotor 14 automatisch in eine Nullstellung zurückgefahren wird und somit die Bremsen 4 wieder geöffnet werden.
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Alternativ oder ergänzend zu dieser Ansteuerung des Elektromotors 14 kann zwischen Elektromotor 14 und Excenterscheibe 15 eine mechanische und/oder auch eine elektromechanische Überlastkupplung vorgesehen sein. Auch dadurch wird das Drehmoment, welches der Elektromotor 14 auf die Excenterscheibe 15 ausübt aufgehoben, der Federspeicher 16 wird nicht bedient und somit die Anhängerbremsen 4 nicht aktiviert.
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Um den Fahrer über den Fahrzustand des Anhängers und den Zustand der Bremsanlage zu informieren, gibt das Steuergerät, oder ein Sender am Aktuator 13 ein akustisches, optisches oder elektrisches Signal ab, solange die Bremseinrichtung die Bremsen 4 des Anhängers betätigt. Wenn die Bremseinrichtung 9 wegen Überhitzung der Bremsen 4 des Anhängers deaktiviert wird, oder wenn die Bremsen 4 durch eine Anbremsung durch die erfindungsgemäßen Bremseinrichtung überhitzen, wird von den Temperaturfühlern an den Bremsen 4 ein weiteres Signal geschaltet und an den Fahrzeugführer weitergegeben.
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Es liegt auf der Hand, dass als Sensoren nicht nur Beschleunigungssensoren, welche die Querbeschleunigung des Anhängers sensieren, sondern auch Giersensoren, welche die Gierrate des Anhängers sensieren, jeweils auch und in Form vielfältig programmierbarer elektronischer Chipbausteine verwendet und eingesetzt werden können. Alternativ ist es auch möglich, durch Sensoren an den Rädern des Anhängers, welche die Drehzahl sensieren und einen Vergleich der Raddrehzahlen zu beiden Seiten des Anhängers, die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung des Anhängers zu detektieren.
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Dadurch dass die wichtigsten Bauteile der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung 9, nämlich das Steuergerät 13, das Steuergerät, nicht dargestellt, die Sensorenbox mit integrierter Chipelektronik 10, der Elektromotor 14 mit Excenterscheibe 15 und der Federspeicher 16 an der Konsole 18 befestigt sind, kann die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 9 beim Hersteller vollständig fertig montiert und verdrahtet werden. Außerdem kann eine Funktionsprüfung durchgeführt werden, so dass die Bremseinrichtung 9 mit einer sehr geringen Fehlerquote auch in sehr großen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 9 wird wie bereits erwähnt, mit zwei Bügelschrauben 17 am Chassis 2 des Anhängers befestigt. Die Befestigung dieser erfindungsgemäßen Bremseinrichtung 9 am Chassis eines Anhängers ist nicht Platzgebunden und kann gegebenenfalls mit Zusatzstreben, Halter oder auch Klemmen, alle nicht dargestellt, auch an anderen Plätzen oder Bauteilen des Anhängerchassis und auch an einer Achse 3, wirkungsvoll montiert werden. Anschließend bedarf es dann lediglich einer Energieversorgung, beispielsweise über den am Anhänger ohnehin vorhandenen Stecker (nicht dargestellt) für die Beleuchtung und die Bremslichter, der in eine entsprechende Buchse des Zugfahrzeugs eingesetzt wird, oder durch den direkten Anschluss an die Batterie des Zugwagens über eine separate Steckverbindung. Selbstverständlich kann auch eine eigene Energiequelle, wie beispielsweise eine Batterie oder ein Kondensator, im Anhänger vorgesehen sein.
