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Die
vorliegende Erfindung betrifft Parkbremssysteme für Fahrzeuge
mit entweder konventionellen oder elektronisch gesteuerten Bremssystemen.
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Der
anerkannte Ansatz für
Parkbremsen in Fahrzeugen, die mit traditionellen pneumatischen Bremssystemen
ausgerüstet
sind, besteht darin, eine Verbindung, entweder pneumatisch, hydraulisch oder
durch Kabel, zwischen einer manuell bedienten Betätigungseinrichtung,
wie zum Beispiel einem Hebel oder Ventil, und irgendeiner Form von
Bremseinrichtung an den einzelnen Rädern zu haben. Zum Beispiel
in schweren Fahrzeugen mit pneumatisch betätigten Bremsen, beinhaltet
dies gewöhnlich,
die Luftzufuhr zu Bremsenbetätigungselementen
an den Rädern
aufzuheben, um Anlegen der Bremsen durch starke Federn zuzulassen,
deren Kraft normalerweise die Luftzufuhr in den Nichtparkbremsbetriebsarten entgegensteht.
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Dieser
anerkannte Ansatz für
Parkbremsen in mit EBS (Electronic Braking System; elektronisches
Bremssystem) ausgerüsteten
Fahrzeugen verwendet Federbremsenbetätigungselemente, wie diagrammartig
in 1 der beigefügten
Zeichnungen gezeigt ist. In diesem System wird ein handbedientes Ventil 10 über ein
Servoventil 11 verwendet, um Anlegen der Parkbremse zuzulassen.
Das Ventil 10 arbeitet aufgrund eines umgekehrten Luftprinzips
dadurch, dass es zum Aufheben von Luftdruck eingerichtet ist, um
die Anlegung der Federkraft jeweiliger Federbremsenbetätigungselemente 12 an
jedem Rad zuzulassen. Ein geeigneter Parkbremsbehälter 14 wird
zum Lagern der Druckluft zum Gebrauch in dem System benötigt. Wenn
das System mit einem Fahrzeug mit Anhänger verwendet wird, wird ein
getrenntes Servoventil (nicht gezeigt) benötigt, um selektiven Betrieb
der Anhängerbremsen
zu ermöglichen.
Wenn der Fahrer das Handventil 10 betätigt, wird ein umgekehrtes
pneumatisches Signal erzeugt, d. h. die Druckausgabe von dem Ventil 10 fällt mit steigender
Anforderung. Dies veranlasst Anlegung der Federbremsen 12,
da in der normalen Fahrbetriebsart (kein Bremsen) die Federn durch
Druckluft entfernt gehalten werden.
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Wie
aus 1 deutlich wird, erfordert das Layout und die
Konstruktion des konventionellen Parkbremssystems die Verwendung
sperriger Betätigungselemente,
eines Parkbehälters
und zugehöriger
Rohrleitungen. Alle diese Komponenten erfordern Einsetzung und Wartung,
was alles zu den Arbeits- und Materialkosten bei den Fahrzeugherstellern
beiträgt. Ähnliche
sperrige Federbetätigungselemente
werden gewöhnlich
auch in konventionellen pneumatischen mechanischen (Nicht-EBS) Systemen
verwendet.
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Wir
haben in einer anderen, gleichzeitig zu dieser eingereichten Anmeldung
das Vorsehen eines Parkbremssystems für eine Bremse in einem Fahrzeug
vorgeschlagen, bei dem nach Bewegung eines Parkbremswählers zu
einer Parkposition die Bremse eingerichtet ist, um mechanisch mittels
eines Parkverriegelungsmechanismus variabler Position an richtiger
Stelle eingerastet oder verriegelt zu werden, der zum Zusammenwirken
mit einem Betätigungselement
ausgelegt ist, um so die Parklast auf der Bremse bei einer gewünschten
Stärke
einzustellen.
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In
einigen Ausführungsformen
kann der Parkverriegelungsmechanismus variabler Position eine Rücklaufsperre
variabler Position aufweisen, die so positioniert ist, um selektiv
an die Betriebs- oder Antriebswelle
der Bremse anzustoßen.
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Die
Rücklaufsperre
variabler Position kann zum Beispiel ein Nocken oder Sperrstift
sein, ist jedoch vorzugsweise ein Keil, der durch ein gesteuertes
Betätigungselement
wie zum Beispiel einen Luftzylinder oder vorzugsweise einen Motor
in Position getrieben wird.
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Ein
Vorteil, in der Lage zu sein, die Bremse bei einer jeglichen vorgeschriebenen
Stärke
zu parken, ist die Fähigkeit, Änderungen
sowohl in der Bremsengeometrie als auch dem statischen Fahrzeugzustand
anzugleichen. Genau ausgedrückt,
ist es bekannt, dass sich beim Abkühlen einer Bremse während der
Zeit, in der ein Fahrzeug nach einer Fahrt geparkt sein kann, die
Bremsengeometrie ändert,
und sich in solcher Weise ändern
kann, dass, wenn ein feststehender Parklastzustand realisiert wäre, die
angelegte Einspannkraft reduziert werden könnte, wenn sich die Bremsengeometrie
entspannt. Dies würde
den Designer eines festen Parklastsystems zwingen, die Bremse übermäßig fest
zu spannen, um eine wesentliche Lösung der Bremse während Abkühlen zu
vermeiden. Dies ruft offensichtlich größere Belastung und Ermühung in
der Bremse hervor, die beide in der Bremsauslegung angeglichen werden
müssen,
wodurch eine Bremse erzeugt wird, die für die Anwendung wesentlich überkonstruiert
ist. Wenn es möglich
ist, darüber
hinaus ein oder alle der statischen Fahrzeugzustandsparameter wie
zum Beispiel Betriebsgradient, Achslast oder Bremstemperatur zu
bestimmen, dann kann die Parkeinspannlast gestaltet werden, um an
vorherrschende Fahrzeugzustände
angepasst zu werden.
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Ein
weiterer Vorteil eines variablen Parkverriegelungssystems besteht
darin, dass der Aufbau grundlegender Bremszustandstoleranzen, wie
zum Beispiel Bremslaufspiel, neue oder abgenutzte Beläge und Kompressionsfähigkeit
der Beläge,
erneut bedeutet, dass ein einziges Parklastsystem, das die Bremse
an einer feststehenden Position einspannt, nicht die Varianz in
den vorgenannten Komponenten berücksichtigen
kann, ohne die Einspannlast überhöht einzustellen.
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Wie
oben beschriebene Systeme können versuchen,
dieses Problem durch Bestimmung der Stärke zu überwinden, bei der die Parkbremse
verriegelt werden sollte, Treiben der Bremse auf eine vorbestimmte
Stärke
unter Verwendung des Fundamentbetätigungssystems, und anschließendes Verriegeln
der Bremse auf einer gewünschten
Stärke.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
wird ein Keil in Eingriff mit einer entsprechenden, dazu passenden
Oberfläche,
die in der Rückseite
der Betriebswelle der Bremse vorgesehen ist, durch ein motorbetriebenes
Gewindeelement getrieben. Die Gewindeelementbaugruppe umfasst vorzugsweise
einen nichtreversiblen Mechanismus wie zum Beispiel ein Getriebe
mit hohem Untersetzungsverhältnis.
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Insbesondere
bei Ausführungsformen,
die einen Nocken oder Keil verwenden, haben solche Systeme die Fähigkeit,
Anpassung der Parklaststärke
während
des geparkten Zustands durch die Verwendung des variablen Verriegelungsmechanismus zu
ermöglichen.
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Aus
JP-A-59 011 935 ist ein Fahrzeugbremssystem bekannt, in dem die
Tatsache, dass das Fahrzeug an einem Abhang geparkt ist, durch einen
Neigungssensor und ein Motorstopsignal erfasst ist. Eine arithmetische
Einheit bestimmt die Bremskraft, die durch das System aufrechterhalten
werden muss, wobei das Fahrzeuggewicht und die Expansions/Verbindungscharakteristiken
berücksichtigt
werden, die durch die Temperatur der Bremsenkomponenten verursacht
werden. Die erforderliche Bremskraft und das aktuelle Bremskraftsignal
eines Bremskraftsensors werden miteinander in der arithmetischen
Schaltung verglichen, und wenn die Bremskraft die erforderliche
Stärke
aufweist, wird eine Lampe erleuchtet, und wenn sie nicht die erforderliche
Stärke
aufweist, wird ein Alarm betätigt,
um eine Warnung zu geben.
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Aus
DE-A-197 38 877 ist ein Parkbremssystem für Fahrzeuge bekannt, das eine
Parkbremse mit einem Parkbremswähler,
einem Parkverriegelungsmechanismus variabler Position und einer
elektronischen Steuereinheit aufweist, in der die Bremskraftstärke während Parken
abhängig
von einem Neigungssignal gesteuert werden kann.
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Aus
WO/90 157 43A ist eine Betätigungseinrichtung
für die
Parkbremse eines Kraftfahrzeugs bekannt, die einen mechanischen
Verriegelungsmechanismus variabler Position und eine elektronische Steuereinheit
aufweist, welche die Parkbremse abhängig von verschiedenen Parametern
des Fahrzeugs steuert.
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Die
Betätigungseinrichtung
umfasst einen Elektromotor, der ein und aus geschaltet werden kann,
dessen Laufrichtung umgekehrt werden kann und der die Schraube eines
irreversiblen Schneckengetriebes antreibt. Das Kraftübertragungselement, das
das Spannungselement der Parkbremse betätigt, greift in das Rad des
Schneckengetriebes so ein, dass nach Einschalten des Elektromotors
zum Anlegen der Parkbremse, das Kraftübertragungselement während eines
ersten Bereichs des Drehwinkels des Schneckengetriebes zuerst eine
relativ große Übersetzungsbewegung
im Vergleich zu dem Drehwinkel mit einer niedrigen Zugkraft, und
dann eine relativ kleine Übersetzungsbewegung
mit einer höheren Zugkraft
ausführt.
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Aus
JP-A-59 145 659 ist ein Parkbremsgerät für Fahrzeuge bekannt, dessen
Aufgabe darin besteht, eine richtige Parkbremse-Betriebskraft in Übereinstimmung
mit der Neigung und dem Gewicht eines Autos durch Steuern der Parkbremse-Betriebskraft
in Übereinstimmung
mit der Neigung und dem Gewicht des Autos durch ein Betriebskraft
variierendes Mittel zu erhalten. Wenn das Parkbremsgerät sich in
einem betätigten
Zustand befindet, wird die benötigte
Parkbremskraft auf der Grundlage jedes Ausgangssignals eines Neigungssensors
und eines Lastsensors in einer CPU eingestellt. Dann wird eine Standardspannung,
die dem verriegelten Zustand eines Motors zum Betätigen der
Parkbremse entspricht, durch eine Motorsperreerfassungs-Steuerschaltung
eingestellt und der Motor wird angetrieben. Die dem durch den Motor
angelegten Drehmoment entsprechende Spannung und die Standardspannung
werden in einer Motorsperre-Erfassungsschaltung verglichen und der
Betrieb des Motors wird fortgesetzt, bis wenigstens die Standardspannung
erreicht ist. Wenn die Standardspannung erreicht ist, wird der Betrieb des
Motors ausgesetzt, und die Parkbremse wird in einen Betriebssperrzustand
gesetzt.
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Aus
DE 196 20 344 ist eine
Fahrzeugtrommelbremse mit einem Verriegelungsmechanismus variabler
Position bekannt. Ferner ist ein Steuersystem mit einem Bremsstärkenbestimmungsmittel
und ein Steuermittel zum Steuern der Betätigung des Verriegelungsmechanismus
offenbart.
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Der
vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Parkbremssystem für eine Bremse
in einem Fahrzeug geschaffen, bei dem die Bremse beim Bewegen eines
Parkbremswählers
zu einer Parkposition angeordnet wird, um mittels eines Parkverriegelungsmechanismus
variabler Position mechanisch an richtiger Stelle eingerastet oder
verriegelt zu werden, der zum Zusammenwirken mit einem Betätigungselement
der Bremse ausgelegt ist, um so die Parklast auf der Bremse bei
einer gewünschten
Stärke
einzustellen, wobei das Parkbremssystem ein Steuersystem mit einem
Bremsstärke-Bestimmungsmittel
zum Bestimmen der Bremslaststärke,
bei der die Bremse zu parken ist, und ein Steuermittel aufweist,
das die Betätigung
des Verriegelungsmechanismus oder einer Kombination aus mehreren
Verriegelungsmechanismen steuert, um selektiv diese Bremslaststärke während einer
Parkphase aufrechtzuerhalten, und bei dem zum Bestimmen der Parklaststärke, auf
die die Bremse in einer gegebenen Situation angelegt werden sollte,
ein statisches Modell vorgesehen ist, das ein den statischen Zustand
des Fahrzeugs darstellendes Signal oder ein statisches Kompensationssignal
erzeugt, wobei die Parklaststärkenanforderung eingerichtet
ist, um in Übereinstimmung
mit der Korrelation zwischen Achslast und Betriebsgradienten erzeugt
zu werden, und wobei die Parklaststärke von der Korrelation zwischen
Achslast und Betriebsgradient auch angepasst wird, um die Entspannung
der Bremse bei Abkühlung
derselben zu berücksichtigen.
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Das
statische Modell kann die Form einer Reihe von Nachschlagtabellen
in einem nichtflüchtigen
Speicher innerhalb oder gekoppelt mit dem genannten Steuermittel
zum Steuern der Betätigung des
Verriegelungsmechanismus annehmen.
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Vorteilhaft
wird die Bremstemperatur zu Beginn des Parkens zum Einbringen einer
proportionalen Verschiebung zu der abgeleiteten Parklaststärke verwendet,
wobei der von diesem Vergleich abgeleitete modifizierte Wert zum
Erzeugen des statischen Kompensationssignals verwendet wird, das
zum Einstellen der Stärke
benutzt wird, auf die die Bremse vor Anlegung der Parkverriegelung
betätigt
ist.
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Die
Einschätzung
des stationären
Zustands des Fahrzeugs kann eingerichtet sein, um von Messungen
vorgenommen zu werden, die vom Umfang des Fahrzeugs herum genommen
werden. Vorzugsweise schließen
die Messungen ein jegliches der folgenden Signale ein: ein Bremstemperatursignal,
das die Bremstemperatur zum Zeitpunkt der Parkanforderung anzeigt,
ein Gefällesensorsignal
proportional zu dem Gefälle,
auf dem das Fahrzeug geparkt wird, und ein Achslastsensorsignal,
das Informationen über
den Ladezustand des Fahrzeugs liefert.
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Vorteilhaft
wird die Bremstemperatur durch Bewertung der Änderung in der Bremsenbetätigungsbewegung
während
Bremsanlegung abgeleitet.
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Vorteilhaft
kann, abhängig
von dem benötigten
Komplexitätsniveau,
eines oder mehrere oder oben genannten Signale allein oder kombiniert
verwendet werden, um die benötigten
Fahrzeuginformationen zu liefern. Zusätzlich können solche Signale durch Verknüpfung abgeleitet
werden, d. h. nicht durch direkte Messung. Insbesondere kann die Bremstemperatur
durch Bewertung der Änderung
in der Bremsenbetätigungsbewegung
während
Bremsanlegung abgeleitet werden, da Bremsenbewegung sich für einen
gegebenen Druck mit der Temperatur der Bremse ändern kann.
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Nur
eine niedrige, sagen wird 10% der maximal erhältlichen Einspannlast wird
sowohl bei niedrigen Gefällen
mit hoher Achslast als auch hohen Gefällen mit niedriger Achslast
benötigt,
abhängig
von einem minimalen Sicherheitsgrenzwert. Gleichermaßen wird
eine hohe, sagen wir 100% der maximal erhältlichen Einspannlast für eine Bremse
an einem Fahrzeug benötigt,
das eine hohe Achslast auf einem hohen Gefälle trägt. Die Ausgabe von dieser "Karte" nimmt vorzugsweise
die Form einer Reihe von Nachschlagtabellen in einem nichtflüchtigen
Speicher innerhalb des Parkverriegelungskontrollers an.
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Die
Bremstemperatur zu Beginn des Parkens kann zum Einbringen einer
proportionalen Verschiebung zu der abgeleiteten Einspannlast verwendet
werden. Der von diesem Vergleich gefolgerte modifizierte Wert kann
das statische Kompensationssignal erzeugen, das zum Einstellen der
Stärke
verwendet wird, auf die die Bremse betätigt werden soll, bevor die
Parkverriegelung angelegt wird.
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Wie
vorhergehend erwähnt,
ist das vorliegende System nicht auf Verwendungen mit EBS-Systemen begrenzt,
sondern ist gleichermaßen
auf konventionelle Bremsenbetätigungssysteme
anwendbar, die mit Parksignalisierung an das Parkverriegelungssystem
ausgestattet sind.
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Die
Erfindung ist im Folgenden weiter nur beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels eines konventionellen Parkbremssystems in
einem EBS-System ist;
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2 eine
schematisch Darstellung eines EBS-Systems ist, das eine Ausführungsform
eines Parkbremssystems enthält,
auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
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3 eine
schematische Darstellung einer Parkverriegelungseinrichtung nicht
variabler Position ist;
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4 und 5 schematische
Darstellungen einer ersten und zweiten Parkverriegelungseinrichtung
variabler Position sind;
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6 eine
Schnittansicht durch eine Bremseinrichtung ist, die mit einer variablen
Verriegelungseinrichtung ausgestattet ist;
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7 das
Arbeitsprinzip der Verriegelungseinrichtung von 6 zeigt,
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8 und 9 schematische
Darstellungen von zwei weiteren variablen Verriegelungseinrichtungen
sind;
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10 ein
Blocksystemdiagramm ist, das eine Art gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, durch die an einem mit EBS-System ausgestattetem Fahrzeug
variables oder kompensiertes Parken erreicht werden kann;
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11 und 12 Blocksystemdiagramme ähnlich 10 sind,
jedoch für
Bremssysteme in einem nicht mit EBS ausgestatteten Fahrzeug;
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13 die
Einspannlasten für
unterschiedliche Verhältnisse
von Achslast zu Betriebsgradienten zeigt;
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14 zeigt,
wie Einspannlast, die von der Korrelation zwischen Achselast und
Betriebsgradienten abgeleitet wird, optional angepasst werden kann;
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15 ein
Blocksystemdiagramm ähnlich 10 ist,
das jedoch keine Vorkehrung zum Erzeugen von Lastrückmeldung
aufweist;
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16 und 17 eine
erste und zweite Ausführungsform
einer Lasterfassungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellen;
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18 eine
Schnittansicht ist, die den Hebelteil einer Betriebswelle einer
Bremse und eine zugehörige
Kabelbaumbaugruppe zeigt;
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19 detaillierte
die Ausführungsform
der in 18 gezeigten Kabelbaumbaugruppe
zeigt; und
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20 zwei
verschiedene Betriebswellenstrukturen darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Folgenden weiter prinzipiell in bezug
zu EBS-Systemen beschrieben. Es wird jedoch hervorgehoben, dass
die Erfindung gleichermaßen
auf Nicht-EBS-Systeme anwendbar
ist, die unter Verwendung traditioneller mechanischer und pneumatischer
Kupplungen zwischen vom Fahrer betätigten Steuerungen und den Bremsen
betätigt
werden.
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Nun
bezugnehmend auf 2, weist das dargestellte System
eine Handsteuerung 20 auf, die zwei Anforderungssensoren
(nicht gezeigt) umfasst, welche vorzugsweise Potentiometer enthalten,
die durch einzelne abgesicherte Leitungen 22a, 22b gespeist
von einer einzelnen Quelle (nicht gezeigt) wie zum Beispiel der
Fahrzeugbatterie mit Energie versorgt werden. Die Verwendung von
Potentiometern ermöglicht,
dass die Parkbremse über
die EBS 23, 25 des Fahrzeugs moduliert wird, und
umfasst eine "Park" -Position, wobei
der Handgriff eingerichtet ist, um in dieser verriegelt zu werden.
Einzelne Stromkabel, Sensoren und Signaldrähte werden zum Schaffen von
Redundanz verwendet, sollte sich eine schlechte Verbindung oder
ein anderer Fehler in einem der Kanäle entwickeln.
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Parkverriegelungsmechanismen 24 sind
in jeder der Radbremsen installiert. Diese Mechanismen 24 werden
zum Verriegeln der Bremsen in einem eingespannten Zustand verwendet,
wenn die Handsteuerung 20 zur Parkposition bewegt wird.
Im Prinzip kann der Parkverriegelungsmechanismus 24 elektrisch
oder elektro-pneumatisch betätigt
werden.
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2 zeigt
schematisch ein EBS-System, das auf ein Fahrzeug mit vier gebremsten
Rädern
angewendet wird, zwei an der Vorderseite und zwei an der Rückseite.
Die Vorderräder
(auf der linken Seite in 2) und die Hinterräder (auf
der rechten Seite) umfassen Bremsenbetätigungselemente 24,
die selektiv für
normales Bremsen durch Steuersignale bedient werden, welche elektrisch über einen
fußgesteuerten
Messfühler
(nicht gezeigt) erzeugt und über
die Fahrzeug-EBS manipuliert werden. Wie schematisch in 2 angezeigt
ist, umfasst das System ferner die Parkbremsverriegelung 24 und
lokale Brems-ECUs 25.
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3 zeigt
ein Grundsystem, bei dem eine Bremsenbetätigungseingangskraft F einen
Hebel 30 dreht, der einen Nocken 32 trägt, um einen
Bremsbelag 34 gegen eine Bremsscheibe zu normalen, Nichtparkbremszwecken
zu drücken.
Um Festhalten der Bremsen in einem Zustand mit angelegten Bremsen für Parkbremsen
zu ermöglichen,
kann ein schwenkbarer Verriegelungsstift 36 durch ein Betätigungselement 38 so
gedreht werden, um in eine Ausnehmung 40 im Hebel einzugreifen.
Dies schafft eine Verriegelung, die die Bremsen in einer festgelegten
Position halten kann, jedoch keine Variationen in der erforderlichen
Parklast angleichen kann.
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4 zeigt
eine Entwicklung der Anordnung von 3, bei der
ein Parkverriegelungsmechanismus variabler Position vorgesehen ist.
Die Vorrichtung von 4 umfasst ein Mehrpunkt-Verriegelungssystem,
das die Fähigkeit
aufweist, die Parklast bei einer einer Anzahl vorbestimmter Parklaststärken über mechanischen
Mehrpositionseingriff eines Solenoids oder eines anderen, durch
ein lineares Betätigungselement
getriebenen Verriegelungsstifts 42 einzustellen, der in
Eingriff mit einem Bedienungselement 44 einer Bremse getrieben
und aus diesem entfernt wird. Zu diesem Zweck weist das Bedienungselement 44 eine
Anzahl von Ausnehmungen 46 auf, in die der geschwenkte
Verriegelungsstift 42 selektiv eingreifen kann, dessen
Winkelposition durch ein Betätigungselement 48 bestimmbar
ist.
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Beim
Betrieb der Ausführungsform
von 4, zum Beispiel in der Umgebung eines EBS-Systems,
in dem Fall, dass Parkbremsen durch Betätigung der Handsteuerung (2)
anfordert wird und der Hebel 44 gegen den Uhrzeigersinn,
wie in 4 zu sehen, zu einem Zustand von vollständig angelegten
Bremsen gedreht worden ist, ist der Verriegelungsmechanismus in
Form des Stifts 42 eingerichtet, um gegen den Uhrzeigersinn
durch das Betätigungselement 48 verschoben
zu werden, um den Stift 42 in eine Position hinter dem
Hebel 44 zu bringen, wo er in eine der Ausnehmungen 46 eingreift, um
Rückbewegung
des Hebels 44 im Uhrzeigersinn zu verhindern, wenn das
pneumatische Betätigungselement
erschöpft
ist. Die Parkbremse wird dadurch angelegt gehalten, bis die Handsteuerung 20 zum Lösen der
Parkbremse bedient wird, zu welcher Zeit der Hebel 44 etwas
gegen den Uhrzeigersinn zu einer Stärke von mindestens und möglichst
etwas mehr als der Last bewegt wird, die zum Parken der Bremsen
erforderlich war, um den Kontaktdruck mit dem Stift 42 aufzuheben.
Der Stift 42 ist eingerichtet, um verschoben zu werden,
damit die Wiederaufnahme von normalem Fußbremsen ermöglicht wird.
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Die
Bremsen können
auch mehrere Sensoren und schnelle Aufnahme von Laufspielraum aufweisen,
es würde
dort eine ECU installiert werden, die an das lokale EBS-Modul über einen
Datenbus in einem mit EBS ausgestatteten Fahrzeug angeschlossen
wird. Diese ECU würde
die Treiber für
die Verriegelungsmechanismen enthalten. Wenn diese ECU nicht vorhanden
ist, wie es der Fall bei einer Bremse wäre, die nur die Hinzufügung des
Parkmerkmals aufweist, ist es möglich,
die Verriegelung durch Direktverdrahtung an das EBS-Modul zu steuern.
In einem konventionellen Bremssystem, d. h. Nicht-EBS, würde die
Parkverriegelungs-ECU alle Sensorsignale empfangen und den Betrieb
des Fundamentbetätigungssystems
und des Parkverriegelungsantriebs steuern.
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5 zeigt
eine weitere Verbesserung, bei der die Oberfläche eines Nockenelements 50 eine variable
Rücklaufsperre
für das
Bedienungselement 52 der Bremse liefert, wobei das Nockenelement 50 drehend
durch einen Motor und/oder Getriebe (nicht gezeigt) angetrieben
wird. Das Merkmal, bei einer variablen Parklast verriegeln zu können, verbessert sich über die
feststehenden Stärken
von 4, es birgt jedoch den weiteren Vorteil, weitere
Anpassung der Parklast während
des geparkten Zustands durch zusätzliche
Drehung des Nocken in eine der Richtungen zu ermöglichen, ohne den Bremsmechanismus lösen und
wieder in Eingriff bringen zu müssen.
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6 zeigt
eine bevorzugte Realisierung, bei der der Nocken von 5 durch
einen Keil 54 ersetzt wurde, der durch Verwendung eines
Elektromotors 56 positioniert wird, welcher durch ein Untersetzungsgetriebe 58 auf
eine Antriebsspindel 60 eines linearen Treibers 62 antreibt,
welcher den Keil 54 linear in die gewünschte Parkposition treibt
und aus dieser entfernt. Die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes
erlaubt die weitere Verwendung eines leistungsschwachen Motors mit
einem kompakten Layout, der für
integrierte Anbringung mit der Bremse geeignet ist. Außerdem liefert
die Anordnung aus Untersetzungsgetriebe und Antriebsspindel eine
nichtreversible "Feststelleinrichtung", die den Keil in
Position hält,
bis er durch den Elektromotor weiter getrieben wird.
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7 zeigt
eine vereinfachte Anordnung der detailliert in 6 gezeigten
Realisierung, die einen motorbetriebenen Keil 54 aufweist.
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Obwohl
es zum Verstehen der vorliegenden Erfindung nicht wirklich erforderlich
ist, folgt eine kurze Erklärung
der Scheibenbremsenstruktur von 6, auf die
der motorbetriebene Keil angewendet wurde.
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Die
Scheibenbremse der 6 und 7 weist
ein Gehäuse 101 auf,
das eine Scheibe 102 überspannt,
welche an einer Achse des zu bremsenden Fahrzeugs (nicht gezeigt)
angebracht ist. Die Bremse wird durch mechanische Bewegung eines Antriebsbetätigungselements
wie zum Beispiel eines Luftzylinders (nicht gezeigt) betätigt. Solche
Betätigungselemente
sind im Gebiet von Bremsenbetätigung
gut bekannt. Das Betätigungselement
wirkt mit dem äußeren Ende
der Antriebswelle oder "Betriebswelle" 103 der
Bremse zusammen. Das innere Ende der Betriebswelle wird in einem
Lager getragen, das an dem unteren oder inneren Gehäuseteil 105 befestigt
ist. An der Außenfläche des
genannten inneren Endes der Betriebswelle 103 ist ein Nockenansatz 106 ausgebildet,
der bei Drehung die Übertragung
einer Reaktionskraft an die Rollen 107 verursacht. Die Rollen 107 übertragen
ihrerseits die angelegte Last auf ein Paar beabstandeter innerer
Mitnehmerelemente 108. Diese inneren Mitnehmerelemente 108 werden
in Eingriff mit zugehörigen äußeren Mitnehmerelementen 109 geschraubt,
die die Eingangslast von dem Betätigungselement
auf die Rückseite
des inneren Bremsbelags 110 anlegen, wodurch das Reibungsmaterial
des inneren Bremsbelags 110 in Kraftschluss mit der Scheibe 102 gedrückt wird.
Eine Reaktionskraft wird durch diesen Kraftschluss zwischen der
Scheibe 102 und dem inneren Bremsbelag 110 erzeugt,
die durch die Mitnehmer 108 und 109, Rollen 107 und
den Nockenansatz 106, welcher durch den inneren Gehäuseteil 105 gehalten
wird, zurückgeführt wird.
Der innere Gehäuseteil 105 ist
an dem äußeren Gehäuseteil 111 durch
Brückenschrauben 112 und 113 befestigt.
Daher wird die angelegte Kraft, die durch Bewegung der Betriebswelle 103 erzeugt
wird, schließlich
durch Reaktionsmittel zum äußeren Gehäuseteil 111 übertragen,
der seinerseits den äußeren Bremsbelag 114 in
Kraftschluss mit der Scheibe 102 drückt. Deshalb wird erkannt werden, dass
die Scheibe 102 bei Bewegung der Betriebswelle 103 zwischen
dem inneren und äußeren Bremsbelag 110 und 114 eingespannt
wird, um eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs unter der Steuerung
der angelegten Eingangsbewegung zu erzeugen.
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Es
wird nun auf die 8 und 9 bezuggenommen,
die besondere Ausführungsformen
der Keilversion des Betätigungselements
darstellen, wobei ein Mittel eingeschlossen ist, um ein Ausmaß mechanischer
Kompensation für
Abmessungsänderungen
innerhalb der Bremse während
Abkühlung
zu ermöglichen.
Dies wird durch den Einschluss einer steifen jedoch nachgiebigen Form
innerhalb des Keils erreicht, die die Parklastreaktion von der Betriebswelle unterstützen kann,
aber der Betriebswelle "folgen" kann, wenn sich
die Bremse entspannt, um so im wesentlichen die an diese angelegte
Kraft aufrechtzuerhalten.
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Die
Federung kann in den Keil selbst eingebaut werden oder kann tatsächlich in
den Halter für den
Keil eingebaut werden. Zweckdienlich ist der Keil wie in 8 dargestellt,
wo der Keil 70 im wesentlichen einen "C"-Schnitt
im Umriss aufweist und in einem Material gebildet wird, dass, während es
nachgiebig ist, eine relativ hohe Steifheit aufweist. Daher, wenn
die Parkverriegelung in Eingriff steht, drückt die Betriebswelle den Keil,
bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Wenn sich die Bremse abkühlt, ändern sich die
Bremsenabmessungen, was die Betriebswelle veranlasst, sich im wesentlichen
von dem Keil weg zu bewegen, aber der Keil kann über mindestens einen kurzen
Arbeitsbereich folgen, wobei die Einspannlast auf im wesentlichen
dem angelegten Lastzustand gehalten wird.
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In
der Ausführungsform
von 9 wird die Haltefläche für den Keil selbst aus einem
nachgiebigen Mittel gebildet und hat die gleiche Auswirkung wie
in der Ausführungsform
von 8. In diesem Fall weist das nachgiebige Mittel
eine Belleville-Feder 72 auf, die einen Halter 74 gegen
den Keil 76 drückt.
Die Betriebswelle ist bei 78 gezeigt.
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Zur
Sicherstellung, dass die Integrität des Systems aufrechterhalten
bleibt, ist die Parkfunktion vorzugsweise an mindestens zwei Fahrzeugachsen vorgesehen,
die jeweils durch getrennte Teile des Bremssystems gesteuert werden,
wie zum Beispiel einer vorderen und hinteren Schaltung in einem
vertikal unterteilten System.
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Bei
Verwendung in einem EBS-System, arbeitet die Handsteuerung 20 als
ein Anforderungssensor, sehr ähnlich
wie der in einem konventionellen fußgesteuerten Ventil installierte.
In der Praxis würde die
Logik vorzugsweise so eingerichtet sein, dass der Kanal, der die
höchste
Anforderung einstellt, gewinnen würde. Wenn die Steuerung zur
Parkposition bewegt wird, würden
die Bremsen durch einen hohen Druck betätigt werden, der zum Liefern
der Parkbremskräfte
ausreichend ist, die benötigt
werden, um mindestens die Anforderungen der Bremsvorschriften zu
erfüllen.
Wenn die Verriegelung an richtiger Stelle ist, hebt die EBS den
Bremsdruck auf.
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Systemfunktionen, die erstens die
Stärke
bestimmen, bei der die Bremse zu parken ist, und zweitens die Mittel
zum Betätigen
der oder einer Kombination von Verriegelungssystemen. Die Beschreibung
nimmt die Verwendung einer motorbetriebenen Keilverriegelungsanordnung
wie in 6 an.
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Es
wird zuerst auf 10 in diesem Zusammenhang bezug
genommen. 10 ist ein Blocksystemdiagram,
das die Mittel zeigt, die auf einem mit einem EBS-System ausgerüsteten Fahrzeug
zum Erreichen variabler oder kompensierter Parkverriegelung vorgesehen
sind. Das System umfasst eine Eingabeeinrichtung zum Liefern eines
Eingangssignals, das eine Parkanforderung eines Fahrers anzeigt.
Zur Bequemlichkeit nimmt hier die Eingabeeinrichtung die Form eines
Schalters 130 mit zwei Zuständen an, der bei Betätigung ein
binäres
Signal zum Initiieren der Parkprozedur liefert. Alternativ kann
der Schalter die Form eines proportionalen Signalgenerators wie zum
Beispiel eines Potentiometers annehmen, das in Gebrauch in der Lage
ist, die Bremsen fortschreitend anzulegen. Das vorliegende System
betrifft prinzipiell das gesamte oder vollständige Parksignal, das entweder
durch den Schalter mit zwei Zuständen
oder durch die vollständige
Betätigung
der proportionalen Einrichtung erzeugt wird.
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Das
Parksignal wird zuerst der ECU 132 des EBS-Systems zugeführt, deren
Zweck darin besteht, die Bremse anzulegen, die zu parken ist. Die
Stärke, auf
die die Bremse anzulegen ist, hängt
von der statischen Bedingung des Fahrzeugs ab. Ein Signal, das den
statischen Zustand des Fahrzeugs oder das statische Kompensationssignal
darstellt, wird durch ein statisches Modell 134 zum Gebrauch
durch das EBS-System beim Einstellen des Parkdrucks erzeugt.
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Das
statische Modell 134 leitet das statische Kompensationssignal
durch Bewertung des stationären
Zustands des Fahrzeugs ab. Zweckdienlich wird dieser, zum Aufführen eines
Beispiels, von Sensoreingaben vom Umfang des Fahrzeugs herum abgeleitet.
Ein Bremstemperatursignal 131 liefert ein Signal, das die
Bremstemperatur zum Zeitpunkt der Parkanforderung anzeigt. Ein Gefällesensor 133 liefert gleichermaßen ein
Signal, das proportional zu dem Gefälle ist, auf dem das Fahrzeug
geparkt ist, und ein Achslastsensor 135 liefert Informationen über den Ladezustand
des Fahrzeugs.
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Es
sollte verstanden werden, dass, abhängig von dem Niveau der erforderlichen
Komplexität,
entweder ein oder mehrere der obigen Signale allein oder kombiniert
verwendet werden können,
um die benötigte
Fahrzeuginformation zu liefern. Zusätzlich sollte auch verstanden
werden, dass solche Signale durch Verknüpfung, d. h. nicht durch direkte
Messung abgeleitet werden können.
Insbesondere kann die Bremstemperatur durch Bewertung der Änderung
in der Bremsenbetätigungselementbewegung
während normalem
Bremsen abgeleitet werden, da Bremsbewegung für einen gegebenen Druck mit
der Temperatur der Bremse ansteigen kann.
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Zweckdienlich,
wie in 13 gezeigt ist, kann eine Einspannlastanforderung
für eine
gegebenen Korrelation zwischen Achslast und Gefälle erzeugt werden. Nur eine
niedrige, sagen wir 10% der maximal erhältlichen Einspannlast ist sowohl
bei niedrigen Gefällen
mit hoher Achslast als auch hohen Gefällen mit niedriger Achslast
erforderlich, abhängig von
einem minimalen Sicherheitsgrenzwert. Gleichermaßen ist eine hohe, sagen wir
100% der maximal erhältlichen
Einspannlast für
eine Bremse an einem Fahrzeug erhältlich, das eine hohe Achslast
auf einem starken Gefälle
trägt.
Die Ausgabe von dieser "Karte" würde vorzugsweise
die Form einer Reihe von Nachschlagetabellen in einem nichtflüchtigen Speicher
innerhalb des Parkverriegelungskontrollers einnehmen.
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Nun
bezugnehmend auf 14, kann die von der Korrelation
zwischen Achslast und Betriebsgradient abgeleitete Einspannlast
auch optional angepasst werden, um die Entspannung innerhalb der Bremse
bei ihrer Abkühlung
zu berücksichtigen.
Die Bremstemperatur zu Beginn des Parkens wird zum Einbringen einer
proportionalen Verschiebung zur abgeleiteten Einspannlast CL verwendet. Der von diesem Vergleich gefolgerte
modifizierte Wert erzeugt das statische Kompensationssignal, das
wie in 10 durch das EBS-System zum
Einstellen der Stärke
verwendet wird, auf die die Bremse betätigt wird, bevor die Parkverriegelung
angelegt wird.
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Erneut
zurückkehrend
zu 10, stellt das EBS-System bei Empfang eines Parkanforderungssignals
einen Bremsanlegungsdruck in Übereinstimmung
mit dem statischen Kompensationssignal ein. Die Bremsstärke wird
angelegt und durch das EBS-System aufrechterhalten, wobei zum Beispiel Betätigungsdruckrückmeldung
verwendet wird. Das Parkanforderungssignal des Fahrers wird auch
dem Parkverriegelungskontroller 136 zum Betätigen des Verriegelungsantriebsmotors 138 zugeführt, was
den mit der zu parkenden Bremse verknüpften Motor 56 veranlasst,
den Keil 154 in Eingriff mit der Betriebswelle 103 der
Bremse zu treiben, die sich nun in einer vorgeschobenen, bremsenden
Position befindet. Wenn der Keil und die Betriebswelle zusammenkommen,
bleibt der Motor stehen, was intern durch den Verriegelungsantrieb
erfasst oder durch Bewertung eines Motorpositionssignals abgeleitet
werden kann, das von einem an dem Motor angebrachten Codiergerät abgeleitet
wird. Wenn dieser Zustand ermittelt ist, gibt der Parkverriegelungskontroller 136 ein
Signal an den EBS-Kontroller 132 aus, das das Ende der Parkvorgangs
anzeigt. Bei Empfang dieses Signals hebt das EBS-System den Betriebsdruck
von dem Bremsenbetätigungselement 142 auf.
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Aufhebung
der Parkanforderung des Fahrers veranlasst das EBS-System, das Bremsenbetätigungselement 142 entweder
auf einen gewissen maximalen Wert oder, wenn die vorhergehend angelegte
Stärke
in einem nichtflüchtigen
Speicher gespeichert werden kann, auf eine Stärke zu reaktivieren, die etwas
höher als
die vorhergehend angelegte Stärke
ist. Der Parkverriegelungskontroller 138 treibt dann den
Keil 54 in umgekehrte Richtung, um so die Verriegelung
zu lösen
und den Keil in seine Ruheposition zurückzuführen.
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Außerdem ist
es während
der geparkten Phase möglich,
die Stärke
der an die Bremse angelegten Parklast durch Wiederanlegen der Bremse
unter Verwendung des EBS-Systems und Verriegeln entweder auf einer
höheren
oder niedrigeren Stärke anzupassen.
Alternativ, wie in der gepunkteten Verbindung gezeigt ist, können die
statischen Zustandsmodelinformationen direkt in die Parkverriegelung und
den Verriegelungstreiber eingegeben werden, was veranlasst, dass
der Keil weiter in Eingriff oder aus dem Eingriff mit der Bremsenbetriebswelle 103 getrieben
wird. Mit dieser letzteren Option würde offensichtlich keine Notwendigkeit
bestehen, weitere Betätigungskraft
zum Modifizieren der Parklast zu erzeugen. Eine solche Anpassung
kann in dem Fall eines Fahrzeugs erforderlich sein, das auf einem
Gefälle
beladen oder entladen wurde. Es wird erkannt, dass, wenn ein nichtbeladenes
Fahrzeug geparkt wird, die Parklast relativ niedrig sein kann. Sollte
dieses Fahrzeug dann beladen werden, würde eine Anforderung bestehen,
die angelegte Parklast zu erhöhen.
Solche Änderungen
im Fahrzeugzustand können
entweder durch Übereinstellen,
um einen sicheren Spielraum, der originalen Parklast oder durch
adaptive Anpassung während
Parken angeglichen werden.
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11 zeigt
eine alternative Realisierung des Parkverriegelungssystems in einem
Bremssystem, das konventionell betätigt wird, d.h. ein nicht mit EBS
ausgestattetes Fahrzeug. Die Grundfunktionen des Systems sind identisch
mit denjenigen in 10 mit der Ausnahme, dass die
Betätigung
der Bremsen des Fahrzeugs durch den Parkverriegelungskontroller 136 initiiert
wird, da kein EBS-Kontroller existiert. Das Parkanforderungssignal
veranlasst den Parkverriegelungskontroller, ein elektropneumatisches
Relais 146 zu erregen, welches wirkt, um die Bremsen entweder
bei einer maximalen Stärke
oder einer durch das statische Modell festgelegten Stärke anzulegen.
Sollte die letztere Option gewählt
werden, würde
ein Rückmeldelement
in der Anwendungsregelschleife benötigt werden. In 11 ist
das Rückmeldeelement
als ein Lastsensor (L) gezeigt, der in dem Ende der Betriebswelle 103 angeordnet
ist. In 12 ist das Rückmeldeelement als ein Stellungsgeber
D gezeigt, der mit einem sich bewegenden Element der Bremse zum
Erfassen der hervorgerufenen Bewegung der Bremse verknüpft ist.
Betätigung
der Parkverriegelung in einem System mit Rückmeldung ist im wesentlichen
identisch mit dem des mit EBS ausgerüsteten Fahrzeugs.
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Die 16 bis 20 stellen
detaillierter mögliche
Arten zum Erzeugen eines Rückmeldesignals
dar, das die Parklaststärke
repräsentiert.
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Bezugnehmend
auf 18, umfasst die Betriebswelle der Bremseinrichtung
den Hebelteil 230, der sich aus dem Bremseinrichtungsgehäuse (nicht in 18 gezeigt)
heraus erstreckt. Ein Lastermittlungssensor 330 ist an
dem äußeren Ende
des Hebelteils 230 angeordnet, d. h. an dem Lasteingangsende
an der Betätigungsberührungsfläche mit
dem Lastbetätigungselement,
zum Beispiel dem Kolben eines Luftzylinders. Der Sensor 330 ist
ausgelegt, um die angelegte Last zu messen, und liefert durch einen Kabelverbindungsbaum 332 ein
Signal an die ECU, das zum Bewerten von Last und Laufspielräumen verwendet
wird. Die Verwendung eines Schalters/Sensors 330 auf dem
ausgestreckten Ende der Betriebswelle reduziert die Stärke von
Leerlauf, der in das System eingebracht wird. Das große Geschwindigkeitsverhältnis zwischen
dem Betätigungselementeingangsende
und der Betriebswellenbewegung am Bremsenende beträgt typischerweise
20-1.
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Zwei
verschiedene Typen von Schalter/Sensor 330 sind beispielhaft
in den 16 und 17 gezeigt.
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Der
Sensor 330a von 16 liegt
in Form eines Sensors mit Hall-Effekt zum Erfassen des Lastzustands
vor. Die durch eine Betätigungsstange 334 (zum
Beispiel von einem Luftzylinder) angelegte Last reagiert gegen einen
Belleville-Ring 336, der zwischen der Eingangsstange 334 und
einem Kragen 338 sandwichartig eingefügt ist, welcher gegen eine gebogene
Oberfläche 340 des
ausgestreckten Teils des Betriebswellenhebelteils 230 wirkt.
Der Kragen 338 ordnet ferner einen Magnetteil 342 des
Sensors an, wobei ein Detektorteil des Sensors innerhalb des Hebelteils 230 angrenzend
an die gebogene Oberfläche 340 angeordnet
ist. Der Detektorteil ist mit der Verdrahtung des Kabelbaums 332 gekoppelt.
Der Belleville-Ring 336 ermöglicht eine kleine Bewegung des
Magneten in bezug zum Detektor abhängig von der Last, die durch
den Hall-Effekt erfasst werden kann, um ein die Laststärke darstellendes
proportionales Signal zu liefern.
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Der
Sensor 330b von 17 liegt
in der Form eines linearen Verschiebungssensors für proportionale
Lastmessung vor. Eine Betätigungsstange 344 reagiert
gegen einen Belleville-Ring 346 zum Liefern von proportionaler
Lastbewegung eines sich axial erstreckenden Weicheisenfingers 348.
Der Finger 348 erstreckt sich in eine Spule 350 zum
Erfassen linearer Verschiebung. Sowohl der Belleville-Ring 346 als
auch die Spule 350 sind in einem kugelförmigen Gelenk 352 positioniert,
um Verschiebebewegung zwischen dem Gelenk 352 und dem Betriebsarm 230 während Betätigungsbewegung
zuzulassen. Leitungen 354 von der Spule 350 werden durch
ein Loch zur Rückseite
des Betriebsarms herausgeführt
und sind an einen Kabelbaum 332 angeschlossen, der zur
ECU gerichtet ist.
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In
beiden Anordnungen der 16 und 17 kann
die Betätigungsstange 334, 346 direkt an
dem Sensor befestigt werden, oder, wie in 17 gezeigt
ist, über
eine Befestigung 356 an der Betätigungsstange angebracht werden.
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19 zeigt
eine Kabelbaumanordnung 332, die aus einer gegossenen Kunststoffverbindung besteht,
welche an den Betriebsarm mittels Ausstreckungsarmen geklemmt wird,
die zweckdienlich in zugehörige
Ausnehmungen an dem Arm einklinken oder über geeignet angeordnete Rippen
greifen. Der Kabelbaum umfasst einen Verbinder 360, der
direkt an die ECU oder an eine geeignete lokale Verbindung angeschlossen
werden kann, die mit der ECU verknüpft ist.
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In
dem oben beschriebenen konventionell betätigten System, das keine Betätigungselementrückmeldung
wie in 15 gezeigt aufweist, veranlasst
der Parkverriegelungskontroller das Relais, die Bremsen auf eine
sichere Stärke über der
maximalen Parklast anzulegen, die normalerweise benötigt werden
würde.
Der Parkverriegelungskontroller veranlasst dann den Verriegelungsantrieb,
den Keil in eine vorgerückte
Position zu bewegen. Die Position ist so festgelegt, um die Betriebswelle
bei Lösung
des Bremsenbetätigungselements
in dem geeigneten Parklastzustand zu halten. Die Position wird bestimmt,
indem der statische Kompensationswert zum Beispiel in einer Nachschlagetabelle
in Bezug zu der Motorposition gesetzt wird. Daher würde der
Keil für eine
gegebene Parklast in einer speziellen Position positioniert werden
müssen,
die in Übereinstimmung mit
der Korrelation zwischen Motorposition und statischem Kompensationswert
gesteuert wird. Lösung der
Parkverriegelung in Übereinstimmung
mit dem Beispiel von 15 erfolgt im wesentlichen in Übereinstimmung
mit der der früher
beschriebenen Ausführungsformen.