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Dokumentenidentifikation DE102004055960A1 24.05.2006
Titel Parkbremse und Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse
Anmelder ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Höfler, Hans, Dipl.-Ing., 88090 Immenstaad, DE;
Kühner, Karl, Dipl.-Ing., 88048 Friedrichshafen, DE;
Rebholz, Wolfgang, Dipl.-Ing., 88045 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 19.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004055960
Offenlegungstag 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2006
IPC-Hauptklasse B60T 1/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 10/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60T 13/66(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird eine Parkbremse für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche in das Getriebe des Fahrzeugs integriert ist und als im Ölbad laufende Lamellenbremse ausgebildet ist. Zusätzlich zu der Funktion als Parkbremse kann die Parkbremse als Unterstützung der Betriebsbremse und/oder als Dauerbremse eingesetzt werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parkbremse für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Parkbremse.

Die Verwendung von Parkbremsen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere werden Parkbremsen bei Bau- bzw. Arbeitsmaschinen, beispielsweise Radlader, Schaufellader oder Dumper eingesetzt. Üblicherweise sind die Parkbremsen als reibschlüssige, am Getriebe angebaute oder im Triebstrang angeordnete Bremsen ausgeführt, wobei sowohl Bremsen luftgekühlter Bauart, beispielsweise Trommel- oder Scheibenbremsen, als auch Bremsen ölgekühlter Bauart, z.B. im Ölbad umlaufende Lamellenbremsen eingesetzt werden.

Bei den Lösungen nach dem Stand der Technik, welche luftgekühlte Parkbremsen vorsehen, entsteht der Nachteil, dass durch Verschmutzung ein erhöhter Verschleiß auftreten kann. Bei Parkbremsen ölgekühlter Bauart ist aufgrund des geringen Volumens die zur Verfügung stehende Bremsleistung begrenzt; des weiteren werden in nachteiliger Weise hohe Schleppmomente erzeugt. Die bekannten Parkbremsen sind nur bedingt als Hilfsbremsen zur Unterstützung der Betriebsbremsen einsetzbar, da die Leistungsaufnahme bei kontinuierlichem Bremsen begrenzt ist; die aufgenommene Energie wird nicht über ein aktives Kühlsystem sondern nur über Wärmeabstrahlung abgeführt.

Aus der DE 103 39 24 A1 ist ein Bremssteuersystem für ein eine Parkbremse umfassendes Fahrzeug bekannt, bei dem die Betriebsbremsen des Fahrzeugs anstelle der Parkbremse oder zusätzlich dazu betätigt werden, wenn die Anwendung der Parkbremse vom Fahrer angewiesen wurde und die Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches liegt, um die Parkbremse zu schonen. Des weiteren wird die Parkbremse erst dann außer Eingriff gebracht, wenn der Betriebsbremsenzustand innerhalb eines vorgegebenen Betriebsbremsenbereiches liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Betriebsbremsen vorgefüllt sind, so dass dem Fahrer die volle Bremskraft zur Verfügung steht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parkbremse für ein Kraftfahrzeug anzugeben, durch die die erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Des weiteren soll ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Parkbremse angegeben werden.

Diese Aufgabe wird für eine Parkbremse durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben der Parkbremse ist Gegenstand des Patentanspruchs 15. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.

Demnach wird eine Parkbremse vorgeschlagen, welche in das Getriebe integriert ist. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Parkbremse als im Ölbad laufende Lamellenbremse ausgebildet.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine Verschmutzung der Bremse und somit ein erhöhter Verschleiß ausgeschlossen, da die Bremse im Getriebegehäuse geschützt angebracht ist.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Parkbremse im Getriebe zwischen der letzten Gangkupplung und dem Abtriebsflansch angeordnet und liegt im Getriebesumpf.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Parkbremse als Negativkupplung ausgeführt, die über Federkraft schließt und hydraulisch geöffnet wird.

Zur Vermeidung von hohem Schleppmoment wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Bauraum für die Bremse gekapselt auszuführen. Hierbei sind im unteren Bereich des Bremsengehäuses zwei Öffnungen zum Getriebesumpf vorgesehen. Ferner ist ein Ölzufluss und ein Ölabfluss vorgesehen. Der Ölzufluss ist vorzugsweise stirnseitig am Bremsengehäuse vorgesehen und mündet in den Innenlamellenträger. Der Ölabfluss ist am Umfang des Gehäuses der Bremse auf Höhe des Lamellenpaketes vorgesehen.

Durch eine im Getriebe integrierte Luftpumpe kann der Ölstand im Bremsengehäuse bis unter Lamellenniveau abgesenkt werden. Die Luftpumpe kann wahlweise mit der Abtriebsdrehzahl oder mit der Motordrehzahl betrieben werden. Bei Bremsung wird das Bremsengehäuse nach oben entlüftet, wobei, da der Gegendruck fehlt, der Ölstand im Bremsengehäuse steigt. Die rotierenden Belaglamellen erzeugen einen Ölfluss radial durch das Lamellenpaket, derart, dass ein Kühlölstrom über den Zuflusskanal in das Lamellenpaket über den Abfluss zurück in den Sumpf entsteht. Sobald die Bremse nicht mehr betätigt wird, schließt sich die Entlüftung und die Luftpumpe verdrängt das Öl wieder bis zum Minimalstand, der durch die Unterkante der zwei Öffnungen im Bremsengehäuse gegeben ist.

Die gemäß der Erfindung im Getriebe integrierte Bremse wird über das im Getriebe zirkulierende Schmieröl gekühlt, wobei die in das Öl weitergegebene Bremsenergie über den Getriebeölkühler abgeführt wird. Somit wird eine effektive Kühlung der Bremse mittels bereits vorhandener Bauteile gewährleistet, was sich auf die Herstellungskosten positiv auswirkt.

Das Lüften bzw. die Betätigung der Parkbremse erfolgt erfindungsgemäß über das von der Getriebeölpumpe zur Verfügung gestellte Drucköl, so dass die Parkbremse in vorteilhafter Weise über die Getriebeelektronik durch ein Proportionalventil angesteuert werden kann. Somit ist die Bremsleistung der Parkbremse dosierbar und über die Getriebeelektronik steuerbar. Zudem kann die Parkbremse unabhängig vom im Fahrzeug vorhandenen Betriebsbremssystem betrieben werden.

Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben der Parkbremse wird vorgeschlagen, die Parkbremse als Unterstützung der Betriebsbremse und als Dauerbremse, beispielsweise bei längerer Bergabfahrt zu verwenden.

Hierbei kann über die Getriebeelektronik beim Betätigen des Bremspedals im ersten Wegbereich die Parkbremse bzw. die Betriebsbremse zugeschaltet werden. Erst bei weiterem Durchtreten des Bremspedals wird die Betriebsbremse bzw. die Parkbremse dazugeschaltet. Auf diese Weise wird die Betriebsbremse des Fahrzeugs entlastet und mehr Bremsleistung zur Verfügung gestellt.

Für den Fall, dass beim Betätigen des Bremspedals im ersten Wegbereich die Parkbremse betätigt wird, kann diese erste Stufe erfindungsgemäß auch als Dauerbremse bei längeren Bergabfahrten genutzt werden. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Zuschaltung der Parkbremse als Dauerbremse über die Stellgrößen Abtriebsdrehzahl und Getriebeeingangsmoment (Schubmoment) automatisiert.

Die Verwendung der hier vorgestellten Parkbremse ermöglicht auch eine Simulation eines hydrostatischen Fahrverhaltens bei der Verzögerung des Fahrzeuges, wie im Folgenden erläutert.

Bei der Realisierung des hydrostatischen Fahrverhaltens dienen erfindungsgemäß folgende Größen als Führungsgröße: Drehzahl des Motors und/oder Lastzustand des Wandlers, Abtriebsdrehzahlgradient (d.h. Verzögerungsgradient des Fahrzeuges), Fahrpedalstellung und Stellung des Vorwählhebels für den Verzögerungsgradienten. Die Getriebebremse kann hierbei durch entsprechende Ansteuerung beim Gaswegnehmen automatisiert zugeschaltet werden und das Fahrzeug mitverzögern, ohne dass der Fahrer hierzu aktiv eingreifen muss. Der Verzögerungsgradient kann über den Vorwählhebel vorgewählt oder über die Höhe des Schubmomentes bestimmt werden.

Gemäß der Erfindung kann die Parkbremse als Reversierunterstützung beim Fahrrichtungswechsel verwendet werden, beispielsweise bei einem Schaufellader mit häufigem Fahrtrichtungswechsel. Die Energie zum Abbremsen wird nach dem Stand der Technik beim Reversieren durch Umwandlung in Wärme sowohl im Wandler, als auch in der Reversierkupplung aufgebracht, wobei gleichzeitig Energie durch den Motor an der Pumpenseite des Wandlers zugeführt werden muss, um die Momente im Wandler abzustützen. Die im Getriebe integrierte Bremse kann in vorteilhafter Weise zur Abbremsung des Fahrzeuges eingesetzt werden, wobei, wie bereits erläutert, die anfallende Wärme über das Getriebekühlsystem abgeführt wird. Während der Verzögerung wird dadurch weniger Motorleistung benötigt, die für weitere Komponenten zur Verfügung steht bzw. es wird Treibstoff gespart. Als Führungsgrößen können hierbei, zusätzlich zu den oben genannten Führungsgrößen, die Abtriebsdrehzahl und die Fahrgeschwindigkeit verwendet werden.

In Abhängigkeit vom Fahrerwunsch können zusätzliche Eingriffe bzw. Steuermöglichkeiten der Parkbremse vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bremswirkung über eine kraft- oder wegabhängige Messung gesteuert werden, wobei der Fahrschalter mit zusätzlicher Sensorik ausgestattet werden kann.

Durch die in der Getriebesteuerung integrierte Steuerung der erfindungsgemäßen Parkbremse wird eine Überlastung oder Zerstörung durch Missbrauch vermieden.


Anspruch[de]
  1. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie in das Getriebe des Fahrzeugs integriert ist.
  2. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als im Ölbad laufende Lamellenbremse ausgebildet ist.
  3. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Getriebe zwischen der letzten Gangkupplung und dem Abtriebsflansch angeordnet ist.
  4. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart im Getriebe angeordnet ist, dass sie im Getriebesumpf liegt.
  5. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Negativkupplung ausgeführt ist, die über Federkraft schließt und hydraulisch geöffnet wird.
  6. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauraum für die Parkbremse gekapselt ausgeführt ist, wobei im unteren Bereich des Bremsengehäuses zwei Öffnungen zum Getriebesumpf, und am Gehäuse ein Ölzufluss und ein Ölabfluss vorgesehen sind.
  7. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzufluss stirnseitig am Bremsengehäuse vorgesehen ist und in den Innenlamellenträger der Bremse mündet, wobei der Ölabfluss am Umfang des Gehäuses der Bremse auf Höhe des Lamellenpaketes vorgesehen ist.
  8. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölstand im Bremsengehäuse bei nicht betätigter Bremse bis unter Lamellenniveau absenkbar ist, um hohe Schleppmomente zu vermeiden.
  9. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölstand im Bremsengehäuse über eine in das Getriebe integrierte Luftpumpe absenkbar ist, die mit der Abtriebsdrehzahl oder der Motordrehzahl betreibbar ist, wobei bei Bremsung das Bremsengehäuse nach oben entlüftet wird, derart, dass der Ölstand im Bremsengehäuse steigt, und wobei bei beendeter Bremsung durch Schließen der Entlüftung das Öl den Minimalstand annimmt, der durch die Unterkante der zwei Öffnungen im Bremsengehäuse gegeben ist.
  10. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Belaglamellen der Bremse einen Ölfluss radial durch das Lamellenpaket erzeugen, derart, dass ein Kühlölstrom über den Zuflusskanal in das Lamellenpaket über den Abfluss zurück in den Getriebesumpf entsteht.
  11. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie über das im Getriebe zirkulierende Schmieröl gekühlt wird, wobei die in das Öl weitergegebene Bremsenergie über den Getriebeölkühler abgeführt wird.
  12. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüften bzw. die Betätigung der Parkbremse über das von der Getriebeölpumpe zur Verfügung gestellte Drucköl erfolgt.
  13. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie über die Getriebeelektronik durch ein Proportionalventil ansteuerbar ist, wobei die Bremsleistung dosierbar und über die Getriebeelektronik steuerbar ist.
  14. Parkbremse für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie unabhängig vom im Fahrzeug vorhandenen Betriebsbremssystem betreibbar ist.
  15. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Parkbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zu der Funktion als Parkbremse als Unterstützung der Betriebsbremse und/oder als Dauerbremse eingesetzt wird.
  16. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Bremspedals im ersten Wegbereich die Parkbremse bzw. die Betriebsbremse zugeschaltet werden, wobei bei weiterem Durchtreten des Bremspedals die Betriebsbremse bzw. die Parkbremse dazugeschaltet wird.
  17. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltung der Parkbremse als Dauerbremse über die Stellgrößen Abtriebsdrehzahl und Getriebeeingangsmoment (Schubmoment) automatisiert wird.
  18. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Parkbremse ein hydrostatisches Fahrverhalten bei der Verzögerung des Fahrzeugs simuliert wird.
  19. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Führungsgröße die Drehzahl des Motors und/oder der Lastzustand des Wandlers, der Abtriebsdrehzahlgradient, die Fahrpedalstellung und die Stellung des Vorwählhebels für den Verzögerungsgradienten dienen.
  20. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Parkbremse durch entsprechende Ansteuerung beim Gaswegnehmen automatisiert zugeschaltet wird, wobei der Verzögerungsgradient über den Vorwählhebel vorgewählt oder über die Höhe des Schubmomentes bestimmt wird.
  21. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Parkbremse als Reversierunterstützung beim Fahrtrichtungswechsel verwendet wird, indem sie zur Abbremsung des Fahrzeugs eingesetzt wird.
  22. Verfahren zum Betreiben einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung über eine kraft- oder wegabhängige Messung gesteuert wird.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






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