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Vorrichtung zum selbsttätigen Begrenzen des Leerweges der Verstellglieder in Fliessdruckanlagen, insbesondere der Bremsbacken von Kraftfahrzeugbremsen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Begrenzung des Leerweges der entgegen federnden Kräften durch die Druckflüssigkeit bewegten Verstellglieder in Fliessdruckanlagen. Der Leerweg der Verstellglieder, z. B. der der Bremsbacken einer Fliessdruckbremsanlage, der möglichst klein erwünscht ist, soll sich bei Abnutzungen der Bremsfläehen nicht vergrössern, so dass dauernd ein gleichmässig rasches Ansprechen der Bremse erzielt wird und noch andere Vorteile erreicht werden, wie z. B. die Kleinhaltung des Hauptzylinders der Druckquelle od. dgl.
Zur Erreichung dieses Zieles wurde bereits vorgeschlagen, im Flüssigkeitsweg zwischen der
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beispielsweise einen kolbenförmigen Ventilkegel, und diesen Körper durch Federn so zu beeinflussen, dass er eine ganz bestimmte Lage gegenüber einem als Durchgang für die Flüssigkeit von der Druck- quelle her bestimmten Ventilsitz einzunehmen bestrebt ist. Dieser Kolbenventilkörper wird dann von der Flüssigkeit in der Richtung zum Arbeitszylinder beim Anziehen der Bremse etwas mitgenommen, federt aber immer in die erwähnte, durch die Federn bestimmte Stellung zurück.
Wird hierauf die Bremse gelöst und nimmt ihn die Flüssigkeit, welche der Arbeitszylinder in der Richtung zur Druckquelle zurückdrängt, bis zu dem erwähnten Ventilsitz mit, so setzt er sich dichtend auf diesen auf und sperrt von da an den Flüssigkeitsweg vom Arbeitszylinder zur Druckquelle. Man sieht, dass er beim Lösen der Bremse stets dieselbe Wegstrecke bis zum Aufsitzen auf den Ventilsitz zurückgelegt und dass deshalb der Leerhub der Verstellglieder, beispielsweise der Bremsbacken der Fliessdruckbremsanlage, immer gleich gross ausfällt.
Diese vorbekannte Einrichtung arbeitet aber nicht zufriedenstellend, weil der durch Federn beeinflusste Ventilkörper beim raschen kräftigen Anziehen der Bremse in der Richtung zum Arbeitszylinder aus der durch die Federn bestimmten Ruhelage durch die heftige Strömung zwar mitgenommen, aber auch sofort trachten wird, wieder in die erwähnte Ruhelage zurückzuschwingen. Es kommt nun zu schwingenden Bewegungen um diese Ruhelage, bevor er in ihr verbleibt. Wird nun die Bremse gelüftet, bevor er zur Ruhe gekommen ist, so fällt der erzielte Leerhub des Verstellgliedes, z. B. der der Bremsbacken, grösser oder kleiner als gewünscht aus. Es wird also bei dieser vorbekannten Einrichtung der Leerweg der Verstellglieder nicht immer das gewünschte Mass aufweisen.
Dies ist aber lästig, weil er die Sicherheit in der Beherrschung der Bremse stört.
Die naehbesehriebene Erfindung beseitigt diesen tbelstand.
Erfindungsgemäss wird je ein dichtender Kolben als Verstellkörper im Flüssigkeitsweg zwischen Druckquelle und jedem Arbeitszylinder oder der Arbeitszylindergruppen angeordnet, der sich zwischen zwei festen Anschlägen bewegen kann, und weiters wird eine mit einem Verschlussglied versehene Verbindung der beiden Kolbenseiten angeordnet, die sich unter dem Druck der Druckquelle öffnet, wenn der Kolben die durch den arbeitszylinderseitigen Anschlag bestimmte Grenzlage erreicht hat, während sie beim Rückströmen der Flüssigkeit vom Arbeitszylinder in der Richtung zur Druckquelle geschlossen bleibt. Der Leerhub fällt dann immer gleich gross aus und entspricht dem Weg des erwähnten Kolbens vom arbeitszylinderseitigen Anschlag bis zum druekquellenseitigen.
Sehr vorteilhaft ist es, die mit einem selbsttätigen Verschlussglied versehene Verbindung der
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liegender Kolben ist, der mittels eines bei Überwiegen des Flüssigkeitsdruckes auf der Arbeitszylinderseite sich aufblähenden Stulpdichtungsringes im Flüssigkeitswege zwischen den zwei erwähnten festen Anschlägen dichtendgeführtist. BeimAnziehen der Bremse gelangt der Kolben zum arbeitszylinderseitigen festen Anschlag und nach dem Zusammendrücken des Stulpdichtungsringes durch den Flüssigkeitsdruck kann über diesen zum vollen Anfüllen des Arbeitszylinders weiterhin Flüssigkeit in der Richtung zum Arbeitszylinder strömen.
Beim Lösen der Bremse bläht sich aber der Stulpdichtungsring auf und der Kolben ist gezwungen, sich bis zum druckquellenseitigen festen Anschlag zurückzubewegen, worauf ein weiteres Zurückdrängen von Flüssigkeit aus dem Arbeitszylinder zur Druckquelle hin verhindert ist. Der Leerhub des Verstellgliedes wird auf diese Weise immer sicher auf das gleiche vorbestimmte Mass begrenzt. Damit der Kolben beim Anziehen der Bremse den Weg bis zum arbeitszylinderseitigen Anschlag sicher zurücklegt, muss die Reibung, die der Stulpdichtungsring einer Verschiebung des Kolbens entgegensetzt, natürlich immer kleiner sein als jener Widerstand, der dem Überströmen der Flüssigkeit von der einen zur andern Kolbenseite in der Richtung zum Arbeitszylinder entgegenwirkt.
Statt eines sich aufblähenden Stulpdichtungsringes und eines Spieles des Kolbenkörpers im Flüssigkeitsweg kann auch als selbsttätig gesteuerte Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten eine axiale Bohrung im Kolben dienen, in welcher ein federbelastetes Rückschlagventil liegt, das sich in der Richtung zum Arbeitszylinder öffnet. Der Kolben liegt dann dichtend im Flüssigkeitsweg. Die Verbindung zwischen beiden Kolbenseiten kann aber auch als ein den Kolben umgehender Umführungskanal ausgebildet sein, in welchen ein Rückschlagventil angeordnet ist, das sich unter dem Druck der Flüssigkeit von der Druekquelle her öffnet, wenn der Kolben seine arbeitszylinderseitige Grenzlage erreicht hat.
Handelt es sich um eine Fliessdruckanlage, in welcher der Arbeitszylinder, das Verstellglied und der Teil, auf welchen dieses einwirkt, und somit auch die den Arbeitszylinder erfüllende Druckflüssigkeit einem starken Temperaturwechsel ausgesetzt sind, wie dies z. B. bei Flüssigkeitsbremsen von Kraftfahrzeugen der Fall ist, so besteht die Gefahr, dass durch die Massänderungen der genannten Arbeitsglieder und durch die Volumsänderungen der Flüssigkeit der Leerweg des Verstellgliedes vermindert wird und unter Umständen ganz verschwindet, so dass das Verstellglied zu einem unerwünschten Zeitpunkt zur Wirkung kommt.
Der Leerweg des Verstellgliedes muss daher immer mindestens so gross gehalten werden, dass den Veränderungen der Arbeitsglieder infolge der Temperatureinflüsse Rechnung getragen ist, was aber unter Umständen zu unerwünscht grossen Leerwegen führt.
Um dieser Schwierigkeit zu begegnen und trotz der grossen Massänderungen der Arbeitsglieder und Volumsänderung der Flüssigkeit infolge von Temperatureinflüssen den Leerhub in möglichst kleinen Grenzen zu halten, wird erfindungsgemäss der die arbeitszylinderseitige Grenzlage des Verstellkörpers bestimmende Anschlag als Ventilsitz ausgebildet für einen am Verstellkörper vorgesehenen Ventilkegel. Weiters wird die Öffnung dieses Ventilsitzes mit einem annähernd drucklosen Raum, etwa mit der freien Luft oder dem Flüssigkeitsvorratsbehälter der Fliessdruckanlage über ein federbelastetes Rückschlagventil verbunden, welches sich in der Richtung zu diesem Raum öffnen kann und dessen Federbelastung so bemessen ist, dass der Eröffnungsdruck kleiner ist als der kleinste Wirkungsdruck im Arbeitszylinder.
Es kann dann dieser nie zu einem unerwünschten Zeitpunkt zur Wirkung kommen, weil vorher das erwähnte Rückschlagventil eine der unerwünschten Ausdehnung der Flüssigkeit entsprechende Flüssigkeitsmenge in den erwähnten drucklosen Raum ausströmen lässt. Anderseits muss aber die Federbelastung des in Rede stehenden Rückschlagventils mindestens so gross sein als der Druck, den die grösste im Betrieb auftretende elastische Rückstellkraft für das Verstellglied im Arbeitszylinder erzeugt, damit nach dem Abheben des Verstellkörpers vom arbeitszylinderseitigen Anschlag keine Flüssigkeitsverluste durch das erwähnte Rückschlagventil möglich sind.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 ist eine schematische Skizze für eine Flüssigkeitsbremsanlage eines Kraftwagens, welche den Einbau von erfindungsgemässen Vorrichtungen in die Bremslage zeigt. Die Fig. 2 gibt hiezu schematisch die für jedes Rad des Kraftfahrzeuges vorgesehene übliche Anordnung des Arbeitszylinders und der die Verstellglieder bildenden Bremsbacken mit Rückzugfeder und der Bremstrommel wieder. Die Fig. 3 bis 6 stellen verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Begrenzen des Leerweges des Verstellgliedes einer Fliessdruckanlage dar. Die Fig. 7 zeigt ein Aus- führungsbeispiel für einen mit dem Erfindungsgegenstand versehenen Arbeitszylinder einer Fliessdniek- bremsanlage für Kraftfahrzeuge.
In allen Figuren sind die gleichartigen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 bedeutet 1 die Druckquelle, d. h. den Hauptzylinder einer Fliessdruckbremsanlage für Kraftfahrzeuge. Von dieser führen die Leitungen 2 und'3, die sich in Äste 2', 2"und 3', 3"gabeln, zu den vier Bremszylindern 4, von welchen je einer einem Rad des Fahrzeuges zugeordnet ist. Jeder Bremszylinder 4 kann gegen die Kraft einer Rückzugfeder 5 (s. Fig. 2) die Bremsbacken 6,6'verstellen und beim wirksamen Arbeitshub gegen die Bremstrommel 7 von innen andrücken. In die von der Druckquelle 1 zu den Bremszylindern 4 führenden Leitungen sind die erfindungsgemässen Vorrichtungen8 eingeschaltet, welche selbsttätig den Leerweg a der Verstellglieder 6,6'begrenzen und die beispielsweise nach den Fig. 3 bis 7 ausgebildet sein können.
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Eine beispielsweise Ausbildungsform des Erfindungsgegensfändes zeigt die Fig. 3. In dieser ist der Verstellkörper 9 als Kolben ausgebildet, der in der zylindrischen Bohrung 17 des Gehäuses 8 mittels eines Stulpdichtungsringes 18 dichtet. Durch die Reibung dieses Ringes in der Bohrung 17 behält der Kolben 9 jede beliebige Stellung zwischen den beiden Anschlägen 10 und 13 bei, solange nicht der Druck auf einer Kolbenseite überwiegt. Der Kolben 9 ist zwischen den festen Anschlägen 10 und 13 in der Bohrung 17 verschiebbar. Die Wirkung dieser Vorrichtung 8 ist von ihrer Lage im Raum unabhängig.
Der Anschlag 10 braucht nicht als Dichtungssitz ausgebildet zu sein, weil der Kolben 9 die Bohrung 17 dicht verschliesst, wenn ihn die Flüssigkeit in die gezeichnete Lage bis zum Anschlag 10 nach unten geschoben hat, weil der Stulpdichtungsring 18 sich unter dem Druck der Flüssigkeit im Arbeitszylinder aufbläht und ein Umströmen der Flüssigkeit von der einen zur andern Kolbenseite in der Richtung zur Druckquelle hin sicher verhindert.
Anderseits wirkt der Stulpdichtungsring 18 als Überlaufventil, wenn beim Anziehen der Bremse der Kolben 9 durch die Flüssigkeitsbewegung in der Richtung von der Druckquelle zum Arbeitszylinder bis zum festen Anschlag 13 geschoben wurde. Liegt der Kolben 9 an den Anschlag 13 an und wird noch weiterhin Flüssigkeit von der Druckquelle her zu dem noch aufnahmsfähigen Arbeitszylinder gedruckt, so wird der Stulpdichtungsring 18 zusammengedrückt und die Flüssigkeit strömt über ihn zum Arbeitszylinder, bis dieser ganz erfüllt ist und die Bremsbacken fest an die Bremstrommel angedrückt werden. Auf diese Weise ist der Arbeitshub des Arbeitszylinders stets gesichert.
Beim darauffolgenden Lösen der Bremse wird der Kolben 9 bis zum festen Anschlag 10 zurückgeschoben, wobei der Stulpdichtungsring 18, wie erwähnt, jedes Übertreten von Flüssigkeit von der einen zur andern Kolbenseite verhindert, so dass der dabei zustande kommende Leerhub der Bremsbacken 8 sicher immer das gleiche vorbestimmte Mass a annimmt.
Im Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 8 nach Fig. 4 ist der kolbenartige Verstellkörper 9 bei 20 a durchbohrt und in diese Bohrung ein durch die Feder 21 belastetes Rückschlagventil 22 eingebaut, welches sich in der Richtung zum Arbeitszylinder öffnet. Die Reibung des Stulpdichtungsringes 18 in der Bohrung 17 ist dabei so bemessen, dass sie kleiner ist als jener Widerstand, den das Rückschlagventil 22 dem Durchtreten der Druckflüssigkeit entgegensetzt. Beim Arbeitshub, d. h. wenn die Flüssigkeit in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles strömt, wird der Kolben 9 nach aufwärts geschoben, bis er den Anschlag 13 erreicht hat, worauf weiterhin Druckflüssigkeit durch das Rückschlagventil 22 zum Arbeitszylinder strömen kann.
Während und nach dem darauffolgenden Rückstellen des Kolbens 9 bis zum Anschlag 10 beim Lösen der Bremse bleibt das Rückschlagventil 22 geschlossen und der Weg für die Flüssigkeit über den Kolben 9 zur Druckquelle hin gesperrt. Auch hier ist, wie man leicht einsehen kann, die selbsttätige Begrenzung des Leerweges der Verstellglieder 6,6' auf das vorbestimmte Mass a gesichert.
Um zu vermeiden, dass trotz der Veränderungen, die gewisse Bauteile masslich und die Flüssigkeit volumetrisch in der Fliessdruckanlage infolge eines Temperaturwechsels erleiden können, der Leerhub a im unerwünschten Ausmass bei ruhender Bremsanlage verkleinert wird, kann die Vorrichtung 8 entsprechend der Fig. 5 durchgebildet werden. In der Kappe 15 ist der arbeitszylinderseitige Anschlag 13 als Ventilsitz ausgebildet und der Kolben 9 trägt einen diesem Ventilsitz entsprechend ausgebildeten Ventilteller 23. Von dem Ventilsitz. ? führt in einen annähernd drucklosen Raum der Kanal 24, in welchem ein durch die Feder 25 belastetes Rückschlagventil 26 angeordnet ist. Der Kanal 24 kann ins Freie münden oder er wird, was zweckmässiger ist, durch eine Leitung mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter der Fliessdruckanlage verbunden.
Die Feder 25 wird so bemessen, dass die Schliesskraft des Rückschlagventils 26 kleiner ist als der kleinste Wirkungsdruck, mit dem sich die Bremsbacken 6, 6'an die Bremstrommel 7 anlegen, aber mindestens so gross als jener Druck, den die grösste im Betrieb auftretende elastische Riiekstellkraft der Feder 5 für die Verstellglieder 6, 6'im Arbeitszylinder erzeugt.
Dies hat folgenden Zweck :
Sollte z. B. die Bremstrommel 7 einer Flüssigkeitsbremsanlage nach den Fig. 1 und 2 naeh der Erwärmung beim Bremsvorgang durch das darauffolgende Abkühlen an Durchmesser verlieren und gleichzeitig die Bremsflüssigkeit im Arbeitszylinder durch Aufnahme von Wärme sich so dehnen, dass der Leerhub a, der beim Lösen der Bremse sich einstellte, verschwindet, so verhindert das Rückschlagventil 26, dass die Bremse zu einem unerwünschten Zeitpunkt wirksam wird. Das Rückschlag- ventil 26 lässt nämlich Flüssigkeit, bevor die Bremse wirksam wird, in den erwähnten drucklosen Raum ausströmen. Anderseits kann aber Flüssigkeit durch dieses Rückschlagventil26 nicht verlorengehen, wenn jener Druck wirkt, den im äussersten Falle die Rückzugfeder 5 im Arbeitszylinder zu erzeugen vermag.
Bei dieser Ausführungsform beginnt das wirksame Andrücken der Bremsbacken 6 an die Bremstrommel 7 erst dann, wenn der Kolben 9 beim Anziehen der Bremse den Anschlag 13 erreicht hat und durch ihn der Kanal 24 abgeschlossen wurde. Lässt man den Kanal 24, was zweckmässig ist, in den Flüssigkeitsvorratsbehälter münden, so geht die bis zu diesem Zeitpunkt unter Umständen vom Kolben 9 über das Rückschlagventil 26 in den Kanal 24 gedrängte Flüssigkeitsmenge nicht verloren.
Beim Lösen der Bremse wird aber, wie bereits an Hand der Fig. 4 gesehildert wurde, stets der gleiche Leerweg a der
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Bremsbacken 6 eingestellt, der der Rückstellung des Kolbens 9 vom Anschlag 13 zum Anschlag 10 ent- spricht, so dass dem Benutzer immer das gleiche Gefühl beim Betätigen der Bremse gesichert ist.
Die verlässliche Wirkung der Bremsanlage mit einer Einrichtung nach Fig. 5 hängt, wie leicht einzusehen ist, von der Dichtheit des Rückschlagventils 26 ab. Um die Sicherheit der Wirkung zu erhöhen, kann unter Verzicht der Überlaufwirkung dieses Ventils 26 während des Ruhezustandes der Bremsanlage die Einrichtung nach Fig. 6 durchgebildet werden. Der Rückschlagventilkörper 26 ist bei dieser als ein durch die Feder 25 belasteter Hohlkörper ausgebildet, der sich auf den Sitz 32 aufsetzt. In den Hohlraum. 35 des Ventilkörpers 26 greift der Ansatz 27 des Kolbens 9, wie gezeichnet, ein. Im Ruhezustand der Bremsanlage liegt der Kopf 38 des Ansatzes 27 gegen den inneren Rand 37 des Ventilkörpers 26 an, wodurch die untere Grenzlage des Kolbens 9 bestimmt wird.
In diesem Zustande kann das Ventil 26 nicht als Überlaufventil wirken.
Steigt nun der Druck der Flüssigkeit oberhalb des Kolbens infolge Erwärmung der Flüssigkeit oder Veränderung des Bremstrommeldurchmessers wegen einer Abkühlung, so kann es eintreten, dass die Bremsbacken nach Zurücklegung ihres Leerweges a zum Anliegen an die Bremstrommel kommen und eine Bremswirkung hervorrufen. Diese unerwünschte Bremswirkung bemerkt aber der Fahrer und kann sie durch kurzes Treten auf den Bremshebel sofort beseitigen. Dabei wird der Kolben 9 etwas nach aufwärts geschoben und das Ventil 26 entlastet, so dass es wieder als Überlaufventil zur Wirkung kommt. Es tritt dann Flüssigkeit über das Ventil 26 zum Kanal 24 über und wird in den Vorratsbehälter zurückgeschoben.
Der vorbestimmte gewünschte Leerhub stellt sich daher wieder ein und es ist dem Beniitzer wieder das gewohnte Gefühl für die nächste Betätigung der Bremse gesichert.
In der Fig. 7 ist ein Arbeitszylinder 4 einer Fliessdruckbremse eines Kraftfahrzeuges mit den Arbeitskolben 4, 3, 43'im Schnitt dargestellt. der mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung versehen ist, die im wesentlichen der an Hand der Fig. 5 beschriebenen entspricht.
Da die gleichartigen Teile der Vorrichtung nach Fig. 7 dieselben Bezugszeichen wie die der Fig. 5 aufweisen, erübrigt sich eine nähere Beschreibung derselben. Sie hat nur eine weitere Verbesserung, die sich auf die Abdichtung des arbeitszylinderseitigen Dichtungssitzes 1. 3 bezieht, den der Kolben 9 in seiner arbeitszylinderseitigen Grenzlage verschliesst.
Um einen verlässlichen Abschluss der Öffnung 24 in dieser Kolbenstellung am Diehtungssitz 13 zu erreichen, ist am Kolben 9 eine elastische Dichtungsseheibe 14 angebracht. Da aber diese Dichtungscheibe durch den Druck der Flüssigkeit von der Druekquelle her beim Aufsetzen auf den Dichtungsitz 13 unter Umständen sehr stark beansprucht werden kann, ist am Kolben 9 noch ein Rand 42 vor-
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so dass ein schädliches Zusammendrücken der Scheibe 40 verhindert ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum selbsttätigen Begrenzen des Leerweges der Verstellglieder in Fliessdruck- anlagen mit einem im Flüssigkeitsweg zwischen der Druckquelle und dem Arbeitszylinder angeordneten Verstellkörper, welcher beim Lösen der Bremse von der Flüssigkeit in der Richtung vom Arbeitszylinder zur Druckquelle hin bis zu einem festen Anschlag mitgenommen wird, worauf die Flüssigkeitsbewegung in dieser Richtung unterbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für den als dichtenden Kolben im Flüssigkeitsweg angeordneten Verstellkörper (9) arbeitszylinderseitig ein fester Anschlag (13 bzw. 33) vorgesehen ist und dass weiters eine mit einem Verschlussglied (18 bzw. 22) versehene Verbindung (39 bzw.
20 a) der beiden Kolbenseiten vorgesehen ist, die sich unter dem Druck der Druekquelle öffnet, wenn der Kolben in der arbeitszylinderseitigen Grenzlage gegen den festen Anschlag (13 bzw. 33) anliegt, während sie beim Rückströmen der Flüssigkeit vom Arbeitszylinder in der Richtung zur Druckquelle geschlossen bleibt.