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Bremskraftverstärker für Zweikreisbremssysteme
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremskraftverstärker für Zweikreisbremssysteme, bestehend aus einem Pneumatikzylinder, der durch eine radiale Membrane in eine mit einer Unterdruckleitung in
Verbindung stehende Kammer und in eine mittels eines Steuerventils wechselweise evakuierbare und belüftbare Kammer unterteilt ist, wobei die Membrane mit einem Pneumatikkolben versehen ist, der auf einen hydraulischen Krafteingabeteil einzuwirken vermag, von dem Hydraulikleitungen des
Zweikreisbremssystems zu hydraulischen Arbeitsteilen in den Bremsen führen.
Mit Hilfe von Bremskraftverstärkern können bei niedrigen Bremspedaldrücken hohe Bremskräfte in den Fahrzeugbremsen erzeugt werden. Vornehmlich finden Bremskraftverstärker bei hydraulischen
Bremssystemen von Fahrzeugen Anwendung. Wegen der ständig steigenden Verkehrsdichte und
Schnelligkeit der Fahrzeuge erfordert die Verkehrssicherheit in zunehmendem Masse die Einführung von
Zweikreisbremssystemen. Die bekannten Bremskraftverstärker für hydraulische Zweikreisbremssysteme sind jedoch aufwendig, kompliziert und störanfällig.
In funktioneller Hinsicht haftet ihnen der Nachteil an, dass, wenn ein Bremskreis ausfällt, das den Bremskraftverstärker betätigende Bremspedal bei der
Bremsung zunächst keinen Widerstand findet ; es lässt sich widerstandslos zu weit durchtreten, bevor die
Vorwärtsbewegung des drucklos gewordenen Hauptkolbens des als Krafteingabeteil wirkenden Hauptbremszylinders aufhört und ein neuer Druck in dem andern, noch benutzbaren Bremskreis entstanden ist. Viele Fahrer verlieren hiebei die Nerven, indem sie annehmen, dass die Bremse überhaupt versagt. Unzählige Auffahrunfälle, insbesondere nach langer Kolonnenfahrt mit erhitzten Bremsen, sind durch diesen Umstand verursacht worden.
Ferner wird bei manchen bekannten Bremskraftverstärkern zwar eine Rückanzeige der jeweils eingesetzten Bremskraft auf dem Bremsfuss des Fahrers an Hand des pneumatischen Druckes im Bremskraftverstärker simuliert, es fehlt aber eine unmittelbare Rückanzeige der wirklich eingesetzten Bremskraft, so dass der Fahrer keinen unmittelbaren Eindruck von der tatsächlich eingesetzten Bremskraft erhält.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Bremskraftverstärker für Zweikreisbremssysteme der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die den bekannten Bremskraftverstärkern anhaftenden Nachteile und Mängel vermieden werden, und besteht in erster Linie darin, dass der Krafteingabeteil des Bremskraftverstärkers aus zwei koaxial angeordneten und gleich langen, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Faltenbälgen besteht, von denen ein grösserer Faltenbalg einen kleineren Faltenbalg umhüllt, die an einem Ende ortsfest abgestützt sind und an dem andern Ende gemeinsam mit dem Pneumatikkolben in Eingriff stehen, wobei in die beiden Faltenbälge zwei getrennte Hydraulikleitungen einmünden, von denen je eine an je einen von zwei hydraulischen Arbeitsteilen in jeder Bremse anschliessbar ist.
Die Rückanzeige kann über zwei von den Hydraulikleitungen abgezweigte Anzeigeleitungen erfolgen, indem jede der Anzeigeleitungen in je einen Anzeige-Faltenbalg einmündet, wobei die Anzeige-Faltenbälge über ein Gestänge mit dem Bremspedal verbunden sind.
Vorteile und weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel eines Bremskraftverstärkers nach der Erfindung in axialem Mittelschnitt dargestellt ist, u. zw. zeigt Fig. l einen Schnitt durch den Bremskraftverstärker, Fig. 2 eine
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andere Ausführungsform der Faltenbälge.
Der Bremskraftverstärker besteht aus einem Pneumatikzylinder --1--, der durch eine radiale Membrane --2-- in eine Kammer --3-- mit grossem Volumen und in eine Kammer --4-- mit wesentlich kleinerem Volumen unterteilt ist. Die Kammer --3-- steht mit einer Unterdruckleitung --5-- in Verbindung, durch die die Kammer-3-ständig evakuiert wird. Auf ihrer der Kammer - -3-- zugekehrten Seite ist die Membrane --2-- mit einem Pneumatikkolben --6-- versehen.
Ferner besitzt der Bremskraftverstärker ein Steuerventil --7--, das kolbenartig und axial verschiebbar in das Gehäuse --1-- hineinragt und über ein Gestänge-8-mit einem Bremspedal-9- gekuppelt ist. Das Steuerventil --7-- besitzt nicht näher dargestellte Ventilkanäle, die mit den
Kammern-3 und 4-in Verbindung gebracht werden können. Bei nicht betätigtem Bremspedal --9-- wird die Kammer--4--mit der Kammer--3--verbunden, so dass die Kammer--4-- evakuiert wird und auf beiden Seiten der Membrane --2-- der gleiche Unterdruck herrscht. Der Pneumatikkolben --6-- nimmt dadurch, wie noch beschrieben wird, die zurückgezogene Endstellung ein, d. h. die in der Figur linke Stellung.
Beim Durchtreten des Bremspedals --9-- wird das Steuerventil --7-- so verschoben, dass die Verbindung zwischen den Kammern-4 und 3-unterbrochen wird und die Kammer --4-- mit der Aussenatmosphäre in Verbindung gebracht und belüftet wird. Dadurch wird die Membrane--2.-mitsamt Pneumatikkolben-6-vorgeschoben, d. h., in den Zeichnungen nach rechts.
In der Kammer --3-- sind als Krafteingabeteil des Bremskraftverstärkers zwei koaxial ineinander geschobene, einen radialen Abstand voneinander aufweisende Faltenbälge--10 und 11-angeordnet, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form haben, jedoch auch eine andere Form aufweisen können. An dem einen Ende sind die beiden Faltenbälge-10 und 11-durch einen gemeinsamen Deckel --12-- verschlossen, der am Gehäuse --1-- ortsfest abgestützt ist.
An dem andern Ende sind die beiden Faltenbälge--10 und 11--durch eine gemeinsame Druckplatte --13-- verschlossen, die mit dem Pneumatikkolben --6-- in Eingriff steht und über die der Pneumatikkolben --6-- beim Vorwärtshub in den Zeichnungen nach rechts die Faltenbälge - 10 und 11-axial zusammendrückt. Auf Grund ihrer Federelastizität drücken die Faltenbälge - 10 und 11-- den Pneumatikkolben --6-- in die erwähnte zurückgezogene Endstellung, wenn die Kammer--4--mit der Kammer--3--verbunden und evakuiert wird.
Der Innenraum--14-des inneren Faltenbalges --11-- und der Zwischenraum --15-- zwischen dem inneren Faltenbalg --11-- und dem äusseren Faltenbalg --10-- sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und stehen mit zwei getrennten Hydraulikleitungen--16 und 17--, die durch den gemeinsamen Deckel--12-hindurchgeführt sind, in Verbindung.
An die Hydraulikleitungen--16 und 17-- sind die hydraulischen Arbeitsteile der Bremsen angeschlossen. Dies ist in den Zeichnungen an Hand einer Trommelbremse veranschaulicht, deren Arbeitsteil in analoger Weise wie der Krafteingabeteil des Bremskraftverstärkers aus zwei gegenüberliegenden Faltenbälgen besteht, wobei einer an die Hydraulikleitung--17--und einer an die Hydraulikleitung --16-- angeschlossen und über eine Abstützung, welche am Bremsschild befestigt ist, die beiden Bremsbacken der Bremse betätigt. Mit dem erfindungsgemässen Bremskraftverstärker ist ein echtes Zweikreisbremssystem verwirklicht worden.
Infolgedessen kann,
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über die Hydraulikleitung --16-- führenden Bremskreis betätigt werden, da der Faltenbalg--11-voll wirksam bleibt und beim Zusammendrücken durch den Hydraulikkolben--6--die eingegebene Kraft auf die Bremse überträgt. Der Bremskraftverstärker hat die weiteren Vorteile, dass er konstruktiv einfach und billig ist und keinerlei bewegliche Dichtungen aufweist, durch die Hydraulikflüssigkeit entweichen oder Luft in das Hydrauliksystem eindringen könnte. Bei Anwendung von Faltenbälgen als Arbeitsteile in den Bremsen kann sonach mit dem Bremskraftverstärker ein hermetisch geschlossenes Hydrauliksystem verwirklicht werden.
Wenn man aus Konstruktionsgründen od. dgl. den inneren Faltenbalg--11--aus weicherem bzw. schwächerem Material herstellen möchte, entsteht die Gefahr, dass dieser innere Faltenbalg nach einem Bruch des zugehörigen Bremsleitungssystems dem Druck im Ringraum --15-- zeischen dem inneren Faltenbalg--11--und dem äusseren Faltenbalg--10--nachgibt, was eine unerwünschte Vergrösserung des Druckvolumens im Ringraum--15--ergeben würde. Um diese Gefahr zu vermeiden, kann der äussere Faltenbalg, wie Fig. 2 zeigt, als doppelwandiger, ringförmiger Faltenbalg --25-- ausebildet werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform des erfindungsgemässen Bremskraftverstärkers besteht darin, dass, wie die Zeichnungen zeigen, an die beiden vom Bremskraftverstärker abgehenden
Hydraulikleitungen--16 und 17--zwei Anzeigeleitungen--18 und 19--angeschlossen sind, die je zu einem Anzeige-Faltenbalg --20 bzw. 21-- führen. Diese beiden Anzeige-Faltenbälge-20 und
21--weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel einen gleichen wirksamen Querschnitt untereinander auf, der wesentlich geringer ist als derjenige der Faltenbälge 10 und 11--.
Sie sind in analoger
Weise an den Enden durch einen ortsfesten Deckel --22-- bzw. eine ortsbewegliche Druckplatte - verschlossen. über Gestänge--24--sind die Druckplatten --23-- der beiden Anzeige-Faltenbälge--20 und 21--mit dem Bremspedal --9-- verbunden. Bei Betätigung des
Bremskraftverstärkers pflanzt sich der in den Faltenbälgen--10 und 11--erzeugte Druck der
Hydraulikflüssigkeit bis in die Anzeige-Faltenbälge --20 und 21-fort, so dass das Bremspedal --9-- beim Durchtreten einen Widerstand findet.
Dieser Widerstand ist auf Grund des geringeren wirksamen Querschnittes der Anzeige-Faltenbälge nur ein Bruchteil der vom Bremskraftverstärker erzeugten Bremskraft, so dass die Betätigung des Bremspedals der Muskelkraft des Fahrers angepasst ist.
Der Widerstand steht in einem gleichbleibenden Verhältnis zu der vom Bremskraftverstärker erzeugten
Bremskraft, so dass mit Hilfe der Anzeige-Faltenbälge dem Fahrer eine eindeutige und exakte
Rückanzeige über die tatsächlich ausgeübte Bremskraft vermittelt wird. Beim Ausfall eines Bremskreises wird ein Anzeige-Faltenbalg drucklos, während der andere Anzeige-Faltenbalg unter Druck bleibt, so dass das Bremspedal einen geringeren Gegendruck und Widerstand findet, als wenn beide Anzeige-Faltenbälge unter Druck stehen würden. Wenn beispielsweise die Hydraulikleitung-17- oder eine ihrer Nebenleitungen einen Leitungsbruch erfährt, werden der Faltenbalg--10--und die an diesem angeschlossenen Arbeits-Faltenbälge an den Rädern drucklos sein.
Das Bremspedal wird deswegen aber nicht nach vorn schnellen, da die Hydraulikflüssigkeit im Faltenbalg --11-- und in der Hydraulikleitung --16-- unter Druck bleibt. Hierin liegt ein sehr grosser Vorteil der Erfindung im
Verhältnis zu bekannten Zweikreissystemen. Es fällt aber der Gegendruck im Anzeige-Faltenbalg --21-- aus, jedoch erhöht sich der Gegendruck im Anzeige-Faltenbalg --20-- auf den zweifachen Wert ; der Fahrer spürt den Ausfall des einen Bremskreises überhaupt nicht, sieht aber, dass die Verzögerung des Wagens nicht so gross ist wie erwartet.
Das ist gerade das Empfinden, das er in einer solchen Situation haben muss : er drückt stärker auf das Bremspedal, das Steuerventil --7-- wird mehr geöffnet und die durch den Ausfall des einen Bremskreises fehlende Bremskraft über eine verstärkte Aktivität des intakten Bremskreises ersetzt. Hiebei spürt der Fahrer nur, dass er weniger Bremswirkung erzielt, als er tatsächlich benötigt.
Durch die Verwendung der aus andern technischen Bereichen an sich bekannten Faltenbälge an Stelle der herkömmlichen Kolbenzylinder ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Es entfällt der sonst unumgängliche zusätzliche Pedalweg beim Ausfall eines Bremskreises, da die beiden Faltenbälge ineinander angeordnet sind. Diese Anordnung ergibt eine besonders kurze und raumsparende Bauart.
Sämtliche beweglichen Dichtungen enfallen, ebenso Nachfüllbehälter und Schnüffelloch. Das Zweikreisbremssystem bildet eine hermetisch geschlossene Hydraulikanlage.
Aus Gründen der übersichtlichkeit ist es unterlassen worden, die an sich notwendige Kupplung der beiden Systeme z. B. über sonst bekannte hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile zu beschreiben. Es ist jedem Fachmann klar, dass eine solche Verbindung des einen Hydrauliksystems mit dem andern unumgänglich ist, um eventuell durch Verschleiss u. dgl. entstehende Volumenunterschiede von vornherein auszugleichen.
Die beschriebene Einrichtung kann ohne weiteres auch für Mehrkreisbremsanlagen mit drei oder mehr Kreisen Verwendung finden. Selbstverständlich kann der erfmdungsgemässe Bremskraftverstärker ebensowohl bei Scheibenbremsen als auch bei Trommelbremsen verwendet werden. Falls es sich um eine Festsattelbremse handelt, bei welcher die Bremsscheibe beiderseits hydraulisch beaufschlagt wird, können entweder für jedes Rad zwei Bremsanlagen eingesetzt werden, oder aber es müssen die zu jedem Radbremszylinder führenden Hydraulikleitungen durch entsperrbare Rückschlagventile verbunden sein.
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