-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für eine hydraulische Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Bremsvorrichtung für eine hydraulische Bremsanlage eines Fahrzeugs mit zwei Bremskreisen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Bremsvorrichtung.
-
Es ist bekannt, ein Fahrzeug mittels einer hydraulischen Bremsanlage mit zwei oder mehr Bremskreisen abzubremsen. Bei bekannten hydraulischen Bremsanlagen ist beispielsweise eine Bremsvorrichtung vorgesehen mit einem ersten Kolben, der eine erste Hauptbremszylinderkammer beaufschlagt, und einem zweiten Kolben, der eine zweite Hauptbremszylinderkammer beaufschlagt, und einem oder mehreren ersten Radbremszylindern, die über eine erste Fluidleitung mit der ersten Hauptbremszylinderkammer verbunden sind, und einem oder mehreren zweiten Radbremszylindern, die über eine erste Fluidleitung mit der zweiten Hauptbremszylinderkammer verbunden sind, wobei jeder Radbremszylinder einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist und eine Bremskraft entsprechend dem hydraulischen Druck in dem Radbremszylinder auf das jeweilige Rad ausübt. Der zwischen der ersten Hauptbremszylinderkammer und den ersten Radbremszylindern ausgebildete Fluidkreis wird als ein erster Bremskreis bezeichnet, und der zwischen der zweiten Hauptbremszylinderkammer und den zweiten Radbremszylindern ausgebildete Fluidkreis wird als ein zweiter Bremskreis bezeichnet.
-
Zur Abstimmung des hydraulischen Drucks (Bremsdrucks) zwischen dem ersten Bremskreis und dem zweiten Bremskreis sind eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen worden. Insbesondere, aber nicht nur, im Rennsport ist der Einsatz einer sogenannten Waagebalkenbremse bekannt. Dabei sind zwei getrennte Hauptbremszylinder vorgesehen und sind die Kolbenstangen der Kolben der jeweiligen Hauptbremszylinder über einen sogenannten Waagebalken miteinander verbunden, wobei eine über ein Bremspedal auf eine Koppelstange ausgeübte Pedalkraft an einer vorbestimmten, wählbaren und einstellbaren Stelle auf den Waagebalken wirkt. Wirkt die Pedalkraft mittig auf den Waagebalken, werden gleiche Bremsdrücke in den Hauptbremszylindern erzeugt. Wirkt die Pedalkraft exzentrisch auf den Waagebalken, werden unterschiedliche Bremsdrücke in den Hauptbremszylindern erzeugt. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Verteilung der Bremsdrücke an Vorder- und Hinterachse vorab abgestimmt werden. Die Verteilung der Bremsdrücke kann auch während der Fahrt durch Verstellung der Hebelübersetzung zwischen Koppelstange (Bremspedal) und Waagebalken variiert werden. Während des Bremsens ist die Bremsdruckverteilung jedoch konstant und kann auch nicht beeinflusst werden.
-
Es besteht häufig der Wunsch, die Bremsdruckverteilung (auch als Bremsbalance bezeichnet) auch während des Bremsens zu variieren. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, beim sogenannten „Anbremsen“ vor einer Kurve eine andere Bremsbalance zu haben als während der Kurvenfahrt sowie wiederum eine andere beim Ausfahren aus der Kurve.
-
Aus der
DE 10 2011 008 930 A1 der Anmelderin ist es bekannt, dass zwei Fluidleitungen, die von den jeweiligen Hauptbremszylindern einer Waagebalkenbremse zu jeweiligen Radbremszylindern führen, über jeweilige, vor bzw. hinter einem Kolben gelegene Kammern eines Zylinders führen, wobei der Kolben sich in dem Zylinder stellbar bewegen kann und somit eine Druckverlagerung bewirken kann.
-
Aus der
DE 10 2011 008 929 A1 der Anmelderin ist es bekannt, dass bei einer Waagebalkenbremse an die Kolbenstange wenigstens eines der Hauptbremszylinder eine gesonderte Einrichtung angreift, um eine Kraft im Sinne einer Bremskraftverstärkung oder Bremskraftabschwächung auf die Kolbenstange auszuüben.
-
Die
EP 0 918 004 A1 zeigt eine Bremskraftsteuervorrichtung mit Tandem-Hauptbremszylinder und Bremsassistenz-(BA)- und Antiblockier-(ABS)-Steuerung, wobei der Bremsdruck an den einzelnen Rädern unter Verwendung einer Hydraulikpumpe und von Wegeventilen, die jeweilige hydraulische Wege sperren oder freigeben, gesteuert bzw. geregelt wird.
-
Aus der
DE 10 2009 018 789 A1 ist ein ähnliches System bekannt, wobei einer Pumpe einer autonomen (vom Tandem-Hauptbremszylinder unabhängigen) Bremsdruckerzeugungsvorrichtung eine schaltbare Drosseleinheit nachgeschaltet ist, wobei die Drosseleinheit in Abhängigkeit von Bremsfluiddruck oder Bremsfluidfluss schaltbare Einströmquerschnitte aufweist.
-
Aus der
DE 33 23 402 A1 ist eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, bei der ein Radbremsdruck an allen oder ausgewählten Rädern dadurch abgesenkt werden kann, dass eine Bremsfluidleitung zu dem entsprechenden Radbremszylinder über ein 2/2-Wegeventil zu einem Ausgleichsbehälter abgezweigt wird, um ein Blockieren der Räder zu verhindern. Die Steuerung berücksichtigt Signale von Messwertaufnehmern zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
-
Aus der
WO 02/14130 A1 ist ein Bremssystem mit einer Bremsdruckregelung bekannt. Im Fall einer Notbremsung wird über eine motorgetriebene Pumpe ein aktiver Druckaufbau vorgenommen, wobei das durch die Pumpe aktivierte Fluid über einen Behälter, der ausgangsseitig eine Drossel aufweist, in den Bremskreislauf eingeleitet wird.
-
Aus der
WO 2005/009799 A1 ist eine Vorrichtung zur Einleitung und Durchführung einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung bekannt, wobei Fluidleitungen über ein Hydroaggregat einen Bremsdruck eines Hauptbremszylinders empfangen. Zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Hydroaggregat ist ein zusätzlicher Flüssigkeitsbehälter mit einem Kolben vorgesehen. Bei Vorliegen bestimmter Gefahrenindikatoren wird ein Treib-/Sprengsatz gezündet, der entweder den Kolben selbst betätigt oder eine Sperre löst, der den Kolben gegen eine hohe Vorspannung blockiert hatte. Dadurch kann einmalig ein hoher Bremsdruck aufgebaut werden.
-
Aus der
WO 2006/111392 A1 ist ein Bremssystem bekannt, bei welchem ein Kolben eines Kolben/Zylindersystems über ein Schnüffelloch mit Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter versorgt wird. Im Falle einer schnellen Kolbenbewegung zur Druckreduzierung wird über ein Niederdruck-Magnetventil die Verbindung zum Vorratsbehälter unterbrochen, um ein Nachschnüffeln von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter, das insbesondere bei kleinen Drücken bekanntermaßen in nachteiliger Weise vorkommen kann, zu vermeiden.
-
Aus der
DE 196 39 537 A1 ist eine gattungsgemäße Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, wobei die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise vermieden werden. Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht die Bremsdruckverteilung während des Bremsens zu variieren. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht die Bremsdruckverteilung während des Bremsens durch einfache Mechanik zu variieren. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht die Bremsdruckverteilung während des Bremsens passiv ohne Einsatz eines Aktuators zu variieren. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht die Bremsdruckverteilung während des Bremsens und/oder während der Fahrt aktiv zu variieren.
-
Die vorstehend genannte Aufgabe wird wenigstens in Teilaspekten gelöst durch eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Dabei gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sowie jeweils umgekehrt und wechselweise, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten Gesichtspunkt eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzugsweise Rennfahrzeug, wobei die Bremsanlage einen ersten Bremskreis mit wenigstens einem ersten Radbremszylinder und einen zweiten Bremskreis mit wenigstens einem zweiten Radbremszylinder aufweist. Die Bremsvorrichtung weist einen ersten Kolben und eine durch den ersten Kolben beaufschlagbare erste Hauptbremszylinderkammer, die über eine erste Fluidleitung mit dem wenigstens einen ersten Radbremszylinder fluidkommunizierend verbindbar bzw. verbunden ist, sowie vorzugsweise einen zweiten Kolben und eine durch den zweiten Kolben beaufschlagbare zweite Hauptbremszylinderkammer, die über eine zweite Fluidleitung mit dem wenigstens einen zweiten Radbremszylinder fluidkommunizierend verbindbar bzw. verbunden ist, auf. Erfindungsgemäß ist die erste Hauptbremszylinderkammer während einer Beaufschlagung der ersten Hauptbremszylinderkammer über eine Drosseleinheit mit einem drucklosen Behälter fluidkommunizierend verbindbar bzw. verbunden.
-
Erfindungsgemäß ist die Drosseleinheit ausgangsseitig über eine Abströmleitung mit dem Ausgleichsbehälter verbunden und erfolgt die Einleitung des Bremsvorgangs über das Bremspedal.
-
Unter einer Hauptbremszylinderkammer wird ein durch einen zugehörigen Kolben volumenveränderlicher Kompressionsraum eines Geberzylinders der Bremsvorrichtung verstanden. Der Kolben ist durch einen Fahrer über beispielsweise ein mit einem Bremspedal verbundenes Bremspedalgestänge (im allgemeinsten Fall eine Koppelstange) und eine Kolbenstange betätigbar, wobei gegebenenfalls auch eine Bremskraftverstärkungseinheit zwischengeschaltet sein kann. Durch die Betätigung des Kolbens wird die Hauptbremszylinderkammer komprimiert und die Betätigungskraft (Pedalkraft) in einen hydraulischen Druck umsetzt. Wie noch zu erläutern sein wird, können die erste und die zweiten Hauptbremszylinderkammer getrennten Hauptbremszylindern (ggf. über ein Waagebalkensystem miteinander gekoppelt) oder einem Tandem-Hauptbremszylinder (hydraulisch oder mechanisch, insbesondere starr, gekoppelt) zugeordnet sein. Unter einem Radbremszylinder wird ein Nehmerzylinder verstanden, der bei bestimmungsgemäßem Einbau einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist und eine Bremskraft entsprechend einem vorherrschenden Fluiddruck eine Bremskraft bzw. ein Bremsmoment auf das jeweilige Rad ausübt. Unter einem Zustand der Drucklosigkeit wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass der Druck in dem Behälter jedenfalls nicht größer als in dem jeweiligen Bremskreis ist. Insbesondere ist die Drucklosigkeit durch das Vorherrschen eines Atmosphärendrucks gegeben, es kann aber auch ein geeigneter Ausgleichsdruck eingestellt sein, der höher oder geringer als der Atmosphärendruck ist, aber jedenfalls nicht höher als ein Fluiddruck in dem jeweiligen Bremskreis, wenn eine Hauptbremszylinderkammer durch einen Kolben beaufschlagt wird. Wenn die erste Hauptbremszylinderkammer während einer Beaufschlagung der ersten Hauptbremszylinderkammer über eine Drosseleinheit mit einem drucklosen Behälter fluidkommunizierend verbunden, kann über die Drosseleinrichtung Bremsfluid aus der ersten Hauptbremszylinderkammer in den drucklosen Behälter zeitverzögert abfließen. Durch das Abfließen wird ein hydraulischer Druck in dem ersten Bremskreis nach und nach verringert, und eine Bremsbalance verschiebt sich im Laufe der Bremsung zu dem zweiten Bremskreis hin. Somit kann auch eine Anpassung (Variierung) der Bremsbalance während Bremsens verwirklicht werden. Die Drosseleinheit kann passiv sein, daher ist ein einfacher mechanischer Aufbau möglich. Wenn beispielsweise der erste Bremskreiseiner Vorderradachse des Fahrzeugs zugeordnet ist und der zweite Bremskreis einer Hinterradachse des Fahrzeugs zugeordnet ist, kann durch das allmähliche Verlagern der Bremsbalance zur Hinterradachse ein Fahrverhalten des Fahrzeugs positiv beeinflusst werden.
-
Der Aufbau der Drosseleinheit kann besonders einfach gestaltet werden, wenn die Drosseleinheit ein zylindrisches Gehäuse mit einer darin angeordneten Drosselplatte aufweist. In diesem Fall kann die Drosselplatte fest eingebaut sein. Es kann aber beispielsweise durch auswechselbare Drosselplatten auch eine Anpassung an unterschiedliche Streckenanforderungen vorgenommen werden. Als eine Drosselplatte wird im Sinne der Erfindung eine Platte mit einer Bohrung bzw. einem Durchlass zur Verengung eines Strömungsquerschnitts verstanden.
-
Wenn die Drosselplatte innerhalb des Gehäuses beweglich gelagert und ausströmseitig federnd abgestützt ist, kann eine Kennlinie der Bremsvorrichtung, also der Verlauf der Bremsbalance über die Zeit, dahin beeinflusst werden, dass zu Bremsbeginn, also bei hohem hydraulischen Bremsdruck, die Drosselplatte gegen die Federkraft zur Ausströmseite hin verlagert wird. Der erste Bremskreis wird dadurch zu Beginn „weicher“, was ein Blockieren der Räder beim Anbremsen vermeiden helfen kann. Bei nachlassendem hydraulischem Druck wird die Drosselplatte durch die Federwirkung in die Ausgangsposition zurückgedrückt, und die Kennlinie nähert sich dem starren Fall an und fällt schließlich damit zusammen. Die Weichheit des ersten Bremskreises kann durch eine wegabhängige Federkennlinie der federnden Abstützung auch speziell angepasst werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Federkraft mit dem Weg zunimmt, dabei kann beispielsweise durch Auswahl der Federgeometrie eine kontinuierlich-progressive Federkennlinie ausgenutzt werden und/oder durch Koppelung versetzt angeordneter Federn eine stufig-progressiv Federkennlinie erzielt werden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Drosseleinheit ein Verstellelement auf. Dadurch wird beispielsweise ein Drosselquerschnitt verstellbar. Das Verstellelement kann betätigbar, insbesondere kontinuierlich verstellbar sein und/oder kann eine Ventilfunktion aufweisen. Durch die Verstellbarkeit kann eine Drosselwirkung variiert, gegebenenfalls gesperrt werden, entweder vorab oder während einer Bremsung, beispielsweise in Abhängigkeit von Pedaldruck, -geschwindigkeit, Lastverteilung, etc. Hierzu können entsprechende Sensoren und eine Steuerung vorgesehen sein. Eine Regelung ist durch Rückführung von Radbremskraft- oder Verzögerungssensoren möglich. Denkbar ist auch eine Manipulation durch einen Fahrer oder über Funk, insbesondere, aber nicht nur, im Rennsport, um variabel auf wechselnde Anforderungen reagieren zu können.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drosseleinheit und die erste Hauptbremszylinderkammer in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit integriert. Dadurch wird eine kompakte Bauweise verwirklicht, und es sind weniger Verbindungsstellen zu handhaben. Alternativ ist es auch bevorzugt, die Drosseleinheit extern von der ersten Hauptbremszylinderkammer, beispielsweise in einem Zusatzzylinder, anzuordnen. In dieser alternativen Ausführungsform ist die Drosseleinheit einfacher austauschbar, und die Bremsvorrichtung ist variabler im Aufbau.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Hauptbremszylinderkammer und die zweite Hauptbremszylinderkammer in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit hintereinander angeordnet sind. Mit anderen Worten, die erste Hauptbremszylinderkammer und die zweite Hauptbremszylinderkammer sind in einem Tandem-Hauptbremszylinder integriert. Diese im Grundsatz an sich bekannte Bauweise zeichnet sich durch ihre Kompaktheit und Einfachheit im Einbau und Anschluss aus. Der Waagebalken im Vergleich mit einem Waagebalkensystem entfällt, und auch sonst sind weniger Bauteile zu berücksichtigen. Trotzdem kann durch Auslegung der Drosseleinheit, die Geometrie der Hauptbremszylinderkammern oder andere Maßnahmen eine Grundbremsbalance voreingestellt werden.
-
Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die erste Hauptbremszylinderkammer einem ersten Zylinderraum der gemeinsamen Gehäuseeinheit zugeordnet ist und die zweite Hauptbremszylinderkammer einem zweiten Zylinderraum der gemeinsamen Gehäuseeinheit zugeordnet ist, wobei der erste Zylinderraum durch eine Trennwand von dem zweiten Zylinderraum fluiddicht getrennt ist, wobei der erste Kolben und der zweite Kolben fest miteinander verbunden sind. Dabei wird unter einem Zylinderraum der von der Hauptbremszylinderkammer und dem zugehörigen Kolben in der Ruhelage eingenommene Raum zuzüglich eines allfälligen Leerraums hinter dem Kolben verstanden. Mit anderen Worten, es sind bei dem Tandem-Hauptbremszylinder dieser Ausführungsform zwei durch die Trennwand voneinander dicht abgeschlossene Zylinderräume vorhanden, wobei in jedem Zylinderraum einer des ersten und des zweiten Kolbens läuft, wobei der von dem jeweiligen Kolben in Kompressionsrichtung abgegrenzte Raum die jeweilige Hauptbremszylinderkammer ist. Da die Kolben fest miteinander verbunden sind, etwa über eine Verbindungsstange, bewegen sie sich im Unterschied zu hydraulisch gekoppelten Kolben stets gemeinsam und gleichlaufend. Eine Feder zwischen dem ersten und zweiten Kolben kann entfallen. Durch die Trennwand weisen beide Zylinderräume an allen Seiten mit Ausnahme der durch den jeweiligen Kolben gebildeten Seite eine feste räumliche Begrenzung auf. Koppelungseffekte zwischen erster und zweiter Hauptbremszylinderkammer entfallen. Die Bremsbalance ist trotzdem über die Drosseleinheit beeinflussbar.
-
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind der erste Kolben und der zweite Kolben über eine Waagebalkenanordnung gekoppelt. Mit anderen Worten, mit dieser Anordnung wird eine Waagebalkenbremse verwirklicht. Hierdurch ist die Bremsbalance über einen Waagebalken vorab einstellbar. In Verbindung mit der Drosseleinheit wird eine zweistufige Beeinflussung der Bremsbalance verwirklicht. Trotzdem ist der mechanische Aufbau weiterhin einfach.
-
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar, wenn der erste Bremskreis und der zweite Bremskreis unterschiedlichen Achsen eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, zugeordnet sind, insbesondere wenn der erste Bremskreis (exklusiv) einer Vorderachse und der zweite Bremskreis (exklusiv) einer Hinterachse des Fahrzeugs zugeordnet ist.
-
Die Erfindung richtet sich in einem weiteren Gesichtspunkt auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzugsweise Rennfahrzeug, mit der vorstehend beschriebenen Bremsvorrichtung. Da das Fahrzeug die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Bremsvorrichtung aufweist, werden durch dieses Fahrzeug die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung beschriebenen Vorteile auch durch das Fahrzeug erzielt.
-
Weitere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
-
In den Zeichnungen zeigt bzw. zeigen:
- 1 eine hydraulische Bremsanlage mit einer Bremsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 2 bis 5 bevorzugte Ausführungsvarianten einer Drosseleinheit in der Bremsanlage von 1,
- 6 eine Anordnung einer Drosseleinheit in einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 1, und
- 7 eine hydraulische Bremsanlage mit einer Bremsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Dabei sind gleiche Bauteile in mehreren Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bauelemente und Merkmale, Zwecke und Wirkungen, die in Bezug auf ein Ausführungsbespiel beschrieben werden, sind, soweit nicht ausdrücklich oder ersichtlich ausgeschlossen, als in jedem anderen Ausführungsbeispiel anwendbar anzunehmen und sollen auch in Bezug auf das jeweils andere Ausführungsbeispiel als offenbart gelten, auch wenn sie dort nicht ausdrücklich gezeigt und/oder beschrieben werden. Es versteht sich ferner, dass die Zeichnungen als schematisch zu verstehen sind und ihnen keine Einschränkungen im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Größenverhältnisse entnommen werden sollen, es sei denn, dies wäre ausdrücklich so beschrieben.
-
Zunächst wird anhand der 1 eine hydraulische Bremsanlage 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Die Bremsanlage 1 weist gemäß der Darstellung in 1 einen ersten Bremskreis 2 und einen zweiten Bremskreis 4 auf. Die Bremsanlage 1 ist so ausgelegt, dass der erste Bremskreis 2 exklusiv einer Vorderachse (VA) 6 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs zugeordnet ist und der zweite Bremskreis 4 exklusiv einer Hinterachse (HA) 8 des Fahrzeugs zugeordnet ist. Der Vorderachse 6 sind zwei Räder 10, 11 zugeordnet, und der Hinterachse 8 sind zwei Räder 12, 13 zugeordnet. Eine Bremsvorrichtung 14 ist vorgesehen, um die vorderen Räder 10, 11 mittels des ersten Bremskreises 2 und die hinteren Räder 12, 13 mittels des zweiten Bremskreises 4 abzubremsen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist das Bremssystem 1 das Bremssystem 1 eines Rennfahrzeugs.
-
In der Bremsvorrichtung 14 ist ein Bremspedal 16 über eine Koppelstange 18 mit einem Waagebalken 20 gekoppelt, an den eine erste Kolbenstange 22 und eine zweite Kolbenstange 24 angekoppelt sind. Die erste Kolbenstange 22 ist mit einem ersten Kolben 26 gekoppelt, der in einem ersten Hauptbremszylinder 28 beweglich ist und radial gegenüber dem ersten Hauptbremszylinder 28 abgedichtet ist. Der erste Hauptbremszylinder 28 weist somit eine erste Hauptbremszylinderkammer 68 auf, die durch den ersten Kolben 26 beaufschlagbar ist. Die zweite Kolbenstange 24 ist mit einem zweiten Kolben 30 gekoppelt, der in einem zweiten Hauptbremszylinder 32 beweglich ist und radial gegenüber dem zweiten Hauptbremszylinder 32 abgedichtet ist. Der zweite Hauptbremszylinder 32 weist somit eine zweite Hauptbremszylinderkammer 72 auf, die durch den zweiten Kolben 26 beaufschlagbar ist. Federn zur Rückstellung der Kolben 26, 30 sind der Einfachheit halber in der Figur weggelassen.
-
Der Waagebalken 22 ist über einen ersten äußeren Ankoppelpunkt 34 mit der ersten Kolbenstange, über einen mittleren Ankoppelpunkt 36 mit der Koppelstange, und über einen zweiten äußeren Ankoppelpunkt 38 mit der zweiten Kolbenstange verbunden. Wird eine Kraft F auf das Bremspedal 16 ausgeübt, so wird der Waagebalken 20 als Ganzes verschoben, und die Kolben 26, 30 beaufschlagen die jeweiligen Hauptbremszylinderkammern 68, 72 der Hauptbremszylinder 28, 32. Die auf die Kolben 30, 26 wirkende Kraft liegt bei gleich großen Hauptbremszylindern 28, 32 dabei in einem Verhältnis, das durch ein Abstandsverhältnis der Abstände von dem mittleren Ankoppelpunkt 36 zu dem ersten äußeren Ankoppelpunkt 34 bzw. zu dem zweiten äußeren Ankoppelpunkt 38 bestimmt ist. Es ist anzumerken dass der mittlere Ankoppelungspunkt 36 über eine Führung und einen geeigneten Antrieb auf dem Waagebalken 22 verstellbar ist.
-
Den Hauptbremszylindern 28 und 32 sind Fluidleitungen 40, 42 nachgeordnet, welche die Hauptbremszylinderkammern 68, 72 mit den Radbremszylindern 44-47 verbinden. Genauer gesagt, ist eine erste Fluidleitung 40 über einen Fluidanschluss 68a an die erste Hauptbremszylinderkammer 68 angeschlossen und verzweigt sich im weiteren Verlauf zu ersten Radbremszylindern 44, 45, die an den Rädern 10, 11 der Vorderachse 6 angreifen, um den ersten Bremskreis 2 zu bilden. Gleichermaßen ist eine zweite Fluidleitung 42 über einen Fluidanschluss 72a an die zweite Hauptbremszylinderkammer 72 angeschlossen und verzweigt sich im weiteren Verlauf zu zweiten Radbremszylindern 46, 47, die an den Rädern 12, 13 der Hinterachse 8 angreifen, um den zweiten Bremskreis 4 zu bilden.
-
Wenn die Hauptbremszylinderkammern 68, 72 durch die zugehörigen Kolben 26, 30 beaufschlagt werden, wird das in den Hauptbremszylinderkammern 68, 72 befindliche Bremsfluid durch die Fluidleitungen 40, 42 zu den Radbremszylindern 44-47 verschoben. Da die von den Kolben 26, 30 ausgeübten Kräfte je nach Abstandsverhältnis der Ankoppelungspunkte 34, 36, 38 unterschiedlich sein können, kann auch der Druck unterschiedlich sein, der in den Fluidleitungen 40 und 42 herrscht. Das unter Druck stehende Bremsfluid wirkt auf die Radbremszylinder 44-47 an den Vorderrädern 10, 11 beziehungsweise Hinterrädern 12, 13 ein. Das Verhältnis der Drücke bestimmt daher unmittelbar das Verhältnis der Bremsmomente, die auf die Räder 10-13 wirken. Durch geeignete Einstellung des Abstandsverhältnisses der Ankoppelungspunkte 34, 36, 38 an dem Waagebalken 22 kann die Balance bzw. Bremskraftverteilung an den Vorderrädern 10, 11 und den Hinterrädern 12, 13 festgelegt werden. Dies kann für das Fahrzeug allgemein, vor einer Fahrt in Abstimmung auf eine bestimmte Strecke (Rennstrecke), oder in Erwartung eines bestimmten Streckenverlaufs während der Fahrt (aber nicht während eines einmal eingeleiteten Bremsvorgangs) geschehen.
-
In an sich bekannter Weise stehen die Hauptbremszylinderkammern 68, 72 über Ausgleichsleitungen 82, 84, die an jeweiligen Ausgleichsanschlüssen 68b, 72b der Hauptbremszylinderkammern 68, 72 angeschlossen sind, mit einem drucklosen, d.h., unter Atmosphärendruck stehenden Ausgleichsbehälter 80 in Verbindung. Die Ausgleichsanschlüsse 68b, 72b (auch als Schnüffelbohrungen bezeichnet) befinden sich nahe der Ausgangslage der jeweiligen Kolben 26, 30 in Verbindung mit den Hauptbremszylinderkammern 68, 72 und werden bei Einleiten eines Bremsvorgangs von den Kolben 26, 30 überfahren, so dass die Verbindung mit den Hauptbremszylinderkammern 68, 72 unterbrochen wird. Bei Zurückfahren der Kolben 26, 30 in ihre Ausgangsstellungen werden die Ausgleichsanschlüsse 68b, 72b erneut überfahren, sodass die Verbindung mit den Hauptbremszylinderkammern 68, 72 wiederhergestellt wird und die Bremskreise 2, 4 drucklos werden.
-
Zusätzlich ist der erste Hauptbremszylinder 28 mit einem Drosselanschluss 68c, der in Richtung eines Hubs des Kolbens 26 etwa auf gleicher Höhe wie der Fluidanschluss 68a mit der ersten Hauptbremszylinderkammer 68 in Verbindung steht, versehen. An dem Drosselanschluss 68c ist eine Drosselleitung 86 angeschlossen, die zu einer Drosseleinheit 90 führt. Die Drosseleinheit 90 ist ausgangsseitig über eine Abströmleitung 88 mit dem Ausgleichsbehälter 80 verbunden. Auf diese Weise ist die erste Hauptbremszylinderkammer 68 über die Drosseleinheit 90 auch während einer Bremsung mit dem drucklosen Ausgleichsbehälter 80 verbunden.
-
Die Wirkung der Drosseleinheit ist nun folgende: Bei Einleitung eines Bremsvorgangs über das Bremspedal 16 stellt sich zunächst der durch das Abstandsverhältnis der Ankoppelungspunkte 34, 36, 38 an dem Waagebalken 22 bestimmte Bremskraftverhältnis zwischen Vorderachse 6 und Hinterachse 8 ein. Da aber die erste Hauptbremszylinderkammer 68 über die Drosseleinheit 90 mit dem Ausgleichsbehälter 80 verbunden ist, strömt Bremsfluid aus dem ersten Bremskreis 2 im Laufe der Zeit je nach einem durch die Drosseleinheit 90 ausgeübten Strömungswiderstand mehr oder weniger schnell in den Ausgleichsbehälter 80 ab. Dadurch nimmt der Fluiddruck in dem ersten Bremskreis 2 mit der Zeit ab, und das Bremskraftverhältnis (die Bremsbalance) verschiebt sich mit der Zeit mehr zu der Hinterachse 8 hin. Das kann in Situationen hilfreich sein, in welchen beispielsweise vor einer Kurve ein starkes Anbremsen erfolgt, was aufgrund der Lastverteilung zu den Vorderrädern hin einen hohen Anteil an Bremskraft auf den Vorderrädern erlaubt bzw. verlangt, aber eine sehr hohe Bremskraft auf den Vorderrädern bei Einlenken in die Kurve hinderlich ist, da zu der Längsdynamik des Fahrzeugs noch die Querdynamik hinzukommt und aufgrund des Lenkeinschlag auch Querkräfte (Seitenführungskräfte) hinzukommen, die zu einem Blockieren der Vorderräder führen können. Daher kann dann eine Verlagerung der Bremsbalance mehr zu den Hinterrädern bei Einleiten einer Kurvenfahrt bei gleichzeitiger Bremsung vorteilhaft sein. Die selbsttätige Variierung der Bremsbalance durch die Drosseleinheit 90 während des Bremsvorgangs ermöglicht dies ohne Zutun des Fahrers und erlaubt somit eine sicherere gebremste Kurvenfahrt.
-
2 bis 5 zeigen konkrete Ausführungsvarianten der Drosseleinheit 90 von 1. Dabei ist eine Strömungsrichtung auf der Zuströmseite (Drosselleitung 86) mit einem Pfeil gekennzeichnet.
-
Den Drosseleinheiten 90 der in 2 bis 5 gezeigten Varianten ist ein zylindrisches Gehäuse 91 und eine darin angeordnete Drosselplatte 92, die eine Bohrung 92a aufweist, gemeinsam. Die Drosselplatte 92 bringt dem über die Drosselleitung 86 zuströmenden Fluid einen Widerstand entgegen, da das Fluid über die Bohrung 92a nur verzögert abströmen kann, sodass bei einem Druckgefälle zwischen der Zuströmseite (Drosselleitung 86) und der Abströmseite (Abströmleitung 88) kein sofortiger, sondern ein verzögerter Druckausgleich stattfindet. Die physikalischen Verhältnisse einer solchen Drosselplatte sind an sich bekannt, sodass eine weitere Erläuterung hier weggelassen werden kann.
-
Bei der in 2 gezeigten Variante ist die Drosselplatte 92 fest in dem Gehäuse 91 montiert. Es erfolgt ein linearer Druckabbau und somit ein linearer Verlauf einer Balanceverschiebung von der Vorderachse 6 (1) zu der Hinterachse 8 (1) mit einer fest vorgegebenen Verschiebungscharakteristik.
-
Die in 3 gezeigte Variante unterscheidet sich von der Variante von 2 darin, dass die Bohrung 92a durch ein verstellbares Verstellelement 94 ganz oder teilweise verschließbar bzw. freigebbar ist. Die Verschiebung des Verstellelements 94 kann durch an sich bekannte Maßnahmen wie etwa mechanisch über ein Gestänge, einen Hebeltrieb, einen Gewindetrieb, einen Schneckentrieb oder dergleichen, elektromagnetisch, piezoelektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder auf andere geeignete Weise bewerkstelligt werden. Die Verschiebung kann sich auf eine Justierung in einer Werkstatt beschränken, kann aber auch eine freie Verstellung während der Fahrt, ggf. sogar während einer Bremsung umfassen. Die Verstellung kann durch einen Fahrer, durch eine Steuereinheit auf der Grundlage bestimmter Sensorinformationen oder (insbesondere im Rennsport) per Funk veranlasst werden.
-
Die in 4 gezeigte Variante unterscheidet sich von der Variante von 2 darin, dass die Drosselplatte 92 innerhalb des Gehäuses 91 linear verschiebbar gelagert ist und sich gegen die Abströmseite mittels einer Feder 96 abstützt. Die Feder 96 ist hier, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, eine Feder mit einer linear-progressiven Federcharakteristik, d. h., dass die Federkraft mit größer werdendem Federweg steigt. Die Federcharakteristik ist so ausgelegt, dass bei Einleiten eines Bremsvorgangs ab einem bestimmten Bremsdruck die Drosselplatte 92 zunächst gegen die Feder 96 zurückweicht, um dann mit fortschreitendem Abströmen des Fluids über die Bohrung 92a in ihre Ausgangsposition zurückzukehren. Durch das Zurückweichen der Drosselplatte 92 wird das Volumen des ersten Bremskreises 2 vergrößert, was diesen „weicher“ macht. D.h., dass ohne Veränderung der über das Abstandsverhältnis an dem Waagebalken 22 (1) vorgegebenen Grundabstimmung die Bremsbalance ab einer bestimmten Bremsstärke wenigstens für eine gewisse Zeit zu Anfang der Bremsung zur Hinterachse 8 (1) hin verschoben wird. Das kann ein Blockieren der Vorderräder in bestimmten Fahrsituationen vermeiden helfen.
-
Die in 5 gezeigte Variante unterscheidet sich von der Variante von 4 darin, dass zusätzlich zu der Feder 96 noch eine zweite Feder 98 hinzukommt, die erst dann mit der Drosselplatte 92 in Kontakt kommt, wenn die erste Feder 96 bereits um einen bestimmten Weg komprimiert ist. Dadurch wird eine stufig-progressive Federcharakteristik verwirklicht, die dem Zurückweichen der Drosselplatte 92 bei sehr starkem Bremsdrücken noch höheren Widerstand entgegenbringt.
-
Die Variante der 3 kann mit den Varianten der 4 oder 5 kombiniert werden.
-
6 zeigt eine Abwandlung der in 1 gezeigten Bremsanlage. Die Abwandlung betrifft die Anordnung der Drosseleinheit 90. Im Unterschied zu der Anordnung in 1, wo die Drosseleinheit 90 als ein zusätzliches Bauteil ausgebildet ist, ist die Drosseleinheit 90 bei der Abwandlung gemäß 6 innerhalb des ersten Hauptbremszylinders 28 in einem gemeinsamen Gehäuse mit der ersten Hauptbremszylinderkammer 68 angeordnet. Dabei können alle Varianten der 2 bis 5 verwirklicht werden.
-
Nun wird anhand der 7 eine hydraulische Bremsanlage 100 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Die hydraulische Bremsanlage 100 unterscheidet sich von der Bremsanlage 1 des ersten Ausführungsbeispiels von 1 darin, dass die Hauptbremszylinderkammern 68, 72 in einem gemeinsamen Gehäuse eines Tandem-Hauptbremszylinders 60 angeordnet sind. Der Tandem-Hauptbremszylinder 60 weist einen ersten Zylinderraum 62 und einen zweiten Zylinderraum 64 auf. Der erste Zylinderraum 62 nimmt den ersten Kolben 26 auf, und der zweite Zylinderraum 64 nimmt den zweiten Kolben 30 auf, der mit dem ersten Kolben 26 durch eine Kolbenverbindungsstange 66 fest verbunden ist. Der erste Zylinderraum 62 ist von dem zweiten Zylinderraum 64 durch eine Wand 70, die auch eine Begrenzung für die erste Hauptbremszylinderkammer 68 bildet, getrennt. Die Kolbenverbindungsstange 66 erstreckt sich durch die Wand 70 hindurch und ist gegen diese radial abgedichtet. Bei dieser Tandemanordnung ist das grundsätzliche Bremskraftverhältnis fest vorgegeben und hängt von den auch Volumina der Hauptbremszylinderkammern 68, 72 ab.
-
Wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in 7 die erste Hauptbremszylinderkammer 68 dem ersten Bremskreis 2 mit den ersten Radbremszylindern 44, 45 der Räder 10, 11 der Vorderachse 6 zugeordnet und ist die zweite Hauptbremszylinderkammer 72 dem zweiten Bremskreis 4 mit den zweiten Radbremszylindern 46, 47 der Räder 12, 13 der Hinterachse 8 zugeordnet. Der Anschluss der Fluidleitungen 40, 42 und der Ausgleichsleitungen 82, 84 an den Hauptbremszylindern 68, 72 ist dem ersten Ausführungsbeispiel ebenso analog wie die Verbindung der zweiten Hauptbremszylinderkammer 72 mit dem Ausgleichsbehälter 80 über die Drosseleinheit 90. Die Drosseleinheit 90 kann analog dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Varianten und Abwandlungen nach 2 bis 6 ausgebildet sein. Zum weiteren Verständnis der Wirkungsweise der Bremsanlage 100 wird auf die Beschreibung der Bremsanlage 1 gemäß 1 sowie ihrer Varianten und Abwandlungen gemäß 2 bis 6 verwiesen.
-
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, - varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind rein schematisch und schränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein, sondern dienen nur deren beispielhafter Veranschaulichung. Es versteht sich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise ausgeführt und abgewandelt werden kann, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.
-
Die Position des Drosselanschlusses 68c in Bezug auf den Kolbenweg kann je nach Anforderung und Auslegung festgelegt sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Drosselanschluss 68c wenigstens auf Höhe des Fluidanschlusses 68a liegt, so dass die Wirkung der Drosseleinheit 90 bei jeder Bremsung und bei jedem Kolbenhub eintritt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Drosselanschluss 68c mehr zu dem Kolben 26 hin liegt, ggf. so weit, dass der Drosselanschluss 68c ab einem bestimmten Kolbenhub überfahren wird, so dass die Wirkung der Drosseleinheit 90 bei besonders starker Bremsung, etwa bei einer Notbremsung, nicht eintritt.
-
Die Ausgleichsanschlüsse 68b, 72b müssen nicht als Schnüffelbohrungen in der Zylinderwand ausgebildet sein, sondern können auch als Rückschlagventile auf einer Druckseite der Kolben 26, 30 ausgebildet sein.
-
Die Bremsanlage 100 nach 7 kann weiter dadurch abgewandelt sein, dass die Kolben 26, 30 hydraulisch gekoppelt und ggf. durch eine dazwischen angeordnete Feder beabstandet sind. Bei dieser Art von Tandem-Hauptbremszylinder entfällt die Trennwand 70.
-
Die Drosseleinheit 90 muss nicht mit dem Ausgleichsbehälter 80 verbunden sein, sondern kann einen eigenen Ausgleichsbehälter aufweisen oder mit einem gesonderten Ausgleichsbehälter verbunden sein.
-
Die Erfindung ist auch auf Fahrzeuge mit mehr als zwei Bremskreisen anwendbar. Beispielsweise kann jedem Rad eines Fahrzeugs ein eigener Bremskreis mit einer eigenen Hauptbremszylinderkammer zugeordnet sein. Es können auch mehr als zwei Achsen vorgesehen sein, etwa bei Lastkraftwagen, Bussen oder Schienenfahrzeugen. Im Übrigen kann jeder der Bremsanlagen 1, 100 dadurch abgewandelt werden, dass für jeden Radbremszylinder 44-47 eine eigene Fluidleitung mit einem eigenen Fluidleitungsanschluss vorgesehen ist.
-
Obschon in den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen eine Vielzahl von Einzelbestandteilen als der Bremsvorrichtung 14 zugehörig angenommen wurden, ist zu verstehen, dass eine Bremsvorrichtung im Sinne der Erfindung gemäß den beigefügten Patentansprüchen nur diejenigen Bestandteile, die in dem jeweiligen Patentanspruch genannt sind, aufweisen muss. Der Ausgleichsbehälter kann, muss aber nicht, als Bestandteil der Bremsvorrichtung 14 angesehen werden, er kann auch als eigenständiger Bestandteil der Bremsanlage gesehen werden. Der Ausgleichsbehälter kann ferner als dem ersten sowie dem zweiten Bremskreis 2, 4 zugeordnet angesehen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 100
- Bremssystem
- 2
- erster Bremskreis
- 4
- zweiter Bremskreis
- 6
- Vorderachse VA
- 8
- Hinterachse HA
- 10-13
- Rad (zwei Vorder-, zwei Hinter-)
- 14
- Bremsvorrichtung
- 16
- Bremspedal
- 18
- Koppelstange
- 20
- Waagebalken
- 22, 24
- Kolbenstange (erste, zweite)
- 26
- erster Kolben
- 28
- erster Hauptbremszylinder
- 30
- zweiter Kolben
- 32
- zweiter Hauptbremszylinder
- 34, 36, 38
- Ankoppelungspunkt (erster äußerer, mittlerer, zweiter äußerer)
- 40, 42
- Fluidleitung (erste, zweite)
- 44-47
- Radbremszylinder (zwei erste, zwei zweite)
- 60
- Tandem-Hauptbremszylinder
- 62, 64
- Zylinderraum (erster, zweiter)
- 66
- Kolbenverbindungsstange
- 68
- erste Hauptbremszylinderkammer
- 68a
- Fluidleitungsanschluss
- 68b
- Ausgleichsanschluss („Schnüffelbohrung“)
- 68c
- Drosselanschluss
- 70
- Trennwand
- 72
- zweite Hauptbremszylinderkammer
- 72a
- Fluidleitungsanschluss
- 72b
- Ausgleichsanschluss („Schnüffelbohrung“)
- 80
- Ausgleichsbehälter
- 82, 84
- Ausgleichsleitungen
- 86
- Drosselleitung
- 88
- Abströmleitung
- 90
- Drosseleinheit
- 91
- (zylindrisches) Gehäuse
- 92
- Drosselplatte
- 92a
- Bohrung
- 94
- Verstellelement
- 96, 98
- Feder
- F
- Pedalkraft
