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Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanisch betätigte Bremse für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind motorisierte Zweiräder mit mechanisch ausgeführten Seilzugbremsen, bei denen der Bremshebel über einen Seilzug mit einer Radbremseinheit zum Erzeugen eines Bremsmomentes verbunden ist. Aus Kostengründen wird bei derartigen Zweirädern auf eine aufwändigere, hydraulische Bremseinrichtung verzichtet oder lediglich ein Bremskreis an einem Rad mit einer hydraulischen Bremseinrichtung versehen, wohingegen der zweite Bremskreis am anderen Rad nur mechanisch ausgebildet ist. Derartige seilzugbetätigte Bremssysteme können jedoch einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau aufweisen und besitzen außerdem ein verhältnismäßig geringes Sicherheitsniveau, verglichen mit aufwändigen Bremssystemen in Motorrädern, die beispielsweise mit einem Antiblockiersystem ausgestattet sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen das Sicherheitsniveau bei mechanisch betätigten Bremsen für Fahrzeuge zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße mechanisch betätigte Bremse kann in motorisierten Fahrzeugen eingesetzt werden, insbesondere in Einspurfahrzeugen bzw. Zweirädern wie zum Beispiel Motorrollern, Kleinkrafträdern oder Motorrädern. Darüber hinaus ist auch ein Einsatz bei motorgetriebenen Mehrspurfahrzeugen wie Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen oder landwirtschaftlichen Fahrzeugen möglich.
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Die mechanisch betätigte Bremse weist einen mechanischen Grundaufbau auf und umfasst ein Bremsbetätigungselement wie zum Beispiel einen Handbremshebel oder ein Fußbremspedal, wobei die vom Fahrer erzeugte Bewegung des Bremsbetätigungselementes über ein Übertragungselement auf eine Radbremseinheit übertragbar ist.
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Die mechanisch betätigte Bremse ist beispielsweise als Seilzubremse ausgeführt und weist als Übertragungselement einen Seilzug auf. Alternativ zu einem Seilzug kann die Bewegungsübertragung von dem Bremsbetätigungselement auf die Radbremseinheit auch über ein sonstiges mechanisches Bauteil erfolgen.
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Um ein derartiges, mechanisch in einfacher Weise ausgeführtes Bremssystem in kostengünstiger Weise mit einem Bremsregelsystem aufrüsten zu können, werden in die mechanisch betätigte Bremse zwei Hydraulikzylinder sowie ein Bremsregelsystem integriert. Das Übertragungselement, welches mit dem Bremsbetätigungselement zusammenhängt, ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem ersten Hydraulikzylinder verbunden, der über ein Bremsregelsystem hydraulisch mit einem zweiten Hydraulikzylinder gekoppelt ist. Dieser zweite Hydraulikzylinder ist mechanisch mit der Radbremseinheit verbunden. Die Aufrüstung der mechanisch betätigten Bremse umfasst demzufolge zwei Hydraulikzylinder, die in das Bremssystem integriert werden, sowie ein zwischen den beiden Hydraulikzylindern liegendes Bremsregelsystem, über das die Hydraulikzylinder hydraulisch miteinander gekoppelt sind.
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Eine mechanisch betätigte Bremse wie zum Beispiel eine Seilzugbremse kann in einfacher Weise mit den Hydraulikzylindern und dem Bremsregelsystem nachgerüstet bzw. ausgestattet werden. Dies ermöglicht es, mit einem nur verhältnismäßig geringen konstruktiven und finanziellen Aufwand eine mechanische Bremse, beispielsweise eine Seilzugbremse aufzurüsten und mit einem Bremsregelsystem auszustatten, welches eine Modulation des Bremsdrucks erlaubt. Es können Standardbauteile, insbesondere ein Standard-Bremsregelsystem verwendet werden, welches lediglich mit seiner Parametrierung an die mechanisch betätigte Bremse angepasst werden muss.
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Das Bremsregelsystem ermöglicht eine Bremsdruckmodulation und damit beispielsweise die Realisierung eines Antiblockiersystems ABS. Gegebenenfalls kann das Bremsregelsystem auch für weitere Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine Bremsdruckmodulation erforderlich ist, beispielsweise als Bestandteil eines elektronischen Stabilitätsprogramms ESP oder für eine Erhöhung des aufzubringenden Bremsmomentes.
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Da das Bremsregelsystem einschließlich der beiden Hydraulikzylinder in eine bestehende mechanisch betätigte Bremse integriert werden kann, können die mechanischen Komponenten der mechanisch betätigten Bremse mit dem Bremsbetätigungselement sowie dem Übertragungselement weitgehend unverändert übernommen werden. Dies reduziert den Anpassungs- und Aufrüstungsaufwand für die Integration des Bremsregelsystems.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der zweite Hydraulikzylinder über ein weiteres Übertragungselement, beispielsweise einen Seilzug mit der Radbremseinheit verbunden. Es besteht somit sowohl zum ersten als auch zum zweiten Hydraulikzylinder eine Kopplung über ein mechanisches Übertragungselement, beispielsweise eine Seilzugkopplung.
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Der erste Hydraulikzylinder und der zweite Hydraulikzylinder sind über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden, so dass die Hydraulikräume in den Hydraulikzylindern über die Hydraulikleitung miteinander kommunizieren. Das Bremsregelsystem ist in die Hydraulikleitung eingeschleift, wobei eine Bremsung sowohl ohne Eingriff des Bremsregelsystems als auch mit Eingriff des Bremsregelsystems möglich ist. Sofern kein Bremsregeleingriff erfolgt, kommunizieren die Hydraulikräume in den Hydraulikzylindern über die Hydraulikleitung ohne Einflussnahme durch das Bremsregelsystem miteinander. Dagegen erfolgt bei aktiviertem Bremsregelsystem eine Druckmodulation im Hydraulikmedium, welches durch die Hydraulikleitung strömt, falls ein Regeleingriff erforderlich ist.
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Die Hydraulikzylinder können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Es ist sowohl eine übersetzungsneutrale Ausführung möglich, bei der über die beiden Hydraulikzylinder keine Verstärkung der Bremskraft erfolgt, als auch eine bremskraftverstärkende Ausbildung mit einem hydraulischen Übersetzungsverhältnis größer als 1.
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Die mechanisch betätigte Bremse kann Teil eines Bremssystems mit mehreren Bremskreisen sein. Bei Zweirädern weist das Bremssystem vorteilhafterweise zwei Bremskreise auf, wobei einer der Bremskreise von der mechanisch betätigten Bremse gebildet wird. Der zweite Bremskreis ist entweder ebenfalls als mechanisch betätigte Bremse ausgeführt und kann analog zur ersten mechanisch betätigte Bremse mit zwei Hydraulikzylindern und einem Bremsregelsystem ausgebildet sein. In Betracht kommt aber auch eine Ausführung des zweiten Bremskreises als hydraulischer Bremskreis.
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Das Bremsregelsystem ist vorteilhafterweise als eine vorgefertigte Baueinheit ausgeführt, welche in die mechanisch betätigte Bremse integriert und zwischen den beiden Hydraulikzylindern angeordnet werden kann. Das Bremsregelsystem umfasst eine Hydraulikpumpe, welche von einem Pumpenmotor angetrieben wird und Hydraulikfluid aus einem Bremszylinder ansaugt. Die Hydraulikpumpe bzw. der Pumpenmotor wird von einem zugeordneten Regel- bzw. Steuergerät gesteuert, in welchem als Eingangssignale Informationen über den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs verarbeitet werden, insbesondere die Raddrehzahlen des Fahrzeugs und der aktuelle Hydraulikdruck im Bremssystem. Das Bremsregelsystem ist über Einlass- und Auslassventile in den Hydraulikkreislauf der Bremse integriert, wobei über eine Ansteuerung der Ventile sowie der Hydraulikpumpe bzw. dem Pumpenmotor eine Bremsdruckmodulation erreicht wird. Sofern keine Bremsdruckmodulation erforderlich ist, werden die Ventile so geschaltet, dass die Hydraulikleitung ohne Beeinflussung durch das Bremsregelsystem die beiden Hydraulikzylinder miteinander verbindet.
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Das Bremsregelsystem kann beispielsweise als Antiblockiersystem (ABS) zum Verhindern des Blockierens eines Rades eingesetzt werden. Das Antiblockiersystem kann Bestandteil eines elektronischen Stabilitätsprogrammes (ESP) sein, mit dem die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöht bzw. gewährleistet wird.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die einen hydraulischen Schaltplan eines Bremssystems für ein Zweirad zeigt.
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Das in der Figur gezeigte Bremssystem 1 für ein Zweirad wie zum Beispiel einem Motorroller weist zwei Bremskreise 2 und 3 auf, die jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind. Der erste Bremskreis 2 ist als Seilzugbremse ausgeführt und umfasst als Bremsbetätigungselement einen Handbremshebel 4, der über einen Seilzug 5 mit einem ersten Hydraulikzylinder 6 verbunden ist. Der Hydraulikraum des ersten Hydraulikzylinders 6 ist über eine Hydraulikleitung 7 mit einem Hydraulikraum eines zweiten Hydraulikzylinders 8 strömungsverbunden, der über einen weiteren Seilzug 9 mit einer Radbremseinheit 10 an dem Zweirad verbunden ist. Der erste Bremskreis 2 kann sowohl dem Vorderrad als auch dem Hinterrad zugeordnet sein.
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Bei einer Betätigung des Handbremshebels 4 wird der Seilzug 5 gespannt, wodurch der Hydraulikzylinder 6, wie mit dem Pfeil angedeutet, verstellt wird. Das hierbei verdrängte Hydraulikvolumen im Hyderaulikraum des Hydraulikzylinders 6 strömt über die Hydraulikleitung 7 in den Hydraulikraum des zweiten Hydraulikzylinders 8, der entsprechend verstellt wird, wobei die Verstellbewegung wie mit dem weiteren Pfeil angedeutet über den zweiten Seilzug 9 auf die Radbremseinheit 10 übertragen wird, in der ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt wird.
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Der zweite Bremskreis 3, der dem weiteren Fahrzeugrad zugeordnet ist, ist als ausschließlich hydraulischer Bremskreis ausgeführt. Dem zweiten Bremskreis 3 ist als Bremsbetätigungselement ebenfalls ein Handbremshebel 11 zugeordnet, der einen Bremszylinder 12 betätigt, woraufhin aus einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 13 Hydraulikfluid in eine Hydraulikleitung 14 gefördert wird, die mit der Radbremseinheit 15 am zweiten Rad verbunden ist. In der Hydraulikleitung 14 ist ein Einlassventil 16a angeordnet, das zwischen einer durchleitenden und einer sperrenden Stellung schaltbar ist. In einer Umgehungsleitung 18a zum Einlassventil 16a befindet sich ein ebenfalls schaltbares Auslassventil 17a sowie ein Hydraulikspeicher 19a. In der Umgehungsleitung 18a ist außerdem eine Hydraulikpumpe 20a angeordnet, die über einen Pumpenmotor 21 angetrieben wird. Die Hydraulikleitung 18a mündet über eine Drosselstelle 22a stromauf des Einlassventils 16a wieder in die Hydraulikleitung 14.
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Die Hydraulikpumpe 20a mit dem Pumpenmotor 21 ist Bestandteil eines Bremsregelsystems wie zum Beispiel eines Antiblockiersystems ABS zur Druckmodulation in der Radbremseinheit 15, um ein Blockieren des Rades zu verhindern. Hierbei wird das Einlassventil 16a geschlossen, so dass keine weitere Kraft mehr zur Bremsbetätigung erzeugt wird. Zugleich wird das Auslassventil 17a geöffnet zur Reduzierung des hydraulischen Drucks im Betätigungszylinder der Radbremseinheit 15, so dass das blockierende Rad sich wieder drehen kann.
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Die der Radbremseinheit 15 zugeordnete Hydraulikeinheit ist spiegelsymmetrisch doppelt vorhanden, wobei die Hydraulikkomponenten in die Hydraulikleitung 7 des ersten Bremskreises 2 integriert sind. Dementsprechend ist ein weiteres Einlassventil 16b in die Hydraulikleitung 7 des ersten Bremskreises 2 integriert, wobei das Einlassventil 16b von einer Umgehungsleitung 18b überbrückt wird mit einem darin angeordneten Auslassventil 17b, einem Hydraulikspeicher 19b, einer Hydraulikpumpe 20b und einer Drosselstelle 22b, über die die Umgehungsleitung 18b stromauf des Einlassventils 16b wieder in die Hydraulikleitung 7 mündet. Die Hydraulikpumpe 20b wird ebenso wie die Hydraulikpumpe 20a von dem Pumpenmotor 21 angetrieben.
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Diese Ausführung ermöglicht es, dass auch der erste, mechanisch ausgeführte Bremskreis 2 mit der Seilzugbremse mit einem Bremsregelsystem versehen wird. Analog zum hydraulischen Bremskreis 3 mit der Radbremseinheit 15 kann im Falle eines Blockierens der Radbremseinheit 10, die dem ersten Bremskreis 2 zugeordnet ist, durch Schließen des Einlassventils 16b und gleichzeitigem Öffnen des Auslassventils 17b der hydraulische Druck im Betätigungszylinder 8 reduziert werden, wodurch die Kraft auf den Seilzug 9 verringert wird, welche die Radbremseinheit 10 betätigt. Dementsprechend kann das blockierende Rad an der Radbremseinheit 10 wieder drehen, woraufhin das Auslassventil 17b wieder geschlossen und das Einlassventil 16b geöffnet wird, so dass die Hydraulikleitung 7 der Betätigung des Handbremshebels 4 entsprechend wieder Hydraulikmedium vom ersten Zylinder 6 zum zweiten Zylinder 8 fördert und über den Seilzug 9 die Radbremseinheit 10 wieder betätigt wird.
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Die in der Figur gezeigte Ausführung ermöglicht die Integration eines Bremsregelsystems in die mechanische Seilzugbremse des Bremskreises 2. Hierfür müssen lediglich die beiden Hydraulikzylinder 6 und 8 an die Seilzüge 5 und 9 am Handbremshebel 4 bzw. der Radbremseinheit 10 angeschlossen werden, wobei die die beiden Hydraulikzylinder 6 und 8 verbindende Hydraulikleitung 7 durch das Bremsregelsystem geführt wird. Bei inaktivem Bremsregelsystem ist das stromlos geschaltete Einschaltventil 16b offen, das Ausschaltventil 17b stromlos geschlossen, so dass das Hydraulikmedium in der Hydraulikleitung 7 ohne Modulation vom Zylinder 6 zum Zylinder 8 transportiert wird; die Hydraulikpumpe 20b ist nicht aktiv.
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Bei aktiviertem Bremsregelsystem wird dagegen die Hydraulikpumpe 20b aktiviert, das Auslassventil 17b wird offen geschaltet und das Einlassventil 16b phasenweise geschlossen. Auf diese Weise kann der Druck in der Hydraulikleitung 7 moduliert werden.
