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Betätigungsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen, mit einer
Hilfskraftvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Betätigungsanlage, insbesondere
für Kraftfahrzeugbremsen, mit einer Hilfskraftvorrichtung, die unter Ausnutzung
eines Druckunterschiedes arbeitet und bei welcher in bekannter Weise ein erster,
mit einem Rückschlagventil versehener Druckmittelweg von einer Druckmittelquelle
zu einer die Hilfskraftvorrichtung steuernden Ventilvorrichtung führt und ein zweiter,
zu einem Behälter führender Druckmittelweg in den ersten Druckmittelweg so einmündet,
daß er über das Rückschlagventil mit der Druckmittelquelle verbunden ist.
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Es ist ferner eine Luftbremseinrichtung bekanntgeworden, bei der eine
primäre Druckmittelquelle einen als sekundäre Druckmittelquelle wirkenden Vorratsbehälter
auffüllt, welcher bei Ausfall der primären Druckmittelquelle die Bremskraftvorrichtung
mit Druckmittel versorgt. Bei der letztgenannten Einrichtung wird, wenn das Vakuum
in dem Behälter größer ist als in der Ansaugleitung, ein Ventil geöffnet, welches
den Behälter mit dem Steuerventil verbindet, und die Verbindung zur Ansaugleitung
durch ein zweites Ventil geschlossen.
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Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß in dem Vorratsbehälter
nicht immer das höchste von der Druckmittelquelle entwickelte Vakuum gespeichert
wird.
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Bei den bekannten Anlagen ist der Behälter zur Speicherung des Vakuums
unmittelbar an das Steuerventil angeschlossen. Da das Steuerventil nicht eine unbedingt
sichere Abdichtung gewährleistet, besteht bei den bekannten Ausführungen die Gefahr,
daß ein wenn auch geringfügiger Abf(uß bei stehendem Motor stattfindet, so daß aus
diesem Grunde ein Reservevakuum, das in Notfällen oder bei stillstehendem Motor
benötigt wird, nicht mehr vorhanden ist.
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Dieser Nachteil soll durch die Erfindung vermieden werden. Es soll
mit Sicherheit ein tatsächlich verfügbares Reservevakuum in der Höhe des höchsten
entwickelten Vakuums gespeichert werden, so daß für einen Notbetrieb die erforderliche
Sicherheit gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zweite
Druckmittelweg in an sich bekannter Weise über ein Ventil angeschlossen ist, das
als Rückschlagventil in Abhängigkeit von dem Druck in dem Behälter arbeitet und
in Abhängigkeit von der Bewegung des Betätigungsgliedes der die Hilfskraftvorrichtung
steuernden Ventilvorrichtung beim Betätigen dieses Gliedes gesteuert wird.
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Zweckmäßigerweise wird der Schließkörper des ; Ventils von einem Solenoid
gesteuert, welches in einem elektrischen Stromkreis liegt, der einen auf die Bewegung
des Betätigungsgliedes ansprechenden Schalter einschließt. Vorzugsweise weist das
Solenoid einen Tauchkern auf; der von einem Federglied belastet ist, welches den
Tauchkern bei stromlos gewordenem Solenoid im Sinne des Schließens des Ventils verstellt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels.
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Es zeigt Fig. 1 die schematische Ansicht einer sowohl durch Muskelkraft
als auch durch eine -Hilfskraftvorrichtung betätigbaren hydraulischen Bremsbetätigungseinrichtung
gemäß der Erfindung und Fig. 2 einen im größeren Maßstabe gehaltenen Schnitt durch
das gesteuerte Rückschlagventil und die zugehörigen Rohrleitungen der Bremseinrichtung
nach Fig.1.
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In Fig. 1 ist eine aus Hauptzylinder und Hilfskraftzylinder zusammengesetzte
bauliche Einheit ganz allgemein bei 10 angedeutet; da ihre besondere Ausbildung
nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, sind nur die Hauptteile derselben dargestellt.
Diese Einheit besteht aus einem Kraftzylinder 11 und einem an dessen Ende angebauten
hydraulischen Zylinder 12, aus welchem ein Druckmittel durch eine nicht dargestellte
Stange
oder einen Kolben verdrängt wird; diese Kolben od. dgl. stehen im Arbeitseingriff,
mit einem Kraftkolben 13, der einen Krafthub ausübt, wenn durch Betätigen eines
Steuerventils 14 mittels eines Pedals 15 und einer Verbindungsstange 16 beiderseits
des Kraftkolbens ein Druckunterschied hergestellt wird. Das Pedal 15 ist dabei am
freien Ende eines Schwenkarmes 15' angebracht. Die Verdrängung des Druckmittels
aus dem Zylinder 12 betätigt in bekannter Weise die Bremsen. Der Kraftzylinder 11
weist einen mit ihm aus einem Stück bestehenden Befestigungsflansch 17 auf, mit
dessen Hilfe er am Fußbrett 18' einer Trennwand 18 befestigt ist, die das Führerabteil
19 vom Motorabteil 20 des mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung auszurüstenden
Kraftfahrzeuges trennt.
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Die Hilfskraftvorrichtung kann entweder von der Bauart sein, bei der
in der Bremslösestellung beide Kolbenseiten durch die Außenluft beaufschlagt werden,
oder zu jener Bauart gehören, bei der in der Bremslösestellung auf beidenKolbenseitenUnterdruck
herrscht. Die Wahl der Bauart hängt von den Herstellung-, Einbau- und Verwendungsverhältnissen
ab. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß beide Kolbenkammern der Hilfskraftvorrichtung
in der Bremslösestellung mit der Außenluft in Verbindung stehen und daß zum Bremsen
eine der beiden Kammern mit einer Unterdruckquelle verbunden wird. Wenn nun unter
dieser Voraussetzung der Motor läuft und die Bremsen gelöst sind, gelangt der nachstehend
als »Unterdruck« bezeichnete Motoransaugdruck vom Saugstutzen 21 des Motors über
die Verbindungsleitung 22, die Kammer 23 eines noch zu beschreibenden Ventilmechanismus
(Fig. 2) und ein Einlaßrohr 24 zur Einlaßstelle 25 des Kraftverstärkers. An dieser
Stelle ist der Unterdruck von dem Raum 26 des Kraftzylinders 11 durch eine am gleitbar
gelagerten Steuerventil 14 vorgesehene ringförmige Schulter (nicht dargestellt)
geschieden. Die Außenluft steht durch ein Luftfilter 27 unmittelbar mit dem Raum
28 des Kraftzylinders und über nicht dargestellte, mit dem Steuerventil 14 zusammenwirkende
Durchlässe mit dem Raum 26 in Verbindung. Auf beiden Seiten des Kraftkolbens 13
herrscht atmospärischer Druck. Eine Rückführfeder 30 hält den Kolben in der Bremslösestellung.
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Um die Bremsen anzuziehen, wird das Pedal 15
niedergedrückt,
und dieses verschiebt das dem Kraftkolben 13 zugeordnete Steuerventil 14, wodurch
die Verbindung zwischen der Außenluft und dem Raum 26 des Kraftzylinders getrennt
und dieser Raum 26 mit der Unterdruckquelle verbunden wird. Dieser Unterdruck erzeugt
am Kraftkolben einen Druckunterschied, der diesen Kolben an den hydraulischen Zylinder
12 heranschiebt, wobei Druckmittel aus dem hydraulischen Zylinder verdrängt wird.
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Ein Unterdruckkessel 31 steht mit der Kammer 23 über eine Leitung
32 in Verbindung, die in einem Ventilsitz 33 endet. Ein Rückschlagventil 34, das
als Tellerventil dargestellt ist, kann als Sitz 33 zur Anlage kommen. Dieses Ventil
hat einen Kopf 34', der von einem elastisch nachgiebigen Stoff 34" überzogen ist,
um eine gute Abdichtung der Leitung 32 zu gewährleisten. Der Ventilkopf sitzt am
Ende des Solenoidkerns oder hin- und herbeweglichen Ankers 35, der einen Teil einer
Solenoidventilvorrichtung bildet, welche außer dem Rückschlagventil aus dem Tauchkern
noch ein Gehäuse 36, eine an der Masse liegende Spule 37 eine Stirnscheibe 38 und
eine Feder 39 aufweist.
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Die Spule 37 ist über einen Draht 40 mit der einen Klemme eines
Sehalters 41 verbunden, der der übliche Stoplichtschalter sein kann. Die andere
Klemme dieses Schalters ist über den Draht 42 mit der positiven Klemme einer Batterie
oder einer anderen Spannungsquelle 43 verbunden, deren negative Klemme bei 44 an
die Masse gelegt ist. Der Schalter 41 ist mit einem federbelastetem Stößel 45 versehen,
dessen nach unten vorstehender Kopf normalerweise am Bremspedalhebe115' anliegt,
wenn sich das Pedal 15 in der Bremslösestellung befindet, zu welchem Zeitpunkt der
Schalter ausgeschaltet ist. Wenn das Pedal niedergedrückt wird, um die Bremsen anzuziehen,
wird der Stößel 45 freigegeben und der Schalter 41 eingeschaltet.
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Das in die Kammer 23 hineinragende Ende des Rohres 22 ist mit einem
Rückschlagventil 46 versehen, das hier in Gestalt einer Membran oder Biegehaut dargestellt
ist, deren Mittelteil mit einem Knopf 48 ausgebildet ist, mit dessen Hilfe die Biegehaut
od. dgl. an einer gelochten Stirnscheibe 50 befestigt ist, während ihre Ränder unbefestigt
sind und sich unter der im Rohr 22 auftretenden Saugwirkung abheben und die Lochungen
52 aufdecken können.
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Arbeitsweise Wenn sich die Teile der Bremseinrichtung in der aus der
Zeichnung ersichtlichen Stellung befinden, sind die Bremsen gelöst und das Bremspedal
15 ist aufwärts- bzw. zurückgeschoben, so daß der Schalterstößel 45 eingedrückt
und der Schalter 41 ausgeschaltet ist. Infolgedessen ist die Solenoidspule 37 nicht
erregt und die Feder 39 hat den Tauchkern 35 derart verschoben, daß das Rückschlagventi134
geschlossen bzw. an das als Ventilsitz ausgebildete Ende 33 des Rohres 32 angepreßt
ist.
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Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß das Rückschlagventil 34 jederzeit
wirksam ist, um in dem Kessel oder Behälter 31 den höchsten Unterdruck einzufangen
und zurückzuhalten, der in dem System entwickelt wird, d. h. wenn der Motor läuft
und bevor die Solenoidwicklung 37 infolge des Niederdrückens des Pedals 15 erregt
wird, sooft am Rückschlagventil 34 ein Druckunterschied auftritt, der infolge der
Entwicklung eines stärkeren Unterdruckes als im Unterdruckkessel 31 die Kraft der
Feder 39 überwindet, so daß das Rückschlagventil 34 von seinem Sitz abgerückt wird,
um den im Saugstutzen 21 entwickelten höchsten Unterdruck einzufangen.
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Wird bei laufendem Motor das Bremspedal niedergedrückt, um die Bremsen
zu betätigen, dann bewirkt die Bewegung des Armes 15' das Einschalten des Schalters
41, die Spule 37 wird erregt und der Tauchkern 35 wird sich unter Überwindung der
Wirkung der Feder 39 verstellen. Alsdann rückt der Tauchkern 35 das Ventil 34 von
dem am Ende des Rohres 32 vorgesehenen Sitz 33 ab. Bei laufendem Motor und bevor
die Spule 37 erregt ist, um den Tauchkern 35 zu verstellen und das Ventil 34 zu
lüften, steht der Saug- oder Unterdruck des Saugstutzens 21 mit der Kammer 26 des
Kraftzylinders 11 über das Rohr 22 hinter dem Rückschlagventil46 in Verbindung,
welches das Absaugen der Luft zum Saugstutzen 21 über die Kammer 23, das Rohr 24
und bis zur Einlaßstelle 25 gestattet. Wie bereits erwähnt, hat das Niederdrücken
des Pedals 15 zur Folge, daß das Ventil 34
von seinem Sitz 33 abgerückt
wird. Dadurch wird der Unterdruckkessel 31 über das in die Kammer 23 reichende Rohr
32 der Saugwirkung des Saugstutzens ausgesetzt. Wie bereits vorher beschrieben,
bewirkt das Niederdrücken des Pedals 15 eine Verschiebung des Steuerventils
14 im Kraftzylinder 11 und es entsteht am Kraftkolben 13 ein Druckunterschied,
der einen Krafthub zur Folge hat.
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Wird das Bremspedal 15 freigegeben, dann wird der Schalterstößel
45 durch den Hebel 15' eingedrückt, wodurch der Schalter
41 ausgeschaltet und somit der Stromkreis zur Spule 37 unterbrochen wird,
so daß die letztere stromlos wird. Die Feder 39 verschiebt alsdann den Tauchkern
35 in die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung, wodurch das Ventil 34 auf den
Ventilsitz 33 des Rohres 32 gedrückt wird und der Unterdruck in den Behälter oder
Kessel 31 übergreift.
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Falls der Motor bei fahrendem Fahrzeug aussetzt oder sooft der Unterdruck
des Saugstutzens 21 im Rohr 22 schwächer als im Kessel 31 ist, liegt
ein Notzustand vor, so daß das Notbremssystem in Tätigkeit tritt. Das Niederdrücken
des Pedals 15 wird zur Folge haben, daß die Spule 37 erregt, der Tauchkern
35
unter Überwindung der Kraft der Feder 39 verschoben und das Ventil
34 von seinem Sitz abgerückt wird, wie bereits dargelegt worden ist: Der Unterdruck
aus dem Kessel 31 wird alsdann in der Kammer 26 verfügbar, um den
Kraftzylinder 11 zu betätigen. Es ist zu bemerken, daß, wenn der im Rohr
22 herrschende Unterdruck kleiner als im Kessel 31 und in der Kammer 23 ist und
dadurch eine Notfallbedingung vorliegt, am Rückschlagventi146 ein Druckunterschied
auftritt, unter dessen Einfluß das Ventil 46 die Verbindung zwischen dem Rohr 22
und der Kammer 23 unterbrechen wird. Auf diese Weise steht eine Notbremsvorrichtung
zur Verfügung, die von der Ansaugwirkung des Saugstutzens unabhängig ist.
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Durch die Verwendung des gesteuerten Rückschlagventils wird jeglicher
Unterdruckverlust durch die Einlaßverbindung zum Kraftverstärker vermieden. Diese
Wirkung ist von großem Vorteil, da die Arbeitstoleranzen des Steuerventils
14 und des zugeordneten Mechanismus an der Stelle, wo die Rohrleitung 24
an den Kraftverstärker anschließt, gewöhnlich derart gewählt sind, daß sie Unterdruckreserve
nur für eine beschränkte Zeitspanne gewährleisten.