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Hydraulische Bremsbetätigungsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge
Durch die dynamische Achslastverlagerung wird beim Bremsen eines Fahrzeuges die
Vorderachse stärker belastet und die Hinterachse entsprechend entlastet. Es ist
bekannt, dieser Tatsache dadurch Rechnung zu tragen, daß in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck
im Bremssystem von einem bestimmten Schaltdruck an der auf das Vorderachsbremssystem
wirkende Druck gegenüber dem auf das Hinterachsbremssystem wirkenden erhöht wird,
und zwar durch Anwendung eines Stufenhauptzylinders, dessen Zylinderteil mit kleinerem
Durchmesser mit dem Vorderachsbremssystem verbunden wird.
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Eine andere Lösung der Aufgabe wurde darin erblickt, ein verzögerungsabhängiges
Ventil in die Druckleitung zu der Hinterachse einzuschalten, das eine Bremsdrucksteigerung
über eine festgelegte Höhe hinaus nur noch auf die Vorderachsdruckmittelleitung
zuläßt.
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Des weiteren ist es bekannt, von den Achslasten abgeleitete Kräfte
zur proportionalen Steuerung des in den Vorder- und Hinterachsdruckmittelleitungen
vom Hauptbremszylinder erzeugten Druckes heranzuziehen.
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Andere bekannte Vorrichtungen benutzen die Veränderlichkeit der Größe
der Achslasten durch Einschalten von geeigneten Nehmerzylindern zwischen Federung
und Fahrgestell zur Vergrößerung der Bremskraft, die auf solche Weise proportional
zur Durchbiegung oder Streckung der Federung verstärkt wird. Der Umstand, daß die
Verstärkung schon mit der kleinsten Achslastverschiebung einsetzt, ist als ein Nachteil
dieser Lösung anzusehen.
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsbetätigungsanlage für
Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit automatischer, lastabhängiger Steuerung
in Verbindung mit einem Bremskraftverstärker, der als Hydraulikzylinder ausgebildet
ist und mit einem zusätzlichen hydraulischen Druck auf die Vorderradbremszylinder
einwirkt.
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Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Anlage mit einfachen
Mitteln so auszubilden, daß in den Vorderradbremszylindern von einem Schaltwert
an zusätzlich zum Hauptzylinderdruck der vom Verstärker erzeugte Druck zur Wirkung
kommt, so daß die Bremsdruckverteilung der Achslastverteilung angepaßt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verstärkerzylinder
durch den Verstärkerkolben in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die eine ständig
mit dem Hauptzylinder in Verbindung steht, während die andere an die Leitung vom
Hauptzylinder zu den Vorderradbremszylindern angeschlossen ist und durch ein druckabhängiges
Schaltorgan bei einem vorbestimmten Hauptzylinderdruck vom Hauptzylinder abgesperrt
wird, wonach die Verstärkung durch den Bremskraftverstärker einsetzt, dessen Gehäuse
am Fahrgestellrahmen befestigt ist und dessen Kolben sich über eine Feder an der
Vorderachse abstützt.
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Eine hydraulische Bremsbetätigungsanlage mit einem als Hydraulikzylinder
ausgebildeten Verstärker, dessen Druckraum an die vom Hauptzylinder zu den Vorderradbremszylindern
führende Leitung angeschlossen ist, und mit einem Schaltorgan, das bei einem bestimmten
Schaltwert die freie Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Vorderradbremszylindern
unterbricht, ist für sich allein nicht Gegenstand der Erfindung.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Bewegung des Verstärkerkolbens
vor dem Umschalten in an sich bekannter Weise durch hydraulische Blockierung vermieden
werden. Erfindungsgemäß ist bei einer Ausführungsart in dem Verstärkerkolben ein
druckabhängiges Ventil angeordnet, das bei Schaltdruck die durch den Verstärkerkolben
führende Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Vorderradbremszylindern unterbricht.
Ebenso kann dem Verstärkerkolben ein vom Hauptzylinderdruck beaufschlagter Steuerschieber
parallel geschaltet werden. In einer anderen Ausführungsart der Erfindung wird der
Verstärkerkolben in einem buchsenartigen Ventilglied verschiebbar angeordnet, das
in einem Gehäuse geführt ist. Dieses Ventilglied ist mit einer kegelförmigen Dichtungsfläche
versehen und sein Sitz wird von einem Gehäuseabsatz gebildet. Es wird über eine
sich am Gehäuse abstützende Feder an einen an der gegenüberliegenden Stirnseite
angeordneten Anschlag gedrückt. Der von dem Ventilglied und dem Gehäuse gebildete
Ringraum steht über
eine Bohrung mit dem Zylinderraum hinter dem
Verstärkerkolben in Verbindung. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß die Abstützung der auf den Kolbenstößel wirkenden Feder über eine Einstellschraube
erfolgt.
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Beim Bremsen wird infolge der dynamischen Achslastverlagerung die
Vorderachse stärker belastet, was eine Zusammendrückung der Vorderachsfedern zur
Folge hat. Dadurch wird der Abstand zwischen dem Fahrgestellrahmen und der Vorderachse
geringer und die sich auf die Vorderachse abstützende, auf den Kolben wirkende Feder
entsprechend zusammengedrückt. Die durch die stärkere Spannung der Feder erhaltene
Kraft wirkt nach dem Überschreiten des Schaltdrukkes zusätzlich zu dem vom Hauptzylinder
kommenden Flüssigkeitsdruck auf den Kolben des Bremskraftverstärkers und verstärkt
somit den Druck im Vorderachsbremssystem entsprechend der Zunahme der Vorderachslast.
Der Übersetzungsfaktor, d. h. das Verhältnis der Bremskraft auf die Vorderradbremszylinder
mit Verstärker zu der ohne Verstärker, wird von der jeweiligen Vorderachslast abhängig.
Je größer also die Vorderachslast wird, desto größer wird die Spannung der Feder
und damit auch die Verstärkung.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Zunächst sei die in Abb.1 dargestellte Ausführungsform beschrieben.
Das Gehäuse 1 des Bremskraftverstärkers ist an dem Fahrgestellrahmen 2 befestigt.
Der Verstärkerkolben 3 stützt sich über die Druckstange 4, eine Zwischenscheibe
5 und eine Feder 6 auf der Vorderachse 7 ab. Die Abstützung der Feder 6 auf' der
Vorderachse kann auch über eine an der Vorderachse angeordnete Einstellschraube
vorgenommen werden, mittels der die Vorspannung der Feder variiert werden kann.
Die vom Hauptzylinder kommende Leitung ist an die Gehäusebohrung 8 angeschlossen
und die zu den Vorderradbremszylindern führende Leitung an die Gehäusebohrung 9.
Die Gehäusebohrungen 8 und 9 münden in die beiden Zylinderkammern 10 und
11. Der freie Durchgang der Flüssigkeit vom Hauptzylinder zu den Radbremszylindern
erfolgt über eine ventilgesteuerte Bohrung 12. Der Kolben 3 stützt sich gegenüber
dem Gehäuse 1 über eine im Zylinderraum 11 angeordnete Feder 22 ab.
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Abb. 1 a zeigt eine vergrößerte Darstellung des Kolbens 3 mit Ventil
13. Vor der Bohrung ist eine Kugel 14 angeordnet, die unter Wirkung einer sich auf
einem Teil 15 abstützenden Feder 16 steht. Die Betätigung der Kugel 14 erfolgt beispielsweise
durch eine in der ; Aussparung 21 des Kolbens 3 angeordnete, einen Luftraum 20 abschließende
Membran 18 über ein auf der Membran 18 angeordnetes Druckglied 17. In dem Raum 20
ist zwischen Membran 1:8 und Kolben 3 eine Feder 19 angeordnet. , Die Wirkungsweise
der Anordnung ist nun folgende: Bei Bremsbetätigung wird vor Erreichen des Schaltdruckes
die vom Hauptzylinder kommende Druckflüssigkeit über das von dem Druckglied abgehobene
Ventil zu den Vorderradbremszylindern geleitet. Es lastet daher auf der Membran
18 stets der Hauptzylinderdruck. Bei einem bestimmten Hauptzylinderdruck, dem Schaltdruck,
wird der Luftraum 20 durch die Membran so stark zusammengedrückt, daß das an der
Membran 18 befestigte Druckglied 17 von der Kugel 14 abgehoben wird und diese unter
Wirkung der Feder 16 auf den vom Kolben 3 gebildeten Sitz gedrückt wird. Nach dem
Schließen des Ventils wirkt der Hauptzylinderdruck auf die Rückseite des Kolbens
3 und verschiebt diesen in Richtung einer Druckvergrößerung in der zu den Vorderradbremszylindern
führenden Leitung. Dieser auf den Kolben wirkende Hauptzylinderdruck wird durch
die Kraft der zwischen Kolben und Vorderachse angeordneten Feder entsprechend der
Zunahme der Vorderachslast verstärkt.
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In Abb. 2 ist ein Bremskraftverstärker dargestellt, bei dem an Stelle
des innerhalb des Verstärkerkolbens angeordneten Ventils ein Steuerschieber 25 parallel
zu dem Verstärkerzylinder 23 angeordnet ist. Der Verstärkerzylinder ist hierbei
ebenfalls an dem Fahrgestellrahmen, der in dieser Abbildung die Bezugsziffer 24
trägt, befestigt. Der Steuerschieber 25 ist dabei innerhalb der Bohrung 26 des Gehäuses
27 angeordnet und stützt sich über eine Feder 28 an dem Fahrgestellrahmen 24 ab.
In der Führungsbohrun- des Schiebers sind Ringräume bildende Ringnuten 30, 31 und
32 angeordnet. Die Ringnut 30 ist über eine Bohrung 33 mit der vom Hauptzylinder
kommenden Leitung verbunden. Von dieser Bohrung 33 zweigt eine Bohrung 34 ab. die
in den Raum 35 mündet, der über einen weiteren Kanal 36 mit dem einen Zylinderraum
39 eine Verbindung herstellt. In den von der Ringnut 31 gebildeten Ringraum mündet
eine Bohrung 37, an welche die zu den Vorderradbremszylindern führende Leitung angeschlossen
ist. Der Steuerschieber 25 ist ebenfalls mit einer ringförmigen Nut 29 versehen,
die derart bemessen ist, daß bei Mittelstellung des Schiebers 25 eine Verbindung
zwischen den Bohrungen 33 und 37 hergestellt ist. Der andere Zylinderraum 40 ist
über eine Bohrung 38 mit dem von der Ringnut 32 gebildeten Ringraum verbunden. Die
Abstützung des Verstärkerkoibens erfolgt auf die gleiche Art wie bei der Ausführungsform
gemäß Abb. 1. Die Stellung des Schiebers in der Abbildung entspricht der Stellung
nach dem Umschaltpunkt, also nach Trennung der direkten Verbindung zwischen dem
Hauptzylinder und den Vorderradbremszylindern.
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Vor Erreichen des Umschaltpunktes sind die Bohrungen 33 und 37 durch
den von der Ringnut 29 gebildeten Ringraum miteinander verbunden, so daß ein freier
Durchfluß des Druckmittels vom Hauptzylinder zu den Radbremszylindern gegeben ist.
Wenn der Hauptzylinderdruck den Schaltdruck erreicht hat, wird der vom Hauptzylinderdruck
beaufschlagte Steuerschieber 25 entgegen der Kraft der Feder 28 verschoben. Dadurch
wird die Verbindung zwischen der Bohrung 33 und der Bohrung 37 unterbrochen, so
daß das geförderte Druckmittel zwangläufig zu dem Zylinderraum 39 geführt wird.
Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen dem Zylinderraum 40 und der Bohrung
37 und damit zu den Vorderradbremszylindern freigegeben. Der Hauptzylinderdruck
wirkt jetzt auf den Verstärkerkolben und verschiebt diesen in der die Bremskraft
auf die Vorderradbremszylinder erhöhenden Richtung. Zusätzlich zu dem Hauptzylinderdruck
wirkt noch die Kraft der zwischen Fahrgestellrahmen und Kolben angeordneten Feder
und verstärkt den Bremsdruck entsprechend der Zunahme der Vorderachslast bei Bremsung.
Unterhalb des Schaltdruckes ist der Kolben blockiert, da kein Druckmittel aus dem
Zylinderraum 40 in die zu den Radbremszylindern führende Bohrung 37 geleitet werden
kann. Es wird infolge dieser Blockierung der
Nachteil vermieden,
daß Fahrbahnstöße in ungebremstem Zustand des Fahrzeuges oder bei Bremsungen mit
einem unterhalb des Schaltdruckes gelegenen Hauptzylinderdruck eine Bewegung des
Kolbens im Druckverstärker verursachen.
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Abb. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die Trennung
der Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Vorderradbremszylindern wird auch
hier durch ein druckabhängiges Absperrventil erreicht. Der Verstärkerkolben 45 ist
in einem im Verstärkergehäuse 46 verschiebbar angeordneten, buchsenartigen
Ventilglied 47 geführt. Das Ventilglied 47 wird mittels einer Feder
48 an einen stirnseitig am Gehäuse befindlichen Anschlag 49 gedrückt. Die
Gehäusebohrung 50, an welche die zu den Vorderradbremszylindern führende Leitung
angeschlossen ist, mündet in den Raum 51. Der Raum 51 ist über den Ringraum 52 mit
der Gehäusebohrung 53 verbunden, an welche die vom Hauptzylinder kommende Leitung
angeschlossen ist. Eine Bohrung 54 verbindet den Ringraum 52 mit dem Zylinderraum
55. Der Zylinderraum 56 weist in ungebremstem Zustand und unterhalb des Schaltpunktes
keine Verbindung zu dem Bremssystem auf, da das Ventilglied an den Anschlag gedrückt
ist und die Verbindung unterbricht. Das Ventilglied 47 weist eine kegelförmige Dichtungsfläche
57 auf, deren Sitz von dem Gehäuseabsatz 58 gebildet wird. Im übrigen ist das Gehäuse
46 ebenfalls am Fahrgestellrahmen 59 angeordnet und auch die Abstützung des Kolbens
unterscheidet sich in nichts von der in den anderen Ausführungsbeispielen beschriebenen
Form. Dadurch, daß in ungebremstem Zustand der Ventilkolben an einen Anschlag gedrückt
wird, wird der Kolben des Verstärkers hydraulisch blockiert.
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Vor Erreichen des Schaltdruckes wird das Ventilglied 47 gegen den
Anschlag 49 gedrückt, wodurch ein freier Durchfluß der Bremsflüssigkeit vom Hauptzylinder
zu den Vorderradbremszylindern gegeben ist. Ist der Hauptzylinderdruck gleich dem
erforderlichen Schaltdruck, so wird der Ventilkolben 47 gegen die Wirkung der Feder
48 verschoben, bis sich der Ventilkolben auf seinen vom Gehäuse gebildeten Sitz
58 aufsetzt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Vorderradbremszylindern
unterbrochen und gleichzeitig der Zylinderraum 56 mit der zu den Vorderradbremszylindern
führenden Leitung verbunden. Der Druck des Hauptzylinders wirkt nach dem Schaltpunkt
nicht mehr unmittelbar auf die Vorderradbremszylinder, sondern über den Verstärkerkolben.
Die rechte Seite des Schnittbildes zeigt die Stellung des Ventilgliedes 47 vor Erreichen
des Schaltdruckes, bei der also ein freier Durchfluß vom Hauptzylinder zu den Vorderradbremszylindern
gegeben ist, während die linke Seite des Schnittbildes die Stellung des Ventilgliedes
nach Erreichen des Schaltdruckes zeigt, in welcher also die Druckübertragung vom
Hauptzylinder zu den Radbremszylindern ausschließlich über den Verstärkerkolben
45 erfolgt. Der auf den Kolben wirkende Hauptzylinderdruck wird ebenso wie bei den
schon beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung durch die Kraft der Feder, über
die sich der Kolben auf der Vorderachse abstützt, entsprechend der Zunahme der Vorderachslast
verstärkt.