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Servobremseinrichtung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine
Servobremseinrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für solche Kraftfahrzeuge,
bei denen große Bremskräfte erforderlich sind. Derartige Bremseinrichtungen enthalten
ein Servorbremsgerät, das durch Druckluft oder Saugluft betätigt wird und das den
auf die Bremsen wirkenden Öldruck erzeugt. Um die Gefahr zu vermeiden, daß bei Ausfall
der Druck- oder Saugluft die Bremse nicht mehr betätigt werden kann, ist es bekannt,
einen weiteren öldruckzylinder vorzusehen und das Bremspedal so mit dem Ventil für
das Servogerät und dem Kolben dieses weiteren CSldruckzylinders zu verbinden, daß
bei leichtem Durchtreten des Pedals nur das Ventil betätigt wird, während bei starkem
Durchtreten des Pedals aus dem zusätzlichen Öldruckzylinder Öl in den öldruckzylinder
des Servogerätes gedrückt wird, wodurch der Öldruck erhöht oder bei Versagen der
Servovorrichtung erzeugt wird. Dabei wirkt aber der im zusätzlichen öldruckzylinder
erzeugte Druck dem vom Servogerät erzeugten Druck entgegen, d. h., der durch das
Pedal direkt erzeugte Öldruck versucht den Kolben des durch Druck- oder Saugluft
betätigten Servogerätes in seine Ruhelage zurückzudrücken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung zu
schaffen, bei der beim normalen Bremsen ein geringfügiges Durchtreten des Bremspedals
genügt, um die Bremsen mittels der Servovorrichtung anzuziehen, wobei das Pedal
seine Stellung beibehalten- kann und nicht weiter niedergetreten werden muß, um
einen stärkeren Bremsdruck einzusteuern. Bei stärkerem Durchtreten des Pedals soll
jedoch, wie bei den bekannten Vorrichtungen, durch direkte Einwirkung auf den Kolben
des Öldruckzylinders eine zusätzliche Bremswirkung erzielt werden, ohne daß dabei
der Tätigkeit der Servorvorrichtung entgegengewirkt wird. Zu diesem Zweck ist bei
einer Servobremseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem durch Druckluft oder Saugluft
betriebenen Servogerät, dessen Kolben auf einen Kolben eines Hydraulikhauptzylinders
einwirken kann, mit einer ein Einlaß- und ein Auslaßventil aufweisenden Ventileinrichtung
zum Steuern der Arbeit des Servogerätes, deren Einlaßventil bereits bei einem geringen
Hub des Bremspedals geöffnet wird und dann bei gleichbleibender Stellung des Bremspedals
während des Bremsvorganges geöffnet bleibt, und mit einer Einrichtung, mittels derer
durch weiteres Niedertreten des Bremspedals die Muskelkraft des Fahrzeugführers
eine Druckerhöhung im Hydraulikteil bewirken kann, erfindungsgemäß vorgesehen, daß
eine an das Bremspedal angelenkte Schubstange in an sich bekannter* Weise unabhängig
vom Servokolben auf den Haupt zylinderkolben-zinwirken kann und daß die Kraft des
Servokolbens überein besonderes Kraftübertragungsglied auf den Hauptzylinderkolben
übertragen wird. Zweckmäßigerweise ist dabei die Schubstange zentral durch Zylinder
und Kolben des Servogerätes geführt und das Kraftübertragungsglied ein Rohr, das
die Schubstange umgibt. Der Zylinder des Servogerätes kann in an sich bekannter
Weise aus zwei voneinander getrennten Kammern bestehen; wobei in jeder Kammer ein
Kolben angeordnet isi, der mit dem Kraftübertragungsglied verbunden ist. Ferner
können zur getrennten Erzeugung des Flüssigkeitsdruckes für Vorder- und Hinterräder
im Hauptzylinder in an sich bekannter Weise zwei Kolben dienen, die durch eine Feder
in Serie geschaltet sind.
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Das vom Bremspedal unmittelbar betätigte Gestänge und das Organ, das
die Bewegung des Kolbens des Servomotors auf den Kolben, der den Öldruck erzeugt,
überträgt, wirken dabei einerseits unabhängig voneinander auf diesen Kolben ein,
anderseits aber sind ihre Bewegungen -gleichgerichtet, so daß der durch Muskelkraft
erzeugte Öldruck nicht den Kolben des Servomotors zurückzudrücken sucht, sondern
von diesem unterstützt wird. Dadurch wird nicht nur erreicht, daß im Falle der Gefahr
der Fahrer durch kräftiges Durchtreten des Pedals die durch das Servogerät erzeugte
Bremswirkung verstärken kann und daß er auch beim Fehlen der Druck- bzw. Saugluft
die Bremse betätigen kann, sondern es wird auch erreicht, daß, wenn die Druck- oder
Saugluft nur vorübergehend
ausgefallen ist, beim Wiederansprechen
der Servovorrichtung diese die durch direkte Muskelkraft erzeugte Bremswirkung unterstützt
und damit den das Bremspedal betätigenden Fuß des Fahrers entlastet.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben.
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A b b. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung gemäß der Erfindung; A b b. 2 zeigt ebenfalls einen Längsschnitt durch
ein anderes Ausführungsbeispiel; A b b. 3 zeigt ebenfalls einen Längsschnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel; A b b. 4 zeigt schematisch die Gesamtanordnung
nach A b b. 1; A b b. 5 zeigt schematisch die Gesamtanordnung nach A b b. 2.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 1 und 4 besteht der Servomotor
aus einem Zylinder 1, einer Bremspedalstange 2, also der Schubstange, die coaxial
durch den Zylinder geführt ist und mit dem Bremspedal 3 so verbunden ist, daß sie
bei Betätigung des Bremspedals in axialer Richtung verschoben wird, einem Rohr 4,
das die Stange 2 umgibt und in seiner Längsrichtung verschiebbar ist, einem im Zylinder
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beweglichen Kolben 5, dem Servokolben, der auf dem Rohr 4 mittels der Schraubenmuttern
6 und 7 befestigt ist, Metallplatten 9 und 10, die zwischen der Mutter 6 und dem
Kolben 5 befestigt sind, einer Lederdichtung 8 zwischen dem Kolben 5 und der Metallplatte
10, einer Feder 11 zwischen dem an der Zylinderwand anliegenden Teil der Dichtung
8 und der Metallplatte 9, durch die die Dichtung an die Innenseite des Zylinders
1 mittels eines Ringes lla aus Fasermaterial angepreßt wird und einer Rückstellfeder
12, die den Kolben 5 zurückdrückt und zwischen diesem Kolben und der Innenseite
des rechten Endes des Zylinders 1 angeordnet ist.
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Der Hydraulik-Hauptzylinder 13 ist am rechten Ende des Zylinders 1
angebracht und enthält einen Kolben 14, der in diesem Zylinder verschiebbar ist,
so daß er durch das rechte Ende der mit dem Bremspedal verbundenen Schubstange 2
und durch das rechte Ende des Rohres 4 über eine Pufferpackung 15 nach rechts gedrückt
werden kann. Eine Dichtung 16 ist am Kolben 14 so angebracht, daß sie an der Wand
des Hauptzylinders 13 anliegt und sich mit dem Kolben 14 bewegt. Eine Rückstellfeder
17 ist im Zylinder 13 so angebracht, daß sie den Kolben 14 nach links drückt, und
durch ein Auslaßventil 18 kann die im Hauptzylinder erzeugte Druckflüssigkeit in
üblicher Weise den nicht gezeichneten Bremszylindern der Räder zugeführt werden.
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Am Servomotor sind ferner vorgesehen: Ein Gleit- ; läger 19 zur Führung
der Schubstange 2; Packungen 20, 21 und 22 und staubdichte Abschlußkappen 23 und
24. Ein Ventilzylinder 25 ist am Zylinder 1 angebracht und enthält eine Ventilstange
26, die in dem Zylinder längsverschiebbar und mit der Schubstange 2 des Pedalgestänges
durch einen Hebel 28 mittels des einstellbaren Kopfes 27 verbunden ist, der beispielsweise
aufgeschraubt und durch eine Kontermutter gesichert sein kann. Im Inneren des Ventilzylinders
befindet sich eine Platte 29 mit napfförmigem Querschnitt und Löchern 29 a und 29
b, die an einer Gummimembran 30 anliegt, die zwischen den beiden Teilen des Ventilzylinders
so angeordnet ist, daß sie diesen in eine rechte und eine linke Kammer teilt. An
der anderen Seite liegt an der Gummimembran eine ringförmige Platte 31 an, die durch
eine Feder angedrückt wird. Das Ventil umfaßt ein Einlaßventi132 und ein Auslaßventil
33. Ein Rohr 34 verbindet die rechte Kammer im Ventilzylinder 25 mit der linken
Seite des Innenraumes des Zylinders 1. Ferner sind Luftreiniger 35 und 36 vorgesehen
und ein Ölbehälter 38, der mit dem Hauptzylinder 13 durch ein Rohr 38 a verbunden
ist, und Ölauslässe 39 und 40, durch die die Bremszylinder der Vorderräder
und Hinterräder mit dem Hauptzylinder verbunden sind, sowie ein Druckluftbehälter
37, der mit dem Ventilzylinder 25 auf der rechten Seite des Ventils
32 durch das Rohr 37a in Verbindung steht und einen Absperrhahn 41 hat.
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Bei der Ausführungsform nach Ab b. 1 und 4 wird, wenn das Bremspedal
3 niedergetreten wird, die Stange 2 in axialer Richtung nach rechts bewegt und bewirkt
dadurch, daß auch der Kolben 14 im Hauptzylinder sich nach rechts bewegt, wodurch
der Druck des Öles, das aus dem Behälter 38 durch ein kleines Loch 13a in den Zylinder
13 geflossen ist, erhöht wird. Das unter Hochdruck stehende Öl öffnet das Ventil
18 und fließt zu den nicht dargestellten Bremszylindern der Vorder- und Hinterräder
durch die Zuleitungen 39 und 40. Gleichzeitig wird aber auch der Ventilstößel
26 des Ventils durch den Hebel 28, der am Stößel 2 angelenkt ist,
nach rechts bewegt. Durch die Verschiebung der Stange 2 nach rechts wird also auch
das Ventil betätigt, d. h., es wird das Einlaßventi132 geöffnet und das Auslaßventil33
geschlossen. Dementsprechend gelangt Druckluft aus dem Behälter 37 in die rechte
Kammer des Ventils 25 und von dieser durch das Rohr 34 in die linke Kammer des Zylinders
1 und drückt hier den Kolben 5 nach rechts, wobei das Rohr 4, an dem der Kolben
5 befestigt ist, ebenfalls nach rechts gedrückt wird, wobei es über die Schubstange
2 gleitet und seinerseits den Kolben 14 des Hauptzylinders über die Pufferpackung
15 nach rechts drückt. Auf diese Weise wird also anfangs die Bewegung des Bremspedals
durch die Schubstange 2 untmittelbar und dann durch die Druckluft und den Kolben
5 mittelbar auf den Kolben 14 übertragen, so daß dieser Kolben 14 mit großer Kraft
und rasch nach rechts gedrückt wird, wobei das Öl unter einem entsprechend hohen
Druck in die Bremszylinder gedrückt wird. Solange Druckluft vorhanden ist, braucht
das Bremspedal nur die kleinen, zum Steuern des Ventils erforderlichen Wege zurückzulegen.
Man kann aber das Bremspedal so weit bewegen, daß die vom Fahrzeugführer aufgebrachte
Kraft über die Schubstange 2 direkt auf den Kolben 14 wirkt.
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Beim Nachlassen des Bremspedals 3 bewegt sich die Stange 2 durch die
Wirkung der Feder 17 und der nicht dargestellten Pedalrückführfeder wieder in die
in A b b. 1 dargestellte Ausgangslage zurück. Gleichzeitig mit der Rückbewegung
der Stange 2 wird auch der Stößel 26 des Ventils durch den Hebel
28 wieder nach links gezogen, wobei das Einlaßventil 32 geschlossen und damit
das weitere Zufließen von Druckluft abgesperrt wird, während das Auslaßventil 33
geöffnet wird. Die Druckluft, die sich in der rechten Kammer des Ventilzylinders
25 befindet, kann nunmehr durch den Spalt zwischen dem Ring 31 und dem Ventilteller
33 und durch die Löcher 29a und 29 b in der Platte 29 entweichen, und entsprechend
sinkt
auch der Luftdruck in der linken Kammer des Zylinders 1 wieder auf Atmosphärendruck.
Dabei kehrt auch der Kolben 5 unter der Einwirkung der Rückführfeder 12 wieder in
seine in A b b. 1 dargestellte Ausgangslage zurück, und ebenso bewegt sich der Kolben
14 im Hauptzylinder unter der Wirkung der Feder 17 in seine linke Ausgangslage zurück,
wobei sich der Öldruck im Hauptzylinder 13 so vermindert, daß das Ventil 18 sich
schließt und die Bremsbetätigung der Bremszylinder beendet wird. Wenn dort dieser
Restdruck nicht erhalten bleibt, können die Bremsen nicht plötzlich betätigt werden,
da den Bremszylindern erst eine entsprechende Menge Drucköl zugeführt werden muß.
Insbesondere wird die Bremswirkung erst eintreten, nachdem das Bremspedal mehrmals
nacheinander durchgetreten wurde.
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Dadurch, daß die Schubstange 2 direkt auf den Kolben 14 des Hauptzylinders
einwirkt, wird erreicht, daß auch bei Störungen in der Drucklufterzeugung der Öldruck
im Hauptzylinder 13 beim Niedertreten des Bremspedals sofort ansteigt und eine rasche
Bremsung erzielt wird. Ferner wird dadurch, daß das Steuerventil durch einen Hebelmechanismus
28, der an der Schubstange 2 angelenkt ist, betätigt wird, erreicht, daß das Steuerventil
mit Sicherheit betätigt wird und daß die Betätigungsdauer des Servomotors durch
Einstellung der Länge des Ventilstößels 26 in sehr einfacher Weise eingestellt werden
kann.
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Die in A b b. 1 dargestellte Bremsvorrichtung kann auch, wie in A
b b. 2 dargestellt, abgeändert und als Vakuumsystem benutzt werden. Die Anordnung
nach A b b. 2 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach A b b. 1 mit folgender
Abweichung: Die Kammer im Zylinder 1 ist in bekannter Weise in zwei voneinander
getrennte Kammern 1 a und 1 b geteilt. In jeder dieser Kammern ist ein Kolben
5 a
bzw. 5 b bewegbar, die beide in ähnlicher Weise wie der Kolben 5 beim
Ausführungsbeispiel nach A b b.1 konstruiert sind, und diese Kolben 5 a und
5 b sind hintereinander auf demRohr 4 angeordnet und stehen unter der Wirkung
der Rückstellfeder 12. Die linke Kammer im Ventilzylinder 25 und die Kammern
1 a und 1 b sind durch ein Rohr 45 c und die Rohre 45 a, 45 b mit
einem Vakuumbehälter 43 verbunden. Der Vakuumbehälter 43 steht mit der Vakuumseite
der Maschine 42 durch ein Rückschlagventil 44 in Verbindung. Dieses Rückschlagventil
ist vorgesehen, um zu verhindern, daß sich das Vakuum im Behälter 43 vermindert,
wenn das Vakuum der Maschine absinkt.
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Die Betätigung der Bremsvorrichtung nach A b b. 2 ist im wesentlichen
die gleiche wie die der Vorrichtung nach A b b. 1, mit dem einzigen Unterschied,
daß hier Normalluft und Vakuum benutzt werden, an Stelle von Druckluft und Normalluft
bei der Vorrichtung nach A b b. 1 und daß die Kolben 5 a und 5 b miteinander
in Serie arbeiten. Es erübrigt sich daher, die Wirkungsweise der Vorrichtung nach
A b b. 2 nochmals ausführlich zu beschreiben.
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Die Bremsvorrichtung nach A b b. 3 entspricht im wesentlichen der
Vorrichtung nach A b b. 1, mit Ausnahme der Ausbildung des Öldruckzylinders. Bei
der Öldruckvorrichtung nach A b b. 3 sind außer den schon in A b b. 1 vorgesehenen
Teilen noch ein Bremsölbehälter 46, der in zwei Abteilungen geteilt ist, ferner
ein freier Kolben 47, der sich verschiebbar im öldruckzylinder 13 vor dem Kolben
14 befindet, ein Gleitstück 48, das sich zwischen dem Kolben 14 und dem freien Kolben
47 befindet, eine Rückführfeder 53 zwischen dem Kolben 14 und dem Gleitstück 48
sowie Dichtungen 49, 50 und 51 und ein Auslaßventil 52 vofgesehen.
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Das Öl aus dem Ölbehälter 46 wird getrennt durch die Löcher 13
a bzw. 13 b in die Kammer 14 a zwischen dem Kolben 14 und dem Gleitstück
48 und in eine weitere Kammer 51 a vor dem freien Kolben
47
eingeleitet. Wird der Kolben 14 in gleicher Weise, wie dies zu A b b. 1
beschrieben wurde, nach rechts gedrückt, so wird der Kolben 47 ebenfalls nach rechts
gedrückt, und der Öldruck in den Kammern 14 a und 51a wird erhöht, wobei
das Drucköl durch die Ventile 52 und 18 in die Druckölleitungen austritt und so
getrennt den nicht dargestellten Bremszylindern der Vorderräder und der Hinterräder
zugeführt wird und so die Bremsung bewirkt.
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Bei der Ausführungsform nach A b b. 3 sind also die Bremsvorgänge
in den Bremszylindern der Vorderräder und in den Bremszylindern der Hinterräder
voneinander unabhängig, so daß, selbst wenn bei einem Teil der Bremsvorgang unwirksam
bleibt oder durch irgendeine Störung unwirksam wird, beispielsweise durch Ölverlust
in einem Verbindungsrohr, die Bremswirkung in den Bremszylindern des anderen Teiles
voll erhalten bleibt, wodurch Störungen durch Ölverlust wirksam vermieden sind.