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Hydraulische Mehrkreis-Bremsanlage mit Hilfskraftvorricht,ung Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Mehrkreis-Bremsanlage mit Hilfskraftvorrichtung,
bei welcher der Bremsdruck für sämtliche hydraulische Kreise in üblicher Weise in
einem einzigen .zentralen FIauptzglinder erzeugt wird, der die in Tandem angeordneten
und jeweils den einzelnen fydraulikkreisen zugehörenden Druckkolben enthält.
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Die Hilfskraftvorrichtung an sich bildet keinen Teil der Erfindung.
Im Ausführungsbeispiel wird die An-Wendung des heute allgemein gebräuchlichen pneumatischen
Bremsverstärkers vorausgesetzt; der über die Ansaugleitung des Motors mittels Unterdruck
angetrieben wird. Es können aber_ebensogut Druckluftverstärker oder hydraulische
Hilfskraftvorrichtungen izur Verwendung-kommen.
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Ein engerer Gegenstand der Erfindung ist die'Gestaltung einer auf
dem Bremsfuss des Fahrers wirkenden feinfühligen und differenzierten 'Rückanzeige
der von der Hilfskraftvorrichtung ausgeführten Bremswirkung als Funktion des in
den Radzylindern jeweils vorhandenen hydraulischen Bremsdruckes.
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Einrichtungen zu solchen Rückanzeigen sind an sich
bekannt
und seit Jahrzehnten in zahlreichen Vorschlägen beschrieben worden. Wenn*der Fahrer
eines Fahrzeugs mit Bremsverstärker keine Mittel zu einer Rückanzeige besitzt, wird
er kein unmittelbares Gefühl für die von ihm jeweils eingesetzte Bremskraft haben,
sondern er wird erst nachträglich die Bremskraft-anhand der Wirkung auf das Fahrzeug
beurteilen können. "Er ist folglich nicht in der Lage, die Bremswirkung sinnvoll
zu dosieren und wird in den meisten Fällen schärfer bremsen als die Verkehrssituation
es verlangt. Dieser Mangel mag früher tragbar gewesen sein, als die Strassen relativ
verkehrsarm waren und die Bremsverstärker fast ausschliesslich in schweren Fahrzeugen
Verwendung fanden, deren blasse die meisten abrupten Änderungen an der Bremswirkung
überspielte. Mit zunehmender Verkehrsdichte und wachsenden Fahrgeschwindigkeiten
wurde die Rückanzeige allmählich unumgänglich.
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Die ersten Einrichtungen zu einer Rückanzeige entstammen Vorschlägen
aus den Jahren 1929 und 1930. Die damaligen Erfindungen betrafen einen Steuerkolben,
der in einer Axialbohrung des Hydraulik-Hauptkolbens angeordnet war und dessen Stirnfläche
auf das t31 des Hydrauliksystems auflag. Der Steuerkolben wurde vom Bremspedal über
das herkömmliche iiebelsystem bewegt; hierbei steuerte er mittels Zahnstange .und
Zahnräder die Ventile für einen pneumatischen Bremsverstärken. Diese Ventilsteuerung
war der ursprüngliche Zweck der Erfindung. Jedoch hatte der Erfinder schnell entdeckt,
dass der hydraulische Gegendruck auf den Steuerkolben eine Rückanzeige der Bremswirkung
an den Bremsfuss des Fahrers vermittelte, und zwar auch dann, wenn der pneumatische
Bremsverstärker
in Wirksamkeit trat. Auch in den folgenden Jahren
wurden vereinzelt Vorschläge bekannt, die sich auf derartige Fühlkolben bezogen:.
Inder Praxis setzte sich der Fühlkolben nicht durch, weil.Hilfskraftvorrichturigen
zu jener Zeit nur in schweren und verhältnismässig' langsamen Fahrzeugen eingebaut
waren: Fait dem obengenannten Anstieg von-Verkehrsdichte und Fahrgeschwindigkeit
fanden vor etwa 10 Jahren Hilfskraftvorrichtungen auch bei Personenwagen der gehobenen
Klassen Eingang. Es wurde, nunmehr die Rückanzeige interessant: Jedoch griff man
damals nicht auf das Prinzip des Fühlkolbens zurück, sondern der Gegendruck wurde
über. Relativbewegungen des Bremsverstärkerkolbens und des Bremsstössels übertragen,
und zwar mittels nachgiebiger Zwischenelemente. Die Einrichtungen zur Rückanzeige
wurden= wie schon am Anfang - mit den Ventilsteuerelementen gekuppelt. Bereits.
damals entstand die Ausführung, die auch noch heute weit- überwiegend den Markt
beherrscht. In einem am pneumatischen Hilfskolben ausgebildeten zentralen Gehäuse
ist eine Kautschukscheibe angeordnet, auf welcher der stark verbreiterte Fuss eines
mit dem hydraulischen Hauptkolben verbundenen Kolbenstössels über die gesamte Fläche
aufliegt,_wäh= rend ein am hilfskolben befestigter Ring auf den Rand: der Kautschukscheibe
auftritt. Unmittelbar über dem Zentralteil der Kautschukscheibe -- in der Ruhestellung
2-3 mm Abstand - befindet sich das Endstück eines als Ventil. dienenden Steuerkolbens,
der wiederum von einem über ein Hebelwerk mit dem Bremspedal. verbundenen Druckstössel.
beeinflusst wird: Solange die Hilfskraftvorrichtung nicht eingesetzt wird, überträgt
der Druckstössel über eine Feder die Muskelkraft des Fahrers auf'den Hilfskolben,
dessen obengenannter Ring sie auf die Kautschukscheibe-und von dieser auf Kolbenstössel
und Hydraullkkolben weitergibt. Hierbei
bleibt die Kautschukscheibe
praktisch unverformt, indem die Kräfte, die lediglich vom Fahrer ausgeübt werden,
noch nicht gross genug sind, um eine erhebliche Verformung der Kautschukscheibe
zu erzwingen. Beim Einsetzen der Hilfsbremskraft verpflanzt sich diese über den
auf der Kautschukscheibe aufliegenden ringförmigen Teil des Hilfskolbens auf die
Kautschukscheibe und von dieser wiederum über den Kolbenstössel auf den Hydraulikkolben.
Wenn der durch den Hilfskolben ausgeübte Druck eine gewisse Grösse übersteigt, verformt
sich die Kautschukscheibe, indem ihr Mittelteil nach oben gewölbt wird und einen
entsprechenden Gegendruck auf den Ventilkolben ausübt, der sich über Stössel und
Hebelsystem an den Fuss des Fahrers weitervermittelt.
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Diese Einrichtung weist den Nachteil auf, dass die Verformung der
Kautschukscheibe erst dann erfolgt, wenn die Hilfskraft eine beträchtliche Grösse
erreicht hat, die einem hydraulischen Druck von 20 bis 25 at entspricht. Ein anderer
Nachteil besteht darin, dass die Kautschukscheibe mit der Zeit spröde wird und ihre
elastischen Eigenschaften verändert. Fernerhin bereitet es Schwierigkeiten, eine
Kautschuksorte zu finden, die einerseits weich genug ist, um die erfindungsgemässe
Verformung schon bei erträglichen Drücken zu gewährleisten und andererseits stabil
genug ist, um die Federcharakteristik über eine angemessene Zeit hinweg zu erhalten.
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Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Vorschlags liegt jedoch
darin, dass die Ubertragung des Gegendrucks und damit des Gefühls für die Dosierung
der Bremswirkung nicht sofort beim Einsetzen der Hilfskraftvorrichtung stattfindet,
sondern erstnachdem die
Hilfskraft eine gewisse Grösse erreicht
hat. Bis dahin steigt die Bremswirkung steil an, ohne dass der Fahrer durch einen
entsprechenden Gegendruck benachrichtigt wird, ,jeder, der heute einen Wagen der
Mittelklasse mit Bremshilfe -fährt, weiss, wie ti4ckisch die Bremshilfe insbesondere
hei kleineren ` Geschwindigkeiten einsetzen kann:: Bei Einer Irrotbremsurig aus
kleineren Land mittleren Gesehwindgkeiten kommt es oft zu ernsten Unfällen, indem
die Fahrgäste-im Wagen mit grosser Kraft nach vorn geschleudert werden.
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Wie bereits angedeutet, übertragen sämtliche bekAnnte die Rückanzeige
nicht unmittelbar auf das Bremspedal, sondern über teilweise elastische Zwischenglieder,
die nicht organisch zum Bremssystem gehören. Es besteht somit kein echter funktioneller
Zusammenlang zwischen dem Muskelimpuls des: Fahrers und der tatsächlichen Bremswirkung.
Die Rückanzeige stellt keine; echte Funktion des Letungsdrucks dar.
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Heute setzen sich die Scheibenbremsen immer mehr durch, die bekanntlch
ein Mehrfaohes an hydraulscher Kraft brauchen als die Trommelbremsen, So halten
pneumatiseheehrkae'-ülfskraft@r@rrichtungen schon ihren Einzug in dieättelkassefahrzeugo
Eine unzuverlässige Rüqkgnzeiqe ist aber schon bei Verwendung einer Einkammer-@Iilfskraftvrrichtung
verkehrstechnisch bteT denklich. ®er Fahrer kann plötzlich ungewollt scharfe Bremsungen
unternehmen, die insbesondere auf glatter Fahrbahn Unfälle verursachen. Umsomehr
ist eine sichere und in allen Bremssituationen _proportionale Rückanzeige unter
Anwendung einer mehrkammer-Hilfskraftvorrichtune
dringend erforderlich,
weil hier erheblich. grössere Kräfte entfaltet werden, Die "Giftigkeit" einer Bremse,
d,.h* ihre Neigung, plötzlich die Bremswirkung steil ansteigen zu lassen, verstärkt
sich etwa mit dem Quadrat der eingesetzten Hilfskraft. Die Verkehrssicherheit erfordert,
dass die Bremswirkung jederzeit eine gleichbleibende Funktion des ausgeübten Pedaldrucks
darstellt, so dass der Fahrer über den Pedaldruck die jeweils gewünschte Bremswirkung
stufenlos dosieren kann. In der Folge und im Ausführungsbeispiel wird aus Gründen
der Übersichtlichkeit nur von einer Einkammer-Hilfskraftvorrichtung die Rede sein.
Die vorhin beschriebenen Einrichtungen zur Rückanzeige waren ursprünglich nur für
Einkreis-Bremsanlagen gedacht. Für Mehrkreis-Bremsanlagen sind sie nicht zweckmässig.
Sie vermitteln immer das gleiche Gegendruckgefühl an den Bremsfuss des Fahrers,
ob nun in einer Zweikreis-Anlage beide Kreise intakt sind oder ob einer der Kreise
ausgefallen ist. Nach dem Ausfall eines Bremskreises bremst der Fahrer viel zu schwach,
wenn er sich nach der Gegendruckanzeige richtet, Um das Fühlkolben-Prinzip auch
hie Zweikreis-Anlagen einsetzen zu können, ist in neuester Zeit vorgeschlagen-worden,
sowohl den Hauptkolben des ersten Hydraulikkreises als auch denjenigen des zweiten
Hydraulikkreises mit Fühkkolben auszustatten. Dieser Vorschlag bildet eine naheliegende
Weiterentwicklung der älteren Fühlkolbenanlagen, indem jeder Hauptkolben in eine
Axialbohrung einen besonderen Fühlkolben aufnimmt. Wenn der erste Hydraulikkreis
ausfällt, drückt die Hilfskraftvorrichtung den ersten Hauptkolben bis zum Anschlag
des zweiten Hauptkolbens heran; der Fühlkolben
des- ersten Hauptkolbens-und
der Gegendruck aus dem zweiten Hydraulikkreis wird nunmehr über beide. Fühlkolben
an den Bremsfuss ..des Fahrers zurückvermittelt.
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Wenn aber der zweite Hydraulikkreis ausfällt, wird der zweite Hauptkolben
vom Öldruck des ersten Hydraulikkreises bis zum Anschlag am Ende des FIydraulikzylinders
zurückgedrängt; der erste üauptkolben mit seinem Fühlkolben rückt *entsprechend
nach und der erste Fühlkolben übermittelt nach wie vor den Gegendruck des ersten
Ilydraulikkreises Bei diesem Vorschlag wird der Gegendruck grundsätzlich vom Fühlkolben
des ersten Hydraulikkreises angezeigt, solange der erste Hydraulikkreis intakt ist.
Der Fühlkolben des zweiten Hydraulikkreises tritt lediglich dann in Funktion, wenn
der Druck-im ersten Hydraulikkreis zerfällt. Die Einrichtung vermittelt somit immer
den gleichen Druck, ob nun beide Kreise intakt sind oder ob lediglich ein Hydraulkkreis
arbeitet.
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Der wesentlichstelJachteil dieser bekannten Einrichtung ist jedoch,
dass bei Ausfall eines Hydraulikkreises der erste Hauptkolben mitsamt dem Fühlkolben
schlagartig nach vorn springt, so dass der Fahrer einen Augenblick das-Gefühl-hat,
seine Bremsanlage sei gänzlich ohne Druck. Der-Gegenstand des neuen Vorschlags hat
diesen Nachteil mit sämtlichen anderen bekannten Einrichtungen zur Rückanzeige gemeinsam.
Bei den älteren Einrichtungen - der oben beschriebene neue Vorschlag ist in der
Praxis: noch nicht ausgeführt worden, jedenfalls nicht in Serienfahrzeugen - haben
sich aus diesein Übelstand bereits Paniken der Fahrer ergeben, die
zu
Unfällen führten.
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Ein weiterer Nachteil aller bekantter Rückanzeige-Einrichtungen ist
die verhältnismässig lange Zeit, die zwischen dem Bremsimpuls des Fahrers am Bremspedal
bis zum beendeten Aufbau des maximalen Bremsdrucks in den Radbremszylindern verläuft.
Bei den bekannten Einrichtungen wurden bisher Verzögerungen am Einsatz der Hilfskraftvorrichtung
nicht nur in Kauf genommen, sondern sogar erstrebt und vereinzelt unter Patentschutz
gestellt. Die Ursache hierfür war-zweierlei: erstens ging es darum, die Zäsur an
der---Bremswirkung zu überbrücken, die zwischen einer Bremsung mit Muskelkraft allein
und der nachfolgenden Bremsung mit iiilfsbremskraft entstand. Diese Zäsur wirkte
daher besonders verhängnisvoll, weil die Gegendruckrückanzeige über die bisher allgemein
verwendeten Gummischeiben nicht zuverlässig war und vor allem nicht ittt der eingesetzten
Bremswirkung proportional. Zum anderen aber sollte verhindert werden, dass die Dichtlippen
der hydraulischen Hauptkolben an den Schnüffelbohrungen der Nachfüllkanäle noch
dann vorbeigeführt wurden, wenn bereits ein hoher Druck im Druckzylinder aufgebaut
worden war. Die Hilfskraftvorrichtung durfte daher erst in Wirksamkeit treten, wenn
die Dichtlippen das Schnüffelloch passiert hatten. Wenn nämlich eine Dicht-Lippe
unter hohem Druck an dem Schnüffelloch vorbeistrich, wurde das nachgiebige Material
der Aussenlippe in das Schnüffelloch hineingedrückt und die Dichtlippe zerfetzt.
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Die zeitlichen Verzögerungen, die bei sämtlichen bisher bekannten
pneumatisch-hydraulischen Bremsanlagen vorhanden sind, hatten somit als Ursache
die Anordnung - gewollt oder ungewollt - von nachgiebigen Zwischen=
lagen.
Die Notwendigkeit solcher Zwischenlagen war bisher für die einschlägigen Konstrukteure
eine unumstössliche Maxime., an der es vor der Anmelderin noch keiner gewagt hat,
zu rütteln: Sowohl die Fährei als auch-die Automobil-Fiersteller kommen bei der
heutigen Verkehrslage immer mehr zu der Überzeugung, dass eine schnelle Bremse grundsätzlichmehr
wert ist als eine starke Bremse. Die Konstrukteure im Automobilbau sind bereits
seit einigeZeit bestrebt, Bremsen zu erhalten, die praktisch augenblicklich wirken.
Bisher war jedoch niem$nd in der Lage; den Zeitintervall zwischen dem Einsatz des
Bremsimpulses am Bremspedal und dem Aufbau des maximalen Bremsdrucks an den Radzylindern
auf weniger als 280 Millisekunden herabzudrücken. Bei einer-Fahrgeschwindigkeit
von 140 muh, die heute auf den Autostrassen gang und gäbe ist - rd. 40 m/sek - bedeutet
diese Verzögerung einen Leerweg von 11m. Hierin ist eine wesentliche Ursache für
die vielen Auffahrunfälle zu erblicken.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben beschriebenen Nachteile
der bekannten Einrichtungen zu beseitigen. Es soll eine.Mehrkreis°Bremsanlage ge-.
schaffen werden, die eine differenzierte und stets mit dem tats'äch'lichen hydraulischen
Druck in den Bremskreisen proportionale Gegendruckänzeige gewährleistet, glechgül.g-
ob sämtliche -Hydraulikkrei,se intakt sindeder ob der eine oderandere Hydraulikkre.is
ausfällt. Ferner soll die erfindungsgemässe-Bremsanlage vermeiden.., dass .beim
Ausfall :eines Bremskreises das Gegend r-uckge.fühl am Bremspedal auch nur für einen
Augeriblck aufhirt@. Schliesslich soll die Reaktionszeit
der Bremsanlage
drastisch beschränkt werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss eine hydraulische
Mehrkreis-Bremsanlage mit Hilfskraftvorrichtung, bei welcher der hydraulische Hauptzylinder
eine Reihe gleichaxial angebrachter und den entsprechenden Hydraulikkreisen zugeordneter
Hauptkolben enthält, derart gestaltet, dass als Mittel zu einer Gegendruckanzeige
sämtlicher Hydraulikkreise eine einzige Kolbenstange dient, die in entsprechende
Axialbohrungen sämtlicher hydraulischer Hauptkolben durchgesteckt bzw. eingesteckt
und hier flüssigkeitsdicht axial verschieblich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kolbenstange
mit Kolbenstufen ausgebildet, die zugleich mit den Axialbohrungen der entsprechenden
Hydraülik-Hauptkolben für jeden Hydraulikkreis einen anderen Kolben- und Zylinderquerschnitt
aufweisen. Es können die Querschnitte der Kolbenstufen und der entsprechenden Axialbohrungen
der Hydraulik-Hauptkolben derart bemessen und miteinander abgestimmt sein, dass
nach Ausfall des einen oder des anderen Hydraulikkreises ein gleichbleibender Bremspedalgegendruck
einen dem Querschnittsverhältnis entsprechend höheren hydraulischen Leitungsdruck
anzeigt. Die Querschnitte der Kolbenstufen und der Axialbohrungen: können auch derart
bemessen und miteinander abgestimmt sein, dass die Rückanzeige an den Bremsfuss
des Fahrers in jeder Bremssituation - auch bei Ausfall eines Hydraulikkreises -
eine gleichbleibende Funktion der gesamten jeweils auf die abzubremsenden Räder
ausgeführten Bremskraft darstellt.
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Vorzugsweise besitzt die Kolbenstange eine als zentrafen
Ventilsitz
ausgebildete kragenförmige Er-. weiterurig. Die Kolbenstange kann sich :von dieser
Erweiterung aus weiter pedalwärts bis zum Bremshebelarm erstrecken und'ändiesem
unmittelbar an-- liegen: sie kann aber auch mit der kragenförmigen Erweiterung enden,
die daran eine Anlagemulde für- .-einen Bremsstössel-enthält. Die Schraubenfeder,
dezwischen der kragenförmigen Erweiterung und dem-Innenboden des Druckkörpers der-
pneumatischen:Hilfs--. krafteinrichtung;angeordnet ist, besitzt vorzugsweise eine
grössere Federkraft als die Haltefeder des pneumatischen--Kolbens, wobei die Federkraft
der Schrauben-Feder mit sonst bekannten Mitteln einstellbar ist.
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In der Zeichnung:st ein Ausführungsbeispiel der-Er-. findung dargestellt
und erläutert: Es zeigen.-Fig. 1 eine hydraulische riehrkreis-Bremsänlage mit Hilfskraftvorrichtung;
schematisch und im Längsschnitt u n- 2d Fig.
2 den hydraulischen Hauptzylinder
dieser Anlage--beim Ausfall des zweiten Bremskreises. Der hydraulische Hauptzylinder
l enthält den Hauptkolben-2 des ersten Hydraulikkreises 1 und den. Hauptkolben 3
des zweiten Hydraulikkreises II. Diese beiden Iiydraülikkolben:sind in Tandem hintereinander
ängeordnet: Der Hauptkolben 2 des ersten Hydraulikkreises
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besitzt hydraurik'seitig
eine ringförmige Dichtlippe 201 und pedalseitig eine Verjüngung 202, die durch einen
ringförmigen Dichtkörper 4 hindurchgeführt°`st-` der den Iiauptzylinder l pedalseitig
abschliesst. Der Dichtkörper 4 wird mittels --'einer- "iialteschräübe 4Ö1, festge=
halten und .st über eine Anzahl von Dichtringen sowohl
| gegen den aupt.;.Ä;rÄd,&11; ^a.g rpuch gegen den IIauptkol- |
ben 2 abgedichtet. Der verjüngte Teil 202 des Hauptkolbens 2 ragt
in den Unterdruckraum C der pneumatischen Hilfskraftvorrichtung hinein; seine ringförmige
Stirnfläche liegt auf deren Druckkörper 5 an. Der Hauptkolben 3 des zweiten Hydraulikkreises
II weist hydraulikseitig ebenfalls eine ringförmige Dichtlippe
301 auf und
ist mittels weiterer Dichtringe gegen die Zylinderwand des Hauptzylinders 1 abgedichtet.
Zwischen dem Hauptkolben 3 und dem Boden des Hauptzylinders 1 ist eine Schraubenfeder
6 eingeschaltet, die bestrebt ist, den Hauptkolben 3 in pedalseitiger Richtung zu
verschieben. Eine weitere Schraubenfeder 7 befindet sich zwischen dem Hauptkolben
2 und dem Hauptkolben -3 und hält die beiden Kolben , auseinander.
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Wenn die Dichtlippen 201, 301 mit den Kolben 2, 3 zurückgehen (in
pedalseitiger Richtung), wird Nachfüllöl aus dem Nachfüllbehälter 8 durch die Nachfüllkanäle
9, 10 in die Druckräume A bzw. B hineingesaugt-. Bewegen sich die beiden
Hauptkolben 2, 3 vorwärts (in hydraulikseitiger Richtung), schliessen die Dichtlippen
201, 301 die Nachfüllkanäle 9, 10 ab und die Kolben 2, 3 erzeugen in den respektiven
Druckräumen A, B einen hydraulischen Druck, der sich über die Hydraulikleitungen
11, 1.2 in die Hydraulikkreise I und II weiterverpflanzt und die an den abzubremsenden
Rädern befindlichen Radzylinder unter Druck setzt.
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Die Hilfskraftvorrichtung ist von dem bekannten Unterdrucktypus und
wird über die Ansaugleitung des Motors mit dem erforderlichen Unterdruck versehen.
Die Hilfskraftvorribhtung besteht aus einem Zylinder 13, 14, der aus zwei übereinander
gestülpten becherförmigen Blechkörpern 13, 14 zusammengebördelt ist. In der Bördelung
ist
der Rand einer becherförmigen Gummimembrane 15 eingeklemmt. Die. Gummimembrane 15
besitzt eine als Ventilklappe ausgebildete ringförmige Verstärkung 151, die eine
:zentrale Bohrung aufweist. Die Membrane 15 liegt auf einem tellerförmigen Blechkolben
16 auf, der auf: den Druckkörper 5 :befestigt ist. Zwischen dem Blechkolben 16 und
dem Boden des pneumatischen Zylinders 13 erstreckt sich eine. Haltefeder 161.
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Durch die Zentralbohrung der Membrane 15, durch eine ebenfalls zentrale
Ausnehmung 54 des Druckkörpers 5 und durch eine Axialbohrung 203 des Hauptkolbens
2 hindurch ist eine Kolbenstange 17 bis in eine Axialbohrung 302 des Kolbens 3 hineingesteckt.'Die
Kolbenstange 17 weist im Bereich der Axialbohrung 203 und 302 Kolbenstufen 171 und
172 auf, die mittels Dichtringen abgedichtet sind und in den Axialbohrungen 203,
302 flüssigkeitsdicht gleiten.
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Die Axialbohrung302 mit der Kolbenstufe 172 weist einen kleineren
Querschnitt auf als. der Querschnitt der Kolbenstufe 171: Die Bedeutung dieses Merkmals
wird in der Folge ausführlich beschrieben.
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An der Kolbenstange 17 ist im Bereich des Zentralteils 1.51 der Membrane
15 eine kragenförmige Erweiterung 173 ausgebildet, die eine ringförmige Mulde 174
und eine ringförmige Kante 175 aufweist. Die Kolbenstange 17
setzt sich ausserhalb
der Hilfskraftvorrichtung fort bis zum Hebelarm des Bremspedals (nicht gezeichnet).
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung endet die Kolbenstange mit der kragenförmigen
Erweiterung 173, deren Mulde 174 dann als Widerlager für.einen Bremsstössel
ausgebildet ist. Am Druckkörper 5 ist ein
ringförmiger-Ventilsitz
51 angeordnet. Die Kolbenstange 17 wird mittels Dichtscheibe 52 und Haltescheibe
53 gegen die Zentralbohrung des Druckkörpers 5 abgedichtet. Eine Schraubenfeder
18 stützt sich auf den ringförmigen Federsitz 175 ab und ist bestrebt, die Bremsstange
17 in pedalseitiger Richtung zu bewegen. Die Schraubenfeder 18 kann durch Auflage
verschieden dicker Haltescheiben 53 oder in anderer Weise nachgestellt werden. Sie
weist einige kg mehr Federkraft auf als die Haltefeder 161 des Blechkolbens 16.
Eine weitere Schraubenfeder 19 stützt sich am Oberteil 20 des Druckkörpers 5 der
Hilfskraftvorrichtung ab und drückt auf den kraterähnlichen Zentralteil 151 der
Membrane 15. Die Versorgung der Hilfskraftvorrichtung mit Unterdruck geschieht über
die Unterdruckleitung 21, die mit der Ansaugleitung des Biotors in Verbindung steht.
Die oben beschriebene Bremsanlage wirkt nunmehr wie folgt: Der Fahrer drückt auf
das Bremspedal, wodurch die Kolbenstange 17 in hydraulikseitiger Richtung verschoben
wird. Gegen den Widerstand der Schraubenfeder 18 folgt der Druckkörper 5 in einigem
Abstand nach. Die Feder 19 drückt den als Ventilklappe ausgebildeten kraterähnlichen
Klappenteil 151 der Membrane 15 nach unten, so dass der Klappenteil 151 zunächst
auf dem Kragen 173 in Anlage bleibt. Die Atmosphärenluft im Raum D hat demzufolge
noch keinen Zugang zu den Räumen E und F der Hilfskraftvorrichtung. Drückt der Fahrer
noch weiter auf das Bremspedal, bewegt sich die Kolbenstange 17 und damit der als
Ventilsitz ausgebildete Kragen 173 soweit nach der Hydraulikseite hin, dass der
als Ventilklappe ausgebildete Zentralteil 151 der Membrane 15 sowohl auf dem Kragen
173 als auch auf dem Rand des Ventilsitzes 51 aufliegt. Die Räume E und F sind auch
in dieser Lage immer noch vom Raum D (Atmosphärendruck
) getrennt
und bleiben unter Unterdruck stehen; jedoch ist nunmehr die bisherige Verbindung
zwischen dem Unterdruckraum C und den Räumen E. und F abgetrennt. Bis hierher ist
der Weg des Druckkörpers 5 und damit der Hauptkolben 2, 3 von dem Kragenüberschuss
der Feder 18 im Verhältnis zur Feder 161 bestimmt. Die Dichtlippen 201, 301
schieben sich bei mässigem Druckanstieg an den Schnüffelbohrungen der Nachfüllkanäle
9; 10 vorüber. Es wird in dieser Weise vermieden, dass die Dichtlippen 201,
301 bei hohem Druck in die Schnüffelbohrungen hineingedrückt und zerfetzt werden.
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Eine weitere hydraulikseitige Bewegung der Kolbenstange 17 hat zur
Folge, dass die Ventilklappe 151 am Rand des Ventilsitzes 5l aufliegt, während der
Rand des Kragens 173 sich von der Ventilklappe 151 trennt. Aus dem Raum D dringt
jetzt Atmosphärendruck in den Raum E .und über den Luftkanal 54 in den Raum F: Durch
den Druck auf die Membrane 15 und somit auf den tellerförmigen Blechkolben 16 bewegt
sich der Kolben 16 mitsamt dem Druckkörper 5 nach vorn (Richtung Hydraulik) und
schiebt den Hauptkolben 2: vor sich. Der Hauptkolben 2 baut im-Druckraum A einen
Druck auf, der sich -über-die Druckleitung 11 in den hydraulischen Bremskreis z
verpflanzt. Der Druck im Raum A wirkt gleichzeitig auf den Hauptkolben 3 des zweiten
Hydrauliksystems II und schiebt diesen nach vorn, wodurch wiederum ein gleicher
Druck sich im Druckraum B aufbaut, der über die Druckleitung 12 den Hydraulikkreis
II beaufschlagt.
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Solange: der Fahrer lediglich einen leichten Druck auf das Bremspedal
ausübt und weder die Hilfskraftvorrichtung
noch der Hauptkolben
2 betätigt werden, baut sich in den Räumen A und B lediglich so viel Druck auf,
wie es die durch die Kolbenstufen 171 und 172 verursachte Verdrängung bedingt. Da
die Kolbenstufen 171 und 172 erheblich kleinere Querschnitte aufweisen als die beiden
Hauptkolben 2, 3, ist der Fahrer imstande, eine differenzierte und äusserst feinfühlige
Bremsung auszuüben. Hier wird erstmals die Möglichkeit geboten, eine leichte Bremswirkung
genau zu dosieren, eben die Bremsung, die man braucht, um Kurven durchzufahren und
im Stadtverkehr das Fahrzeug unbeschwert zu lenken.
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Nach Überwindung der Federkraft der Feder 18 folgt der Druckkörper
5 dem Impuls der Kolbenstange 17 und drückt den Hauptkolben 2 nach vorn, der wiederum
über den Druckraum A den Hauptkolben 3 verschiebt. Die Bremsanlage arbeitet nun
mit Muskelkraft. Durch den Gegendruck der Räume A, B auf die Kolbenflächen 171,
173 hat der Fahrer ein unmittelbares Gefühl für die von ihm jederzeit eingesetzte
Bremswirkung.
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Sobald die Hilfskraft ausgelöst wird und der Druck in den Räumen A
und B entsprechend .steil ansteigt, wird der Fahrer den Druckanstieg vom erste Augenblick
an über die Kolbenstange 17 fühlen, und zwar genau als Funktion der tatsächlich
ausgeübten Bremswirkung. Der Übergang von der Muskelkraft zum Einsetzen der Hilfskraft
macht sich für den Fahrer durch einen sofortigen Anstieg des Gegendruckes-merkbar.
Der Fahrer ist somit imstande, den Bremsdruck jederzeit so zu dosieren, dass er
nie eine zu grosse Bremskraft einsetzt.
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Wenn z. B. durch einen Leitungsbruch der hydraulische
Druck
im zweiten Hydraulikkreis II zerfällt, schiebt der im Druckraum A befindliche Druck
den hydraulikkolben 3 .gegen den Widerstand der Feder 6 nach vorn bis zum Boden
der Hauptzylinder 1; hierbei bewegt sich der Hauptkolben 2 des ersten Hydraulikkreises
I entsprechend nach vorn. Die Kolbenstange 17 folgt langsam nach, gegen den Gegendruck
des sich: blitzschnell aufbauenden Druckes im Druckraum A, der auf die Kolbenstufe
171 wirkt. Der Fahrer nimmt von dem Ausfall des zweiten Hydräulikkrei-. ses insoweit
Kenntnis, als der Gegendruck am Bremspedal etwas nachlässt und er das Pedal weiter
betätigen muss, um die Bremswirkung auf gleicher flöhe zuhalten. Der Gegendruck
ist jedoch zu: jeder Zeit vorhanden.. Es ist ein ausserordentlicher Vorteil der
erfindungsgemässen Bremsanlage, dass die Rückanzeige, die von dem verbliebenen Druckraum
A über die Kolbenstufe 171 unmittelbar auf den Fuss.. des Fahrers übertraqen`wird,-nunmehr-kleiner
ist als-der-bisherige Gesamtdruck und auch weiterhin genau de= erzielten Bremswirkung
entspricht. Hieraus ergibt.s ich` das entscheidend wichtige Merkmal, dass bei gleichbleibendem
Pedaldruck eine dem: Querschnitts- -verhältnis der Kolbenquerschnitte entsprechende
Änderung des Leitungsdruckes°angezeigt wird. Durch die Dimensionierung der Querschnitte
der Kolbenstufen 171 und
172 ist man somit imstande, die Rückanzeige in jedem
Falle der tatsächlichen Bremswirkung anzupassen, und zwar' auch dann, wenn die Bremsen
des' einen Bremskreises eine höhere odergeringere Bremswirkung, aufweisen"dls diejenige
des anderen Bremekrei= ses. Es ist-beispelsweise oft der Fall, dass der eine Bremskreis
mit den Bremsen der Vb=derräder@und det ' andere Bremskreis mit den nremaen"der
Hinterräder oft 10 bis 30 $ weniger wirksam sindf 'als die jenigen - der 'Vorde
rräder Unter der Voraussetzung, dass die zu jedem Bremskreis gehörenden
Bremsen eine gleiche Bremswirkung besitzen
wenn z.B. der.
eine Bremskreis das linke Vorderrad und das rechte Hinterrad betreut und umgekehrt
-und wenn der Querschnitt des Kolbens 171 mit q1 und derjenige der Kolbenstufe 172
mit q2 bezeichnet werden, gilt die Gleichung
Der Querschnitt der Kolbenstange zwischen den beiden Kolbenstufen ist hierbei unbeachtlich,
weil im Druckraum A die pedalseitige Fläche der Kolbenstufe 172--gegen die Wirkung
des Anzeigedrucks beaufschlagt wird. Die Gleichung ändert sich entsprechend,
wenn die Bremsen
des einen oder des anderen Kreises an_Bremswirkung
unterschiedlich
sind. Wenn beispielsweise der Hydraulikkreis
I die Vorderräder
und der Kreis II
die Hinter-
räder versorgen und wenn die Vorderräder
60
4 und die Hinterräder -40 % der Bremswirkung aufnehmen sollen, "gilt die
Querschnittsgleichung
Sollte der Druck im Hydraulikkreis I zerfallen, bewegt
sich der Hauptkolben 2
nach vorn bis zum Anschlag au.f
den Hauptkolben 3. Die Kolbenstufe 172 taucht
hierbei
entsprechend tiefer in die Zylinderbohrung 302@hinein:-''° Der
Fahrer spürt den Ausfall.des Hydraulikkreises@l'da-@ durch, dass der Gegendruck
am Bremspedal etwas nachlässt -
er bleibt aber, nicht etwa aus, wie bei allen.anderen
be=
kannten Anzeigevorrichtungen.
Das Nachgeben des Brems=
Pedals erfolgtnämlich nicht.-
wie bei-den, bekannten
Rückanzeigen
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ohne Widerstand, denn die Rolbenstüfe 172 steht auch weiterhin unter dem
Druck des Druck-
raums B und verstärkt sogleich durch Verdrängung desY unter
Druck stehenden Hydrauliköls in der Axialbohrung
| 302 diesen Druck. Der Fahrer vermeidet daher die sonst |
| übliche und sehr gefährliche l«tkettmnung,
die dann |
leicht aufkommt, wenn das Bremspedal plötzlich drucklos-nachgibt.
Unter der Voraussetzung gleicher Bremswirkung in beiden Bremskreisen ruht nunmehr
auf dem Querschnitt der Kolbenstufe 172 ein Gegendruck, der die Hälftendes Gegendruckes
beträgt, der vor dem Zerfall des Bremskreises I zur Rückanzeige kam. Die Rückanzeige.
entspricht somit genau der verbliebenen Bremswirkung.
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Es geht aus dieser Beschreibung hervor, dass-bei entsprechender Bemessung
der Querschnitte der Kolbenstufen 171, 172 im Verhältnis zum gemeinsamen
Querschnitt der Hauptkolben 2, 3 eine stets zuverlässige und stets mit dem hydraulischen
Druck im Hydrauliksystem proportionale Rückanzeige des Bremsdruckes gewährleistet,
wird. Die Rückanzeige, die ohne jedes Zwischenglied von den Kolbenstufen 171; 172
auf den Bremshebel übertragen wird, erfolgt augenblicklich; wenn ein Hydraulikkreis
ausfällt, steht eine der beiden Kolbenstufen 171, 172 auch weiterhin unter Druck,
so dass der Fahrer ein plötzliches Nachgeben des Bremsdruckes nicht empfindet, sondern
lediglich das Bremspedal tiefer entritt, immer noch gegen den Gegendruck der Kolbenstange
17. -.
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Ein sehr wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die ` Rückanzeige
nach dem Ausfall eines Bremskreises ihre genaue Proportionalität mit dem Leitungsdruck
im Hydrauliksystem stets behält, d.;h. dass ein gleichbleibender Bremspedalgegendruck
einen dem Querschnittsverhältnis der Kolbenstufe entsprechenden höheren hydraulischen
Leitungsdruck anzeigt.
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Fernerhin ist es mit einfachen Mitteln gelungen,. die Zerfetzung der
Dichtlippen 201.:301 zu vermeiden, indem
die Feder 18 einstellbar
gestaltet ist, beispielsweise durch die Zwischenlage mehrerer oder stärkerer Scheiben
53, so dass die Dichtlippen in ihrer Ruhestellung sich immer unmittelbar an den
Schnüffelbohrungen befinden. Die Ventileinrichtung 51, 151, 173 ist Gegenstand eines
älteren Patentes (Patentanmeldung Aktenzeichen H 56 667 11/ 63 c) der gleichen Anmelderin;
sie trägt in ihrer konstruktiven Einfachheit und Wirksamkeit dazu bei, die Reaktionszeit
des Systems herabzusetzen.
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Die Reaktionszeit beläuft sich bis zum Aufbau eines Leitungsdrucks
an den Radbremszylindern von 125 at auf 10 msek. Der Erfindungsgegenstand ist auch
auf diesem Gebiet den bisher bekannten Einrichtungen weit überlegen.
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Obwohl die Erfindung durch die oben beschriebenen technischen Vorteile
den Stand der Technik sprunghaft erweitert hat, lassen unmittelbare Vergleiche mit
den neuesten bekannten Einrichtungen zur Rückanzeige des Bremsdruckes klar erkennen,
dass dieses Ergebnis einen relativ geringeren Aufwand fordert. Der technische Fortschritt,
den die Erfindung darstellt, ist somit bei einer überraschenden Einfachheit der
Konstruktion erreicht worden.