-
Antiblockiervorrichtung Die Erfindung betrifft eine Antiblockiervorrichtung.
zum Verhindern des Blockierens von Fahrzeugrädern. Solche Antiblockiervorrichtungensind
an sich bekannt. Sie beruhen darauf, daß eine mit dem abzusichernden Rad über eine
Freilaufvorrichtung verbundene Schwungmasse im Falle einer Verzögerung des Rades
bestrebt ist, der Druckbewegung des verzögerten Rades vorauszueilen. Die Trägheit
der Schwungmasse erzeugt hierbei einen Impuls, welcher mittelbar oder unmittelbar
ein Drosselventil betätigt.
-
Das Drosselventil der bekannten Vorrichtungen ist derart eingestellt,
daß es erst bei einer sehr starken Verzögerung des betreffenden Rades in Wirksamkeit
tritt und von den Verzögerungen, die im Zuge eines Bremsvorganges entstehen, unberührt
bleibt. Die bekannten Antiblockiervorrichtungen sind lediglich auf den Fall bezogen,
daß ein einzelnes Rad oder ein Radpaar die Bodenhaftung soweit verliert, daß die
Bremskraft die Bodenhaftung zeitweilig übersteigt. Um ein Blockieren dieses Rades
bzw. Radpaares zu vermeiden, muß der Bremsdruck im Radzylinder reduziert oder rechtzeitig
abgedrosselt werden.
-
Bei mehreren bekannten Antiblockiervorrichtungen ist ein als Impuls
gebe verwendetes Schwungrad über eine aus schraubenlinienförmig gewickeltem Federdraht
bestenende und gleichaxial mit der Radachse angeordnete Kupplung mit dem Rad bzw.
mit einem vom Rad angetriebenen Bauteil insoweit verbunden, daß das eine Federende
am Rad bzw. an dem vom Rad angetriebenen Bauteil befestigt ist und das andere Federende
ohne Befestigung an einer Seitenfläche des Schwungrades aufliegt. Die so als Kupplung
eingesetzte Feder ist
derart ausgelegt, daß sie sich unter normalen
Fahrbedingungen aufwickelt und bestrebt ist, sich zwischen dem angetriebenen Bauteil
und dem Schwungrad zu verklemmen, um dadurch ein starkes Drehmoment auf das Schwungrad
zu übertragen, welches zur Folge hat, daß beide Räder sich gemeinsam drehen. Wenn
nun das Rad die Bodenhaftung ganz oder teilweise verliert - "ins Rutschen kommt"
- verzögert sich die Drehgeschwindigkeit des Rades abrupt; die Feder entspannt sich
und der Reibungsschluß zwischen Rad und Feder fällt ab. Das Schwungrad dreht sich
wegen seiner Massenträgheit weiter und betätigt Uber die Kupplung einen Nocken,
der wiederum ein Drosselventil steuert.
-
Eine andere bekannte Antiblockiervorrichtung weist als Kupplung eine
Bandfeder auf, die lediglich knapp anderthalb Windungen besitzt und mittels einer
an ihr durch Verbiegung ausgebildeten Öse in einer entsprechenden Aussparung eines
vom Rad angetriebenen Bauteils verankert ist. Diese Bandfeder bildet eine kurze
Spirale, deren Windung in Gegenrichtung der Vorwärtsdrehrichtung des vom Rad angetriebenen
Bauteiles verläuft. Solange das Rad beschleunigt oder mit gleicher Drehgeschwindigkeit
dreht, drückt sich die spiralförmige Bandfeder an die Innenwand einer zylindrischen
Ausnehmung am Schwungrad an und kuppelt das Schwungrad an dem tom Rad angetriebenen
Bauteil ein. Bei erheblicher Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Rades löst
sich die spiralförmige Bandfeder von der Anlage am Bauteil; das Schwungrad eilt
drehwinkelmäßig dem Bauteil voraus und zwingt mittels eines Nockenmechanismus einen
in der Hohlachse des Bauteils gelagerten Stößel zu einer längsaxialen Verschiebung,
der wiederum mittelbar oder unmittelbar ein Drosselventil betätigt.
-
Die erstgenannts Antiblockiervorrichtungen weisen den Nachteil auf,
daß das mittels der Verzögerung erzeugte Drehmoment zu schwach ist, um den Nockenmechanismus
unmittelbar in Bewegung zu setzen. Dasselbe gilt teilweise auch für die letztere
Vorrichtung, welche nur bei Geradeausfahrt eine bessere übertragung des Verzögerungsimpulses
leistet. In der Kurve ist der längsaxial angeordnete Stößel der Fliehkraft unterworfen,
die in der einen Krümmungsrichtung den Verzögerungsimpuls unterstützt und in der
anderen ihm entgegenwirkt.
-
Der Stößel am kurvenäußeren Rad erfährt dabei einen Impuls in der
gleichen Richtung wie derjenige am kurveninneren Rad; es nützt nichts, die längsaxiale
Schaltrichtung eines der beiden Stößel umzudrehen, so daß die an den Stößeln wirkende
Fliehkraft - beispielsweise in einer Linkskurve - einen Verzögerungsimpuls unterstützt,
denn dann wirkt die Fliehkraft in der Rechtskurve dem Verzögerungsimpuls entgegen.
-
Wie bereits vorhin gesagt, treten die bekannten Antiblockiervorrichtungen
erst dann in Funktion, wenn die Verzögerung eines Rades die beim Bremsvorgang erreichbare
Verzögerung übersteigt. Diese Beschränkung des Wirkungsbereiches war bisher notwendig,
weil sonst jede kräftige Bremsung die Antiblockiervorrichtung in Tätigkeit setzt
und dadurch die Bremswirkung in Frage stellen müßte. Sie wirkt sich bei Glatteis,
Aquaplaning und sonstiger schlüpfriger Fanrbahn nachteilig aus, weil die Antiblockiervorrichtung
bei geringeren Verzögerungen nicht wirksam werden kann Es sind zwar aus dem Flugzeugbau
Antiblockiervorrichtungen bekanntgeworden, bei welchen die Drehbewegung der einzelnen
Räder elektronisch erfaßt und an einen Computer weitergegeben wird, der die Drehgeschwindigkeit
vergleicht und jede Verzögerung, die über das Maß einer allgemeinen Verzögerung
der übrigen Räder hinausgeht, in einen Impuls umsetzt, der ein entsprechendes Drosselventil
betätigt. Derartige Vorrichtungen sind jedoch komeliziert und sehr aufwendig. Schon
aus Kostengründen kommen sie für raftfarzeuge des Serienbaues nicht in Frage.
-
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Antiblockierorrichtung
zum Verhindern des Blockierens von Fahrzeugrädern zu schaffen, die bei einfacher
Bauart sowohl kleinere als auch größere Verzögerungen der Drehgeschwindigkeit einzelner
Räder registriert, diese mit einer evtl. allgemeinen Verzögerung des Fahrzeugs vergleicht
und lediglich bei solchen Verzögerungen den Bremsdruck regelt, die die allgemeine
Verzögerung iuLersteigen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Erfindungsaufgabe
mittels der herkönnlichen Fahrzeugelektrik zu lösen.
-
Zu diesem Zweck wird in sonst bekannter Weise eine über eine Freilaufeinrichtung
mit dem Fahrzeugrad bzw. mit einer vom Fahrzeugrad angetriebenen Zwischenscheibe
verbundene Schwungmasse verwendet.
-
Gemäß der Erfindung besteht die Freilaufeinrichtung aus Spannfedern,
welche den Umfang der Schwungmasse mit Ansätzen am Fahrzeugrad bzw. an der Zwischenscheibe
verbinden, wobei die Winkelstellung der Schwungmasse im Verhältnis zum Fahrzeugrad
bzw. zur Zwischenscheibe in der Rückwärtsdrehrichtung von einem Anschlag fixiert
ist, während die Vorwärtsdrehbewegung der Schwungmasse im Verhältnis zum Fahrzeugrad
bzw. zur Zwischenscheibe von einem Kontaktelement begrenzt ist, das bei Anschlag
auf eine an der Schwungmasse angeordnete Elektrode einen Stromkreis schließt. Hierbei
kann jede Längsachse der Spannfedern in der Anschlagstellung der Schwungmasse die
Verlängerung einer Sekante bilden, welche in Vorwärtsdrehrichtung gesehen vor dem
Mittelpunkt der Schwungmasse deren Umfang schneidet. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind Elektrode und Kontaktelement auf einer im Verhältnis zum Fahrzeugrad
drehbaren Stellscheibe angebracht , welche über einen in der Radachse verlaufenden
Kanal von einem zentralen Verzögerungsimpulsgeber bei jeder allgemeinen Verzögerung
des Fahrzeugs, z. B. beim Abbremsen, elektronisch oder hydraulisch eine entsprechende
Winkelstellung erfährt. Der Verzögerungsimpulsgeber kann aus einem als Schwungmasse
dienenden Kolben bestehen, welcher gegen den Widerstand einer Druckfeder in einem
in der Längsachse des Fahrzeugs befindlichen Zylinder längsaxial verschieblich angeordnet
ist und über eine Kolbenstange jede Verzögerung des Fahrzeugs in einen elektrischen
Impuls umsetzt. Der Druckkörper kann auch in einer mit der Radwelle gleichaxialen
nicht-drehbaren Hohlacnse angeordnet sein und beim Bremsvorgang von hier die Stellscheibe
längsaxial verschieben, wobei die Stellscheibe über Nocken und Spiralnut eine Winkeldrehbewegung
ausführt. Vorzugsweise werden Zwischenscheibe, Schwungmasse und Stellscheibe in
der angegebenen Reihenfolge derart auf eine nicht-drehbare Hohlwelle drehbar aufgesteckt,
daß Zwischenscheibe und Schwungmasse längsaxial unverschieblich sind, während die
Stellscheibe gegen den Widerstand einer Druckfeder längsaxial verschieblich angeordnet
ist und von einem in der Ifohlwelle unverschieblich gelagerten und mit dem Bremsdrucksystem
des Fahrzeugs verbundenen Druckkörper-bewegt wird, wobei die auf der Stelischeibe
befestigte Llektrode die Gestalt eines Dreiecks
aufweist, auf welches
das Kontaktelement je nach der längsaxialen Stellung der Stellscheibe aufschlägt
und so die Leitungen verbindet, welche über mit der Schwungmasse drehfest verbundene
ollektoren und auf der nicht-mitdrehenden Hohlwelle angeordnete Kollektorbürsten
an das betreffende Drosselventil weitergeführt werden.
-
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Antiblockiervorrichtung gemäß der Erfindung,
schematisch und in einer Seitenansicht, Figur 2 die Antiblockiervorrichtung nach
Figur 1 in einem Querschnitt, Figur 3 einen zentralen Verzögerungsimpulsgeber gemäß
der Erfindung, schematisch und in einem Längsschnitt, Figur 4 die Antiblockiervorrichtung
mit bremsdruckbetätigtem Impulsgeber, schematisch und,in einer Seitenansicht, Figur
5 die Antiblockiervorrichtung mit nicht-drehbarem bremsdruckbetätigten Impulsgeber
in einem Längsschnitt u n d Figur 6 Stellscheibe und Schwungmasse der Antiblockiervorrichtung
nach Fig. 5 in einer Draufsicht.
-
Auf die Welle 1 der vom Fahrzeugrad angetriebenen Zwischenscheibe
2 sind Stellscheibe 3 und Schwungmasse 4 über Kugellager 31, 41 frei drehbar aufgesteckt
(Fig. 1 und 2). An der Zwischenscheibe 2 ist eine Glocke 5 festgeschraubt. Die Glocke
5 trägt an ihrem Umfang zwei Stellschrauben 6, 7, die sich diametral gegenüberstehen.
An jeder Stellschraube 6, 7 ist eine Spannfeder 8, 9 befestigt, deren anderes Ende
an je einer am Umfang der Schwungmasse angebrachten öse 10, 11 eingreift. Die Federspannung
der Spannfedern 8, 9 kann mittels Stellschrauben 6, 7 eingestellt werden. An einem
anderen Punkt des Umfangs befindet sich ein Anschlag 12, der unter Einfluß der Federkraft
der Spannfedern 8, 9 auf einem an der Zwischenscheibe
angeordneten
Anschlagstift 13 aufliegt. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Spannfedern 8, 9 in der Anschlagsposition
nach Sekanten ausgerichtet, welche in Vorwärtsdrehrichtung gesehen vor deren Zentrum
der Glocke 5 bzw. der Schwungmasse 4 liegen. Durch diese Maßnahme ist es möglich,
die Schwungmasse 4 mit relativ schwachen Spannfedern 8, 9 am Anschlag 12, 13 zu
halten.
-
Diametral gegenüber dem Anschlag 12 befindet sich am Umfang der Schwungmasse
4 eine Elektrode 14, die einem an der Stellscheibe 3 befestigten Kontaktelement
15 zugeordnet ist. Von der Elektrode 14 und dem Kontaktelement 15 führen Leitungen
16, 17 in einen gleichaxial ausgebildeten Kanal 13 der Welle 1 hinein und von dort
zu einem Kollektor (auf Fig. 1 und 2 nicht gezeichnet, dagegen aus Fig. 5 ersichtlich).
-
Die Winkelverstellung der Stellscheibe 3 im Verhältnis zur Zwischenscheibe
2 findet mittels eines Stellmotors 19 oder einer Schrittschaltanlage statt, die
über Zahnräder 20, 21 in eine mit Zahnkranz versehene kreisbogenförmige Nut 22 eingreift,
vgl.
-
Fig. 3. Am Stellmotor 19 sind Leitungen 23, 24 angeschlossen, die
durch den Kanal 18 zu einem Kollektor (auf Fig. 3 nicht gezeichnet) führen.
-
Es sei hier vermerkt, daß Fig. 2 im gleichen Schnitt sowohl die Spannfeder
8 als auch das Kontaktelement 14, 15 zeigt. Dieses stimmt nicht mit der tatsächlichen
Anordnung dieser Organe überein und stellt auch keinen echten Querschnitt des Gegenstandes
der Figur 1 dar. Die gleichzeitige Zurschaustellung der Spannfeder 8 und des Kontaktelements
14, 15 dient lediglich als Illustration der Anbringung dieser Teile.
-
Im zentralen Teil des Fahrgestells, möglichst senkrecht unter dem
Fahrzeugschwerpunkt, ist ein Verzögerungsimpulsgeber (vgl. Fig. 3) angeordnet, bestehend
aus einem Zylinder'25, dessen Längsachse parallel mit der Fahrzeuglängsachse verläuft
und welcher einen Kolben 26 mit Kolbenstange 27 enthält. Zwischen dem Kolben 26
und dem nach vorn (in Fahrtrichtung) gerichteten Zylinderboden 251 ist
eine
Druckfeder 28 angebracht. Die olenstange 27 bewegt ein elektrisches Schrittschaltwerk
oder den Stellpol 29 eines Widerstandes 30 und regelt in dieser Weise entsnrechend
ihrer Längsstellung den Regelstrom für die Stellmotoren 19, der ihnen über die Leitungen
23, 24 zugeführt wird. Der besseren Ubersicht wegen sind die Stellmotoren 19 auf
Fig. 3 an der Glocke 5 angebracht und wirken von hier über ein Gelenk und ein Schraubengewinde
auf die Stellscheibe 3 ein.
-
Das offene Ende des Kolbens 25 ist mit einem Deckel 252 abgeschlossen.
Im Kolbenboden 251 befindet sich ein Durchlaß 253, welcher verhindert, daß ein zu
dichtes Luftkissen vor dem Kolben gebildet werden kann. Der Querschnitt des Durchlasses
253, welcher mittels eines Ventils (nicht gezeichnet) regelbar gestaltet werden
kann, I.estinwlt die Beweglichkeit des Kolbens 25 und damit die untere Begrenzung
des zum Tragen kommenden Verzögerungsimpulses. Um die längsaxiale Verschiebung des
Kolbens zu erleiciltern, sind Kugellager 21, 262 an Kolben angebracht.
-
Die erfindungsgemäße Antiblockiervorrichtung wirkt wie folgt: Solange
ein Rad beschleunigt oder mit unveränderter Drehgeschwindigkeit fährt, weist die
Schwungmasse 4 die gleiche Drehgeschwindigkeit auf wie das Rad. Wenn aber das Rad
eine Verzögerung erfährt, dreht die Schwungmasse 4 zunächst mit unverminderter Geschwindigkeit
weiter bis zum Anschlag der Kontaktelemente 14, 15. Hierdurch wird ein Stromkreis
16, 17 geschlossen, der im hydraulischen sremskreis vor den betreffenden Radbremszylinder
ein Drosselventil betätigt, vgl. Fig. 3. Im Falle einer Bremsung wird der Radbrenszylinder
solange weniger Druck erhalten, bis das durch die Massenträgheit der Schwungmasse
4 bedingte Drehmoment erschöpft ist und die Spannfedern 8, 9 die Schwungmasse 4
bis zum Anschlag 12, 13 zurückgeführt haben. Dieser Zeitraum ist etwa proportional
mit dem Grad der Verzögerung.
-
Wird das Fahrzeug abgebremst, verzögert sich die Drehgeschwindigkeit
aller Räder. Um nun eine gleichzeitige Betätigung sämtlicher Drosselventile zu verhindern,
durch welche der Brensdruca; in den
Radbremszylindern generell vermindert
werden würde, tritt der Verzögerungsimpulsgeber 25, 26, 27 (Fig. 3) in Wirksamkeit.
Durch die Gesamtverzögerung des Fahrzeugs bewegt sich der Kolben 26 gegen den Widerstand
der Druckfeder 28 nach vorn und regelt hierbei die Spannung im Stromkreis 23, 24
über den Widerstand 29, 30. Entsprechend verstellt sich an jedem Rad die Stellscheibe
3 im Verhältnis zu der Schwungmasse 4, so daß das einzelne Rad eine größere Verzögerung
aufweisen muß als die übrigen Räder, um die Tätigkeit der Antiblockiervorrichtung
auszulösen.
-
Bei einer noch einfacheren Ausführungsform der Erfindung geschieht
die Winkelverstellung der Stellscheibe 3 im Verhältnis zur Schwungmasse 4 durch
unmittelbare Einwirkung des Bremsdrucks (Fig. 4).
-
Der Verzögerungsimpulsgeber 25, 26, 27 fällt weg. Von der Ifydraulikleitung
wird für jedes Rad eine Zweigleitung 33 über ein Druckminderventil abgezweigt und
durch einen Kanal 34 in der Achse der Zwischenscheibe 2 zu einem an der Zwischenscheibe
angeordnetem Faltenbalg 35 (Fig. 4) geführt, der gegen den Widerstand einer Druckfeder
(niciit gezeichnet) über einen an der Stellscheibe 3 befestigten Nocken 36 die Stellscheibe
3 verdreht. Das Druckminderventil (nicht gezeichnet) ist deshalb zweckmäßig, weil
die Abdich tung des erforderlichen Drehdichtlagers bei reduzierten Drücken einfacher
zu gestalten ist. Drehdichtlager und Druckminderventile können vermieden werden,
wenn der Faltenbalg längsaxial in einer feststehenden Welle gelagert wird, um welche
sich Zwischenscheibe, Stellscheibe und Scnungnasse drehen. Der Faltenbalg ist mit
Schrauben 42, 43 längsaxial fixiert. hierbei kann der längsaxiale Druck des Faltenbalges
eine längsaxiale Verschiebung der Stellscheibe veranlassen, wobei eine in einen
Schneckengang eingreifende Führungsnut die längs axiale Verschiebung in eine Winkeldrehbewegung
der Stellscheibe verwandelt. Eine noch einfachere Version dieser Ausführungsform
zeigen die Figuren 5 und 6. Hier sind die Zwischenscheibe 2, die Schwungmasse 4
und die Stellscheibe 3 in der angegebenen Reihenfolge auf eine nicht-drehende Hohlwelle
111 aufgesteckt, und zwar derart, daß die Zwischenscheibe 2 und die Schwungmasse
4 längsaxial unverschieblich sind, während die Stellscheibe 3 längsaxial verschieblich
angeordnet ist und sich mit einem Dom 302 über eine Druckfeder 351 auf einem mit
der Glocke 5 verbundenen Gehäusedeckel 51 abstützt. Das offene, gegen den
Dom
302 gerichtete Endstück der Hohlwelle 111 enthält einen Druckkörper 35 (hier als
Faltenbalg gezeichnet, könnte jedoch auch als Zylinderkolben ausgebildet sein),
welcher über eine Hydraulikzuleitung 33 mit dem Hydraulikbremskreis verbunden ist.
-
Die an der Stellscheibe 3 angeordnete Elektrode hat die Form eines
länglichen Dreiecks 141, an dessen Grundseite das Kontaktelement 15 der Schwungmasse
4 anliegt, vgl. Fig. 5. Wenn das Bremssystem betätigt wird, verschiebt der Druckkörper
35 die Stellscheibe 3 entgegen dem Widerstand der Druckfeder 351. Hierdurch wird
der Winkelweg, den das Kontaktelement 15 zurücklegen muß, um die Elektrode 141 zu
berühren und somit den Regelstromreis 16, 17 zu schließen, um eine der durch die
Bremsung verursachten allgemeinen Verzögerung sämtlicher Fahrzeugräder entsprechende
Strecke erweitert. Die Antiblockiervorrichtung eines Rades kann somit erst dann
einsetzen, wenn die Drehbewegung dieses Rades eine größere Verzögerung aufweist
als diejenige der anderen Räder.
-
Auf Figuren 5 und 6 ist gezeigt wie die Leitungen 16, 17 einfach von
der Stellscheibe 3-durch die Luft an die Schwungmasse 4 und von dort zu den mit
der Schwungmasse 4 verbundenen Kollektoren 38, 39 geführt werden. Diese Führung
ist möglich, weil die relative Verdrehbarkeit der Stellscheibe 3 im Verhältnis zur
Schwungmasse 4 maximal etwa 300 beträgt. Die an der nicht-drehbaren Hohlwelle fest
angebrachten Kollektorbürsten 40, 41 führen die Leitungen 16, 17 weiter zu dem betreffenden
Drosselventil, vgl. Fig. 3.
-
Der Erfindungsgedanke ist ebensowohl für Druckluftbremsanlagen als
- wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben - für hydraulische Bremsanlagen verwendbar.
-
7 Schutzansprüche