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Hydraulisches Brems.system für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft
ein hydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge, bestehend aus mindestens einem
Hauptbremszylinder mit darin beweglich angeordnetem Kolben, mehreren Radbremszylindern,
Druckleitungen, die den Hauptbremszylinder mit den jeweils zugeordneten Radbremszyklindern
verbinden, sowie einem mit dem Hauptbremszylinder in Verbindung stehenden Vorratsbehälter
für die Bremsflüssigkeit.
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Bei einem solchen hydraulischen Bremssystem sind die Lettunn und Bremszylinder
vollständig mit einer über den Vorratbsbehälter zugeführten Bremsflüssigkeit ausgefüllt.
Im Ruhezustand der Bremse steht diese Bremsflüssigkeit huber die Druckleitungen
und die Hauptbremszylinder mit dem im Vorratsbehälter befindlichen Teil der Bremsflüssigkeit
in Verbindung und kanri entsprechend den Temperaturverhältnissen sich in den Vorratsbehälter
hinein ausdehnen bzw.
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aus dem Vorratsbehälter Bremsflüssigkeit nachziehen. Beim Betätigen
der Bremse wird nun durch das Vorschieben des Kolbens im Hauptbremszylinder die
Verbindung zum Vorratsbehälter unterbrochen und ein gegenüber der Atmosphäre abgeschlossener
Bremskreis hergestellt.
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Beim weiteren Vorschieben des Kolbens im Hauptbremzylinder wird in
dem abgeschlossenen Bremskreis der gewünschte Flüssigkeitsdruck aufgebaut und über
die Radbremszylinder die Bremse in Tätigkeit gesetzt.
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Werden beim Betätigen der Bremse im abgeschlossenen Bremskreis Gasblasen
mit eingeschlossen, so kann der aufgebaute Flüssigkeitsdruck nicht in voller Höhe
als Bremsdruck wirksam werden, da ein Teil des erzeugten Flüssigkeitsdruckes beim
Komprimieren der Gasblasen wieder aufgebaut wird. Dies ist eine der Ursachen, die
zum Nachlassen der Bremskraft, dem sogenannten "Fading" der Bremse, führen. Diese
Störung des Bremsvorganges wird sowohl durch Gasblasen, beispielsweise Luftblasen,
hervorgerufen, die beim Einfüllen der Bremsflüssigkeit in däs Bremssystem gelangen,
als auch durch Gasblasen, die bei
thermischer Belastung der Bremsflüssigkeit
ausdieser austreten.
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Im letzteren Fall ist es hauptsächlich der Wassergehalt der Bremsflüssigkeit,
der die Gasblasenbildung hervorruft, so daß auch bei hochsiedenden Bremsflüssigkeiten
infolge ihrer oftmals hygroskowischen Eigenschaften die thermische Belastbarkeit
durch den Wassergehalt der Bremsflüssigkeit sehr niedrig liegt. DarUber hinaus besteht
auch bei wasserfreien Bremsflüssigkeiten die Gefahr der Gasbiasenbildung durch Crackvorgänge.
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Man hat nun schon versucht, BremsflUssigkeitsgemische zu entwickeh,
und einzusetzen, die möglichst wenig Wasser aufnehmen. Aber auch sehr geringe, in
der Bremsflüssigkeit enthaltene Mengen Wasser gezügen schon, um in Bremssytemen,
in denen nur wenige Kubikzentimeter Flüssigkeit zum Hervorrufen des erforderlichen
Bremsdruckes zur Verfugung stehen, die Bremsen bei hohen Temperaturen der Bremsflüssigkeit
versagen zu lassen.
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Besonders groß ist die thermische Beanspruchung der Bremsflüssigkeit
bei den Scheibenbremsen. Während die hauptsächlich verwendeten Bremsflüssigkeiten
einen Siedepunkt zwischen 150°C und 2000C aufweisen, fordert man bei Scheibenbremsen
teilweise BremsflUssigkelten mit einem Siedepunkt von 200°C bis 300°C. Solche hochwärmebeständigen
Bremsflüssigkeiten sind aber nur solange brauchbar, als kein Wasser in die Bremsflüssigkeit
gelant und sie den hohen Temperaturen nur kurzzeitig ausgesetzt werden. Obwohl man
verschiedene Maßnahmen ergriffen hat, um das Wasser von der Bremsflüssigkeit fernzuhalten,
beispielsweise durch Abdichtung der Verschluß kappe des Vorratsbehälters mit Hilfe
von Gummidichtungen, hat es sich immer wieder gezeigt, daß die Bremsflüssigkeit
im Laufe der Zeit bis zu mehreren Prozenten Wasser aufnimmt und damit die Gefahr
der Dampfbildung bei Erwärmung der Bremsflüssigkeit besteht. Auch die Maßnahmen
zur Verhinderung der thermischen Zersetzung der Bremsflüssigkeit, sei es durch eine
Verbresserung der KUhlung der Schelq benbremsen oder durch Zugabe von Zersetzungs-
oder Korrosionsinhistoren, führten nicht zu dem erhofften Erfolg, da bei längeren
Bremsfahrten die Temperatur der Bremsflüssigkeit in den Radbremszylindern doch auf
150°C bis 200°C ansteigen kann und dadurch ein Ausgasen gelöster Gase, ein Dampfblasenbildung,
die thermische Zer- -set.ung der Bremsflüssigkeit oder eine Gasbildung durch Korrosionsvorgänge
hervorgerufen
werden können.
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Da es also einerseits nicht möglich ist, die Gas- oder Dampfbildung
in der Bremsflüssigkeit bei azolen Betriebsbedingungen mit Sicherheit auszuschließen,
andererseits das Entlüften der bisher bekannten Bremssysteme nur durch die Werkstatt
vorgenommen werden konnte, ergab sich die Ausgabe ein Bremssystem zu entwickeln,
bei dem die in der Bremsflüssigkeit befindlichen, speziell die sich im Radbremszylinder
bildenden, gasförmigen Bestandteile vor Jedem Bremsvorgang zwangsläufig ausgeschleust
werden.
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Diese Aufgabe wird bei einz hydraulischen Bremssystem erflndungsgemäß
dadurch gelöst, daß zwischen den Radbremszylindern und dem Vorratsbehälter Jeweils
eine Rückführleitung für die Bremsflüssigkeit angeordnet und diese RUckführleitung
über ein, in seiner Schließbewegung mit der Bewegung des Kolbens des Hauptbremszylinders
gekoppeltes Absperrorgan absperrbar ausgebildet ist. Die RUckflihrleitung wird zweckmäßigerweise
mit der höchstgelegehen Stelle des Radbremszylinders verbunden, um die sich dort
sammelnden gasförmigen Bestandteile sicher ausschleusen zu können. Das in der Rücktührleitung
angeordnete Absperrorgan kann als Schieber ausgebildet sein und wird vorteilhafterweise
von einem Teil des Kolbens des Hauptbremszylinders gebildet. In der Rückführleitung
kann zwischen dem Absperrorgan und dem Vorratsbehälter für die Bremsflüssigkeit
ein Rückschlagventil angeordnet sein, um bei der RUckstellung des Kolbens des Hauptbremszylinders
den Rückfluß der Bremsflüssigkeit in der Rückführleitung zum Radbremszylinder hin
zu vermeiden.
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Das erfindungsgemäße hydraulische Bremssystem ist in der Zeichnung
in drei Ausführungsbeispielen sehematisch dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
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Figur 1 zeigt das hydraulische Bremssystem mit Rückführleitung, wobei
das Absperrorgan in der Rückführleitung als Schieber ausgebildet und von einem Teil
des Kolbens des Hauptbremszylinders gebildet ist.
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Figur 2 zeigt das hydraulische Bremssystem mit Rückführleitung, wobei
das
Absperrorgan von einem getrennt vom Kolben des Hauptbremszylinders angeordneten
Schieber gebildet ist.
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Figur 3 zeigt das hydraulische Bremssystem mit RückfUhrung, wobei
in der Rückführung eine Umwälzpumpe angeordnet ist.
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Gemäß Figuren 1 bis 3 besteht das hydraulische Bremssystem im wesentlichen
aus dem Hauptbremszylinder 1, dem im Hauptbremszylinder beweglich angeordneten Kolben
2, der über ein Gestänge 3 mit dem Bremspedal 4 in Verbindung steht, dem Radbremszylinder
5, einer den Hauptbremszylinder 1 mit dem Radbremszylinder 5 verbindenden Druckleitung
6, einem Vorratsbehälter 7 für die Bremsflüssigkeit 8, der über die Leitung 9 mit
dem Hauptbremszylinder 1 in Verbindung steht und der Rückführleitung 10, die den
Radbremszylinder 5 mit dem Vorratsbehälter 7 verbindet und mittels des Absperrschiebers
11, der gemäß Figur 1 als Teil des Kolbens 2 ausgebildet ist, absperrbar ausgeführt
ist. Im Radbremszylinder 5 ist der Bremskolben 12 beweglich angeordnet, der bei
Betätigung der Bremse das Anlegen der Bremsbacken 13 an die Bremsscheibe 14 bewirkt.
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Im Ruhezustand der Bremse steht die in den Leitungen 6 und 10 und
den Bremszylindern 1 und 5 befindliche Bremsflüsslgkelt über die Leitung 9 mit dem
im Vorratsbehälter 7 befindlichen Teil der Bremsflüssigkeit in Verbindung, so daß
Volumenänderungen der BremsflUssigkeit infolge von Temperatureinflüssen über den
Vorratsbehälter ausgeglichen werden. Bei Betätigung der Bremse wird gemäß Figur
1 zunächst durch das Vorrücken des Kolbens 2 im Hauptbremszylinder 1 die Verbindungsleitung
9 zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und dem Vorratsbehälter 7 geschlossen, während
die zwischen dem Radbremszylinder 5 und dem Vorratsbehälter 7 angeordnete RUckfUhrleitung
10 durch die zwischen dem Kolben 2 und dem mit diesem verbundenen Absperrschieber
11 befindliche Ringut 15 freigegeben wird.
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Dadurch wird erreicht, daß beim weiteren Vorrücken des Kolbens 2,
die durchdie Druckleitung 6 zum Radbremszylinder 5 strömende Bremsflüssigkeit die
im Radbremszylinder 5 befindliche, eventuell gashaltige Bremsflüssigkeit verdrängt
und über die Rückführleitung 10 in den Vorratsbehälter 7 ausschiebt. Da sich die
im Radbremszylinder befindlichen Gasblasen an der höchstgelegenen Stelle derselben
sammeln, ist die Rückführleitung 10 an dieser Stelle des Radbremszylinders 5 angeschlossen,
so daß die Gasblasen zu Beginn der Betätigung
der Bremse mit Sicherheit
aus dem eigentlichen Bremskreis ausgeschleust werden. Beim weiteren Vorrücken des
Kolbens 2 im Hauptbremszylinder 1 wird schließlich auch mittels des Schiebers 11
die Rückführleitung 10 abgesperrt, so daß ein geschlossener Bremskreis gebildet
und in diesem der für die Bremswirkung erforderliche Flüssigkeitsdruck aufgebaut
wird. Dieser Vorgang des Ausschleusen eines Teiles der im Radbremszylinder befindlichen
Bremsflüssigkeit mit den darin eventuell enthaltenen Gasblasen wiederholt sich zu
Beginn Jedes Bremsvorganges, Das in Figur 2 dargestellte hydraulische Bremssystem
unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten System lediglich dadurch, daß
der Absperrschieber 11 getrennt vom Kolben 2 des Hauptbremszylinders 1 in der Rückführleitung
10 angeordnet ist. Statt eines in der Rückführleitung 10 angeordneten Absperrschiebers
kann auch ein anderes Absperrorgan, beispielsweise ein Ventil verwendet werden.
Wesentlich ist lediglich, daß die Schließbewegung des Absperrorgans mit der Bewegung
des Kolbens im Hauptbremszylinder gekoppelt ist. Bei dem in Figur 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel wird diese Koppelung zwischen der Bewegung des Kolbens 2 im
Hauptbremszylinder 1 und der Schließbewegung des Absperrschiebers 11 durch das mit
dem Bremspedal 4 gekoppelte Gestänge 16 des Absperrschiebers 11 erzielt.
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Um bei der Rückstellung des Kolbens des Hauptbremszylinders nach Abschluß
des Bremsvorganges ein Zurückfließen der Bremsflüssigkeit in der Rückführleitung
10 zum Radbremszylinder 5 hin zu vermeiden, kann gemäß Figur 2 in der Rückführleitung
1Q zwischen dem Absperrschieber 11 und dem Vorratsbehälter 7 ein Rückschlagventil
7 angeordnet sein..
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Das in Figur 3 dargestellte hydraulische Bremssystem unterscheidet
sich von den Ausführungsbeispielen gemäß den uren.l 1 und 2 dadurch, daß zum Umwälzen
der Bremsflüssigkeit und dem damit verbundenen Ausschleusen gasförmiger Bestandteile
aus dem Bremssystem nicht ein Teil des Weges des Kolbens 2 des Hauptbremszylinders
1 verwendet wird, sondern daß zu diesem Zweck eine Umwälzpump !18.
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in der Rückführleitung 10 angeordnet ist. Ebensogut kann die Umwälzpumpe
18 auch in der Druckleitung 6 vorgesehen werden. Die Absperrung der Rückführleitung
erfolgt in jedem Fall zu Beginn der Bewegung
des Kolbens 2 im Hauptbremszylinder
1. Als Absperrorgan kann wie in den gemäß'Figur 1 und 2 dargestellten Beispielen
entweder ein mit dem Kolben 2 verbundener Absperrschieber 11, ein vom Kolben 2 getrennt
angeordneter Absperrschieber oder ein anderes Absperrorgan, beispielsweise ein Ventil
verwendet werden. Bei dem in Figur 3 dargestellten Beispiel sind der-Kolben 2 und
der Absperrschieber 11 unter Bildung einer schmalen Nut 19 miteinander verbunden,
so daß im Ruhestand der Bremse die Rückführleitung 10 geöffnet ist und die Pumpe
18 fortlaufend Bremsflüssigkeit aus dem Radbremszylinder 5 absaugt und dem Vorratsgefäß
7 zuleitet. Zu Beginn eines Bremsvorganges wird durch das Vorrücken des Kolbens
2 die Rückführung mit Hilfe des ebenfalls vorrückenden Absperrsehiebers 11 sofort
abgesperrt, so daß die Bremswirkung praktisch ohne zeitliche Verzögerung einsetzt.
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Als Umwälzpumpe 18 kann eine Pumpe mit geringer Förderhöhe, beispielsweise
eine Magnetpumpe verwendet werden, die allerdings druckfest gekapselt sein muß,
damit sie dem im Bremssytem während des Bremsvorganges aufgebauten Flüssigkeitsdruck
standhalten kann.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen hydraulischen Bremssystems gegenüber
dem bekannten Stand derTechnik ist insbesondere darin zu sehen, daß vor Jedem Bremsvorgang
der Bremskreis mit Bremsflüssigkeit gespült wird, so daß einmal im Bremskreis vorhandene
Gasblasen ausgeschleust werden, zum anderen wieder kalte und hinsichtlich der Grundstoffe
und Korrosionsinhibitoren weniger verbrauchte Bremsflüssigkeit in die der Wärmeentwicklung
ausgesetzten Radbremszylinder gefördert wird, so daß die Gefahr der Gas- bzw. Dampfbildung
herabgesetzt wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Bremssystems kann außerdem
auf den Einsatz spezieller Bremsflüssigkeit für Scheibenbremsen verzichtet werden
und es können die Kraftfahrzeuge voll mit den gegenüber Trommelbremsen vorteilhaften
Scheibenbremsen aus gerüstes werden, während bisher oftmals aus Sicherheitsgründen
ene Kombination von Scheibenbremse mit Trommelbremse verwendet wurde, um bei Auftreten
eines "FadingsX an den heißeren Scheibenbremsen, immer noch an den kälteren Trommelbremsen
eine Bremswirkung zu erzielen.