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Bremsregulator zur Verhinderung einer Blockierung beim Bremsen eine
rotierenden Rades Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die das Blockieren
beim Bremsen eines rotierenden Rades verhindert, und die Erfindung bezieht sich
besonders auf eine VDrrichtung der Art, wie sie im deutschen Patent ......... (deutsche
Patentanmeldung Nr. P 18 05 666.1), zu dem das vorliegende Patent einen Zusatz bildet,
gezeigt und beschrieben ist.
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Wird ein rotierendes Rad kräftig gebremst, kann Blockierung eintreten,
sobald die Bremswirkung grösser wird als die Kraft, die im fraglichen Zeitpunkt
zwischen dem Rad und dessen Unterlage überführt werden kann, und diese Situation
ist besonders gefährlich beim Bremsen eines Fahrzeuges, da ein Blockieren der ESinterräder
des Fahrzeuges dazu führt, dass die von dem Rad aufnehmbaren Seitenkräfte in grossem
Umfang vermindert werden, was dazu führt, dass das Fahrzeug ins Schleudern gerät,
sobald die beiden Hinterräder blockiert sind. Um dies zu verhindern, wurden verschiedene
Vorrichtungen vorgeschlagen, die jedoch alle entweder zu tut in der Herstellung
oder nich- hinreichend zuverlässig waren. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist
dagegen
äusserst einfach und billig in der Herstellung und erweist
sich als äusserst zuverlässig.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einem Mechanismus,
der in dem Bremskreis fertiger oder zu bauender Fahrzeuge eingebaut werden kann.
In dem normalen Bremskreis des Fahrzeuges wird eine Ventileinheit eingebaut, die
einerseits die Zufuhrleitung für das Bremsmittel zu dem Radbremszylinder verschliessen
kann und andererseits als eine Pumpeinheit zur Ablastung des dem Radbremszylinder
bereits zugeführten Bremsdruckes führen kann. Zur Regelung der Ventil- und Pumpeinheit
dient eine Abfühlvorrichtung, die hin- und hergehende Bewegungsimpulse empfängt.
Diese von der Abfühlvorrichtung entgegengenommenen Impulse werden auf eine Schwingmasse
übertragen, die beim Auftreten von Impulsen entsprechend der Eigenschwingungsfrequenz
des Systems eine Amplitudenvergrösserung aufweist, die bei der Regelung der Ventil
und Pumpeinheit dazu ausgenutzt wird, um einerseits die Zufuhr von Druckmittel zu
sperren und andererseits den bereits angesetzten Bremsdruck von dem Radbremszylinder
durch eine pumpende Wirkung der Ventil- und Pumpeinheit zu entlasten. Hierdurch
hört die bremsende Wirkung auf das Rad zeitweise auf, und da folglich eine Blockierung
verhindert wird und das Rad nicht die Geschwindigkeit Null annimmt, kann die Aufnahme
von Seitenkräften durch das Rad im wesentlichen unverändert bleiben und die Gefahr
eines Schleuderns in hohem Grad vermindert werden.
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Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung arbeitet gemäss
dem im Patent .......... (deutsche Patentanmeldung Nr.
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P 18 05 666.1) angegebenen Prinzip, weist aber verbesserte Ausführungsformen
auf, die bei der fortgesetzten Forschungs- und Entwicklungsarbeit gefunden wurden.
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Bei der weiteren Entwicklung hat es sich als bedeutungsvoll erwiesen,
die Frequenz der Vorrichtung zu erhöhen, die die Arbeit des Ventils regelt, so dass
die Erfindung u.a. auf eine VOrriChtUng gerichtet ist, die die Frequenz im Arbeitsverlauf
des Ventils im Verhältnis zu der von dem Geber empfangenen Frequenz erhöht.
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Andere Zwecke der Erfindung sowie die konstruktiven Kennzeichen des
Frifindungsgegenstandes gehen aus den @gefigten Patentansprüchen hervor.
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Die Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben im Hinblick
auf
die beigefügte Zeichnung, deren einzelne Figuren einige denkbare Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei der Bremsregulator im Schnitt gezeigt
ist, Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung
mit dem Bremsregulator im Schnitt und mit einer abgewandeten Schwingmasse und einer
anderen Ueberführungsvorrichtung zwischen der Schwingmasse und der Ventileinheit,
die ihrerseits im Verhältnis zu der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung aLgewandelt
ist, Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Vorrichtung, jed@ch mit einer Abwandlung
bezüglich der Uberführungsvorrichtung, Fig. 4A ist eine Seitenansicht von oben.
und Fig. 4B ist eine Seitenansicht in einer 900 im Verhältnis ur Fig. 4A gedrehten
Ebene einer Ausführungsform, die einerseits eine Zwangssteuerung zwischen der Schwingmasse
und dem die Ventileinheit regelnden Ueberführungsorgan und andererseits eine Torsionsfeder
hat, -die die in den vorhergehenden Figuren gezeigte Schraubenfeder ersetzt, Fig.
5 ist eine teilweise geschnittene Darstellung einer werteren abgewandelten Ausführungsform
der Ueberführungsvorrichtung zwischen der Schwingmasse und dem das Ventil regelnden
Ueberfürhrungsorgan, Fig. 6A ist eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Ausführungsform,
bei der die Ventileinheit im rechten Winkel zu der Ebene angeordnet ist, in der
die Schwingiasse schwingt, Fig. 6B ist ein Schnitt der gleichen Ausführungsform
wie ir Fig. 6A nach der Linie VI B-VI B, gesehen von rechts in der Fig. @A, Fig.
6C st ein Schnitt der gleichen Ausführungsform wie in Fig. alle und 6D, gesehen
gemäss der Linie VI C-VI C von oben in Fig. 6A, Fig 7 ist eine schematische Darstellung
einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Uebertragungsorgan aus einem steifen
Bandfederelement besteht und die Steuerung der Ventileinheit von der entgegengesetzten
Seite im Verhältnis zu der Schwingmasse geschieht im Vergleich mit den in den vorhergehenden
Figuren
gezeigten AusführungsYormen, Fig. 8A ist ein Schnitt einer Vorrichtung, die dazu
bestimmt ist, zwischen der rotierenden Eingangswelle und dem Impulsgeber angebracht
zu werden mit dem Zweck, die Geberfrequenz herabzusetzen, damit das System schneller
auf. die kritische Eigenschwingungsfrequenz kommen soll, Fig. 8B ist eine Teilansicht
der Vorrichtung im Schnitt längs der Linie I-I, Fig. 9 ist ein Diagramm über die
durch Verwendung der Vorrichtung gemäss Fig. 8 erzielte Drehzahl im Verhältnis zum
Zeitblauf, und Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine praktisch brauchbare Ausführungsform,
in der die Vorrichtung besonders gedrängt ausgeführt ist, so dass sie an dem Hinterrad
eines Fahrzeuges angebracht werden kann.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verhindern der Elockierung
beim Bremsen eines rotierenden Rades umfasst eine Abfühlanordnung 1, die von dem
rotierenden Rad hin- und hergehende Impulse empfängt, die möglicherweise, aber nicht
mit Notwendigkeit, proportional der Winkelgeschwindigkeit des Rades sind. Die on
der Atfühlanordnung 1 empfangenen Impulse werden auf ein Federelement 2 irit einer
schweren Masse 3 überführt, wie dies schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Die Uebertragungsvorrichtung
zwischen einerseits dem Federelement 2 mit der schweren Masse 3 und andererseits
einer Ventileinheit besteht in der Ausführungsform nach Fig. 1 aus einer Stange
19, die an ihrem von der Masse 3 abgewandten Ende mit einer Kurvenscheibe 20 versehen
ist. Ein Abtastorgan 21 liegt gegen die Steuerkurve der Kurvenscheibe und wird bei
Verschiebung der Uebertragungsvorrichtung 19 aus deren Gleichgewicktslage aus der
in Fig. 1 gezeigten Lage verschoben. Hierbei verschiebt das Abtastorgan 21 eine
Stange 4, die in Verbindung mit einem Ventilschieber 5 steht. Der Ventilschieber
ist in seiner Längsrichtung verschiebbar im Inneren des Ventilgehäuses 11, das durch
Dichtungen 7, 16 in drei Kammern 10, 15, 9 eingeteilt ist. Die Stange 4 tritt in
die Kammer 9 des Gehäuses 11 durch eine Dichtung 6 ein. Von dem der Stange'4 entgegengesetzten
Ende streckt sich eine Ausnehmung 18 in den Ventilschieber in dessen Längsrichtung
hinein. Durch eine Öffnung 18a steht die Ausnehmung 18 in Verbindung mit der Kammer
15.
Bremsdruck wird durch den Einlass 13 zugeführt und wird durch die Kammer 15 und
die Öffnung 18a in die Ausnehmung 18 hinein und durch diese in die Kammer 10 weitergeleitet,
von wo der Druck durch den Auslass 14 dem Radbremszylinder zugeführt wird. Zwischen
den beiden Kammern 9 und 15 ist ein Anschlusskanal 17 vargesehen, der dazu bestimmt
ist, Druckunterschiede zwischen diesen beiden Kammern auszugleichen.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn sich das System
im Gleichgewicht befindet, d.h. bei Frequenzen, die über- bzw. unterkritisch sind,
stellt das Ventil eine Verbindung zwischen dem Einlass 13 und dem Auslass 14 her
und die normale Bremswirkung des Fahrzeuges wird nicht beeinflusst. Wenn dagegen
das Rad die Neigung zeigt, beim Bremsen zu blockieren, d.h. eine schnelle Geschwindigkeitsherabsetzung
auf Null hin zu erhalten, winl das Rad dabei durch die Geschwindigkeit hindurchgehen,
die ler kritischen Eigenschwingungszahl des Systems entspricht. Hierbei tritt eine
Amplitudenvergrösserung des schwingenden Systems auf, wobei des Abtastorgan durch
seine Berührung mit der Steuer-Kurve eine Bewegung erhält, die auf die Ventileinheit
übertragen wird. Eine Fläche des Ventilschiebers 5 verschliesst dabei den Einlass
13 und weiterer Bremsdruck kann nicht dem Radbremszylinder zugeführt werden. Bei
weiterer Bewegung der Kurvenscheibe 20 und tludurch auch des Abtastorgans 21 wird
der Ventilschieber 5 als Pumporgan wirken und das Bremsmittel aus dem Radbremszylinder
heraufpumpen, wodurch die Bremswirkung des Rades entlastet wird. Bei der Entlastung
der Bremswirkung des Rades kann die Geschwindigkeit des Rades wieder zunehmen, das
System erhalt Impulse, die Uberkritisch sind und die Vergrösserung der Amplitude
nimmt ab, wobei in der Gleichgewichtslage die Bremswirkung wieder dem Radbrems«ylinder
zugeführt werden kann und das Rad wieder seine Geschwindigkeit bis auf die Geschwindigkeit
vermindert, die der kritischen Eigenschwingungsfrequenz des Systems entspricht.
Dieser Verlauf wiederholt sich in schneller Folge und das Rad wird bei aufrechterhaltener
Bremsung eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeit aufweisen, die eta der Radgeschwindigkeit.
entspricht, die ihrerseit der kritischen Eigenschwingungsfrequenz des Systems entspricht.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Feder 2 in Ve-Ibindung'
mit einer schweren Schwingmasse 3, die sich um
einen Mittelpunkt
22-drehen kann. Die Ventileinheit besteht in dieser Ausführungsform aus einem Kugelventil
mit einer gegen einen Sitz 7 dichtenden Kugel 8. Die Verbindung zwischen den Kammern
10 und 9 des Ventils geht durch einen Kanal 7a, durch den sich'ein eingezogener
Teil der Steuerstange 4 streckt. An dem von dein Ventil abgelegenen Ende der Stange
4 ist ein Glied 27 drehbar einerseits an der Stange 4 (bei 28) und andererseits
an ler Schwingmasse 3 (bei 26) befestigt. Bei der kritischen Eigenschwingungsfrequenz
des Systems tritt eine Amplitudenvergrässerung ein, die dazu führt, dass sich die
Schwingmasse um ihren Mittelpunkt 22 dreht. Hierdurch erhält die Stange 4 eine hin-und
hergehende Bewegung, die das Schliessen des Ventils 11 dadurch steuert, dass die
Kugel 8, die vorher von dem eingezogenen Teil der Stange 4 zurückgedrckt worden
war, jetzt dichtend geen cien Sitz 7 anliegen und damit die Zufuhr von Bremsdruck
absperren kann. Das Volumen der Kammer 9 vergrössert sich danach, dadurch dass die
Stange 4 nach links in Fig. 2 verschoben wird, wodurch der dem Radbremszylinder
zugeführte Druck in der oben beschriebenen Weise entlastet wird.
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Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist die Uebertragungsvorrichtung
in der Weise abgewandelt, dass die Schwingmasse 3, die sich auch in diesem Fall
um den Mittelpunkt 22 drehen mann, mit einem Nockeii 20 versehen ist, gegen den
das Abtastorgan 21 anliegt. Das Abtastorgan 21, das hier als Kugelkörper gezeigt
ist, beispielsweise in Form eines Kugellagers o. dgl., is<s mit der Stange 4
verbunden, die sich ihrerseits in der früher beschriebenen Weise in das Ventilgehäuse
11 hinein erstreckt und die Wenn tileinheit steuert. Eine Feder 23 ist zwischen
dem Ventil und einen Anschlag angebracht und presse das Abtastorgan jederzeit gegen
den Nocken.
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Die Fig. 4A und 4B zeigen eine abgewandelte Vorrichtung, bei der
einerseite die früher gezeigte und beschriebene Druckfeder 2 durch eine Torsionsfeder
etsetzt ist und andererseits die Stange 4 in einer Ausnehmung der Schwingmasse 3
zwangsgesteuert ist, wobei diese Ausnehmung eine Steuerkurve 20 bildet. Diese geänderte
Ausführungsform wirkt in genau der gleichen Weise wie die früher beschriebenen Ausführungsformen.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der nur die Uebertragungsvorrichtung
im Verhältnis zu den früher beschriebenen Ausführungsformen
abgewandelt
ist. Die Stange 4 ist hierbei auf ihrer von dem Ventil abgewandten Seite mit einer
Anlageplatte 24 versehen, die gegen einen an der Schwingmasse 3 befestigten Kugelkorper
25 anliegt. Bei der Schwingungsbewegung der Schwingmüsse 3 bewegt sich der Kugelkörper
25 in einer Kreistogenbahn mit dem Radius der Schwingmasse 3, wobei die Anlageplatte
24 sich über die in der Figur veranschaulichte Strecke bewegt, während sich die
Schwingmasse zwischen den gezeigten Lagen dreht. Eine Feder 23 presst die Änlageplatte
24 in dauernde Berührung mit dem Kugelkörper 25.
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Die Fig. 6A, B und C sind verschiedene Ansichten einer Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, die die gleichen Teile umfasst wie die Ausführungsform
in Fig. 4, bei der aber die Steuerkurve 20 auf der Seite der Schwingmasse 3 und
nicht, wie in Fig. 4, auf der Umkreiskante angebracht ist. Hierdurch erhält man
eir.e gedrängtere Ausführungsform, dadurch dass die Ventileinheit im rechten Winkel
zu der Schwingungsebene der Schwingmässe angeordnet ist.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ueberfühungsvorrichtung
aus einer steifen Blattfeder 41 besteht, die an dem Umfang der Schwingmasse 3 befestigt
ist. Die Blattfeder 41 streckt sich durch eine Führung 42 zu einem Gelenksystem
43, das ule Blattfeder 41 mit der das Ventil 11 steuernden Stange 4 verbindet. Bei
der Ausführungsform gemäss Fig. 7 erhält man den Vorteil, dass bei einem aus irgendwelchen
Gründen eintreffenden Bruch der Blattfeder 41 die dem Ventil zugeführte Bremsflüssigkeit
das Kugeiventil 8 verschliesst, so dass keinerlei Bremswirkung bei dem Itad auftreten
kann, mit dem das gezeigte System verbunden iat.
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Da der Fahrer eines Fahrzeuges nicht daran gewöhnt ist, dass bei
einem mit dem erfindungsgemässen Bremsregelsystem versehenen Fahrzeug eine Elockierung
der Hinterräder beim Bremsen überhaupt auftreten kann, wird daher auch bei einem
mechanischen Fehler in der Vorrichtung die Bremswirkung aufgehoben und die Gefahr
einer den Fahrer überraschenden Blockierung entfällt somit auch beim Vorliegen irgendeines
derartigen Fehlers.
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Obwohl es sich bei praktischen Versuchen gezeigt hat, dass ein grosser
Wert für die in Fachkreisen als "slip" bezeichnete Erscheinung, d.h. für das Verhältnis
zwischen der Geschwindigkeit d'es Fahrzeuges und der Umdrehungsgeschwindigkeit des
Rades in
einem gewissen Augenblick,keinen Einfluss auf die Richtungsstabilität
des Fahrzeuges zu haben scheint, kann es sich bei der weiteren Untersuchungs- und
Entwicklungsarbeit möglicherweise zeigen, dass ein kleinerer "slip"-Wert bessere
Richtungsstabilität-gibt.
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Im Hinblick darauf umfasst die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung,
die eine Herunterschaltung der Geberfrequenz mit sich führt und dadurch schneller
die gewünschte Bremsentlastung bei dem Rad hervorruft. Hierdurch wird die Geschwindigkeit
des Rades stufenweise vermindert und der "slip"-Wert des Rades wird im wesentliche
konstant, während ohne eine derartige Hilfsvorrichtung anfänglich ein sehr grosser
"slip"-Wert vorliegt, der im weiteren Verlauf der Bremsung nach ;nd nach in Abhängigkeit
von der Verminderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abnimmt, da eine erfindungsgemässe
Vorrichtung an und für sich eine im wesentlichen konstante, vorbestimmte Rad rotations
geschwindigkeit ergibt.
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Fig. 8A und B zeigen eine derartige Vorrichtung zur Herabsetzung
der Frequenz des Gebers. Die Vorrichtung besteht aus einer Eingangswelle 30, der
eine der Winkelgeschwindigkeit des Rades proportionelle Drehbewegung erteilt wird.
An und senkrecht zu der Welle 30 ist eine andere Welle 32 steif befestigt und auf
den äusseren Enden dieser Welle 32 sind Planetenräder 35 frei drehbar gelagert.
Diese Planetenräder 35 verbinden ein auf der Welle 30 mit Hilfe eines Lagers 31
drehbares, mit einer schweren Masse 34 versehenes und dadurch ein Schwungrad bildendes
Zahnrad 33 mit einem anderen Zahnrad 36, das mit Hilfe einer Kupplung 38 auf der
Welle 30 drehbar ist. Das Zahnrad 36 ist mit einer Steuerkurve 37 versehen, gegen
die die Abtastvorrichtung 1 anliegt Diese Kupplung 38, die beispielsweise aus einer
Reibungskupplung besteht, muss im Stand sein, die für das Zahnrad 36 und dessen
Steuerkurve 37 erforderliche Kraft zum Antrieb des Abtastorgans 1 zu übertragen.
Die Kupplung 38 muss jedoch auch im Stand sein, eine Relativbewegung zwischen dem
Zahnrad 36 und der Steuerkurve 37 sowie der Welle 30 zu erlauben, damit die unten
beschriebene Wirkungsweise auftreten soll. Im normalen Betrieb und bei schwachem
Bremsen wird die gezeigte Vorrichtung mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben
wie die Eingangswelle 30. Beim Auftreten einer kräftigen Verlangsamung wird jedoch
das Schwungrad 33, 34 sich weiterhin mit grösserer Geschwindigkeit drehen als die
Wellen 30 und 32, da es drehbar auf der Weile 30 gelagert ist.
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Die an der Welle 30 befestigte Welle 32 wird jedoch mit der Ge-'schwindigkeit
der Welle 30 weiter rotieren, so dass die Planetenräder 35 eine entgegengerichtete
Relativbewegung auf das Zahnrad 36 ertragen, das daher mit geringerer Geschwindigkeit
als die Eingangswelle 30 rotiert. Hierdurch erreicht die Steuerkurve 37 schneller
die Geschwindigkeit, die der kritischen Eigenschwingungsfrequenz des Systems gemäss
der in Fig. 9 gezeigten Kurve entspricht. In dem Schema der Fig. 9 wird die Drehzahl
als eine Funktion der Zeit gezeigt, wobei die obere Kurve die Geschwindigkeit des
Fahrzeuges angibt, während die, untere zickzackförmig verlaufende Kurve die Geschwindigkeit
des Gebers zeigt, die wiederholt erst bis auf die kritische Drehzahl heruntergeht,
bei der die Bremswirkung gemäss der vorhergehenden Beschreibung aufhört, um danach
wieder auf die Geschwindigkeit des Rades zu steigen, alsdann wieder auf die kritische
Drehzahl des Systems zurückzugehen u.s.w. Das Rad dreht sich also mit schrittweise
abnehmender Geschwindigkeit entsprechend der dick gezeichneten Kurve zwischen der
Geberkurve und der Kurve Über die Geschwindigkeit des Fahrzeuges', woraus hervorgeht,
dass das Rad jeweils eine geringere Geschwindigkeit als damit Pahrzeug erhält, jedoch
nicht eine Geschwindigkeit die den Winkelgeschwindigkeitwert untersteigt, der der
kritischen Eigenschwingungsfrequenz des Systems entspricht.
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Schliesslich zeigt die Fig. 10 eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
die äusserst gedrängt und dazu bestimmt ist, in der unmittelbaren mähe des Hinterrades
eines Fahrzeuges untergebracht zu werden. Die in dieser Zeichnung gezeigte Konstruktion
stimmt der Funktion nach mit oder früher beschriebenen Ausführungsformen überein,
aber die Konstruktion ist ganz besonders kompakt und geschlossen, so dass sie den
Beanspruchungen gewachsen ist, die sich aus der genannten Unterbringung ergeben.
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Ausser den Vorteilen, die durch die Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent
erhalten werden, haben die in dem vorliegenden Patent beschriebenen Ausführungsbeispiele
zusätzlich die Vorteile, dass rr.an bei dem schwingenden System eine genau bestimmte
Gleichgewichtslage erhält, dass der zugeführte Bremsdruck nicht das schwingende
System beeinflussen kann, sondern durch Lager o. dgl. aufgenommen wird, und dass
weiterhin viele konstruktive Teilprobleme gelöst werden, beispielsweise bezüglich
der Lagerung der vorkommenden beweglichen Teile.
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In der vorhergehenden Beschreibung wurden einige denkbare Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes gezeigt und beschrieben, die Erfindung umfasst jedoch
alle die Konstruktionen, die unter' die beigefügten Patentansprüche fallen.