DE2106931B1 - Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einer Strömungsbremse und einer durch ein Druckmittel, insbesondere ein hydraulisches Druckmittel betätigbaren Reibungsbremse - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Bremsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Steuerung des Regelventils ein aus der Differenz zwischen Spiralgehäusedruck und Kerndruck der Strömungsbremse gebildeter Differenzdruck der Strömungsbremse verwendet wird.
• Da dieser Differenzdruck proportional zum Bremsmoment der Strömungsbremse verläuft, d. h. der Übergang von konstantem Druck zu einem auf einer parabelförmig abfallenden Kurve verlaufenden Druck bei sinkender Fahrgeschwindigkeit erfolgt bei der gleichen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl wie der Übergang von einem konstanten Bremsmoment auf ein abfallendes Bremsmoment, ist ein Konstanthalten des Gesamtbremsmomentes bis zum Stillstand des Fahrzeuges gewährleistet. Dabei ist es möglich, Gesamtbremsmomente zu erzeugen, die sowohl unterhalb als auch oberhalb des maximalen Bremsmomentes der Strömungsbremse liegen. Dabei ist unter »Kerndruck« der im Bereich des Zentrums des Arbeitsraumes herrschende Druck zu verstehen, und zwar vorzugsweise der Druck im Zentrum selbst.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß das Regelventil einen Steuerkolben aufweist, der einerseits mit dem vom Bremshebel eingestellten bzw. erzeugten Druck und andererseits mit einer dem Differenzdruck der Strömungsbremse entsprechenden Kraft beaufschlagbar ist.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerkolben des Regelventils unmittelbar oder mittelbar ein Elektromagnet angreift, dessen Stellkraft dem Differenzdruck der Strömungsbremse proportional ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch dem mit einem Elektromagnet versehenen Regelventil eine elektronische Regeleinrichtung vorgeschaltet sein, die Eingänge für die Stellsignale Fahrgeschwindigkeit, Spiralgehäusedruck und Kerndruck der Strömungsbremse aufweist und deren Ausgangssignal dem Differenzdruck der Strömungsbremse und damit ihrem Bremsmoment proportional ist. Dadurch ist es möglich, den Druck im Spiralgehäuse und im Kern der Strömungsbremse auf einfache Weise elektrisch zu messen und mit diesen elektrischen Größen das Regelventil zu steuern.
• Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Bremsanlage sind an Hand der Zeichnung erläutert.
• Dabei zeigt F i g. 1 als erstes Ausführungsbeispiel eine Bremsanlage mit teilweise im Schnitt dargestellten Brems-und Steuerorganen, mit einem Differenzdruckventil und einem von diesem gesteuerten Regelventil, F i g. 2 als zweites Ausführungsbeispiel eine ähnliche Bremsanlage, bei der Spiralgehäusedruck und Kerndruck ebenfalls mit einem Differenzdruckventil erfaßt werden, wobei am Regelventil ein Elektromagnet vorgesehen ist, F i g. 3 ein Schalt- und Steuerschema einer Bremsanlage mit einer elektronischen Regeleinrichtung und an den Fahrzeugachsen vorgesehenen Regelventilen und Fig. 4 ein Diagramm des Bremsmomentenverlaufes und des Druckverlaufes in der Strömungsbremse in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.
• Eine in den F i g. 1 und 2 dargestellte Strömungsbremse 1 weist einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf.
• Der Rotor 3 ist auf einer Welle 4 zum Übertragen des Bremsmomentes aufgekeilt. Die Strömungsbremse weist ferner einen Ölbehälter 5 auf, in dem auf einem feststehenden Kolben 6 ein Membrankolben 7 verschiebbar gelagert ist. Innerhalb des von dem Mem- brankolben 7 begrenzten Raumes befindet sich Bremsflüssigkeit, die über eine Leitung 8 in den Arbeitsraum der Strömungsbremse gelangt. Ebenfalls innerhalb dieses vom Membrankolben begrenzten Raumes ist eine Feder 9 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende am Stator 2 und mit ihrem anderen Ende am Membrankolben 7 abstützt. Die Strömungsbremse hat einen konzentrisch um den Rotor 3 herumliegenden Ringraum, das sogenannte Spiralgehäuse 10, in dem die durch den Arbeitsraum durchgesetzte Flüssigkeit gesammelt wird und aus dem diese über eine Leitung 11 in einen Ölkühler 12 gelangt, von dem sie über eine Leitung 13 zum Ölbehälter 5 zurückfließt. An dieses Spiralgehäuse 10 ist außerdem ein Momentenbegrenzungsventil 14 angeschlossen, das einen Begrenzungskolben 15, eine Druckfeder 16 und einen Vorspannkolben 17 aufweist.
• Die Bremsanlage hat einen Bremshebel 18, der in F i g. 1 mit einem Kolben 19 verbunden ist, der entgegen der Kraft einer Feder 20 auf einen mit Bremsflüssigkeit gefüllten Raum 21 wirkt. An diesen Raum 21 ist eine Leitung 22 angeschlossen, von der Abzweigleitungen in eine Bohrung 23 des feststehenden Kolbens 6, in ein Regelventil 24 und in das Momentenbegrenzungsventil 14 führen. Beim Regelventil 24 führt die Leitung 22 in einen Raum 25, der einerseits von einem Ventil 26 und andererseits von einem Kolben 27 begrenzt wird, der mit dem beweglichen Teil des Ventils 26 starr verbunden ist. Ebenfalls starr mit dem beweglichen Ventilteil verbunden ist ein weiterer Kolben 28, der einen Raum 29 begrenzt, an dem eine zu den Reibungsbremsen 30 führende Bremsleitung 31 angeschlossen ist. Der Kolben 27 ist auf seiner von dem Ventil 26 abgewandten Seite von einer Feder 32 beaufschlagt, die sich gegen einen Kolben 33 abstützt, der mit einer Einstellschraube 34 verbunden ist. In den von den beiden Kolben 27 und 33 begrenzten Raum 35 mündet eine Leitung 36, deren anderes Ende mit einem Differenzdruckventil 37 verbunden ist.
• Das Differenzdruckventil hat zwei Kammern 38 und 39, die durch ein Ventil 40 voneinander getrennt sind.
• An die Kammern 39 ist die Leitung 36 angeschlossen, während in die Kammer 38 eine Leitung 41 mündet, die mit dem Spiralgehäuse 10 der Strömungsbremse in Verbindung steht. Das Ventil 40 ist über einen Stößel mit einer Membran 42 verbunden, deren eine Seite über einen Abzweig der Leitung 41 mit dem Spiralgehäusedruck beaufschlagt wird und deren andere Seite über eine Leitung 43 dem Kerndruck der Strömungsbremse ausgesetzt ist.
• Beim Betätigen des Bremshebels 18 wird in der Leitung 22 ein Druck erzeugt, worauf der Membrankolben 7 Flüssigkeit in die Strömungsbremse drückt, wodurch diese an der Welle 4 ein Bremsmoment abgibt. Gleichzeitig werden Spiralgehäusedruck und Kerndruck der Strömungsbremse über die Leitungen 41 und 43 an die Membran 42 gegeben. Die sich dabei ergebende Druckdifferenz öffnet das Ventil 40 mehr oder weniger weit, wodurch der von dem Spiralgehäusedruck abgeleitete Differenzdruck über die Leitung 36 den Kolben 27 in Schließrichtung des Ventils 26 beaufschlagt. Der Kolben 27 wird gleichzeitig in Öffnungsrichtung von dem Druck in der Leitung 22 beaufschlagt. Bei einem am Bremshebel eingestellten Gesamtbremsmoment, das kleiner oder höchstens gleich ist, dem maximal von der Strömungsbremse abgebbaren Bremsmoment wird oberhalb einer Geschwindigkeit V1 (Fig. 4) das Bremsmoment ausschließlich von der Strömungsbremse aufgebracht.
• Beim Absinken des Differenzdruckes in der Leitung 36 vermag der Druck in der Leitung 22 den Kolben 27 in die Öffnungsrichtung des Ventils 26 zu drücken, wodurch die Reibungsbremsen30 über die Leitung 31 eingeschaltet werden, die den von der Strömungsbremse nicht mehr aufzubringenden Teil des Bremsmomentes übernehmen, wobei mit weiter sinkender Geschwindigkeit der Bremsmomentenanteil der Reibungsbremsen immer größer wird. Durch die Verwendung des Differenzdruckes, dessen Verlauf proportional dem Bremsmomentenverlauf ist, bleibt-das Gesamtbremsmoment konstant. Soll ein Gesamtbremsmoment übertragen werden, das höher liegt als das maximale von der Strömungsbremse erzeugbare Moment, so übernimmt die Strömungsbremse ihren maximal möglichen Anteil; während der Rest von den Reibungsbremsen aufgebracht wird.
• Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 entsprechen die wesentlichen Teile denen des ersten Ausführungsbeispieles. Der Bremshebel 18 ist mit einem Ventil 44 verbunden, das den Durchgang eines Druckmittels aus einem Druckmittelbehälter 45 steuert. Die aus der Kammer38 des Differenzdruckventils 37 kommende Leitung 36' ist mit einer Druckdose 46 verbunden, die den Druck in einen elektrischen Wert umwandelt. Dem Kolben 33 des Regelventils 24 ist ein Elektromagnet 47 zugeordnet. Es wäre aber auch denkbar, den Anker des Elektromagneten 47 unmittelbar am Kolben 27 angreifen zu lassen.
• Bei einem dritten Ausführungsbeispiel (in F i g. 2 strichpunktiert dargestellt) sind an Stelle des Differenzdruckventils an die Leitungen 41 und 43 je eine Druckdose 48, 49 angeschlossen, die den Spiralgehäusedruck und den Kerndruck in elektrische Werte umwandeln.
• Zu den beiden Ausführungsbeispielen nach F i g. 2 ist in F i g. 3 ein hydraulisch- elektrischer Schaltplan dargestellt. Darin ist der Bremshebel 18 mit zwei Ventilen 44 verbunden, an die je eine Druckluftleitung L1 und L2 angeschlossen ist. Das Fahrzeug hat bei diesem Ausführungsbeispiel drei Achsen Al, A2 und A3, denen jeweils ein Regelventil 24 zugeordnet ist, die über Leitungen 22 mit den Ventilen 44 verbunden sind. An die Zuleitung zur Achse Al (beispielsweise Vorderachse) ist die Abzweigleitung zur Strömungsbremse 1 angeschlossen. In dieser Abzweigleitung ist ein elektromagnetisches Ventil 50 mit einer zweiten DruckluftzuleitungL3 vorgesehen, die an einen separaten Vorratsbehälter (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die Regelventile 24 sind mit Elektromagneten 47 verbunden, deren einer Anschluß an Masse (l) liegt und deren zweiter Anschluß zu einer mit E bezeichneten elektronischen Regeleinrichtung führt. An die Ein- gänge dieser Regeleinrichtung sind die Ausgänge der Druckdosen48, 49 für den Spiralgehäusedruck und den Kerndruck der Strömungsbremse sowie ein nicht dargestellter Signalgeber für einen der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen elektrischen Wert angeschlossen. An Stelle der beiden Eingänge für Spiralgehäusedruck und Kerndruck kann auch nur ein Eingang für den Anschluß der Druckdose 46 zur Eingabe des Differenzdruckes vorgesehen sein.
• In F i g. 4 ist mit einer dick ausgezogenen Linie der Bremsmomentenverlauf MSB der Strömungsbremse über der Fahrgeschwindigkeit V dargestellt. Im Bereich zwischen V = 0 und V = V1 ist diese Kurve - bei gleichbleibender, z. B. maximaler Füllung der Strömungsbremse - eine Parabel. Oberhalb V1 ist das Bremsmoment mit Hilfe des Ventils 14, welches den Füllungsgrad der Strömungsbremse reduziert, auf einen im wesentlichen konstanten Wert begrenzt.
• Ferner ist ebenfalls in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit V der Spiralgehäusedruck Ps und der Kerndruck PK dargestellt. Wird aus diesen beiden Drücken die Differenz gebildet, so ergibt sich der Differenzdruck PD, dessen Verlauf proportional zum Verlauf des Bremsmomentes MSB ist. Da das Bremsmoment direkt nur schwer meßbar ist, die Bildung des Differenzdruckes jedoch verhältnismäßig einfach ist, wird zur Steuerung der Reibungsbremsen dieser Differenzdruck verwendet.
• Wird das Fahrzeug abgebremst, so wird das durch den Bremshebel ausgewählte Bremsmoment bis zum Erreichen der Geschwindigkeit V1 ausschließlich von der Strömungsbremse aufgebracht. Lediglich bei einer Bremsung, bei der ein Gesamtbremsmoment eingesetzt werden soll, das das maximale Moment der Strömungsbremse übersteigt, wird dieser übersteigende Teil von der Reibungsbremse aufgebracht. Der dabei auf den Kolben 27 des Regelventils 24 einwirkende Druck aus der Leitung 22 ist größer als der Differenzdruck (aus Leitung 36 oder vom Elektromagnet 47), so daß von Anfang an ein Teil des Bremsmomentes von der Reibungsbremse aufgebracht werden kann. Beim Erreichen der Geschwindigkeit V1 fällt das bis dahin konstante Bremsmoment der Strömungsbremse und gleichzeitig der Differenzdruck PD ab, wodurch das Regelventil 24 die Reibungsbremse ansteuert, und zwar um so stärker, je mehr das Bremsmoment MSB abfällt. Dabei übernehmen die Reibungsbremsen an den einzelnen Fahrzeugachsen A1, A2 und A3 (wie in Fig. 4 durch die schraffierten Flächen angedeutet) einen entsprechenden Anteil des Gesamtbremsmomentes. Der Anteil der einzelnen Achsen kann dabei entsprechend der Fahrzeugart unterschiedlich sein, was durch die elektronische Regeleinrichtung auf einfache Weise steuerbar ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einer Strömungsbremse und einer durch ein Druckmittel, insbesondere ein hydraulisches Druckmittel, betätigbaren Reibungsbremse, deren Bremsmomente an einem beiden Bremsen gemeinsamen Bremshebel einstellbar sind, sowie mit je einer mittels des Bremshebels beaufschlagten Druckmittelzuleitung zur Strömungsbremse und zur Reibungsbremse und mit einem Regelventil zum Einstellen des Bremsmitteldruckes in der Zuleitung zur Reibungsbremse in Abhängigkeit vom Bremsmoment der Strömungsbremse und von dem vom Bremshebel freigegebenen bzw. erzeugten Bremsmitteldruck, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Regelventils (24) ein aus der Differenz zwischen Spiralgehäusedruck (Ps) und Kerndruck (PR) der Strömungsbremse gebildeter Differenzdruck (PD) der Strömungsbremse verwendet wird.
2. 2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (24) einen Steuerkolben (27) aufweist, der einerseits mit dem vom Bremshebel eingestellten bzw. erzeugten Druck und andererseits mit einer dem Differenzdruck (PD) der Strömungsbremse entsprechenden Kraft beaufschlagbar ist.
3. 3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerkolben (27) des Regelventils (24) unmittelbar oder mittelbar ein Elektromagnet (47) angreift, dessen Stellkraft dem Differenzdruck (PD) der Strömungsbremse proportional ist
4. 4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit einem Elektromagneten (47) versehenen Regelventil (24) eine elektronische Regeleinrichtung (Elektronik) vorgeschaltet ist, die Eingänge für die Stellsignale Fahrgeschwindigkeit (V), Spiralgehäusedruck (Ps) und Kerndruck (PK) der Strömungsbremse aufweist und deren Ausgangssignal dem Differenzdruck (PD) der Strömungsbremse und damit ihrem Bremsmoment (MSB) proportional ist.
5. 5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung der Stellsignale in elektrische Größen an sich bekannte Einrichtungen, wie Impulsgeber oder Tachogenerator bzw. Druckdosen (46, 47, 48), vorgesehen sind.
6. 6. Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronischen Regeleinrichtung ein hydraulisches und/oder pneumatisches Ventil (37) vorgeschaltet ist, das an jeweils einer Meßleitung (41, 43) für den Spiralgehäusedruck (Ps) und den Kerndruck (PK) der Strömungsbremse angeschlossen ist und an dessen Ausgang ein der Differenz dieser beiden Drücke entsprechendes elektrisches Signal als Stellgröße für die elektronische Regeleinrichtung (Elektronik) zur Verfügung steht.
7. 7. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fahrzeugachse (A1, A2, A3) ein separates Regelventil (24) für die Druckmittelzuleitung (22) der an dieser Achse vorgesehenen Reibungsbremsen (30) zugeordnet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einer Strömungsbremse und einer durch ein Druckmittel, insbesondere ein hydraulisches Druckmittel, betätigbaren Reibungsbremse, deren Bremsmomente an einem beiden Bremsen gemeinsamen Bremshebel einstellbar sind, sowie mit je einer mittels des Bremshebels beaufschlagten Druckmittelzuleitung zur Strömungsbremse und zur Reibungsbremse und mit einem Regelventil zum Einstellen des Bremsmitteldruckes in der Zuleitung zur Reibungsbremse in Abhängigkeit vom Bremsmoment der Strömungsbremse und von dem vom Bremshebel freigegebenen bzw. erzeugten Bremsmitteldruck.

   Bei einer bekannten Bremsanlage dieser Art (deutsches Gebrauchsmuster 6 931 213) wird der Spiralgehäusedruck der Strömungsbremse zur Steuerung eines Regelventils verwendet. Mit dieser Anlage kann das Fahrzeug zwar sicher zum Stehen gebracht werden, jedoch läßt das Gesamtbremsmoment in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich nach und kehrt erst mit fallender Geschwindigkeit wieder auf seinen ursprünglichen Wert zurück. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Spiralgehäusedruck der Strömungsbremse in seinem Verlauf nicht genau dem Bremsmoment der Strömungsbremse entspricht, sondern bei fallender Geschwindigkeit noch kurzzeitig in voller Höhe vorhanden ist, während das Bremsmoment bereits auf einer parabelförmigen Kurve abfällt.

   Es ist ferner bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 207 225), eine Bremsanlage mit einem Druckminderventil zu versehen, das in Abhängigkeit vom Bremsmoment der Strömungsbremse betätigt werden soll und das in der Zuleitung zu Reibungsbremse und Strömungsbremse vorgesehen ist. Dabei wird bei nachlassendem Steuerdruck der Strömungsbremse das Druckminderventil geöffnet und dadurch die Reibungsbremse und die Strömungsbremse mit einem höheren Druckmitteldruck beaufschlagt. Es wird also bei noch nicht voll ausgelasteter Strömungsbremse bereits die Reibungsbremse mit eingeschaltet, gleichzeitig aber die Strömungsbremse höher belastet, wodurch der Steuerdruck ebenfalls wieder ansteigt und das Druckminderventil schließt. Dabei kommt es zu einer ständigen Auf- und Zusteuerung des Druckminderventils und damit zu einer ungleichmäßigen Bremsmomentenerzeugung, was beim Abbremsen des Fahrzeuges zu Unsicherheiten und Störungen führt.

   Ist dagegen bei dieser Bremsanlage beim Absinken des Steuerdruckes die Strömungsbremse voll ausgelastet, so geht ebenfalls ein Teil des vom Bremshebel gesteuerten und vom Druckminderventil freigegebenen Druckes in die Zuleitung zur Strömungsbremse - ist also für die Beaufschlagung der Reibungsbremse verloren -, kann jedoch in der Strömungsbremse auf Grund der maximalen Auslastung kein zusätzliches Bremsmoment hervorrufen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage zu schaffen, bei der die Strömungsbremse mit dem durch die Bremshebelstellung ausgewählten Bremsmoment voll ausgelastet wird und bei der beim Absinken des Bremsmomentes der Strömungsbremse das Gesamtbremsmoment durch entsprechendes Zuschalten der Reibungsbremse konstant gehalten wird.