-
Vorrichtung zur Bremskraftreglung bei Blockiergefahr der Fahrzeugräder,
insbesondere bereifter Räder.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorriohtung zur Verhinderung der Radblockierung,
insbesondere bei Strassenfahrzeugen, wobei das Charakteristikum der Erfindung die
Auswertung des Wuehtverlustes des Fahrzeugrades, bei Ueberschreitung der Rollgrenze
bildet, ua mit Hilfe der dabei frei werdenden Arbeit, einen Bremskraftregler zu
betätigen.
-
Mit er vorliegenden Erfindung wird das erstrebte Ziel erreicht, einen
hydromechanisch arbeitenden Bremskraftregler zu schaffen, der frei von komplizierten
elektronischen Gerten ist und auch andere Vorrichtungen zur messung der Rotationsdifferenz
zwischen Fahrzeugrädern vermeidet.
-
Es sind schon mehrere Bremskraftregler bekannt, die den angestrebten
hydromechanischen Weg einschlagen, ohne mitrotierende Massen oder mitrotierende
Vergleichselemente zu benutzen, indem die Reaktionekräfte während der Bremsung zwischen
Fahrgestell und Radachse zur Bremskraftreglung herangezogen werden, doch stösst
man dabei durch den unkonstanten Reibwert in der Bremse zufolge Erwärmung oder Verschmutzung,
auf entsprechende Sohwierigkeiten.
-
Andre Bremskraftregler bringen die Reaktionskraft des Bremsschildes
mit dem Bremsmitteldruck in ein statisches Gleichgewichtsverhältnis, um bei Stbrung
dieses Gleiche wichtes eine entsprechende Beeinflussung des Bremskraitreglera zu
erzielen. Derartige Druckregler kennen Jedoch nicht dem Zwecke entsprechen, insofern
dabei nur die statischen Kräfte berticksichtigt werden, während die Dynamik des
rotierenden
Fahrzeugrades unberäcksichtigt bleibt. Ein derartiger
Blockierregler, der beispielsweise die Reaktionskraft des Bremsschildes als Funktion
des Reibwertes zwischen Fahrbahn und Fahrzeugrad Aber einen Wiegekolben mit dem
Bremsmitteldruck im Gleichgewicht erhält, wird bei plötzlichem Nachlassen des Reibwertes
der Fahrbahn, nicht gleichzeitig ein Nachlassen der Reaktionskraft des Bremsschildes
zur Folge haben, weil das durch fehlenden Reibwert mit der Fahrbahn eingebtQste
Raddrehmoment, durch Wuchtverlust des dabei noch rotierenden Fahrzeugrades, auf
dem urspr(1nglichen Wert erhalten bleibt. Erst wenn das Rad zum Stillstand kommt,
wird sich ein statischer Kraftausgleich einstellen, doch wird sich die Bremse daraufhin
nicht lösen können, weil die reibenden Bremselemente schon einen Sekundenbruchteil
freier, mit dem der Ruhe entsprechenden grösseren Reibungskoeffizient einem grösseren
Drehmoment als dem Raddrehmoment gewachsen sein werden.
-
Bei anderen Bremskraftreglern wird dimer Radachse eine in Fahrtrichtung
oder entgegengesetzt gerichtete, relativ zum Fahrgestell stattfindende Bewegung
schon während der Bremsbetätigung erteilt, um ber entsprechende Hebelftbertragungen
auf eine zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder eingeschaltete doppelwirkende
Kolbenpumpe, den Bremsmitteldruck in Richtung des Radbremszylinders zu verstärken
und beim Nachlassen der Reaktionskraft des Fahrzeugrades wieder zu schwächen. Der
Arbeitsvorgang fthrt auch in diesem Falle zu keiner Lösung, insofern bei exzentrischer
Aufhängung des Fahrzeugrades zwecks Achsverschiebung, der schon im vorgehenden Fall
besohriebene Zustand sich einstellt, weil durch Wuchtabnshme im Rotationssinne des
Fahrzeugrades eine kurze anhaltende Phasenverschiebung der Reaktionekräfte auftritt
und das Fahrzeugrad blockiert wird; was sich allerdings
bei diesem
System auch mit dabei zentrischer Aufhängung des Fahrzeugrades, allerdings aus anderen
Grunde ergeben muss, weil beim Nachlassen der Umfangskraft des Fahrzeugrades zwar
die durch diese Umfangskraft erzeugte Bremshilfskraft nachlbsst, dabei der vom Hauptbremszylinder
kommende Bremsmitteldruck keinesfalls beeinflusst werden kann und somit das mit
dabei zu schwacher Umfangskraft behaftete Had blockiert wird.
-
Bei der vorliegenden Erfindung, bei der alle vorerwähnten Nachteile
und Fehlerquellen ausgeschaltet sind, wird zur Betätigung des Druckreglers erfindungsgemäss
die mechanische Arbeit eingesetzt, die durch den zusätzlichen Suchtverlust des rotierenden
Fahrzeugrades ausgewertet werden kann, wenn der Reibwert zwischen Fahrbahn und Fahrzeugrad
dem jeweiligen Drehmoment der Bremse nicht standhalten kann. In solchem Falle wird
das durch die zu geringe Umfangskraft unzureichend gewordene Drehmoment des Fahrzeugrades
in bezug auf das Drehmoment der Bremse, durch zusätzlichen Wuchtverlust des Fahrzeugrades
im Rotationssinne, auf ursprünglichem Wert erhalten, solange das Fahrzeugrad im
Rotationssinne Wucht verlieren kann. Die Zeit in der sich dieser Vorgang abspielt,
hängt vom Reibwert des Fahrzeugrades auf der Fahrbahn ab und kann im. Extremfall
beim Uebergang von einer rauhen auf eine Eisfläche, bei starker Bremsung, auf einen
Sekundenbruchteil sinken. Wenn auch die Zeit und somit der Arbeitsweg in solchen
Extremfällen kurz ist, so steht dementsprechend eine grosse Kraft dabei zur Verfügung,
die Abrigens sogar nur zum Teil eingesetzt zu werden braucht, hingegen der Arbeitsüberschuss
von der Bremse als Wärme verbraucht wird. Erfindungsgemäss wird anschliessend erreicht,
dass
bei Rollgrenzüberschreitung , durch den sich dabei auswirkenden zusätzlichen Wuchtverlust
im Rotationssinne des Fahrzeugrades, seine eigene lineare Beschleunigung in Fahrtrichtung
relativ zum Fahrgestell stattfindet. Durch di diese vorerwähnte Bewegung, der die
Radachse folgt, können angeschlossene Uebertragungselementeseinen Bremskraftregler
direkt durch mechanische oder hydraulische Uebertragung der Bewegung, oder indirekt
(durch Stromkreisschliessung) betätigen bzw. steuern.
-
An Hand der beigelegten Zeichnung ist die Arbeitsweise des mit dem
Erfindungsprinzip arbeitenden Druckreglers eindeutig erläutert, wobei es sich im
vorliegenden Fall um eine bevorzugte AusftLhrung handelt, bei der die KraftAbertragung
hydromechanisch stattfindet und das Rad eine Schwingachse aufweist. Aus der Fig.
1 kann die schematisch dargestellte Draufsicht der ganzen Vorrichtung entnommen
werden, hingegen zeigt die Fig. 2 nur den Schnitt durch den eigentlichen Druckregler
(1), der auch in Pig. 1 schematisch dargestellt und mit dem Fahrgestell als fest
verbunden zu betrachten ist. Die Schwingachse (2) des Fahrzeugrades (3) kann dank
dem Kreuzgelenk (4), dem Fahrzeugrad auch eine Achsverschiebung in Fahrtrichtung
(Pfeil) relativ zum Fahrgestell gestatten. Nit dem rechts des Kreuzgelenks verlaufenden
Radachsteil, ist eine Bremsscheibe (5) verbunden, auf die eine Bremszange (6) mit
üblichen Bremselementen einwirkt. Die Bremszange selbst ist um das feste Mager (7)
der Radachse, mittels der Buchse (8) drehbar angeordnet und kann bei Bedarf,der
Drehbewegung der Bremsscheibe um einen benötigten Wert folgen. Ihrerseits statt
sich die erwähnte Bremszange (6), mittels eines kurzen Hebels (9), auf deA olben
(10), der im obern Teil des Zylinders (11) Flttssigkeit unter Druck hält, sobald
die Bremstätigkeit einsetzt. Der auf
diese reise erhaltene Druck
in der Bremsflüssigkeit, überträgt sich durch die Druckmittelleitung (12) in den
Druckregler (1) Fig. 1 und Fig.2, in dessen Zylinderraum (13), wodurch der Kolben
(14) mittels eines Stössels (15) auf die Schwingachse (2) eine Kraft austtbt, die
bei normal verlaufender Bremsung, höchstens den jeweiligen Wert der dabei bestehenden
Reaktionskraft der Schwingachse im gleichen Angriff spunkt erreichen darf, was durch
entsprechende Wahl der @ylindergrössen erfolgt. Es muss auch berücksichtigt werden,
dass bei Verschleiss des Reifenprofils, ungenügendem Luftdruck und Vollbelastung
des Fahrzeuges, der Rollradius des Fahrzeugrades kleiner ausfällt, weshalb die Ausgangseinstellung
der Vorrichtung günstigst auf einen @ittelwert der beiden als extrem anzunehmenden
Rollhalbmesser abgestimmt wird. Der relativen Geringfügigkeit wegen,sind bei der
vorliegenden Beschreibung die linearen Beschleunigungskräfte des Fahrzeugrades nicht
berücksichtigt worden.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform des bruckreglers ist es zweckmässig,
dass schon bei Freilauf und während der Bremsung, das Fahrzeugrad bzw. seine Achse
sich entgegen der iahrtrichtung auf einen festen oder mitfedernden,jedoch horizontal
unnachgiebigen Anschlag des Pahrgestells sttitzt, wie beispielsweise auf den Stössel
(15), der sich seinerseits mit dem @ing (16), auf d horizontal unnachgiebig zu betrachtenden
Zylinder des Bremskraftreglergehäuses (1) abstützt.
-
Lässt nun plötzlich die Reaktionskraft der Radachse (2) nach, z.B.
zufolge eines zu geringen ;eibwertes auf der Fahrbahn, so wird nicht gleichzeitig
auch die Heaktionskraft der Bremse entsprechend nachgeben, weil, wie anfangs erläutert,
durch Wuchtverlust im Rotationssinne des dabei
zufolge geringer
gewordener Um@angskraft sich verstärkt verzbgernden Fahrzeugrades, das ursprüngliche
Raddrehmoment noch kurzanhaltend aufrecht erhalten bleibt. Das dabei frei werdende
Arbeitspotential, das üblicherweise in anderen Fällen unbeachtet als Wärme in der
Bremse unausgenutzt verloren geht, wird erfindungsgemäss zumindest teilweise als
mechanische Arbeitsleistung fUr die Bremskraftreglung ausgenutzt. Wie aus der Abbildung
1 zu ersehen und der Beschreibung zu entneinen ist, wird durch den Kolbendruck des
Kolbens (10), in der kurzen Zeitspanne, in der durch den zusätzlichen Wuchtverlust
des zu gleiten beginnenden Fahrzeugrades, das vorerwähnte Gleichgewicht aufrecht
erhalten bleibt, das Druckmittel, ueber die Druck mittelleitung (12) und mittels
des Kolbens (t4), dabei die geringer gewordene weaxtionskraft der Radachse Uberwindend,
die Nasse des Fahrzeugrades in Fahrtrichtung relativ zum Fahrgestell linear beschleunigen.
-
Auch in extremen Situationen ist eine sichere Arbeitsweise möglich,
denn geht z.B. die Fahrbahnadhäsion auf Null und die Reibwirkung der Bremse bleibt
aber essig gross, so dass der Bremsbelag mit der Bremsscheibe blockiert wird, dann
wird der Wuchtverlust im @otationssinne auf jeden Fall und ohne Verlust an Reibungswärme
in der Bremse, zumindest aber den Weg des möglichen Kolbenhubes (10), eine mechanische
Arbeitsleistung vollbringen massen bei der eine, für den benötigten Zweck und zufolge
des äusserst kurzen Bremsweges im Rotationssinne, übermässig grosse Kraft zur Verfügung
stehen würde, die sogar in einem Sekundenbruchteil, das Fahrzeugrad horizontal in
Fahrtrichtung relativ zum E'ahrgestell,weit uber den Bedarf beschleunigen könnte.
-
Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Kolben (14)
mit
einem Stdssel (17) fest verbunden ist, der seinerseits als Tauchkolben in den Druckraum
(18) der BremsfltLssigkeit ragt und ausserdem im Ruhezustand oder während normaler
Bremsung, als St5ssel wirkend, das Ventil (19) vom Ventilsitz (?0), bei Spannung
der Feder (21), abgehoben hält.
-
Dadurch kann die vom Hauptbremszylinder kommende BremsflAssigkeit,
durch die Bohrung (22) frei und auch weiter durch die Bohrung (23) durch die Druckmittelleitung
(24) zum Hadbremszylinder (25) druckwirkend gelangen.
-
Bewegt sich der Stössel (15) zufolge Ueberdruckes im Zylinderraum
(13), nach links, so folgt ihm auch der mit dem Kolben (14) verbundene kleinere
Stbssel (17), wodurch das Ventil (19), vom Federdruck (21) unterstützt, sich schliesst
und die BremsfltLssigkeitssäule unterbricht. Geht die vorerwähnte Bewegung weiter,
dann wirkt der Stössel (17) als Tauchkolben und verringert das Volumen im Druckraum
(18), wodurch der Bremsflüssigkeitsdruck sofort absinkt. Die Elastizität des Materiale,
insbesonders bei langer Druckmittelleitung (24) wird dazu beitragen, dass die Druckabnahme
auch ohne Druckspeicher progressiv wirkt. Jedenfalls wird das iRad mit der Radachse,
insbesondere bei grösserem ErGftekontrast, nach vorne in Fahrtrichtung stark beschleunigt
und würde erst nach relativ längerem Weg zum Stillstand kommen, weshalb ein elastischer
Puffer schon nach kurzem zweckdienlichen Weg wirken muss. Eine ungewtinschte zu
rasche Rückführung in die Ausgangsstellung aller beweglichen Teile, wird durch das
Flatterventil (26) verhindert, das die Treibflüssigkeit nur in Richtung des Zylinderraumes
(13),über die Druckleitung (12) frei durchlesst, während der Rückfluss in den Zylinderraum
(11), durch die Drosselöffnung (27) stattfinden muss.
-
Der Tauchkolben (17) hat den Durchmesser des Ventilsitzes (20), wodurch
beim Schliessen des Ventils keine Strdmung zwischen Ventil und Ventilsitz einsetzt.
Der Ventilhub wird durch Verstellund des Ringes (16) geregelt und wovon die Empfindlichkeit
des Druckreglers abhängt, der einen erforderlichen Unempfindlichkeitsgrad bewahren
muss, um Druckschwankungen im Radbremszylinder zu vermeinden, wenn beim Ueberspringen
eines Loches oder anderer Hindernisse, das Fahrzeugrad kurzanhaltend ohne Adhäsion
bleibt und dadurch eine minimal versptrbare Reaktionsbewegung der beiden Kolben
(14) und (10), sowie des Ventils (19) ausgelost wird.
-
Es ist durchaus möglich, den druckregelnden Teil, der den Tauchkolben
(17) und das Ventil (19) trägt, vom restlichen Teil getrennt, zwischen Bremszange
(6) und Kolben (10) an Stelle des Hebels (9) einzubauen, was in der Arbeitsweise
gleichwertig wäre.