DE2332394A1

DE2332394A1 - Hydraulisches bremssystem

Info

Publication number: DE2332394A1
Application number: DE19732332394
Authority: DE
Inventors: Manfred Totschnig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-06-26
Filing date: 1973-06-26
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2235032A1; FR2235032B1; GB1470458A

Description

VOLKSWAGEHWEBK Aktiengesellschaft

518 Wolfsburg
Unsere Zeichen: K I504
1702-Pt/Gn/Sf

22. 6. 73

Hydraulisches Bremssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Bremsflüssigkeit, die bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur zur Dampfblasenbildung neigt.

Die für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen verwendete, an sich erst bei sehr hohen Temperaturen siedende Bremsflüssigkeit ist stark hygroskopisch, d. h. begierig Feuchtigkeit aue der Luft aufzunehmen. Trotz ständig verbesserter Materialien und Konstruktionen nimmt die Bremsflüssigkeit im Laufe der Zeit, insbesondere über das Kachlaufsystem und die Bremsschlauche, Wasser aus der Umgebung auf, wodurch der Wassergehalt steigt und der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit entsprechend sinkt, so daß es bereits bei Bremsflüssigkeitstemperaturen, die erheblich unter dem Siedepunkt der reinen Bremsflüssigkeit liegen, zum Sieden und damit zur Dampfblasenbildung kommt. Da die Dampfblasenbildung den Ausfall des Bremssystens zur Folge hätte, muß sie mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

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Bei Sohleichfahrten im bergigen Gelände kann die Temperatur der Bremsflüssigkeit sehr leicht auf diesen Vert ansteigen. Auch bei Leicht-Lastkraftwagen, die man mit vorderen Scheibenbremsen ausrüstet, um die bekannten Vorteile einer im PKW-Bau üblichen Bremsanlage mit vorderen Scheibenbremsen und hinteren Trommelbremsen auszunutzen, können Schwierigkeiten wegen des Siedeverhaltens der Bremsflüssigkeit auftreten.

Ganz allgemein wird versucht, die Temperatur der Bremsen durch eine gute Wärme Speicherfähigkeit und durch eine verstärkte Kühlung in Grenzen zu halten, wodurch auch die Temperatur der Bremsflüssigkeit, die im Radzylinder einen sehr engen Kontakt mit der Bremse hat, begrenzt wird. Bei Scheibenbremsen ist es z. B. mitunter üblich, sogenannte belüftete Bremsscheiben oder sehr stark bemessene Bremsscheiben zu verwenden, oder aber der Bremse mittels besonderer Luftleitbleche verstärkt Kühlluft zuzuführen. Venn diese Maßnahmen konsequent betrieben werden, um mit Sicherheit zu erreichen, daß die Bremsflüssigkeit auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen nicht anfängt zu sieden, dann führt dies meistens zu relativ aufwendigen Konstruktionen der Achse. Auch die eventuell in Erwägung zu ziehende Maßnahme, jährlich oder in kürzeren Zeitabständen rigoros die Bremsflüssigkeit auszutauschen, um dadurch den Vassergehalt zu beschränken, stellt keine befriedigende Lösung dar, weil selbst dadurch nicht garantiert wird, daß es nicht zur Dampfblasenbildung kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Bremssystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit Sicherheit keine Dampfblasenbildung auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bremssystem so ausgebildet ist, daß zumindest nach erfolgtem Bremsvorgang mindestens ein Teil der Bremsflüssigkeit unter einem so hohen Druck steht, daß der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit erst bei Temperaturen erreicht wird, wie sie beim und nach dem Bremsen nicht

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auftreten.

Im Gegensatz zu allen bekannten Anordnungen, in denen versucht wird, das Problem der Dampfblasenbildung durch Senkung bzw* Begrenzung der Temperatur der Bremsflüssigkeit zu lösen, wird gemäß der Erfindung das Entstehen von Dampfblasen unter Ausnutzung des physikalischen Gesetzes, daß der Siedepunkt des Wassers vom Druck abhängig ist, in einfacher Weise dadurch verhindert, daß der nach einem Bremsvorgang herrschende Druck der Bremsflüssigkeit entsprechend erhöht wird, und zwar insbesondere auf einen Wert, der erkennbar höher ist als der Atmosphärendruck. Auf die Temperatur der Bremse bzw. der Bremsflüssigkeit wird abgesehen von den üblichen Haßnahmen kein besonderer Einfluß genommen.

Das erfindungsgemäße hydraulische Bremssystem ist grundsätzlich sowohl für Bremssysteme mit Trommelbremsen, als auch für Bremssysteme mit Scheibenbremsen oder mit gemischten Bremsen geeignet. Besondere Bedeutung besitzt sie jedoch für Bremsanlagen, in denen Scheibenbremsen verwendet werden, weil die in Scheibenbremsen auftretenden Temperaturen erheblich höher sind als die bei Trommelbremsen, weil u. a. der Anpreßdruck der Bremsbeläge wegen der geringeren Bremsfläche wesentlich größer ist als der Anpreßdruck bei Trommelbremsen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Scheibenbremsen in deren Bremssattel zwecks Abhebung der Bremsbeläge von der Bremsscheibe eine besondere Bückzugfeder vorgesehen ist.

Bückzugfedern sind bei Scheibenbremsen an sich nicht üblich. Grundsätzlich ist aber auch bereits eine Scheibenbremse bekannt, in der im Kolben des Bremssattels eine zusätzliche Feder vorgesehen ist, die den Kolben zurückdrückt, um mit Sicherheit ein Abheben des Bremsbelages von der Bremsscheibe zu erhalten (Daimler-Benz, Werkstatt-Handbuch Typ 600, Oktober 66, Bild 42 - 1/10, Seite 42 - 1/5). Diese bekannte Bückzugfeder ist nicht geeignet, die gewünschte Punktion innerhalb des beanspruchten hydraulischen Bremssystems auszuüben, weil sie dafür zu schwach ist. Bei der bekannten Anordnung übernimmt

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sie lediglich die Funktion der in der Scheibenbremse vorhandenen Kolbendichtung, d. h. sie bewegt den Bremskolben wieder in seine Ausgangsposition zurück. In den bekannten Bremssystemen mit Scheibenbremsen erfolgt nach dem Bremsvorgang ein vollkommener Druckabbau auf 0 atü, weil sonst ein einwandfreies Lösen der Bremsbeläge von der Bremsscheibe nicht möglich wäre, was zu einem relativ großen Belagverschleiß und einer unnötigen Erhitzung der Scheibenbremse führen würde. Daher enthalten die Hauptzylinder der Scheibenbremsanlage auch spezielle Bodenventile, die für den notwendigen völligen Druckabbau im Bremssystem der Scheibenbremsen sorgen. (Ate-Bremsen-Service-Handbuch 1972 Seite 01.2, Figur 6) Demzufolge sind die bekannten Bückzugfedern in Scheibenbremsen so bemessen, daß sie den Kolben bei einem vollkommenen Druckabbau auf 0 atü zurückziehen können. Sie sind jedoch nicht geeignet, diese Funktion auch bei einem herrschenden Tordruck im Bremssystem auszuüben.

Anhand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform sei die Erfindung und weitere Ausbildungen der Erfindung erläutert.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Scheibenbremse mit der Bremsscheibe 10, dem Bremsbelag 9 und dem Bremskolben 1, der sich in dem nur angedeuteten Badzylindergehäuse 6 bewegen kann. Badzylinder 6 und Bremskolben 1 sind gegeneinander über einen elastischen Gummidichtring 7 abgedichtet. Dieser Gummidichtring übernimmt bei den bekannten Scheibenbremsen üblicherweise nebender Dichtungsfunktion auch die Aufgabe, den Bremskolben nach dem Bremsvorgang wieder in seine ursprüngliche Lage zurückzuführen und damit den Bremsbelag 9 von der Bremsscheibe 10 zu lösen. Gemäß der Erfindung ist im Bremssystem ein Vordruckventil 8 vorgesehen, so daß die Bremsflüssigkeit unter einem so hohen Druck steht, daß der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit erst bei Temperaturen erreicht wird, wie sie beim und nach dem Bremsen nicht auftreten. Das Vordruckventil 8, welches als solches aus Bremsanlagen mit Trommelbremsen bekannt ist, ist unmittelbar mit dem Badzylinder 6 der Scheiben-

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bremse verbunden. Die Bremsflüssigkeit im Radzylinder 6 steht demzufolge auch bei gelöster Bremse» insbesondere also auch nach erfolgtem Bremsvorgang, wenn die Gefahr des Siedens besonders groß ist, unter einen durch die Auslegung des Tordruckventils 8 bestimmten Vordruck. Sie Höhe des erforderlichen Vordrucks hängt im wesentlichen von der Art der Bremsflüssigkeit ab. Nach oben ist sie im Prinzip nicht begrenzt. Nach unten wird sie durch die mögliche Erwärmung der Bremsflüssigkeit begrenzt. Der Vordruck muß mindestens so hoch gewählt werden, daß der Siedepunkt der mit Wasser angereicherten Bremsflüssigkeit höher liegt als die unter den ungünstigsten Betriebsverhältnissen auftretende Temperatur der Bremsflüssigkeit.

Innerhalb des Bremskolbens 1 befindet sich wie üblich eine Vorrichtung zum selbsttätigen Nachstellen der Bremsbeläge. Sie besteht im wesentlichen aus einer mit einer Schraube 11 am Badzylindergehäuse 6 befestigten Gleithülse 5» mehreren auf der Gleithülse 5 befindlichen Beibringen 4 sowie einem Sicherungsring 2. Üblicherweise kann sioh der Bremskolben 1 um den zwischen den Beibringen 4 und dem Sicherungsring 2 herrschenden Abstand frei in Bichtung auf die Bremsscheibe 10 zu bewegen. Dabei verformt sich der Gummidichtring 7 elastisch, wodurch in ihm eine natürliche Bückspannkraft erzeugt wird, durch welche der Bremskolben 1 beim Lösen der Bremse wieder um das kleine Haß des Luftspiels zurückgezogen wird. Im Gegensatz zur üblichen Ausbildung der Scheibenbremsen ist ia Aueführungsbeispiel zwischen den Beibringen 4 und dem Sicherungsring 2 eine Sückzugfeder 3 vorgesehen, welche dafür sorgt, daß der Breaskolben 1 naoh erfolgtem Bremsvorgang wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgezogen wird. Der Gummidichtring 7 wird somit an sich von dieser Funktion entlastet. Die Bückzugfeder 3 muß so bemessen sein, daß sie den Bremskolben 1 trotz des im Badzylinder herrschenden Vordruckes mit Sicherheit zurückzieht. Ihre Federkraft muß somit mindestens etwas größer sein als die durch den Vordruck bedingte Gegenkraft.

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Das erfindungsgemäße hydraulische Bremssystem wurde anhand einer Scheibenbremse mit im Radzylinder eingebautem Vordruckventil erläutert. Diese Lage des Vordruckventils ist nicht zwingend. Für die angestrebte Wirkung ist es auch nicht erforderlich, jeder Bremse ein eigenes Vordruckventil zuzuordnen, es sei denn, daß eine Zweikreis-Bremsanlage vorliegt, bei der jeweils eine Scheibenbremse sit einer Trommelbremse kombiniert ist. In vielen fällen, wenn z. B. Bremsen des gleichen Typs verwendet werden, genügt es, wenn ein einziges Vordruckventil beispielsweise im Hauptbremszylinder eingebaut ist. In anderen Fällen, wie z. B. bei Bremsanlagen mit vorderen Scheibenbremsen und hinteren Trommelbremsen, kann z. B. je ein Vordruckventil im Bremsverteiler der Vorderachse und im Bremsverteiler der Hinterachse vorgesehen sein, wobei es vorteilhaft sein kann, beide Vordruckventile entsprechend der unterschiedlichen Erwärmung der Bremsen für unterschiedliche Vordrücke zu bemessen.

Die Federkraft der Rückzugfeder der Scheibenbremse muß, wie oben erwähnt, mindestens etwas größer sein als die durch den Vordruck bedingte Gegenkraft. Es ist, ohne die angestrebte Wirkung negativ zu beeinflussen, auch möglich, die Federkraft der Rückzugfeder erheblich größer zu wählen, als es für den gewählten Vordruck erforderlich wäre. Dies hätte allerdings zur Folge, daß die Baugröße der Rückzugfeder wächst und daß die Scheibenbremse erst bei einem höheren Druck der Bremsflüssigkeit anspricht, weil die größere Federkraft der Rückzugfeder überwunden werden muß. Im allgemeinen wird man daher davon absehen, die Rückzugfeder größer zu bemessen, als es der gewählte Vordruck erfordert. In einigen Anwendungsfällen kann eine stärker dimensionierte Rückzugfeder in der Scheibenbremse jedoch von besonderem Vorteil sein. Dies ist z. B. bei Bremssystemen der Fall, in denen an den Vorderrädern Scheibenbremsen und an den Hinterrädern Trommelbremsen eingesetzt werden. In solchen Bremsanlagen ist es vorteilhaft, die Rückzugfeder der Scheibenbremse so stark vorzuspannen, daß der Bremskolben der Scheibenbremse sich erst bewegt, wenn die Rückzugfederkräfte der Trommelbremse überwunden sind, so daß sich zumindest annähernd ein gleichzeitiges Ansprechen der Scheibenbremse mit der Trommel-

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bremse ergibt. Durch eine derartige Dimensionierung wird das vielfach eingesetzte Druckrückhalteventil, mit dessen Hilfe das Ansprechen der Scheibenbremse so lange verzögert wird, bis die hinteren Trommelbremsen ansprechen, überlüssig. Als weiterer Effekt wird eine Lebensdauererhöhung des Scheibenbremsbelages erreicht, weil die Trommelbremsen besser ausgenutzt werden.

Die in den Scheibenbremsen vorgesehenen Eüokzugfedern führen dazu, daß die Bremsbeläge sich sehr schnell von den heißen Bremsscheiben lösen, so daß eine geringere Aufheizung der Bremsflüssigkeit stattfindet. Durch die oben erwähnte Bemessung der Bückzugfeder wird die thermische Belastung der Vorderradbremse und damit auch die Aufheizung der Bremsflüssigkeit weiter vermindert, weil die Bremsbeläge kürzere Zeit an der Bremsscheibe anliegen.

Der erforderliche Vordruck hängt, wie bereits erwähnt, im wesentlichen von der Art der verwendeten Bremsflüssigkeit und von dem Maß der zu erwartenden Wasseranreicherung ab. Im allgemeinen dürfte ein Vordruck von etwa 2 atü genügen. Unter Umständen können jedoch auch bereits niedrigere Vordrucke ausreichen. Es ist nicht erforderlioh, daß der durch das Vordruckventil bedingte Vordruck für immer bzw. für eine sehr lange Zeit aufrechterhalten wird. Wichtig ist lediglich, daß der erhöhte Druck nach einem Bremsvorgang so lange bestehen bleibt, bis die Temperatur der Bremsflüsigkeit auf ungefährliche Werte abgesunken ist. Dabei darf grundsätzlich auch der Vordruck absinken. Es ist daher auch denkbar, mit einem an sich nicht benötigt hohen Vordruck von z.B. 7 bis 10 atü zu arbeiten, der dann langsam auf geringere Druckwerte, im Grenzfall auf 0 atü absinkt. Die Wahl eines solchen hohen Druckes kann z.B. dann sinnvoll sein, wenn man keine besonderen Ansprüche an die Dichtungen des Vordruckventils stellen kann oder stellen will.

Die Erfindung wurde am Beispiel einer Bremsanlage mit Scheibenbremsen erläutert. Diese stellt zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.

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Sie kann in speziellen Fällen auch bei Bremsanlagen mit Vorteil eingesetzt werden, in denen ausschließlich Trommelbremsen verwendet werden. Die im Zusammenhang mit Trommelbremsen bekannten und üblichen Vordruckventile stehen dem nicht entgegen, weil diese einen nur geringen Überdruck erzeugen, um bei geringster Bremsdruckerhöhung eine sofortige Bremswirkung einzuleiten. Im wesentlichen dienen sie dazu, die Lippen der Radzylindermanschetten mit größerer Spannung an die Zylinderwand anzudrücken und dadurch das Eindringen von Luft zu vermeiden. Die zur fiealisierung der Erfindung benötigten Vordruckventile müssen für einen höheren Vordruck bemessen werden.

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Claims

AKSPEÜCHB

1. Hydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Brems-

Y flüssigkeit, die bei Überschreiten einer bestimmten !Temperatur zur Dampfblasenbildung neigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem so ausgebildet ist, daß zumindest nach erfolgtem Bremsvorgang mindestens ein Teil der Bremsflüssigkeit unter einem so hohen Druck steht, daß der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit erst bei Temperaturen erreicht wird, wie sie beim und nach dem Bremsen nicht auftreten.

2. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Bremsflüssigkeit erkennbar höher ist als der Atmosphärendruck«

3· Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß im Bremssystem mindestens ein Vordruckventil vorgesehen ist.

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4· Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß das Vordruckventil im Hauptbremszylinder des Bremssystems eingebaut ist.

5. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß im Bremsverteiler der Vorderachse und im Bremsverteiler der Hinterachse je ein Vordruckventil vorgesehen ist.

6. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vordruckventile entsprechend der unterschiedlichen Erwärmung der Bremsen für unterschiedliche Vordrucke bemessen sind.

7· Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bremse ein eigenes Vordruckventil zugeordnet ist.

8. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß das Vordruckventil (8) im Badzylinder (6) angeordnet ist.

9« Hydraulisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Scheibenbremsen in deren Bremssattel zwecks Abhebung der Bremsbeläge (9) von der Bremsscheibe (10) eine besondere Rückzugfeder (3) vorgesehen ist, deren Federkraft mindestens etwas größer ist als die durch den Vordruck bedingte Gegenkraft.

10. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß die Bückzugfeder (3) im Bremskolben (1) untergebracht ist.

11. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bremssystemen mit Scheiben- und Trommelbremsen die Bückzugfedern der Scheibenbremsen so auf die Bückzugfedern der Trommelbremsen abgestimmt sind, daß zumindest annähernd ein gleichzeitiges Ansprechen beider Bremsenarten erfolgt.

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