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Betätigungsglied für die Antiblockiereinrichtung
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von Fahrzeugbremsanlagen Die Erfindung betrifft ein Betätigungsglied
für die Antiblockiereinrichtung von hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen. Jedem Rad
oder jeder Achse, bei dem die Bremswirkung geregelt werden soll, ist je ein Betätigungsglied
zugeordnet.
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Jedes Betätigungsglied hat einen elektromagnetisch betätigten Entlastungskolben,
der dem Druck des Hauptbremszylinders entgegenwirkt. Beim Blockieren oder bei drehendem
Blockieren des entsprechenden Rades erfolgt eine Druckverminderung im Arbeitsraum
der Bremse bzw. im Radbremszylinder.
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Nach diesem Prinzip wirksame Antiblockierregler sind bekannt. Es
ist z. B. ein Betätigungsglied vorgeschlagen worden, dessen frei verschiebbarer
Kolben in der Strömungsverbindung zwischen der Druckquelle und dem Radbremszylinder
angeordnet ist und der einen Teil eines magnetischen Kreises bildet, dessen anderer
Teil das den Kolben aufnehmende Gehäuse ist.
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In diesem Gehäuse ist ferner ein Solenoid angeordnet, das auf den
freien Kolben in Achsrichtung einwirkt. Der Nachteil dieser Ausführung besteht in
der Anordnung des magnetischen Teiles in der Bremsflüssigkeit, da bei einer Reparatur
das hydraulische System demontiert und entlüftet werden muß.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung des Betätigungsgliedes wird
der hydraulische Teil durch das Joch des Zugmagneten geteilt. Der Reglerkolben ist
direkt in der hydraulischen Rohrleitung gelagert und wird durch ein außen angeordnetes
Solenoid betätigt. Ein Nachfüllen von Bremsflüssigkeit bei einer schlechten Abdichtung
hinter dem Aktionsglied ist nicht möglich.
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Bei einem anderen bekannten Betätigungsglied ist der Entlastungskolben
als Differentialkolben ausgeführt, wobei seine vom Druck des Hauptbremszylinders
beeinflußte Wirkungsfläche größer als seine unter dem Druck des Radbremszylinders
stehende Wirkungsfläche ist und ein Zwischenzylinderraum mit der Atmosphäre verbunden
ist. Bei Anwendung dieses Differentialkolbens müssen drei Dichtungselemente vorgesehen
werden, was große passive Reibungswiderstände verursacht, die ein verzögertes Ansprechen
des Kolbens auf einen Spannungsimpuls des Magneten bewirken.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Betätigungsgliedes
unter Vermeidung dieser Nachteile mit einem minimalen
passiven Widerstand,
mit möglichst wenigen Dichtungen gegenüber der Atmosphäre, bei dem die vorteilhafte
Trennung des magnetischen und hydraulischen Teiles beibehalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Betätigungsglied, in dessen Gehäuse
ein Entlastungskolben gleitend und abgedichtet gelagert ist, der den Gehäuseinnenraum
in eine mit dem Hauptbremszylinder verbundene Zulaufkammer und in eine mit dem Arbeitsraum
der Bremse verbundene Ablaufkammer teilt und der elektromagnetisch in Richtung einer
Verkleinerung des Eintrittsraumes betätigt wird, wobei die Verbindung zwischen der
Zulauf- und der Ablaufkammer durch ein Ventil gesteuert wird, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß das Ventil zwischen dem Betätigungselement des Elektromagnetkernes und
dem Entlastungskolben auf der Seite des Austrittsraumes angeordnet ist.
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Das Ventil enthält vorzugsweise ein Ventilglied, dessen Schaft mit
dem Magnetkern fest verbunden ist, wobei der Ventilsitz an einer Stirnfläche des
Entlastungskolbens an der Mündungsstelle der Durchgangsbohrung ausgeführt ist. Diese
Durchgangsbohrung verbindet die Ablaufkammer mit der Zulaufkammer.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist der Entlastungskolben
in dem Gehäuseinnenraum durch einen Dichtungsring abgedichtet, der gleichzeitig
den Sitz für das Ventilglied bildet. Der Dichtungsring hat im Querschnitt im wesentlichen
eine rechtwinklige Form und ruht auf einem Ansatz des Entlastungskolbens an der
Seite der Ablaufkammer.
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Der Entlastungskolben wird in seiner Grundstellung durch einen Ring
gesichert, der das Ventilglied mit Spiel umgibt und sich einerseits gegen den Dichtungsring
und andererseits gegen den Boden der Bohrung abstützt. Das Ventilglied hat einen
Ansatz,
dessen Größe gleich der Größe eines Bundes an der Innenseite
des Ringes ist.
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Bei Anwendung des Betätigungsgliedes bei einem Mehrkreissystem kann
der Entlastungskolben vorteilhaft mit dem Schaft eines Ventilgliedes eines weiteren
Kreises fest verbunden sein.
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Bei dieser Anordnung weist das Betätigungsglied eine Reihe von Vorzügen
gegenüber bekannten Ausführungen auf.
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Die Abdichtung gegen die Atmosphäre hat einen kleinen Durcnmesser
mit einem relativ kleinen Reibungswiderstand. An dem Entlastungskolben wird nur
ein Ffauptdichtungselement angeordnet, durch das der Widerstand herabgesetzt wird.
Ein kleiner Widerstand vermindert eine Bewegungsverzögerung und sichert deshalb
eine rasche Reaktion des Betätigungsgliedes auf einen elektrischen Impuls.
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Im folgenden werden Ausführungen der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch das Betätigungsglied
mit einer einzigen vom Entlastungskolben unterteilten Arbeitskammer; Fig. 2 die
Anordnung eines Betätigungsgliedes für eine Zweikreis-Bremsanlage; und Fig. 3 eine
weitere geschnittene Ausführung im Bereich der Ventilanordnung.
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Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist ein Druckzylinder 1 am Gehäuse
4 eines Elektromagneten befestigt und an der Verbindungsstelle durch eine statische
Dichtung 12 abgedichtet.
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In der Kammer 13 des Druckzylinders 1 ist ein Entlastungskolben 8
mit einer Dichtung 9 gleitend gelagert. Der Entlastungskolben 8 teilt die Zylinderkammer
13 in eine mit
einem Einströmkanal 15 verbundene Zulaufkammer 14
und in eine Ablaufkammer 16, von der ein Ablaufkanal 17 ausgeht.
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Der Entlastungskolben 8 ist an der Seite der Zulaufkammer 14 durch
eine Rückholfeder 2 belastet, die sich mit ihrem anderen Ende gegen die Stirnwand
der Zylinderkammer 13 abstützt. Eine axiale Durchgangsbohrung 18 im Entlastungskolben
8 verbindet die Zulaufkammer 14 mit der Ablaufkammer 16.
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Der Flüssigkeitsdurchsatz zwischen den beiden Kammern 14 und 16 wird
durch ein Ventil 3, 10 gesteuert, das ein Ventilglied 10 enthält, welches mit einem
im Entlastungskolben 8 an der Mündung der Bohrung 18 in die Ablaufkammer 16 ausgebildeten
Ventilsitz 3 zusammenwirkt. Ein mit dem Ventilglied 10 fest verbundener Stößel 19
ist durch eine Dichtung 11 gleitend in einer Bohrung des Gehäuses 4 geführt.
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Ein im Gehäuse 4 angeordneter Magnet kern 6 mit Wicklung 5 ist mit
dem freien Ende des Ventilschaftes 19 fest verbunden. Zwischen dem Magnetkern 6
und dem Gehäuse 4 ist eine Rückführfeder 7 eingesetzt.
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Jedem Rad bzw. jeder Achse des Kraftfahrzeuges ist jeweils eine Betätigungseinrichtung
zugeordnet, die zwischen dem Hauptbremszylinder und dem jeweiligen Radbremszylinder
eingebaut ist. Der Zulaufkanal 15 ist an den Hauptbremszylinder und der Ablaufkanal
17 an den Radbremszylinder des entsprechenden Rades bzw. an die Radbremszylinder
der Achse angeschlossen (nicht dargestellt). Die Wicklung 5 des Elektromagneten
steht in elektrischer Verbindung mit einer Steuereinrichtung (nicht eingezeichnet),
von der die an den einzelnen Rädern erfaßten Impulse verarbeitet und ausgewertet
werden, die z. B. der Raddrehzahl entsprechen.
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Bei einer normalen Bremsung, ohne Ansprechen der Antiblockiereinrichtung,
ist das Betätigungsglied in beiden Richtungen durchlässig. Die Flüssigkeit vom Hauptbremszylinder
wird durch den Zulaufkanal 15 in die Kammer 14 gedrückt und fließt über die Durchgangsbohrung
18 des Entlastungskolbens 8 in die Ablaufkammer 16 und von hier durch den Ablaufkanal
17 in den Radbremszylinder. Der Entlastungskolben 8 verbleibt in der dargestellten
Grundstellung, in der das Ventilglied 10 vom Ventilsitz 3 abgehoben ist. Die Grundstellung
des Entlastungskolbens 8 wird durch die Rückholfeder 2 und die des Magnet kernes
6 und damit auch der Klappe 10 durch die Hilfs-Rückführfeder 7 gesichert.
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Sobald beim Blockieren oder bei drohendem Blockieren des entsprechenden
Rades die Wicklung 5 des Elektromagneten einen Impuls zur Verminderung des Bremsdruckes
erhält, wird der Magnetkern 6 in der Zeichnung nach links verschoben, wodurch sich
der Luftspalt verkleinert. Die Bewegung des Magnetkernes 6 wird durch den Schaft
19 auf das Ventilglied 10 übertragen, das dem Ventilsitz 3 am Entlastungskolben
8 angenähert wird. Sobald sich das Ventilglied 10 am Sitz 3 abstützt, wird der Entlastungskolben
8 von dem Ventilglied 10 mitgenommen, wodurch sich die Zulaufkammer 14 verkleinert.
Die Flüssigkeit wird gegen den Druck des Hauptbremszylinders verdrängt. Durch Schließen
der Durchgangsbohrung 18 durch das Ventilglied 10 erfolgt eine Trennung der Kammern
14 und 16.
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Durch die Verschiebung des Entlastungskolbens 8 wird gleich zeitig
die Ablaufkammer 16 vergrößert, so daß ein Druckabfall in dem abgetrennten Teil
des Bremskreises und deshalb auch im Radbremszylinder eintritt. Die verdrängte Flüssigkeitsmenge
wird in den Raum des Hauptbremszylinders gedrückt. Mit Beendigung des Blockierzustandes
des Rades wird die Erregung der Wicklung 5 abgebaut und der Entlastungskolben 8
kehrt durch die Wirkungen des Druckgefälles zwischen der Zulaufkammer 14
und
der Ablaufkammer 16 und der Rückholfeder 2 in die Grundstellung zurück. Gleichzeitig
wird der Hauptbremszylinder mit dem Radbremszylinder verbunden. Um im Bremssystem
einen unerwünschten Restdruck zu verhindern, wird vorteilhaft der Hub des Entlastungskolbens
8 größer ausgeführt als der Hub des Ventilgliedes 10. Zur Beseitigung des Restdruckes
trägt auch die Hilfs-Rückholfeder 7 bei, die jedoch bei Sicherstellung einer sorgfältigen
Abdichtung zwischen der Klappe 10 und dem Ventilsitz 3 wegfallen kann.
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In Fig. 2 ist ein Betätigungsglied für ein Zweikreis-Bremssystem
eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ähnlich wie beim Betätigungsglied nach Fig. 1
besteht diese Einrichtung aus einem magnetischen Teil, wobei die Kraft aus einem
Kreis mechanisch auf den zweiten Kreis übertragen wird. Der Arbeitszylinder 1 des
ersten Kreises ist mit einem Arbeitszylinder 1' des zweiten Kreises durch ein Zwischengehäuse
20 verbunden, in dem ein Zulaufkanal 15 für den ersten Kreis und ein Ablaufkanal
17' für den zweiten Kreis ausgeführt ist. Die Einrichtung hat zwei Entlastungskolben
8 und 8' mit Durchgangskanälen 18 und 18' und mit Ventilsitzen 3 und 3'. Das Zentralteil
des Entlastungskolbens 8 des ersten Kreises ist mit dem Schaft 19' des Ventilgliedes
10' des zweiten Kreises fest verbunden. Der Durchgangskanal 18 im Entlastungskolben
8 mündet über schräge Zweigkanäle in die Zylinderkammer 13.
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Das Betätigungsglied arbeitet ähnlich wie dasjenige für das Einkreissystem
nach Fig. 1. Die Bewegung des Magnetkernes 6 überträgt sich auf das Ventilglied
10, däs gegen den Ventilsitz 3 des Entlastungskolbens 8 drückt. Dieser überträgt
die Kraft auf den mit ihm verbundenen Schaft 19' und das Ventilglied 10', das auf
den Ventilsitz 3' des zweiten Entlastungskolbens 8' gedrückt wird. Bei einer Störung
in irgendeinem Bremskreis wächst der Bremsdruck im restlichen Kreis und zur Verminderung
des Druckgefälles steht die volle Kraft des Elektromagneten zur Verfügung. Bei störungsfreier
Arbeitsweise
wird die Kraft auf beide Kreise verteilt.
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Bei ungenügender Abdichtung zwischen dem Ventilglied 10 und dem Ventilsitz
3 kann ein Teil der Bremsflüssigkeit aus der Zulaufkammer 14 in die Ablaufkammer
16 durchgedrückt werden. Dadurch könnte ein bestimmter Restdruck auftreten, den
dann die Hilfs-Rückholfeder 7 beseitigen soll. Um diese Leckage zu verhindern, wird
der Ventilteil des Betätigungsgliedes entsprechend Fig. 3 ausgeführt.
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In der Bohrung 13 des Arbeitszylinders 1 ist der Entlastungskolben
8 gleitend gelagert und auf der Seite der Zulaufkammer 14 durch die Rückholfeder
2 belastet. Auf der gegenüberliegenden Seite enthält der Entlastungskolben 8 einen
achsialen Ansatz 23, auf dem ein Dichtungsring 21 mit seinem radial inneren rechtwinklig
gekanteten Teil sitzt.
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Die äußere Umfangsfläche des Dichtungsringes 21 ist konvex und liegt
an der Wand der Zylinderkammer 13 an. Eine seiner Stirnflächen bildet den Ventilsitz
3 für den Ventilsitz 10.
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Die Zylinderkammer 13 ist auf der Seite der Ablaufkammer 16 durch
einen Stützring 24 abgeschlossen, der einen Ablaufkanal 17 aufweist.
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Der Entlastungskolben 8 ist in seiner Grundstellung dargestellt.
Diese wird von einem eingelegten Ring 22 bestimmt, der das Ventilglied 10 umschließt
und sich mit einer Stirnseite auf dem Stützring 24 und mit der anderen am Dichtungsring
21 abstützt. Das Ventilglied 10 hat gegenüber der Innenwand des Ringes 22 ein bedeutendes
Spiel, so daß in dieser Lage ein freier Durchfluß aus der Zulaufkammer 14 durch
den Durchflußkanal 18 und die Ablaufkammer 16 in den Ablaufkanal 17 möglich ist.
Um beim Aufsitzen des Ventilgliedes
1-0 eine Verformung des Dichtungsringes
21 zu verhindern, kann der Ring 22 mit einem Bund 25 und das Ventilglied 10 mit
einem Ansatz 26 versehen sein, dessen Länge h gleich der Länge h' des Bundes 25
ist.
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Beim Ansprechen des Betätigungsgliedes werden der Schaft 19 und das
Ventilglied 10 so verschoben, daß zuerst der Ansatz 26 auf dem Bund 25 des Ringes
22 aufliegt, so daß eine ebene Fläche entsteht, die von der Stirnfläche des Ringes
22 und des Gliedes 10 gebildet wird, die gleichzeitig die Stützfläche für den Ventilsitz
3 des Dichtungsringes 21 darstellt. So wird einer Verformung des Dichtungsringes
21 durch das Ventilglied 10 vorgebeugt. Durch das Aufsitzen des Ventilgliedes 10
auf dem Ventilsitz 3 wird der Durchfluß durch die Ablaufkammer 16 gesperrt und die
weitere Bewegung wird dann auf den Entlastungskolben 8 bei Vergrößerung der Ablaufkammer
16 übertragen und der Druck im Bremsraum herabgesetzt.
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Das beschriebene Betätigungsglied kann bei offenen und ebenso bei
geschlossenen Bremssystemen Anwendung finden, besonders bei Benützung einer Druckzentrale.
Auch der Elektromagnet kann durch eine andere äquivalente - z. B. pneumatische oder
hydraulische - Kraftquelle ersetzt werden.