DE2748499A1 - Hydraulisch betaetigte fahrzeugbremse - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Fahrzeug-
• brerse gernd den Oberbegriff des Hauptanspruchs.
• Bei Fahrzeugbremsen einschließlich Zweikreis-Fahrzeugbremsen ist die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls eines Kreises zwar äußerst gering, doch wird aus Sicherheitsgründen eine derartige Möglichkeit in Betracht gezogen. Im llormalbetrieb einer selchen Fahrzeugbremse treten vorbestimmte Druckwerte suf, die einen Wert von etwa 150 br3r nicht Überschreiten.
• Wenn jedoch ein Ereis ausfällt, wird dieser Grenzdruckwert von etwa 150 bar in dem noch funktionsfähigen Bremskreis überschritten und kann bis auf etwa 450 bar erhöht werden.
• Ein ähnliches Problem besteht bei Einkreis-Biemsanlagen, wenn ein besonders kräftiger Fahrer die Bremse mit einer wesentlich ber der für den normalen Betriebsbereich angenommenen Fußkraft liegenden Kraft betätigt. Illit Rücksicht auf den Sicherheitsfaktor gegen Bruch und bleibende Verformung rnSisisen daher die Fahrzeugbremsen iiberdimensioniert werden, was zu einem hohen Gewicht führt. Bestimmte Uberschreitungen des Grenzdruckwerts lassen sich durch Anordnung eines ijberdruckventils verhindern. Bei einer Grenzdruckwertüberschreitung kommt es hierbei jedoch infolge des über das Uberdruckventil ausgestoßenen Bremsfluids zu einem Verlust an Bremsfluid in dem Bremssystem. Anstelle von llberdruckventilen können auch vorgespannte Federspeicher vorgesehen werden (DE-PS 16 55 352), die keinen solchen Verlust an Bremsfluid mit sich bringen. Der Einsatz von Überdruckventilen oder Federspeichern führt zu neuen anfälligen Dichtstellen, welche die Bremsausfallgefahr nur noch erhöhen, außerdem zu einem größeren Platzbedarf, was unerwünscht ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugbremse zu schaffen, bei der ohne großen Aufwand und neue Dichtstellen eine nur geringe Erhöhung des Grenzdruckwertes bei Ausfall eines Kreises sichergestellt ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Durch die Erfindung wird eine Fahrzeugbremse geschaffen, die relativ niedriges Gewicht hat und die keiner überdimensionierten Konstruktion bedarf, weil die im ungfjnstigsten Fall auftretenden maximalen Druckwerte relativ niedrig sind und bei nur etwa 200 bar liegen. Durch das Entfallen von Uberdruckventilen oder vorgespannten Federspeichern läßt sich vorteilhafterweise ein geringer Platzbedarf erreichen.
• Entsprechend bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung wird die einen Überdruck ausgleichende Einrichtung in Form des Bremskolbens oder im Bremsaggregat als Kolben vorgesehen, der vorzugsweise aus Stahlblech hergestellt wird. Die übrigen Teile der Bremsanlage lassen sich somit aus Kokillen-Grauguß herstellen, der sich gegenüber anderen Materialien trocken bearbeiten läßt, eine hohe Schnittgeschwindigkeit zuläßt und hohe Werkzeugschneiden-Standzeiten gewährleistet; dadurch ist eine einfache und schnelle Herstellung aller Teile der Fahrzeugbremse möglich.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das durch die Ausgleichs-Einrichtung geschaffene zusätzliche Volumen gleich groß oder größer ist als das Volumen an Druckfluid, welches durch den Ausfall eines Kreises zusätzlich auf die Bremsen wirkt. Dies bedeutet, daß das bei Ausfall eines Kreises durch ein voll durchgetretenes Bremspedal verdrängte Volumen höchstens gleich groß dem durch die Ausgleichs-Einrichtung zusätzlich erreichbaren Volumen ist. Ein Nachpumpen im Hduptzylinder ist bei Druckwerten über 150 bar nicht mehr möglich, da das nachgepumpte Volumen schneller zurückfließt als der Hauptzylinder-Kolben zurückläuft, so daß dieser kein Vakuum für das Nachsaugen aus dem nur unter atmosphärischem Druck stehenden Behälter erzeugen kann.
• Bei der erfindurzgsgellaten Bremsanlage sind die bisher auftretenden maximalen Druckwerte von etwa 300 bis 450 bar um die Iiälfte reduziert, wodurch aucil sonst bestehende Probleme hinsichtlich Gewicht, Platzbedarf und Berstfestigkeit, insbesondere bei Scheibenbremsen, unkritisch sind.
• Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die durch die Erfindung erzielbare Belastungscharakteristik, Fig. L ein Diagramm zur Veranschaulichung der idealen und effektiven Kennlinien für die Volumenschluckmenge und die Satteldehnung abhängig vom Druck, Fig. 3 einen Blechkolben als bevorzugte Ausführungsform im nicht verformten Zustand, und Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 am Beginn der bleibenden Verformung.
• Gemäß der Erfindung wird eine hydraulisch betätigte Fahrzeugbremse, insbesondere eine Zweikreis-Bremse in jedem Kreis mit einer einen Überdruck ausgleichenden Einrichtung ausgerüstet.
• Diese Einrichtung kann jedes beliebige Teil sein, welches die Funktion einer Solldehnungsstelle ausübt. Die den Uberdruck ausgleichende Einrichtung kann einerseits in dem Bremsaggregat selbst vorgesehen sein, d.h. in dem Hauptzylinder der Bremsanlage oder in einem mit dem Hauptzylinder in Verbindung stehenden Bremsgerät. Andererseits läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung auch an der Bremse selbst anordnen, beispielsweise als Bremskolben, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird. Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Einrichtung Anwendung bei Scheibenbremsen in Form des Bremskolbens, der in einem Bremszylinder beweglich ist und an einer Stützplatte angreift. Die Stützplatte bildet mit einem Bremsbelag, der auf eine Bremsscheibe wirkt, die Bremsbacke.
• In Fig. 1 ist die Belastungscharakteristik dargestellt, die von der Ausgleichs-Einrichtung eingehalten werden muß, wenn ein Kreis des zweikreisigen Bremssystems ausfällt oder ein ein- oder zweikreisiges Bremssystem mit hoher Hauptzylinder-Volumen-Reserve und reduziertem Berstdruck von einem athletisch gebauten Prüfer überbeanspruch wird, wie das bei Bremsentests vorkommt (mindestens 125 kg Pedaldruck). Daraus ist ersichtlich, daß das Material für diese Einrichtung einen ausreichend hohen Dehnungskoeffizienten haben muß, so daß nicht unmittelbar nach der Proportionalitätsgrenze ein Materialbruch erfolgt.
• Gemäß Fig. 1 schließt sich an die Proportionalitätsgrenze ein Bereich an, der mit "plastische Zone" angegeben ist und den nach der Proportionalitätsgrenze vorliegenden höheren Deformationswerten entspricht.
• Fig. 2 zeigt die Volumenschluckmenge V und die Satteldehnung abhängig vom angelegten Druck. Entsprechend Fig. 2 ergibt sich bei Überschreitung des Grenzdruckes von 150 bar eine effektive olumenschluckmenge Veb£; die Differenz zur idealen Volumenschluckmenge ideal wird durch die Ausgleichs-Einrichtung kompensiert. Im Gegensatz zu den bekannten Fahrzeugbremsen wird auf diese Weise gewährleistet, daß der Grenzdruckwert von etwa 150 bar nur kurze Zeit geringfügig überschritten wird und damit bei der Hälfte der bei den bekannten Fahrzeugbremsen auftretenden maximalen Druckwerte entspricht.
• Der in Fig. 3 und 4 gezeigte Kolben stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar und eignet sich insbesondere zum Einsatz in einer Bremse als Bremskolben. Die Solldehnungsstelle widd bei dem in den Fig. 5 und 4 mit 1 bezeichneten Kolben durch den Kolbenboden 2 gebildet, der dem Druck p des Druckfluids ausgesetzt ist. Zwischen dem Kolbenboden 2 und dem mit 3 bezeichneten Kolbenhemd ist ein schleifenförmiger Übergang 4 geformt, welcher einen Dehnungsausgleich ermöglicht. Der Kolben 1 wird durch den in Fig. 3 gezeigten Pfeil vom Druckfluid beaufschlagt und behält seine in Fig.3 gezeigte Grundform bis zu einem Druck von etwa 140 bar bei.
• Bei etwa 200 bar tritt eine bleibende Verformung des Kolbenbodens 2 ein, wobei der Kolbenboden 2 in Richtung des Pfeiles verformt wird. Das sich durch diese Verformung ergebende Volumen V' = Veff - Videals das in Fig. 4 angedeutet ist, soll zweckmäßigerweise mindestens so groß oder größer als das Volumen an Druckfluid sein, welches bei Ausfall eines Kreises im niedergedrückten Bremspedalzustand auf die betreffenden Bremsen zusätzlich wirkt. Damit wird sichergestellt, daß der Grenzdruck bei etwa 150 bar liegt und keine wesentlich höheren Werte erreicht werden.
• Das Material, aus welchem der Kolben 1 hergestellt wird, muß einen hohen Dehnungskoeffizienten haben. Als Material zur Herstellung des Kolbens eignet sich beispielsweise Stahlblech mit einer Dicke von ca. 2 bis 3 mm. Die Materialfestigkeit und Bodenstärke sind derart zu bemessen, daß sich der Kolbenboden bei Überschreiten des maximal zulässigen Betriebsdruckes durchwölbt. Der schleifenförmige Übergang 4 zwischen dem Kolbenboden 2 und dem Kolbenboden 3 stellt sicher, daß beim Beginn der Verformung keine wesentliche Einschnürung des Kolbendurchmessers erfolgt. Der Boden 2 des in den Fig. 3 und 4 gezeigten Kolbens ist im wesentlichen flach. Die gegenüberliegende, offene Seite des Kolbens 1 bildet einen abgesetzten Randabschnitt 5 mit gegenüber dem Kolbenhemd reduziertem Durchmesser zum Aufpressen einer Gummischutzkappe innerhalb der Radzylinder-Mündung.
• Der unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläuterte Kolben kann auch in dem Bremsaggregat zur Ausführung der druckausgleichenden Wirkung eingesetzt werden.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung muß ersichtlicherweise in Jedem Bremskreis einer Bremsanlage vorgesehen werden, um beim Ausfall des betreffenden anderen Bremskreises eine Druckkompensation auszuführen.

Claims (12)

1. Hydraulisch betätigte Fahrzeugbremse I a -t e n t a n s p r ii <: h e 1. Hydraulisch betätigte Fahrzeugbremse, bestehend aus einer oder mehreren Bremsen und einem diese hydraulisch beaufschlagenden Ilauptzylinder, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daL in dem hydraulischen Kreis wenigstens eine einen Über druck ausgleichende Einrichtung (1) vorgesehen ist.
2. 2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch g e k e @ n -z e i c h n e t , daß die Ausgleichs-Einrichtung (1) eine Soldehnungsstelle aufweist.
3. 3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ausgleichs-Einrichtung (1) durch einen Kolben gebildet wird und daß ein Bereich (2) des Kolbens elastisch verformbar ist.
4. 4. Fahrzeugbremse nach Auspruch @, dadurch g e k e n n -z e i c h n c t, daß der elasti@ch verforrnbare Bereich (2) des Kolbens den Kolbenboden bildet und daß zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenhemd (3) ein schleifenförmiger Übergang (4) geformt ist.
5. 5. Fahrzeugbremse nach wenigstens einem der verangehenden Ansprüche, dadurch g e X e n n z e i c h n e t , dcalj die einen Überdruck ausgleichende Einrichtung (1) eine Volumenerhöbung liefert, die etwa gleich groß oder grosse@ gewählt ist als das nach Überschriten des maximal zulässigen Bremsdruckes vom Hauptzylinder zusätzlich abgegebene Volumen des Druckfluids.
6. 6. Fahrzeugbremse nach wenigstens einem der veraugehenden Ansprüche, dadurch g e k c n n z e i c h n e t , daß der Kolben (1) aus einem Material mit hohem Dehnungskoeffizienten bestehe.
7. 7. Fahrzeugbremse nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c Ii n e t , daß der Kolben (1) aus stahlblech besteht.
8. 8. Fahrzeugbremse nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolbenboden (?) des Kolbens (1) im unverformten Zustand im wesentlichen flach ist.
9. 9. Fahrzeugbremse nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (1) ein Bremskolben ist.
10. 10. Fahrzeugbremse nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Kolben (1) in dem Hauptzylinder angeordnet ist.
11. 11. Fahrzeugbremse nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Kolben (1) der Bremskolben einer Scheibenbremse ist.
12. 12. Fahrzeugbremse nach wenigstens einer der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Kolben oder zumindest dessen membranartiger Boden an irgendeiner Stelle im Druckkreis einer Jiydraulischcn Bremse, z.B. auch in der Rohrleituns angeordnet ist.