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Titel: Hydraulische Zweikreis-Bremsanlage
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für Fahrzeuge
Beschreibung Hydraulische Zweikreis-Bremsanlage
für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft Tandem-Haupt zylinder für hydraulische Fahrzeug-Bremsanlagen,
bei ein pedalbetätigter Primärkolben in einem Bohrungsabschnitt eines Gehäuses arbeitet,
um Hydraulikfluid in einem Primärdruckraum vor dem Kolben unter Druck zu setzen,
und ein Sekundärkolben in einem anderen Bohrungsabschnitt des Gehäuses arbeitet,
um, wenn der Primärdruckraum unter Druck gesetzt wird, Hydraulikfluid in einem Sskundärdruckraum
vor dem Sekundärkolben unter Druck zu setzen.
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Im Betrieb ist jeder Druckraum an einen verschiedenen Bremskreis angeschlossen,
und es kann eine Ausfallwarneinrichtung vorhanden sein, die Versagen eines der Bremskreise
festzustellen und bei Eintreten eines solchen Versagens eine Anzeigee inrichtung
zu betätigen vermag.
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Die bei Tandem-Hauptzylindern der eingangs beschriebenen Gattung gebräuchlichste
Ausfallwarneinrichtung ist eine auf Druckunterschied ansprechende Vorrichtung zum
Betätigen eines Warngerätes. Diese Betätigungsvorrichtung kann in den Hauptzylinder
eingegliedert oder separat von ihm angeordnet sein. Eine derartige Betätigungsvorrichtung
erfaßt einen
Unterschied zwischen den Drücken in den beiden Kreisen
und betätigt ein Warngerät, wenn der Unterschied einen vorbestimmten Betrag übersteigt.
Ein durch eine kleine Leckstelle verursachtes Absinken des Fluidspiegels in einem
Kreis kann damit jedoch nicht festgestellt werden, bis ein Versagen eintritt, und
die Verwendung einer auf Druckunterschied ansprechenden Betätigungsvorrichtung für
ein Warngerät macht den Einbau von zwei zusätzlichen Dichtgliedern in den Hauptzylinder
erforderlich, woraus sich ein Verlust des ganzheitlichen Charakters und eine erhöhte
Gefahr von Dichtungsversagen ergeben.
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Eine andere Ausfallwarneinrichtung für Tandem-Haupt zylinder der eingangs
beschriebenen Gattung besteht in einer Fluid spiegelanzeigeeinrichtung, welche den
Fluidspiegel oder Fluidstand in einem Behälter abtastet und somit feststellt, wenn
die Bremsanlage Fluid verliert. Diese Anzeigeeinrichtung wird jedoch nicht durch
Druckminderung betätigt, so daß irgendwelche Leckstellen in den Dichtgliedern des
Hauptzylinders zwischen einem Druckraum und einem Behälter nicht als Versagen angezeigt
werden.
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Erfindungsgemäß sind in einem Tandem-Hauptzylinder der eingangs beschriebenen
Gattung der Primärkolben und der Sekundärkolben so ausgebildet, daß sie normalerweise
bei Bremsbetätigungen gleichgroße Strecken zurücklegen, und der Tandem-Hauptzylinder
weist eine StUrungswarneinrichtung auf, die eine Verbindung zwischen dem Primär-
und dem Sekundärkolben hat, welche durch Relativbewegung zwischen dem Primär-und
dem Sekundärkolben als Folge einer Störung eines Bremskreises belastet wird, sowie
eine Anzeigeeinrichtung, die durch eine vorbestimmte Belastung der Verbindung betätigbar
ist.
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Da die Störungswarneinrichtung unterschiedliche Bewegung zwischen
den Kolben als Folge eines Unterschiedes zwischen den zugehörigen Fluidvolumen der
beiden Bremskreise erfaßt,
hat die Warneinrichtung eine auf Wegunterschied
ansprechende Betätigungsvorrichtung. Ein derartiger Volumenunterschied kann sich
beispielsweise aus dem Bruch einer Bremsleitung, dem Versagen eines Dichtgliedes
zwischen zwei Druckräumen oder dem zu Lufteintritt in die Bremsanlage führenden
Absinken des Fluidspiegels ergeben. Die auf Wegunterschied ansprechende Betätigungsvorrichtung
für die Warneinrichtung ist somit zuverlässiger und sicherer als ältere Warneinrichtungen,
die nur bei Auftreten bestimmter Arten von Anlagenstörungen betätigt wurden. Auch
erfordert diese Einrichtung nicht den Einbau irgendwelcher zusätzlicher Dichtglieder
in den Hauptzylinder.
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Vorzugsweise ist in die Anlage auch ein Fluidstandsanzeigegerät eingegliedert,
weil die auf Wegunterschied ansprechende Betätigungsvorrichtung für die Warneinrichtung
eine Störung erst anzeigt, wenn die Bremsen betätigt werden. Bei beispielsweise
geparktem Fahrzeug erfolgt deshalb keine einen Fluid austritt anzeigende Vorwarnung.
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Die Anzeigeeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie bis
zur manuellen Rückstellung in der EIN-Stellung oder betätigt bleibt.
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Die Verbindung ist vorzugsweise im Primärdruckraum zwischen dem Primär-
und dem Sekundärkolben angeordnet. tn einer anderen Ausgestaltung ist die Verbindung
in einer Behälterkammer angeordnet, welche an beide Bremskreise angeschlossen ist,
und die Verbindung ist mit dem Primär- und dem Sekundärkolben verbunden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeiten der Primär-
und der Sekundärkolben in einer gemeinsamen Stufenbohrung im Gehäuse, und die Verbindung
weist eine Schraubverbindung zwischen dem Primär- und dem Sekundärkolben auf, wobei
einer der Kolben gegen Drehung gesichert ist und die Anzeigeeinrichtung durch die
Drehung des anderen Kolbens betätigt wird. Die Anzeigeeinrichtung kann einen Schalter
mit
einem Verlängerungsstück aufweisen, das mit dem Sekundärkolben zusammenzuwirken
vermag, wobei der Primärkolben gegen Drehung gesichert ist.
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Beim Betätigen der Bremsen bewegt sich der Primärkolben, um einen
Kreis direkt und den anderen Kreis indirekt über den Sekundärkolben zu beaufschlagen.
Wenn es infolge einer Bremskreisstörung zu irgendwelcher Relativbewegung zwischen
den Kolben kommt, wird zuerst das Gewindespiel ausgeglichen, bevor sich dann der
Sekundärkolben dreht und den Schalter betätigt.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung arbeiten der Primär-
und der Sekundärkolben in getrennten parallelen Bohrungen im Gehäuse, und die Verbindung
hat einen Hebel, der auf den Primär- und den Sekundärkolben wirkt, wobei die Anzeigeeinriching
einen Schalter aufweist, der durch eine Belastung eines Drehlagers für den Hebel
betätigbar ist.
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Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Verbindung eine Zahnstangen/Zahnritzel-Baugruppe
aufweisen, die zwischen dem Primär- und dem Sekundärkolben wirkt, wobei die Anzeigeeinrichtung
einen Schalter hat, der durch die Belastung eines Drehlagers für das Zahnritzel
betätigbar ist.
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Der Primär- und der Sekundärkolben können sich in entgegengesetzten
Richtungen bewegen, wobei die parallelen Bohrungen in eine gemeinsame, den Primärdruckraum
bildende Druckka=ter münden, und ein in der Druckkammer um das Drehlager drehbarer
Hebel wirkt auf den Primär- und den Sekundärkolben an seinen entgegengesetzten Enden.
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Bei einer anderen Ausgestaltung können sich der Primär- und der Sekundärkolben
in ihren parallelen Bohrungen in derselben Richtung bewegen, wobei ein erster Hebel
auf einen der Kolben und ein zweiter Hebel auf den anderen Kolben wirkt und beide
Hebel an einem gemeinsamen Drehlager gelagert sind, das in einer Behälterkammer
angeordnet ist, welche in Zwischenkammern in den parallelen Bohrungen itlildet.
Bei einer
derartigen Ausbildung ruft unterschiedliche Bewegung
der Hebel zum Betätigen des Schalters eine Verstellung des Drehlagers hervor.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es vorteilhaft,
wenn die Fläche des Sekundärkolbens im wesentlichen halb so groß ist wie die Fläche
des Primärkolbens.
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Dadurch ist gewährleistet, daß sich die Kolben beim Betätigen der
Bremse normalerweise um gleiche Beträge bewegen. Bei einer anderen Ausgestaltung
ist ein Hebelgetriebe vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Primär- und der Sekundärkolben
normalerweise gleichgroße Strecken zurücklegen.
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Vorzugsweise ist der Schalter mit Selbstverriegelung ausgeführt, damit
er bis zur manuellen Rückstellung in der E Stellung bleibt.
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Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch
einen Tandem-Hauptzylinder für eine hydraulische Bremsanlage, Fig. 2 den Schnitt
2-2 in Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch
einen anderen Tandem-Hauptzylinder, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen anderen
Tandem-Hauptzylinder, Fig. 6 den Schnitt 6-6 in Fig. 5, Fig. 7 den Schnitt 7-7 in
Fig. 5 und Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen noch anderen Tandem-Haupt zylinder.
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Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Tandem-Haupt zylinder hat ein
als Zylindergehäuse dienendes Gehäuse 1 eine Stufenbohrung 2, und ein durch ein
Pedal betätigbarer Primärkolben 3
arbeitet in einem ersten Bohrungsabschnitt
4 von groberem Durchmesser. Ein Sekundärkolben 5 von halb so großem Durchmesser
wie der Primärkolben 3 arbeitet in einem zweiten Bohrungsabschnitt 6 von kleinerem
Durchmesser. In der Stufenbohrung 2 ist zwischen dem Primärkolben 3 und dem Sekundärkolben
5 ein Primärdruckraum 7 gebildet, der über einen nicht gezeichneten Auslaß mit einem
ersten Bremskreis und über eine Füllbohrung 8 mit einem Behälter 9 für Hydraulikfluid
verbunden ist. In der Stufenbohrung 2 ist zwischen dem Sekundärkolben 5 und dem
Ende der Stufenbohrung 2 ein Sekundärdruckraum 10 gebildet, der über einen nicht
gezeichneten zweiten Auslaß mit einem zweiten Bremskreis und über eine Füllbohrung
11 mit dem Behälter 9 verbunden ist. Zwischen dem Ende der Stufenbohrung 2 und dem
Sekundärkolben 5 wirkt eine Rückstellfeder 12.
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Der Primärkolben 3 und der Sekundärkolben 5 sind durch eine Verbindung
13 miteinander verbunden, um axiale Relativbewegung zwischen ihnen zu begrenzen.
Die Verbindung 13 hat einen sich axial erstreckenden Schaft 14 am Sekundärkolben
5 mit einem steilgängigen Gewinde, das in ein entsprechendes Gewindeloch 15 in einem
zylindrischen Verlängerungsstück 16 des Primärkolbens 3 eingeschraubt ist. Am freien
Ende des Schaftes 14 ist ein vergrößerter Kopf 17 angeordnet, der das Entfernen
des Schaftes 14 vom Verlängerungsstück 16 verhindert. Der Primärkolben 3 und der
Sekundärkolben 5 sind durch eine Druckfeder 18 auseinandergedrängt, die zwischen
dem Sekundärkolben 5 und dem Verlängerungsstück 16 wirkt.
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Der Primärkolben 3 ist durch einen Zapfen 19 gegen Drehung gesichert,
der im Gehäuse 1 befestigt ist und gleitend in einen von einer Reihe von in Achsrichtung
sich erstreckenden, längsgerichteten Schlitzen 20 eingreift, die an der Außenfläche
des Primärkolbens 3 ausgebildet sind. Der Sekundärkolben 5 hat in seiner Außenfläche
eine Reihe von im wesentlichen V-förmigen, mit Winkelabstand angeordneten, sich
axial erstreckenden Nuten 21 (Fig. 2); in eine der Nuten 21
greift
ein im Gehäuse 1 verschiebbar geführter stoßef 2 mit einem gerundeten Ende ein,
um nach Art eines Kurvenscheiben-Hubgliedes zu wirken. Der Stößel 22 greift an seinem
entgegengesetzten Ende an einem Schaft 23 einer beim gezeigten Beispiel als Warnanzeigegerät
ausgebildeten Anzeigeeinrichtung 24 an, die vorzugsweise mit Selbstverriegelung
ausgeführt ist.
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Beim Betätigen der Bremsen wird der Primärkolben 3 im Bohrungsabschnitt
4 vorgeschoben, anfänglich zum Verschließen der Füllbohrung 8 und danach zum Unterdrucksetzen
von Fluid im Primärdruckraum 7. Der Druck im Primärdruckraum 7 wird dem ersten Bremskreis
zugeführt und wirkt auf den Sekundärkolben 5, um ihn in den Bohrungsabschnitt 6
zu drücken, um die Füllbohrung 11 zu verschließen und Fluid im Sekundärdruckraum
10 unter Druck zu setzen. Da die Fläche des Sekundärkolbens 5 halb so groß ist wie
die Fläche des Primärkolbens 3, legen der Primär- und der Sekundärkolben 3 und 5
normalerweise gleichgroße Strecken zurück.
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Bei einer anderen Ausgestaltung sind die zugehörigen Flächen des Primär-
und des Sekundärkolbens 3 und 5 verschieden, und ist durch ein Hebelgetriebe gewährleistet,
daß sich der Primär- und der Sekundärkolben 3 und 5 normalerweise um gleichgroße
Beträge bewegen.
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Tritt in einem der Bremskreise eine Störung ein, beispielsweise der
Bruch einer Bremsleitung in dem an den Sekundärdruckraum 10 angeschlossenen Bremskreis,
bewegt sich der Sekundärkolben 5 relativ weg vom Prlmärkolben 3. Sobald die Gewinde
spiele zwischen den Gewinden des Schaftes 14 und des Gewindeloches 15 ausgeglichen
sind, beginnt der Sekundärkolben 5, sich relativ zum Primärkdben 3 zu drehen. Dadurch
wird der StöBel 22 an einer Seitenwand der Nut 21 nach oben gedrängt, um die Anzeigeeinrichtung
24 zu betätigen, die dann anzeigt, daß eine Störung eingetreten ist. Die Anzeigeeinrichtung
24 verriegelt sich und wird bis zur manuellen Rückstellung in ihrer Einschaltstellung
gehalten.
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in den ähnlichen Fall einer Störung in dem an den Primärdruckraum
7 angeschlossen Bremskreis bewegt sich der Primärkolben 3 zum Sekundärkolben 5 hin
und zwingt ihn, sich zu drehen und die Anzeigeeinrichtung 24 zu betätigen. Somit
wird ein Warnsignal erzeugt, wann immer in einem der Bremskreise aus irgendeinem
Grunde eine Störung auftrat.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Hauptzylinder weist dessen Gehäuse
1 mit Zwischenabstand parallele Bohrungen 25 und 26 auf, in denen der Primärkolben
3 bzw. der Sekundärkolben 5 arbeitet, und die in eine den Primärdruckraum bildende
gemeinsame Druckkammer 27 von vergrößertem Durchmesser führen.
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Die den Primärkolben 3 mit dem Sekundärkolben 5 kuppelnde Verbindung
13 hat einen in der Druckkammer 27 angeordneten Hebel 28, der an einem gegabelten
Ende 29 zwischen Schultern 30 und 31 an Durchmesserübergängen am Primärkolben 3
und am entgegengesetzten gegabelten Ende 32 zwischen Schultern 33 und 34 am Sekundärkolben
5 wirkt. Der Hebel 28 ist in seiner Mitte an einem im Gehäuse 1 angeordneten Drehlager
35 schwenkbar gelagert, welches mit einer beim gezeigten Beispiel als Warnschalter
ausgebildeten Anzeigevorrichtung 36 verbunden ist, die ein Störungswarnanzeigegerät
betätigt.
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Beim Betätigen der Bremsen bewegt sich der Primärkolben 3 nach innen,
um Fluid in der Druckkammer 27 unter Druck zu setzen, und zur gleichen Zeit wirkt
das unter Druck gesetzte Fluid auf den Sekundärkolben 5, um ihn zum Unterdrucksetzen
von Fluid in einem Sekundärdruckraum 37 am Ende der Bohrung 26 nach außen zu drängen.
Bei der Bremsbetätigung legen der Primär- und der Sekundärkolben 3 und 5 normalerweise
gleichgroße Strecken zurück, wobei sich der Hebel 28 infolge seines Eingriffs mit
der Schulter 30 bzw. 33 am Drehlager 35 frei dreht.
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Ist einer der Bremskreise gestört, bewegen sich der Primärkolben 3
und der Sekundärkolben 5 beim Betätigen der Bremsen nicht um gleichgroße Beträge,
und die sich ergebenden ungleichen Kräfte an den Enden 29 und 32 des Hebels 28 tragen
am
Drehlager 35 eine Last auf. Diese Last bewirkt, daß ( die Anzeigeeinrichtung 36
und somit das Störungswarngerät betätigt wird.
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Bei dem in Fig. 5 bis 7 dargestellten Hauptzylinder hat dessen Gehäuse
1 mit Zwischenabstand parallele Bohrungen 38 und 39, von denen jede an einer zwischen
ihren Enden gelegenen Stelle in eine Behälterkammer 40 mündet. Der Primärkolben
3 und der Sekundärkolben 5 arbeiten in der zugehörigen Bohrung 38 bzw. 39, mit deren
geschlossenem Ende sie einen Primärdruckraum 41 bzw. einen Sekundärdruckraum 42
bilden.
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Der Primärdruckraum 41 und der Sekundärdruckraum 42 sind über eine
zugehörige Füllbohrung 43 bzw. 44 mit der Behälterkammer 40 verbunden. Der Primärdruckraum
41 steht mit dem rechten Ende des Sekundärkolbens 5 über eine außen verlegte Rohrleitung
oder einen Innenkanal in Verbindung, die bzw. der in Fig. 6 und 7 durch eine gestrichelte
Linie 45 angedeutet ist.
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Die Verbindung 13 zwischen dem Primärkolben 3 und dem Sekundärkolben
5 weist einen ersten Hebel 46 und einen zweiten Hebel 47 auf, die am Primärkolben
3 bzw. Sekundärkolben 5 mit einem gegabelten Ende 48 bzw. 49 angreifen und an ihren
entgegengesetzten Enden an einem in der Behälterkammer 40 angeordneten gemeinsamen
Drehlager 50 schwenkbar gelagert sind. Das Drehlager 50 hat an einem Ende eine V-förmige
Ausnehmung 51, in die eine Kugel 52 eingreift. Die Kugel 52 ist in einer kugeligen
Vertiefung in einem Anlagestück 53 angeordnet, welches sich an einen Schaft 54 einer
beim gezeigten Beispiel als Störungswarngerät ausgebildeten Anzeigeeinrichtung 55
anzulegen vermag.
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Beim Betätigen der Bremsen bewegt sich der Primärkolben 3 entsprechend
Fig. 7 nach links , um Fluid im Primärdruckraum 41 unter Druck zu setzen. Unter
Druck gesetztes Fluid wird über die durch die Linie 45 angedeutete Leitung zum rechten
Ende des Sekundärkolbens 5 geleitet und zwingt diesen,
sich zu
bewegen und Fluid im Sekundärdruckraum 42 unter Druck zu setzen. Beim gezeigten
Beispiel ist die Fläche des Sekundärkolbens 5 halb so groß wie die Fläche des Primärkolbens
3, um zu gewährleisten, daß der Primär- und der Sekundärkolben 3 und 5 normalerweise
gleichgroße Strecken zurücklegen; jedoch können in einer alternativen Ausgestaltung
die jeweiligen Abmessungen des Primär- und Sekundärkolbens 3 und 5 verschieden sein,
wobei ein Hebelgetriebe sicherstellt, daß sich der Primär- und der Sekundärkolben
3 und 5 normalerweise um gleichgroße Beträge bewegen.
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Liegt in einem der Bremskreise eine Störung vor, werden die Hebel
46 und 47 wegen der vom Primärkolben 3 und Sekundärkolben 5 zurückgelegten verschiedenen
Wegstrecken um verschiedene Winkelbeträge gedreht; folglich wird das Drehlager 50
belastet und verstellt. Dies hat zur Folge, daß die Kugel 52 an den Wänden der Ausnehmung
51 hochläuft, wobei das Anlagestück 53 axial verstellt wird, um es an den Schaft
54 anzulegen, der seinerseits die Anzeigeeinrichtung 55 betätigt.
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Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse
1 des Hauptzylinders mit Zwischenabstand parallele Bohrungen 56 und 57 auf, in denen
der zugehörige Primärkolben 3 bzw. der Sekundärkolben 5 arbeitet, um Primär- und
Sekundärdruckräume 58 und 59 in den Bohrungen 56 und 57 unter Druck zu setzen. Der
Primärdruckraum 58 ist mit dem linken Ende des Sekundärkolbens 5 verbunden. In einer
sich quer zu den Bohrungen 56 und 57 erstreckenden und an entgegengesetzten Seiten
in diese mündenden Bohrung 61 ist eine Zahnstangen/Zahnritzel-Baugruppe 60 angeordnet,
die ein Zahnritzel 62 aufweist, das in Zahnstangenzähne 63 und 64 im Primärkolben
3 bzw. im Sekundärkolben 5 eingreift und an einem Drehlager 65 gelagert ist, welches
über ein durch eine gestrichelte Linie 67 angedeutetes Verbindungsglied mit einer
Anzeigeeinrichtung 66 verbunden ist, die beim gezeigten Beispiel als Warnschalter
ausgebildet ist. Die Anzeigeeinrichtung 66 vermag ein Störungswarngerät zu betätigen.
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Beim Betätigen der Bremsen bewegt sich der Primärkolben 3 nach links,
um Fluid im Primärdruckraum 58 unter Druck zu setzen.
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Das unter Druck gesetzte Fluid wirkt auf den Sekundärkolben 5, um
ihn zum Unterdrucksetzen von Fluid im Sekundärdruckraum 59 nach rechts zu drängen.
Da die Fläche des Sekundärkolbens 5 halb so groß ist wie die Fläche des Primärkolbens
3, bewegen sich der Primär- und der Sekundärkolben 3 und 5 normalerweise um gleichgroße
Beträge, wobei sich das Zahnritzel 62 am Drehlager 65 frei dreht. Ist jedoch einer
der Bremskreise gestört, legen der Primärkolben 3 und der Sekundärkolben 5 verschiedene
Strecken zurück und das Zahnritzel 62 trägt am Drehlager 65 eine Last auf, so daß
die Anzeigeeinrichtung 66 betätigt wird und ein Störungssignal erzeugt wird.
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Die vorstehend beschriebenen Störungswarngeräte arbeiten nur in der
Weise, daß sie ein Warnsignal nach einer Bremsbetätigung abgeben. Somit ist vorzugsweise
ein Fluidstandsanzeiger ebenfalls in den Behälterkammern der vorstehend beschriebenen
Hauptzylinder angeordnet, um die gleichen Warngeräte zu betätigen, falls bei geparktem
Fahrzeug Fluid durch eine Beckstelle aus der Bremsanlage austritt und sich ein Absinken
des Fluidspiegels ergibt.