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Bremskraftregler für ein hydraulisches
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Motorrad-3rems system Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisciies
Motorrad-Bremssystem, bei dem von einem Fußhauptzylinder eine Hinterradbremse und
eine erste Vorderradbremse und mittels eines Handhauptzylinders eine zweite Vorderradbremse
druckbeaufschlagbar sind, und bei dem die Druckbeaufschlagung der Hinterradbremse
in Abhängigkeit vom mit dem Handhauptzylinder erzeugten Druck minderbar ist, und
der Bremskraftregler einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Stufenkolben
hat, dessen größere Wirkfläche eine Druckeinlaßkammer begrenzt und vom Fußhauptzylinder
druckbeaufschlagbar ist und dessen kleinere Wirkfläche eine Druckauslaßkammer begrenzt
und vom Druck der Hinterradbremse druckbeaufschlagbar ist, und mit einem Ventil,
durch das eine Druckmittelverbindung zwischen der Druckeinlaßkammer und der Druckauslaßkammer
verschließbar ist.
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Ein derartiger Bremskraftregler ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldungen
P 28 47 571.0 und P 28 47 562.9. Diese Bremskraftregler sind so konstruiert, daß
bei Betätigung der Fußbremse das hinterrad gegenüber dem Vorderrad überbremst wird.
Durch anschließende Betätigung der Handbremse wird eine zweite Vorderradbremse beaufschlagt
und gleichzeitig der Bremsdruck in der Hinterradbremse abgesenkt.
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Diese Funktionsweise der Bremskraftregler hat sich bei Motorrädern
als vorteilhaft erwiesen und es kann mit diesen Reglern eine große Annäherung an
die gtößto mögliche Verzögerung des Motorrades erreicht werden.
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Dies trifft uneingeschränkt nur für die beschriebene Betätigungsreihenfolge
zu. Wird dagegen zuerst der Handhauptzylinder betätigt, so wird nur eine Vorder
radbremse mit Druck beaufschlagt, die andere Vorderradbremse und die Hinterradbremse
bleiben davon unberührt. Das alleinige Abbremsen des Vorderrades kann nicht zu einer
großen Fahrzeugverzögerung führen und es besteht die Gefahr, daß das Vorderrad blockiert,
was unweigerlich zum Sturz führen würde. Wird zu der bereits betätigten Handbremse
zusätzlich noch die Fußbremse betätigt, so werden auch die andere Vorderradbremse
und die Hinterradbremse mit Druck beaufschlagt. Eine ausreichende Wirkung der Hinterradbremse
kann jedoch nur erreicht werden, wenn der vom Hand' hauptzylinder erzeugte Druck
bei Hinzunahme der Füßbremse gering ist, sonst besteht die Gefahr, daß das Vorderrad
blockiert, weiterhin.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Bremskraftregler der
einyangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß unabhängig von der BetätigungSw
reihenfolge der beiden Hauptzylinder und unabhängig vom jeweils herrschenden Druck
des einen Bremskreises bei Beginn der Betätigung des anderen Bremskreises eine größtmögliche
Fahrzeugverzögerung erreicht wird Diese Aufgabe wird bei einem Bremskraftregler
der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß ein zweites Ventil vorgesehen
ist, welches in Abhängigkeit vom im Handhauptzylinder erzeugten Druck eine
Druckmittelverbindung
zwischen der ersten Vorderradbremse und dem Fußhauptzylinder trennt.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Bremskraftreglers ist
darin zu sehen, daß auch bei Einleitung des Bremsvorganges durch den Handhauptzylinder
und späterer, bei einem beliebigen Druck in der zweiten Vorderradbremse einsetzender
Betätigung des Fußhauptzylinders eine Verzögerung des Motorrades erreicht werden
kann, die der Idealkennlinie angenähert ist.
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Dabei werden an den Fahrer keine größeren Anforderungen gestellt als
bei den zum Stand-der Technik gehörenden Bremskraftreglern, es wird sogar eine Erleichterung
für den Fahrer erzielt, da dieser selbst bei beliebiger Betätigungsreihenfolge der
Bremsen nicht auf die geeignete Bremskraftverteilung achten muß. Dies dürfte insbesondere
in Schrecksituationen von erheblicher Bedeutung sein. Diese Vorteile werden dadurch
erreicht, daß durch die Betätigung des Handhauptzylinders die Druckmittelverbindung
zwischen dem Fußhauptzylinder und der ersten Vorderradbremse verschlossen wird und
der danach vom Fußhauptzylinder erzeugte Druck zumindest bis zum Erreichen eines
bestimmten Druckverhältnisses zwischen der Hinterradbremse und der zweiten Vorderradbremse
ausschließlich die Hinterradbremse beaufschlagt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht
darin, daß das erste Ventilschließglied mit einem zugeordneten Kolben ein als Stufenkolben
wirkendes Bauteil bildet und in einer Bohrung im ersten Ventilschließglied das zweite
Ventilschließglied angeordnet ist. Diese Anordnung ist äußerst raumsparend. Zweckmäßigerweise
weist das zweite Ventilschließglied an seiner der Druckeinlaßkammer zugewandten
Seite eine kegelige Fläche auf, die einem
zweiten Ventilsitz gegenüberliegt
und diesen in radialer Richtung überragt. Dadurch ist die Mögliciikeit gegeben,
daß das vom Handhauptzylinderdruck geschlossene zweite Ventil durch Betätigung des
Fußhauptzylinders nachträglich geöffnet werden kann.
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Vorzugsweise besteht die Betätigungsanordnung zum Schließen des zweiten
Ventils aus einer in einer koaxialen Bohrung eines Kolbens geführten Stange, die
mit einem Ende auf das zweite Ventilschließglied wirkt und deren anderes Ende in
einen vom Druck des Handhauptzylinders beaufschlagbaren Druckraum reicht Diese Anordnung
benötigt keine zusätzlichen Druckmittelleitungen innerhalb oder außerhalb des Reglers
gehäuses, da der im Druckraum herrschende Druck auf die Querschnittsfläche des Stiftes
wirkt und diese Kraft mechanisch auf das zweite Ventilschließglied übertragen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestalz tung der Betätigungsvorrichtung ist das druckkaminerseitige
Ende der Stange mit einer Endplatte versehen und die Stange mittels einer an der
Endplatte angreifenden Feder in Richtung auf den Druckraum vorgespannt.
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Diese Maßnahme bewirkt, daß im drucklosen Zustand der Regleranordnung
das zweite Ventil stets geöffnet und das zweite Ventilschließglied in seine Ruhelage
gebracht wird. Auf eine dementsprechende Dimensionierung der Feder ist zu achten.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegen standes besteht
darin, daß das zweite Ventilschließ glied ein Mittel aufweist,durch das bei vorhandenem
größeren Druckunterschied zwischen der Druckeinlaßkammer und der ersten Vorderradbremse
vor dem Öffnen
des zweiten Ventils zunächst ein Angleichen der unterschiedlichen
Drücke erfolgt. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß durch das öffnen des zweiten
Ventils eine plötzllche erhebliche Druckabsenkung in der Hinterradbremse auftritt.
Als Mittel hierfür eignen sich wegen der einfachen Konstruktion eine in Schließrichtung
des zweiten Ventils wirkende Druckbeaufschlagungsfläche und eine Druckinittelverbindung
zwischen der Druckbeaufschlagungsfläche und der Vorderradbremse. Um das Ventilschließglied
bis zum Erreichen eines bestimmten Druckniveaus in seiner geöffneten Stellung zu
halten, ist es zweckmäßig, daß der Durchmesser des zweiten Ventilschließgliedes
gleich dem Durchmesser des Kolbens ist. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Bremskraftreglers ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Bremskraftregler,
Fig. 2 ein Diagramm mit Bremsdruckverteilunyskurven.
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In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 mit einer abgestuften Sackbohrung 2,2'
versehen, welche an ihrem offenen Ende ein Gewinde 3 aufweist und mittels einer
Schraube 4 verschlossen ist. In dem Bohrungsabschnitt 2 ist anschließend an den
Bohrungsabschnitt 2' eine Hülse 5 angeordnet und mittels einer Dichtung 6 gegen
das Gehäuse 1 abgedichtet. Ein Stufenkolben 7 befindet sich mit seiner größeren
Kolbenstufe in der Bohrung 2 zwischen der Hülse 5 und der Schraube 4 und seine kleinere
Kolbenstufe durchdringt die Hülse 5. Der Stufenkolben 7 ist mittels einer Dichtung
8 gegen das Gehäuse
1 und mittels einer Dichtung 9 gegen die Hülse
5 abgedichtet.
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Der Stufenkolben 7 begrenzt mit- der Stirnfläche seiner größeren Kolbenstufe
eine Druckeinlaßkammer 10-und mit einer Ringfläche eine Druckauslaßkammer 11. Die
Kammern 10 und 11 sind durch einen axialen Druckmitteldurchlaß 12 und eine radiale
Bohrung 13 miteinandeS verbunden. In dem Gehäuse 1 ist ein in die Druckeinlaßkammer
10 mündender Druckmittelanschluß 14 und ein in die Druckauslaßkammer 11 mündender
Druckmittelanschluß 15 vorgesehen, wobei der Druckmittelanschluß 14 mit einem Fußhauptzylinder
FHz und der Druckmittelano schluß 15 mit einem Bremssattel der Hinterradbremse HA
verbunden ist. Ein Druckmittelanschluß 16, der mit einem Bremssattel der Vorderradbremse
VA 1 verbunden ist, befindet sich in der Schraube 4.
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In dem axialen Druckmitteldurchlaß 12 des Stufenkolbens 7 ist ein
mit einem ersten Ventilschließglied 17 versehener Kolben 18 geführt und durch eine
Dichtung 19 gegen den Stufenkolben 7 abgedichtet. Das erste Ventilschließglied 17
weist einen Dichtungsring 20 mit einer radialen Dichtfläche auf, die einer als ersten
Ventilsitz 21 dienenden radialen Fläche des Stufenkolbens 7 gegenüberliegt. Der
Kolben 18 ist durch eine.Feder 22 mit geringer Federkraft in öffnungsrichtung des
ersten Ventils vorgespannt, wobei das Ventilschließglied 17 an der Schraube 4 anliegt.
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Zwischen der Hülse 5 und der Stufe der Bohrung 2 ist ein Querglied
23 eingespannt, welches das geschlitzte Ende der kleineren Kolbenstufe des Stufenkolbens
7 durchdringt. Der Stufenkolben 7 stützt-s$ ch
an der Stirnseite
eines Druckkolbens 24 ab, der mittels einer Dichtung 25 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet
ist und mit der anderen Stirnseite einen Druckraum 26 begrenzt. In dem Druckraum
26 ist eine Rückstellfeder 27 angeordnat, die den Druckkolben 24 in Richtung auf
den Stufenkolben 7 belastet. Der Druckraum 26 ist mit einem Druckmittelanschluß
28 versehen, der mit einem Handhauptzylinder HHz verbunden ist. Zwischen dem Druckkolben
24 und der Hülse 5 wird ein Hohlraum 29 gebildet, der durch eine Öffnung 30 im Gehäuse
1 mit der Atmosphäre verbunden ist.
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In dem Kolben 18 ist eine koaxiale Bohrung angeordnet, die in dem
ersten Ventilschließglied 17 erweitert ist.
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In dieser Bohrung befindet sich ein zweites Ventilschließglied 31
mit einem innerhalb des Kolbens verlaufenden Steuerstift 32. Das zweite Ventilschließglied
31 ist mittels einer Dichtung 33 gegen das erste Ventilschließglied abgedichtet.
Der Bohrungsabsatz dient als Anschlag 34 für das zweite Ventilschließglied 31, welches
mit seiner dem Steuerstift 32 zugewandten Ringfläche 31' einen Ringraum 35 begrenzt.
In dem zweiten Ventilschließglied 31 befindet sich eine Bohrung 36, die von dem
Ringraum 35 bis an die dem Druckmittelauslaß 16 zugewandten Stirnseite des zweiten
Ventilschließgliedes 31 reicht. Das der Druckeinlaßkammer 10 zugewandte Ende des
Druckmittelanschlusses 16 ist als zweiter Ventilsitz 37 ausgeführt, der einer kegeligen
Fläche 31 des zweiten Ventilschließgliedes 31 gegenüberliegt.
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In dem Druckkolben 24 ist eine koaxiale abgestufte Bohrung angeordnet,
in der sich ein Ende des Steuerstiftes 32 befindet. Der Steuerstift 32 weist druckkammerseitig
eine Endplatte 39 auf, die sich in dem
erweiterten Teil der Bohrung
befindet. Zwischen der Bohrungsstufe und der Endplatte 39 ist eine Feder 40 angeordnet,
durch die der Steuerstift 32 in Richtung auf die Druckkammer 26 vorgespannt ist.
In der Ruhe lage der Anordnung liegt die Ringfläche 31' des zweiten Ventilschließgliedes
31 an dem Anschlag 34, der in der Zeichnung gezeigte Abstand dient lediglich der
klareren Darstellung. Der Steuerstift 32 ist mittels einer Dichtung 41 gegen den
Druckkolben 24 abgedichtet.
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Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit Bremsdruckvertcilungskurven, wobei der
Bremsdruck der Hinterachse in Abhängigkeit von dem Bremsdruck der Vorderachse aufgetagcn
ist. Die Kurve 1 entspricht der idealen Bremsdruckverteilung bei einem bestimmten
Beladungszustand eines Motorrades. Mit z ist jeweils die Verzögerung angegeben.
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Der Verlauf der Bremsdruckverteilungskurven (Punkte O, A, B, C, D,
E bzw. O, F, G, H, E') wird bei der Funktionsbeschreibung erläutert.
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Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Bremskraftreglers ist
abhängig von der Betätigungsreihenfolge der Hauptzylinder und davon, in welchem
Moment des Bremsvorganges' der jeweilige EIauptzylinder betätigt wird. Diese Variationsmöglichkeiten
ergeben ein großes Spektrum.von Bremsdruckverteilungskennlinien, von denen lediglich
zwei Beispiele beschrieben sind. Die Bremsdruckverteilungskurven entsprechen prinzipiell
dem in Fig. 1 dargestellten Bremskraftregler, sie sind jedoch nicht exakt im Hinblick
auf die angegebenen Flächenverhältnisse. Dies ist deshalb nicht erforderlich, weil
die Flächenverhältnisse frei wählbar sind.
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Zunächst sei der Fall beschrieben, daß anfangs allein der Fußhauptzylinder
und erst später der Handhauptzylinder betätigt wird.Zu Beginn des Bremsvorganges
befindet sich der Bremskraftregler in der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung. Bei
Betätigung des Fußhauptzylinders FHz wird in der Druckeinlaßkammer 10 ein Druck
aufgebaut, der sich einerseits zu der Vorderradbremse VA 1 und andererseits durch
den geöffneten Druckmitteldurchlaß 12 in die Druckauslaßkammer 11 und weiter zu
der Hinterradbremse HA fortsetzt.
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Das erste und das zweite Ventilschließglied 17 und 31 sind, da sie
aneinanderliegen, wie ein gemeinsames Bauteil anzusehen. Auf diese Anordnung wirkt
aufgrund unterschiedlicher druckbeaufschl agter Flächen eine Kraftdifferenz, die
den Kolben 18 gegen die Feder 22 bewegt. Dadurch legt sich der Dichtungsring 20
an den Vcntilsitz 21 und verschließt den Druckmitteldurchlaß 12. Da die Feder 22
nur eine geringe Federkraft hat, schließt das Ventil bereits bei niedrigem Druck.
Dies ist in der Kennlinie der Punkt A.
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Bei Steigerung des Druckes in der Druckeinlaßkammer 10 durch weitere
Betätigung des Fußhauptzylinders FHz werden der Stufenkolben 7 - unter Mitnahme
des Kolbens 18 - und der Druckkolben 24 gegen die Rückstellfeder 27 verschoben.
Dadurch wird in der Druckauslaßkammer 11 ein Druck erzeugt, der gegenüber dem in
der Druckeinlaßkammer 10 herrschenden Druck verstärkt ist, d.h.
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in der Hinterradbremse HA herrscht nun ein größerer Bremsdruck als
in der Vorderradbremse VA 1. Die Druckverstärkung in der Hinterradbremse HA erfolgt
solange, bis der Kolben 18 an das Querglied gelangt und von diesem an einer weiteren
Verschiebung gehindert wird. Damit ist Punkt B der Kennlinie erreicht.
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Durch das Abstützen des Kolbens 18 an dem Querglied 23 verringert
sich die vom Druck in der Druckeinlaßkammer 10 beaufschlagte wirksame Fläche des
Stufen kolbens 7. Der Druck in der Druckeinlaßkammer 10 wird -soweit gesteigert,
bis die auf den Stufenkolben 7 wirkenden Druckkräfte gleich sind. Nun wird das Ventilschließglied
17 von dem Ventilsitz 21 abgehoben und es erfolgt, sofern in den Kammern 10 und
11 unterschiedliche Drücke herrschen, ein Druckausgleich, d. h. beide Bremsen HA
und VA 1 werden mit gleichem Bremsdruck beaufschlagt. Dieser Punkt ist in der Kennlinie
mit C bezeichnet.
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Bei weiterer Betätigung des Fußhauptzylinders FHz steigt i.n der Vorderradbremse
VA 1 und der EIinteradbremse HA der Druck gleichmäßig an. Durch die dynamische Achslastverlagerung
beim Bremsvorgang wird das ilinterrad entlastet, wodurch es zum Blockieren tendiert.
Um ein Blockieren des Hinterrades zu vermeiden, wird zusätzlich der andhauptzylinder
Hz betätigt. Der Beginn der Handhauptzylinderbetätigung ist der Punkt D der Kennlinie.
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Durch den andhauptzylinder HHz wird in dem Druckraum 2-6 ein Druck
aufgebaut, der auf den Druckkolben 24 wirkt und diesen in Richtung auf den Stufenkolben
7 verschiebt. Da sich der Stufenkolben 7 auf dem Druckkolben 24 abstützt, wird auch
er in gleicher Weise verschoben. Es erfolgt nun lediglich eine Erhöhung des Bremsdruckes
in der vom Handhauptzylinder HHz beaufschlagten Vorderradbremse VA 2. Voraussetzung
hierfUr ist jedoch, daß der Fußhauptzylinder FHz nicht weiter betätigt, sondern
nur gehalten wird. Diese Druckers höhung-in der Druckkammer 26 bewirkt, daß der
Stufenkolben 7 bei gleichzeitigem Schließen des Druckmittel-
durchlasses
12 verschoben und dadurch das Volumen der Druckeinlaßkammer 10 verringert und das
Volumen der Druckauslaßkammer 11 vergrößert wird. Es erfolgt nunmehr eine zusätzliche
Druckerhöhung in der Vorderradbremse VA 1 aufgrund der Volumenverringerung der Kammer
10 und eine Druckminderung in der Hinterradbremse HA aufgrund der Volumenvergrößerung
in der Kammer 11. Dadurch ergibt sich der Verlauf der Kennlinie von D nach E.
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Nun wird der Fall, daß zuerst der Handhauptzylinder HHz und danach
der Fußhauptzylinder FHz betätigt wird, beschrieben. Zu Beginn des Bremsvorganges
befindet sich der Bremskraftregler in der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung. Bei
Betätigung des Handhauptzylinders HHz wird in dem Druckraum 26 und in der Vorderradbremse
VA 2 ein Druck aufgebaut. Das Motorrad wird daher zunächst nur an dem Vorderrad
gebremst. Dies zeigt der Verlauf der gestrichelten Kennlinie zwischen den Punkten
0 und F.
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Der im Druckraum 26 herrschende Druck wirkt auf den Steuerstift 32,
wodurch dieser gegen die Feder 40 verschoben wird und das zweite Ventilschließglied
31 gegen den zweiten Ventil sitz 37 drückt. Das zweite Ventil schließt somit die
Verbindung zwischen der Druckeinlaßkammer 10 und der Vorderradbremsc VA 1.
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Mit F ist der Punkt angenommen, in welchem der Fahrer zusätzlich den
Fußhauptzylinder FHz betätigt. Durch den Fußhauptzylinder wird in der Druckeinlaßkammer
10 ein Druck aufgebaut, der sich durch den geöffneten Druckmitteldurchlaß 12 in
die Druckauslaßkammer 11 und
weiter zu der lIinterradbremse HA
fortsetzt. Es erfolgt daher eine Druckerhöhung in der Hinterradbremse HA bei konstantem
Druck in der Vorderradbremse VA 2, sofern der Handhauptzylinder H Hz in seiner Stellung
behalten wird. Die druckbeaufschlagten Flächen des ersten Ventilschließgliedes 17
sind zunächst ausgeglichen, das erste Ventil schließt daher nicht. Die alleinige
DY2bksteigerung in der Hinterradbremse HA entspricht dem Verlauf der Kennlinie von
F nach G.
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Die radial außerhalb des zweiten Ventilsitzes 37 liegende Kegelfläche
31" des zweiten Ventilschließgliedes 31 wird vom in der Druckeinlaßkammer 10 herschenden
Druck beaufschlagt, wodurch auf das Ventilschließglied 31 eine Kraft in öffnungsrichtung
ded, zweiten Ventils wirksam wird. Sobald diese Kraft größer ist als die Schließkraft
des Ventils, wird das zweite Ventilschließglied vom Ventilsitz abgehoben und Druckmittel
strömt von der Druckeinlaßkammer 10 zur ersten Vorderradbremse VA 1. Durch die Bohrung
36 gelangt Druckmittel in den Ringraum 35, welches die Fläche 311 beaufschlagt und
die Schließkraft unterstützt. Da die Fläche 31 größer ist als die radial innerhalb
des zweiten Ventilsitzes 37 liegende Fläche des zweiten Ventilschließgliedes 31,
wird das zweite Ventil wieder geschlossen. Dieser Vorgang, der sehr schnell abla"uft,
wiederholt sich bei weiterer Drucksteigerung in der Druckeinlaßkammer 10 so oft,
bis das zweite Ventil ständig geöffnet bleibt.
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Wie bereits vorstehend beschrieben ist, gelangt durch die Bohrung
36 Druckmittel in den Ringraum 35 und beaufschlagt die Anschlagfläche 34, wodurch
der Kolben
18 gegen die Feder 22 verschoben und das erste Ventil
durch Anlegen des Dichtungsringes 20 an den ersten Ventilsitz 21 geschlossen wird.
Dieser Punkt ist in der Kennlinie mit H bezeichnet.
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Da das Schließen des ersten Ventils vor dem endgültigen öffnen des
zweiten Ventils erfolgt, wird nach dem Schließen des ersten Ventils nur noch der
Bremsdruck an der Vorderradbremse VA 1 erhöht, sofern der Handhauptzylinder in seiner
bei Punkt F erreichten Stellung gehalten wird. Dadurch ergibt sich ein Verlauf der
Kennlinie von H nach E'.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftregler kann auf der der Druckkammer
26 zugewandten Seite der Endplatte 39 ein in dem Druckkolben 24 befestigter Ring
vorgesehen sein, gegen den die von der Feder 40 belastete Endplatte 39 abgestützt
ist, sofern in dem Druckraum 26 kein Druck herrscht. Durch diese Maßnahme kann bei
einer Betätigungsreihenfolge mit anfänglicher Fußbremsbetätigung ein Kennlinienverlauf
erreicht werden, der dem zuerst beschriebenen ähnlich ist, jedoch einen erhöhten
Umschaltpunkt A aufweist. Bei umgekehrter Betätigungsreihenfolge bleibt die Maßnahme
ohne Einfluß.
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