DE3202572C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Brems- und Lenkbrems­ anlage für Fahrzeuge, bei der für jede zweier gegenüberliegender Fahrzeugseiten eine erste Bremse, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigung dieser Bremse und ein von der Betätigungskraft der Betätigungsvorrichtung oder ihrer Gegenkraft beaufschlag­ barer Hauptzylinder zum Betätigen einer zweiten Bremse vorge­ sehen sind.

Kombinierte Brems- und Lenkbremsanlagen werden hauptsächlich bei Ackerschleppern, Mähdreschern und anderen landwirtschaftlichen Fahrzeugen verwendet. Sie dienen bei diesen Fahrzeugen zur Aus­ führung von Normalbremsungen, bei denen die Bremsen an mehreren Fahrzeugachsen gleichzeitig betätigt werden, und zur Ausführung von Lenkbremsungen, bei denen nur das kurveninnere Antriebsrad zur Unterstützung eines Lenkvorganges gebremst wird.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist bei einer bekannten Bremsanlage der eingangs genannten Art (DE-PS 16 55 258) ein durch den Druck in den beiden Hauptzylindern betätigbares Wechselventil vorgesehen, welches bei Druck in beiden Hauptzylindern eine Druckmittelverbindung zwischen dem jeweiligen Hauptzylinder und der zweiten an den Hauptzylinder angeschlossenen, nicht zur Lenkbremsung herangezogenen Fahrzeugbremse öffnet und bei Druck in nur einem Hauptzylinder diese Verbindung sperrt. Dieses Wechselventil ist verhältnismäßig kompliziert in seinem Aufbau, da es die Drücke in beiden Hauptzylindern miteinander ver­ gleicht, ohne eine hydraulische Verbindung zwischen den Druck­ räumen der beiden Hauptzylinder zuzulassen. Das Wechselventil hat weiterhin den Nachteil, daß es bei Lenkbremsbetätigung die Verbindung der nicht zur Lenkbremsung herangezogenen zweiten Bremse zum Hauptzylinder trennen muß. Dies kann bei schneller Betätigung der Lenkbremsung dazu führen, daß vor dem Schließen des Wechselventils die zweite Bremse mit Druck beaufschlagt wird und dadurch den Lenkbremsvorgang behindert. Weiterhin ist von Nachteil, daß bei der bekannten Bremsanlage bei gleichzei­ tiger Betätigung beider Betätigungsvorrichtungen unterschied­ liche Bremsanlegewege bei den Bremsen der einen und der anderen Fahrzeugseite nur durch eine Verschiebung der Kolben des Wechselventils ausgeglichen werden können. Das Wechselventil benötigt daher große Ventilräume.

Aus der DE-OS 29 09 279 ist eine ähnliche Anlage bekannt, bei der erste Bremsen gemeinsam und unabhängig voneinander betätig­ bar sind und bei der bei gemeinsamer Betätigung der ersten Bremsen zusätzlich zweite Bremsen betätigbar sind. Hierzu sieht diese Bremsanlage aber lediglich eine einzige Betätigungsvor­ richtung, nämlich einen Tandemhauptzylinder vor, dessen Druck­ räume über mechanisch steuerbare Ventile an die zu den jeweili­ gen Bremsen führenden Ausgänge anschließbar bzw. von diesen trennbar sind. Die gewünschte Steuerfunktion wird durch die Anordnung aufwendiger Ventilvorrichtungen erreicht, die den Druck einer einzigen Betätigungsvorrichtung in der erforderli­ chen Weise den einzelnen Bremsen zuführt. Die Steuerung des Bremsvorgangs erfolgt zweistufig über Ventile, durch die der zur zweiten Bremse führende Anschluß bei Einleitung einer Bremsbetätigung zunächst vom Druckraum des Tandemhauptzylinders abgetrennt und dann bei gemeinsamer Betätigung beider Pedale wieder zugeschaltet wird.

Aus der DE-OS 20 38 974 ist eine Bremsanlage bekannt, die einen Doppelhauptzylinder mit zwei getrennt betätigbaren Kolben und mindestens einem Nachlaufbehälter aufweist, wobei jeder Kolben den Radbremszylindern einer Kraftfahrzeugseite zugeordnet ist.

An den Eingängen der Verbindungsleitung zwischen den Druckkol­ ben der beiden Hauptzylinder befinden sich bei der bekannten Bremsanlage Ventile, die in der Bremslösestellung geschlossen sind und bei Betätigung des jeweils zugeordneten Kolbens nur durch eine Hülse und eine Kugel geöffnet werden. Bei Lenkbrem­ sung bleibt jeweils eines der Ventile geschlossen und damit die Druckräume der beiden Hauptzylinder getrennt. Nur wenn die Kolben beider Hauptzylinder zur Betriebsbremsung gleichzeitig betätigt werden, öffnen beide Ventile. Die Druckräume der beiden Hauptzylinder sind also nur bei einer solchen Betriebs­ bremsung miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Brems- und Lenkbremsanlage der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, die besonders einfach ist und die keine druckgesteuerten Ventile zum Trennen der zweiten Bremse von den Hauptbremszy­ lindern bei Lenkbremsung benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Hierdurch wird erreicht, daß in den Druckräumen beider Hauptzylinder nur dann ein Druck aufgebaut werden kann, wenn beide Hauptzylinder gleichzeitig betätigt werden, da nur dann bei beiden Hauptzylindern die Ventile, die die Druckräume mit dem Nachfüllbehälter verbinden, geschlossen werden und ein Druck­ aufbau in den Druckräumen möglich ist. Wird bei Lenkbremsung nur eine Betätigungsvorrichtung betätigt, so wird der mit dieser Betätigungsvorrichtung verbundene Hauptzylinderkolben bis zu seinem Anschlag verschoben, wobei die von dem Kolben verdrängte Druckflüssigkeit über das offene Ausgleichsventil des nicht betätigten Hauptzylinders in den Nachfüllbehälter fließt. Ein Druckaufbau zum Betätigen der zweiten Bremse ist daher nicht möglich. Liegt der Hauptzylinderkolben am Anschlag an, so über­ trägt dieser entweder die Betätigungskraft an die Vorrichtung zum Betätigen der ersten Bremse oder der Anschlag bildet ein Widerlager für die Betätigungsvorrichtung, das nun in der Lage ist, die Gegenkraft aus der Betätigungskraft abzustützen.

Die Erfindung ermöglicht somit eine alleinige Betätigung einer Bremse auf einer Fahrzeugseite durch Betätigen der dieser Bremse zugeordneten Betätigungsvorrichtung zur Erzielung einer Lenk­ bremsung und eine gemeinsame Betätigung aller Bremsen durch Betätigen beider Betätigungsvorrichtungen zur Erzielung einer Normalbremsung, ohne daß hierzu druckgesteuerte Ventile erfor­ derlich sind. Dabei ist bei Lenkbremsung der Betätigungsweg größer als bei Normalbremsung, da der jeweilige Hauptzylinder­ kolben bei Lenkbremsung erst an seinen Anschlag geschoben werden muß, bevor die Betätigungskraft aufgebaut werden kann. Dies ist jedoch nicht von Nachteil. Vielmehr wird der die Bremsan­ lage Bedienende hierdurch deutlich auf die Art des Bremsvorganges aufmerksam gemacht, so daß er eine Fehlbetätigung am Betätigungs­ weg frühzeitig erkennt und rückgängig machen kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht darin, daß für die ersten Bremsen und die zweite Bremse vonein­ ander unabhängige Bremskreise vorgesehen sind, wodurch die Sicher­ heit der Bremsanlage gegen Ausfall erhöht wird. Da die zweite Bremse mit beiden Hauptzylindern verbunden ist, können über die Hauptzylinder unterschiedliche Anlegewege bei den ersten Bremsen ausgeglichen werden. Die Ausgleichswege der Hauptzylinderkolben können dabei verhältnismäßig klein sein.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, die sich durch große Einfachheit auszeichnet, besteht darin, daß die ersten Bremsen hydraulisch betätigbar sind und jede Betätigungsvorrich­ tung einen Tandemhauptzylinder aufweist, dessen einer Bremskreis mit der ersten Bremse und dessen anderer Bremskreis mit der zweiten Bremse und dem entsprechenden Bremskreis des Tandemhaupt­ zylinders der jeweils anderen Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Hierbei sind vorteilhaft die Schwimmkolbenkreise beider Tandemhauptzylinder mit den ersten Bremsen verbunden, da dadurch der Verlustweg bei Ausfall eines Bremskreises klein bleibt.

Um bei Lenkbremsung und bei Normalbremsung das Verhältnis von ausgeübter Betätigungskraft zu dem jeweils in den Bremskreisen erzeugten Druck annähernd gleichzuhalten, sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die hydraulischen Wirkflächen der Schwimm­ kolben beider Tandemhauptzylinder in demselben Maße größer, vorzugsweise doppelt so groß, als die hydraulischen Wirkflächen der Druckstangenkolben. Der Bedienende betätigt somit, gleich­ gültig ob er beide oder nur einen Tandemhauptzylinder betätigt, jeweils annähernd die gleiche Wirkfläche und braucht sich daher bei dem Wechsel von Lenkbremsung zu Normalbremsung und umgekehrt bezüglich der Dosierung der Bremskraft nicht umzustellen. Ins­ besondere bei Lenkbremsung wird hierdurch die Gefahr des Über­ bremsens vermieden.

Soll die Vergrößerung des Betätigungswegs bei Lenkbremsung mög­ lichst klein bleiben und kann bei Lenkbremsung ein anderes Be­ tätigungskraft-Druck-Verhältnis in Kauf genommen werden als bei Normalbremsung, so kann dies vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die hydraulischen Wirkflächen der Schwimmkolben beider Tandemhauptzylinder im selben Maße kleiner sind als die hydraulischen Wirkflächen der Druckstangenkolben, wobei die Druckstangenkreise beider Tandemhauptzylinder mit den ersten Bremsen und die Schwimmkolbenkreise miteinander und mit der zweiten Bremse verbunden sind. Durch diese Ausbildung kann die Annäherung zwischen Schwimmkolben und Druckstangenkolben bei Betätigung beider Tandemhauptzylinder verringert werden, so daß der Abstand zwischen den Druckstangenkolben und ihrem An­ schlag an den Schwimmkolben in der Bremslösestellung der Kolben klein bemessen werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die mit den ersten Bremsen verbundenen Druckkammern der beiden Tandemhauptzylinder durch einen Kanal miteinander verbunden sind, der von einem druckgesteuerten, federbelasteten Ventil verschlossen ist, das durch einen Druck in den mit der zweiten Bremse verbundenen Druckkammern entgegen der Federkraft geöffnet wird. Durch diese Weiterbildung der Erfindung werden bei Betätigung beider Tandemhauptzylinder auf sehr einfache Weise die mit den ersten Bremsen in Verbindung stehenden Druck­ kammern der Tandemhauptzylinder direkt miteinander verbunden, so daß unterschiedliche Anlegewege der ersten Bremsen nicht durch unterschiedliche Wege der Schwimmkolben ausgeglichen werden müssen. Der Abstand zwischen den Schwimmkolben und den Druck­ stangenkolben kann daher entsprechend kleiner bemessen werden, was zu einer Verringerung des Betätigungswegs bei Lenkbremsung führt. Diese Ausgestaltung hat weiterhin den Vorteil, daß bei Ausfall eines Druckstangenkreises bzw. einer ersten Bremse eine Betätigung der anderen ersten Bremse und damit ein einseitiges Bremsen verhindert wird. Eine Bremsung erfolgt dann ausschließ­ lich mit Hilfe der. zweiten Bremse, die symmetrisch auf beiden Fahrzeugseiten angeordnete Bremsen hat.

Vorzugsweise haben beide Tandemhauptzylinder einen gemeinsamen Nachfüllbehälter mit einer ersten Behälterkammer, an die die Schwimmkolbenkreise angeschlossen sind, und mit einer zweiten Behälterkammer, an die die Druckstangenkreise angeschlossen sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei häufiger einseitiger Lenkbremsbetätigung die Druckkammern eines Tandemhauptzylinders nicht leergepumpt werden können.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. So kann die Betätigung der ersten Bremsen mechanisch über ein Seil, ein Gestänge oder über Hebel erfolgen. Zur Verbindung mit einer mechanischen Betätigung der ersten Bremse können Zugkraftzylinder verwendet werden, die entweder die Betätigungskraft an ein Ge­ stänge übertragen oder es können Druckhauptzylinder verwendet werden, deren Kolben Widerlager für Bremspedale oder Hebel bilden. Bei hydraulischer Betätigung der ersten Bremse können alle her­ kömmlichen und bewährten Bauarten von Tandemhauptzylindern ver­ wendet werden. Desgleichen kann die Betätigungskraft jeder Betä­ tigungsvorrichtung durch einen Bremskraftverstärker üblicher Bauart verstärkt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine kombinierte Brems- und Lenkbremsanlage für ein Fahrzeug. Die Bremsanlage umfaßt zwei Tandemhauptzylinder 1, 2, die von je einem Bremspedal 3, 4 betä­ tigt werden. Der Tandemhauptzylinder 1 weist einen mit dem Bremspe­ dal 3 verbundenen Druckstangenkolben 5 und einen Schwimmkolben 6 auf, die beide von Rückstellfedern 7, 8 gegen einen die Brems­ lösestellung definierenden Anschlag gedrückt werden. Zwischen dem Druckstangenkolben 5 und dem Schwimmkolben 6 befindet sich eine Druckkammer 9, und zwischen dem Schwimmkolben 6 und dem Boden des Tandemhauptzylinders 1 befindet sich eine Druckkammer 10. Beide Druckkammern 9, 10 sind über Ausgleichsventile 11, 12 mit zu einem Nachfüllbehälter führenden Anschlußbohrungen 13, 14 verbunden. Die druckkammerseitigen Stirnflächen des Druckstangen­ kolbens 5 und des Schwimmkolbens 6 sind durch Ringmanschetten von Nachlaufräumen 15, 16 getrennt, die über Bohrungen ebenfalls mit den Anschlußbohrungen 13, 14 in Verbindung stehen.

Der Tandemhauptzylinder 2 ist ebenso ausgebildet wie der Tandem­ hauptzylinder 1. Er ist in der Zeichnung spiegelbildlich zu diesem angeordnet. Jeder Tandemhauptzylinder ist einer Seite des Fahrzeugs zugeordnet, und zwar der Tandemhauptzylinder 1 der linken und der Tandemhauptzylinder 2 der rechten Fahrzeug­ seite.

Über Anschlußstutzen 17, 18, die ein Vordruckventil enthalten, ist die Druckkammer 10 des Tandemhauptzylinders 1 an einer Bremse 19 auf der linken Fahrzeugseite und die entsprechende Druckkammer des Hauptzylinders 2 an eine Bremse 20 auf der rechten Fahrzeugseite angeschlossen. Die Bremsen 19, 20 dienen zum Abbremsen der ange­ triebenen Räder des Fahrzeuges. Die Druckkammer 9 des Tandemhaupt­ zylinders 1 ist über eine Leitung 21 mit der entsprechenden Druckkammer des Tandemhauptzylinders 2 verbunden. Die Leitung 21 enthält eine Anschlußarmatur 22, die die Leitung 21 über ein Vordruckventil mit den Bremsen 23, 24 der nicht angetriebenen Fahrzeugachse verbindet.

Die Wirkungsweise der Bremsanlage ist folgende: Bei Normalbrem­ sung, beispielsweise bei Straßenfahrt, werden beide Bremspedale 3, 4 gleichzeitig betätigt. Hierzu können die Bremspedale mecha­ nicht durch einen Riegel miteinander verbunden sein. Da beide Tandemhauptbremszylinder gleichmäßig betätigt werden, baut sich in den Druckkammern 9, 10 und den entsprechenden Druckkammern des Tandemhauptzylinders 2 ein Druck auf, so daß alle Bremsen 19, 20, 23, 24 angelegt werden. Unterschiedliche Anlegewege an den Bremsen 19 und 20 werden durch unterschiedliche Wege der Schwimm­ kolben ausgeglichen. Die gleichmäßige Druckverteilung wird hier­ durch jedoch nicht berührt, da über die Leitung 21 ein ständiger Druckausgleich erfolgt.

Soll beispielsweise bei einer Fahrt im Gelände das Fahrzeug nach links gelenkt und dieser Lenkvorgang durch Betätigen der Bremse unterstützt werden, so wird ausschließlich das Brems­ pedal 3 niedergetreten. Hierbei wird der Druckstangenkolben 5 in die Druckkammer 9 gedrückt, bis er an dem Schwimmkolben 6 anschlägt. Das dabei aus der Druckkammer 9 verdrängte Druck­ mittel fließt über die Leitung 21 in die entsprechende Druck­ kammer des Tandemhauptzylinders 2 und von dort durch das offene, dem Ausgleichsventil 11 entsprechende Ausgleichsventil in den Nachfüllbehälter. Es kann sich daher in der Druckkammer 9 kein Druck aufbauen, so daß die Bremsen 23, 24 der nicht angetriebenen Fahrzeugachse unbetätigt bleiben. Sobald der Druckstangenkolben 5 am Schwimmkolben 6 anliegt, kann der Schwimmkolben 6 mecha­ nisch durch das Bremspedal 3 verschoben und in der Druckkammer 10 ein Druck zum Betätigen der Bremse 19 aufgebaut werden. Wird allein das Bremspedal 4 betätigt, so wird in entsprechender Weise ausschließlich die Bremse 20 betätigt.

Um zu vermeiden, daß bei Betätigung nur eines Bremspedales eine bestimmte Betätigungskraft einen wesentlich höheren Druck er­ zeugt als bei Betätigung beider Bremspedale, sind die hydrau­ lischen Wirkflächen F₂ der Schwimmkolben beider Tandemhauptzy­ linder 1, 2 etwa doppelt so groß bemessen wie die hydraulischen Wirkflächen F₁ der Druckstangenkolben. Die betätigte Wirkfläche ist dann in beiden Fällen etwa gleich. Werden beide Bremspedale 3, 4 betätigt, so sind beide Druckstangenkolben mit ihrer Gesamt­ wirkfläche F₁ + F₁ für die Druckerzeugung maßgebend. Die Schwimm­ kolben bilden hierbei lediglich verschiebbare Trennwände zwischen den beiden Druckkammern jedes Tandemhauptzylinders. Wird nur ein Bremspedal betätigt, so wirkt das Bremspedal unmittelbar auf den Schwimmkolben mit der Wirkfläche F₂ = F + F ein. Die betätigte Fläche ist somit in beiden Fällen gleich, so daß mit einer bestimmten Betätigungskraft in beiden Fällen der gleiche Druck erzielt werden kann. Das Betätigen der Bremsanlage erfor­ dert daher bei der Umstellung von Normalbremsung auf Lenkbrem­ sung und umgekehrt keine Änderung der gewohnten Kraftdosierung.

Fällt der mit den Bremsen 23, 24 verbundene Bremskreis durch einen Defekt aus, so können die Bremsen 19, 20 weiterhin be­ tätigt werden, wobei beide Tandemhauptzylinder 1, 2 sich auch bei gleichzeitiger Betätigung wie bei einem Lenkbremsvorgang verhalten, d. h. die Druckstangenkolben legen sich unmittel­ bar an den Schwimmkolben an. Ein hydraulischer Ausgleich der Betätigungsdrücke beider Tandemhauptzylinder findet hierbei jedoch nicht statt.

Fällt durch einen Defekt beispielsweise der mit der Bremse 19 verbundene Bremskreis aus, so können die Bremsen 20, 23, 24 weiterhin betätigt werden. Werden beide Bremspedale 3, 4 gleich­ zeitig betätigt, so wird von den Druckstangenkolben beider Tandemhauptzylinder 1, 2 zunächst das zur Verschiebung des Schwimmkolbens 6 bis zu seiner Anlage am Boden des Tandemhaupt­ zylinders 1 erforderliche Volumen verdrängt. Danach kann der zur Betätigung der Bremsen 20, 23, 24 erforderliche Druck in der Druckkammer 9 und den beiden Druckkammern des Tandemhaupt­ zylinders 2 aufgebaut werden. Da beide Tandemhauptzylinder 1, 2 über die Leitung 21 miteinander verbunden bleiben, glei­ chen sich die Betätigungsdrücke in diesem Betriebszustand aus.

Claims (7)

1. Kombinierte Brems- und Lenkbremsanlage für Fahrzeuge, bei der für jede zweier gegenüberliegender Fahrzeugseiten eine erste Bremse, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen dieser Bremse und ein von der Betätigungskraft der Betätigungsvorrichtung oder ihrer Gegenkraft beaufschlagbarer Hauptzylinder zum Betä­ tigen einer zweiten Bremse vorgesehen sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckräume (9) beider Hauptzylinder (1, 2) ständig miteinander verbunden sind und der an jeder Betätigungsvorrich­ tung (3, 4) zur Verfügung stehende Betätigungsweg um den zur Betätigung der ersten Bremse (19, 20) erforderlichen Betätigungs­ weg größer ist als der durch einen Anschlag (6) begrenzte Be­ tätigungsweg des Kolbens (5) des jeweiligen Hauptzylinders (1, 2).

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Bremsen (19, 20) hydraulisch betätigbar sind und jede Betätigungsvorrichtung einen Tandemhauptzylinder (1, 2) aufweist, dessen einer Bremskreis (17, 18) mit der ersten Bremse (19, 20) und dessen anderer Bremskreis (21) mit der zweiten Bremse (23, 24) und dem entsprechenden Bremskreis des Tandem­ hauptzylinders der jeweils anderen Betätigungsvorrichtung verbun­ den ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkolbenkreise (17, 18) beider Tandemhauptzylinder (1, 2) mit den ersten Bremsen (19, 20) verbunden sind.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Wirkflächen (F₂) der Schwimmkolben (6) beider Tandemhauptzylinder (1, 2) im selben Maße größer, vorzugsweise doppelt so groß, sind als die hydraulischen Wirkflächen (F₁) der Druckstangenkolben (5).

5. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Wirkflächen (F₂) der Schwimmkolben (6) beider Tandemhauptzylinder (1, 2) im selben Maße kleiner sind als die hydraulischen Wirkflächen (F₁) der Druckstangenkolben (5), wobei die Druckstangenkreise beider Tandemhauptzylinder mit den ersten Bremsen und die Schwimmkolbenkreise miteinander und mit den zweiten Bremsen verbunden sind.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mit den ersten Bremsen (19, 20) verbundenen Druckkammern (10) der beiden Tandemhauptzylinder (1, 2) durch einen Kanal miteinander verbunden sind, der von einem druckge­ steuerten, in Schließrichtung federbelasteten Ventil verschlossen ist, das nur durch einen Druck in den mit der zweiten Bremse (23, 24) verbundenen Druckkammern (9) entgegen der Federkraft geöffnet wird.

7. Bremsanlage nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß beide Tandemhauptzylinder (1, 2) einen gemein­ samen Nachfüllbehälter haben mit einer ersten Behälterkammer, an die die Schwimmkolbenkreise angeschlossen sind, und mit einer zweiten Behälterkammer, an die die Druckstangenkreise angeschlos­ sen sind.