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Bremssystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die Bremskraftverteilung an Fahrzeugen wird in bekannter Weise mit
Hilfe von verschiedenartigen Bremskraftreglern variabel derart festgelegt, daß bei
dynamischer Achslastverlagerung ein Uberbremsen an der Hinterachse während der Geradbremsung
vermieden wird. Bei einer solchen Auslegung neigt dann das Fahrzeug beim Bremsen
in der Kurve dazu, bedingt durch eine zusätzliche dynamische Radlastverlagerung
vom kurven inneren zum kurvenäußeren Rad - an der Hinterachse zumindest am kurveninneren
Rad - überbremst und somit instabil zu werden.
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Wenn für diesen Fahrzustand der Hinterachsbremsanteil auch noch entsprechend
weit abgesenkt wird, so geht wiederum bei der Geradeausfahrt zuviel an möglicher
Längsverzögerung verloren.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, diesem Nachteil entgegenzuwirken
und ein Bremssystem der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem sich unter
Berücksichtung der bei Kurvenfahrt sich überlagernden dynamischen Lastverlagerung
eine optimale Bremskraftverteilung an allen vier Rädern ergibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Mermale des Anspruchs
1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
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Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin,
daß durch ein mechanisch arbeitendes Regelgerät eine Verbesserung der Bremskraftausnutzung
speziell bei Kurvenfahrt erzielt wird, indem das Gerät eine Bremskraftverteilung
in Abhängigkeit von auftretenden Längs- und Querbeschleunigungen bzw. von Fahrzeugverzögerungen
steuert. Die Bremskraftverteilung an den Rädern erfolgt durch eine entsprechende
Auslegung und Anordnung der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von den Parametern
wie Fahrzeugkenndaten und Längs- und Querbeschleunigungswerten selbsttätig. Durch
die Anordnung und Ausbildung- der Steuervorrichtung ergibt sich bei Geradeausfahrt
eine Bremskraftverschiebung zur Vorderachse, d.h. eine sich gegenüber der Hinterachse
erhöhende Bremskraft, was eine Fahrstabilität begünstigt. Dagegen ergibt sich bei
einer Bremsung in der Kurve eine Bremskraftverschiebung derart, daß-das stark belastete
kurvenäußere Vorderrad einen erhöhten Bremskraftanteil und das stark entlastete
kurveninnere Hinterrad eine unter dem Normalbremskraftanteil liegende Bremskraft
aufweist. Eine derartige variable Bremsaufteilung auf alle vier Räder eines Kraftfahrzeuges
begünstigt somit bis hin zur Blockiergrenze, daß alle Räder richtungsstabil bleiben,
ohne daß bei der Bremsung während einer Geradeaus fahrt die Längsverzögerung vermindert
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines
Fahrzeugs mit einer im Bremssystem eingebauten Steuervorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht
zu Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Druckreglers der Steuervorrichtung in
Einbaulage, Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der sich entsprechend der
Längsverzögerung ändernden Drücke an den Bremsen der vier Fahrzeugräder bei Gerade
ausfahrt und bei der Fahrt einer Linkskurve, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Steuervorrichtung
bei Geradeausfahrt ohne Bremsung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die
Steuervorrichtung bei einer Teilbremsung, Fig. 7 eine Draufsicht auf die Steuervorrichtung
bei einer Vollbremsung, Fig. 8 eine Draufsicht auf die Steuervorrichtung bei der
Fahrt einer Linkskurve ohne Bremsung, Fig. 9 eine Draufsicht auf die Steuervorrichtung
bei einer Teilbremsung und Fig. 10 eine Draufsicht auf die Steuervorrichtung bei
einer Vollbremsung.
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Das Bremssystem für ein Kraftfahrzeug weist eine Drucksteuervorrichtung
1 mit zwei Druckreglern 2 und 3 auf. Diese sind jeweils im Diagonalkreis 4 und 5
einer Zweikreisbremsanlage, wie in Fig. 3 näher dargestellt ist, zwischen einem
durch ein Bremspedal 6 ansteuerbaren Hauptbremszylinder 7 und Bremszylindern (nicht
gezeigt) der Hinterräder 8 und 9 und der Vorderräder 10 und 11 angeordnet. Der Hauptbremszylinder
7 ist jeweils über eine Leitung 5' mit den Druckreglern 2 und 3 verbunden.
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Die Druckregler 2 und 3 sind gegenüber einer horizontalen Ebene 12
- in Fahrtrichtung gesehen - schräg unter einem Winkel angeordnet. Außerdem verlaufen
sie zu einer vertikalen Fahrzeuglängsmittenebene 45 symmetrisch divergierend unter
einem Winkel / . Diese Anstellung der Druckregler 2 und 3 ist abhängig von der Bauart
des Reglers, bzw. seiner Dimensionierung und den Parametern, die sich aus den Fahrzeugkenndaten
wie Gewicht, Hinterachslastanteil, Vorderachslastanteil, Radstand, Spurweite, Schwerpunkthöhe,
Schwerpunktabstand, dynamischer Radhalbmesser, Massenmomentanpol der Achsen und
des Fahrzeugs sowie Wankmoment, Achslastverlagerungsfaktor usw.
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ergeben. Ebenso gehen zur Ermittlung der Lage der Druckregler 2 und
3 die Parameter Längs- und Querbeschleunigung bzw.
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Längsverzögerung des Fahrzeugs ein.
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Der Druckregler 2 ist baugleich mit dem Druckregler 3 ausgeführt,
so daß nur auf einen Regler Bezug genommen wird und für beide Regler die gleichen
Bezugszeichen gelten.
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Der Druckregler 2 weist mit den Stufenkolben 13 und 14 derartig zusammenarbeitende
Ventileinrichtungen 15 und 16 auf, daß eine in Abhängigkeit von der Größe der Längs-
und Querbeschleunigung des Fahrzeugs veränderliche Druckbeaufschlagung der Bremszylinder
an den Vorderrädern 10 und 11 sowie an den Hinterrädern 8 und 9 erfolgt. Hierzu
ist der Druckregler 2 mit einer die Stufenkolben 13 und 14 verschiebbar aufnehmenden
Druckkammer 17 versehen. Sie ist in einer mit dem Hauptbremszylinder 7 verbundenen,
zwischen den Stufenkolben 13 und 14 angeordneten Hauptkammer 18 sowie in Nebenkammern
19 und 20 unterteilt. Die Nebenkammer 19 ist über eine Bremsleitung 21 des Diagonalkreises
5 mit dem Bremszylinder des rechten Vorderrades 11 und die Nebenkammer 29 ist über
eine weitere Bremsleitung 22 mit dem linken Hinterrad 8 verbunden. Die Nebenkammern
des Druckreglers 2 sind über den die Bremsleitungen 21' und 22 umfassenden Diagonalkreis
4 mit den Bremszylindern des linken Vorderrades 10 und'des rechten Hinterrades 9
verbunden. Die Nebenkammern 19 und 20 sind jeweils über axiale Kanäle 23 und 24
in den Stufenkolben 13 und 14 mit der Hauptkammer 18 verbunden.
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Der - in Fahrtrichtung F gesehen - vornliegende Stufenkolben 14 ist
als Druckminderer mit einer gegenüber der vom Hauptzylinder 7 direkt beaufschlagten
Kolbenfläche 25 größeren Fläche 26 ausgebildet. Dagegen ist der - in Fahrtrichtung
gesehen - hintenliegende weitere Stufenkolben t3 als Druckerhöher mit einer gegenüber
der vom Hauptzylinder 7 direkt beaufschlagten Kolbenfläche 27 kleineren Fläche 28
ausgeführt.
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In der Hauptkammer 18 ist die Ventileinrichtung 16 und in der Nebenkammer
19 ist die Ventileinrichtung 15 angeordnet. Die
Einrichtung 16 umfaßt
eine in der Hauptkammer 18 gefuhrte Ventilkugel 29 mit einem Sitz 30 auf dem Stufenkolben
13 sowie einem weiteren Sitz 31 auf dem Stufenkolben 14.
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Die zweite Einrichtung 15 umfaßt eine in der Nebenkammer 19 geführte
Ventilkugel 32 mit einem Sitz 33 auf dem Stuenkolben 13.
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Die Ventilkugeln 29 und 32 sind in der Weise in ihren Kammern geführt,
daß sie jeweils bei einer Quer- oder Längsbeschleunigung bzw. bei einer Verzögerung
des Fahrzeugs in dichtender Anlage auf ihren Ventilsitz gelangen. Der Ventilstitz
30 für die Kugel 29 weist den Sitz hinterströmende Kanäle 35 auf, die es erlauben,
daß ein ständiger Durchiuß durch den Kanal 23 gewährleistet wird.
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In Ruhestellung, d.h. während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs ohne
Bremsung1 nehmen die Stufenkolben 13 und 14 sowie die Ventilkugeln 29 und 32 eine
in den Fig. 3 und Fig. 5 dargestellte Postiton ein. Aufgrund von Trägheitskräften
ist die Ventilkugel 32 am Boden 34 der Nebenkammer 19 und die Ventilkugel 29 auf
ihrem Sitz 30 am Steuerkolben 13 gelagert. Der Stufenkolben 14 ist an einem Gehäuseabsatz
36 des Druckreglers 3 anliegend. Der weitere Stufenkolben 13 stützt sich an einem
vorderen Anschlag 37 unter der Spannung der Feder 38 ab, wobei dieser Anschlag 37
gleichfalls zur Bewegungsbegrenzung der Ventilkugel 29 beim Bremsen dient. Ein weiterer
Anschlag 39 ist in der Nebenakmmer 19 angeordnet, gegen den sich die Ventilkugel
32 in einer Position während des Bremsens anliegt.
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Bei Bremsbeginn wird durch den Hauptbremszylinder 7 unter Vermittlung
des Pedals 6, die Bremsflüssigkeit zum Druckaufbau in die Hauptkammer 18 sowie durch
die Kanäle 23 und 24 der Stufenkolben 13 und 14 in die Nebenkammern 19 und 20 gedrückt.
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Bei Geradeausfahrt ohne Bremsung nehmen die Stufenkolben 13 und 14
sowie die Ventileinrichtungen 15 und 16 der Druckregler 2 und 3, die in Fig. 5 dargestellte
Position ein. Der Stufenkolben 13 liegt unter dar Spannung der Feder 38 an seinem
vorderen Anschlag 37 an, wobei die Kugel 32 der Ventileinrichtung 15 am Boden 34
des Druckreglerqehäuses lagert.
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Gleichzeitig verschiebt sich der Stufenkolben 13 entgegen der Fahrtrichtung
F in Pfeilrichtung 43 soweit, bis die Ventilkugel 32 eine Abdichtung des Kanals
23 bewirkt hat. Bei dieser Stellung der Stufenkolben 13 und 14 und der Ventileinrichtungen
15 und 16 herrscht an allen vier Rädern des Fahrzeugs eine gleich große Bremskraft,
was symbolisch durch die schwarz gezeichnete Fläche an den Rädern 8 bis 11 dargestellt
ist.
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Bei einer Teilbremsung, wie Fig. 6 näher zeigt, wenn eine entsprechende
Bremsverzögerung in Abhängigkeit vom sich aufgebauten Bremsdruck erreicht ist, wollen
die Ventilkugeln 29 und 32 in Fahrtrichtung F bis zur Anlage 39 bzw. bis zum Ventilsitz
31 am Stufenkolben 14 und der Kanal 24 dieses Stufenkolbens 14 wird abgedichtet.
In der Hauptkammer 18 baut sich ein Druck auf, durch den der Stufenkolben 14 in
Pfeilrichtung 42 verschoben wird, was eine Druckminderung in der Nebenkammer 20,
entsprechend dem Verhältnis der beiden Kolbenflächen 25 und 26 zueinander entspricht.
Bei einer Vollbremsung während der Geradeausfahrt, wie Fig. 7 näher zeigt, verschiebt
sich der Stufenkolben 13 entgegen der Fahrtrichtung F weiter in Pfeilrichtung 43
und der Stufenkolben 14 in Fahrtrichtung F weiter in Pfeilrichtung 42. Die Abdichtung
der Durchflußkanäle 23 und 24 wird über die Ventilkugeln 32 und 29 aufrecht erhalten.
Durch die Flächenverhältnissen an den Stufenkolben 13 und 14 wird mit dem Ausgangsdruck
vom Hauptbremszylinder 7 an den Hinterrädern 8 und 9 eine geringere Bremskraft erzielt
als an den Vorderrädern- 10 und 11, was wieder durch die schwarz eingezeichneten
Flächen symbolisiert wird.
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In den Fig. 8 bis 10 sind die Verhältnisse bei der Fahrt einer Linkskurve
bei Teilbremsung und Vollbremsung gezeigt.
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Der Ausgangszustand ist in Fig. 8 dargestellt. Im Druckregler 3 liegt
die Ventilkugel 32 der Ventileinrichtung 15 am Anschlag 39 an und die Ventilkugeln
29 der Ventileinrichtung 16 liegt am Stufenkolben 14 in ihrem Sitz 31 und dichtet
den Kanal 24 ab. Der Kanal 23 im Stufenkolben 15 ist dagegen durchgängig. Im weiteren
Druckregler 2 liegt die Ventilkugel 32 am Boden 34 des Gehäuses und die Ventilkugel
29 ist in ihrem Sitz 30 des Stufenkolbens 13 gehalten.
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Bei einer Teilbremsung, wie Fig. 9 zeigt, wird im linksseitig angeordnetem
Druckregler 2 der Stufenkolben in Pfeilrichtung 43 verschoben. Der Kanal 23 ist
durchgängig ebenso wie der Kanal 24 des Stufenkolben 14. Im rechtsseitig angeordnetem
Druckregler 3 wird dagegen der Kanal 23 über die Ventilkugel 32 geschlossen, ebenso
wie der Kanal 24 über die Ventilkugel 29 geschlossen wird. Hieraus ergibt sich eine
Bremskraftverteilung in der Weise, daß die kuvenäußeren Räder 9 und 11 sowie das
vordere kurveninnere Rad 10 einen gleichen Bremskraftanteil aufweisen, dagegen das
entlastete hintere kurveninnere Rad 8 einen geringen Bremskraftanteil aufweist,
was wieder durch die schwarz eingezeichneten Flächen symbolisiert ist.
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Bei einer Vollbremsung während einer Linkskurve, sind zunächst die
kurvenäußeren Räder 9 und 11 höher belastet als die kurveninneren Räder 8 und 10.
Hinzu kommt, daß der dynamischen Achslastverlagerung zusätzlich eine dynamische
Radlastverlagerung überlagert ist, woraus sich dann annähernd folgende Verhältnisse
ergeben. Am vorderen linken Rad 10 sowie am hinteren rechten Rad 9 besteht Normallast.
Am vorderen rechten Rad 11 entsteht eine starke Lasterhöhung und am linken hinteren
Rad 8 eine starke Lastreduzierung. Eine diese Lastverhältnisse berücksichtigende
Bremskraftverteilung an allen vier Rädern wird erreicht, indem durch die bei diesem
Fahrzustand
verschieden arbeitenden Druckregler 2 und 3, welche
über ihre Stufenkolben 13 und 14 mit den Ventileinrichtungen 15 und 16 zusammenwirken,
den Druck vom Hauptbremszylinder 7 entsprechend vermindern bzw. entsprechend erhöhen.
So wird am vorderen linken Rad 10 sowie am hinteren rechten Rad 9 ein Bremsdruck
aufgebaut, der dem Normalbremsdruck bei Geradeausfahrt entspricht. Dagegen erfolgt
am vorderen rechten Rad 11 eine Bremsdruckerhöhung und am hinteren linken Rad 8
eine Bremsdruckreduzierung.
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In Fig. 4 ist in einem Diagramm die erforderliche Bremskraftverteilung
in Abhängigkeit von der Längsverzögerung dargestellt, wobei eine Abzisse des Diagramms
den hydraulischen Druck des Hauptbremszylinders und auf einer Koordinate der hydrau-lische
Druck in den Bremszylindern aufgetragen ist. ttber eine Kurven sind die Bremsdruckverhältnisse
an allen Rädern des Fahrzeugs zu ermitteltn. So erfolgt bei einer angenommenen Längsverzögerunge
von 1,0 an den kurvenäußeren vorderen Rädern 10 und 11 eine Druckerhöhrung am kurveninneren
linken Vorderrad 10 sowie am kurvenäußeren Hinterrad 9 wird ein Normaldruck erzeugt
und am kurveninneren linken Hinterrad 8 eine starke Druckminderung.
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Die Erklärungen bezogen sich vorstehend auf die Fahrt durch eine Linkskurve
mit Bremsung. Entsprechende Verhältnisse hinsichtlich des Bremsdruckes ergeben sich
auch: bei der Fahrt durch eine Rechtskurve mit Bremsung.
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Bei der Geradeausfahrt wird, wie im Diagramm (Fig. 4) zu erkennen
ist, an den Vorderrädern 10 und 11 ein höherer Bremsdruck erzeugt als an den Hinterrädern
8 und 9.
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