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Steuereinrichtung für eine hydraulische Brems- und
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Lenkbremsanlage Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für
eine hydraulische Brems- und Lenkbremsanlage für Kraftfahrzeuge, die im zusammenwirken
mit einem Hauptzylinder einerseits bei Lenkvorgängen unter Zuhilfenahme einer Radbremse
die entsprechende Radbremse auswählt und andererseits im Fall einer Lenkbremsung
die Radbremsen der nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse abschaltet, die zwei normalerweise
geöffnete, alternativ verschließbare Ventildurchgänge zwischen einem Hauptzylinder
und jeweils einer Radbremse einer lenkbremsbaren Fahrzeugachse aufweist, wobei die
Schließkörper der Ventildurchgänge an Dichtkolben angeformt sind, die ihrerseits
in Axialrichtung von einer Schaltwippe verschiebbar sind.
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Aus dem "ATE-Bremsenhandbuch", 7. Auflage 1981, Seiten 220 und 221
sind Schalt- und Steuerventile für hydraulische Brems- und Lenkbremsanlagen bekannt.
Fig. 4 zeigt dort eine derartige Bremsanlage, die ein sogenanntes Zuschaltventil
und ein Lenkbremsventil enthält. Das Lenkbremsventil gemäß Fig. 2 und 3 auf Seite
220 besteht im wesentlichen aus zwei parallel zueinander in einem Gehäuse angeordneten
Dichtkolben, durch die jeweils ein Ventildurchgang zwischen einem Hauptbremszylinder
und einer Radbremse an einer lenkbremsbaren Fahrzeugachse steuerbar ist. Die beiden
Dichtkolben befinden sich normalerweise infolge der Kräfte von Druckfedern in einer
Position, in der ein ungehinderter Druckmitteldurchgang
zwischen
dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen besteht. Die Dichtkolben sind durch axial
verschiebbare Betätigungskolben in eine Stellung überführbar, in der jeweils ein
Druckmitteldurchgang zwischen dem Hauptbremszylinder und einer Radbremse an einer
lenkbremsbaren Achse unterbrochen ist. Bedingt durch eine Schaltwippe erfolgt diese
Steuerung in der Weise, das entweder beide Ventilurchgänge geöffnet sind oder jeweils
einer die Schließposition einnimmt. Ist beispielsweise der erste Ventildurchgang
durch eine entsprechende Position der Schaltwippe verschlossen, so wird mit der
am zweiten Ventildurchgang angeschlossenen Radbremse eine Lenkbremsung durchgeführt.
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Wie bereits erwähnt, enthält die in Fig. 4 auf Seite 221 dargestellte
Brems- und Lenkbremsanlage weiterhin ein Zuschaltventil, das bei vierradgebremsten
Kraftfahrzeugen die Aufgabe hat, bei einer beabsichtigten Lenkbremsung die Radbremsen
der nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse außer Betrieb zu setzen. Zu diesem Zweck
enthält das Zuschaltvetil zwei in einer Zylinderbohrung geführte Kolben, wobei jeder
Kolben einen Ventildurchgang besitzt, der durch ein entsprechend federvorgespanntes
Schließglied verschließbar ist. Bei Normalbremsungen werden die Kolben des Zuschaltventils
gegensinnig mit gleichen hydraulischen Drücken beaufschlagt, so daß sie sich aufeinander
zubewegen und die innerhalb der Kolben angeordneten Schließglieder aneinander anschlagen
und die Ventildurchgänge öffnen, so daß eine Druckversorgung der an der nicht lenkbremsbaren
Achse angeordneten Radbremsen erfolgen kann.
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Soll eine Lenkbremsung durchgeführt werden, so wird zunächst mit Hilfe
des Lenkbremsventils das entsprechende abzubremsende Rad vorgewählt. Bei Druckbeaufschlagung
dieser Radbremse wird ausschließlich ein Kolben des Zuschaltventils druckbeaufschlagt,
so daß beide Kolben in eine Endstellung gelangen, in der das Schließglied des druckbeaufschlagten
Kolbens auf seinem Sitz aufliegt und die Verbindung zwischen der Bremsdruckquelle
und den Radbremsen an der nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse unterbricht.
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Bei der beschriebenen Lenkbremsanlage ist es als weniger vorteilhaft
anzusehen, daß zwei separat ausgeführte Ventile erforderlich sind, die durch entsprechende
Druckleitungen miteinander verschaltet werden müssen..Dadurch ergibt sich insgesamt
ein relativ hoher Bauaufwand, der entsprechende Fertigungs- und Einbaukosten mit
sich bringt.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, in
einer Steuereinrichtung für eine hydraulische Brems- und Lenkbremsanlage ein Lenkbremsventil
und ein Zuschaltventil baulich miteinander zu vereinigen.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe in vorteilhafterweise dadurch gelöst,
daß die Steuereinrichtung einen dritten Ventildurchgang aufweist, durch den eine
Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und Radbremsen einer nicht lenkbremsbaren
Fahrzeugachse steuerbar ist, und daß der dritte Ventildurchgang in eine Schließstellung
gelangt,
wenn einer der ersten oder zweiten Ventildurchgänge die
Schließposiition einnimmt. Grundsätzlich ist es bei einer derartigen Ausgestaltung
möglich, den dritten Ventildurchgang entweder hydraulisch oder mechanisch zu steuern.
Auch bei einer hydraulischen Ansteuerung des dritten Ventildurchgangs in Abhängikeit
von der Schaltstellung der ersten und zweiten Ventildurchgänge in den Verbindungen
von einer Bremsdruckquelle zu den Radbremsen der lenkbremsbaren Achse würden gegenüber
der oben beschriebenen Bremsanlage Leitungsverbindungen entfallen, da dies durch
eine entsprechende Kanal führung innerhalb des Gehäuses der Steuereinrichtung erreicht
werden könnte. Eine höhere Sicherheit der Steuereinrichtung läßt sich jedoch durch
eine mechanische Betätigung des dritten Ventildurchgangs erreichen, wenn also der
Schließkörper des dritten Ventildurchgangs an einem dritten Dichtkolben angeformt
ist, der in mechanischer Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Dichtkolben steht.
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Konstruktiv besonders einfach läßt sich die mechanische Steuerung
des dritten Ventildurchgangs dadurch realisieren, daß an jedem der ersten und zweiten
Dichtkolben ein Stößel angeformt ist, der mechanisch am dritten Dichtkolben anschlagbar
ist. Solange sich beide Dichtkolben in einer Stellung befinden, in der der erste
und der zweite Ventildurchgang geöffnet sind, wird keiner der beiden Stößel am dritten
Dichtkolben wirksam, so daß auch der dritte Ventildurchgang eine Offenstellung einnimmt.
Eine Bewegung eines der beiden Dichtkolben überträgt sich unmittelbar auf den dritten
Dichtkolben, so daß der dritte Ventildurchgang geschlossen wird, sobald einer der
ersten beiden Dichtkolben in die Schließposition gebracht ist.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung läßt sich vorteihafterweise
auch auf hydraulische Brems- und Lenkbremsanlage übertragen, bei denen ein Tandemhauptzylinder
als Bremsdruckquelle eingesetzt ist. In diesem Fall ist eine erste Arbeitskammer
des Tandemhauptzylinders zur Druckversorgung der Radbremsen an der lenkbremsbaren
Fahrzeugachse eingesetzt und eine zweite Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders
über den dritten Ventildurchgang mit den Radbremsen der nicht lenkbremsbaren Fahreugachse
verbunden. Auf diese Weise gelangt man zu einem Mehrkreis-Bremssystem, das naturgemäß
gegenüber einer einkreisigen Bremsanlage eine größere Ausfallsicherheit aufweist.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn zwischen der zweiten Arbeitskammer
des Tandemhauptzylinders und jeweils einer Radbremse an einer lenkbremsbaren Fahrzeugachse
ein vierter Ventildurchgang angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird
im Falle einer Lenkbremsung die zur Lenkbremsung herangezogene Radbremse durch beide
Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders unter Druck gesetzt ist, wodurch sich in
Folge der Vergrößerung des zur Bremsung zur Verfügung stehenden Flüssigkeitsvolumens
auch bei Lenkbremsungen ein relativ geringer Pedalweg ergibt. Der vierte Ventildurchgang
läßt sich besonders einfach dadurch realisieren, daß er einen mit einem Ventilsitz
zusammenwirkenden Schließkolben umfaßt, der gegen einen entsprechenden Ventilsitz
vorgespannt und vom Druck in der zweiten Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders
in die Offenstallung des vierten Ventildurchgangs bewegbar ist. Besonders zweckmäßig
ist es ferner, wenn an der dem
Schließglied des Schließkolbens
des vierten Ventildurchgangs abgewandten Fläche stets ein atmosphärischer Druck
hergstellt ist.
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Alternativ läßt sich der vierte Ventildurchgang auch in der Weise
aufbauen, daß das Schließglied des vierten Ventildurchgangs an einem in einer Stufenbohrung
geführten Stufenkolben angeformt ist und daß zwischen einem durch das Schließglied
und die kleinere Wirkfläche des Stufenkolbens gebildeten Ringraum und der größeren
Wirkfläche des Stufenkolbens ein Druckmittelkanal angeordnet ist. Auf diese Weise
kann in vorteilhafter Weise darauf verzichtet werden, die dem Ventilsitz abgewandte
Kammer des vierten Ventildurchgangs ständig mit atmosphärischem Druck zu versorgen,
so daß ein Druckmittelkanal innerhalb der Steuervorrichtung entfällt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig. 1 bis Fig.
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5 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Steuereinrichtung
im Schnitt, Fig. 2 und Fig. 3 Steuereinrichtungen in verschiedenen Betätigüngsstellungen,
Fig. 4 eine Steuereinrichtung mit einem vierten Ventildurchgang und Fig. 5 eine
Alternativausführung des vierten Ventildurchgangs nach Fig. 4
Einander
entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dem drei Kolbenbohrungen
2,3,4 angeordnet sind. In jeder der Kolbenbohrungen 2,3,4 ist ein Dichtkolben 5,6,7
geführt.
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Jeder Dichtkolben 5,6,7 ist an der in der Darstellung unteren Stirnfläche
mit einem Dichtkörper 8,9,10 versehen und wird jeweils durch eine Druckfeder 11,12,13
in einer in Fig. 1 oberen Endstellung gehalten. Jedem Dichtkörper 8,9 ,10 gegenüberliegend
ist ein Druckmitteldurchlaß 14,15,16 angeordnet, der bei entsprechender Verschiebung
der Dichtkolben 5,6,7 verschlossen wird.
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Die Dichtkolben 5,6 sind ferner mit Sackbohrungen 17,18 versehen,
in denen Betätigungsstößel 19,20 geführt sind, die in Fig. 1 durch Druckfedern 21,22
an Axialanschlägen 23,24 der Sackbohrungen 17,8 zur Anlage gebracht sind.
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Die Betätigungstsößel 19,20 sind gedichtet aus dem Gehäuse herausgeführt
und stützen sich in Fig. 1 an einer Schaltwippe 25 ab, die ihrerseits mittels eines
Handhebels 26 um einen Lagerbolzen 27 schwenkbar ist.
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In Fig. 1 ist ferner mit 28 ein Gehäuseanschluß bezeichnet, der mit
einer nicht dargestellten Bremsdruckquelle in Verbindung steht. Vom Gehäuseanschluß
28 führt ein Druckmittelkanal 29 zur Mantelfläche des Dichtkolbens 5, die mit Vorsprüngen
30 versehen ist, so daß sich dem Gehäuseanschluß 28 zugeführten Druckmittel über
den Druckmittelkanal 29 zu dem die Druck feder 11 aufnehmenden Raum
31
fortpflanzen kann. Dieses Druckmittel gelangt ferner zum Raum 32, in dem die Druckfeder
21 untergebracht ist.
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Es ist mit 33 ein Druckmittelkanal bezeichnet, der eine Verbindung
zum zweiten Dichtkolben 6 herstellt, so daß auch in den Räumen 34,35 der Druck der
nicht dargestellten Druckquelle eingestellt ist. Der Raum 31 hat über den Druckmitteldurchlaß
14 eine Verbindung zu einem Gehäuseanschluß 36, der mit einer nicht dargestellten
Radbremse einer lenkbremsbaren Fahrzeugachse in Verbindung steht. Vom Raum 34 führt
hingegen der Druckmittelkanal 15 zu einem Gehäuseanschluß 37, der in hydraulischer
Verbindung mit der zweiten Radbremse der lenkbremsbaren Fahrzeugachse steht. Ferner
führt vom Raum 31 ein Druckmittelkanal 38 zur in der Darstellung oberen Stirnfläche
des Dichtkolbens 7. Der Dichtkolben 7 ist seinerseits mit einem Druckmittelkanal
39 versehen, durch den die Stirnflächen miteinander verbunden sind. Die den dritten
Dichtkolben belastende Druckfeder 13 ist in einem Raum 40 angeordnet, der über den
Druckmitteldurchlaß 16 eine Verbindung zu einem weiteren Gehäuseanschluß hat, der
mit Radbremsen an einer nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse in Verbindung steht.
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Die Schaltwippe 25 der beschrieben Steuereinrichtung ist mit Einkerbungen
42,43 versehen, in die bei entsprechender Verschwenkung der Schaltwippe 25 ein federbelastetes
Kugelelement 44 formschlüssig eingreift.
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Nachfolyend ist die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung
näher erläutert, wobei zunächst angenommen ist, daß sich die Schaltwippe 25 bzw.
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der Handhhebel 26 in der gezeichneten Position befindet.
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Wird dem Gehäuseanschluß 28 durch die an ihm angeschlossene Bremsdruckquelle
ein hydraulischer Druck zugeführt, so gelangt dieser Druck durch den Druckmittelkanal
29 in die Räume 31,32 und pflanzt sich von dort durch die Druckmitteldurchlässe
15,14 zu den Gehäuseanschlüssen 36,37 fort, so daß die Radbremsen der lenkbremsbaren
Fahrzeugachse mit demselben hydraulischen Druck beaufschlagt werden. Der im Raum
31 bzw. im Raum 34 vorherrschende Druck gelangt außerdem durch den Druckmittelkanal
38 und den Druckmittelkanal 39 im dritten Dichtkolben 7 zum Raum 40, so daß über
den Druckmitteldurchlaß 16 und den Gehäuseanschluß 41 auch die Radbremsen der nicht
lenkbremsbaren Fahrzeugachse mit einem Bremsdruck beaufschlagt werden.
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Unter Zuhilfenahme von Fig. 2 und Fig. 3 der Zeichnung soll nachfolgend
der Lenkbremsbetrieb näher erläutert werden: Wird der Handhebel 26 mit der Schaltwippe
25 gemäß Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn geschenkt, so bewegt sich der Betätigungsstößel
19 in der Darstellung nach unten und überträgt diese Bewegung auf den Dichtkolben
5, bis der Dichtkörper 8 an dem Druckmitteldurchlaß 14 anliegt und eine Verbindung
zwischen der Bremsdruckquelle und dem Gehäuseanschluß 36 unterbricht. Somit kann
die am Gehäuseanschluß 36 angeschlossene Radbremse der lenkbremsbaren Fahrzeugachse
nicht druckbeaufschlagt werden. Mit jedem der ersten und zweiten Dichtkolben 5,6
ist ein Betätigungsstößel 45,46 verbunden, der normalerweise an der
in
der Darstellung oberen Stirnfläche des dritten Dichtkolbens 7 anliegt und die Position
des dritten Dichtkolbens 7 nicht beeinflußt. Eine Verschiebung eines der ersten
oder zweiten Dichtkolben überträgt sich jedoch mechanisch über einen der Betätigungsstößel
45,46 auf den dritten Dichtkolben 7. In Fig. 2 ist erkennbar, daß der Betätigungsstößel
46 den dritten Dichtkolben in der Darstellung soweit nach unten verschoben hat,
daß der Dichtkörper 10 am Druckmitteldurchlaß 16 anliegt, so daß auch eine Verbindung
zwischen der Bremsdruckquelle und dem Gehäuseanschluß 41 unterbrochen ist. Somit
ist sichergestellt, daß die an der nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse angeordneten
Radbremsen während einer Lenkbremsung wirkungslos bleiben. Der Druck der Bremsdruckquelle
gelangt also ausschließlich zum Gehäuseanschluß 37, so wie dies bereits im Zusammenhang
mit Fig. 1 beschrieben wurde. Es wird nunmehr eine Lenkbremsung unter ausschließlicher
Betätigung der am Gehäuseanschluß 37 angeschlossenen Radbremse durchgeführt. Dabei
gelangt das federbelastete Kugelelement 44 zunächst in Eingriff mit der Einkerbung
43 der Schaltwippe 25 und sorgt dafür, daß der Handhebel 26 in der entsprechenden
Wählstellung verbleibt.
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Ein dem Gehäuseanschluß 28 zugeführter Druck gelangt aber andererseits
zum Raum 32 unterhalb des Betätigungsstößels 19 und verschiebt den Stößel 19 aufgrund
eines fehlenden Gegendrucks in der Darstellung nach oben, wodurch die Schaltwippe
25 zurückgeschwenkt wird, bis wiederum die in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung erreicht
ist. Dadurch
ist sichergestellt, daß sich die beschriebene Steuereinrichtung
nach der Durchführung einer Lenkbremsung selbsttätig wieder in eine Normalbremsstellung
schaltet, so daß weitestgehend ausgeschlossen ist, daß Lenkbremsungen unbeabsichtigt
durchgeführt werden. Gemäß Fig. 3 wird der Betätigunsstößel 19 soweit in der Darstellung
nach oben verschoben, bis er an dem Axialanschlag 23 des ersten Dichtkolbens 5 angeschlagen
ist. Beim Fortfall des dem Gehäuseanschluß 28 zugeführten Drucks der Bremsdruckquelle
gelangen alle beweglichen Teile der beschriebenen Steuereinrichtung durch die Kräfte
der Druckfedern 11,12,13,21,22 zurück in die Position gemäß Fig. 1.
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In Fig. 4 ist ein abgewandelter Bereich einer Steuereinrichtung im
Schnitt dargestellt, die zusammen mit einem Tandemhauptzylinder arbeitet. Die Steuervorrichtung
verfügt über einen zusätzlichen Gehäuseanschluß 47, dem der Druck einer weiteren
Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders zugeführt wird. Der dritte Dichtkolben 7
ist mit einem weiteren Dichtkörper 48 versehen, durch den ein Gehäusekanal 49 verschließbar
ist, wobei sich der Gehäusekanal 49 zu einem Ventilsitz 50 erweitert, der im Zusammenwirken
mit einem Schließkolben 51 einen vierten Ventildurchgang bildet. Der Schließkolben
51 ist durch eine Druckfeder 52 auf den Sitz 50 vorgespannt. Das dem Ventilsitz
50 abgewandte Ende des Schließkolbens 41 gleitet dichtend in einen Raum 53, der
eine Verbindung zu einem nicht dargestellten drucklosen Nachlaufbehälter hat. Uber
einen Gehäusekanal 54 steht der die Druckfeder 52 aufnehmende Raum 55 mit dem Gehäuseanschluß
36 in Verbindung.
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Solange keine Lenkbremsung durchgeführt wird, befinden sich alle beweglichen
Teile gemäß Fig 4 in der gezeichneten Position, in der von der ersten Kammer des
Tandemhauptzylinders über den Gehäuseanschluß 28 eine Verbindung zu den Gehäuseanschlüssen
36,37 hergestellt ist. Der dritte Dichtkolben 7 liegt mit seinem Dichtkörper 48
am Gehäusekanal 49 an und dichtet diesen ab, so daß der dem Gehäuseanschluß 47 zugeführte
Druck -ohne weiteres zum Gehäuseanschluß 41 und den dort angeschlossenen Radbremsen
gelangt. Durch den im Raum 55 eingestellten Durck wird der Schließkolben 51 durch
die Kraft der Druckfeder unterstützt auf den Ventilsitz 50 gedrückt, so daß eine
echte Zeweikreisigkeit der Bremsanlage vorliegt. Wird nun durch Verschwenken der
Schaltwippe 25 im Uhrzeigersinn eine Lenkbremsung eingeleitet, so kommt wiederum
der Dichtkörper 8 am Druckmitteldurchlaß 14 zur Anlage, so daß eine Verbindung zwischen
dem Gehäuseanschluß 2-8 und dem Gehäuseanschluß 36 unterbrochen ist. Der Betätigungsstößel
19 verschiebt den dritten Dichtkolben in der Darstellung nach unten, bis auch der
Druckmitteldurchlaß 16 durch den Dichtkörper 10 verschlossen ist. Ein Druckaufbau
in den am Gehäuseanschluß 41 angeschlossen Radbremsen der nicht lenkbremsbaren Fahrzeugachse
ist somit verhindert. Andererseits ist in dieser Position des dritten Dichtkolbens
7 der Dichtkörper 48 vom Gehäusekanal 49 abgehoben, so daß der Schließkolben 51
mit dem hydraulischen Druck der zweiten Arbeitskammer, der dem Gehäuseanschluß 47
zugeführt wird, druckbeaufschlagt wird. Durch eine derartige Druckbeaufschlagung
wird
der Schließkolben 51 in Richtung des Raumes 53 verschoben, wodurch eine Verbindung
zwischen den beiden Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders hergestellt ist. Dies
hat zur Folge, daß die an der Lenkbremsung beteiligte Radbremse von beiden Arbeitskammern
des Tandemhauptzylinders mit Druckmittel beaufschlagt wird, so daß sich gegenüber
Normalbremsungen kein vergroßerter Pedalweg einstellt.
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In Fig. 5 ist schließlich eine alternative Ausgestaltung des vierten
Ventildurchgangs gemäß Fig. 4 im Schnitt dargestellt. Gemäß Fig. 5 ist in der Steuereinrichtung
eine Stufenbohrung 56 vorgesehen, in der ein Stufenkolben 57 geführt ist. Solange
keine Lenkbremsung durchgeführt wird, befindet sich der dritte Dichtkolben 7 in
der gezeichneten Position, in der ausschließlich ein Druckmitteldurchtritt vom Gehäuseanschluß
47 zum Gehäuseanschluß 41 möglich ist. Durch einen Dichtring 58 ist dabei eine Verbindung
zwischen dem Gehäuseanschluß 47 und dem Raum oberhalb der oberen Stirnfläche des
dritten Dichtkolbens verhindert. Wenn eine Lenkbremsung durchgeführt wird und der
dritte Dichtkolben 7 infolge mechanischer Einwirkung eines der Betätigungsstößel
19,20 in die in der Darstellung untere Endlage verschoben wird, ist zunächst der
Druckmitteldurchgang zwischen dem Gehäuseanschluß 47 und dem Gehäuseanschluß 41
unterbunden. Der dem Gehäuseanschluß 47 zugeführte Druck bzw. der Druck in der zweiten
Arbeitskammer des Tandemhauptzylinders gelangt nun aber in den Raum 59 oberhalb
der in der Darstellung oberen Stirnfläche des dritten Dichtkolbens, so daß sich
der
Stufenkolben 57 nach oben bewegt und einen Schließkörper 60 vom Ventilsitz 50 abhebt.
Nun ist über einen Gehäusekanal 61 eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden
Arbeitskammern des Tandemhauptzylinders hergestellt, so daß das gesamte aus den
Arbeitskammern verdrängte Volumen ausschließlich zu der an der Lenkbremsung beteiligten
Fahrzeugbremse gelangt.