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Flüssigkeitsbremse für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf
eine Flüssigkeitsbremse für Kraftfahrzeuge, bei welcher der vor der Stirnseite des
Druckkolbens liegende ventillose Raum und der als Flüssigkeitsabdichtung dienende
Ringraum nur in der normalen Ruhelage mit dem als Ausgleichraum wirkenden Zylinderraum
vor dem federbelasteten Kolben einer Füllpumpe verbunden sind und durch eine geeignete
Steuereinrichtung während des Bremsvorganges getrennt werden.
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Bei einer -der bekanntesten Flüssigkeitsbremsen wird zum Füllen bzw.
zum Entlüften der Bremsanlage meistens eine Füll- und Entlüftungsvorrichtung :benutzt.
Bei dieser Füllvorrichtung wird der Inhalt unter einen bestimmten Luftdruck gesetzt,
um .dadurch die Bremsanlage zu füllen *und zu:- entlüften. Da nun die komprimierte
Luft in .diesem- Behälter: in der Flüssigkeit absorbiert Wird, so ist mit dieser
Vorrichtung -ein einNvandfreies Entlüften ganz unmöglich, und in der Bremsanlage
werden dadurch immer Luftbläschen vorhanden sein. Als erste Bedingung ist aber für
die Sicherheit der Bremsvorrichtung unerläßlich, daß die Leitungen und die Zylinder
von Luftblasen ganz frei sind. Mit der angeführten Füllvorrichtung wird aber gerade
das Gegenteil erreicht.
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Es- hat sich weiter gezeigt, daß bei den bekannten Bremsvorrichtungen
während des Betriebes Luft in die Bremsleitungen eingesaugt werden kann, insbesondere
kann bei diesen Eänrichtungen ein Unterdruck entstehen, wenn die Flüssigkeit in
den Radbremszylindern infolge Nachlassens der Spannung der meistens schon zu schwachen
Rüclzugsfedern an den Bremsbacken oder infolge Erhöhung der Viscosität der Flüssigkeit
durch Kälte langsamer nach dem Bremsvorgang zum Druckzylinder zurückströmt; - als
dies der Rückkehrgeschwindigkeft des Haupt-
und der atmosphärischen Luft nicht in direkterVerbindung, da im Hauptzylindermeistens
ein federbelastetes Rückschlagventil vorgesehen ist, so daß ein im Bremsleitungsnetz
einmal auftretender Unterdruck aufrechterhalten bleibt und seine schädliche Wirkung
dauernd ausübt.
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Es sind auch Bremseinrichtungen bekannt. bei welchen hinter dem Hauptzylinderkolben
zwecks besserer Nachfüllung und Abdichtung ein weiterer Flüssigkeitsraum angeordnet
ist. Wenn nun beim Loslassen des Bremshebels der Druckkolben unter der Wirkung einer
auf seine Vorderseite drückenden Feder schneller zurückbewegt wird, als die Flüssigkeit
aus den Bremszylindern und der Verbindungsleitung folgen kann, entsteht in dem Raum
vor dem Kolben ein gewisser Unterdruck, so daß die Flüssigkeit aus dem Raum hinter
dem Kolben um diesen herum über die Abdichtungsmanschette in den Raum vor dem Kolben
angesaugt wird, wodurch aber auch der Druck in dem Raum hinter dem Kolben herabgesetzt
wird, und zwar um so mehr, je schneller die Kolbenbewegung erfolgt. Da dort nun
der Druck aber nicht sehr hoch ist, insbesondere kaum über dem Druck der Außenluft
liegt, kommt es meistens vor, daß in dem Raum hinter dem Kolben ein Unterdruck gegenüber
der Außenluft entsteht, weil die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter nicht schnell
genug folgen kann. Dann kann aber Luft in den Dichtungsraum und von dort in den
Druckzylinder und in das ganze Bremsleitungsnetz eindringen.
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Eine weitere Störungsursache tritt dadurch auf, daß der Druckzylinder
eine Durchlaßöffnung hat, welche von einer Gummimanschette gesteuert wird. Da nun
beim Bremsen die Dichtungsmanschette unter dem Flüssigkeitsdruck an dieser Öffnung
vorbeigleiten muß, so werden allmählich Teile von dieser Dichtung abgerissen, was
aber einerseits d_e Dichtungsfähigkeit der Manschette ganz wesentlich herabsetzt
und dadurch die Erzeugung des nötigen Bremsdruckes stark beeinträchtigt und andererseits
die Durchflußöffnung verstopft, wodurch .die Ausgleichwirkung der Öffnungen aufgehoben
wird.
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Es gibt auch Flüssigkeitsbremsen, bei welchen Ventile mit Gummiabdichtungsringen
benutzt werden, die ebenfalls eine Störung verursachen können, und zwar drücken
sich die Ventilsitze in diese Gummiringe stark
netz sowie Flüssigkeitsverluste selbsttätig ausgeglichen werden. Das ist aber nur
in einem ganz geringen Maße möglich. Bei Leitungsundichtigkeiten wird bei jedesmaligem
Bremsen durch die Pumpwirkung des Hauptzylinders und den Bremsdruck ein Teil der
im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit aus dem Leitungsnetz herausgedrückt.
bis keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist, wo-;durch dann die Bremse augenblicklich
versagt.
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Die Erfindung bezweckt nun, den gerügten Mängeln abzuhelfen, und besteht
darin, daß in der Verbindungsleitung zwischen Ausgleichraum. und .dem Ringraum des
Hauptzylinders ein Ventil vorgesehen ist, welches in der Ruhelage des Druckkolbens
durch eine Feder geöffnet und beim Bremsen durch den vom Hauptdruckkolben erzeugten
Flüssigkeitsdruck vermittels eines mit dem Ventil verbundenen Kolbens geschlossen
wird. Dieser Ringraum dient somit noch als zusätzliche Abdichtung für den Druckraum.
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Um in der Bremslösestellung das Leitungsnetz und die Zylinder unter
der vorgesehenen Vorspannun.g zu halten, wird durch die Stirnfläche des Hauptzylinderkol'bens
in der Ruhelage dieses Kolbens eine Durchlaßöffnung zwischen dem Druckraum und der
Ringkammer hergestellt. Weiter ist aus Betriebssicherheitsgründen in der Verbindungsleitung
zwischen Ringkammer und N achfüllpumpe ein selbsttätig wirkendes Abschlußventil
vorgesehen. Außerdem ist zwischen Druckraum und Ringkammer eine Verbindungsleitung
mit einem Rückschlagventil angeordnet, dessen Schließdruck geringer ist als der
von dem federbelasteten Kolben der Füllpumpe ausgeübte Druck, damit der Kolben bei
Flüssigkeitsverlusten, ohneLuft einzusaugen, in seine normale Ruhelage zurückgehen
kann.
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In der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Nachfüllbehälter mit Füllpumpe
und Ausgleichwirkun.g teilweise im Schnitt, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie
2-2 der Abb. i, Abb. 3 einen Hauptbetätigun:gszylinder im Schnitt, Abb. q. eine
Einzelheit der Abb. 3 in einer anderen Ausführung.
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Der in Abb. i dargestellte Nachfüllibehälter mit Füllpumpe wird in
geeigneter Weise
unter der Motorhaube oder an einer anderen leicht
zugänglichen Stelle befestigt. Der Boden des Flüssigkeitsbehälters i ist nach unten
zu einem Rohr 2' ausgebildet, welches als Zylinder für die Füllpumpe dient. In diesem
Zylinderrohr 2', in dem in der oberen Hälfte die Überströrnkanäle 3 vorgesehen sind;
kann ein mit einer D-ichtungsmansehette q. versehener Kolbens durch dieKolbenstange6,
welche durch den Deckel des Flüssigkeitsbehälters i hinausgeführt ist, :durch den
Hebel 7 auf und ab bewegt werden. - Zwischen Kolbenstange 6 und dem Deckel des Flüssigkeitsbehälters
i ist in der Deckelbohrung eine kleine Nute 15 vorgesehen, wodurch die im Flüssigkeitsbehälter
i sich befindende Flüssigkeit mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Kolbenstange
6 ist in der verjüngten Verlängerung des Kolbens 5 verschiebbar angeordnet und wird
durch eine eingedrehte Nute in der Kolbenstange 6 und einen Stift 8, welcher im
Kolben 5 befestigt ist, arretiert. In dem Kolben 5 -ist ein Kanal 9 vorgesehen,
welcher .durch die als Ventilkegel i i ausgebildete Kolbenstange 6 vor dem Abwärtsbewegen
des Kolbens 5 geschlossen und vordem Aufwärtsbewegen geöffnet wird, .da .der Kolben
5 infolge der Spannung der Dichtungsmanschette q. eine geringe Bewegungshemmung
hat. Der Kolben 5 besitzt außerdem noch die Bohrungen io, durch welche der Kanal
9 vermittels des durch die Kolbenstange 6 zwangsläufig betätigten Ventils i i mit
der Flüssigkeit in Verbindung gebracht werden kann. Zwischen dem Deckel des Flüssigkeitsbehälters
und dem Federteller 12, der ,durch einen Spannring 13 auf der Kolbenstange 6 gehalten
ist, ist eine Druckfeder 14 angeordnet, welche durch Belastung des Kolbens 5 bei
geschlossenem Ventil i i, und wenn die überströmkanäle 3 durch die Kolbenmanschette
q. nach dem Flüssigkeitsraum geschlossen sind, in dem Ausgleichraum 16 einen Flüssigkeitsdruck
erzeugt, der der ,gewünschten Vorspannung im Leitungsnetz entspricht, welche zweckmäßig
i bis 2 atü über dem Atmosphärendruck liegt. Auf dem Deckel des Flüssigkeitsbehälters
ist noch ein Schalter 17 angebracht, welcher kurz vor der unteren Schlußstellung
des Füllkolbens 5 durch den Hebel 7 eingeschaltet wird, wodurch eine Kontrollampe
an einer vom Fahrer leicht zu beobachtenden Stelle aufleuchtet.
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Der in Abb.3 dargestellte Hauptzylinder ist unter Verwendung des außen
angebrachten Flansches i9 an geeigneter Stelle an dem Fahrzeug befestigt. Durch
die Kolbenführungshülse 18, welche mit dem Zylinder i9 verschraubt ist, wird eine
Ringkammer 2o gebildet, in der die um den Kolben 21 angeordnete Abdichtungsmanschette
22 vorzugsweise an der Führungshülse 18 befestigt ist. Diese Abdichtungsmanschette
22 dient auch zugleich als Abdichtung für die Ringkammer 20 und den Druckraum 24..
- Der Kolben 21 kann durch die Kolbenstange 23 vermittels des nicht gezeichneten
Fußhebels in den Druckraum 24 entsprechend der Pfeilrichtung bewegt werden und wird
durch die Feder 25 in seiner Ruhelage gehalten. In der Ruhelage des Kolbens 21 wird
zwischen der Stirnfläche desselben und dem Absatz in der Zylinderbohrung am Ende
der Ringkammer 20 und Anfang des Druckraumes 24 ein Spalt gebildet, der als gesteuerte
Durdhflußöffnung zwischen Druckraum 2q. und Ringkammer 2o dient. Die Ringkammer
2o steht :durch die Leitung 26 und den Kanal 27, in welchem ein selbsttätig wirkendes
Ventil 28 angeordnet ist; mit dem Ausgleichsraum 16 der Füllpumpe nur in
.der Ruhelage in Verbindung. Außerdem ist noch von der Ringkammer 2o nach dem Ende
des Druckraumes 2q. ein Kanal 29 vorgesehen, in dem ein federbelastetes Rücksclilagventil3o
angeordnet ist, dessen Schließdruck unter der gewählten Vorspannung im Leitungsnetz
liegt. Durch den Kanal 31 und die Leitung 32 steht der Druckraum 24 ventillos mit
den Rad#bremszylindern in Verbindung.
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Abb. q. zeigt eine andere Ausführungsform für die Durchflußöffnung,
welche durch die Stirnfläche des Kolbens, gi und die Zylinderkante am Anfang .des
Druckraums 24 in der Ruhelage des Kolbens 2i gebildet wird. Der Kolben 2i' ist in
diesem Ausführungsbeispiel durch eine Hülse verlängert, welche in der Schlußstellung
des Kolbens 2i' noch mit einem Teil in den Druckzylinder hineinragt. Durch eine
Öffnung 33, durch die Wandung des Kolbens 21' oder durch eine kleine Nut 34 an der
Außenfläche des Kolbens 21' wird in diesem Falle die Durchflußöffnung zwischen Druckraum
2q.' und Ringkammer 2o' hergestellt.
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Die Wirkungsweise sowie das Füllen der beschriebenen Flüssigkeitsbremse
ist wie folgt: Für das Füllen .der Bremsanlage wird zuerst der I-Iauptzylinderkolben
2i durch Betätigen des Fußhebels ein kleines Stück in den Druckzylinder 2d. geschoben
und durch eine geeignete Vorrichtung festgestellt, damit die Spaltdurchflußöffnung
überdeckt ist. Bei der nach Abb. q. ausgeführten Ausführungsform des Hauptzylinderkolbens
2i' ist diese Verstellung nicht notwendig, da die DurchflußÖffnung 33 oder die Nut
3q. ganz bedeutend kleiner als die Spaltöffnung sind und eine große Drosselwirkung
haben, was beim Füllen und Entlüften keine schädlichen Einflüsse hat.
Nun
wird mittels des Handhebels ; der Kolben 5 der Füllpumpe abwärts bewegt, wodurch
zuerst das Ventil i i am Füllkolben 5 geschlossen und. dann, wenn die Kolbenmanschette
q. die Überströmkanäle 3 überdeckt hat, die Flüssigkeit, welche sich vor dem Kolben
befindet, durch das Rückschlagventil3o nach dem Zylinderraum 24 und durch die Leitungen
32 nach den Bremszylindern gedrückt wird, während die vorhandene Luft durch geöffnete
Verschraubungen an den Bremszylindern in bekannter Weise entweichen kann. Vor dem
Aufwärtsgehen des Füllkolbens öffnet sich durch die anfangs beschriebene Einrichtung
zuerst das Ventil i i, und die Flüssigkeit kann ungehindert aus dem Flüssigkeitsbehälter
i durch die Bohrungen io und den Kanal 9 vor dem Kolben 5 in den Ausgleichraum 16
fließen. Da außerdem bei dieser Bewegung das Rückschlagventil 30 geschlossen
ist und der Füllkolben 5 mit seinem rückwärtigen Teil dauernd von der Flüssigkeit
umspült wird, ist es unmöglich, daß ein Unterdruck entsteht und dadurch beim Füllen
des Leitungsnetzes Luft eindringen kann. Dieses Betätigen der Pumpe muß so lange
vorgenommen werden, bis das Leitungsnetz vollständig gefüllt und entlüftet ist.
Nun wird der Füllkolben noch einmal hochgezogen, und nachdem der Hauptzylinderkolben
in seine Schlußstellung gebracht worden ist, ist die Bremse betriebsfertig. Der
Füllkolben 5 setzt nun unter dem Druck der Feder 1,4 durch Schließen des Ventils
i i und Überdecken der Überströmkanäle 3 die gesamte Bremsanlage in bekannter Weise
unter den gewählten Vorspanxidruck. In dem Ausgleichraum 16 werden alle Volumenänderungen
der Flüssigkeit, wieZusammenziehen derselben durch Kälte oder Ausdehnen infolge
Wärme, durch Fallen oder Steigen des Kolbens 5 ausgeglichen. Die Überströmkanäle
3 haben noch den "Zweck, bei sehr großer Ausdehnung durch Hitze etwas Flüssigkeit
nach dem Flüssigkeitsbehälter i abfließen zu lasen, während der Schalter 17 die
bekannte Aufgabe hat, bei sehr starkem Fallen des Kolbens 5, bedingt durch Flüssigkeitsverluste,
eine Warnungslampe noch vor dem Versagen der Bremse am Armaturenbrett aufleuchten
zu lassen.
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Beim Betätigen der Bremse durch den Fahrer wird der Hauptzylinderkolben
21 durch den Fußhebel vermittels der Kolbenstange 23 in der Pfeilrichtung bewegt,
wodurch zunächst der Durchflußspalt bzw. die Bohrung 33 oder Nut 34. überdeckt und
die Flüssig-]zeit, welche sich vor dein Kolben -,i befindet, nach den Radbretnszylindern
gedrückt wird. Sobald die Bremsbacken an die Bremsflächen angelegt sind, steigt
der Druck im Druckzylinder 2-q. an und schließt das Ventil 28 durch Bewegen des
Kolbens 44, und die Radbremsen werden entsprechend dem erzeugten Druck angezogen.
Da beim Bremsen oft sehr hohe Drücke entstehen, können durch das Kolbenspiel zwischen
Kolben 21 und Zylinder 24 geringe Flüssigkeitsmengen nach der Ringkammer -2o gepreßt
werden, wodurch die Ringkammer 2o, da der Kanal 27 geschlossen ist, unter einen
höheren Druck kommt und noch als zusätzliche Abdichtung für den Druckraum24 dient.
Das Ventil 28%q:1 kann durch diesen Druck nicht geöffnet werden, da der Belastungsquerschnitt
des Betätigungskolbens 44 bedeutend größer als der Durchlaßquerschnitt des Kanals
27 ist.
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Beim Lösen der Bremsen wird die Kolbenstange 23 durch die am Fußhebel
vorgesehene Feder unabhängig vorn Kolben 21 in die normale Stellung zurückgeführt.
Der Rückgang des Kolbens 21 erfolgt nun vorzugsweise durch den Rückstrom der Flüssigkeit,
welcher durch, die Federn an den Bremszylindern erzeugt wird. Nur bei auftretenden
Flüssigkeitsverlusten während des Bremsvorg;.nges führt die Feder 25 .den Kolben
21 in seine Ruhelage, während ein Druckausgleich zwischen Ringkammer 20 und Druckraum
2.4 durch das Ventil 30 stattfinden kann, damit die Spaltöffnung für den
Flüssi,gkeitsdurchfluß wiederhergestellt wird. Der Steuerkolben .1q. wird nun durch
die Feder .15 wieder in seine normale Stellung gebracht, wodurch der Kanal 27 geöffnet
und die Verbindung von der Ringkammer nach dem Ausgleichraum wiederhergestellt ist.