DE934333C - Hydraulische Kraftfahrzeugbremse mit pneumatischem Kraftverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftfährzeugbrernse mit pneumatischem Kraftverstärker, die sich besonders dazu eignet, auf Fahrzeugen, die mit den üblichen hydraulischen Bremsen ausgerüstet sind, erhöhte Bremsdrücke hervorzurufen. Bei gewissen mit hydraulischen Bremsvorrichtungen ausgerüsteten Fahrzeugarten wurde es als wünschenswert gefunden, die Bremsdrücke, die sich durch 'Muskelkraft erreichen lassen, durch Kraftverstärker zu erhöhen, die mit Saugluft oder mit Druckluft betrieben werden können. Solche hydraulischen Bremsen mit pneumatischem Kraftverstärker haben sich bestens bewährt und sind für leichtere Lastwagen und Bersonenomnibusse sehr beliebt. Die bekannten Bremsvorrichtungen dieser Art arbeiten zwar in zuverlässiger Weise, aber sie sind in der Ausführung umständlich, weil der Kraftverstärker im allgemeinen durch den Hauptzylinder gesteuert wird, und bei diesen Vorrichtungen ist es nötig, den Kraftverstärker in der hydraulischen Bremsleitung anzuordnen. Solche Anlagen sind kostspielig und erfordern besondere Ventilarten, um die erforderliche Steuerung des Kraftverstärkers mit der gewünschten zwangläufigen Wirkung und mit dem gewünschten Rückwirkungsgefühl am Bremshebel zur Beurteilung der Bremswirkung zu gewährleisten. Der eine Zweck der Erfindung besteht darin, eine hydraulische Bremsvorrichtung mit pneumatischem Kraftverstärker zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und durch welche die Umständlichkeiten und die Nachteile der bisherigen Vorrichtungen vermieden werden.

Nach der Erfindung wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß der Kraftverstärker nicht mehr in dear hydraulischen Bremsleitung angeordnet werden muß, so daß es nicht mehr nötig ist, für die Steuierung des Rraftverstärbers Ventile zu verwenden, die durch Änderungen im hydraulischen Druck gesteuert werden.,.

Ferner wird nach der Erfindung. der Kraftverstärker zwischen dem Bremspedal und dem to Hauptzylinder in Reihe angeordnet. Eine solche Anordnung ermöglicht es, den Kraftverstärker durch Treten auf das Bremspedal unmittelbar mechanisch zu betätigen und die Einrichtung auch in Verbindung mit vorhandenen hydraulischen Bremsvorrichtungen rasch anzubringen, ohne die hydraulischen Bremsleitungen aufschneiden oder sonstwie ab·" ändern zu müssen.

Ein ,anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine leichte Steuerung der Diruckluftwirkung und der sich daraus ergebenden Verschiebung des beweglichen Teils der Betätigungsvorrichtung zu erhalten.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen in eineir Vereinfachung der Herstellung, der Anbringung und der Reparaturen in Verbindung mit einer Erleichterung der Steuerung.

Bei eimer hydraulischen Kraftfahrzeugbremse mit pneumatischem Kraftverstärker, deren vom Luftdruck beaufschlagbares Betätigungsglied mit einer Buchse und deren mit einer Schließfeder versehenes Einlaßventil mit dem Auslaßventil verbunden ist, wird erfindungsgemäß ein vom Bremshebel, beispielsweise vom Bremspedal, zur Steuerung der Ventile zu betätigender Kolben in der Buchse verschiebbar angeordnet und .der Hub des Kolbens in der Buchse begrenzt. Hierfür sind Anschläge vorgesehen, :an deren einem der Kolben bei gelösten Bremsen unter Einwirkung einer Feder anliegt. Nach Zusammendrücken dieser Feder bei Bremsbetätigung kommt der Kolben zur Anlage an den anderen Anschlag, so daß das von dem Luftdruck beaufschlagbaire Betätigungsglied durch die auf den Kolben ausgeübte- Muskelkraft verstellt werden kann. Eirfrndungsgemäß kann der Kolben im äußeren Teil der Buchse verschiebbar .angeordnet sein, wähnend das Einlaß- und Auslaßventil im inneren Teil der Buchse untergebracht sind. Der Sitz des Einlaßventils kann an einer in der Buchse angebrachten Zwischenwand, die eine Einlaß- uind eine Auslaß kammer voneinander trennt, vorgesehen sein, während der Sitz für das Auslaßventil an einem Ende eines Ventilgliedes liegt, das mittels eöner Feder bei gelösten Bremsen in einer Stellung gehaltem ' wird, in der das Auslaßventil von seinem Sitz abgehoben ist.

Ein vom Luftdruck beaufschlagbarer Reaktionskolben kann auf dem Ventilglied verschiebbar sein und ständig unter der Wirkung des in einer Arbeitskammer herrschenden Steuerdruckes stellen.. Seine Reaktionswirkung auf den von dem Bremshebel zu betätigenden Kolben wird durch eine nach dem Grade der Bremswirkung gespannte Feder übertragen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführunigsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι >eine Bremsvorrichtung mit pneumatischem Kraftverstärker nach der Erfindung in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Hauptteil des -Kraftverstärkers.

In Fig. ι bezeichnet 10 den Kraftverstärker, der zwischen einem Bremspedal 12 und einem Hauptzylinder 14 einer für ein Fahrzeug bestimmten hydraulischen Bremsvorrichtung 16 in Reihe angeordnet ist, zu welcher mehrere Radzylinder 18 und 20 gehören, die in der üblichen Weise durch hydraulische Leitungen 22 und 24 mit dem Hauptzylinder 14 verbunden sind. Der Kraftverstärker 10 ist mit eimer Kolbenstange 26 versehen, die gegen den Hauptkolben 28 des Hauptzylinders 14 stößt. Der Kraftverstärker 10 ist so ausgebildet, daß das Arbeiten, der Kolbenstange 26 und infolgedessen auch des Hauptzylinders 14 in genau derselben Weise gesteuert werden kann, als wenn das Pedal 12 mit dem Hauptkolben 28 unmittelbar verbunden wäre, nur daß die Bewegung dieses Hauptkolbens erfindungsgiemäß durch die Kraft der Druckluft bzw. durch die vereinigte Wirkung der durch den Fahrer go ausgeübten Kraft und der Kraft der Druckluft herbeigeführt wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist also so ausgeführt, daß die hydraulische Bremsvorrichtung beim Versagen der Druckluftquelle durch den Fahrer genauso betätigt werden kann, als wenn der Kraftverstärker 10 nicht vorhanden wäre.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht der erfindungsgemäße Kraftverstärker 10 aus einem Zylinder 30 mit einem Betätigungsglied 3 2, das eine biegsame, aus geeignetem Material hergestellte M<embran 34 aufweist, dienen äußerer umgebördelter Rand 36 durch eine Muffe 38 am Zylinder und denen innerer ebenfalls uragebördelter Rand 40 durch eine zweite Muffe 44 an einer Folgeplatte 42 befestigt ist. Die letztgenannte Muffe und die Folgeplatte sind durch mehrere Bolzen 46 miteinander verbunden, während die FoJgeplatte an der Kolbenstange 26 befestigt ist und für gewöhnlich, beispielsweise durch eine zwischen der genannten Platte 42 und einer Endplatte 50 angeordnete Feder 48, in der gezeigten Ruhestellung gehalten wird. Die Endplatte 50 ist mit einem ein Filter aufweisenden Lufteönlaß'52 versehen, um eine freie Verbindung zwischen der Außenluft und dem Raum auf der rechten Seite der FoJgeplatte 42 zu ermöglichen·. Der auf der linken Seite der Folgeplatte 42 befindliche und durch die Membran 34 begrenzte Raum bildet einen Druckraum 54, dem durch ein weiter unten beschriebenes Ventil. Druckluft zugeführt wird, die auch durch dasselbe Ventil 'entweicht, wobei die Zuführung der Druckluft zum Raum 54 die Bewegung des Betätigungsgliedes 32 nach rechts bewirkt, um die Bremsen durch die Kolbenstange 26 und die ofoen beschriebenen Bestandteile der hydraulischen Bremsvorrichtung auszuziehen.

Um die Zu- bzw. Abführung der Druckluft zu bzw. aus dem Dtruckraum 54 zu steuern, besitzt der Kraftverstärker 10 eine Ventilvorrichtung 56, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß. sie eine Folgewirkung ausübt und auch dem Fahrer ein Gefühl für die erreichte Bremskraft gibt, um ein allmähliches sanftes Anziehen bzw. Lösen dear Bremsen zu ermöglichen. Die Ventilvorrichtuing 56 besitzt insbesondere eine bewegliche Muffe 58, die an ihrem rechten Ende am B<etätigungsglied32 befestigt, und zwar beispielsweise ,angeschweißt ist, und sich in einer feststehenden am Zylinder 30 befestigten und aus diesem vorspringenden Muffe 60 verschieben kann. An ihrem inneren Ende ist die Muffe 58 mit einem Ventilkäfig 62 versehen, der ' einen Einlaßiraum 64 besitzt, welcher durch eine Öffnung 66, eine Leitung 68 und eine Verbindungsöffnung 70 mit einer Druckluftquelle in ständiger Verbindung steht. Der Ventilkäfig 62 weist ferner einen Einlaßventilsitz 72 auf, gegen welchen sich das Einlaßventil 74 anlegen kann. In der normalen Stellung, in welcher die Bremsvorrichtung keine Druckluft enthält, ist das Einlaßventil 74 geschlossen, wodurch die Verbindung zwischen dem Einlaßiraum 64 und einem Auslaßraum 76 unterbrochen wird, der durch eine Leitung 78 mit dem Druckraum 54 ständig verbunden ist. Ein Auslaßventil 80 ist durch einen Schaft 82 mit dem Einlaßventil 74 starr verbunden, und in der gezeigten normalen Stellung verbindet dieses Ventil den Auslaßraum 76 mit der Außenluft über ein hohles Ventilbetätigungsglied 84, das an seinem rechten Ende einen Auslaßventilsitz 86 aufweist. Eine Ventilrückstellfeder 88 ist für gewöhnlich bestrebt, das Einlaßventil 74 jederzeit zu schließen. Das Auslaßventil 80 ist in eineir zylindrischen geschlitzten Führung 90 verschiebbar angeordnet, die ebenso wie das Venitilbetätigungsglied 84 für gewöhnlich durch eine Feder 93 derart beeinflußt wird, daß sie die gezeigte Stellung einnimmt. In dar normalen Stellung, in welcher die Vorrichtung keine Druckluft enthält, wird somit der Druckraum 54 durch die Leitung 78, den Auslaßraum 76, das offene Auslaßventil 80 und das hohle Ventilbetätigungsglied 84 mit der Außenluft verbunden.

Zum Steuern der Aus- und Einlaßventile 80 und 74 dient ein Kolben 92, der durch einen Lenker 94 mit dem Pedal 12 zwangläufig verbunden ist und sich in der beweglichen Muffe 58 verschieben kann, wobei diese Verschiebung durch die beiden inneren an der genannten Muffe 58 angeordneten Anschläge 96, 98 begrenzt wird. Wie gezeigt, ist der Kolben; 92 hohl ausgebildet und so angeordnet, daß er eine in die Außenluft 'mündende öffnung 100 durch den Raum 102, die Öffnung 104, den in der Führung 108 vorgesehenen Schlitz 106 und die Öffnung 110 des hohlen Ventilbetätigungsgliedes 84 mit dem letztgenannten Glied verbindet, so daß. der Druckraum 54 mit der Außenluft verbunden werden kann, wenn das Auslaßventil 80 offen ist. Ein druckbetätigter Kolben 112, der auf seiner rechten Seite infolge der Verbindung 113 durch den innerhalb des Druckraumes 54 vorhandenen Druck stets beeinflußt wird, umgibt das Ventilbietätigungsglied 84, und eine Einstellfeder 114 ist zwischen dem Kolben 112 und der Führung 108 angeordnet, wobei letztere durch die Wirkung der Feder 114 stets unmittelbar gegen den Ventilbetätigungskolben 92 stößt.

Es ist 'ersichtlich, daß der Kraftverstärker gemaß der Erfindung sich leicht an einem passenden Träger 114 hinter dem Bremspedal 12 anbringen und ebenso leicht mit dem Hauptzylinder der üblichen hydraulischen Bremsvorrichtung verbinden läßt, mit welcher das Fahrzeug· ausgerüstet ist. Bei dar Anbringung einer solchen Vorrichtung an einem mit den üblichen hydraulischen Bremsen ausgerüsteten Fahrzeug ist es nur nötig, das Pedal 12 vom Hauptzylinder 14 zu trennen' und den Kraftverstärker 10 in der in Fig. 1 gezeigten Weise einzusetzen. Ein solcher Einbau läßt sich schnell durchführen, und' die erhaltene Vorrichtung bietet den Vorteil einer vereinigten Betätigung durch den Fahrer und durch Druckluft, wobei alle arbeitenden Bestandteile der vorhandenen hydraulischen Bremsvorrichtung beibehalten werden. '

Die Arbeitsweise ist folgende: Die Teile sind in der Ruhestellung ohne Kraftbetätigung gezeigt. In dieser Stellung sind die Bremsen durch die üblichen mit den Radzylindern verbundenen Rückstellfedern gelöst, während das Betätigungsglied 32 durch die Rückstellfeder 48 zurückgestellt ist. Unter diesen Bedingungen wird der Druckraum 54 durch die Verbindungen 78, 76, das offene Auslaßventil 80 und ferner durch die Öffnungen 11 ο, 106, 104, 102 und 100 mit der Außenluft verbunden. Wünscht nun der Fahrer die Bremsen anzuziehen, soi bewegt er das Pedal 12 in der üblichen Weise, um den Kolben 92 nach rechts zu bewegen! und die Einstellfeder 114 zusammenzudrücken, sowie um den Kolben 112 und das Ventilbetätigungsglied 84 gegen die Wirkung der Feder 93 zu bewegen. Sobald der Auslaßventilsitz 86 mit dem Auslaßventil 80 in Berührung kommt, wird die Verbindung zwischen dem Druckraum 54 und der Außenluft unterbrochen, wobei eine weitere Bewegung des Pedals 12 und der Teile 112 und 84 zur Folge hat, daß das Einlaßventil 74 geöffnet wird und Druckluft durch die Verbindungsöffniungen 70, 68, 64, das offene Einlaßventil 74, den Auslaßraum 76 und die Leitung 78 in den Druckraum 54 einströmen kann. Nimmt man an, daß das Pedal unbewegt bleibt, nachdem ein verhältnismäßig geringer Druck in den Druckraum 54 aufgebaut wurde, so· ermöglicht es die Erfindung, daß sich das Betätigung»- glied 3 2 bis zu einem vorbestimmten Abstand bewegt, um die Bremsen durch die Betätigung des Hauptzylinders 14 um ein entsprechendes Stück anzuziehen. Diese Wirkung ergibt sich aus der zwangläufigen Wirkung der Ventilvorrichtung 56. Wenn sich der Teil32 z.B. nach rechts bewegt, so- bewegt sich die Muffe 58 auch nach rechts, und schließt am Ende ihrer Bewegung das Einlaßventil 74. Wenn die Ein- und Auslaßventile 74 und 80 beide geschlossen sind, so ist ein weiteres, Einströmen von Druckluft in den Druckraum 54 unmöglich, 'und die

Bremsen bleiben in der teilweise angezogenen Stellung, die durch den im Raum 54 vorhandenen Druck bestimmt wird.

infolge- der Anordnung des Rückwirkungskolbens 112, der durch die Verbindung 113 stets durch den im Druckraum 54 vorhandenen Druck beeinflußt wird, kann der Fahrer den Grad des Anziehens der Bremsen immer fühlen. Mit anderen Worten: der Luftdruck, der sich dann ergibt, wenn die Ein-10. steUfeder 114 zusammengedrückt wird, um die Bremsen !anzuziehen und auf die Oberfläche des Kolbens 112 wirkt, wird stets einem weiteren Zusammendrücken der Einstellfeder 114 entgegenwirken. So wird stets der Kraft, mit welcher der Fahrer ,auf das Pedal 12 tritt, eine Kraft 'entgegenwirken, die dem Grad des Bremsenanziehiens entspricht. Infolge dieser Anordnung kann das Anziehen der Bremsen in engen Grenzen- und mit dem sich ergebenden »Rückwirkungsgetfühl« gesteuert ao werden, an welches, dar Fahrer gewöhnt ist.

Eine weitere Bewegung des Pedals 12 hat zur Folge, daß sich das Einlaßventil 74 wieder 'öffnet, um weitere Druckluft in den Druokraum 54 einzulassen. Die Bewegung des Teils 32 nimmt die Muffe 58 mit, um die Ventile in der neuen Bremsstellung festzuhalten. Dar erhöhte Druck, macht sich auch in dem Raum rechts des Rückwirkungskoibens r 12 bemerkbar, so daß, sich die Rückwirkung, ,auf den Fuß, des Fahners 'entsprechend erhöht. Das Lösen der Bremsen erfolgt dadurch, daß der Fahrer aufhört, auf das Pedal zu treten,, worauf .die Teile durch das Öffnen des Auslaßventils 80 und durch die Wirkung der Federn 48, 88, 93 und 114 in ihre gezeigten Stellungen, zurückgeführt werden.

Das Bietätigungsglied32 kann durch- Druckluft

und Muskelkraft bewegt werden. Wenn das Pedal

■ 12 genügend weit bewegt wird, um den Kolben 92 mit dem Anschlag 98 in Berührung zu bringen,

4.0 kann der Fahrer über die Muffe 58 auf das damit verbundene Betätigungsglied 3 2 gleichzeitig mit der Druckluft einwirken. Diese- Anordnung ermöglicht es;, daß der Fahrer im Falle eines Versagens bzw. im Falle einer Unterbrechung der Druckluftzuführung den Teil 32 selbst betätigen kann.

Durch die Erfindung wird !eine vereinfachte für Fahrzeuge bestimmte hydraulische Bremsvorrichtungmit pneumatischem Kraftverstärker geschaffen, die sich rasch an Fahrzeugen anbringen läßt, die mit den üblichen hydraulischen Bremsvorrichtungen ausgerüstet sind. Dabei kann, der Kraftverstärker gemäß, der Erfindung in der Weise angebracht weirden, daß es nicht nötig ist,, die hydraulischen Biremsleitungien aufzuschneiden, wobei nur das vorhandene Pedal von dem Hauptzylinder zu trennen und der Kraftverstärker zwischen diese Teile in Reihe einzusetzen ist. Die neuartige Ventilvorrichtung arbeitet, höchst wirksam und bringt nicht nur die zwangläufige, zur Erhaltung eines allmählichen Anziehens der Bremsen gewünschte Wirkung hervor, sondern ermöglicht es auch, eine »Rückwirkung« bzw. ein »Gefühl für die erreichte Bremskraft« zu erhalten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Kraftfahrzeugbremse mit pneumatischem Kraftverstärker, dessen vom Luftdruck beaufschlagbares Betätigungsglied mit einer Buchse und dessen mit einer Schließfeder versehenes. Lufteinlaßventil mit dem Luftauslaßventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Bremshebel (12) zur Steuerung der Ventile (74, 80) zu betätigender Kolben (92) in dar Buchse (58) verschiebbar angeordnet und der Hub des Kolbens in der Buchse begrenzt ist.

2. Biremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (58) zur Hubbegrenzung des Kolbens (92) mit Anschlagen (96,98) versehen ist und der Kolben bei gelösten Bremsen an einem dieser Anschläge (96) mittels einer Feder (114) gehalten wird und nach Zusammendrücken dieser Feder zur Anlage an den anderen Anschlag kommt, so daß das vom Luftdruck beaufschlagbare Betätigungsglied (32) durch die auf den Kolben ausgeübte Muskelkraft verstellt werden kann.

3. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (58) nut 'einer Zwischenwand (62) versehen, ist, die eine Einlaßkammer (64) und eine Auslaßkammer (76) voneinander trennt und den Sitz (72) für das Einlaßventil (74) aufweist.

4. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch .gekennzeichnet, daß dar Kolben (92) im äußeren Teil der Buchse (58) verschiebbar angeordnet ist, während die Ventile (74, 80) im inneren Teil der Buchse untengebracht sind.

5. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dar Sitz (86) für das Auslaßventil (80) an einem Ende eines Ventilgliedes (84) vorgesehen ist, das mittels einer Feder (93) bei gelösten Bremsen in einer Stellung gehalten wird, in der das Auslaßventil von seinem Sitz abgehoben

6. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen vom Luftdruck beauf schlagbaren Reaktionskolben (112),. der auf dem Ventilglied (84) verschiebbar ist und ständig über einen Kanal (78,113) unter der Wirkung des in einer Arbeitskammer (54) des Kraftverstärkers herrschenden Steuerdruckes stellt und dessen Reaktions-wirkung auf den vom Bremshebel (12) zu betätigenden Kolben (92) durch die nach dem Grade der Bremswirkung gespannte Feder (114) übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 509 559 10.55