WO2009095270A1 - Verfahren und vorrichtung zum verzögern einer bewegten masse - Google Patents

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WO2009095270A1
WO2009095270A1 PCT/EP2009/000642 EP2009000642W WO2009095270A1 WO 2009095270 A1 WO2009095270 A1 WO 2009095270A1 EP 2009000642 W EP2009000642 W EP 2009000642W WO 2009095270 A1 WO2009095270 A1 WO 2009095270A1
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pressure
force
friction lining
hydraulic
brake actuator
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PCT/EP2009/000642
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Liermann
Christian Stammen
Original Assignee
Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/52—Torque sensing, i.e. wherein the braking action is controlled by forces producing or tending to produce a twisting or rotating motion on a braked rotating member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/02—Fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/08—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms
    • F16D2127/085—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms having additional fluid pressure elements

Definitions

  • the invention relates to a device for decelerating a moving mass with at least one friction lining and a hydraulic brake actuator, with which the at least one friction lining is pressed against a braking surface, wherein in a frictional contact between the friction lining and braking surface of at least one friction lining with the braking surface is mitbewegbar and by the at least one friction lining directly or indirectly via connecting means a force dependent on the strength of the frictional force can be exerted on a hydraulic pressure generator with which in a hydraulic line dependent on the force supply pressure can be generated.
  • the invention also relates to a method for decelerating a moving mass with at least one friction lining and a hydraulic brake actuator, with which the at least one friction lining is pressed against a braking surface wherein a frictional contact is formed and wherein the at least one friction lining is moved with the braking surface and directly or indirectly via connecting means exerts a force dependent on the strength of the frictional force on a hydraulic pressure generator, with which in a hydraulic line, a supply pressure dependent on this force is generated.
  • the invention relates to a device of the type mentioned, in which further the supply pressure via a switching device to at least one brake actuator in particular proportionally on and / or can be switched off.
  • the invention also relates to a method of the aforementioned type, in which the generated supply pressure via a switching device to the brake actuator in particular proportional and / or is switched off.
  • the supply pressure generated in the hydraulic line is used for directly or indirectly pressurizing the at least one brake actuator.
  • a self-energizing hydraulic brake can be realized without a separate external power supply is necessary, with a desired braking deceleration can be implemented accurately and safely even with changing state of the friction linings.
  • the devices and methods according to the invention can be used, for example, in delaying any types of moving masses, preferably vehicles, such as rail vehicles, aircraft or even automobiles and elevators, as well as any other moving masses that may not be used for passenger transport, such as eg in crane technology, building technology, etc. These can be both translated and rotated masses.
  • the power supply and operation of a friction-based brake is usually by a fluid such as air or hydraulic oil. It is known as usual to support the control of the brakes, at least in part electrically.
  • a pneumatic brake technology has a high weight, in addition, the required compressors generate a high weight and occupy the required supply and control lines a large total space.
  • a hydraulic brake system lends itself here because of the high specific power density as an active principle for lighter and faster-working brakes, conventional hydraulic brakes, but as well as pneumatic solutions, a large installation effort through pipes or hoses and the need for a central pressure supply, with additional energy needs to be supplied, for example, to operate brake booster.
  • a self-energizing hydraulic brake is to use only the supporting force of the brake against a frame of moving mass, such as the chassis of a vehicle as a hydraulic energy source for braking power generation.
  • a frictional force acts on the brake pad, it can be supported, for example, by the piston of a hydraulic cylinder on a hydraulic pressure fluid.
  • the pressure increase in the pressure fluid thus generated can be switched such that it acts on the brake piston and thereby in turn influences the introduced into the frictional contact normal force.
  • self-amplification can be achieved, which may also be based on the invention which is still described here.
  • the document DE 3441 128 describes, for example, a device of the type mentioned, in which a caliper is slidably mounted in the direction of rotation of a brake disc and is moved with an onset of braking, wherein a mounted on the brake caliper piston of a hydraulic cylinder is actuated and builds up a hydraulic pressure, the through channels propagates up into the piston chamber of the hydraulic actuating cylinder of the brake actuator and thus leads to an increased actuation of the brake.
  • a disadvantage of this system described here is that the disclosed construction acts only in one of the directions of rotation of the brake disc and that, moreover, the hydraulic pressure built up by the auxiliary piston not only acts directly in the brake actuator without further hydraulic circuits, but also due to the disclosed hydraulic line arrangement reacts on a cylinder piston unit, which can be actuated by a foot pedal, so that at the onset of automatic reinforcement at the same time the foot pedal is pushed back, this return movement initially acts compensating against the pressure increase.
  • the object of the invention is to provide devices and methods with which on the one hand the possibility is created to achieve a self-energizing braking effect without external electrical power supply regardless of the direction of movement of a moving mass and beyond to provide devices and methods with which an automated braking force control possible is.
  • a method and a device are proposed with which the aforementioned tasks are simultaneously solvable.
  • the object is achieved according to one aspect of the invention in that instead of only one hydraulic pressure generator, with a dependent on the friction force supply pressure is generated in a hydraulic line, two hydraulic pressure generator are connected to this hydraulic line, with the at least one friction lining , depending on the direction of its movement in a frictional contact between the brake surface and the friction lining, a force is exerted only on one of the two pressure generator or is exercised according to the method.
  • An essential core idea of this aspect of the invention is that a separate pressure generator is provided for each of the possible directions of movement of a moving mass, for example during a forward or backward movement or during a rotation in or counterclockwise for each of the possible directions of movement is so that directionally only one of these two pressure generator is actuated to build in the said common for the pressure generator hydraulic line a force-dependent supply pressure.
  • this type of construction acts as a hydraulic rectifier, since regardless of the direction of movement in a braking operation, the pressure in said hydraulic line is always increased.
  • the at least one friction lining has no operative connection in the event of frictional contact with the braking surface to one of the two pressure generators.
  • the at least one friction lining does not have an operative connection to any of the pressure generators in said initial position and, in the case of frictional contact with one of the two pressure generators, an active connection is established directly or indirectly via connecting means. Since in the second alternative mentioned in the original position no, no loose / detachable operative connection to one of the two pressure generator, but this is caused only by the co-movement of the friction lining, there is a game, i. a certain range of movement that covers the friction lining until a first-time operative connection to the pressure generator is produced, so that, depending on requirements, the initially mentioned alternative, in which a detachable operative connection already exists in the original position, is preferred.
  • the at least one brake pad or friction lining acts directly or indirectly on the respective pressure generator by means of connecting means.
  • Indirect action can be given, for example, if the at least one brake lining or friction lining, in particular two friction linings on both sides of a brake disc, is / are held in a caliper and the brake caliper is directly or indirectly also e.g. via linkage or lever acts on the pressure generator.
  • This is particularly advantageous because here the acting braking forces of two friction linings instead of only one is used to generate the self-boosting.
  • the mechanical design of the chain of action between the friction lining or in this embodiment of the caliper and pressure generator for the inventive principle is basically irrelevant.
  • a pressure generator is understood to mean any element or device which is suitable due to a force exerted on it Element or the device to generate or increase a hydraulic pressure in a piping system.
  • a hydraulic pressure generator is designed as at least one, in particular spring-loaded cylinder piston unit, so that by pushing together the cylinder piston unit and thus the reduction of the cylinder space, a pressure of the hydraulic fluid in this cylinder chamber can be constructed.
  • a hydraulic pressure generator in the simplest case may comprise only one cylinder piston unit, but possibly also several, in particular connected in parallel.
  • such a cylinder piston unit is fastened, for example, on the cylinder side to a frame of the moving mass and is operatively connected to the friction lining on the piston side.
  • a mechanical reversal of attachment in an analogous manner is possible.
  • the two pressure generators in particular their cylinder chambers are connected to the same hydraulic line, so that either one pressure generator or the other pressure generator in dependence on the direction of movement of the moving mass or Brake surface relative to the brake pad builds up or increases pressure in this line
  • the at least one cylinder piston unit of each pressure generator starting from an original position without frictional engagement only collapsible, so the volume of each cylinder space can be reduced.
  • An opposite movement of the unactuated pressure generator can be prevented in a preferred embodiment, for example, characterized in that the at least one cylinder piston unit of each pressure generator, in a plurality of each cylinder piston unit, a stop, with which the extension distance of the piston is limited relative to the cylinder.
  • the limitation of the extension is preferably made such that the maximum extension distance is reached when the cylinder piston units are in a state of the braking device without frictional contact in an original position.
  • the other opposite pressure generator and in particular the cylinder piston unit comes - if not already provided in the original position - during this movement due to the limited extension automatically out of effect with the friction lining and thus remains completely unaffected in a braking operation.
  • the friction lining and / or its holding device is reset in the original position with decreasing or completely canceled frictional force, by a force applied again or is made according to the method.
  • a force applied again or is made according to the method for example, be arranged in or on a pressure generator or cylinder piston unit, a spring, in particular a compression spring which may be supported between the piston rod and cylinder.
  • a cylinder piston unit with decreasing or completely canceled frictional force by the return to the original position occupies a maximum extended and in particular limited by the aforementioned stop position.
  • a decrease or complete cancellation of the frictional force between the friction lining and the braking surface can be achieved, for example, when the pressure in the brake actuator is lowered / reduced by the aforementioned switching means, which can be done by driving valves of said switching means, in particular also within the scope of a later described purely hydraulic regulation.
  • any type of hydraulic switching means can be used, for example to achieve a pressure control of the braking pressure acting in the brake actuator.
  • This switching means are pressurized by the supply pressure from the common hydraulic line and are used for controlled / regulated connection of this pressure to the brake actuator.
  • Such switching means can be electrically or electronically controlled or it can be used in another embodiment, a purely mechanical and / or hydraulic control / regulation of the switching means, so that in such a realization of the switching means for controlling the braking force, possibly also entirely on Any electrical auxiliary energy can be dispensed with.
  • the invention also relates, as set forth above, a device and also a method for decelerating a moving mass with at least one friction lining and a hydraulic brake actuator with which the at least one friction lining is pressed against a braking surface or is pressed, wherein at Friction contact of the at least one friction lining with the braking surface is mitbewegbar and by the at least one friction lining directly or indirectly via connecting means dependent on the strength of the frictional force on at least one hydraulic pressure generator is exercisable, with the in a hydraulic line dependent on the power supply pressure produced is or is generated, which is a brake actuator on or off via a switching device.
  • a circuit can in particular be proportional.
  • the further described invention is characterized in that a control pressure generator is provided, with which a hydraulic control pressure can be generated, which is switchable to the brake actuator, for generating an initial frictional engagement.
  • a control pressure generator is provided, with which a hydraulic control pressure can be generated, which is switchable to the brake actuator, for generating an initial frictional engagement.
  • This connection of the control pressure to the brake actuator can be done directly or if necessary. Only via a check valve or alternatively also via the switching device described further.
  • the control pressure can still be switched off by the brake actuator as soon as a comparison pressure exceeds the control pressure. It may then be provided that after this initial brake introduction of the hydraulic pressure in the brake actuator by means of the switching device is controllable in response to forces exerted by the supply pressure and the control pressure on the switching device or are.
  • the positions which the switching device can assume are therefore, according to the invention, particularly preferably determined exclusively by these forces, if necessary in cooperation with the generation of an offset force load on the switching device.
  • it may be, for example, hydraulically switched control valves.
  • the supply pressure is that pressure which is generated automatically due to a co-movement of a friction lining and thus generated by force on at least one pressure generator in a braking device, as it was explained in the beginning in an example.
  • the control pressure can be specified from the outside.
  • An essential core idea of the invention is thus to regulate a supply pressure, however provided, which is generated due to a co-movement of a friction lining with the braking surface in the event of a frictional contact, for example also by the device mentioned at the outset, depending on an externally impressed on the device Control pressure, which can be generated for example by means of a conventional cylinder piston unit, for example which is operated by a foot pedal.
  • the generated control pressure can be switched by means of the device according to the invention, for example via corresponding hydraulic interconnections, to the brake actuator. Accordingly, if such a control pressure, e.g. generated by a foot pedal and attached cylinder piston unit, so a pressure in the brake actuator is established, by means of which the friction lining is made to the braking surface and generates an initial frictional contact.
  • a control pressure e.g. generated by a foot pedal and attached cylinder piston unit
  • the supply pressure via switching means, such as at least one check valve instead of the control pressure to the brake actuator switched off and the control pressure from the brake actuator off as soon as, as mentioned above, a comparison pressure, in this example, the supply pressure Control pressure exceeds.
  • the hydraulic fluid from a hydraulic line leading to the supply pressure and the hydraulic fluid from a hydraulic line leading the control pressure in each case via a check valve and a common node in a line, which, for example, via said switching center! can be connected to the brake actuator, wherein the two respective supply lines to the common node so via these check valves that an overflow between the two supplying hydraulic lines is prevented and thus provided for an automatic switching when the supply pressure is greater than the control pressure.
  • a comparison pressure can thus serve in this embodiment, for example, the supply pressure generated or in an alternative embodiment, but also the pressure prevailing in the brake actuator itself, depending on the type of hydraulic shading of the braking device according to the invention.
  • differences between the supply pressure and the brake pressure actually acting in the brake actuator may result due to finite flow velocities and the compressibility of the hydraulic fluid used.
  • the control pressure bypassing a switching device to be described in more detail, can be connected directly via a check valve to the brake actuator, whereas the supply pressure is conducted via the switching device.
  • the hydraulic pressure in the brake actuator by means of a switching device according to the invention is controllable or is regulated in response to forces exerted by the supply pressure and the control pressure on the switching device. Since the control pressure is impressed, for example, from the outside, possibly also generated by a user and the supply pressure system internally due to self-amplification, such a switching device according to the invention can operate completely autonomous external auxiliary external energy, since only these pressures are used to generate forces on the switching device act and cause switching operations, either discrete switching operations or preferably proportional as a function of the balance of power.
  • a switching device which comprises one or more switching or control valves, which are adjustable in steps or proportionally between externally acting forces between different shutter positions.
  • the switching device comprises two valves whose respective valve position is adjustable by a force which results from the sum of at least the forces exerted by the supply pressure and the control pressure on the respective valve, opposing forces, in particular still in connection with a further force, which results, for example, by a constant spring load of the valve.
  • a valve may be moved in one direction by a force generated by the control pressure and by a force due to the supply pressure in an opposite direction. So it depends on the balance of forces generated by the two pressures and which determine which position the valve occupies, wherein the force ratio between the forces generated by supply pressure and control pressure as previously designated by an additional, independent of said pressures force load, can be provided with an offset in a desired direction.
  • such, always existing force load that can be generated by a spring be provided to without acting pressures and Thus, with the elimination of the forces generated thereby to put the switching device in an original position.
  • one of the valves for example one which switches the supply pressure to the brake actuator, opens or at least opens further and the other valve which closes the brake actuator to a reservoir closes, at least further closes.
  • valve with which the supply pressure or control pressure on the brake actuator is switched or switched is controlled in the absence of control pressure by a particular constant application of force in the closed position and aufsteubar by increasing control pressure.
  • the other valve of the switching device, with which the brake actuator is switchable to the reservoir can be controlled in the absence of control pressure by applying force to the open position, or be controlled and closed by increasing pressure, or be closed.
  • the two valves are pushed discretely or proportionally back and forth between their respective open and closed positions, thereby providing braking force control as a function the control pressure can take place.
  • control pressure and supply pressure that can be generated, for example, that control and supply pressure applied to both valves, or to these actuated Zylinderkolbenaggregaten in an identical manner, the at the two However, valves acting forces are different.
  • the force exerted by the control pressure on the valve which switches the brake actuator to the reservoir is greater than the force exerted by the control pressure on the valve which switches the supply or control pressure to the brake actuator.
  • this can be achieved by the fact that at the same acting control pressure on the two valves, the piston area of the valve-actuating cylinder piston unit at the valve which makes the circuit to the reservoir, is greater, so that at the same control pressure greater force than in the other valve is generated.
  • this valve is controlled leading with increasing control pressure and can be moved discrete or proportional to a closed position or at least in the direction of an initial position without force, in which it is continuously open, with the lagging the valve, which the supply pressure is switched to the brake actuator, discretely or proportionally pushed from the closed to the open position or at least further in the direction thereof.
  • the actuated cylinder piston units of the valves and the constant forces can be chosen differently for the valves.
  • control pressure and supply pressure act on each of the two said valves, as it were, in order to determine the position of the valves, it is thus possible to control the area of the piston surfaces of the cylinder piston units used supply pressure side, a pressure boosting ratio of the entire brake system can be defined. It is therefore possible to realize the effect of a brake booster in a purely mechanical hydraulic manner without additional auxiliary energy in the system according to the invention.
  • Figures 1 to 6 a first embodiment of a switching device according to the invention for braking force control in different stages of actuation and
  • Figure 7 a second embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows, in a starting position, a braking device with a brake actuator 1, by means of which friction linings 2 can be adjusted to a brake disk 3, so that a frictional contact is produced.
  • a corresponding hydraulic pressure in the cylinder chamber of the brake actuator 1 is required. If this pressure is present and the frictional contact is formed, the caliper 4, which receives both friction linings 2 on both sides of the brake disc 3, in an example here assumed relative movement between the brake disc and friction lining moves from left to right in the direction of the pressure generator 5a shown on the right, as Cylinder piston unit is formed, the piston rod loose on the brake caliper 4 and thus indirectly applied to the brake pad 2.
  • the shifted to the right position is shown for example in FIG.
  • the opposite pressure generator 5b comes thereby completely out of action with the brake caliper 4 and the brake pad 2 and Beleibt thereby limited in its extension by a stop, not shown, so that the internal volume of the likewise designed as a cylinder piston unit pressure generator 5b does not change. It can thus be constructed in the hydraulic line 6, which connects the cylinder chambers of both pressure generators 5a and 5b, an increased pressure which is dependent on the force by means of which the caliper 4 acts on the pressure generator 5a or in another direction of movement on the pressure generator 5b.
  • the supply pressure thus generated according to the invention in the line 6 can be controlled with the interconnection according to the invention further shown here, which will be explained in more detail below.
  • the circuit according to the invention comprises two valves V1 and V2, which are proportionally adjustable between two positions, namely in each case the closed or the continuous position, characterized in that a valve actuator is displaced by an externally acting force.
  • valve V1 depending on its position prevailing in the line 6 supply pressure via the check valve 16 and the Lines 7 and 8 are connected to the brake actuator 1 or switched off or proportional positions are switched between these two extremes.
  • valve V2 oriented in the opposite direction, the hydraulic pressure prevailing in the brake actuator 1 can be switched via the line 8 and the line 9 to a tank R, or equally intermediate positions between the maximum open and closed circuit of the valve can be assumed.
  • a control pressure by means of a cylinder piston unit 10, which acts in this embodiment via a throttle 11 and a continuous check valve 12 in this direction on the line 7 and thus as well as the supply pressure at the valve V1, depending on the switching position of the two opposing check valves 16 and 17.
  • the valve V1 is closed in the unpressurized original position, ie without applied control pressure, the valve V2, however, open, so that the brake actuator is depressurized, since this with the unpressurized reservoir R. connected via this valve V2.
  • the control pressure generated acts in this embodiment via a line 14 also on a not shown if necessary.
  • Internal cylinder piston unit of the valve V2 with a piston area of (X + X0) * A, so that a force of (X + X0) * A * control pressure the valve V2 is exerted to move this valve against the spring force of the spring 15 from the originally open position towards the closed position.
  • the control pressure also acts on a cylinder piston unit with the area X * A at the valve V1 to this with the force X * A * control pressure and thus with a relation to the valve V2 acting less force against the spring 13 from the closed in the direction of the open To move position.
  • valve V2 Due to the different area ratios in the kraftbeauf soden cylinder piston units on the valves V1 and V2 prevail, the valve V2 will be leading with increasing control pressure against the valve V1, provided that the forces exerted by the springs 13 and 15, are equal. Therefore, we initially closed the valve V2 or moved it in the direction of the closed position, so that the brake actuator is increasingly separated from the tank and the Venti! Opened VI or shifted in the open direction, so that the control pressure can act on the brake actuator 1 via the check valve 12, the line 7 and the line 8, so as to make the friction lining 2 to the brake disc 3.
  • This position of the valves is shown in Figure 2, wherein, since the control pressure is now greater than the supply pressure, the check valve 12 is opened and the check valve 16 is closed, so that the control pressure from the unit 10 can propagate only in the direction of the valve V1.
  • the supply pressure in the line 6 via lines 17 shown here in dashed lines also acts on cylinder piston units which, however, act in the opposite direction as in the case of control pressure on the valves V1 and V2, the forces exerted on these two valves being selected by the same piston surfaces are the same for these cylinder piston units.
  • the areas are smaller compared to those cylinder piston units, in which the control pressure for displacement of the valves V1 and V2 acts by the factor X at valve V1 and by the factor X + XO in the valve V2.
  • valve V2 lags the valve V1 due to the application of force by the spring as well as the supply pressure and is controlled in the direction of its open position, so that As Figure 5 shows, the brake pressure from the brake actuator to the tank is increasingly turned on and thus the pressure in the brake actuator is reduced. If the unit 10 is actuated again, there is a reverse movement of the valves and the pressure in the brake actuator is rebuilt. Accordingly, the brake pressure in the brake actuator follows the control pressure as a reference variable
  • Figure 6 shows that thereafter fluid from the tank via the check valve 17 in the cylinder piston assembly 10 of the pedal or control pressure generator can flow back, further due to the fact that the brake actuator has become depressurized and thus solves the frictional contact between the friction lining and brake disc, the Brake caliper 4 performs a return movement to the original position shown in Figure 1, characterized in that, as shown here, by internal forces in the pressure generator 5 of the caliper 4 is moved until the piston of the cylinder piston unit designed as a pressure generator 5b enters the limiting stop and thus again has a loose operative connection to both opposing pressure generators 5a and 5b.
  • FIG. 7 shows a further embodiment with respect to FIGS. 1-6, in which the control pressure is not initially connected to the brake actuator via the switching device V1 / V2 and in particular the valve V1 according to FIGS. 1-6. But here directly via a check valve 18.
  • one self-amplification of a braking force can be generated independently of the direction of movement since one of two existing pressure generators is subjected to force, and through this in a hydraulic line common to both pressure generators, a supply pressure for connection is generated on a brake actuator.
  • the described invention shows the possibility of regulating this supply pressure as a function of an externally impressed control pressure purely hydraulically-mechanically, without the need for auxiliary electrical powers. It is important above all that the energy for the initial production of a frictional contact is taken from the control pressure. Therefore, no further aids, such as a preloaded spring is necessary to produce the initial production of a frictional contact.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist, wobei bei einem Reibkontakt der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist, bei der/dem an die hydraulische Leitung (6) zwei hydraulische Druckerzeuger (5a, 5b) angeschlossen sind und mit dem wenigstens einen Reibbelag (2) abhängig von der Richtung seiner Bewegung bei einem Reibkontakt eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) ausübbar ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verzögern einer bewegten Masse
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor, mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist, wobei bei einem Reibkontakt zwischen Reibbelag und Bremsfläche der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor, mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche angedrückt wird wobei ein Reibkontakt entsteht und wobei der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegt wird und direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübt, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von dieser Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugt wird.
Noch darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der weiterhin der Versorgungsdruck über eine Schaltvorrichtung an wenigstens einen Bremsaktor insbesondere proportional an- und/oder abschaltbar ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren der zuvor genannten Art, bei dem der erzeugte Versorgungsdruck über eine Schaltvorrichtung an den Bremsaktor insbesondere proportional an- und/oder abgeschaltet wird. Allgemein wird bei den vorgenannten Vorrichtungen und Verfahren der in der Hydraulikleitung erzeugte Versorgungsdruck zur direkten oder indirekten Druckbeaufschlagung des wenigstens einen Bremsaktors genutzt.
Mit derartigen Vorrichtungen bzw. Verfahren kann eine selbstverstärkende hydraulische Bremse realisiert werden, ohne dass eine separate externe Energiezufuhr nötig ist, wobei eine gewünschte Bremsverzögerung selbst bei wechselndem Zustand der Reibbeläge exakt und sicher umgesetzt werden kann.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Verfahren können beispielsweise Anwendung finden bei der Verzögerung jeglicher Arten von bewegten Massen, bevorzugterweise von Fahrzeugen, wie Schienenfahrzeugen, Flugzeugen oder auch Automobilen und Fahrstühlen, sowie auch bei jeglichen anderen bewegten Massen, die gegebenenfalls nicht zur Personenbeförderung eingesetzt werden, wie z.B. in der Krantechnik, Gebäudetechnik etc. Hierbei kann es sich sowohl um translatierte, sowie auch um rotierte Massen handeln.
Beispielsweise bei konventionellen Fahrzeugen erfolgt die Leistungsversorgung und die Betätigung einer auf Reibung beruhenden Bremse üblicherweise durch ein Fluid, wie beispielsweise Luft oder Hydrauliköl. Hierbei ist es als üblich bekannt, die Ansteuerung der Bremsen zumindest zum Teil auch elektrisch zu unterstützen.
Bei pneumatischen Antrieben werden dabei beispielsweise große Kolbenflächen benötigt, wodurch sich eine nur geringe Dynamik ergibt und wobei die Steuerbarkeit der Bremswirkung insgesamt unbefriedigend ausfällt. Gleichzeitig weist eine pneumatische Bremstechnik ein hohes Gewicht auf, wobei zusätzlich die benötigten Kompressoren ein hohes Gewicht erzeugen und die benötigten Versorgungs- und Steuerleitungen einen insgesamt großen Raum einnehmen.
Wie bei allen üblichen, auf Reibung beruhenden Bremssystemen, wird eine Anpresskraft auf die Reibbeläge vorgegeben, wobei jedoch die tatsächliche Verzögerungswirkung aufgrund des von Temperatur- und Witterungsbedingungen abhängigen Reibbeiwertes zwischen Reibbelag und Bremsscheibe nur annäherungsweise bekannt ist.
Durch eine selbstverstärkende hydraulische Bremse soll ohne den bisher großen Energieaufwand und das Gewicht für eine klassische, beispielsweise auch pneumatische Bremstechnik möglich werden, jegliche beweglichen Massen und hier besonders bevorzugt Schienen- und Landfahrzeuge besonders feinfühlig und exakt verzögern.
Eine hydraulische Bremsanlage bietet sich dabei wegen der hohen spezifischen Leistungsdichte als Wirkprinzip für leichter und schneller arbeitende Bremsen an, wobei konventionelle Hydraulikbremsen, jedoch ebenso wie pneumatische Lösungen, einen großen Installationsaufwand durch Rohre oder Schläuche und die Notwendigkeit einer zentralen Druckversorgung aufweisen, die mit zusätzlicher Energie versorgt werden muss, beispielsweise um Bremskraftverstärker zu betreiben.
Der Ansatz einer selbstverstärkenden hydraulischen Bremse ist es, einzig die Abstützkraft der Bremse gegenüber einem Gestell der bewegten Masse, wie beispielsweise dem Fahrwerk eines Fahrzeugs als hydraulische Energiequelle für die Bremskrafterzeugung zu nutzen. Wirkt beispielsweise eine Reibkraft auf den Bremsbelag, so kann diese beispielsweise durch den Kolben eines Hydraulikzylinders auf eine hydraulische Druckflüssigkeit abgestützt werden. Der so erzeugte Druckanstieg in der Druckflüssigkeit kann dabei derart geschaltet werden, dass er auf den Bremskolben wirkt und dadurch wiederum die in den Reibkontakt eingebrachte Normalkraft beeinflusst. Durch eine geeignete Wahl des Flächenverhältnisses zwischen einem solchen Hydraulikzylinder und einem Bremsaktor kann dabei eine Selbstverstärkung erreicht werden, die bevorzugterweise auch der hier weiterhin beschriebenen Erfindung zugrunde liegen kann. Das Dokument DE 3441 128 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der ein Bremssattel in Drehrichtung einer Bremsscheibe verschiebbar gelagert ist und bei einer einsetzenden Bremsung mitbewegt wird, wobei ein am Bremssattel angebrachter Kolben eines Hydraulikzylinders betätigt wird und einen hydraulischen Druck aufbaut, der durch Kanäle sich bis in die Kolbenkammer des hydraulischen Betätigungszylinders des Bremsaktors fortpflanzt und so zu einer verstärkten Betätigung der Bremse führt.
Nachteilig bei diesem hier beschriebenen System ist es, dass die offenbarte Konstruktion nur in einer der Drehrichtungen der Bremsscheibe wirkt und dass darüber hinaus der durch den Hilfskolben aufgebaute hydraulische Druck nicht nur unmittelbar ohne weitere hydraulische Schaltungen im Bremsaktor wirkt, sondern aufgrund der offenbarten hydraulischen Leitungsanordnung auch rückwirkt auf ein Zylinderkolbenaggregat, welches durch ein Fußpedal betätigbar ist, so dass bei der einsetzenden automatischen Verstärkung gleichzeitig auch das Fußpedal zurückgedrückt wird, wobei diese Rückbewegung zunächst kompensierend gegen die Druckerhöhung wirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, mit denen zum einen die Möglichkeit geschaffen wird, eine selbstverstärkende Bremswirkung ohne externe elektrische Energiezufuhr unabhängig von der Bewegungsrichtung einer bewegten Masse zu erzielen und darüber hinaus Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, mit denen eine automatisierte Bremskraftregelung möglich ist. Dabei werden auch ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit denen vorgenannte Aufgaben gleichzeitig lösbar sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß einem Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass statt nur eines hydraulischen Druckerzeugers, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Reibkraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist, an diese hydraulische Leitung zwei hydraulische Druckerzeuger angeschlossen sind, wobei mit dem wenigstens einen Reibbelag, abhängig von der Richtung seiner Bewegung bei einem Reibkontakt zwischen Bremsfläche und Reibbelag eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger ausübbar ist bzw. verfahrensgemäß ausgeübt wird.
Wesentlicher Kerngedanke dieses Erfindungsaspekts ist es, dass für jede der möglichen Bewegungsrichtungen einer bewegten Masse, bei einer Translation also beispielsweise bei einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsbewegung bzw. bei einer Rotation in oder entgegen dem Uhrzeigersinn, für jede der möglichen Bewegungsrichtungen jeweils ein separater Druckerzeuger vorgesehen ist, so dass richtungsabhängig nur einer dieser beiden Druckerzeuger betätigt wird, um in der genannten für die Druckerzeuger gemeinsamen hydraulischen Leitung einen von der Kraft abhängigen Versorgungsdruck aufzubauen. So wirkt diese Art der Konstruktion als hydraulischer Gleichrichter, da unabhängig von der Bewegungsrichtung bei einem Bremsvorgang immer der Druck in der genannten hydraulischen Leitung erhöht wird.
So ist es hierbei als erfindungsgemäß besonders wesentlich anzusehen, dass bei einer Kraftausübung vom Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel die von der Reibkraft abhängige Kraft ausschließlich nur auf einen der Druckerzeuger ausgeübt wird und bevorzugt der andere, in der Vorrichtung vorhandene Druckerzeuger hiervon völlig unbeeinflusst bleibt. Um dies zu erzielen, kann es in einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführung vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Reibbelag bei einem Reibkontakt mit der Bremsfläche zu einem der beiden Druckerzeuger keinerlei Wirkverbindung aufweist.
Beispielsweise kann dabei in der Vorrichtung eine Ursprungsstellung gegeben sein, in welcher kein Reibkontakt zwischen Reibbelag und Bremsfläche vorherrscht und der wenigstens eine Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel mit beiden Druckerzeugern eine lose bzw. lösbare Wirkverbindung aufweist, die bei einem Reibkontakt zu einem der beiden Druckerzeuger gelöst wird und somit nur zu dem anderen der beiden Druckerzeuger weiterhin besteht.
Alternativ kann es hier auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Reibbelag zu keinem der Druckerzeuger in dieser genannten Ursprungssteüung eine Wirkverbindung aufweist und bei einem Reibkontakt mit einem der beiden Druckerzeuger direkt oder indirekt über Verbindungsmittel erst eine Wirkverbindung hergestellt wird. Da in der zweiten genannten Alternative in der Ursprungsstellung noch keine, auch keine lose/lösbare Wirkverbindung zu einem der beiden Druckerzeuger besteht, sondern diese erst durch die Mitbewegung des Reibbelages hervorgerufen wird, kommt es zu einem Spiel, d.h. einer gewissen Bewegungsweite, die der Reibbelag zurücklegt, bis dass eine erstmalige Wirkverbindung zum Druckerzeuger hergestellt ist, so dass gegebenenfalls je nach Anforderung die eingangs erstgenannte Alternative, bei der bereits eine lösbare Wirkverbindung schon in der Ursprungsstellung besteht, bevorzugt ist.
Mit Bezug auf alle eingangs oder auch nachfolgend beschriebenen Ausführungen ist es dabei irrelevant, ob der wenigstens eine Bremsbelag bzw. Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel auf den jeweiligen Druckerzeuger durch eine Kraft einwirkt. Eine indirekte Einwirkung kann beispielsweise gegeben sein, wenn der wenigstens eine Bremsbelag bzw. Reibbelag, insbesondere zwei Reibbeläge zu beiden Seiten einer Bremsscheibe, in einem Bremssattel gehaltert ist/sind und der Bremssattel direkt oder ebenso indirekt z.B. über Gestänge oder Hebel auf den Druckerzeuger wirkt. Dies ist besonders vorteilhaft, da hier die wirkenden Bremskräfte von zwei Reibbelägen statt nur einem zur Erzeugung der Selbstverstärkung genutzt wird. Hierbei ist die mechanische Gestaltung der Wirkungskette zwischen Reibbelag bzw. bei dieser Ausgestaltung des Bremssattels und Druckerzeuger für das erfindungsgemäße Prinzip grundsätzlich irrelevant.
Unter einem Druckerzeuger wird darüber hinaus jedes mögliche Element oder Vorrichtung verstanden, die geeignet ist, aufgrund einer Kraftausübung auf dieses Element bzw. die Vorrichtung einen hydraulischen Druck in einem Leitungssystem zu erzeugen bzw. zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird es dabei vorgesehen sein, dass ein hydraulischer Druckerzeuger als wenigstens ein, insbesondere auch federbelastetes Zylinderkolbenaggregat ausgebildet ist, so dass durch das Zusammenschieben des Zylinderkolbenaggregates und damit die Verringerung des Zylinderraums ein Druck des hydraulischen Fluids in diesem Zylinderraum aufgebaut werden kann. Hierbei kann ein hydraulischer Druckerzeuger im einfachsten Fall lediglich ein Zylinderkolbenaggregat umfassen, gegebenenfalls jedoch auch mehrere, insbesondere parallel verschaltete. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass ein solches Zylinderkolbenaggregat beispielsweise zylinderseitig an einem Gestell der bewegten Masse befestigt ist und kolbenseitig wirkverbunden ist mit dem Reibbelag. Ebenso ist eine mechanische Umkehr der Befestigung in analoger Weise möglich.
Da es erfindungsgemäß als besonders wesentlich und für die Konstruktion einfach angesehen wird, dass die beiden Druckerzeuger, insbesondere deren Zylinderräume an dieselbe hydraulische Leitung angeschlossen sind, so dass entweder der eine Druckerzeuger oder der andere Druckerzeuger in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der bewegten Masse bzw. der Bremsfläche relativ zum Bremsbelag einen Druck in dieser Leitung aufbaut bzw. erhöht, wird es als erfindungsgemäß besonders vorteilhaft angesehen, dass das wenigstens eine Zylinderkolbenaggregat jedes Druckerzeugers ausgehend von einer Ursprungsstellung ohne Reibschluss nur zusammenschiebbar, also das Volumen des jeweiligen Zylinderraumes verringerbar ist.
So wird erreicht, dass ein Zusammenschieben aus der Ursprungsstellung heraus einen erhöhten Druck in der gemeinsamen hydraulischen Leitung erzeugt, wobei weiterhin vermieden wird, dass das nicht wirkverbundene Zylinderkolbenaggregat aufgrund der Druckerhöhung in der hydraulischen Leitung auseinander gedrückt wird und hierdurch der Druckerhöhung entgegenwirkt. So kann bei dieser hydraulischen Ankopplung der Zylinder-Kolbenaggregate bei einer Bewegung ausschließlich immer nur eine Druckerhöhung in der gemeinsamen Hydraulikleitung stattfinden.
Eine gegenläufige Bewegung des nicht wirkverbundenen Druckerzeugers kann in einer bevorzugten Ausführung beispielsweise dadurch verhindert werden, dass das wenigstens eine Zylinderkolbenaggregat jedes Druckerzeugers, bei mehreren jedes Zylinderkolbenaggregat, einen Anschlag aufweist, mit welchem die Ausfahrweite des Kolbens relativ zum Zylinder begrenzt ist. Hierbei wird die Begrenzung der Ausfahrweite bevorzugt derart vorgenommen sein, dass die maximale Ausfahrweite erreicht ist, wenn die Zylinderkolbenaggregate sich in einem Zustand der Bremsvorrichtung ohne Reibkontakt in einer Ursprungsstellung befinden.
Hierbei können z.B. die Druckerzeuger und bevorzugt die eingangs genannten Zylinderkolbenaggregate auf gegenüberliegenden Seiten des wenigstens einen Reibbelags bzw. dessen Halterung, wie z.B. eines Bremssattels angeordnet sein. Es ergibt sich hierdurch eine symmetrische Anordnung, insbesondere in der Ursprungsstellung, wobei bewegungsrichtungsabhängig aufgrund des Reibkontaktes sodann nur einer der auf den gegenüberliegenden Seiten angeordneten Druckerzeuger mit einer Kraft beaufschlagt wird, die durch das Mitbewegen des Reibbelags in Richtung der Bremsflächenbewegung dadurch erzeugt wird, dass sich der Reibbelag, bzw. dessen Halterung / Sattel auf einen der Druckerzeuger zubewegt und vom anderen wegbewegt. Der andere gegenüberliegende Druckerzeuger und insbesondere das Zylinderkolbenaggregat kommt - sofern nicht schon in der Ursprungsstellung so vorgesehen - bei dieser Bewegung aufgrund der begrenzten Ausfahrweite automatisch außer Wirkung mit dem Reibbelag und bleibt somit in einem Bremsvorgang gänzlich unbeeinflusst.
Es wird somit erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Ausgestaltung erreicht, dass egal in welcher Richtung sich die bewegte Masse und damit die Bremsfläche gegenüber dem Reibbelag bewegt, immer nur einer der beiden Druckerzeuger mit einer Kraft beaufschlagt wird und somit immer einer der beiden Druckerzeuger in der hydraulischen Leitung einen gegenüber der Ursprungsstellung erhöhten hydraulischen Druck erzeugt, so dass durch eine bevorzugt eingesetzte Anordnung von gegebenenfalls mehreren hydraulischen Schaltmitteln dieser durch einen der beiden Druckerzeuger in der hydraulischen Leitung erzeugte Druck, der auch als Versorgungsdruck bezeichnet wird, an den Bremsaktor schaltbar ist bzw. verfahrensmäßig geschaltet wird, wobei der Bremsaktor ebenso als ein Zylinderkolbenaggregat ausgebildet sein kann, dessen Zylinderraum durch diesen Versorgungsdruck direkt oder indirekt über genannte Schaltmittel druckbeaufschlagt werden kann bzw. wird und wobei der Bremsaktor mit dem Reibbelag in Verbindung steht und diesen an die Bremsfläche andrückt. Demnach wird, wenn der erzeugte Versorgungsdruck an den Bremsaktor durch hydraulische Schaltmittel angeschaltet ist, eine Selbstverstärkung der Bremsverzögerung erzielt, da sich die Pressung im Reibkontakt immer weiter verstärkt.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Reibbelag und/oder dessen Haltevorrichtung bei nachlassender oder auch ganz aufgehobener Reibkraft, durch eine Kraftbeaufschlagung wieder in die Ursprungsstellung zurückstellbar ist bzw. verfahrensgemäß gestellt wird. Hierfür kann beispielsweise in oder an einem Druckerzeuger bzw. Zylinderkolbenaggregat eine Feder angeordnet sein, insbesondere eine Druckfeder, die zwischen Kolbenstange und Zylinder abgestützt sein kann. Es kann dabei vorgesehen sein, dass ein Zylinderkolbenaggregat bei nachlassender bzw. ganz aufgehobener Reibkraft durch die Zurückstellung in die Ursprungsstellung eine maximal ausgefahrene und insbesondere durch den eingangs genannten Anschlag begrenzte Stellung einnimmt. Ein Nachlassen oder vollständiges Aufheben der Reibkraft zwischen Reibbelag und Bremsfläche kann z.B. erreicht werden, wenn der Druck im Bremsaktor durch die genannten Schaltmittel abgelassen/reduziert wird, was durch Ansteuerung von Ventilen der genannten Schaltmittel erfolgen kann, insbesondere auch im Rahmen einer später noch beschriebenen rein hydraulischen Regelung. Um ein Rückströmen von Hydraulikfluid bei einer Rückstellung eines Zylinderkolbenaggregates in seine Ursprungsstellung in dieses Zylinderkolbenaggregat hinein zu ermöglichen, kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass an die hydraulische Leitung, in welcher der Versorgungsdruck erzeugt wird, über ein Rückschlagventil, welches bei Druckerhöhung in der gemeinsamen Hydraulikleitung automatisch schließt, ein Versorgungstank zur Bevorratung von Hydraulikfluid angeschlossen ist, so dass aus diesem Tank zwecks Druckausgleich beim Einnehmen der Ursprungsstellung Hydraulikfluid nachgesaugt werden kann.
Bezüglich der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Konstruktion können jegliche Arten von hydraulischen Schaltmitteln eingesetzt werden, um beispielsweise eine Druckregelung des im Bremsaktor wirkenden Bremsdruckes zu erzielen. Diese Schaltmittel sind dabei durch den Versorgungsdruck aus der gemeinsamen Hydraulikleitung druckbeaufschlagt und dienen zur gesteuert / geregelten Aufschaltung dieses Druckes auf den Bremsaktor. Derartige Schaltmittel können dabei elektrisch bzw. elektronisch angesteuert werden oder es kann in einer anderen Ausführung auch eine rein mechanische und/oder hydraulische Steuerung / Regelung der Schaltmittel eingesetzt werden, so dass bei einer solchen Realisierung der Schaltmittel zur Regelung der Bremskraft, gegebenenfalls auch gänzlich auf jegliche elektrische Hilfsenergie verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird weiterhin eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren beschrieben, welches mit der eingangs genannten Erfindung idealerweise kombinierbar ist, jedoch auch mit jeglicher anderer Art der Druckerzeugung, und insbesondere bei einer selbstverstärkenden hydraulischen Bremse eingesetzt werden kann, um den wirkenden Bremsdruck im Bremsaktor zu regeln.
Die nachfolgend beschriebene Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschattung einer Bremsvorrichtung ist daher nicht auf die zuvor genannte Bremsvorrichtung in der Vorrichtung oder verfahrensmäßigen Ausgestaltung beschränkt jedoch mit dieser einsetzbar.
So betrifft die Erfindung weiterhin auch, wie eingangs dargelegt, eine Vorrichtung sowie auch ein Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor, mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist bzw. angedrückt wird, wobei bei einem Reibkontakt der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf wenigstens einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist bzw. erzeugt wird, der über eine Schaltvorrichtung einen Bremsaktor an- bzw. abschaltbar ist. Eine solche Schaltung kann insbesondere proportional erfolgen.
Die weiterhin beschriebene Erfindung ist dabei dadurch ausgezeichnet, dass ein Steuerdruckgeber vorgesehen ist, mit dem ein hydraulischer Steuerdruck erzeugbar ist, der an den Bremsaktor schaltbar ist, zur Erzeugung eines anfänglichen Reibschlusses. Diese Aufschaltung des Steuerdruckes an den Bremsaktor kann direkt oder ggfs. nur über ein Rückschlagventil oder alternativ auch über die weiterhin beschriebene Schaltvorrichtung erfolgen. Der Steuerdruck ist weiterhin vom Bremsaktor abschaltbar, sobald ein Vergleichsdruck den Steuerdruck übersteigt. Es kann dann vorgesehen sein, dass nach dieser anfänglichen Bremseinleitung der hydraulische Druck im Bremsaktor mittels der Schaltvorrichtung regelbar ist in Abhängigkeit von Kräften, die durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf die Schaltvorrichtung ausgeübt sind bzw. werden. Die Positionen, welche die Schaltvorrichtung einnehmen kann, sind somit erfindungsgemäß besonders bevorzugt ausschließlich durch diese Kräfte bestimmt, ggfs. in Zusammenwirkung zur Erzeugung einer Offset-Kraftbelastung auf die Schaltvorrichtung. Demnach kann es sich z.B. um hydraulisch geschaltete Stellventile handeln. Dabei handelt es sich bei dem Versorgungsdruck um denjenigen Druck, der aufgrund einer Mitbewegung eines Reibbelages und hierdurch erzeugter Krafteinwirkung auf wenigstens einen Druckerzeuger in einer Bremsvorrichtung automatisch erzeugt wird, so wie es eingangs in einem Beispiel erläutert wurde. Der Steuerdruck kann dabei von außen vorgegeben werden.
Wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es somit, einen wie auch immer bereitgestellten Versorgungsdruck, der aufgrund einer Mitbewegung eines Reibbelags mit der Bremsfläche bei einem Reibkontakt erzeugt wird, beispielsweise auch durch die eingangs genannte Vorrichtung, zu regeln in Abhängigkeit zu einem von außen auf die Vorrichtung aufgeprägten Steuerdruck, der beispielsweise auch mittels eines üblichen Zylinderkolbenaggregates erzeugt werden kann, z.B. welches durch ein Fußpedal betätigt wird.
So ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erzeugte Steuerdruck mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise über entsprechende hydraulische Verschaltungen, an den Bremsaktor geschaltet werden kann. Wird demnach ein solcher Steuerdruck, z.B. durch ein Fußpedal und daran angeschlossenes Zylinderkolbenaggregat erzeugt, so wird ein Druck im Bremsaktor aufgebaut, mittels dem der Reibbelag an die Bremsfläche angestellt wird und einen initialen Reibkontakt erzeugt.
Es erfolgt sodann eine erfindungsgemäße Selbstverstärkung dadurch, dass eine Verlagerung des Reibbelages durch Mitbewegung in die Richtung der Bremsfläche erzeugt wird, die zu einer Druckerhöhung aufgrund der Kraftausübung auf wenigstens einen hydraulischen Druckerzeuger beliebiger Art, insbesondere der eingangs genannten Art, hervorgerufen wird.
Hierbei kann der Versorgungsdruck über Schaltmittel, wie z.B. wenigstens ein Rückschlagventil anstelle des Steuerdruckes an den Bremsaktor angeschaltet und der Steuerdruck vom Bremsaktor abgeschaltet werden, sobald, wie eingangs genannt, ein Vergleichsdruck, in diesem Beispiel der Versorgungsdruck, den Steuerdruck übersteigt. Beispielsweise kann hierfür das Hydraulikfluid aus einer den Versorgungsdruck führenden Hydraulikleitung und das Hydraulikfluid aus einer den Steuerdruck führenden Hydraulikleitung jeweils über ein Rückschlagventil und über einen gemeinsamen Knotenpunkt in eine Leitung geführt werden, welche z.B. über die genannten Schaltmitte! mit dem Bremsaktor verbindbar ist, wobei die beiden jeweiligen Zuleitungen zum gemeinsamen Knotenpunkt so über diese Rückschlagventile erfolgt, dass ein Überströmen zwischen den beiden zuführenden Hydraulikleitungen verhindert ist und somit für ein automatisches Umschalten gesorgt ist, wenn der Versorgungsdruck größer wird als der Steuerdruck.
Als Vergleichsdruck kann somit bei dieser Ausführung beispielsweise der erzeugte Versorgungsdruck dienen oder in alternativer Ausführung aber auch der Druck, der im Bremsaktor selbst vorherrscht, je nach Art der hydraulischen Verschattung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. Beispielsweise können sich Unterschiede zwischen dem Versorgungsdruck und den tatsächlich im Bremsaktor wirkenden Bremsdruck ergeben aufgrund von endlichen Fließgeschwindigkeiten und der Kompressibilität des verwendeten Hydraulikfluids. So kann der Steuerdruck auch unter Umgehung einer noch näher zu beschreiben Schaltvorrichtung direkt nur über ein Rückschlagventil an den Bremsaktor angeschaltet sein, wohingegen der Versorgungsdruck über die Schaltvorrichtung geführt wird.
Wird demnach aufgrund der prinzipbedingten Selbstverstärkung ein Druck erzeugt, der größer ist als der Steuerdruck, so erfolgt in allen genannten Fällen eine Umschaltung, so dass sodann nicht mehr der anfängliche Steuerdruck, der z.B. von einem Benutzer der Bremsvorrichtung erzeugt wurde, zur Kompression des Reibkontaktes verwendet wird, sondern der in der Bremsvorrichtung selbst erzeugte Druck.
Dabei ist es nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass der hydraulische Druck im Bremsaktor mittels einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung regelbar ist bzw. geregelt wird in Abhängigkeit von Kräften, die durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf die Schaltvorrichtung ausgeübt sind. Da der Steuerdruck beispielsweise von außen aufgeprägt wird, gegebenenfalls auch durch einen Benutzer und der Versorgungsdruck systemintern aufgrund Selbstverstärkung erzeugt wird, kann eine derartige erfindungsgemäße Schaltvorrichtung vollständig autark von externen elektrischen Hilfsenergien arbeiten, da lediglich diese Drücke verwendet werden, um Kräfte zu erzeugen, die auf die Schaltvorrichtung wirken und Schaltvorgänge hervorrufen, entweder diskrete Schaltvorgänge oder bevorzugt proportionale in Abhängigkeit der Kräfteverhältnisse.
Erfindungsgemäß kann es demnach bevorzugterweise vorgesehen sein, dass eine Schaltvorrichtung zum Einsatz kommt, die ein oder mehrere Schalt- bzw. Stellventile umfasst, welche durch von außen wirkende Kräfte in Stufen oder proportional verstellbar sind zwischen verschiedenen SchalWStellpositionen.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Schaltvorrichtung zwei Ventile umfasst, deren jeweilige Ventilstellung durch eine Kraft einstellbar ist, die sich ergibt aus der Summe zumindest der durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf das jeweilige Ventil ausgeübten, einander entgegengesetzten Kräfte, insbesondere noch in Verbindung mit einer weiteren Kraft, die sich z.B. durch eine konstante Federbelastung des Ventils ergibt. So kann beispielsweise ein derartiges Ventil durch eine Kraft, die durch den Steuerdruck erzeugt wird, in eine Richtung bewegt werden und durch eine Kraft aufgrund des Versorgungsdrucks in eine entgegengesetzte Richtung. So kommt es auf die Kräfteverhältnisse an, die durch die beiden Drücke erzeugt werden und welche bestimmen, welche Position das Ventil einnimmt, wobei das Kraftverhältnis zwischen den von Versorgungsdruck und Steuerdruck erzeugten Kräften wie zuvor benannt durch eine zusätzliche, von den genannten Drücken unabhängige Kraftbelastung, mit einem Offset in eine gewünschte Richtung versehen sein kann. Insbesondere kann eine solche, immer vorhandene Kraftbelastung, die durch eine Feder erzeugt werden kann, vorgesehen sein, um ohne wirkende Drücke und damit unter Entfall der hierdurch erzeugten Kräfte die Schaltvorrichtung in eine Ursprungsposition zu stellen.
Erfindungsgemäß kann es so vorgesehen sein, dass mit steigendem Steuerdruck eines der Ventile, beispielsweise ein solches, welches den Versorgungsdruck auf den Bremsaktor schaltet, öffnet oder zumindest weiter öffnet und das andere Ventil welches den Bremsaktor an ein Reservoir schaltet schließt, zumindest weiter schließt.
So wird in Abhängigkeit des Steuerdruckes der Versorgungsdruck mehr oder weniger auf den Bremsaktor aufgeschaltet und bewirkt dort eine weitere oder geringere Verstärkung der Bremswirkung, je nachdem wie sich durch den aufgebrachten Steuerdruck das Verhältnis der durch die beiden Drücke erzeugten Kräfte einstellt.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Ventil mit welchem der Versorgungsdruck oder Steuerdruck auf den Bremsaktor schaltbar ist bzw. geschaltet wird, bei fehlendem Steuerdruck durch eine insbesondere konstante Kraftbeaufschlagung in die geschlossene Stellung gesteuert ist und durch ansteigenden Steuerdruck aufsteuerbar ist.
Das weitere Ventil der Schaltvorrichtung, mit welchem der Bremsaktor auf das Reservoir schaltbar ist, kann dabei bei fehlendem Steuerdruck durch eine Kraftbeaufschlagung in die offene Stellung gesteuert werden, bzw. gesteuert sein und durch ansteigenden Druck geschlossen werden, bzw. schließbar sein.
Es werden so in Abhängigkeit von Steuer- und Versorgungsdruck, bzw. den dadurch erzeugten Kräften, ggf. unter Berücksichtigung eines Kraftoffsets, die beiden Ventile zwischen Ihren jeweiligen offenen und geschlossenen Stellungen diskret oder proportional hin und her geschoben, so dass hierdurch eine Bremskraftregelung in Abhängigkeit des Steuerdruckes erfolgen kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist es dabei vorgesehen, dass bei denselben Verhältnissen von Steuerdruck und Versorgungsdruck, die beispielsweise dadurch erzeugbar sind, dass Steuer- und Versorgungsdruck an beiden Ventilen, bzw. an den diese betätigenden Zylinderkolbenaggregaten in identischer Weise anliegen, die an den beiden Ventilen wirkenden Kräfte jedoch unterschiedlich sind.
Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die durch den Steuerdruck ausgeübte Kraft an dem Ventil, welches den Bremsaktor an das Reservoir schaltet größer ist als die durch den Steuerdruck ausgeübte Kraft an dem Ventil welches den Versorgungs- oder Steuerdruck an den Bremsaktor schaltet. Beispielsweise kann dies dadurch erzielt werden, dass bei gleichem wirkendem Steuerdruck auf die beiden Ventile die Kolbenfläche des das Ventil betätigenden Zylinderkolbenaggregates bei dem Ventil, welches die Schaltung an das Reservoir vornimmt, größer ist, so dass bei dem selben Steuerdruck eine größere Kraft als bei dem anderen Ventil erzeugt wird. Dieses Ventil wird daher bei steigendem Steuerdruck voreilend angesteuert und kann ausgehend von einer Ursprungsstellung ohne Krafteinwirkung, in der es durchgängig geöffnet ist, diskret oder proportional in eine geschlossene Stellung oder zumindest in deren Richtung verschoben werden, wobei dem gegenüber nacheilend das Ventil, welches den Versorgungsdruck an den Bremsaktor schaltet, diskret oder proportional von der geschlossen in die geöffnete Stellung oder zumindest weiter in deren Richtung geschoben wird. Statt unterschiedlicher Flächen bei den betätigenden Zylinderkolbenaggregaten der Ventile können auch die konstanten Kräfte bei den Ventilen unterschiedlich gewählt werden. Durch diese Art der Verschaltung kann verhindert werden, dass mit steigendem Steuerdruck eine direkte Aufschaltung des Versorgungsdruckes im hydraulischen Kurzschluss an das Reservoir erfolgt.
Da Steuerdruck und Versorgungsdruck gleichsam jeweils auf die beiden genannten Ventile einwirken, um die Position der Ventile festzulegen, kann somit durch die Flächenverhältnisse der Kolbenflächen der jeweils verwendeten Zylinderkolbenaggregate zum einen Steuer- und zum anderen versorgungsdruckseitig ein Druckverstärkungsverhältnis der gesamten Bremsanlage definiert werden. Es besteht demnach so die Möglichkeit die Wirkung eines Bremskraftverstärkers auf rein mechanisch hydraulische Art und Weise ohne zusätzliche Hilfsenergien in der erfindungsgemäßen Anlage zu realisieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Es zeigen hierbei:
Figuren 1 bis 6: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung zur Bremskraftregelung in verschiedenen Betätigungsstadien und
Figur 7: eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung in einer Ausgangsstellung.
Sämtliche Figuren zeigen hierbei die Kombination der beiden eingangs genannten erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren, d.h. zum einen die richtungsunabhängige Versorgungsdruckerzeugung durch zwei Druckerzeuger, sowie die erfindungsgemäße Bremskraftregelung.
Die Figur 1 zeigt in einer Ausgangsstellung eine Bremsvorrichtung mit einem Bremsaktor 1 , mittels dem Reibbeläge 2 an eine Bremsscheibe 3 anstellbar sind, so dass ein Reibkontakt entsteht. Hierfür wird ein entsprechender hydraulischer Druck im Zylinderraum des Bremsaktors 1 benötigt. Sofern dieser Druck vorliegt und der Reibkontakt entsteht, wird bei einer hier beispielhaft angenommenen Relativbewegung zwischen Bremsscheibe und Reibbelag von links nach rechts der Bremssattel 4, der beide Reibbeläge 2 beidseits der Bremsscheibe 3 aufnimmt, in Richtung auf den rechtsseitig dargestellten Druckerzeuger 5a bewegt, der als Zylinderkolbenaggregat ausgebildet ist, dessen Kolbenstange lose am Bremssattel 4 und damit indirekt am Bremsbelag 2 anliegt. Die nach rechts verschobene Position ist beispielsweise in der Figur 3 gezeigt.
In der Figur 1 ist eine Anordnung ohne Spiel dargestellt, es kann jedoch auch vorgesehen sein, so wie im allgemeinen Teil beschrieben, dass in der Ursprungsstellung zwischen Bremssattel 4 und Druckerzeugern 5a und 5b ein Spiel vorherrscht, z.B. durch einen Abstand zwischen Bremssattel 4 und den jeweiligen Kolbenstangen der Druckerzeuger 5a/5b.
Der gegenüberliegende Druckerzeuger 5b kommt dabei gänzlich außer Wirkung mit dem Bremssattel 4 bzw. dem Bremsbelag 2 und beleibt dabei auch in seiner Ausfahrweite durch einen nicht dargestellten Anschlag begrenzt, so dass sich das interne Volumen des ebenfalls als Zylinderkolbenaggregat ausgebildeten Druckerzeugers 5b sich nicht ändert. Es kann so in der hydraulischen Leitung 6, die die Zylinderräume beider Druckerzeuger 5a und 5b verbindet, ein erhöhter Druck aufgebaut werden, der abhängig ist von der Kraft mittels welcher der Bremssattel 4 auf den Druckerzeuger 5a oder bei anderer Bewegungsrichtung auf den Druckerzeuger 5b einwirkt.
Der somit erfindungsgemäß erzeugte Versorgungsdruck in der Leitung 6 kann dabei mit der weiterhin hier dargestellten erfindungsgemäßen Verschaltung geregelt werden, was nachfolgend näher erläutert wird.
Hierfür weist die erfindungsgemäße Verschaltung zwei Ventile V1 und V2 auf, die zwischen zwei Positionen, nämlich jeweils der geschlossenen bzw. der durchgängigen Position proportional einstellbar sind, dadurch dass ein Ventilstellglied durch eine von außen wirkende Kraftbeaufschlagung verschoben wird.
Hierbei kann durch das Ventil V1 je nach dessen Position der in der Leitung 6 vorherrschende Versorgungsdruck über das Rückschlagventil 16 und die Leitungen 7 und 8 an den Bremsaktor 1 angeschaltet oder abgeschaltet bzw. proportionale Stellungen zwischen diesen beiden Extrema geschaltet werden.
Durch das gegensinnig orientierte Ventil V2 kann andererseits der im Bremsaktor 1 vorherrschende hydraulische Druck über die Leitung 8 und die Leitung 9 an einen Tank R geschaltet werden, bzw. es können zwischen der maximalen Offen- und Geschlossenenschaltung des Ventils ebenso proportionale Zwischenstellungen eingenommen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem Verfahren ist es vorgesehen, einen Steuerdruck mittels eines Zylinderkolbenaggregates 10 zu erzeugen, der in dieser Ausführung über eine Drossel 11 und ein in dieser Richtung durchgängiges Rückschlagventil 12 auf die Leitung 7 wirkt und somit ebenso wie der Versorgungsdruck am Ventil V1 anliegen kann, je nach Schaltstellung der beiden gegensinnigen Rückschlagventile 16 und 17. Das Ventil V1 ist in der drucklosen Ursprungsstellung, also ohne anliegenden Steuerdruck geschlossen, das Ventil V2 hingegen geöffnet, so dass der Bremsaktor drucklos ist, da dieser mit dem drucklosen Reservoir R über dieses Ventil V2 verbunden ist.
Der erzeugte Steuerdruck wirkt in dieser Ausführung über eine Leitung 14 ebenso auf ein nicht gezeigtes ggfs. internes Zylinderkolbenaggregat des Ventil V2 mit einer Kolbenfläche von (X+X0) * A, so dass eine Kraft von (X+X0)*A* Steuerdruck auf das Ventil V2 ausgeübt wird, um dieses Ventil entgegen der Federkraft der Feder 15 von der ursprünglich offenen Stellung in Richtung der geschlossenen Stellung zu verschieben. Gleichsam wirkt der Steuerdruck auch auf ein Zylinderkolbenaggregat mit der Fläche X*A am Ventil V1 , um dieses mit der Kraft X*A*Steuerdruck und damit mit einer gegenüber dem Ventil V2 geringeren wirkenden Kraft entgegen der Feder 13 von der geschlossenen in Richtung der geöffneten Stellung zu verschieben.
Aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse die bei den kraftbeaufschlagenden Zylinderkolbenaggregaten an den Ventilen V1 und V2 vorherrschen, wird das Ventil V2 bei steigendem Steuerdruck gegenüber dem Ventil V1 voreilend sein, sofern die Kräfte, die durch die Federn 13 und 15 ausgeübt werden, gleich sind. Es wir daher zunächst das Ventil V2 geschlossen bzw. in die Richtung der geschlossenen Stellung verschoben, so dass der Bremsaktor vom Tank zunehmend getrennt wird und das Venti! VI geöffnet bzw. in die offene Richtung verschoben, so dass der Steuerdruck hier über das Rückschlagventil 12 die Leitung 7 und die Leitung 8 auf den Bremsaktor 1 einwirken kann, um so den Reibbelag 2 an die Bremsscheibe 3 anzustellen. Diese Stellung der Ventile ist in der Figur 2 gezeigt, wobei, da der Steuerdruck jetzt größer ist als der Versorgungsdruck, das Rückschlagventil 12 geöffnet und Rückschlagventil 16 geschlossen ist, so dass sich der Steuerdruck vom Aggregat 10 nur in Richtung des Ventils V1 ausbreiten kann.
Durch den sodann erfolgten Reibkontakt erfolgt ein Mitbewegen des Bremssattels 4 in Richtung der Bewegungsrichtung der Bremsscheibe 3 und somit bei einer Mitbewegung in die rechte Richtung auf den Druckerzeuger 5a zu, auf dessen Kolbenstange eine von der Reibkraft abhängige Kraft ausgeübt wird, wie Figur 3 zeigt. Dabei kommt der Druckerzeuger 5b außer Wirkung mit dem Bremssattel 4 bzw. dem Reibbelag 2, da er aufgrund eines Anschlages seine maximale Ausfahrweite beibehält.
Durch die Volumenverringerung im Druckerzeuger 5a wird Hydraulikfluid aus dessen Zylinderraum heraus in die Leitung 6 gedrückt, wodurch der Druck ansteigt. Wenn der Versorgungsdruck in der Leitung 6 größer wird als der Steuerdruck, der durch das Zylinderkolbenaggregat 10 z.B. durch eine Pedalbetätigung erzeugt wird, so erfolgt auf Grund der Rückschlagventile 12 und 16 ein Abschalten des Steuerdrucks von der Leitung 7 und eine Aufschaltung des Versorgungsdruckes aus der Leitung 6 auf die Leitung 7, so dass der Versorgungsdruck unmittelbar, abgesehen von Leitungskapazitäten und Kapazitäten des Hydraulikfluids im Bremsaktor wirkt. Es kommt demnach aufgrund des ansteigenden Druckes zur einer Selbstverstärkung, da durch den steigenden Druck der Bremsbelag stärker an die Bremsscheibe angestellt wird und hierdurch eine höhere Kraft auf den Druckerzeuger wirkt, wodurch wiederum der Versorgungsdruck in der Leitung 6 erhöht wird.
Dabei wirkt gleichzeitig der Versorgungsdruck in der Leitung 6 über hier gestrichelt darstellte Leitungen 17 ebenso auf Zylinderkolbenaggregate die gleichsam jedoch in entgegengesetzter Richtung wie bei Steuerdruck auf die Ventile V1 und V2 einwirken, wobei die Kräfte die auf diese beiden Ventile ausgeübt werden durch Wahl von gleichen Kolbenflächen bei diesen Zylinderkolbenaggregaten gleich sind. Hier sind die Flächen gegenüber denjenigen Zylinderkolbenaggregaten, in denen der Steuerdruck zur Verschiebung der Ventile V1 und V2 wirkt, um den Faktor X bei Ventil V1 bzw. um den Faktor X+XO bei dem Ventil V2 geringer. Dies bedeutet das ein um den Faktor x höherer Druck in der Versorgungsleitung vorliegen muss bzw. ein um dem Faktor X+XO größerer Druck vorliegen muss, um das Ventil V2 entgegen der durch den Steuerdruck aufgebrachten Kraft bezogen auf die hier dargestellte Ausgangsposition 1 nach unten zu verschieben. Die Figur 3 zeigt hier bei einem aufgewandten Steuerdruck, welcher größer ist als der Versorgungsdruck dividiert durch X, dass das Ventil V1 in die geöffnete Stellung gesteuert ist, so dass der Versorgungsdruck im Bremsaktor wirken kann.
Lässt der Steuerdruck nach, z.B. aufgrund nachlassender Betätigung des Zylinderkolbenaggregates 10, so zeigt die Figur 4, das aufgrund der geringeren Fläche im Zylinderkolbenaggregat des Ventils V1 zur Bewegung gegen die Feder das Ventil V1 in Richtung der geschlossenen Stellung bewegt wird und dabei dem Ventil V2 wie hier dargestellt voreilt, so dass in dieser Ausführung der Bremsaktor immer mehr bis vollständig abgekoppelt ist von der Versorgungsleitung 6, sowie auch vom Tank R. Hierbei handelt es sich in der dargestellten Figur um eine diskrete Darstellung, wobei darauf hinzuweisen ist, dass bei den entsprechend wirkenden Kräften Zwischenstellungen der Ventile eingenommen werden können.
Nimmt der Steuerdruck weiter ab, so eilt das Ventil V2 aufgrund der Kraftbeaufschlagung durch die Feder sowie auch den Versorgungsdruck dem Ventil V1 nach und wird in Richtung seiner geöffneten Stellung gesteuert, so dass, wie es die Figur 5 zeigt, der Bremsdruck aus dem Bremsaktor an den Tank zunehmend angeschaltet wird und somit der Druck im Bremsaktor abgebaut wird. Wird das Aggregat 10 wiederum betätigt, so erfolgt eine umgekehrte Bewegung der Ventile und der Druck im Bremsaktor wird wieder aufgebaut. Demnach folgt der Bremsdruck im Bremsaktor geregelt dem Steuerdruck als Führungsgröße
Es ist damit ersichtlich das in Abhängigkeit des Steuerdrucks ein Anschalten, Abschalten oder Halten des Druckes im Bremsaktor erzielt werden kann, wobei dieser Druck um das Verhältnis der Flächen bei den Steuerdruck- bzw. versorgungsdruckseitigen Kolbenaggregaten zur Kraftbeaufschlagung der Ventile größer ist.
Bei einer Beendigung des Bremsvorganges wird der Steuerdruck abgebaut, wodurch beide Ventile V1 und V2 in die Ausgangslage der Figur 1 zurückfallen. Gemäß Figur 5 wird der Bremsaktor an das Reservoir R angeschaltet, so dass dieser drucklos wird.
Figur 6 zeigt, dass hiernach Fluid aus dem Tank über das Rückschlagventil 17 in das Zylinderkolbenaggregat 10 des Pedals bzw. Steuerdruckerzeugers zurückströmen kann, wobei weiterhin aufgrund der Tatsache, dass der Bremsaktor drucklos geworden ist und sich demnach der Reibkontakt zwischen Reibbelag und Bremsscheibe löst, der Bremssattel 4 eine Rückstellbewegung in die Ursprungsstellung gemäß Figur 1 durchführt, dadurch, dass, wie hier gezeigt, durch interne Kräfte in den Druckerzeugern 5 der Bremssattel 4 bewegt wird, bis dass der Kolben des als Zylinderkolbenaggregat ausgebildeten Druckerzeugers 5b in den begrenzenden Anschlag gelangt und somit wieder eine lose Wirkverbindung zu beiden einander gegenüberliegenden Druckerzeugern 5a und 5b aufweist. Bei der Rückstellbewegung kann dabei aufgrund der Volumenvergrößerung im Kolbenraum des Zylinderkolbenaggregates des Druckerzeugers 5b Fluid über das Rückschlagventil 18 ebenfalls aus dem Tank nachgesaugt werden. Es stellen sich somit wieder Ursprungsverhältnisse ein, so dass ein nächster Bremsvorgang erfolgen kann. Die Figur 7 zeigt gegenüber den Figuren 1 - 6 eine weitere Ausführung, bei welcher der Steuerdruck nicht ursprünglich über die Schaltvorrichtung V1/V2 und hier insbesondere das Ventil V1 gemäß den Figuren 1 - 6 an dem Bremsaktor angeschaltet wird . sondern unmittelbar über ein Rückschlagventil 18. Hier erfolgt demnach ein Abschalten des Steuerdrucks in dem Augenblick, wenn nach der Bremseinleitung und Erzeugung eines Versorgungsdruckes in der Leitung 6 im Bremsaktor ein Druck entsteht, der größer ist als der Steuerdruck, da in diesem Augenblick das Rückschlagventil 18 schließt und somit nur noch der über den Versorgungsdruck erzeugte Druck im Bremsaktor zu wirken kommt. Die übrige Regelung anhand der Kräfteverhältnisse, die durch die wirkenden Steuer- und Versorgungsdrücke beidseits der Ventile V1 und V2 wirken, sind dabei identisch wie zu den Ausführungen gemäß der Figuren 1 - 6.
Ersichtlich wird hier dargestellt, dass mit der beschriebenen Vorrichtung zum Einen bewegungsrichtungsunabhängig jeweils eine Selbstverstärkung einer Bremskraft erzeugt werden kann, da je nach Richtung der Bewegung einer von zwei vorhandenen Druckerzeugern kraftbeaufschlagt wird und durch diesen in einer für beide Druckerzeuger gemeinsamen hydraulischen Leitung ein Versorgungsdruck zur Aufschaltung auf einen Bremsaktor erzeugt wird. Weiterhin zeigt die beschriebene Erfindung die Möglichkeit, diesen Versorgungsdruck in Abhängigkeit eines von außen aufgeprägten Steuerdruckes rein hydraulischmechanisch zu regeln, ohne dass elektrische Hilfsenergien benötigt werden. Wichtig ist vor allem, dass die Energie zum anfänglichen Herstellen eines Reibkontaktes aus dem Steuerdruck genommen wird. Daher sind keine weiteren Hilfsmittel, wie z.B. eine vorgespannte Feder nötig, um das anfängliche Herstellen eines Reibkontaktes zu erzeugen.
Bezüglich sämtlicher Ausführungen ist festzustellen, dass die in Verbindung mit einer Ausführung genannten technischen Merkmale nicht nur bei der spezifischen Ausführung eingesetzt werden können oder eingesetzt sind, sondern auch bei den jeweils anderen Ausführungen. Sämtliche offenbarten technischen Merkmale dieser Erfindungsbeschreibung sind als erfindungswesentlich einzustufen und beliebig miteinander kombinierbar oder in Alleinstellung einsetzbar. Dabei wird in der gesamten Offenbarung unter der Erwähnung, dass ein Merkmal vorgesehen sein kann oder ein Verfahrenschritt durchgeführt werden kann auch eine Ausführung der Erfindung verstanden, in der das betreffende Merkma! vorgesehen ist bzw. ein betreffender Verfahrensschritt durchgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist, wobei bei einem Reibkontakt der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an die hydraulische Leitung (6) zwei hydraulische Druckerzeuger (5a, 5b) angeschlossen sind und mit dem wenigstens einen Reibbelag (2) abhängig von der Richtung seiner Bewegung bei einem Reibkontakt eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) ausübbar ist, wobei in einer Ursprungsstellung, in der kein Reibkontakt vorherrscht, der wenigstens eine Reibbelag (2) zu keinem der Druckerzeuger (5a, 5b) eine Wirkverbindung aufweist und bei einem Reibschluß mit einem der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) direkt oder indirekt über Verbindungsmittel (4), insbesondere nach Zurücklegen einer vorgegebenen Bewegungsweite, in Wirkverbindung bringbar ist.
2. Vorrichtung zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist, wobei bei einem Reibkontakt der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an die hydraulische Leitung (6) zwei hydraulische Druckerzeuger (5a, 5b) angeschlossen sind und mit einem Bremssattel (4), welcher den wenigstens einen Reibbelag (2), insbesondere zwei Reibbeläge (2) an je einer Seite einer Bremsscheibe (3) hält, abhängig von der Richtung der Bewegung von Bremssattel (4) und Reibbelag/-belägen (2) bei einem Reibkontakt eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) ausübbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Reibbelag (2) bei einem Reibschluß zu einem der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) keinerlei Wirkverbindung aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Druckerzeuger (5a, 5b) als wenigstens ein, insbesondere federbelastetes Zylinder-Kolbenaggregat (5a, 5b) ausgebildet ist, insbesondere welches zylinderseitig an einem Gestell der bewegten Masse befestigt ist und kolbenseitig wirkverbunden ist mit dem Reibbelag (2).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zylinder-Kolbenaggregat jedes Druckerzeugers (5a, 5b) ausgehend von einer Ursprungsstellung ohne Reibschluß nur zusammenschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zylinder-Kolbenaggregat jedes Druckerzeugers (5a, 5b) einen Anschlag aufweist, mit welchem die Ausfahrweite begrenzt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (2) und/oder dessen Haltevorrichtung (4) bei nachlassender oder ganz aufgehobener Reibkraft durch eine Kraftbeaufschlagung, insbesondere eine in/an einem Zylinder-Kolbenaggregat (5a, 5b) angeordnete Feder, in eine Ursprungsstellung zurückstellbar ist, insbesondere wobei ein Zylinder-Kolbenaggregat (5a, 5b) eine maximal ausgefahrene Stellung einnimmt.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeuger (5a, 5b) auf gegenüberliegenden Seiten des wenigstens einen Reibbelags (2) oder dessen Halterung (4) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) in der hydraulischen Leitung (6) erzeugte Versorgungsdruck durch hydraulische Schaltmittel (V1 , V2, 16) an den Bremsaktor schaltbar ist, insbesondere zur Erzeugung einer Selbstverstärkung des Reibschlusses.
10. Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche angedrückt wird und ein Reibkontakt entsteht, wobei der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegt wird und direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke des Reibkontaktes abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübt, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an die hydraulische Leitung (6) zwei hydraulische Druckerzeuger (5a, 5b) angeschlossen sind und mit dem wenigstens einen Reibbelag (2) abhängig von der Richtung seiner Bewegung bei einem Reibschluß eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) ausgeübt wird, wobei in einer Ursprungsstellung, in der kein Reibkontakt vorherrscht, der wenigstens eine Reibbelag (2) zu keinem der Druckerzeuger (5a, 5b) eine Wirkverbindung aufweist und bei einem Reibschluß mit einem der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) direkt oder indirekt über Verbindungsmittel (4), insbesondere nach Zurücklegen einer vorgegebenen Bewegungsweite, in Wirkverbindung tritt.
11.Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche angedrückt wird und ein Reibkontakt entsteht, wobei der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegt wird und direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke des Reibkontaktes abhängige Kraft auf einen hydraulischen Druckerzeuger ausübt, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an die hydraulische Leitung (6) zwei hydraulische Druckerzeuger (5a, 5b) angeschlossen sind und mit einem Bremssattel (4), welcher den wenigstens einen Reibbelag (2), insbesondere zwei Reibbeläge (2) an je einer Seite einer Bremsscheibe (3) hält, abhängig von der Richtung der Bewegung von Bremssattel (4) und Reibbelag/-belägen (2) bei einem Reibkontakt eine Kraft nur auf einen der beiden Druckerzeuger (5a, 5b) ausgeübt wird.
12. Vorrichtung zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche andrückbar ist, wobei bei einem Reibkontakt der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegbar ist und durch den wenigstens einen Reibbelag direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke der Reibkraft abhängige Kraft auf wenigstens einen hydraulischen Druckerzeuger ausübbar ist, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugbar ist, der über eine Schaltvorrichtung an den Bremsaktor insbesondere proportional an- und/oder abschaltbar ist, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuer-Druckgeber (10) vorgesehen ist, mit dem ein hydraulischer Steuerdruck erzeugbar ist, der an den Bremsaktor (1) schaltbar ist zur Erzeugung eines anfänglichen Reibkontaktes, wobei der Steuerdruck vom Bremsaktor (1) abschaltbar ist, sobald ein Vergleichsdruck, insbesondere der Versorgungsdruck oder der Druck im Bremsaktor (1) den Steuerdruck übersteigt und wobei der hydraulische Druck im Bremsaktor (1) mittels der Schaltvorrichtung (V1 , V2) regelbar ist in Abhängigkeit von Kräften, die durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf die Schaltvorrichtung (V1, V2) ausgeübt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schaltvorrichtung (V1 , V2) zwei Ventile (V1 , V2) umfasst, deren jeweilige Ventilstellung durch eine Kraft einstellbar ist, die sich ergibt aus der Summe zumindest der durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf das jeweilige Ventil (V1 , V2) ausgeübten, einander entgegengesetzten Kräfte, insbesondere noch einer weiteren Kraft, die sich durch eine Federbelastung des Ventils (V1.- V2) ergibt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit steigendem Steuerdruck eines der Ventile (V1), welches den Versorgungsdruck auf den Bremsaktor schaltet, öffnet oder zumindest weiter öffnet und das andere Ventil (V2), welches den Bremsaktor (1) an ein Reservoir (R) schaltet, schließt, zumindest weiter schließt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ventil (V1), mit welchem der Versorgungsdruck oder der Steuerdruck auf den Bremsaktor (1) schaltbar ist, bei fehlendem Steuerdruck durch eine Kraftbeaufschlagung in die geschlossene Stellung gesteuert ist und durch ansteigenden Steuerdruck aufsteuerbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (V2), mit welchem der Bremsaktor (1) auf das Reservoir (R) schaltbar ist, bei fehlendem Steuerdruck durch eine Kraftbeaufschlagung in die offene Stellung gesteuert ist und durch ansteigenden Steuerdruck schließbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei denselben Verhältnissen von Steuerdruck und Versorgungsdruck an den beiden Ventilen (V1 , V2) die an den beiden Ventilen (V1 , V2) wirkenden Kräfte unterschiedlich sind, insbesondere die durch den Steuerdruck ausgeübte Kraft am Ventil (V2), welches den Bremsaktor (1) an das Reservoir ( R) schaltet größer ist als die durch den Steuerdruck ausgeübte Kraft an dem Ventil (V1), welches den Versorgungs- oder Steuerdruck an den Bremsaktor (1) schaltet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Kräfte erzeugt sind durch verschieden große Flächen (A) an den Ventilen (V1 , V2), auf die der Steuerdruck und/oder der Versorgungsdruck wirkt oder durch verschiedenen große Kraftbeaufschlagung der Ventile (V1 , V2).
19. Verfahren zum Verzögern einer bewegten Masse mit wenigstens einem Reibbelag und einem hydraulischen Bremsaktor mit dem der wenigstens eine Reibbelag an eine Bremsfläche angedrückt wird und ein Reibschluß entsteht, wobei der wenigstens eine Reibbelag mit der Bremsfläche mitbewegt wird und direkt oder indirekt über Verbindungsmittel eine von der Stärke des Reibschlusses abhängige Kraft auf wenigstens einen hydraulischen Druckerzeuger ausübt, mit dem in einer hydraulischen Leitung ein von der Kraft abhängiger Versorgungsdruck erzeugt wird, der über eine Schaltvorrichtung an den Bremsaktor insbesondere proportional an- und/oder abgeschaltet wird, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Steuer-Druckgeber (10) ein hydraulischer Steuerdruck erzeugt wird, der an den Bremsaktor (1) schaltbar ist zur Erzeugung eines anfänglichen Reibschlusses und der vom Bremsaktor (1) abschaltbar ist, sobald ein Vergleichsdruck, insbesondere der Versorgungsdruck oder der Druck im Bremsaktor den Steuerdruck übersteigt, wobei der hydraulische Druck im Bremsaktor (1) mittels der Schaltvorrichtung (V1 , V2) geregelt wird in Abhängigkeit von Kräften, die durch den Versorgungsdruck und den Steuerdruck auf die Schaltvorrichtung (V1 , V2) ausgeübt werden.
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