DE1555581B - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anpassen des Bremsdruckes an den jeweils vorhandenen
Kraftschluß zwischen Fahrbahnoberfläche und Lauffläche des Rades bei druckmittelgebremsten Fahrzeugen,
wobei in der Bremsleitung ein Einlaß- und ein Auslaßventil vorgesehen sind und beide über eine
Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von einem die jeweilige Radverzögerung kontrollierenden Sensor
wechselweise derart betätigt werden, daß bei Überschreitung eines Grenzwertes der vom Sensor gemessenen
Verzögerung das Einlaßventil schließt und das Auslaßventil öffnet. ■
Stand der Technik
Die USA.-Patentschrift 3 017 145 zeigt ein Bremskontrollsystem für die Räder von Fahrzeugen, insbesondere
Luftfahrzeugen. Es handelt sich um eine mit Pumpe ausgerüstete elektrisch-hydraulisch arbeitende
Anlage mit einem Sensor, der zwei Generatoren aufweist. Im mechanischen Steuerteil ist in der
von der Pumpe zu den Radbremszylindern führenden Leitung ein Betätigungsventil und ein Steuerschieber
vorgesehen. Vom Steuerschieber führt eine Rückführleitung zur Pumpe zurück, in der ein Drosselventil
vorgesehen ist. Sämtliche Ventile bzw. Schieber werden elektrisch geschaltet; sie weisen hierzu je eine
Magnetspule auf. Der Steuerschieber ist so ausgebildet, daß er in der einen Stellung die von der
Pumpe kommende Leitung mit der nach den Radbremszylindern führenden Leitung verbindet, während
in der anderen Stellung die Förderleitung von der Pumpe zum Steuerschieber abgesperrt ist und
die Bremsleitung an die Rückführleitung angeschlossen ist. Eine Zwischenstellung ist nicht vorgesehen.
Das in der Rückleitung angeordnete Drosselventil erlaubt zwei Schaltstellungen, nämlich eine, bei der
das Ventil drosselnd auf die Rückleitung wirkt, und eine andere Stellung, in der der Durchfluß nicht behindert
wird. Bei dieser bekannten Anlage wird der Bremsdruck bei einer die zulässige Verzögerung
überschreitenden Verzögerung völlig abgesenkt, so daß die Bremsbacken nicht mehr in Anlage sind.
Anschließend erfolgt ein langsamer Bremsdruckanstieg, weil das Kontrollventil auch während dieser
Zeitphase erregt bleibt. Es ist klar, daß eine derartige Anlage, bei der die Bremsbacken völlig gelöst werden,
eine optimale Bremsung nicht zuläßt.
Aus der USA.-Patentschrift 3 066 988 ist eine Bremsanlage bekannt, die ein von einem Sensor
gesteuertes Magnetventil in der Hauptbremsleitung vorsieht. Darüber hinaus ist in der zu den Radbremszylindern
führenden' Leitung ein Magnetschieber vorgesehen, der eine Ausdehnung des eingeschlossenen
Bremsmediums bei geschlossenem Einlaßventil ermöglicht, wodurch eine Druckabsenkung erfolgt,
die sich aus der konstanten Volumenvergrößerung ergibt. Hierdurch wird eine definierte Druckabsenkung
erreicht, die, wenn sie allen Fahrbahngegebenheiten gerecht werden soll, so bemessen sein muß,
daß der untere Druckwert weit unterhalb der entsprechenden Blockiergrenze liegt. In diesem Bereich
steht aber nur ein relativ kleiner Haftreibungsbeiwert μ
zur Verfügung.
Die deutsche Auslegeschrift 1 209 884 zeigt eine selbsttätige Steuereinrichtung für hydraulische Bremsen,
bei der der Druckaufbau in den Radbremszylindern unter Drosselwirkung stattfindet. Zu diesem
Zweck ist in einer zu einem Steuerzylinder führenden Leitung eine Drossel vorgesehen.
Durch die USA.-Patentschrift 2198 032 ist eine
Bremsanlage mit Gleitschutzregelung für Schienenfahrzeuge bekannt, bei denen es von besonderer
Wichtigkeit ist, sämtliche Bremsbacken nach einer Bremsung zu lösen. Es ist ein die Verzögerung kontrollierender
Sensor vorgesehen, dessen Schaltkontakt mit einem Magnetventil in Wirkverbindung steht.
ίο Dem Magnetventil ist ein Relaisventil nachgeschaltet,
welches den Druckanstieg und -abfall in den Bremszylindern gestattet. In der vom Relaisventil zu den
Bremszylindern führenden Leitungen ist ein Druckluftbehälter vorgesehen, der bei Beginn des Brems-Vorganges
schnell gefüllt wird, jedoch eine langsame Entleerung am Ende des Bremsvorganges über eine
Drossel ermöglicht. In einem parallelen Stromkreis zu dem Stromkreis des Magnetventils ist ein bistabiles
Halterelais vorgesehen, welches beim Uberschreiten des am Sensor eingestellten Verzögerungsgrenzwertes angestoßen wird und das Magnetventil
auch dann unter Stromfluß beläßt, wenn der Kontakt des Sensors wieder geöffnet hat. Das Halterelais
bleibt so lange geschlossen, bis der Druck in dem Behälter über die Drossel abgebaut ist; zu diesem
Zeitpunkt öffnet der Kontakt eine mit dem Behälter in Wirkverbindung stehende Druckdose, so daß auch
das Halterelais geöffnet wird. Die von dem Behälter bewirkte Haltezeit ist vom Anfangsbremsdruck in
den Radbremszylindern abhängig. Diese Haltezeit wird in diesem Falle eingehalten, gleichgültig, ob
sich der Haftreibungsbeiwert μ im Laufe des Bremsvorganges
ändert oder.nicht.
Die Anlage nach der USA.-Patentschrift 2 914 359 zeigt ein Dreipunktsystem mit einem Steuerschieber,
der eine Drucksteigerung, eine Konstanthaltung und ein Absenken des Druckes gestattet. Dabei sind die
Schieberventile derart ausgebildet, daß eine unabhängige Steuerung von Einlaß- und Auslaßventil
nicht möglich ist. Der elektrische Teil der Anlage
weist einen Sensor auf, der drei Schaltstufen ermöglicht. Der erste Schalter schließt bei Überschreitung
einer Verzögerungs- und einer Beschleunigungsschwelle. Der zweite Schalter schließt bei einer größe-
ren Verzögerung, während der dritte Schalter von der Geschwindigkeit und Beschleunigung abhängig
ist. Dabei steuern die ersten beiden Schalter das Schieberventil, wobei in ihrem Stromkreis eine RC-Glieder
aufweisende Schaltung vorgesehen ist, bei der durch die Umladung des Kondensators eine definierte
Haltezeit ermöglicht wird, die die Signale des Sensors überbrückt.
Es sind weitere Anordnungen zum Verhindern des Blockierens eines Fahrzeuges bekanntgeworden, bei
denen der Druck in den Betätigungszylindern der Radbremsen — im folgenden einfach Bremsdruck
genannt — beim Ansprechen eines Verzögerungsgebers dadurch abgesenkt wird, daß aus der vor den
Betätigungszylindern Hegenden Leitung Druckmittel entnommen und einem nahezu drucklosen Aufnahmebehälter
zugeführt wird.
Sofern eine solche Anordnung bei Flüssigkeitsbremsen mit Hauptbremszylinder oder auch mit
Bremskraftverstärker, also einem zusätzlichen Sekundärzylinder als Druckquelle, verwendet werden,
besteht die Gefahr, daß die Volumenreserve ab einer bestimmten Anzahl von Arbeitszyklen nicht mehr
ausreicht. Unter Arbeitszyklen soll auch im folgen-
3 4
den die Zeit von einem Ansprechen des Verzöge- Das Maximum des Reibwertes liegt (für trockene
rungsgebers bei wachsender Drehverzögerung des Fahrbahn) bei etwa 20% Schlupf und fällt dann
Rades bis zum darauffolgenden gleichartigen An- langsam ab. Bei nasser Fahrbahn ist das Maximum
sprechen verstanden sein. Ein Zyklus umfaßt also etwas nach links verschoben, abgesehen davon,
das Absinken und Wiederansteigen des Bremsdruckes. 5 daß es niedriger liegt. Der grundsätzliche Kurven-
Im schlimmsten Falle käme der die Bremsdruckquelle verlauf ist aber von der Fahrbahnoberfläche unab-
bildende Kolben an das Ende seines Bewegungsweges hängig.
im Zylinder, bevor das Fahrzeug genügend abge- Wenn es also gelänge, bei einer Vollbremsung den
bremst ist. Der Fahrer wäre in diesem Falle genötigt, Reibwert auf seinem Maximum zu halten, dann wäre
des Bremspedal loszulassen, damit der oder die io die »optimale Bremsung« verwirklicht.
Zylinder sich wieder füllen können, um anschließend In F i g. 2 ist dies unter der Annahme dargestellt,
weiter zu bremsen. daß die Fahrbahn längs der Bremsstrecke gleich
Wenn man diesen Nachteil umgehen und die bleibt und der Schlupf etwa bei 20 °/o liegt. Die Fahr-Volumenreserve
mit Sicherheit groß genug anlegen Zeuggeschwindigkeit vF und die optimale Radumwill,
läßt sich nach dem Stand der Technik eine 15 fangsgeschwindigkeit vR zeigen eine konstante zeit-Vergrößerung
der üblichen Haupt- oder Sekundär- liehe Abnahme, wobei beide Linien im Augenblick
bremszylinder bei Gleitschutzbremsen nicht umgehen. des Stillstandes zusammenlaufen.
Aber auch wenn diese Anordnung bei Druckluft- Die bisher erreichten Verhältnisse seien im folgenbremsen oder, wie bekannt, bei Pumpenbremsen ver- den mit Hilfe der genannten Figuren geschildert. Der wendet wird, erscheint es auf Grund der gemachten 20 Bremsdruck möge zu Beginn einer Vollbremsung auf Erfahrungen erforderlich, mit höheren Drücken zu den Wert Pmax ansteigen. Schon zum Zeitpunkt ^1 arbeiten bzw. die vorhandenen Druckausgleichs- erreicht zwar die ansteigende Radverzögerung den behälter größer zu bemessen, um eine größere Re- Verzögerungsgrenzwert, bei welchem der Verzögeserve an Druckmittel zu haben. rungsgeber schaltet und die Druckabsenkung ein-
Aber auch wenn diese Anordnung bei Druckluft- Die bisher erreichten Verhältnisse seien im folgenbremsen oder, wie bekannt, bei Pumpenbremsen ver- den mit Hilfe der genannten Figuren geschildert. Der wendet wird, erscheint es auf Grund der gemachten 20 Bremsdruck möge zu Beginn einer Vollbremsung auf Erfahrungen erforderlich, mit höheren Drücken zu den Wert Pmax ansteigen. Schon zum Zeitpunkt ^1 arbeiten bzw. die vorhandenen Druckausgleichs- erreicht zwar die ansteigende Radverzögerung den behälter größer zu bemessen, um eine größere Re- Verzögerungsgrenzwert, bei welchem der Verzögeserve an Druckmittel zu haben. rungsgeber schaltet und die Druckabsenkung ein-
Die bisher vorgeschlagenen oder bekannten Gleit- 25 leitet. Von I1 ab vergeht jedoch noch die Ansprechschutzbremssysteme
arbeiten alle in der Weise, daß zeit ta der Drucksteuereinrichtung, bis der Bremsder
Bremsdruck zwischen einem Maximal- und einem druck tatsächlich wieder sinkt. In dieser Zeit wird
Minimalwert schwankt, sofern heftig gebremst wird das Rad immer stärker verzögert, obwohl der Brems-
und der Zustand der Fahrbahnoberfläche so ist, daß druck P und damit — zumindest für die vorliegende
das System überhaupt anspricht. Der Maximalwert 30 Betrachtung — die Bremskraft P6 und das am Rad
ist bestimmt durch die Kraft, mit der das Brems- wirkende Bremsmoment M0 konstant bleiben. Dies
pedal niedergedrückt wird. Der Minimalwert, den rührt daher, daß der Reibwert inzwischen schon jender
Bremsdruck praktisch bei jedem Absinken er- seits des Maximums im Sinken begriffen ist, so daß
reicht, ist für das jeweilige Regelsystem fest einge- die von der Fahrbahn her am Rad wirkende Reistellt
oder steht doch in einer festen Relation zu dem 35 bungskraft Pr bzw. das Reibungsmoment Mr gegen-Maximalwert.
Die Art und Weise, wie der Minimal- über dem konstanten Bremsmoment Mb absinkt,
wert bei den verschiedenen Systemen im einzelnen Nachdem nun aber mit Ablauf der Ansprechzeit ta
eingestellt wird, ist bei dieser Betrachtung bedeu- der Bremsdruck fällt, sinkt Mb in kurzer Zeit unter
tungslos. Wichtig ist jedoch, daß der Bremsdruck MT, das Rad wird langsamer verzögert und schließständig zwischen zwei weit auseinanderliegenden 40 lieh beschleunigt, wobei seine Umfangsgeschwindig-Drücken
schwankt und dabei stets sehr viel höher keit vR womöglich über vP ansteigt. Zum Zeitpunkt /2,
ansteigt und sehr viel weiter absinkt, als zu einer zu dem der Verzögerungsgrenzwert wieder erreicht
»optimalen Bremsung« wünschenswert wäre, da der ist, leitet der Geber den Druckanstieg wieder ein.
Haftreibungsbeiwert μ nicht im optimalen Bereich Vorher vergeht jedoch auch hier eine Ansprechzeit ta.
ausgenutzt wird. 45 Solange P = Pmin und damit auch Mb konstant bleibt,
Dies soll an Hand der F i g. 1 bis 4 näher erläutert richtet sich die Beschleunigung nach dem Reibungswerden, von denen moment Mn d. h. nach dem vom Schlupf abhängigen
Fig. 1 die bekannte Abhängigkeit des Reibungs- Reibwert μ.
beiwertes zwischen Fahrbahnoberfläche und Rad Dieser durchläuft jetzt sein Maximum in umge-
vom Schlupf zeigt, während in 50 kehrter Richtung und fällt dann auf einen niedrigen
Fig. 2 der Geschwindigkeitsverlauf und in Wert bei sehr kleinem Schlupf ab. Da jetzt aber der
F i g. 3 der Bremsdruckverlauf über der Zeit wäh- Bremsdruck nach Ablauf von ta wieder steigt, wird
rend einiger Arbeitszyklen des früher vorgeschlage- das Rad wiederum stärker verzögert, bis bei t3 der
nen Gleitschutz-Bremssystems schematisch darge- folgende Arbeitszyklus beginnt,
stellt ist; 55 Der Nachteil der bisher in Kauf genommenen
Fig. 4 bringt die Skizze eines Fahrzeugrades mit starken Schwankungen des Bremsdruckes zwischen
druckmittelbetätigter Trommelbremse als Beispiel zwei Werten liegt aber nicht nur darin, daß der
für die Wirkungsrichtungen der beteiligten Kräfte, Bremsvorgang nicht optimal und daher der Brems-
Momente und Geschwindigkeiten. weg länger ist, als er an sich sein könnte. Es hat sich
Der Haftreibungswert (im folgenden einfach Reib- 60 auch ergeben, daß von den Rädern, die ja infolge
wert) ist in Fig. 1 mit μ und der Schlupf mit s be- der Bremsdrucksteuerung laufend stark verzögert
zeichnet. Schlupf bedeutet das Verhältnis der Diffe- und wieder stark beschleunigt werden, Stöße und
renz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit vr und außerordentlich hohe mechanische Schwingungs-
der Umfangsgeschwindigkeit v^ des Rades zur Fahr- beanspruchungen auf die Radaufhängungen bzw. auf
Zeuggeschwindigkeit, also 65 das Achsausgleichsgetriebe und die weiteren Antriebselemente
ausgehen. Gefährlich sind insbeson-
s — ZlH^JL . 100 (°/o). dere die an den Vorderrädern zu beobachtenden
ν,.- Spurschwingungen (Radebenen abwechselnd konver-
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gierend und divergierend). An der Kardanwelle kann auch durch entsprechende Ausbildung des
treten erstaunliche Torsionswinkel auf. Auslaßventils oder durch bauliche Vereinigung von
Auslaßventil und Drossel erreicht werden. ■
Aufgabe und Losung Es kann von Vorteil sein, wenn die Druckabfall-
Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung 5 kennlinie einen geknickten Verlauf hat, der Druck
darin, den Bremsvorgang in stärkerem Maße »kon- also zunächst sehr steil und dann flacher abfällt. Dies
tinuierlich« zu machen, d. h., den Bremsdruckverlauf wird dadurch erreicht, daß eine zweite parallel gebesser
demjenigen Verlauf anzupassen, welcher un- führte Druckminderleitung vorgesehen und in dieser
abhängig von der Beschaffenheit der Fahrbahnober- Leitung ein weiteres Auslaßventil und eine weitere
fläche eine optimale Bremsung ergibt. io Drossel eingeschaltet sind, wobei in der Schaltvor-
Es wird also angestrebt, den Schlupf der Räder richtung in an sich bekannter Weise ein das Auslaßmöglichst
lange und möglichst nahe auf dem Wert ventil steuernder und auf einen höheren Verzögezu
halten bzw. um den Wert pendeln zu lassen, wel- rungsgrenzwert eingestellter zusätzlicher Sensor vorcher
dem Reibwertmaximum entspricht. Diese Auf- gesehen ist. Es kann auch ein Sensor Verwendung
gäbe wird durch die im Hauptanspruch angegebene 15 finden, der mit einem zweiten Kontakt mit anderer
Erfindung gelöst. Einstellung ausgerüstet ist.
Beim Erfindungsgegenstand findet in vorteilhafter Die Drosseln können temperaturkompensiert sein,
Weise eine Bremsdruckerniedrigung nur so weit statt, so daß die Zeitfunktion, nach welcher der Brems-
daß das Rad anschließend während der von der druck absinkt, möglichst unabhängig von der Tempe-
Haltevorrichtung bestimmten Haltezeit das Maximum 20 ratur ist. Praktisch läßt sich dies dadurch erreichen,
des Reibungsbeiwertes durchläuft. Dabei wird bei daß man die Drossel als ringförmigen Spalt zwischen
jedem Bremszyklus innerhalb einer Gesamtbremsung der Wandung einer Durchflußöffnung und einem
nur relativ wenig Druckmittel verbraucht, so daß vor der Öffnung stehenden oder teilweise in diese
neben diesem Vorteil die Anzahl der möglichen hineinragenden Verschlußkörper ausbildet. Den Ver-
Bremszyklen ganz allgemein gesteigert werden kann. 25 Schlußkörper kann man aus einem Werkstoff mit
Das Wesen der Erfindung besteht also darin, den großem Wärmeausdehnungsbeiwert herstellen. Je
Bremsdruck nicht bis zu einer vorher festgelegten nachdem, wie man außerdem die Länge des Ver-
und im Normalfall viel zu niedrigen Mindestgrenze schlußkörpers und gegebenenfalls den Grad seiner
abfallen zu lassen, sondern auf den Bremsdruck Verjüngung wählt, ergeben sich verschiedene Funkwährend
der Zeit des Absinkens Einfluß zu nehmen, 30 tionen für die Verengung des Durchflußquerschnittes
und zwar entsprechend dem jeweiligen Reibverhalten bei steigender Temperatur. Damit läßt sich die Temdes
Rades, das, wie bekannt, an der Drehverzöge- peraturabhängigkeit der Druckmittelviskosität berung
gemessen wird. Dies verlangt extrem schnell liebig kompensieren. Eine andere Weiterbildung des
arbeitende Ventile oder sonstige Steuereinrichtungen Erfindungsgegenstandes besteht darin, nicht nur die
und unter Umständen eine Beeinflussung der Zeit- 35 Zeitfunktion des Druckabfalles, sondern auch die
funktion des ursprünglichen, durch diese Steuerein- Zeitfunktion des Druckanstieges abzuflachen, d. h.
richtungen unbehinderten Druckabfalles. auch in die Hauptbremsleitung bzw. in mindestens
Diese Zeitfunktion ist nötigenfalls durch Drossel- einen ihrer Zweige eine gegebenenfalls temperatur-
elemente in der Druckminderleitung abzuflachen. kompensierte Drossel einzufügen.
40 Um nicht das ganze Druckmittelvolumen, das nötig
Vorteilhafte Ausgestaltungen istj um die Bremsbacken zur Anlage zu bringen,
Mit besonderem Vorteil ist die Schaltvorrichtung durch die Drossel und das Einlaßventil pressen zu
in den Stromkreisen beider Ventile, die Haltevorrich- müssen, wozu eine erhebliche Zeit notwendig wäre,
tung aber nur im Stromkreis des Einlaßventils an- wird vorgeschlagen, die Drossel und gegebenenfalls
geordnet. Dabei ist die Schaltstrecke der Haltevor- 45 das Einlaßventil mittels eines Druckbegrenzerventils
richtung in Reihe mit einer Diode parallel zu der mit größerem Durchflußquerschnitt als die Drossel zu
Schaltstrecke der Schaltvorrichtung geschaltet und überbrücken. Unter einem Druckbegrenzerventil soll
der Verbindungspunkt von Diode und Haltekontakt ein Ventil verstanden sein, das nur vom Druck an
zur Magnetwicklung des Einlaßventils und das der Abflußseite betätigt wird und geöffnet ist, sofern
diodenseitige Ende der Parallelschaltung zur Magnet- 50 dieser unterhalb des Schaltdruckes liegt. Ein solches
wicklung des Auslaßventils geführt, wobei die Strom- Ventil läßt sich dadurch verwirklichen, daß der
quelle zwischen dem anderen Ende der Parallel- Ventilkörper in Schließrichtung von einer schwachen
schaltung und den freien Anschlüssen der Magnet- Feder und in Öffnungsrichtung von einer dem Druck
wicklungen der Ventile liegt. hinter der Drossel bzw. dem Bremsdruck ausge-
Erfindungsgemäß kann die Haltevorrichtung als 55 setzten federnden Membran beeinflußt ist.
hydraulisch wirkende Haltevorrichtung ausgebildet Im vorhergehenden wurde gesagt, daß der Bremssem und dabei aus einem an sich bekannten Druck- druck während der Haltezeit »annähernd« konstant schalter, einem Druckminderventil und einer Drossel gehalten wird. Dies soll auch die Möglichkeit einbestehen, worin das Druckminderventil und die. schließen, daß er ganz langsam wächst; so langsam Drossel in je einem Parallelzweig der Druckminder- 6° nämlich, daß der Verzögerungsgeber nicht vor Ableitung eingeschaltet sind und der Druckschalter an lauf der Haltezeit wieder anspricht. Dadurch wird den Druckraum zwischen dem Auslaßventil und den der Reibwert, welcher sich während der Haltezeit Parallelzweigen angeschlossen ist. Eine Weiter- stabil einstellt, dem Maximum noch ein wenig näher bildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, gebracht. Es wird also im Rahmen des erfindungszusätzlich eine Drossel in der Druckminderleitung, 65 gemäßen Grundgedankens eine weitere Verbesserung also der vom Bremsbetätigungszylinder ins Freie oder erzielt.
hydraulisch wirkende Haltevorrichtung ausgebildet Im vorhergehenden wurde gesagt, daß der Bremssem und dabei aus einem an sich bekannten Druck- druck während der Haltezeit »annähernd« konstant schalter, einem Druckminderventil und einer Drossel gehalten wird. Dies soll auch die Möglichkeit einbestehen, worin das Druckminderventil und die. schließen, daß er ganz langsam wächst; so langsam Drossel in je einem Parallelzweig der Druckminder- 6° nämlich, daß der Verzögerungsgeber nicht vor Ableitung eingeschaltet sind und der Druckschalter an lauf der Haltezeit wieder anspricht. Dadurch wird den Druckraum zwischen dem Auslaßventil und den der Reibwert, welcher sich während der Haltezeit Parallelzweigen angeschlossen ist. Eine Weiter- stabil einstellt, dem Maximum noch ein wenig näher bildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, gebracht. Es wird also im Rahmen des erfindungszusätzlich eine Drossel in der Druckminderleitung, 65 gemäßen Grundgedankens eine weitere Verbesserung also der vom Bremsbetätigungszylinder ins Freie oder erzielt.
zu einem nahezu drucklosen Aufnahmebehälter Praktisch erreicht man ein solch langsames Anführenden
Leitung anzuordnen. Die Drosselwirkung wachsen des Bremsdruckes durch ein Leck im Ein-
laßventil oder durch eine das Ventil und gegebenenfalls
die zugehörige Drossel überbrückende spezielle Leckdrossel. Neben der hydraulischen Ausbildung
ist eine elektrisch wirkende Haltevorrichtung, die an sich bekannt ist und aus einer Zusammenschaltung
von -RC-Gliedern besteht, von besonderem Vorteil.
Im Rahmen einer Transistorschaltung läßt sich auch mit temperaturabhängigen Schaltelementen die
Forderung erfüllen, die Haltezeiten bei tiefen Temperaturen im Vergleich zu höheren Temperaturen
zu verlängern. Dieser Maßnahme liegt der Gedanke zugrunde, daß im Winter bei tiefen Außentemperaturen
die Fahrbahn erfahrungsgemäß oft besonders glatt ist. Bei glatter Fahrbahn sind aber sonders viele
Arbeitszyklen nötig. Durch Verlängerung der Haltezeit wird der einzelne Arbeitszyklus verlängert und
damit in einer bestimmten Zeit weniger Druckmittel abgelassen als bei häufigerer Folge. Man nimmt dabei
nur in Kauf, daß beim stellenweisen Auftreten von griffigeren Fahrbahnpartien die Chance, den Bremsdruck
wieder erhöhen zu können, in einem etwas geringeren Maß ausgenutzt wird. Es ist also wichtig,
die Haltezeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Regelzyklen zu ändern, indem am Ende der Druckminderleitung
eine volumenveränderliche Speicherkammer vorgesehen ist, die in getrieblicher Verbindung
mit einer Drossel in der Druckminderleitung steht.
Figurenbeschreibung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Im einzelnen zeigt
F i g. 5 ein einfaches Ausführungsbeispiel ohne
einzeln ausgebildete Drosseln,
Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Klarstellung der
Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 5,
F i g. 7 ein Druck-Zeit-Diagramm,
F i g. 8 eine zweite und wesentlich erweiterte erfindungsgemäße Anordnung,
F i g. 9 ein nur schematisch gezeigtes Ausführungsbeispiel mit zwei parallelen Druckminderleitungen
und zwei Verzögerungsgebern verschiedener Einstellung,
Fig. 10a und 10b den angestrebten Bremsdruckverlauf
über eine längere Zeit,
Fig. 11 ein Druck-Zeit-Diagramm der hydraulischen
Halteeinrichtung nach F i g. 8,
F i g. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Leckdrossel und
Fig. 13 das Druck-Zeit-Diagramm zu Fig. 12.
In F i g. 5 ist eine längliche Verbindungskammer 1 gezeigt, welche drei Anschlußstellen 2 bis 4 aufweist.
Anschluß 2 steht über eine gestrichelt dargestellte Rohrleitung mit einem Hauptbremszylinder 5 in Verbindung,
der durch ein Bremspedal 6 betätigt wird. Vom Anschluß 3 führt eine Leitung zu einem Radbremszylinder
7, welcher zwei Bremsbacken 8 einer Trommelbremse betätigt. Ebenso gut können auch
mehrere Radbremsen angeschlossen sein. Der dritte Anschluß 4 führt zu einem praktisch drucklosen
Raum, also z. B. zu dem Druckmittelsammelgefäß, welches bei Flüssigkeitsbremsen oft mit dem Hauptbremszylinder
baulich vereinigt ist, zum Sammelbehälter einer Pumpenbremse, zu einer Speicherkammer
oder bei Luftdruckbremsen ins Freie.
Zwei magnetgesteuerte Ventile V1 und V2 öffnen
oder schließen die Anschlußstellen 2 und "4. Das Ventil V1 besteht aus einem Ventilkörper 9, einem
mit diesem fest verbundenen Anker 10 und einer Magnetwicklung 11. Das Ventil wird durch eine Zugfeder
12 normalerweise in geöffneter Stellung gehalten und schließt, wenn die Magnetwirkung 11 erregt
ist. Das andere Ventil V2 besteht entsprechend aus einem Ventilkörper 13, Anker 14 und Magnetwicklung
15. Es wird jedoch normalerweise durch eine Feder 16 in geschlossener Stellung gehalten und
ίο öffnet nur, wenn die Magnetwicklung 15 erregt ist.
Die Wicklungen sind über je einen Kontakt a an einer Stromquelle 17 angeschlossen. Die Kontakte
werden gemeinsam von einem Verzögerungsgeber 18 betätigt. Parallel zu dem Kontakt a, welcher mit der
Magnetwicklung 11 in Reihe geschaltet ist, liegt ein weiterer Kontakt b, welcher von einer Halteeinrichtung
19 gesteuert wird. Selbstverständlich können an Stelle der mechanischen Kontakte auch Halbleiter
oder andere Schaltelemente verwendet werden.
Es ist davon auszugehen, daß der Strömungswiderstand der Ventile im Hinblick auf die erforderliche
Drosselwirkung genau ausgelegt und möglichst einstellbar ist. Auf die Bemessung wird noch näher eingegangen.
Ebenso gut können auch besondere Drossein den Ventilen vor- oder nachgeschaltet sein.
Die Wirkungsweise der Anordnung sei zunächst an Hand der Fig. 6 erläutert. Im oberen Teil dieser
Figur sind die Bewegungen der Kontakte und Ventile angedeutet. Im unteren Teil sind die Fahrzeuggeschwindigkeit
vf, die Radumfangsgeschwindigkeit V^ und die Radverzögerung dv^/dt über der Zeit
aufgetragen. Die drei letztgenannten Kurven sollen sich auf die gemeinsame Grundlinie beziehen.
Zunächst sei angenommen, daß das Bremspedal nur mäßig betätigt wird. Über das geöffnete Ventil V1
wächst dann der Bremsdruck an, und das hier betrachtete Rad wird gegenüber dem Fahrzeug verzögert.
Es wächst also gemäß F i g. 1 der Reibwert mit steigendem Schlupf an. Entsprechend erhöht sich
auch das Reibungsmoment Mt gegenüber dem Bremsmoment
Mb, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, in dem die Radverzögerung ungefähr der Fahrzeugverzögerung
entspricht und der Schlupf konstant bleibt. Dies ist zu Beginn des betrachteten Zeitabschnitts in
F i g. 6 gezeigt. Wird nun die Bremse stärker betätigt und das Rad somit stärker verzögert, dann erreicht
die Radverzögerung den Grenzwert 20. Der Verzögerungsgeber 18 stellt dies fest, d. h., es schließen die
Kontakte a. Nach Ablauf der Ansprechzeit ία* wechsein
beide Ventile ihre Stellung. Da die Hauptdruckleitung nun abgeriegelt ist, kann der Bremsdruck
nicht weiter ansteigen. Er fällt vielmehr nach der durch die Strömungswiderstände bestimmte Zeitfunktion
ab, da das Druckmittel durch Ventil 1/2 und gegebenenfalls durch eine zusätzliche Drossel
aus dem Radbremszylinder abströmen kann.
Das Bremsmoment geht jedoch nicht genau synchron mit dem Bremsdruck. Es eilt vielmehr ein
wenig hinterher, und zwar besonders deutlich bei Bremsen mit Selbstverstärkung, den sogenannten
Servobremsen. Mit dem Sinken des Bremsdruckes steigt daher die Bremsverzögerung noch etwas an,
überschreitet ein Maximum und sinkt danach ebenfalls wieder ab. Beim Durchlaufen des Grenzwertes
20 öffnet der Verzögerungsgeber seine beiden Kontakte α wieder. Dies wirkt sich jedoch nur auf V2
aus, da inzwischen die Halteeinrichtung, auf die später noch näher eingegangen wird, den Kontakt b
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geschlossen hat. Magnetwicklung 11 bleibt damit erregt und V1 geschlossen. Nach Ablauf der Ansprechzeit
/„* schließt auch F2, und von hier ab bleibt der
Bremsdruck annähernd konstant. Das Bremsmoment ist inzwischen schon kleiner als das Reibungsmoment
geworden, so daß das Rad sich wieder beschleunigt. Wenn F2 schließt, ist der Schlupf jedoch größer als
20 °/o. Der Arbeitspunkt ist also rechts des Reibwertmaximums in der μ-s-Kurve (vgl. Fig. 1). Mit abnehmendem
Schlupf wandert von hier aus das Reibungsmoment über das Maximum, erreicht dann beim Nulldurchgang der Verzögerungskurve denselben
Wert wie das Bremsmoment und sinkt danach noch etwas weiter ab, bis das ursprüngliche Gleichgewicht
zwischen Bremsmoment und Reibungsmpment bei einem konstanten Schlupfwert wieder hergestellt
ist. Erst jetzt öffnet der Kontakt b und danach das Ventil.Fj wieder. Bis zu diesem Zeitpunkt
reicht die Haltezeit th. Der Bremsdruck beginnt sich
nun von neuem aufzubauen, bis beim erneuten Ansprechen des Verzögerungsgebers der nächste Arbeitszyklus
beginnt. Erfahrungsgemäß nähert sich mit jedem folgenden Arbeitszyklus der vorgenannte konstante
Schlupfwert dem das Reibwertmaximum erbringenden Schlupfwert immer weiter an. Der Reibwert
spielt sich auf das Maximum ein.
Vergleicht man den Verlauf der Radumfangsgeschwindigkeit mit dem in F i g. 2 gezeigten Verlauf,
so wird ersichtlich, daß die Umfangsgeschwindigkeit nicht so stark abfällt und nach dem relativ steilen
Abfall wesentlich langsamer wieder ansteigt. Das Rad bleibt somit insgesamt viel langer in dem
Schlupfbereich, der eine hohe Reibungskraft am Radumfang und damit eine starke Fahrzeugverzögerung
erbringt. Dies ist allerdings aus der gewählten Darstellung nicht ersichtlich, da als Fahrzeuggeschwindigkeit
vF nur ein mittlerer Wert angenommen wurde, welcher nicht unmittelbar vom Bremsvorgang
an dem betrachteten Rad abhängt.
Dieser nützliche Effekt setzt voraus, daß der Bremsdruck einerseits zwar schnell abfällt, andererseits
aber während des Abfalls aufgefangen werden kann. Daher muß die Ansprechzeit ia* deutlich kleiner
als die Druckabfallzeit ί6* sein, wie in F i g. 7
dargestellt. Bei einer Ansprechzeit von z. B. 3 Milli-Sekunden ist daran gedacht, durch Einstellung der
Drossel die Druckabfallzeit etwa gleich 30 Millisekunden zu machen, bezogen auf etwa Pmax = 100 atü
und Pmin = 20 atü. Die Haltezeit th soll dagegen 200
oder 300 Millisekunden betragen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, auch den Druckanstieg 'so weit zu
drosseln, daß mittels des Zeitpunktes des Gebersignals auf die Höhe der Druckspitze Einfluß genommen
werden kann. Besonders bedeutungsvoll ist die Abflachung des Druckanstiegs wiederum bei
Servobremsen wegen der schon erwähnten Nacheilung, des Bremsmomentes.
Der Ablauf mehrerer Arbeitszyklen innerhalb des gesamten Bremsvorganges läßt sich am besten an
Hand des zeitlichen Bremsdruckverlaufes, wie in Fig. 10 gezeigt, erklären. Hier, wie auch in Fig. 7,
sind die Druckänderungen der Einfachheit halber zeitproportional dargestellt. In Wirklichkeit folgen
sie mehr oder weniger genau einer Exponentialfunktion. Das hat aber nur die vorteilhafte Folge, daß die
Genauigkeit der Einflußnahme auf den sich ändernden Druck vom Druckniveau abhängt. Bei glatter
Fahrbahn, d. h. niedrigem Bremsdruck, wird die Einstellung des richtigen Druckwertes genauer, was
durchaus erwünschenswert ist.
In Fig. 10 ist angenommen, daß die Ventile strömungsmäßig
so ausgebildet sind oder zusammen mit ihren Drosseln etwa in der Bauart nach F i g. 8 so
wirken, daß der Druckabfall etwa 5mal so schnell von statten geht wie der Druckanstieg. Der Druckabfall
kann nicht beliebig flach gemacht werden, weil sonst das Bremsmoment M0 das ebenfalls schnell
sinkende Reibungsmoment Mr nicht mehr einholt. Femer wird Wert darauf gelegt, daß auch bei einer
relativ kleinen Fahrzeuggeschwindigkeit noch ein Arbeitszyklus abläuft. Bekanntlich wird ja mit kleiner
werdenden Geschwindigkeiten die Vermeidung von Blockierungen immer schwieriger, da die Zeit
zwischen dem Auftreten einer meßbar erhöhten Verzögerung und dem Radstillstand kürzer wird. Erfahrungsgemäß
kann man z. B. mit der schon angegebenen Druckabfallzeit tb,t und mit Ventilen der angegebenen
Ansprechzeit ta» aus einer Geschwindigkeit
von 10 km/h noch ein rechtzeitiges Ansprechen des Verzögerungsgebers erreichen, d. h. eine Blokkierung
vermeiden. Dies ist als ausreichend anzusehen. Beim Druckanstieg ist diese Bemessungsgrenze nicht gegeben, so daß er flacher sein kann.
Allenfalls könnte die Zeit bis zum ersten Wirksamwerden der Bremse infolge der Drosselung zu lang
werden. Hier sind notfalls aber Abhilfsmaßnahmen möglich, auf die später noch näher eingegangen wird.
Zur Platzersparnis sind die Schaubilder Fig. 10a
und 10 b während der einzelnen Haltezeiten bzw. während des anfänglichen Druckanstiegs unterbrochen.
Diese Zeitraffung ist durch Stricheln der Linienzüge an den Unterbrechungsstellen angedeutet.
Zu Beginn des Bremsvorganges steigt der Druck von Null bis über die strichpunktiert angedeutete
Blockiergrenze 21 an. Darunter ist derjenige Bremsdruckpegel zu verstehen, mit dem oder oberhalb
dessen das Rad über kurz oder lang zum Blockieren kommt. Bei einem bestimmten Fahrzeug ist also die
Blockierungsgrenze ein Abbild der Griffigkeit der Fahrbahn. Bei ti ist die Verzögerung so groß geworden,
daß der Verzögerungsgeber Kontakt gibt. Nach Ablauf der Ansprechzeit bei t5 schalten beide
Ventile um, und der Druck sinkt wieder unter die Blockiergrenze ab. Bei i0 öffnet der Verzögerungsgeber seinen Kontakt a' wieder, bei t7 schließt F2,
und von da ab bleibt dann der Druck während der Haltezeit konstant. Die Ansprechzeiten und die
Haltezeit sind bei dem folgenden gleichartigen Arbeitszyklus schon einmal beispielhaft angegeben.
Während der bei i8 beginnenden Haltezeit möge
nun die Fahrbahn griffiger geworden sein. Die Blockiergrenze ist also nach oben gewandert. Von
hier ab ist der konstant gehaltene Bremsdruck niedriger, als er, ohne ein Blockieren zu verursachen, sein
könnte. Dieser Zustand ändert sich aber sofort, wenn der Druck von t9 ab wieder zu steigen beginnt. Er
steigt jetzt nämlich höher als zuvor, da die Radverzögerung später als in den vorhergehenden Fällen
den Grenzwert erreicht. Nach dem erneuten Absinken des Druckes, beginnend bei i10, liegt der
Druck wieder um den gleichen geringen Betrag unterhalb der neuen Blockiergrenze wie bisher. Auch
in den beiden folgenden Arbeitszyklen wird dieser Druck erneut eingestellt.
Der umgekehrte Fall ereignet sich bei i12. Hier
wird die Fahrbahn glatter, die Blockiergrenze sinkt
11 12
plötzlich ab. Zu diesem Zeitpunkt ist die bei tn be- 10 atü eingestellt. Die Drossel 25 ist wie die Drossel
ginnende Haltezeit noch nicht abgelaufen. Trotzdem 27 aufgebaut aus einem Gehäuse 30 und einem Vererfaßt
dies der Verzögerungsgeber sofort, und der Schlußkörper 31 aus Kunststoff, der in eine Gewinde-Druck
fällt auf eine entsprechend tiefere Stufe. Das- bohrung des Gehäuses eingeschraubt ist. Der Verselbe
wiederholt sich bei i13, wo der Sprung noch 5 Schlußkörper verjüngt sich konisch zu einer im
größer ist. Von tu ab läuft dann eine neue ununter- Innern des Gehäuses liegenden Spitze und ragt mit
brochene Haltezeit, welcher sich noch zwei Druck- dieser in die Mündung der Hauptdruckleitung hinerhöhungen
anschließen. Nach i15 möge das Fahr- ein. Dadurch entsteht ein ringförmiger Schlitz zwizeug
endlich zum Stillstand kommen. Nach Ablauf sehen dem Konus und dem Rad der Gehäusebohder
Haltezeit steigt der Druck daher auf seinen io rung, welcher sich je nach der temperaturabhängigen
Höchstwert an, sofern der Fahrer nicht schon vorher Dehnung des Verschlußkörpers weitet oder verengt,
das Bremspedal losgelassen hat. Daraufhin sinkt der Es ist davon auszugehen, daß das Druckmittel bei
Druck wieder auf Null ab, was nicht dargestellt ist. höherer Temperatur dünnflüssiger wird und daß dann
Mit der Erfindung wird auf diese Weise eine ein größeres Druckmittelquantum durchfließt, so daß
ständige Neuanpassung des Bremsdruckes an die je- 15 die Drosselwirkung abnimmt. Durch die temperaturweiligen
Fahrbahnverhältnisse erreicht, auch wenn abhängige Veränderung des Durchflußquerschnitts
sich diese während des Bremsvorganges ändern. Die wird erreicht, daß die mittlere Durchflußmenge je
Druckerhöhungen, welche mit Ablauf der einzelnen Zeiteinheit und damit die Zeitfunktion der jeweilgen
Haltezeiten ausgelöst werden, stellen gewissermaßen Druckänderung unverändert bleibt,
»periodische Fahrbahntests« dar. Sie haben das Ziel, ao Die Speicherkammer steht unter der Wirkung einer festzustellen, ob die Fahrbahn nicht inzwischen griffi- sehr schwachen Druckfeder 32. Diese ist so ausgeger geworden ist und eine Erhöhung des Brems- legt, daß sie den Balgen zusammendrücken und über druckes erlaubt. Andererseits ist das Regelsystem ein Rückschlagventil 33 in die Hauptdruckleitung ständig in der Lage, festzustellen, daß die Fahrbahn entleeren kann, sofern dort kein Druck vorhanden glatter geworden ist. In dieser Hinsicht findet ein 25 ist. Die Entleerung erfolgt also jeweils nach Abschluß »permanenter Fahrbahntest« statt. Der Bremsdruck eines Bremsvorganges. Für das Verständnis des folbleibt also, abgesehen von den relativ kurzzeitigen genden ist es wichtig, daß durch die Speicherkammer Testvorgängen, knapp unterhalb der Blockiergrenze. 28 und durch das Druckminderventil 26 die Druck-Wenn sie sinkt, wird er sofort nachgestellt und wenn absenkung nicht behindert und praktisch auch nicht sie steigt, spätestens nach Ablauf der etwa 300 Muli- 30 beeinflußt wird. Allein die Drossel 27 bestimmt die Sekunden dauernden Haltezeit. Damit wird der vor- Geschwindigkeit der Druckabsenkung bis zur Minhandene Reibwert zwischen Fahrbahn und Rad fast destdruckgrenze.
immer voll ausgenutzt. Außer dem Hauptzweck der Speicherkammer, auf
»periodische Fahrbahntests« dar. Sie haben das Ziel, ao Die Speicherkammer steht unter der Wirkung einer festzustellen, ob die Fahrbahn nicht inzwischen griffi- sehr schwachen Druckfeder 32. Diese ist so ausgeger geworden ist und eine Erhöhung des Brems- legt, daß sie den Balgen zusammendrücken und über druckes erlaubt. Andererseits ist das Regelsystem ein Rückschlagventil 33 in die Hauptdruckleitung ständig in der Lage, festzustellen, daß die Fahrbahn entleeren kann, sofern dort kein Druck vorhanden glatter geworden ist. In dieser Hinsicht findet ein 25 ist. Die Entleerung erfolgt also jeweils nach Abschluß »permanenter Fahrbahntest« statt. Der Bremsdruck eines Bremsvorganges. Für das Verständnis des folbleibt also, abgesehen von den relativ kurzzeitigen genden ist es wichtig, daß durch die Speicherkammer Testvorgängen, knapp unterhalb der Blockiergrenze. 28 und durch das Druckminderventil 26 die Druck-Wenn sie sinkt, wird er sofort nachgestellt und wenn absenkung nicht behindert und praktisch auch nicht sie steigt, spätestens nach Ablauf der etwa 300 Muli- 30 beeinflußt wird. Allein die Drossel 27 bestimmt die Sekunden dauernden Haltezeit. Damit wird der vor- Geschwindigkeit der Druckabsenkung bis zur Minhandene Reibwert zwischen Fahrbahn und Rad fast destdruckgrenze.
immer voll ausgenutzt. Außer dem Hauptzweck der Speicherkammer, auf
In der Anordnung nach F i g. 8 findet sich wieder den im folgenden eingegangen wird, hat sie zudie
Verbindungskammer mit den Ventilen F1 und F2 35 sammen mit dem Rückschlagventil 33 den Vorteil,
und ihren Magnetwicklungen 11 und 15. Der elek- daß eine eigene Rücklauf leitung zu einem entfernt
irische Schaltplan unterscheidet sich gegenüber dem liegenden Druckmittelsammelgefäß entbehrlich wird,
der F i g. 5 dadurch, daß die beiden Kontakte α Die gesamte Drucksteuereinheit kann vielmehr komdurch
einen einzigen Kontakt a' ersetzt sind und daß pakt gebaut und mit den Anschlüssen 24 und 24 a in
zwischen der Magnetwicklung 11 und diesem Kon- 40 die Druckmittelleitungen, welche zu den Radbremstakt
ein Gleichrichterventil 22 eingeschaltet ist. Der zylindern führen, eingeschaltet werden. Dieser Vor-Aufwand
wird dadurch verringert und die Betriebs- teil ist vor allen Dingen bei der Nachrüstung von
licherheit erhöht. Der bisherige Kontakt b ist durch schon vorhandenen Fahrzeugen mit der erfindungseinen
Kontakt V ersetzt, welcher das Ventil und den gemäßen Einrichtung von Bedeutung.
Kontakt a' überbrückt, b' wird über eine mechanische 45 Eine andere Weiterbildung gegenüber F i g. 5 ist Verbindung von einer Druckdose 23 betätigt. Die das zwischen Hauptdruckleitung und Radbremselektrische Wirkungsweise dieser Schaltung ist die- zylinder direkt eingeschaltete Druckbegrenzungsselbe wie in Fig. 5. Wenn a' geschlossen ist, kann ventil 34. Die Ventilkugel 35 wird von einer sehr der Strom vom Pluspol der Batterie 17 über die schwachen Feder 36 auf ihren Sitz gedrückt. Auf der Magnetwicklung 15 und in gleicher Weise über die 50 anderen Seite steht der Kugel ein Stift 37 gegenüber, Magnetwicklung 11 und das in dieser Richtung lei- der an einer Membran 38 befestigt ist und unter der tende Ventil 22 zum Minuspol zurückfließen. Ist d Wirkung einer Feder 39 steht, die mit der Schraube dagegen geöffnet und V geschlossen, dann kann der 40 eingestellt werden kann. Die Rückstellkraft der Strom nur über Magnetwicklung 11 fließen, da das Membran zusammen mit der Feder 39 ist so bemes-Ventil in der umgekehrten Richtung den Strom 55 sen, daß der Stift 37 die Kugel von ihrem Sitz absperrt, drückt, sobald der Bremsdruck unter Pmin sinkt.
Kontakt a' überbrückt, b' wird über eine mechanische 45 Eine andere Weiterbildung gegenüber F i g. 5 ist Verbindung von einer Druckdose 23 betätigt. Die das zwischen Hauptdruckleitung und Radbremselektrische Wirkungsweise dieser Schaltung ist die- zylinder direkt eingeschaltete Druckbegrenzungsselbe wie in Fig. 5. Wenn a' geschlossen ist, kann ventil 34. Die Ventilkugel 35 wird von einer sehr der Strom vom Pluspol der Batterie 17 über die schwachen Feder 36 auf ihren Sitz gedrückt. Auf der Magnetwicklung 15 und in gleicher Weise über die 50 anderen Seite steht der Kugel ein Stift 37 gegenüber, Magnetwicklung 11 und das in dieser Richtung lei- der an einer Membran 38 befestigt ist und unter der tende Ventil 22 zum Minuspol zurückfließen. Ist d Wirkung einer Feder 39 steht, die mit der Schraube dagegen geöffnet und V geschlossen, dann kann der 40 eingestellt werden kann. Die Rückstellkraft der Strom nur über Magnetwicklung 11 fließen, da das Membran zusammen mit der Feder 39 ist so bemes-Ventil in der umgekehrten Richtung den Strom 55 sen, daß der Stift 37 die Kugel von ihrem Sitz absperrt, drückt, sobald der Bremsdruck unter Pmin sinkt.
Das Druckmittel tritt, vom Hauptbremszylinder Dieses Ventil hat den Zweck, die Anlegezeit der
oder einer anderen Druckquelle kommend, bei 24 in Bremse am Anfang des Bremsvorganges zu ver-
die hydraulische Anlage ein. Es fließt über eine kürzen. Die relativ große Druckmittelmenge, welche
Drossel 25 und das geöffnete Einlaßventil F1 sowie 60 in das Bremssystem einfließen muß, bis die Brems-
über den Ausgang 24 a der Anordnung und baut den backen anliegen und die Rohrleitungen sich gedehnt
Druck im Radbremszylinder 7 auf. Die Druckabsen- haben, kann zunächst unbehindert durch das ge-
kung vollzieht sich bei geöffnetem Auslaßventil F2 öffnete Druckbegrenzungsventil 34 fließen. Erst von
über ein Druckminderventil 26 und eine gleichartige dem schon genannten Druck von 10 atü ab schließt
Drossel 27. Das Druckmittel sammelt sich dann in 05 das Ventil, so daß nun die Anstiegsgeschwindigkeit
einer als Balgen ausgebildeten Speicherkammer 28. des Bremsdruckes allein von der Drossel 25 abhängt.
Das Druckminderventil 26 wird an einer Schraube 29 Weiter sind gemäß F i g. 8 Vorkehrungen getroffen,
auf den sogenannten Minimaldruck Pmin von etwa die Haltezeit, d, h. in diesem Falle die Betätigung
des Schalters b' zu bestimmen und zu beeinflussen. Dazu dient eine kleine Drossel 41, welche zum
Druckminderventil 26 parallel geschaltet ist, zusammen mit der als Druckgeber wirkenden Druckdose
23. Mit dem Verschlußkörper der Drossel 41 steht ein Ritzel 42 in drehfester Verbindung, und dieses
steht mit einer Zahnstange 43 im Eingriff. Die Zahnstange ist am Deckel der Speicherkammer 28 befestigt
und stützt sich auf der anderen Seite gegen die Feder 32 ab, so daß sie die Füllbewegung der
Speicherkammer mitmacht.
Die Wirkungsweise dieser hydraulischen Halteeinrichtung wird an Hand von Fig. 11 erläutert. Der
Kontakt b' schließt, sobald der Druck P1 am Ausgang
des Ventils F2 über einen sehr tief liegenden Grenzwert P1, von etwa 0,5 atü ansteigt. Zu Beginn
des Bremsvorganges liegt P1 unter diesem Grenzwert. Der Bremsdruck P steigt an, F2 ist geschlossen. Bei
i1B öffnet V.,. Dadurch gleichen sich die Drücke
schlagartig an. Inzwischen hat der Kontakt b' geschlossen, wie dies auch in F i g. 6 für den entsprechenden
Kontakt b gezeigt ist. Nun fällt P1 zusammen
mit P ab. Bei i17 schließt V2 wieder. P bleibt
konstant, P1 sinkt jedoch über Druckminderventil 26 und Drossel 27 weiter ab, bis bei i18 das Druckminderventil
26 schließt. Von hier ab sinkt P1 entsprechend der Einstellung der Drossel 41 sehr langsam
ab, bis bei tls endlich der Grenzdruck P1* erreicht
ist, V öffnet und der Bremsdruck wieder ansteigt. Die Einstellung der Drossel 41 bestimmt somit
die von t17 bis i19 währende Haltezeit. Die Haltezeit
wird zwar auch noch davon beeinflußt, auf welcher Höhe der Bremsdruck steht. Dieser Einfluß ist aber
von untergeordneter Bedeutung, da das Zeitintervall zwischen i1(i und f18 höchstens etwa 20 Millisekunden,
die Haltezeit jedoch mindestens das Zehnfache davon beträgt.
Wenn sich nun nach mehreren Arbeitszyklen die Speicherkammer füllt, bewegt sich die Zahnstange 43
nach rechts, und der Verschlußkörper der Drossel 41 wird weiter eingeschraubt. Dadurch werden die
Haltezeiten im Laufe des Bremsvorganges verlängert.
Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung ist noch stärker schematisiert. Die dick ausgezogenen Striche stellen
Druckmittelleitungen und die dünn ausgezogenen elektrische Leitungen dar. Es findet sich wieder das
Einlaßventil F1 und ein Auslaßventil V2. Bei 44 ist
die Hauptbremsleitung angeschlossen, bei 45 der Radbremszylinder, und 46 führt zum Sammelgefäß.
In eine zweite Druckminderleitung 47, die ebenfalls zum Sammelgefäß führt, ist ein zusätzliches Auslaßventil
V2" eingeschaltet. V1 und V2' werden, wie in
F i g. 8 gezeigt, geschaltet; der vom Druckgeber 23 betätigte Kontakt beeinflußt lediglich V1.
Der von einem ersten Verzögerungsgeber 18' betätigte Kontakt wirkt sowohl auf V1 als auch auf V2.
Ein dritter Kontakt, der von einem zweiten Verzögerungsgeber 18" betätigt wird, schaltet ausschließlich
V2". Der Verzögerungsgrenzwert des Verzögerungsgebers 18" ist höher gelegt als der des anderen
Gebers. Wenn nun bei sehr starkem Bremsen auf besonders glatter Fahrbahn die durch V2 bewirkte
Druckabsenkung nicht ausreicht und die Verzögerung weiter ansteigt, dann öffnet zusätzlich V2", so
daß der Druck von da ab steiler abfällt. 18" schaltet dann aber auch zuerst wieder in der umgekehrten
Richtung, so daß 18' allein den Druck bestimmt, welcher dann konstant sehalten wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 lehnt sich weitgehend an F i g. 8 an. Die Speicherkammer 28
mit dem zugehörigen Rückschlagventil 33 sowie die Einrichtung zur Verstellung der Drossel 41 fehlen.
Ebenso ist das Druckbegrenzerventil 34 weggelassen. Die nicht gezeigte elektrische Schaltung möge genau
F i g. 8 entsprechen. Im Unterschied zu F i g. 8 ist eine Leckdrossel 50 zwischen der Mündung 24 der
Hauptbremsleitung und dem Ausgang 24 α eingeschaltet. Diese Drossel ist entsprechend der Drossel
41, also gegebenenfalls temperaturkompensiert ausgeführt. Sie überbrückt das Einlaßventil F1 sowie die
vorgeschaltete Drossel 25. Der Durchflußquerschnitt ist außerordentlich klein eingestellt.
Aus F i g. 13 ist die Wirkungsweise ersichtlich. Mit Beginn der Haltezeit, also bei i20, bleibt der Bremsdruck
nicht konstant, sondern wächst sehr langsam an, ohne jedoch bis zum Ablauf der Haltezeit bei t21
die Blockiergrenze 21 zu erreichen. Die Steigung des Druckanstieges bei geöffnetem Einlaßventil wird somit
durch beide Drosseln 25 und 50 gemeinsam eingestellt. Sie beträgt ein Mehrfaches der Steigung
während der Haltezeit. Ebenso wird auch die Steigung des Druckabfalles während der Öffnungszeiten
des Auslaßventils durch die Leckdrossel 50 mit bestimmt. Auch dieser Einfluß kann jedoch durch entsprechende
Einstellung der Drossel 27 einmalig kompensiert werden. Ein Leck am Eingangsventil oder
die hier gezeigte spezielle Leckdrossel 50 bewirkt, daß der Reibwert sein Maximum von rechts nach
links (Fig. 1) noch langsamer durchwandert. Wenn sich danach das Gleichgewicht zwischen Bremsmoment
und Reibungsmoment wieder eingestellt hat, liegt der entsprechende konstante Reibwert näher am
Maximum. Wie mehrere andere der vorher genannten erfindungsgemäßen Einzelmaßnahmen empfiehlt
sich auch die Leckdrossel besonders bei Servobremsen, da diese zum Lösen eine verhältnismäßig
große Druckabsenkung unter die Blockiergrenze erfordern.
Die Erfindung kann auch gemeinsam für die beiden Räder einer Antriebsachse verwendet werden. Es
empfiehlt sich, die durch das Achsausgleichsgetriebe miteinander in Verbindung stehenden Räder mit je
einem Verzögerungsgeber auszustatten. Die parallelgeschalteten Kontakte dieser beiden Geber treten
dann an die Stelle des Kontaktes a' in Fig. 8. Diese beiden Geber sind jedoch im Gegensatz zu der Anordnung
nach F i g. 9 auf den gleichen Verzögerungsgrenzwert eingestellt. Sofern Geber mit Doppelkontakten
gemäß F i g. 5 Verwendung fingen, müssen die entsprechenden Kontakte beider Geber parallel
geschaltet werden.
Bei den Ansprechzeiten ta bzw. ta* wurde bisher
keine Unterscheidung gemacht, ob das entsprechende Ventil öffnet oder schließt. In Wirklichkeit muß jedoch
darauf geachtet werden, daß niemals beide Ventile gleichzeitig geöffnet sein dürfen, da dann
Druckmittel direkt von der Hauptbremsleitung über V0 abfließen könnte. Dieses widerspricht aber dem
W'esen der Erfindung, die ja gerade auf einen minimalen Verbrauch des Druckmittels abstellt. Es muß
also dafür gesorgt werden, daß F1 schneller schließt als F., öffnet. Glücklicherweise ist diese Bedingung in
der Regel von selbst dadurch erfüllt, daß das öffnende Ventil zunächst die auf den Ventilkörper
wirkende Kraft des Druckmittels überwinden muß. Der Ventilkörper des schließenden Ventils wird hin-
gegen ohne diese Hemmung beschleunigt. Dadurch ergibt sich eine um 30 bis 50 % kürzere Ventilschließzeit.
Im strengen Sinne ist also unter der Ansprechzeit am steigenden Ast der Druckkurve die Öffnungszeit
des Ventils F2 zu verstehen. Die Ansprechzeit am abfallenden Ast der Kennlinie ist dagegen genau
genommen die Schließzeit dieses Ventils.
Bei F i g. 5 wurde schon davon ausgegangen, daß die Strömungseigenschaften der Ventile selbst die
Drosselwirkung beinhalten. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, auf einen parallelen Weg über
ein Druckbegrenzungsventil 34 gemäß Fig. 8 zu verzichten, wenn bei der Konstruktion des Einlaßventils
F1 darauf geachtet wird, daß die beim Anlegen der Bremse zu Beginn des Bremsvorganges auftretende
Strömung laminar bleibt, jedoch hart an der Grenze der Turbulenz liegt. Während des Regelvorganges
steht vor dem Eingangsventil ein sehr hoher Druck an. Dieser verursacht dann bei den nachfolgenden
Öffnungsvorgängen von F1 eine turbulente Strömung und damit eine höhere Drosselwirkung.
Durch geschickte Auslegung kann somit erreicht werden, daß während der Regelung fast die gleiche
Druckanstiegsgeschwindigkeit auftritt wie beim ersten Anlegen der Bremse, wo der Druck sich in der
Hauptdruckleitung erst aufbauen muß unter der Wirkung eines Bremsverstärkers oder einer Pumpe
bzw. der Muskelkraft des Fahrers. Auch eine spezielle Temperaturkompensation der Druckänderungsgeschwindigkeit
mag unter diesen Bedingungen entfallen, da nachweislich eine durch Turbulenz erzeugte
Drosselwirkung sich nur sehr wenig mit der Temperatur ändert.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Anpassen des Bremsdrukkes an den jeweils vorhandenen Kraftschluß zwischen
Fahrbahnoberfläche und Lauffläche des Rades bei druckmittelgebremsten Fahrzeugen,
wobei in der Bremsleitung ein Einlaß- und ein Auslaßventil vorgesehen sind und beide über
eine Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von einem die jeweilige Radverzögerung kontrollierenden
Sensor wechselweise derart betätigt werden, daß bei Überschreitung eines Grenzwertes
der vom Sensor gemessenen Verzögerung das Einlaßventil schließt und das Auslaßventil öffnet,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
zur Schaltvorrichtung (17, 18) eine Haltevorrichtung (19) für das Einlaßventil (F1) vorgesehen
ist zum zumindest annäherungsweisen Konstanthalten des im Radbremszylinder wirksamen
Druckes für eine vorgegebene Zeit (ίΛ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (17, 18)
in den Stromkreisen beider Ventile (F1, F2), die
Haltevorrichtung (19) aber nur im Stromkreis des Einlaßventils (F1) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke (&')
der Haltevorrichtung in Reihe mit einer Diode (22) parallel zu der Schaltstrecke (<z') der
Schaltvorrichtung geschaltet ist, daß der Verbindungspunkt von Diode und Haltekontakt zur
Magnetwicklung (11) des Einlaßventils und das diodenseitige Ende der Parallelschaltung zur
Magnetwicklung (16) des Auslaßventils (F2) geführt ist und daß die Stromquelle (17) zwischen
dem anderen Ende der Parallelschaltung und den freien Anschlüssen der Magnetwicklungen (11,
15) der Ventile liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung
(19) als hydraulisch wirkende Haltevorrichtung ausgebildet ist und aus einem an sich bekannten
Druckschalter (23, b'), einem Druckminderventil (26) und einer Drossel (41) besteht, wobei das
Druckminderventil (26) und die Drossel (41) in je einem Parallelzweig der Druckminderleitung
(4) eingeschaltet sind und der Druckschalter (23, b') an dem Druckraum zwischen dem Auslaßventil
(F2) und den Parallelzweigen angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckminderleitung (4)
zusätzlich eine Drossel (27) vorgesehen ist, die den zeitlichen Druckabfall in der Leitung bestimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung
(19) in an sich bekannter Weise als elektrisch wirkende Haltevorrichtung aus einer Zusammenschaltung
von i?C-Gliedern gebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite
parallelgeführte Druckminderleitung (47) vorgesehen und in dieser Leitung ein weiteres Auslaßventil
(F2") und eine weitere Drossel eingeschaltet sind, wobei in der Schaltvorrichtung in
an sich bekannter Weise ein das Auslaßventil (F2") steuernder und auf einen höheren Verzögerungsgrenzwert
eingestellter zusätzlicher Sensor (18") vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der
Hauptbremsleitung sitzende Drossel (25) und/ oder das Einlaßventil (F1) mittels eines Druckbegrenzungsventils
(34) überbrückt ist, wobei der Druck (P) in den Radbremszylindern die Stellung des Druckbegrenzungsventils (34) bestimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil
(34) aus einem von einer schwachen Feder (36) beaufschlagten Ventilkörper (35) und einem über
eine einstellbare federnde Membran (38) zu schaltenden Stößel (37) gebildet ist, wobei die
Membran vom Druck in den Radbremszylindern beaufschlagt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel
(25) und/oder das Einlaßventil (F1) von einer Leckdrossel (50) überbrückt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Regelzyklen
veränderbar ist, indem am Ende der Druckminderleitung (4) eine volumenveränderliche
Speicherkammer (28) vorgesehen ist, die in getrieblicher Verbindung (42, 43) mit einer Drossel
(41) in der Druckminderleitung (4) steht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
109 510/133
Family
ID=
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