DE2208039C3 - Einrichtung zum Betätigen einer hydraulischen Bremse und einer hydraulischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

b) dem durch das Pedal betätigbaren Druckkolben (9) im Druckraum (16) der Bremsstufe ein weiterer Kolben (13) vorgelagert ist, dem auf seiner dem Druckraum (16) der Bremsstufe abgewandten Seite ein mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung (36) verbundener Druckraum (17) zugeordnet ist,

c) der Füllkolben (26) durch den weiteren Kolben (13) über ein Gestänge (Stößel 31: Leitung 46) betätigbar ist,

d) der weitere Kolben die Verbindung (8) zwischen dem Druckraum (16) der Bremsstufe und der Bremse (39) steuert und nach einem vorbestimmten Betätigungsweg diese Verbindungfreigibt, wobei der nach diesem Betätigungsweg in dem mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung (36) verbundenen Druckraum (17) aufgebaute Druck mit Abstand über dem zur Kupplungsbetätigung erforderlichen Druck liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstufe (29) zusammen mit der Bremsstufe und dem weiteren Kolben (13) eine Baueinheit bildet und daß der Füllkolben (26) durch den weiteren Kolben (13) über ein mechanisches Gestänge (Stößel 31) betätigbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstufe (29) und die Bremsstufe getrennt voneinander angeordnet sind Und daß der Füllkolben (26) durch den weiteren Kolben (13) über ein hydraulisches Gestänge betätigbar ist, wobei dieses hydraulische Gestänge ilen mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung (36) verbundenen Druckraum (17), eine Drucktnittelleitung (46) und einen dem Füllkolben (26) vorgelagerten Betätigungskolben (50) umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Füllstufe (29; 29a) mit dem Füllkolben (26) eine etwas größere Druckmittelmenge verdrängbar ist, als zum normalen Anlegen der Bremse (39) erforderlich ist und daß der Druckraum der Füllstufe (29; 29a) über ein entsprechend der Bremsenrückstellkraft einstellbares Druckbegrenzungsventil (25) mit dem Behälter verbindbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge-

kennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil

(25) im letzten Teil der Bewegung des Fullkolbens

(26) durch ein gehäuseiestes Teil (Anschlagschraube 22) aufstoßbar ist.

6 Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (25) im Füllkolben (26) angeordnet ist.

-' Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß beim Lüften der Bremse (39) der Rückfluß des Druckmittels über den Druckraum (16) der Bremsstufe erfolgt.

^ü Hinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußleitung (44) m.t einer an die Füllzeit der Füllstufe (29; 29a) anpaßbaren Drossel (42) versehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betätigen einer hydraulischen Bremse und einer hydraulischen Kupplungeines Kraftfahrzeuges m.ttels eines einzigen Pedals.

Bei Vorrichtungen zum Unterstutzen der Pedalkraft ist es vorteilhaft, den Pedalbetätigungsweg bei zumutbarer Pedalbetätigungskraft gering zu bemessen.

Eine allgemein bekannte Lösungsart dieses Problems ist die, schwere Fahrzeuge mit Hilfskraftbremsanlagen auszurüsen, bei denen die erforderlichen großen Zylinderbetätigungskräfte im wesentlichen von einer von der Brennkraftmaschine abgeleiteten Hilfskraft aufgebracht werden müssen, womit die Gefahr gegeben ist, daß nach einem defektbedingtem Ausfall der Hilfskraft, z.B. durch Undichtigkeit oder Motorschaden, der Fahrer auch mit maximaler Fußkraft eine ausreichende Abbremsung nicht erzielen kann. Außerdem benötigen diese Hilfskraftanlagen relativ viel Raum, der bei manchen Fahrzeugen nicht zur Verfugung steht.

Eine andere bekannte Lösungsart besteht im Prinzip darin, einen Stufenhauptzylinder vorzusehen, der zwecks Kleinhaltung des Pedalbetätigungsweges das Anlegen der Bremse mit einem großen Kolben und der das eigentliche Bremsen zur Kleinhaltung der Pe dalbetätigungskraft mit einem kleinen Kolben be wirkt.

So ist ein Stufenhauptzylinder (deutsches Ge brauchsmuster 1 974462) bekanntgeworden, der mi einer Füllstufe und mit einer Hochdruckstufe verse hen ist, die durch einen Zylinderraum größeren bzw kleineren Durchmessers gebildet sind, in denen ei Kolben mit einem Abschnitt größeren bzw. kleinere., Durchmessers verschieblich ist, wobei eine Verbindung zwischen der Füllstufe und der Hochdruckstuff über ein Einwegventil besteht und ein im Kolben be findliches Ventil mit dem ihm zugeordneten Aus gleichsbehälter verbindbar ist, das durch einen vorr Bremsflüssigkeitsdruck im Hochdruckraum beauf schlagten Stößel bei Erreichen eines bestimmtei Druckes in diesem Raum geöffnet wird.

Solche Vorrichtungen eignen sich nicht dazu, mit

tels ein und desselben Bedienungselementes, d.h mittels einer Einpedalbetätigung, zur Erleichtcrunj der Bedienung auch noch eine Kupplung zu betätigen und zwar deshalb nicht, weil hierbei das Kuppeln mi

»leichzeitigem Anlegen der Bremse nicht fühlbar von L₁. nachfolgenden eigentlichen Bremsdruckbeauf-•chlagung getrennt werden kann und weil sich die beräiiaungsbezogene Lage des Anbremspunktes bei veränderlicher Füllmenge verschiebt. Diese Gegebenheiten sind bei schweren Lastfahrzeugen hinderlich insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie Hubladern, deren Kriechbewegungen bei schwierigen Lasthandhabungen zum Schütze von Personen und Lasten sehr genau und feinfühlig steuerbar sein müssen.

Bekannt sind wohl weitere Einrichtungen (z.B.

deutsche Patentschrift 1 193 370) zum zeitlich zueinander abhängigen Betätigen der druckmittelbetätigten Kupplung und Bremse eines Fahrzeuges, denen je ein in sich geschlossenes Druckmittelsystem zugeordnet ist, mittels eines gemeinsamen Bedienungshebels, durch den in Zylindern geführte Kolben und Steuerschieber eines Mehrstufenhauptzylinders gegen die Kraft von Rückstellfedern verstellt werden. Diese Einrichtungen weisen jedoch keine Füllstufe zum Anlegen der Bremse auf und erfordern folglich einen relativ großen Betätigungsweg oder aber eine große Betätigungskraft beim eigentlichen Bremsen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Mehrstufenhauptzylinders, der bei klein bemessenem Gesamtbetätigungsweg für das Anlegen und eigentliche Bremsen und geringer Betätigungskraft mittels ein und desselben Betätigungspedals auch die Betätigung einer Kupplung ermöglicht, und zwar derart, daß der Beginn der Bremsdruckbeaufschlagung fühlbar getrennt von der Kupplungsbetätigung erfolgt, so daß der Fahrzeugfahrer jederzeit bei der Betätigung des Pedals weiß, ob er sich noch im Kupplungsbetätigungsbereich oder schon im Bereich der eigentlichen Bremsdruckbeaufschlagung befindet.

Bei einer Einrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) in an sich bekannter Weise für die Bremsbetätigung eine mit einem Füllkolben versehene, zum Anlegen der Bremse dienende Füllstufe sowie eine mit einem Druckkolben versehene, zum Anpressen der Bremse an die Bremsfläche dienende Bremsstufe vorgesehen ist, wobei in dem über ein Einwegventil mit der Bremse verbundenen Druckraum der Füllstufe mit einem kurzen Hub des Füllkolbens eine große Druckmittelmenge verdrängbar ist und wobei oberhalb eines vorbestimmten Bremsdruckes der Druckraum der Füllstufe mit einem Behälter verbindbar ist,

b) dem durch das Pedal betätigbaren Druckkolben im Druckraum der Bremsstufe ein weiterer Kolben vorgelagert ist, dem auf seiner dem Druckraum der Bremsstufe abgewandten Seite ein mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verbundener Druckraum zugeordnet ist,

c) der Füllkolben durch den weiteren Kolben über ein Gestänge betätigbar ist,

d) der weitere Kolben die Verbindung zwischen dem Druckraum der Bremsstufe und der Bremse steuert und nach einem vorbestimmten Betätigungsweg diese Verbindung freigibt, wobei der nach diesem Betätigungsweg in dem mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verbundenen Druckraum aufgebaute Druck mit Abstand über dem zur Kupplungsbetätigung erforderlichen Druck liegt.

Bei einer solchen Ausbildung werden die Vorteile der bekannten Mehrstufenhauptzylinder, nämlich klein bemessener Gesamtbetätigungsweg und geringe Betätigungskraft für die Bremse erhalten und gleichzeitig das Betätigen der Kupplung derart besorgt, daß der Fahrer jederzeit genau weiß, in welchem Bereich er sich jeweils bei einem Betätigen des Pedals befindet, so daß er beispielsweise — bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Hublader - bei einem Heranfahren einer schweren angehobenen Last an ein Regal od. dgl. zum Absetzen der Last das Fahrzeug ganz genau und feinfühlig manövrieren kann.

Falls dies raummäßig möglich ist, ist es hierbei am einfachsten, die Füllstufe zusammen mit der Bremsstufe und dem weiteren Kolben in einer Baueinheit auszubilden und dabei den Füllkolben durch den weiteren Kolben über ein mechanisches Gestänge zu betätigen.

Es ist aber auch möglich, die Fülistufe und die Bremsstufe getrennt voneinander anzuordnen und den Füllkolben durch den weiteren Kolben über ein hydraulisches Gestänge zu betätigen, wobei dieses hydraulische Gestänge den mit der Kupplungsbetätigungsvorrichtung verbundenen Druckraum, eine Druckmitielleitung und einen dem Füllkolben vorgelagerten Betätigungskolben umfaßt.

Sehr vorteilhaft ist es weiterhin, wenn in der Füllstufe mit dem Füllkolben eine etwas größere Druck mittelmenge verdrängbar ist, als zum normalen Anlegen der Bremse erforderlich ist, und wenn der Druckraum der Füllstufe über ein entsprechend der Bremsrückstellkraft einstellbares Druckbegrenzungsventil mit dem Behälter verbindbar ist. Hierdurch wird nach beendetem Anlegevorgang das zunächst nicht gebrauchte Druckmittel über das hydraulisch öffnende Druckbegrenzungsventil in Richtung Nachlaufbehälter aufgeschoben, während bei zunehmendem bzw. veränderlichem Volumenbedarf infolge Bremsbelagverschleiß bei einer Bremse ohne Nachstellvorrichtung bzw. bei einer Bremse mit Stufennachstcllung die Lage des Anbremspunktes zu der Lage des Steuerweges für den Kriechbereich stets unverändert bleibt.

45 Das gleiche Druckbegrenzungsventil kann dann auch dazu dienen, die aus dem maximalen Anlegedruck resultierende Betätigungskraft vor dem Beginn der eigentlichen Bremsdruckbeaufschlagung entfallen zu lassen, indem man die Ausbildung derart trifft, daß 50 dieses Druckbegrenzungsventil im letzten Teil der Bewegung des Füllkolbens durch ein gehäusefe&tes Teil aufstoßbar ist.

Eine einfache Ausführung ergibt sich hierbei, wenn das Druckbegrenzungsventil im Füllkolben angeord-55 net ist und gegen einen vorzugsweise verstellbar in der Füllstufe angeordneten Anschlag aufläuft.

Eine betriebssichere einfache Ausführungsform und damit eine im Fahrzeug gut übersichtliche Leitungsinstallation erhält man, wenn beim Lüften der 60 Bremse der Rückfluß des Druckmittels über den üruckraum der Bremsstufe erfolgt.

Schließlich kann die Rückflußleitung mit einer an die Füllzeit der Füllstufe anpaßbaren Drossel versehen sein, um auch bei kurzzeitig nacheinander erfol-65 genden Bremsungen immer die vollständige Füllung der Bremse zu ermöglichen.

Die Patentansprüche 5 bis 7 sind echte Unteransprüche für deren Gegenstände nur Schutz im Zusam-

menhang mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 beansprucht wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt mit mechanischer Betätigung ihrer Füllstufe,

Fig. 2 die Einrichtung gemäß der Fig. 1 in einer schematischen Gesamtübersicht einer hydraulischen Kupplungs-Bremsanlage,

Fig. 3 eine schematische Gesamtübersicht einer hydraulischen Kupplungs-Bremsanlage einschließlich längsgeschnittener Einrichtung gemäß der Erfindung mit hydraulischer Betätigung ihrer Füllstufe und in F i g. 4 ein charakteristisches Betätigungskraft-Wegdiagramm der Einrichtung gemäß der Erfindung. Bei der insgesamt mit 1 bezeichneten Einrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Hauptzylinder 2 vorgesehen dessen Gehäuse 3 Durchtrittskanäle 4, 5, 6, 7 und 8 aufweist und durch dessen Kolben 9 mit Füllmanschette 10 unter Zwischenschaltung einer Druckfeder 11 sowie durch dessen mittels einer Druckfeder 12 belasteten weiteren Kolben 13 mit Manschette 14 und Füllmanschette 15 Druckräume 16 und 17 gebildet sind. Weiterhin ist eine aus mit einem Durchtrittskanal 18 versehenen Gchäuseteilcn 19 und 20, einem einen Durchtrittskanal 21 und eine justierbare Anschlagschraube 22 aufweisenden Gehäuseboden 23 sowie einem mittels einer Druckfeder 24 dagegen abgestützten, ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 25 beinhaltenden Füllkolben 26 mit Füllmanschctte 27 gebildet, einen Druckraum 28 enthaltende Füllstufe 29 durch ein Anschlußstück 30, das einen abgedichteten Betätigungsstößel 31 mit einem Druckstück 32 gleitend führt, so an den Hauptzylinder 2 gefügt, daß dessen Druckraum 17 einen die Druckfeder 12 abstützenden Boden erhält.

Eine auf Grund des ungeschnittenen dargestellten Kolbens 13 nicht ohne weiteres erkennbare Verschiebbarkeit der beiden Kolben 9 und 13 zueinander ist gegeben, indem der Kolben 13 einen mit Volumenausgleichlöchern versehenen Freiraum aufweist, in welchem der mit einem Anschlag an seinem freien Ende versehene Kolben 9 geführt ist.

Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Kupplungs-Bremsanlage ist der nach einem Pedal 33 angeordnete Hauptzylinder 2 über seine Durchtrittskanäle 4, 5 und 18 über nicht näher bezeichnete Leitungen mit einem Nachlaufbehälter 34 verbunden und mit weiteren Betätigungsanschlüssen versehen, nämlich von seinem Durchtrittskanal 7 aus über eine Kupplungsleitung 35 zu einem Kupplungsnehmerzylinder 36, von seinem Durchtrittskanal 21 aus unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 37 über eine Fülleitung 38 zu einer Trommelbremse 39, von seinem Durchtrittskanai 8 aus unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 40 über eine Bremsleitung 41 zu der Trommelbremse 39 und schließlich von seinem Durchtrittskanal 6 aus über eine Drossel 42 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 43 über eine Rückflußleitung 44 zu der Bremsleitung 41 zwischen dem Rückschlagventil 40 und der Trommelbremse 39. Die Art der Bremse ist ohne Bedeutung, da die Einrichtung auch mit anderen hydraulisch betätigten Bremsen, wie mit einer Scheibenbremse od. dgl., erstellt werden kann.

Die in Fig. 3 schematisch wiedergegebene Kupplungs-Bremsanlage entspricht in ihrem grundsätzli

chen Aufbau der vorher gemäß Fig. 2 geschilderten Einrichtung, jedoch ist nunmehr die Einrichtung aufgelöst, d. h. ein Hauptzylinder la ist mit einem die Druckfeder 12 abstützenden Stopfen 45 verschlossen 5 und der Druckraum 17 steht mit einer von der Kupplungslcitung 35 ausgehenden Abzweigleitung 46 über einen Durchtrittskanal 47 mit einem Deckel 48 einer Füllstufe 29a in Verbindung, der ferner einen Druckraum 49 und einen abgedichteten Betätigungskolben ■ ο 50 hält.

Die Wirkungsweise der nach den Fig. 1 und 2 vorbeschriebenen und 2 vorbeschriebenen Teile ist wie folgt: Bei Betätigung des Hauptzylinders 2 durch das Pedal 33 werden zunächst die mit dem Nachlaufbei.s hälter 34 in Verbindung stehenden Durchtrittskanäle schließend überfahren, nämlich zuerst der Durchtrittskanal 4 durch die Füllmanschette 10 des mechanisch verschobenen Kolbens 9 und danach der Durchtrittskanal 5 durch die Füllmanschette 15 des hydraulisch verschobenen Kolbens 13 sowie zugleich der Durchtrittskanal 18 durch die Füllmanschette 27 des durch den Kolben 13 über den Betätigungsstößel 31 und über das Druckstück 32 mechanisch verschobenen Füllkolbens 26. Bei weiterer Betätigung wird *5 bei praktisch gleichbleibendem Abstand des Kolbens 13 zu demKolben 9 das in dem Druckraum 17 befindliche Druckmittel für die Beaufschlagung des Kupplungsnehmerzylindcrs 36 über den Durchtrittskanal 7 und über die Kupplungsleitung 35 verdrängt, während gleichzeitig der Trommelbremse 39 Druckmittel aus dem Druckraum 28 über den Durchtrittskanal 21, über das Rückschlagventil 37 und über die Fülleitung 38 zugeführt wird, dies so lange, bis nach beendeter Füllung das Reservedruckmittel über das entsprechend der Bremsrückstellkraft mit einem Sicherheitsabstand eingestellte Druckbegrenzungsventil 25 in Richtung Nachlaufbehälter 34 ausgeschoben wird. Für den noch verbleibenden Restweg des Füllkolbens 26 ist dann das Druckbegrenzungsventil 25 nach dessen Auftreffen auf die Anschlagschraube 22 mechanisch geöffnet, wodurch der Druckraum 28 vollständig druckentlastct ist und damit die füllungsbedingte Betätigungskraft für das Freisteuern des Durchtrittskanals 8 durch die Manschette 14 und für die daran anschließende Bremsdruckbeaufschlagung des Druckmittels durch den Kolben 9 über den Durchtrittskanal 8, über das Rückschlagventil 40 und über die Bremsleitung41 entfällt. Nach der Bremsung werden. ermöglicht durch die über eine nicht dargestellte Zugfeder erfolgte Zurücknahme des Pedals 33, die längsverschobenen Teile innerhalb des Hauptzylinders 2 vbn den Druckfedern 11,12 und 24 beientfallendei Bremswirkung und danach einkuppelnder Maschine in ihre Ausgangslage gebracht und während diese! Vorgangs bei zurückströmendem Druckmittel, vor der Trommelbremse 39 her zu dem Druckraum K und von dem Kupplungsnehmerzylinder 36 her zi dem Druckraum 17, der Druckraum 28 über di< Füllmanschette 27 gefüllt. Die Rückströmgeschwin digkeit des Druckmittels von einer schnellüftendei Bremse her ist durch die Zwischenschaltung eine Drossel 42 an die FüUzeit der Füllstufe 29 anpaßbai Im Gegensatz zu der Einrichtung nach den Fig. und 2 entspricht die Einrichtung nach Fig. 3 einer Einbaufall bei dem die Füllstufe 29a aus Raum gründen nicht direkt an den Hauptzylinder la angc setzt werden kann.

Bei der Einrichtung nach Fig. 3 entspricht di

iunktionclle Wirkungsweise der zu den l^;ig. 1 und 2 geschilderten. Die Betätigung der Füllstufe 29« von der Kupplungsstufe des Hauptzylinders la aus geschieht in diesem Fall jedoch nicht in mechanischer, sondern in hydraulischer Weise, von dem Druckraum 17 ausgehend, über den Durchtrittskanal 7, über einen Teil der Kupplungsleitung 35, über die Abzweigleitung 46, über den Durchtrittskanal 47 und über den Druckraum 49 durch Beaufschlagung des abgedichteten Betätigungskolbens 50, der den Füllkolben 26 verschiebt.

Bei der Fig. 4 handelt es sich um die Darstellung des charakteristischen Betätigungskraft-Wcgdiagramms der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Berücksichtigung wegabhängig entstehender Drücke der einzelnen Stufen. Die Druckkurven sind mit dünnen und die Beläiigungskurvcn sind mit dicken Linien eingetragen; im einzelnen die Kurve α des Druckraumes 28 mit dünner Strichlinie, die gemeinsame Kurve b der Druckräume 16 und 17 bis zu dem Anbremspunkt c mit dünner Strichpunktlinie, die Kurve d des Druckraumes 16 von dem Anbremspunkt c aus mit dünner Strichlinie, die von dem Anbremspunkt c· aus weitgehende Kurve e des Druckraumes 17 mit dünner Strichpunktlinie, die Betätigungskraftkurve / für den Füllvorgang mit dicker Strichlinie, die Betätigungskurve g für den Kupplungsvorgang mit dicker Strichpunktlinie und schließlich die Gesamtbetätigungskraftkurvc h mit dicker Vollinie, die deutlich macht, daß der Kupplungsvorgang mit gleichzeitigem Füllvorgang ab dem Punkt i,

•s an dem die Betätigungskraft für den Füllvorgang entfällt, von dem Bremsvorgang ab Punkt c' fühlbai durch einen Wegabstand getrennt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betätigen einer hydraulischen Bremse und einer hydraulischen Kupplung eines Kraftfahrzeuges mittels eines einzigen Pedals, dad-urch gekennzeichnet, daß a) in an sich bekannter Weise für die Bremsbetätigung eine mit einem Füllkolben (26) versehene, zum Anlegen der Bremse v39) dienende Füllstufe (29; 29a) sowie eine mit einem Druckkolben (2) versehene, zum Anpressen der Bremse (39) an die Bremsfläche dienende Bremsstufe vorgesehen ist, wobei in dem über ein Einwegventil (37) nvt der Rremse (39) verbundenen Druckraum (28) der Füllstufe mit einem kurzen Hub des Füllkolbens (26) eine große DruckmitteJmenge verdrängbar ist und wobei oberhalb eines vorbestimmten Bremsdruckes der Druckraum der Füllstufe mit einem Behälter verbindbar ist,