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Hydraulische Bremsbetätigungsvorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsbetätigungsvorrichtung,
insbesondere zur Fernbetätigung mechanischer Fahrzeugbremsen, bei welcher der Weg
eines Betätigungsorganes, z. B. Bremspedal, über einen daran angeschlossenen Geberzylinder
hydraulisch auf den einzelnen, an der Bremse angeordneten Nehmerzylinder übersetzt
wird.
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Das bei solchen Bremsbetätigungsvorrichtungen erreichbare Urecrroment
entspricht dem Produkt aus dem Lüftungs- und Abnutzungsweg der Bremse mit der Anpreßkraft,
die hydraulisch im Nehmerzylinder erzeugt werden kann. Dieses Bremsmoment ist der
durch die Bedienungsperson erzielbaren Arbeit, nämlich dem Produkt aus Fußkraft
am Pedal und dem Pedalweg, gleichzusetzen.
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Diese erzielbare Kraftübersetzung reicht in vielen Fällen bei bekannten
Anlagen der oben genannten Art nicht aus. Um die erforderliche Anpreßkraft für die
Bremsbeläge bei noch zulässigen
Fußkräften zu erzielen, werden daher
bei anderen bekannten Bremsbetätigungsvorrichtungen vielfach entsprechend aufwendige
Bremskraftverstärkungseinrichtungen verschiedenster Art eingesetzt, die sich jedoch
in nicht unerheblicher Weise kostenverteuernd auswirken.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische
Bremsbetätigungsvorrichtung zu entwickeln, die ohne den Einsatz von Hilfs- oder
Fremdkraftunterstützungsvorrichtungen eine vom Einrückwcg der Bremse weitgehend
unabhängige Ubersetzung bzw. Erhöhung der Anpreßkraft ermöglicht.
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Br Zur Lösung geht die Erfindung von der eingangs erwähnten hydraulischen
Brembetätigungsvorrichtung aus. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß am Betätigungsorgan
mindestens zwei auf die Nehmerzylinder parallel einwirkende Geberzylinder angeschlossen
sind, von denen dem einen Geberzylinder ein großes Verdrängungsvolumen (Wegzylinder)
und dem anderen Geberzylinder ein kleines Verdrängungsvolumen (Kraftzylinder) zugeordnet
ist, und daß eine bei erfolgter Füllung der Nehmerzylinder ansprechende Steuerung
zur Begrenzung oder Unterbrechung des vom Wegzylinder ausgehenden Kraftflusses vorgesehen
ist.
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Der Kerngedanke der Erfindung besteht also darin, den Lüftungs-und
Abnützungsweg der Bremse über heid-eGeberzylinder rasch zu überbrücken, wobei nur
ein kleiner Teil des Pedalweges wegen des großen Verdrängungsvolumens des Wegzylinders
verbraucht wird. Sobald der Lüftungs- und Abnützungsweg der Bremse überwunden ist,
soll nach dem Grundprinzip der Erfindung nur noch der ein kleines Verdrängungsvolumen
und daher eine hohe Kraftübersetzung erzeugende Kraftzylinder vom Bremspedal oder
einem sonstigen Betätigungsorgan betätigt werden, wofür ein noch sehr großer Weg
des Bremspedals zur Verfügung steht und die maximale Fußkraft in wesentlich größerer
Ubersetzung ausgenutzt werden kann.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese
erzielbare
höhere Ubersetzung der Fußkraft ohne aufwendige Bremskraftverstärkungseinrichtungen
erreicht werden kann.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Funktion des Wegzylinders
auszuschalten oder zu reduzieren, sobald der Lüftungs- und Abnützungsweg der Bremse
überwunden worden ist. So kann beispielsweise die Kraftübertragung vom Betätigungsorgan
(Bremspedal) zum Wegzylinder über eine vorgespannte Feder erfolgen, die mit einer
möglichst flach verlaufenden Kennlinie so ausgeführt bzw. vorgespannt ist, daß im
Zylinder der zum Anlegen der Bremsbacken erforderliche relativ geringe Flüssigkeitsdruck
erzeugt werden kann.
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Bei weiterer Betätigung des Bremspedals bzw. Steigerung der Pedalkraft
nach dem Anlegen der Bremsbacken wird die auf den Wegzylinder wirkende Kraft durch
die vorgespannte Feder begrenzt, so daß der Hauptanteil der Pedalkraft vom anderen
Geberzylinder (Kraftzylinder) aufgenommen und auf die Bremse übertragen wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist in der Druckleitung
des Wegzylinders ein vom Druck in den Zuführleitungen zu den Nehmerzylindern gesteuertes
Druckbegrenzungsventil angeordnet, das den Druckraum des Wegzylinders mit einem
Vorratsbehälter verbindet. Auch bei dieser Ausführungsform wird über den großvolumigen
Wegzylinder zunächst der Lüftungs- und Abnützungsweg der Bremse mit geringem Kraftaufwand
am Pedal überwunden. Der weitere Pedalweg hat nun zur Folge, daß der kleinvolumige
Kraftzylinder in den zu den Nehmerzylindern führenden Druckleitungen eine wesentliche
Drucksteigerung herbeiführt, die auf ein Drucksteuerventil einwirkt, welches seinerseits
die Druckleitung des großvolumigen Wegzylinders schließt und den Druckraum des Wegzylinders
mit einem Vorratsbehälter verbindet, so daß der Wegzylinder bei hohen Betätigungskräften
voll entlastet werden kann.
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Andere Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die offenbarten
Ausführungsbeispiele
sondern erstreckt sich auch auf andere Varianten, die zur Lösung der gestellten
Aufgabe geeignet sind. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann für eine
oder mehrere Bremsen angewandt werden. Sie kann ferner sowohl als Einkreisanlage
oder auch als sogenannte Zweikreisanlage mit prallel oder hintereinander geschalteten
Duplexzylindern ausgeführt werden.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Eine Darstellung einer Bremsbetätigungsvorrichtung
mit einem mechanisch gesteuerten Wegzylinder und Fig. 2 eine Variante gemäß Fig.
1 mit einem hydraulisch gesteuerten Wegzylinder.
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Im Ausführungsbeispiel der Zeichnungen ist ein Bremspedal 2 im Gelenk
1 schwenkbar gelagert und mit einer Rückstellfeder 3 verbunden. Mit dem Bremspedal
2 werden zwei Geberzylinder 5 und 15 betätigt, von denen der Geberzylinder 5 ein
solcher mit großem Verdrängungsvolumen ist, so daß dieser Zylinder 5 allgemein als
"Wegzylinder" bezeichnet wird. Der andere Geberzylinder 15 weist demgegenüber ein
kleines Verdrängungsvolumen auf und wird daher allgemein als "Kraftzylinder" bezeichnet.
Das Verbindungsglied 4 zwischen dem Pedal 2 und dem Wegzylinder 5 wirkt über eine
vorgespannte Feder 17 auf den Wegzylinder 5 ein.
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Das im Vorratsbehälter 7 befindliche hydraulische Medium gelangt über
Fülleitungen 19 und 20 sowie Nachfüllöffnungen 21 und 22 in die beiden Geberzylinder
15, 5. Der als Wegzylinder bezeichnete Geberzylinder 5 ist über die Druckleitung
8 mit einem darin befindlichen Rückschlagventil 25 an eine Druckleitung 23 angeschlossen,
die auch mit dem Druckraum des als Kraftzylinder bezeichneten Geberzylinder 15 verbunden
ist. Von der Druckleitung 8 führt eine mit
einem Rückschlagventil
26 versehene Leitung 27 zum Vorratsbehälter 7. Die gemeinsame Druckleitung 23 weist
ein Entlüftungsventil 6 auf und ist mit Nehmerzylindern 10 einer Bremse 9 verbunden.
Diese Bremse 9 besteht beispielsweise aus einer mit den Fahrzeugrädern trieblich
verbundene Welle 11, einer darauf drehschlüssig aber axial beweglich angeordneten
Bremsscheibe 12, den Bremsbacken 13 mit den Rückstellfedern 14.
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Mit dem Gegenstand der Fig. 1 ist an den Bremsen 9 ein wesentlich
höheres Bremsmoment mit der zulässigen Fußkraft am Pedal 2 als bei bekannten Bremsbetätigungsvorrichtungen
erreichbar. Dies hängt mit der nachfolgend beschriebenen Wirkung zusammen: Bei Betätigen
des Pedals 2 wird zunächst, nach Uberfahren der Nachfüllöffnungen 22, 21, die in
den Geberzylindern 15 und 5 verdrängte Flüssigkeit bei geschlossenem Ventil 26 über
die Druckleitungen 8 und 23 und das Rückschlagventil 25 den Nehmerzylindern 10 der
Bremse 9 zugeführt. Das Volumen des Wegzylinders 5 ist so bemessen, daß auch bei
maximalem Lüftweg der Bremse, nach einem Bruchteil des maximal möglichen Pedalweges,
die Bremsbacken zur Anlage an der Brernsscheibe 12 gebracht werden. Die Feder 17
ist mit einer möglichst flach verlaufenden Kennlinie ausgeführt und so vorgespannt,
daß im Wegzylinder 5 der zum Anlegen der Bremsbacken erforderliche relativ geringe
Flüssigkeitsdruck erzeugt werden kann. Bei weiterer Betätigung des Bremspedals 2
bzw. Steigerung der Pedalkraft nach dem Anlegen der Bremsbacken wird die auf den
Wegzylinder 5 wirkende Kraft durch die Feder 17 begrenzt, so daß der Hauptanteil
der Pedalkraft vom kleinvolumigen Kraftzylinder 15 aufgenommen und auf die Bremsen
übertragen wird, wobei durch die Steigerung des Flüssigkeitsdruckes im Zylinder
15 der Leitung 23 und den Nehmerzylindern 10 an der Bremse 9 das Rückschlagventil
25 schließt. Infolgedessen braucht der Kraftzylinder 15 praktisch überhaupt kein
Flüssigkeitsvolumen zur Füllung der Nehmerzylinder 10 zu liefern,
sondern
lediglich die Elastizität im vollgefüllten System auszugleichen. Deshalb kann dieser
Geberzylinder 15 als reiner Kraftzylinder mit, bezogen auf den Gesamtpedalweg, extrem
kleinen Verdrängungsvolumen ausgeführt und somit eine gegenüber bekannten Einrichtungen
wesentlich höhere Fraftübersetzung erreicht werden.
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Beim Losen der Bremse bzw. bei Zurücknahme des Bremspedals 2 wird
die zur Füllung des Zylinders 5 erforderliche Flüssigkeitsmenge über die Leitungen
8, 27 und das Rückschlagventil 26 aus dem Vorratsbehälter 7 gezogen. Das in den
Nehmerzylindern10 vorhandene Ö1 kann zur Lüftung der Bremse bei vollständig zurückgenommenem
Pedal über die Druckleitung 23, den Zylinder 15, die Füllöffnung 21 und die Leitung
19 in den Vorratsbehälter 7 zurückfließen.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird die in Fig. 1 gezeigte mechanische
Steuerung des Wegzylinders 5 durch eine hydraulische Steuerung 29, 30 ersetzt.
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An das Bremspedal 2 sind beide Geberzylinder 5, 15 angeschlossen,
jedoch ohne die in Fig. 1 dargestellte Feder 17.
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Von der Druckleitung 23 führt eine Steuerleitung 29 zu einem Drucksteuerventil
30. Das Drucksteuerventil 30 liegt in einer Leitung 28, die von der Leitung 8 zwischen
deren Rückschlagventil 25 und dem Wegzylinder 5 zum Vorratsbehälter 7 führt.
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Bei Betätigung des Bremspedals 2 fördern, nach dem Uberfahren der
Nachfüllöffnungen 22, 21, bis zum Anlegen der Bremsbacken 13 der Kraftzylinder 15
und der Wegzylinder 5 über die Leitungen 8, 23 und das Ventil 25 in die Nehmerzylinder
10. Das Volumen des Wegzylinders 5 ist ebenfalls so gewählt, daß bei einem Bruchteil
des gesamten Pedalweges bereits der Gesamthub sämtlicher Nehmerzylinder 10
erreicht
wird. Durch Steigerung des Pedaldruckes nach dem Anlegen der Bremsbacken 13 erhöht
sich der Druck in der Leitung 23. Sobald ein vorgegebener Druckwert überschritten
wird, erfolgt ein Öffnen des Drucksteuerventils 30 über die Steuerleitung 29. Dies
hat die Wirkung, daß der Druck in der Leitung 8 und im Wegzylinder 5 abgesenkt wird.
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Hierbei schließt sich das Rückschlagventil 25. Der Wegzylinder 5 wird
voll entlastet. Das von seinem Kolben verdrängte Medium gelangt über die Leitung
28 in den Vorratsbehälter 7. Die Pedalkraft wird infolgedessen voll über den Kraftzylinder
15 mit extrem hoher Ubersetzung auf die Bremsen 9 übertragen. Das Lösen der Bremsen
erfolgt in gleicher Weise, wie dies in Fig. 1 beschrieben worden ist.
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Im Falle der Fig. 2 wird also eine noch größere Kraftübersetzung als
im Beispiel der Fig. 1 erreicht, weil der Wegzylinder 5 bei hohen Betätigungskräften
voll entlastet werden kann.