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Hydraulische Bremseinrichtung mit einem Radzylinder und einem ein-
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gebauten Bremsdrucksteuerventil Die Erfindung bezieht sich auf eine
hydraulische Bremseinrichtung mit einem Radzylinder, dessen Bremskolben zum Angriff
an einer ablaufenden und einer auflaufenden Bremsbacke bestimmt sind, und einem
eingebauten Bremsdrucksteuerventil, das einen ersten Druckraum, der ungesteuerten,
auf den ersten Bremskolben wirkenden Druck führt, von einem zweiten Druckraum, der
gesteuerten, auf den zweiten Bremskolben wirkenden Druck führt, trennt und durch
Verschieben eines Ventilkolbens unter dem Einfluß des Drucks gegen die Kraft einer
vorgespannten Feder schließt.
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Bei einer bekannten Bremseinrichtung dieser Art (FR-OS 78 14944) ist
der erste Kolben vollständig vom ungeregelten Druck und der zweite Kolben vollständig
vom geregelten Druck beaufschlagt. Zwischen beiden Kolben ist in die Bohrung des
Radzylinders ein Gehäuseeinsatz eingefügt, der zusammen mit einer Ringdichtung den
ersten vom zweiten Druckraum trennt. Der Gehäuseeinsatz weist zur Führung des Ventilkolbens
einen in den ersten Druckraum ragenden geschlossenen Zylinder auf, in welchem auch
die vorgespannte Feder untergebracht ist. Der Ventilkolben wirkt auf eine federbelastete
Ventilkugel, die den Ventilsitz verschließt, wenn der Druck im ersten Raum einen
vorgegebenen Wert überschreitet.
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Bei Verwendung einer ablaufenden und einer auflaufenden Bremsbacke
übernimmt letztere den größeren Teil der Bremskraft. Aus diesem Grund wird bei der
bekannten Bremseinrichtung beim Überschreiten eines vorgegebenen Bremsdrucks das
Bremsdrucksteuerventil geschlossen und die auflaufende Bremsbacke trotz Erhöhung
des Bremsdrucks mit konstantem Druck beaufschlagt. Der erhöhte Bremsdruck wirkt
nur auf die ablaufende Bremsbacke, um hierdurch zusätzliche Bremskraft zu gewinnen.
Bei der bekannten Bremseinrichtung nimmt aber die auf die ablaufende Bremsbacke
wirkende Bremskraft nach dem Schließen des Ventils mit steigendem Bremsdruck rasch
zu, so daß die Gefahr einer Überlastung oder Blockierung besteht. Darüber hinaus
erfordert der Gehäuseeinsatz einen erheblichen baulichen Aufwand. Der den Ventilkolben
führende Zylinder kann nicht entlüftet werden.
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Es ist ferner eine hydraulische Bremseinrichtung mit einem Radzylinder
und einem eingebauten Bremsdrucksteuerventil bekannt (FR-OS 78 14943), bei der beide
Bremskolben vom Druck im gleichen Druckraum beaufschlagt werden. Dieser ist über
das Bremsdrucksteuerventil mit dem Hauptzylinder verbunden. Das Ventil weist einen
als Stufenkolben ausgebildeten Ventilkolben auf, der abgedichtet in dem einen Bremskolben
verschiebbar sowie auf seiner kleineren Fläche vom Eingangsdruck und auf seiner
größeren Fläche vom Druck im gemeinsamen Druckraum belastet ist, wobei sich eine
vorgespannte Feder, die in einem entlüfteten Zylinderraum untergebracht ist, an
dem genannten Bremskolben abstützt.
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Auch dieses Bremsdrucksteuerventil arbeitet mit einer Kugel als Verschlußstück.
Da beide Bremskolben gleiche Bremskraft erzeugen, können die unterschiedlichen Verhältnisse
bei einer ablaufenden und einer auflaufenden Bremsbacke nicht berücksichtigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bremseinrichtung
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die bei einfachem Aufbau und guter Entlüftungsmöglichkeit
zu große Unterschiede zwischen den auf die Bremsbacken wirkenden Kräfte vermeidet
und daher eine Uberlastung der ablaufenden Bremsbacke verhindert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Druckraum
ein Ringraum ist, der einerseits durch eine Ringfläche des ersten Bremskolbens und
andererseits durch einen feststehenden Dichtring-Einsatz begrenzt ist und daß der
Ventilkolben abgedichtet im ersten Bremskolben verschiebbar und vom Druck im zweiten
Druckraum belastet ist, wobei sich die vorgespannte Feder am ersten Bremskolben
abstützt.
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Bei dieser Konstruktion steht nur eine Ringfläche des ersten Bremskolbens
nach Uberschreiten des Umschaltdrucks des Bremsdrucksteuerventils unter dem ungeregelten
Bremsdruck. Der innerhalb des Ringraums liegende Bereich des ersten Kolbens wird
entweder direkt oder über kraftschlüssig mit diesem Bremskolben verbundene Teile,
insbesondere den Ventilkolben und die vorgespannte Feder, vom Druck im zweiten Druckraum
beaufschlagt, der auch auf die vollständige Fläche des zweiten Bremskolbens wirkt.
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Dies hat zur Folge, daß nach dem Schließen des Bremsdrucksteuerventils
bei weiter ansteigendem Bremsdruck die auf den ersten Bremskolben ausgeübte Kraft
allmählich ansteigt und dadurch die ablaufende Bremsbacke nicht überlastet werden
kann. Ein weiterer Vorteil liegt in dem einfachen Aufbau, weil kein Gehäuse-Einsatz
erforderlich ist, sondern der Ventilkolben einfach im ersten Bremskolben untergebracht
werden kann. Des weiteren ist die die vorgespannte Feder aufnehmende Zylinderbohrung
ohne Schwierigkeiten mit der Atmosphäre zu verbinden. Hinzu kommt als wichtiger
Vorteil, daß die erforderlichen maximalen Kolbenwege bei kurzer Baulänge des Radzylindergehäuses
verwirklicht werden können.
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Es empfiehlt sich, den Ventilkolben in an sich bekannter Weise als
Stufenkolben auszubilden, dessen kleinere Fläche dem ersten Druckraum und dessen
größere Fläche dem zweiten Druckraum zugewandt ist. Nach Erreichen des Umschaltdrucks
nimmt dann der Druck im zweiten Druckraum mit dem Druck im ersten Druckraum, aber
mit einer geringeren Steigung, zù. Die auf die beiden Bremskolben wirkenden Kräfte
können daher den Verhältnissen
noch besser angepaßt werden.
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Günstig ist es, wenn das Bremsdrucksteuerventil ein Schieberventil
ist, bei dem ein mit dem Ventilkolben verbundenes Ventilschließglied eine Öffnung
in einer mit dem ersten Bremskolben verbundenen Hülse überdeckt. Dies ergibt einen
einfacheren Aufbau als bei Verwendung einer lose eingebauten Ventilkugel und einer
zusätzlichen Schließfeder. Die Hülse kann entweder einstückig mit dem ersten Bremkolben
ausgebildet oder als getrenntes Bauteil in ihn eingesetzt sein.
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Mit Vorteil weist der erste Bremskolben einen zylindrischen Fortsatz
auf, der mit seiner Außenseite am feststehenden Dichtring-Einsatz anliegt und an
seiner Innenseite die Hülse des Bremsdrucksteuerventils trägt. Ein solcher erster
Kolben kann leicht vormontiert und damals Ganzes in den Radkolben eingeführt werden.
Auch ein großer Hub des ersten Bremskolbens führt wegen des zylindrischen Fortsatzes
nicht zu einer unkontrollierten Verbindung zwischen den beiden Druckräumen.
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Die Hülse des Bremsdrucksteuerventils kann axial zwischen einer Stufe
des ersten Kolbens und einem am zylindrischen Fortsatz angreifenden Sprengring gehalten
sein. Damit ist diese Hülse axial fixiert. Sie kann auch dazu dienen, einen den
Ventilkolben nach außen hin abdichtenden Dichtring axial zu fixieren.
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Der Dichtring-Einsatz kann verschiedene Form haben. Beispielsweise
kann er außen und innen je einen Dichtring tragen. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, daß der Dichtring-Einsatz einen gemeinsamen Dichtring aufweist, der sowohl
nach innen als auch nach außen abdichtet.
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Die axiale Sicherung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der
Dichtring-Einsatz mittels mindestens einer Ringnut-Ringfeder-Verbindung gegen axiale
Verschiebung gesichert ist.
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Bei einer Einrichtung der hier betrachteten Art muß ein Rücklaufpfad
geöffnet werden, wenn der Druck im ersten Druckraum abgebaut wird, damit auch der
Druck im zweiten Druckraum absinken kann. Dies läßt sich besonders einfach dadurch
erreichen, daß das Ventilschließglied des Bremsdrucksteuerventils eine Dichtmanschette
ist, deren Lippe bei Druckentlastung im ersten Druckraum einen Rückflußpfad freigibt.
Eine andere Alternative besteht darin, daß der gemeinsame Dichtring des Dichtring-Einsatzes
eine Dichtmanschette ist, deren Lippe bei Druckentlastung im ersten Druckraum einen
Rückflußpfad freigibt. Letzteres hat den Vorteil, daß das Ventilschließglied des
Bremsdrucksteuerventils ganz beliebig ausgestaltet werden kann, insbesondere ein
Schieberventil ein sehr einfach ausgeführtes Ventilschließglied erhalten kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zwei in der Zeichnung dargestellter,
bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Radzylinder einer erfindungsgemäßen
Bremseinrichtung und Fig. 2 in einem Teillängsschnitt eine abgewandelte Ausführungsform.
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Im Radzylindergehäuse 1 ist eine Bohrung 2 vorgesehen. In diese ist
ein erster Bremskolben 3 eingesetzt, der mit seiner Stirnfläche 4 auf eine ablaufende
Bremsbacke wirken kann, und ferner ein zweiter Bremskolben 5, der mit seiner Stirnseite
6 auf eine auflaufende Bremsbacke wirken kann. Beide Bremskolben sind mit einer
äußeren Ringdichtung 7 bzw. 8 versehen. Zwischen den beiden Bremskolben befindet
sich ein Dichtring-Einsatz 9, der außen mit einem Dichtring 10 und innen mit einem
Dichtring 11 versehen ist. Dieser Dichtring-Einsatz ist mittels einer Ringfeder
12, die in eine Ringnut 13 des Gehäuses 1 greift, axial festgehalten.
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Der erste Bremskolben 3 besitzt einen zylindrischen Fortsatz 14, der
am Dichtring 11 anliegt. An der Innenseite des Fortsatzes 14
ist
eine Hülse 15 angeordnet, die zwischen einer Stufe des ersten Bremskolben 3 und
einem in den Fortsatz 14 eingesetzten Sprengring 16 axial fixiert ist. Sie trägt
an der Außenseite eine Dichtung 17 und an der Innenseite Nuten 18, die zusammen
mit einer Dichtmanschette 19 das Bremsdrucksteuerventil 20 bilden. Die Dichtmanschette
19 besitzt eine Lippe 19' und ist in einem Ventilkolben 21 gehalten, der mittels
eines Bundes 21' in der Hülse 15 sowie in einem Einsatz 23 im ersten Bremskolben
3 geführt ist. Ein Einsatz 22 verhindert ein Ausweichen der Dichtmanschette 19 nach
rechts, wenn beim Druckabbau der Druck im zweiten Druckraum 37 den Druck im ersten
Druckraum 33 übersteigt, so daß die Lippe 19' sich von der Hülse 15 abheben und
einen Rückflußpfad öffnen kann. Der Ventilkolben 21 ist durch einen Dichtring 24
nach außen abgedichtet, welcher zwischen der Hülse 15 und dem Einsatz 23 axial fixiert
ist. Unter Zwischenschaltung einer Stützscheibe 25 wirkt auf den Ventilkolben 21
eine vorgespannte Feder 26, die sich an einer Stirnfläche 27 des ersten Bremskolbens
3 abstützt. Die Feder 26 befindet sich in einer Bohrung 28, welche über einen Kanal
29 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
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Um die Stirnseiten 4 und 6 in Anlage an den Bremsbacken zu halten,
kann noch eine zweite Feder 30 vorgesehen werden, die sich zwischen dem Sprengring
16 und der Stirnfläche 31 des zweiten Bremskolbens 5 erstreckt.
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Druckmittel wird über eine Bohrung 32 vom Hauptzylinder zugeführt.
Es gelangt zunächst in einen ersten Druckraum 33, über Nuten 34 im Dichtring-Einsatz
9, Durchbrüche 35 im Fortsatz 14 und Durchbrüche 36 in der Hülse 15 längs der Pfeile
über das Bremsdrucksteuerventil 20 innen zweiten Druckraum 37.
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Wenn im Betrieb der Druck des über die Bohrung 32 zugeführten Druckmittels
steigt, werden zunächst beide Bremskolben 3 und 5 im ersten und zweiten Druckraum
mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so daß beide mit gleicher Bremskraft nach außen
gedrückt werden. Sobald ein vorgegebener Umschaltdruck erreicht wird, bewegt sich
der Ventilkolben 21 gegen die Kraft der Feder
26 nach rechts, so
daß die Dichtmanschette 19 die Nut 18 verschließt und damit das Bremsdrucksteuerventil
20 geschlossen wird. Nunmehr ergibt sich zwischen dem Druck im ersten Druckraum
33 und dem Druck im zweiten Druckraum 37 ein Druckverhältnis, das vom Flächenverhältnis
Al : (A1 - A2) des gestuften Ventilkolbens 21 abhängt. Der Druck p1 im ersten Druckraum
steigt daher stärker an als der Druck p2 im zweiten Druckraum 37. Während der Druck
p2 über die gesamte Fläche des Bremskolbens 5 wirkt, belastet er lediglich die innerhalb
des Dichtring-Einsatzes 9 liegende Fläche A3 des ersten Bremskolbens 3, nämlich
teilweise direkt über den Fortsatz 14 und die Hülse 15, teilweise indirekt über
den Ventilkolben 21 und die Feder 26. Uber die Ringfläche A4 des ersten Ringrams
33 wirkt dagegen der höhere Eingangsdruck p1. Damit wird erreicht, daß die auf die
ablaufende Bremsbacke wirkende Bremskraft nach Erreichen des Umschaltdruckes jeweils
größer ist als die auf die auflaufende Bemsbacke wirkende Bremskraft, wobei Jedoch
der Druckunterschied durch Wahl des Flächenverhältnisses A3 : A4 so gewählt ist,
daß keine Überlastung der ablaufenden Bremsbacke erfolgt, sondern beide Bremsbacken
annähernd gleiche Bremswirkungen erzielen können und sich ein gleichmäßiger Verschleiß
der Bremsbeläge ergibt. Beim Druckabbau im ersten Druckraum 33 öffnet sich durch
Verformung der Lippe 19' ein Rückflußpfad, so daß auch der Druckraum 37 entlastet
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind für identische Teile dieselben
Bezugszeichen und für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet.
Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß der Dichtring 119 des Bremsdrucksteuerventils
120 nicht als Dichtmanschette ausgebildet ist, sondern aus vollem Mateiial besteht,
wobei der Außenquerschnitt durch eine ache parallele und eine leicht nach innen
gekrümmte Linie begrenzt ist. Darüber hinaus besteht der Dichtring-Einsatz 109 aus
einer Stützplatte 38 und einer Dichtmanschette 39 mit einer Lippe 40. Die Bewegung
dieses Dichtring-Einsatzes 109 nach links ist durch eine Ringfeder 112 in einer
Ringnut 113 verhindert. Ein weiterer Sprengring 112' sichert die Lage eines Einsatzes
122, der verhindert,
daß die Dichtmanschette 39 sich zu weit nach
rechts verschiebt, wenn der Druck im zweiten Druckraum 37 größer wird als derJenige
im ersten Druckraum 33. Infolgedessen kann die Lippe 40 sich von dem Fortsatz 14
abheben und einen Rückflußpfad freigeben, der eine Entlastung des zweiten Druckraums
37 ermöglicht. Die beiden Ringfedern 112 und 112' begrenzen auch die Innenlage der
beiden Bremskolben 3 und 5, genauso wie es die Ringfeder 12 in Verbindung mit dem
Dichtring-Einsatz 9 in Fig. 1 getan hat. Die Funktionsweise der Vorrichtung nach
Fig. 2 entspricht derjenigen der Fig. 1 mit dem Unterschied, daß die Lippe 40 der
Dichtmaschtte 39 die Funktion eines Rückschlagventils übernimmt, also das Ventilschließglied
119 sehr einfach ausgelegt ist.
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