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Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit hydrodynamischer Bremse Die Erfindung
bezieht sich auf eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer vom Fahrzeug angetriebenen
hydrodynamischen Bremse und mit druckmittelbetätigten Reibungsbremsen, wobei die
Reibungsbremsen selbsttätig in Abhängigkeit vom Bremsmoment der hydrodynamischen
Bremse betätigt werden, derart, daß bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit die Reibungsbremsen
in zunehmendem Maße betätigt werden. Derartige hydrodynamische Bremsen werden zur
Schonung der Reibungsbremsen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise bei Talfahrten
eingeschaltet. Hierzu ist im allgemeinen ein Bedienungshebel am Instrumentenbrett
vorgesehen.
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Eine hydrodynamische Bremse hat üblicherweise einen Rotor mit ringförmigem
Querschnitt und einer Reihe von Radialflügeln, der in dem Stator eingebaut ist.
Die seitlich angebrachten Gehäusedeckel haben ebenfalls eine Reihe radialer Flügel.
Der angetriebene Rotor beschleunigt die Flüssigkeit, die an der äußeren Umfangslinie
ihre Höchstgeschwindigkeit erreicht und dann in den Stator umgeleitet wird. Durch
die Verlangsamung wird die Flüssigkeit erwärmt. Es entsteht eine Art Pumpeffekt.
Das erwärmte Druckmittel wird in einem Wärmeaustauscher abgekühlt. Die hydrodynamische
Bremse wird um so unwirksamer, je stärker das Fahrzeug abgebremst wird und je kleiner
gleichzeitig die Drehzahl des Rotors wird. Ohne zusätzliche Reibungsbremsen kann
jedoch das Fahrzeug nicht zum Anhalten gebracht werden.
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Es ist bereits eine kombinierte hydrodynamischmechanische Bremsanlage
bekannt, bei der je nach den Bedingungen des Fahrzustandes durch ein von Hand zu
betätigendes Umsteuerventil entweder die hydrodynamische, die mechanische oder beide
Bremsen betätigt werden. Die Steuerung liegt in der Hand des Fahrzeugführers, dessen
Aufmerksamkeit naturgemäß dadurch sehr in Anspruch genommen ist. Es ist hierbei
nicht gewährleistet, daß der Übergang von einem auf das andere Bremssystem im richtigen
Augenblick erfolgt, wodurch die bestmögliche Bremsenausnutzung in Frage gestellt
ist.
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Es ist demnach erwünscht, die Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse
zur Steuerung der gesamten Bremsanlage heranzuziehen, ohne daß hierzu besondere
Betätigungen erforderlich werden. So zeigt eine bekannte Ausführung die Möglichkeit,
bei abnehmender Wirksamkeit einer Flüssigkeitsbremse infolge abnehmender Fahrgeschwindigkeit
eine durch Druckmittel betätigte mechanische Reibungsbremse zuzuschalten. Hierbei
wird der in einer von Fahrzeugrädern angetriebenen hydrostatischen Bremse umlaufende
Flüssigkeitsstrom gedrosselt. Um aber durch zu hohe Drosselung die hydrostatische
Bremse nicht zu überlasten, läßt der Drosselschieber in seiner Endlage noch einen
gewissen Mindestdrosselquerschnitt frei. Es kann daher das Fahrzeug bei niedriger
Fahrgeschwindigkeit nicht mehr ausreichend gebremst werden. Bei der bekannten Vorrichtung
betätigt der Drosselschieber in dieser Endlage ein Steuerventil, das Druckmittel
auf ein Kolbensystem wirken läßt, welches Reibungsbremsen betätigt. Der Druck der
hydrostatischen Bremse wirkt so auf das Kolbensystem ein, daß dieses erst bei Unterschreiten
eines bestimmten Mindestdrucks in der hydrostatischen Bremse die Reibungsbremsen
betätigt. Diese Art der Zuschaltung von Reibungsbremsen zu einer Flüssigkeitsbremse
ist aber bei einer hydrodynamischen Bremse nicht anwendbar, da bei solchen Bremsen
eine Drosselung des Flüssigkeitsstromes eine Verringerung der Bremsleistung bewirkt,
während die gleiche Drosselung bei einer hydrostatischen Bremse deren Bremsleistung
vergrößert. Darüber hinaus ist die Regeleinrichtung dieser bekannten Anlage besonders
aufwendig im Aufbau und somit störanfällig.
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Es ist weiterhin bekannt, bei einer hydrodynamischen Bremse den Stator
pendelnd zu lagern, wobei die Pendelwirkung vom Bremsmoment abhängig ist. Übersteigt
das Bremsmoment und damit der Pendelanschlag ein gewisses Maß, so wird der Flüssigkeitszustrom
gedrosselt und das Abflußorgan geöffnet, womit in Abhängigkeit von der Haftung zwischen
Rad und Fahrbahn vermieden wird, daß ein Blockieren eintritt. Eine Möglichkeit,
bei infolge abnehmender Fahrgeschwindigkeit kleiner werdendem Bremsmoment das Fahrzeug
zum Stillstand zu bringen, besteht hierbei nicht.
Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs genannten Gattung zu schaffen,
bei der die hydrodynamische Bremse und die Reibungsbremsen durch ein einziges Betätigungsorgan
vom Fahrer betätigt werden und bei der die Summe der Bremsleistungen der hydrodynamischen
Bremse und der Reibungsbremse auch bei sich ändernder Fahrgeschwindigkeit konstant
bleibt, wobei der Übergang der Bremsleistung von der hydrodynamischen Bremse auf
die Reibungsbremse und umgekehrt im- gesamten Bremsbereich kontinuierlich erfolgt;
gleichzeitig sollen diese Bremsanlage und ihre Steuerungsorgane einfach im Aufbau
sein.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen einen Hauptzylinder
einerseits und ein vom Hauptzylinder betätigtes Steuerventil für die Füllungsregelung
der hydrodynamischen Bremse sowie Radzylinder andererseits ein Druckminderventil
eingeschaltet ist, das in Abhängigkeit vom Bremsmoment der hydrodynamischen Bremse
betätigt wird. Vorzugsweise ist das Druckminderventil aus einem schwimmenden Kolben
gebildet, wobei eine Ventilanordnung im Kolben angeordnet ist, deren Ventilverschlußglied
in Abhängigkeit vom Bremsmoment der hydrodynamischen Bremse im Schließsinn betätigt
wird, so daß der auf das Steuerventil und auf die Radzylinder wirkende Druck vermindert
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ventilverschlußglied von einer
Membran betätigt, auf die der Differenzdruck zwischen Einlaß und Auslaß der hydrodynamischen
Bremse wirkt, so daß das Ventilverschlußglied bei fallendem Drehmoment der hydrodynamischen
Bremse im Verschließsinn betätigt wird.
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Erfindungsgemäß kann der Stator der hydrodynamischen Bremsen in an
sich bekannter Weise pendelnd gelagert sein, wobei die durch das Bremsreaktionsmoment
erzeugte Drehung des Stators auf das Ventilverschlußglied einwirkt, so daß das Ventilverschlußglied
bei fallendem Bremsmoment der hydrodynamischen Bremse im Schließsinn betätigt wird.
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In der Zeichnung sind die A b b. 1 bis 4 Ausführungsbeispiele der
Erfindung.
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Gleiche Teile sind mit gleichen Kennzeichen versehen. Es ist der Fahrzeugantrieb
mit 1, die hydrodynamische Bremse mit 2, ihr Ladezylinder mit 3, das Steuerventil
des Ladezylinders mit 4, der Hauptzylinder der Reibungsbremsanlage mit 5, ein pneumatischer
Bremskraftverstärker mit 6, die Radzylinder mit 7, ein Differenzdruckventil mit
8 und eine Druckdose mit 9 gekennzeichnet.
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Die Druckdose 9 wird durch die Membran 10 in die Druckräume 11 und
12 unterteilt, die durch die Leitungen 13 und 14 an die Leitungen 15 und 16 von
der hydrodynamischen Bremse 2 zu einem Wärmeaustauscher 17 angeschlossen
sind. Durch den Unterschied der Drücke in den Leitungen 13,15 und 14,16 wird die
Membran verstellt. Die Membran 10 trägt ein Ventilstück 18, das in das Druckminderventil
8 hineinreicht und dort mit dem schwimmenden Kolben 19 zusammenarbeitet, dessen
Ventilbohrung 20 damit gesteuert wird. Der Ventilkolben 19 stützt sich in der Hochdruckkammer
21 an einer Druckfeder 22 und in der Niederdruckkammer 23 an einer Druckfeder 24
ab. Die Hochdruckkammer 21 ist durch eine Leitung 25 mit dem Druckraum des Hauptzylinders
5 verbunden, die Niderdruckkammer 23 durch die Steuerleitung 26 mit dem Steuerventil
des Bremskraftverstärkers 6 und durch die Leiturig 27 mit dem Steuerventil 4 des
Ladezylinders 3.
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Dort befindet sich ein von dem Druckmittel aus der Leitung 27 beaufschlagtes,
nicht dargestelltes Steuerglied, das die Druckluftzufuhr aus der Leitung 28 zum
Ladezylinder 3 steuert. Die Anlage ist so ausgelegt, daß bei leichter Betätigung
des Hauptzylinders 5 die Radzylinder 7 zum Anlegen der Reibungsbremsen in die Bremstrommeln
beaufschlagt werden. Hierzu strömt das Druckmittel aus der Leitung 25 durch die
weitgeöffnete Ventilbohrung 20 und die Niederdruckkammer 23 in die Steuerleitung
26. Ein kleines Druckmittelvolumen wird aus der Niederdruckkammer 23 durch die Druckmittelleitung
27 zum Steuerventil 4 abgezweigt. Das Steuerventil 4 öffnet und läßt aus der Druckluftleitung
28 Druckmittel in den Ladezylinder 3 eintreten. Dadurch wird die hydrodynamische
Bremse in Tätigkeit gesetzt und greift in abbremsendem Sinn an der Antriebswelle
1 an. Der hierbei entstehende unterschiedliche Druck in den Leitungen 13,14 beaufschlagt
die Membran 10 von beiden Seiten, was eine Verschiebung des Ventilstückes 18 im
Druckminderventil 8 zur Folge hat.
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Das Verschlußstück 18 wird hierbei nach links verschoben und verschließt
die Ventilbohrung 20. Der Kolben 19 wird in der Hochdruckkammer 21 vom Hauptzyjinderdruck
und in der Niederdruckkammer 23 vom Druck in den Steuerleitungen 26 und 27, zuzüglich
des Differenzdruckes der Druckräume 9,12 mal der Fläche der Membran 10 beaufschlagt.
Da mit zunehmender Verlangsamung der Welle 1 der Differenzdruck sich verringert,
bewegt sich das Verschlußstück 18 nach rechts, und es findet ein Steuervorgang für
das vom Hauptzylinder 5 durch die Ventilbohrung 20 in die Steuerleitungen 26 und
27 einströmende Druckmittel statt. Der Druck in den Steuerleitungen 26 und 27 steigt
an, was zur Folge hat, daß die Wirksamkeit der hydrodynamischen Bremse 2 infolge
der Verringerung der Umdrehungszahl der Welle in dem Maß abnimmt, wie die Wirksamkeit
der durch die Radzylinder 7 betätigten Reibungsbremsen gesteigert wird.
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Wenn das Fahrzeug soweit verzögert ist, daß die hydrodynamische Bremse
beginnt unwirksam zu werden, tritt Druckausgleich in der Druckdose 9 ein, und die
Membran 10 nimmt durch ihre Eigenelastizität das Ventilstück 18 in die Ausgangsstellung
zurück, so daß der Hauptzylinderdruck in den Radzylindern der Reibungsbremse voll
wirksam wird.
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Je stärker die hydrodynamische Bremse wirksam wird, desto mehr wird
die Umlaufzahl der Welle 1 herabgesetzt, desto mehr gleichen sich auch die Drücke
in den Leitungen 13, 14, so daß im Druckminderventil 8 die Ventilbohrung
20 am weitesten geöffnet ist, wenn die hydrodynamische Bremse am Ende ihrer Tätigkeit
angelangt ist, d. h., wenn sich die Drehzahl der Welle 1 dem Wert Null nähert. Es
ergibt sich somit, daß die Wirkung der Reibungsbremsen in dem Maße zunimmt, wie
die Wirkung des Verlangsamers 2 abnimmt.
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Wie A b b. 2 zeigt, kann die Druckdose 9 entbehrt werden, wenn man
den Stator der hydrodynamischen Bremse 2 unmittelbar zur Betätigung des Ventilstückes
18 des Druckmittelventils 8 heranzieht.
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A b b. 3 zeigt, wie eine Bremsanlage angeordnet wird, bei der als
Druckmittelquelle für die Reibungsbremsen Druckluft verwendet wird. An die Stelle
des
in A b b. 1 gezeigten Hauptzylinders 5 tritt hier das Druckluftbremsventil
29. Die Leitung 30 führt unmittelbar zu den nicht dargestellten Bremszylindern.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die hydrodynamische Bremse mit flüssigem
Druckmittel zu betätigen.
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In A b b. 4 ist eine Druckmittelpumpe 31 dargestellt, die zusammen
mit dem Speicher 32 an die Stelle der in A b b. 1 vorgesehenen Druckluftquelle tritt.
In diesem Fall wird der Ladezylinder durch einen Trennzylinder 33 mit einem schwimmenden
Kolben 34 ersetzt.