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Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem Betätigungsorgan, das manuell aus einer Ruheposition in wenigstens eine
arretierbare Arbeitsposition verstellbar ist, mit einer Bremse und mit einem vorzugsweise
mechanischen System, über das eine Bewegung des Betätigungsorgan auf die Bremse
übertragbar ist.
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Die heute zum Verkehr zugelassenen Kraftfahrzeuge sind aus Sicherheitsgründen
mit zwei Bremsanlagen ausgerüstet. Die Betriebsbremsanlage wird überwiegend während
des Fahrbetriebs betätigt, während mit der Feststellbremsanlage in erster Linie
das stehende Fahrzeug in seiner Position festgelegt und ein Anfahren am Berg ermöglicht
wird. Beide Bremsanlagen werden üblicherweise von je einem Betätigungshebel bedient,
der vom Fahrer manuell betätigt werden muß.
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Unter manueller Betätigung ist dabei sowohl eine Betätigung mit der
Hand als auch mit dem Fuß zu verstehen Meist sind die Betätigungsorgane so angeordnet,
daß dasjenige der Betriebsbremsanlage mit dem Fuß, dasjenige der Feststellbremsanlage
mit der Hand betätigt werden kann.
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Bei fast allen Kraftfahrzeugen werden heute in die Betriebsbremsanlage
sogenannte Bremskraftverstärker eingebaut, die den über das Bremspedal manuell eingeleiteten
Druck zu einem ausreichend hohen Bremsdruck verstärken, so daß die vom Fahrer eines
Kraftfahrzeugs aufzubringende Kraft zur Abbremsung kleiner ist als bei einer Betriebsbremsanlage
ohne Bremskraftverstärker. Die nötige Hilfskraft wird aus unterschiedlichen Systemen
gewonnen. So gibt es etwa hydraulische Bremskraftverstärker, zu deren Betrieb eine
Pumpe für das Druckmittel vorhanden sein muß. In anderen Fällen wird zur Bremskraftverstärkung
der Unterdruck im Ansaugrohr des Motors ausgenutzt. Auch elektromotorische Bremskraftverstärker
sind bekannt. Anders als bei der Betriebsbremsanlage muß jedoch bei den bis heute
bekannten Bremsanlagen bei einer Betätigung der Feststellbremse die gesamte notwendige
Kraft von der Person aufgebracht werden, die die Bremse bedient.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsanlage; die die Merkmale aus
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß die Betätigung
der Feststellbremse erleichtert wird. Dabei soll das Bremsgefühl, also die Rückmeldung
der Stärke des Bremsdruckes über das Betätigungsorgan zum Fahrzeugführer, in der
Weise wie bei den bisher bekannten Bremsanlagen erhalten bleiben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Bremsanlage mit den Merkmalen
aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß ein motorischer Hilfsantrieb
vorgesehen ist, der die über das Betätigungsorgan eingeleitete Kraft verstärkt.
Die Betätigung der Bremsanlage wird also durch den motorischen Hilfsantrieb erleichtert.
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Dieser -zieht jedoch die Bremse nicht alleine an, sondern bringt lediglich
einen Bruchteil der Kraft auf, die notwendig ist, um eine bestimmte Arbeitsposition
zu erreichen. Der Betrag der vom Hilfsantrieb zur Verfugung gestellten Kraft ändert
sich dabei mit der über das Betätigungsorgan eingeleiteten Kraft, da der Hilfsantrieb
diese Kraft lediglich verstärkt.
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Eine erfindungsgemäße Bremsanlage kann durch Merkmale aus den Unteransprüchen
in vorteilhafter Weise weitergebildet werden. So enthalten die Ansprüche 2 bis 9
günstige Ausgestaltungen, die sich auf die Ansteuerung des Motors des Hilfsantriebs
beziehen. Um möglichst wenig Energie fur den motorischen Hilfsantrieb zu verbrauchen,
sollte dieser jeweils nur dann eingeschaltet sein, wem es gewünscht ist, die Feststellbremse
zu betätigen. Um den Motor möglichst einfach einschalten zu können, ist gemäß Anspruch
2 vorgesehen, daß er bei einer Bedienung des Betätigungsorgan einschaltbar ist.
Notwendige Handgriffe an anderen Stellen im Kraftfahrzeug werden damit vermieden.
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Besondere Schwierigkeiten bei der Bedienung der Feststellbremse treten
manchmal dann auf, wem die Verriegelung des Betätigungsorgans gelöst werden soll.
Deshalb ist es besonders günstig, wenn gemäß Anspruch 4 der Motor zumindest zum
Lösen der Verriegelung des Betätigungsorgans einschaltbar ist. Besonders gut ist
es natürlich, wenn gemäß Anspruch 5 jede Bedienung der Feststellbremse vom Hilfsantrieb
unterstützt wird.
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Wenn die Feststellbremse gelöst werden soll, wird mit oder an dem
dafür vorgesehenen Betätigungsorgan eine Zusatzbewegung ausgeführt, an deren Ende
das Betätigungsorgan gelöst ist. Sehr oft trägt das Betätigungsorgan eine Taste,
die von einer Position, in der das Betätigungsorgan arretiert ist, in eine zweite
Position, in der die Arretierung des Betätigungsorgans gelöst ist, gebracht werden
kann.
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Vorteilhafterweise ist dann gemäß Anspruch 7 der Motor über diese
Taste einschaltbar. Ein sicheres Einschalten des Motors kann dadurch gewährleistet
werden, daß ein Signal an den Motor in einer Zwischenstellung der Taste abgegeben
wird. Ist in dieser Zwischenstellung das Betätigungsorgan noch voll arretiert, so
wird der Entriegelungsvorgang durch den motorischen Hilfsantrieb voll unterstützt.
Wird das Betätigungsorgan nicht durch eine zusätzliche Taste, sondern allein durch
eine Zusatzbewegung entriegelt, so ist es ebenfalls günstig, den Motor schon in
einer Phase dieser Bewegung einzuschalten, in der der Entriegelungsvorgang des Betätigungsorgans
noch nicht beendet ist, beziehungsweise vorzugsweise noch nicht begonnen hat.
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Zweckmäßigerweise wird gemäß Anspruch 10 als Hilfsmotor ein Elektromotor
verwendet. Da die Feststellbremse sehr oft auch bei stillstehendem Fahrzeugmotor
und ausgeschalteter Zündung betätigt wird, sollte es auch unter diesen Bedingungen
möglich sein, den Hilfsmotor anzusteuern.
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Eine Bremskraftunterstützung erhält man in vorteilhafter Weise dadurch,
daß der Hilfsantrieb in das System, das eine Bewegung des Betätigungsorgans auf
die Bremse überträgt, eingreift, daß die Höhe der einleitbaren Kraft von einem druckempfindlichen
Element steuerbar ist und daß der Zustand des druckempfindlichen Elements von einer
über das Betätigungsorgan eingeleiteten Kraft abhängt. Gehört zur Bremsanlage ein
Bremsseil, so kann die Kraft des Hilfsantriebs direkt in dieses eingeleitet werden.
Als druckempfindliches Element ist eine mechanische Reibungskupplung vorteilhaft,
deren Zustand, der sich in erster Linie im übertragbaren Drehmoment äußert, über
das Betätigungsorgan steuerbar ist. Die Hilfskraft wird günstig direkt über die
Reibungskupplung in das Ubertragungssystem eingeleitet, wobei vorzugsweise die erste
Kupplungshälfte einen rotierenden Abtrieb des Hilfsantriebs darstellt.
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Besitzt die Bremsanlage ein Bremsseil, so ist auf einfache Weise ohne
großen Aufwand und ohne viele Ånderungen an der Anlage eine Bremskraftunterstützung
durch einen Hilfsantrieb über eine mechanische Kupplung durch eine Konstruktion
möglich, bei der die vom Hilfsantrieb angetriebene erste Kupplungshälfte als Reibrad
ausgebildet ist, das Bremsseil auf wenigstens einem Teil des Umfangs das Reibrad
umschlingt und der Hilfsmotor so ansteuerbar ist, daß die Drehrichtung des Reibrades
mit der Bewegungsrichtung des Bremsseiles bei einer Verstellung des Betätigungsorgans
aus der Ruheposition in eine Arbeitsposition übereinstimmt. Eine derartige Konstruktion
ist natürlich nicht darauf beschränkt, nur bei Feststellbremsen angewendet zu werden.
Vielmehr ist mit ihr auch bei einer Betriebsbremsanlage eine Bremskraftverstärkung
möglich, sofern die Betriebsbremsanlage ein Bremsseil im Ubertragungssystem zwischen
dem Betätigungsorgan und der Bremse aufweist.
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Um die Lagerung des Reibrades möglichst wenig zu belasten, ist gemäß
Anspruch 17 das Bremsseil wenigstens in etwa in einer ganzzahligen Anzahl von Windungen
um das Reibrad gewickelt.
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Bei bremskraftunterstützten Bremsanlagen kann es vorkommen, daß der
motorische Hilfsantrieb wegen eines Defektes ausfällt Auch in diesem Fall muß natürlich
eine Betätigung der Bremse möglich sein. Dabei ist eine eventuelle Behinderung durch
den defekten Hilfsantrieb möglichst klein zu halten. Dieses Problem wird bei einer
erfindungsgemäßen Bremsanlage mit Reibrad und Bremsseil zweckmäßigerweise dadurch
gelöst, daß das Reibrad über das Betätigungsorgan und das Bremsseil antreibbar ist.
Dies kann zum Bespiel durch die Verwendung eines nicht selbsthemmenden Getriebes
oder den Einbau eines Freilaufs im Getriebe des Hilfsantriebs ermöglicht werden.
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In der vorteilhaften Weiterbildung gemäß Anspruch 21 nimmt die Drehachse
des rotierenden Abtriebs des Hilfsantriebs eine feste Lage bezüglich des Betätigungsorgans
ein. Dieses Betätigungsorgan ist vorzugsweise als Hebel ausgebildet. Damit soll
jedoch nicht ausgesagt werden, daß eine Person, die die Bremse betätigen will, manuell
direkt an diesen Hebel angreift. Denkbar ist zum Beispiel auch, daß manuell eine
lineare Bewegung ausgeführt wird, die jedoch direkt auf einen
Hebel
übertragen wird. Stimmt die Drehachse des rotierenden Abtriebs mit der Drehachse
des Hebels überein, so ist eine feste Zuordnung zwischen Hebel und Drehachse des
rotierenden Abtriebs unabhängig davon möglich, ob der Hilfsantrieb auf dem Betätigungshebel
oder an der Karosserie befestigt ist. Im ersten Fall ergibt sich eine Baueinheit
zwischen dem Hebel und dem Hilfsantrieb, die leicht im Fahrzeug montiert werden
kann.
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Für die Befestigung des Hilfsantriebs auf dem Betätigungsorgan stehen
zwei Möglichkeiten offen, die sich grundsätzlich voneinander unterscheiden. So kann
es vorteilhaft sein, den Hilfsantrieb gemäß Anspruch 25 so auf dem Betätigungsorgan
zu befestigen, daß die übertragene Reaktionskraft, die sich aus dem Widerstand,
gegen den der Abtrieb gedreht werden muß, ergibt, gegen eine Verstellung des Betätigungsorgans
aus der Ruheposition in eine Arbeitsposition wirkt.
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Ist das Betätigungsorgan ein Hebel, so erhält man eine Bremskraftverstärkung
vorteilhafterweise dadurch, daß das Bremsseil in einem bestimmten Abstand von der
Drehachse des Hebels an diesem befestigt ist und daß der effektive Hebelarm für
die Wirkung der Reaktionskraft auf den Hebel kleiner ist als der Abstand der Befestigungsstelle
des Bremsseils von der Drehachse des Hebels.
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Will man auf einfache Weise eine größere Verstärkung erreichen, so
ist es günstig, wenn gemäß Anspruch 28 die vom Hilfsantrieb auf das Betätigungsorgan
übertragene Reaktionskraft für eine Verstellung des Betätigungsorgans aus der Ruheposition
in eine Arbeitsposition wirkt.
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Ist bei einer Anlage gemäß Anspruch 28 das Betätigungsorgan ein Hebel,
so erhält man eine Verstärkung mit dem üblichen Bremsgefühl dann, wenn der effektive
Hebelarm für die Wirkung der Reaktionskraft auf den Hebel kleiner ist als der mit
einem von mechanischen Eigenschaften der Kupplung abhängigen Faktor multiplizierte
Abstand der Befestigungsstelle des Bremsseiles von der Drehachse des Hebels. Unter
mechanischen Eigenschaften der Kupplung sind dabei vor allem der in erster Linie
von den verwendeten Materialien abhängige Reibwert und der Winkel, auf dem das Bremsseil
das Reibrad umschlingt, zu verstehen.
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Völlig klare jid einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn gemäß Anspruch
31 der Hilfsantrieb unabhängig vom Betätigungsorgan an der
Karosserie
eines Kraftfahrzeugs befestigt ist.
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Ist für die Betriebsbremse eines Kraftfahrzeugs ein elektromechanischer
Bremskraftverstärker vorgesehen, so ist es möglich, den Aufwand für die Bremskraftverstärkung
an der Feststellbremse dadurch zu vermindern, daß gemäß Anspruch 32 der Hilfsantrieb
für die Feststellbremse mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker für die
Betriebsbremse derart kombiniert ist, daß bestimmte Bauelemente sowohl für die Unterstützung
der Feststellbremse als auch für die Unterstützung der Betriebsbremse verwendet
werden. Weist der elektromechanische Bremskraftverstärker für die Betriebsbremse
ein rotierendes Abtriebselement auf, so wird zweckmäßigerweise dieses Abtriebselement
als erste Kupplungshälfte einer mechanischen Kupplung verwendet, deren Kupplungsmoment
vom Betätigungsorgan der Feststellbremse steuerbar ist. Die Ansprüche 34 bis 36
enthalten vorteilhafte Weiterbildungen einer Bremsanlage gemäß Anspruch 33.
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Damit die Bremsen eines Kraftfahrzeugs einwandfrei funktionieren,
ist es notwendig, daß sich bei einer gleichzeitigen Betätigung der Feststellbremse
und der Betriebsbremse diese beiden Systeme gegenseitig nicht nachteilig beeinflussen.
Dieses Problem kann am einfachsten dadurch gelöst werden, daß gemäß Anspruch 37
die Bewegung der für die Unterstützung der Feststellbremse und der Betriebsbremse
gemeinsamen Bauelemente des Bremskraftverstärkers bei einer Betätigung der Feststellbremse
die gleiche ist wie bei einer Betätigung der Betriebsbremse. Wird ein rotierendes
Abtriebselement des elektromechanischen Bremskraftverstärkers als erste Kupplungshälfte
des Hilfsantriebs für die Feststellbremse verwendet, so dreht sich dieses Abtriebselement
also vorteilhafterweise bei einer Betätigung der Feststellbremse in die gleiche
Richtung wie bei einer Betätigung der Betriebsbremse.
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Das Bremsseil der Bremsanlage wird vorteilhafterweise über Umlenkrollen
geführt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn wenigstens eine Umlenkrolle derart
angeordnet ist, daß der Umschlingungswinkel des Bremsseils auf dem Reibrad unabhängig
von der Position des Betätigungsorgans ist, an dem das Brernsseil befestigt ist.
Damit ist gewährleistet, daß die konstruktiven Parameter der mechanischen
Kupplung
während einer Bremsbetätigung weitgehend konstant bleiben.
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Mehrere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele einer Bremsanlage sind
in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen soll die Erfindung nun
näher erläutert werden.
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Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Bremsanlage
mit einem Betätigungshebel, an dem ein Hilfsantrieb befestigt ist, Figur 2 eine
zweite Ausführung ähnlich der aus Figur 1, jedoch mit Umkehrung der Drehrichtung
des Hilfsantriebs, Figur 3 eine erfindungsgemäße Bremsanlage, bei der der Hilfsantrieb
an der Karosserie eines Fahrzeugs befestigt ist, Figur 4 ein Kraftfahrzeug mit einer
Betriebs- und einer Feststellbremse und einem gemeinsamen elektromechanischen Bremskraftverstärker
für beide Bremsen und Figur 5 einen Längsschnitt durch den elektromechanischen Bremskraftverstärker
aus Figur 4.
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Die Bremsanlagen aus den Figuren 1 und 2 besitzen als Betätigungsorgan
einen Hebel 10, der in einem Kraftfahrzeug so gelagert ist, daß er um die Achse
11 gedreht werden kann. In verschiedenen Positionen kann der Hebel 10 durch die
Sperrklinke 12 arretiert werden, die über einen Druckknopf 13 betätigbar ist. Die
Klinke 12 wird zusammen mit dem Hebel 10 bewegt und wirkt mit einem feststehenden
Zahnsegment 14 zusammen. Am Hebel 10 ist in einem Abstand d von der Drehachse 11
ein Bremsseil 15 befestigt, das zum Hebel über eine in einem eine stabile Lage im
Kraftfahrzeug einnehmenden Gestell 16 drehbar gelagerte Umlenkrolle 17 zum Hebel
10 gelangt. Bei einer Betätigung des Hebels 10 ändert sich der Abstand zwischen
dem Einhängepunkt des Bremsseils 15 am Hebel und der Drehachse der Umlenkrolle 17.
Derartige Ausführungen von sogenannten Feststellbremsen sind aus der Praxis bekannt
und brauchen
daher nicht näher erläutert zu werden.
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Am Betätigungshebel 10 ist ein Elektromotor 25 befestigt, dessen Getriebe
als rotierenden Abtrieb ein Reibrad 26 aufweist. Dieses besitzt eine Drehachse,
die identisch ist mit der Drehachse 11 des Hebels 10, und einen Radius, der bedeutend
kleiner ist als der Abstand d zwischen dem Einhängepunkt des Bremsseils 10 und der
Drehachse 11.
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Der Elektromotor 25 kann über den Druckknopf 13 eingeschaltet werden.
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Dazu sind am oberen Ende des Hebels 10 knapp unterhalb des Druckknopfs
13 zwei Festkontakte 27 vorgesehen, von denen einer über eine Leitung 28 mit einem
Pol einer Spannungsquelle und der andere über eine Leitung 29 mit einem Anschluß
des Elektromotors 25 verbunden ist. Der andere Anschluß des Elektromotors 25 liegt
am anderen Pol der Spannungsquelle.
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Der Druckknopf 13 trägt eine Kontaktbrücke 3G, mit der die beiden
Festkontakte 27 miteinander verbunden werden können. In der gezeigten Ruheposition
des Drudkknopfs 13 ist der Abstand zwischen den beiden Festkontakten 27 und der
Kontaktbrücke 30 bedeutend kleiner als der Weg, um den der Druckknopf 13 eingedrückt
werden muß, um die Sperrklinke 12 vollständig von dem Zahnsegment 14 zu lösen. Bei
einer Betätigung des Druckknopf 13 wird der Elektromotor 25 deshalb schon zu einem
Zeitpunkt eingeschaltet, in dem der Druckknopf 13 erst die durch den Pfeil A gekennzeichnete
Lage einnimmt und die Sperrklinke 12 noch nicht bewegt wurde. In der durch den Pfeil
B gekennzeichneten Endstellung des Druckknopfes 13 ist dann dagegen die Sperrklinke
12 vom Zahnsegment 14 gelöst.
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Bei der Bremsanlage gemäß Figur 1 kann der Elektromotor über die Festkontakte
27 und die Kontaktbrücke 30 derart gepolt an die Spannungsquelle angeschlossen werden,
daß sich das Reibrad 26 im Uhrzeigersinn dreht, wie es durch den Pfeil C angedeutet
ist. In diesem Sinn wird auch der Hebel 10 gedreht, wenn die Bremse betätigt werden
soll. Entsprechend der Drehrichtung des Reibrades 26 ist das Bremsseil von den Bremsen
des Fahrzeugs her kommend ebenfalls im Uhrzeigersinn um das Reibrad geschlungen
und führt dann über die Umlenkrolle 17 zum Hebel 10. Das Bremsseil 15 verläßt dabei
das Reibrad 26 in derselben tangentialen Richtung, in der es zum Reibrad gelangt
ist. Die Anzahl der Windungen des Bremsseils 15 auf dem Reibrad 26 ist also ganzzahlig.
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Dadurch können die Kräfte auf das Lager des Reibrades 26 ziemlich
klein gehalten werden.
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In Figur 1 ist der Hebel 10 in seiner Ruheposition gezeigt, in der
die Bremsen gelöst sind. Soll nun die Bremse betätigt werden, so wird zunächst der
Druckknopf 13 gedrückt und damit der Elektromotor 25 eingeschaltet. Beim anschließenden
Hochziehen des Hebels 10 wird das Bremsseil 15 stärker gespannt und damit eine Koppelung
zwischen ihm und dem Reibrad 26 des Elektromotors 25 hergestellt, deren Stärke von
der Spannung des Bremsseils 15 in seinem Abschnitt zwischen dem Reibrad 26 und der
Befestigungsstelle am Hebel 10 abhängt. Der Motor 25 kann deshalb je nach der über
den Hebel 10 eingeleiteten Kraft zur Spannung des Bremsseils beitragen. Zwar wirkt
die der vom Motor auf das Bremsseil eingeleiteten Kraft entsprechende Reaktionskraft
entgegen einer Verstellung des Hebels 10 im Uhrzeigersinn, der effektive Hebelarm
fur diese Kraft ist jedoch bedeutend kleiner als der Abstand d, so daß eine Verstärkung
der manuell aufgebrachten Kraft gewährleistet ist. Die gezeigte Ausführung ermöglicht
es somit, einen relativ großen Weg der Befestigungsstelle des Bremsseils am Hebel
mit einem kleinen effektiven Hebelarm zu kombinieren. Soll die Bremse gelöst werden,
so ist der Elektromotor 25 schon eingeschaltet, noch ehe die Sperrklinke 12 das
Zahnsegment 14 verlassen hat. Der Hebel 10 wird deshalb zunächst entlastet und kann
leicht noch ein bißchen angehoben werden, so daß sich Sperrklinke 12 und Zahnsegment
14 leicht entkoppeln lassen.
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Das Getriebe des Elektromotors 25 ist als nicht hemmendes Getriebe
ausgebildet. Deshalb bereitet es keine Schwierigkeiten, den Hebel 10 auch bei stillstehendem
Motor zu betätigen, da sich das Reibrad 26 dann in Richtung des Pfeiles C über das
Bremsseil 15 antreiben läßt. Die Bremsen können also auch dann angezogen werden,
wenn der Elektromotor 25 wegen irgendeines Defekts ausfällt oder wenn der Druckknopf
13 nicht gedrückt wird. Letzteres ist nämlich nicht unbedingt notwendig, da das
Zahnsegment 14 und die Sperrklinke 12 so ausgebildet sind, daß sie bei einer Drehung
des Hebels 10 im Uhrzeigersinn nicht wirksam werden. Soll die Bremse gelöst werden,
so ist bei ausgefallenem Motor 25 keine Drehung des Reibrades 26 notwendig.
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Bei der Bremsanlage aus Figur 2 ist der Elektromotor 25 über die beiden
Festkontakte 27 und die Kontaktbrücke 30 so mit einer Spannungsquelle verbindbar,
daß seine Drehrichtung derjenigen des Motors aus Figur 1 entgegengesetzt ist. Das
Reibrad 26 dreht sich also entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es durch den Pfeil D
angedeutet ist. Entsprechend ist auch das Bremsseil 15 in gegenüber Figur 1 umgekehrter
Richtung um das Reibrad 26 geschlungen. Durch die beschriebenen Nnderungen wird
erreicht, daß die Reaktionskraft des Motors 25 nun in eine Richtung auf den Hebel
10 wirkt, in der dieser betätigt wird, wenn man die Bremsen anziehen will. Es lassen
sich damit größere Bremskraftverstärkungen erreichen. Durch geeignete Wahl des Hebelarms
der vom Motor auf das Bremsseil 15 eingeleiteten Kraft, in der betrachteten Ausführung
also durch geeignete Wahl des Radius es des Reibrads 26, kann man gewährleisten,
daß der Hebel 10 nicht ohne irgendeine manuell eingeleitete Kraft im Uhrzeigersinn
gedreht wird, wenn der Motor 25 eingeschaltet ist. Die Größe des noch möglichen
Hebelarms hängt dabei in erster Linie vom Reibwert zwischen den Materialien, aus
denen das Bremsseil 15 und die Außenfläche des Reibrads 26 bestehen, und vom Umschlingungswinkel
des Bremsseils 15 am Reibrad 26 ab. Abgesehen von der Änderung der Verstärkung bei
gleichem Hilfsantrieb laufen die Vorgänge bei einer Bremsanlage gemäß Figur 2 ganz
ähnlich wie bei der aus Figur 1 ab. Es muß deshalb nicht näher darauf eingegangen
werden.
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Die Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei dem
der Betätigungshebel 10 mit seinem Druckknopf 13 wiederum um eine Achse 11 drehbar
ist. Ein als Hilfsantrieb verwendeter Elektromotor 25 ist nun jedoch getrennt vom
Hebel 10 an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt. Die Drehrichtung des
Reibrads 26 in Richtung des Pfeiles C, also im Uhrzeigersinn, und die Richtung,
in der das Bremsseil 15 das Reibrad 26 umschlingt, sind so aufeinander abgestimmt,
daß bei geschlossener Kupplung zwischen Bremsseil 15 und Reibrad 26 die vom Reibrad
auf das Bremsseil eingeleitete Kraft in Richtung einer Betätigung der Bremsen wirkt.
Vom Reibrad 26 führt das Bremsseil 15 direkt zu seinem Befestigungspunkt 31 am Hebel
10. Das Reibrad 26, dessen Abstand zum Befestigungspunkt 31 sich bei einer Betätigung
des Hebels 10 ändert, nimmt also auch die Funktion einer Umlenkrolle war.
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Die Lage des Reibrads 26 bezüglich der Drehachse 11 des Hebels 10
ist so gewählt, daß in der Ruheposition des Hebels 10, die in Figur 3
gezeigt
ist, der Abschnitt des Bremsseils 15 zwischen dem Reibrad 26 und der Befestigungsstelle
31 in etwa senkrecht zum Hebel 10 verläuft.
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Damit ist gewährleistet, daß sich der Umschlingungswinkel des Bremsseils
15 am Reibrad 26 bei einer Verstellung des Hebels 10 nur wenig ändert.
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Da der Elektromotor 25 bei dem Beispiel aus Figur 3 an der Karosserie
des Fahrzeugs befestigt ist, die Reaktionskräfte also von der Karosserie aufgenommen
werden, muß der Radius des Reibrads 26 keine außerhalb der konstruktiven Einzelheiten
des Hilfsantriebs liegende Bedingungen erfüllen, damit eine Bremskraftverstärkung
mit dem sonst üblichen Bremsgefühl erhalten wird. Im Prinzip funktioniert die Bremsanlage
gemäß Figur 3 genau so wie diejenigen aus den Figuren 1 und 2, so daß sich auch
hier eine nähere Beschreibung erübrigt.
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Das Kraftfahrzeug aus Figur 4 ist mit einer Feststellbremsanlage,
zu der ein Hebel 10 mit dem Druckknopf 13 und ein Bremsseil 15 gehören, sowie mit
einer Betriebsbremsanlage ausgerüstet, die unter anderem ein Fußpedal 40, einen
Hauptbremszylinder 41 und einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 70 aufweist.
Das Bremsseil 15 wird von den Bremsen an den Hinterrädern kommend über Umlenkrollen
43 zum Bremskraftverstärker 70 und von dort über weitere Umlenkrollen 43 und die
Umlenkrolle 17 zum Betätigungshebel 10 geführt. Der Bremskraftverstärker 70 wird
zugleich als Bremskraftverstärker für die Feststellbremse benutzt. Er ist in Figur
5 näher dargestellt.
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Bremskraftverstärker dieser Art sind sehr eingehend in der Patentanmeldung
P 30 31 643.9 beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Es genügt
daher, wenn im folgenden nur die für die Funktion wesentlichen Komponenten beschrieben
werden.
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Der Bremskraftverstärker 70 hat eine Eingangsstange 71, die mit dem
Fußpedal 40 verbunden ist. Eine Ausgangsstange 72 wird von einer Spindel 90 betätigt
und drückt auf den Kolben des Hauptbremszylinders 41. Ein nicht näher dargestellter
Elektromotor besitzt eine Schneckenwelle 73, deren Drehbewegung über ein Schneckenrad
74 und einen Freilauf 75 auf eine Hülse 76 übertragen wird, die das erste, rotierende
Abtriebselement des Bremskraftverstärkers bildet. Die
Spindel 90
ist in der Hülse 76 axial verschiebbar und hat ein Außengewinde, in dessen Gewindegängen
Kugeln 77 laufen, die an der Hülse 76 abgestützt sind. Die Spindel 90 ist das erste,
über ein Schraubgelenk mit der Hülse 76 gekoppelte Bauelement eines zweiten Abtriebselements
des Bremskraftverstärkers 70. Zu dem zweiten Abtriebselement gehört noch ein zweites
halbkugelförmiges Bauelement 85, das über ein Schubgelenk mit dem Gehäuse 80 des
Bremskraftverstärkers gekoppelt ist. Die Spindel 90 und die Halbkugel 85 können
über eine Kupplung 79 kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Bei gelöster
Kupplung 79 ist die Spindel 90 über das Kugellager 87 frei gegenüber der Halbkugel
85 drehbar. Durch Druck auf die Eingangsstange 71, also durch die vom Fahrer aufgebrachte
Bremskraft der Betriebsbremse wird die Kupplung geschlossen. Da die an der Halbkugel
85 sitzende Kupplungshälfte unverdrehbar ist, wird dann eine Drehbewegung der Spindel
90 gebremst bzw. gehemmt.
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Damit kann die Funktionsweise des Bremskraftverstärkers für die Betriebsbremse
bereits erläutert werden. Wird nämlich die Hülse 76 gedreht und ist die Kupplung
79 gelöst, so kann sich die Spindel 90 mit der Hülse 76 aufgrund der Reibung mitdrehen.
Eine axiale Verstellung der Spindel 90 und der an ihr anliegenden Ausgangsstange
72 ist dann nicht gegeben. Wird nun aber die Kupplung 79 betätigt und damit die
Drehbewegung der Spindel 90 gehemmt, so schraubt sich diese innerhalb der Hülse
76 in Richtung des Pfeiles E, so daß die manuell aufgebrachte Bremskraft für die
Betriebsbremse verstärkt wird Dabei ist das vom Elektromotor erzeugte unterstützende
Bremsmoment um so größer, je größer die vom Fahrer über die Eingangsstange 71 aufgebrachte
Bremskraft und damit der Kraftschluß an der Kupplung ist. Läßt die vom Fahrer aufgebrachte
Bremskraft nach, wird die Spindel 90 durch eine Druckfeder 82 in die dargestellte
Ausgangslage zurückgestellt. Die Funktion bei einer Betätigung der Betriebsbremse
entspricht also völlig derjenigen der bekannten Systeme, die in der zuvor erwähnten
Patentanmeldung beschrieben sind.
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Es sei noch einmal ins Gedächtnis zurückgerufen, daß eine Rotation
der Hülse 76 ohne Einfluß auf die Betriebsbremse bleibt, wenn die Kupplung 79 gelöst,
das Bremspedal also nicht betätigt ist. Die rotierende Hülse 76 läßt sich deshalb
als Reibrad für das Bremsseil 15 der
Feststellbremse benutzen,
ohne daß bei einer Betätigung der Feststellbremse die Betriebsbremse beeinflußt
wird. Bei dem Bremskraftverstärker aus Figur 5 besitzt demnach die Hülse 76 zwei
Abschnitte 90 und 91, wobei sie auf dem Abschnitt 91 über den Freilauf 75 mit dem
Schneckenrad 74 gekoppelt und auf dem Abschnitt 90 mehrmals vom Bremsseil 15 umschlungen
ist, das durch eine Öffnung 93 in das Gehäuse 80 eintritt und dieses wieder verläßt.
Damit das Bremsseil 15 nicht von der Hülse 76 abgleitet, ist der die Aufnahmen 94
für die Kugeln 77 verschließende Ring 95 mit einem Flansch 96 versehen.
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Bei einer Betätigung der Feststellbremse über den Hebel 10 wird zunächst
mit dem Druckknopf 13 der die Schnecke 73 antreibende Elektromotor eingeschaltet.
Es dreht sich das Schneckenrad 74 und mit ihm über den Freilauf 75 die Hülse 76,
so daß die manuell eingeleitete Kraft in der schon im Hinblick auf die Figuren 1
bis 3 erklärten Weise verstärkt wird. Die Drehrichtung des Elektromotors stimmt
bei einer Betätigung der Feststellbremse mit derjenigen bei der Betätigung der Betriebsbremse
überein. Beide Bremsen können deshalb völlig unabhängig voneinander verstärkt werden.
Fällt der Elektromotor wegen eines Defektes aus, oder wird bei einem Anziehen des
Betätigungshebels 10 der Druckknopf 13 nicht gedrückt, so kann wegen des Freilaufs
75 die Hülse 76 über das Bremsseil 15 ohne weiteres mitgedreht werden. Sowohl die
Feststellbremse als auch die Betriebsbremyse sind also voll funktionsfähig und erfüllen
die an sie zu stellenden Sicherheitsnormen.