DE19518083A1 - Bremsdruckverteiler mit Differenzdruckventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsdruckverteiler mit Differenzdruckventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Bremsdruckverteiler ist aus der DE 43 26 156 A1 bekannt. Darin ist ein als Einschraubpatrone gestalteter Bremsdruckminderer abgebildet, welcher einen zweiteiligen, axial durchbohrten Steuerkolben aufweist, der zwischen axial gegenüberliegenden Druckmittelanschlüssen angeordnet ist und auf seiner dem als Einlaß dienenden Druckmittelanschluß zugewandten Seite einen Ventilsitz trägt. Der Ventilsitz wirkt mit einem Schließglied zusammen, das einen gehäusefesten Anschlag in Form eines den Steuerkolben durchlaufenden Stößel aufweist, welcher sich auslaßseitig am Gehäuse abstützt. Die Funktion eines Differenzdruckventils wird dadurch erzielt, daß der zweiteilige Steuerkolben teleskopartig zusammenschiebbar ist, wenn eine entsprechende Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß auftritt. Durch die gehäusefeste Abstützung des Ventilschließgliedes kann dieses der Bewegung des Steuerkolbens nicht folgen, so daß das Regelventil geöffnet wird. Der Öffnungsdruck des Differenzdruckventils liegt bei einem Wert, der mit einer Fahrzeugverzögerung von 0,8 g bis 1,0 g entspricht. Damit soll gewährleistet werden, daß bei einer Vollbremsung ein höherer Bremsdruck die Hinterachsbremsen erreicht, als es nach Auslegung des Regelventils möglich wäre. Die Herstellung eines derartigen zweiteiligen, teleskopartig zusammenschiebbaren Steuerkolbens ist jedoch relativ aufwendig und teuer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Bremsdruckverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der preiswert herzustellen ist. Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Durch eine Anordnung des Differenzdruckventils innerhalb des Schließgliedes des Regelventils entfällt das Erfordernis einer genauen Passung zwischen den zwei ineinander gleitenden Kolbenteilen des Standes der Technik. Die den Vordruck des Differenzdruckventils bestimmende Druckfeder kann wesentlich kleiner gestaltet werden, da die einlaßseitige Wirkfläche des Differenzdruckventils klein gewählt werden kann. Beim Stand der Technik ist dies nicht möglich, da die einlaßseitige Stirnfläche des zweiten Kolbenteils festgelegt ist durch das gewünschte Druckminderverhältnis. Entsprechend muß die diesen zweiten Kolbenteil beaufschlagende, den Vordruck festlegende Druckfeder sehr stark ausgelegt sein. Beim erfindungsgemäßen Bremsdruckverteiler kann nach Anspruch 2 auch ein Differenzdruck von 10 bar und wesentlich mehr eingestellt werden.

Durch die Merkmale nach Anspruch 3 ergibt sich auf einfache Weise eine funktionale Parallelschaltung des Differenzdruckventils zum Regelventil.

Durch Verwendung eines Metallkäfigs, welcher in das Schließglied des Regelventils eingefügt wird, ist auf einfache Weise eine Vormontage des Differenzdruckventils möglich. Zweckmäßigerweise trägt ein solcher Metallkäfig zugleich den Ventilsitz des Differenzdruckventils, so daß nicht erst beim Einbau in das Schließglied des Regelventils die Paarung zwischen Ventilsitz und Schließglied hergestellt wird. Hierdurch sind größere Einbautoleranzen zwischen Metallkäfig und Schließglied des Regelventils möglich.

Preiswerter wäre allerdings die Verwendung einer Lochscheibe anstelle eines Metallkäfigs.

Dann empfiehlt sich eine Lochscheibe aus Kunststoff, da sich diese noch nachträglich an ein Ventilschließglied anpassen kann.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nun anhand der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in einer Zeichnung mit drei Figuren.

Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bremsdruckverteiler mit einem in das Schließglied des Regelventils integrierten Metallkäfig,

Fig. 2 einen in Fig. 1 einfügbaren Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Bremsdruckverteiler, welcher eine in das Schließglied des Regelventils eingefügte Lochscheibe aufweist,

Fig. 3 eine Kennlinie des Druckverlaufs am Auslaß eines erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers.

Der Bremsdruckverteiler nach Fig. 1 weist ein im wesentlichen zweiteiliges Gehäuse auf, mit einer Gehäusehülse 1 und einem Gehäusestopfen 2. Beide Gehäuseteile 1 und 2 besitzen jeweils axial angeordnet einen Druckmittelanschluß, wobei der an der Gehäusehülse angeordnete Druckmittelanschluß 3 den Einlaß und der im Gehäusestopfen 2 befindliche Druckmittelanschluß 4 den Auslaß bildet. Die Gehäusehülse 1 weist eine mehrfach gestufte Innenbohrung 5 auf, deren Abschnitt 6 größten Durchmessers dem Gehäusestopfen 2 benachbart ist. In diesem Abschnitt 6 befindet sich eine druckmittelfreie Steuerkammer, in welcher eine Steuerfeder 7 von einem Steuerkolben 8 durchragt wird und diesen zum Auslaß 4 hin beaufschlagt. Der Steuerkolben 8 weist eine Stufe auf und ragt mit seinem dickeren Abschnitt abgedichtet in den Gehäusestopfen 2 hinein, während sein Abschnitt geringeren Durchmessers abgedichtet zum Einlaß 3 hin aus dem Abschnitt 6 herausragt und an dem herausragenden Ende einen Ventilsitz 9 trägt. Dieser Ventilsitz 9 wirkt mit einem Schließglied 10 zusammen, mit welchem er ein Regelventil bildet.

Sowohl das Schließglied 10 als auch der Steuerkolben 8 sind axial durchbohrt. Das Schließglied 10 ist aus Kunststoff und weist einen Hohlraum 11 auf, in welchem ein Metallkäfig 12 eingebettet ist. Der Metallkäfig 12 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Er weist eine zylindrische Mantelfläche auf und ist an beiden axialen Enden radial nach innen gebogen, so daß sich zwei Stirnwände mit zentral angeordneten runden Öffnungen ergeben. Die dem Steuerkolben 8, also dem Ventilsitz 9 zugewandte Stirnfläche des Metallkäfigs 12 weist eine Öffnung 13 auf, die größer ist als die Öffnung 14 an der gegenüberliegenden Seite. Durch die Öffnung 13 ist vor Einbettung des Metallkäfigs 12 in das Schließglied 10 ein kugelförmiges Schließglied 15 eingefügt worden, welches von einer Druckfeder 16, die ebenfalls in den Metallkäfig eingeführt wurde, zur Öffnung hin beaufschlagt wird.

Die Druckfeder 16 stützt sich hierzu an der die Öffnung 13 umgebenden Stirnwand des Metallkäfigs 12 ab. Die Einbettung des Käfigs 12 in das Schließglied 10 des Regelventils erfolgt vorzugsweise durch Verschweißen. Die Anordnung von Schließglied 15, Druckfeder 16 sowie Öffnung 14 bildet ein Differenzdruckventil, dessen Ventilsitz von der Öffnung 14 gebildet wird und dessen Öffnungsdruck durch den Querschnitt der Öffnung 14 und die Vorspannung der Feder 16 bestimmt ist.

Das Schließglied 10 des Regelventils besitzt an seinem Umfang derartige Durchbrüche, daß bei geöffnetem Regelventil durch diese Durchbrüche ein Druckmittelfluß erfolgen kann. Es wird von einer weiteren Druckfeder 17 auf einen gehäusefesten Anschlag hin gedrückt, welcher von einer Anschlagscheibe 18 gebildet wird. Diese Anschlagscheibe 18 befindet sich im Abschnitt 6 größten Durchmessers der Gehäusehülse 1 und wird von der Steuerfeder 7 an die radiale Stufe zum Abschnitt geringeren Durchmessers gedrückt, in welchem sich das Schließglied 10 des Regelventils befindet.

Wird vom Einlaß 3 her ein Druck aufgebaut, so steht zunächst der Druckmittelweg am Umfang des Schließgliedes 10 entlang durch die Bohrung 19 im Steuerkolben zum Auslaß 4 hin offen. Wird ein durch die Flächenverhältnisse des Steuerkolbens 8 und durch die Vorspannung der Steuerfeder 7 bestimmter Umschaltdruck erreicht, so setzt sich der Steuerkolben 8 gegen die Steuerfeder 7 in Bewegung, bis sich der Ventilsitz 9 an der Stirnseite des Steuerkolbens 8 an das Schließglied 10 anlegt. Jetzt nimmt der Bremsdruckverteiler zunächst seine an sich bekannte Druckminderfunktion auf. Entsprechend dem Flächenverhältnis der beiden abgedichteten Kolbenabschnitte wird ein weiterer Druckmittelanstieg am Einlaß 3 nur gemindert an den Auslaß 4 weitergegeben. Wenn aufgrund dieser Druckminderfunktion jedoch zwischen Einlaß 3 und Auslaß 4 eine dem Öffnungsdruck des Differenzdruckventils 14/15 entsprechende Druckdifferenz erreicht wird, so steigt der Druck am Auslaß 4 genauso steil an, wie der Druck am Einlaß 3. Durch das Differenzdruckventil 14/17 ist also eine konstante Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß eingestellt.

Erfolgt schließlich vom Einlaß 3 her ein Druckabbau, während das Schließglied 10 am Ventilsitz 9 anliegt, so wirkt das Schließglied 10 zusammen mit der Druckfeder 17 als Rückschlagventil. Ein Druckabbau am Auslaß 4 erfolgt also dadurch, daß das Schließglied 10 sich gegen die Druckfeder 17 vom Ventilsitz 9 abhebt. Wenn das am Auslaß 4 der Umschaltdruck unterschritten wird, bewegt sich auch der Steuerkolben 8 in seine dargestellte Ruheposition, so daß das Regelventil dauerhaft geöffnet ist.

In Fig. 2 ist eine preiswerte Alternative zur Gestaltung des Schließgliedes des Regelventils dargestellt. Das Schließglied 110 ist ebenfalls axial durchbohrt und besitzt analog zur Fig. 1 seinen Ventilsitz 9 am Steuerkolben 8. Der Hohlraum 111 ist hier allerdings nicht mit einem Teilkäfig ausgestaltet, sondern lediglich mit einer Kunststoffscheibe 120 auslaßseitig verschlossen. Diese Kunststoffscheibe 120 trägt den Ventilsitz 114 für das Schließglied 15 des Differenzdruckventils. Die Kunststoffscheibe 120 ist mit dem Schließglied 110 es Regelventils verschweißt. Die den Vordruck des Differenzdruckventils 114/15 bestimmende Druckfeder 116 stützt sich an einer Stufe im Schließglied 110 des Regelventils ab. Diese Variante nach Fig. 2 ist mit weniger Materialaufwand verbunden als die nach Fig. 1 unterscheidet sich aber funktional nicht.

Wie ein derartiger Bremsdruckverteiler arbeitet, wird bei der Betrachtung einer typischen Kennlinie eines derartigen Bremsdrucksverteilers deutlich, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Aufgetragen ist der Druck am Auslaß 4 über dem Druck am Einlaß 3. Ist der Bremsdruckverteiler in ein Fahrzeug eingebaut, so entspricht der Auslaßdruck dem Bremsdruck der Hinterachse, während der Einlaßdruck dem Hauptzylinderdruck oder dem Vorderachsbremsdruck entspricht.

Die langgestrichelten Kurven 230 und 231 geben die ideale Bremsdruckverteilung bei unbeladenen bzw. beladenem Fahrzeug wieder. Die kurzgestrichelten Kurven 232 und 233 stellen die entsprechende Anpassung des Hinterachsbremsdruckes an die ideale Bremsdruckverteilung mit Hilfe eines lastabhängigen Bremskraftreglers dar. Lastabhängige Bremskraftregler sind durch eine aufwendige Mechanik erheblich teurer als fest eingestellte Bremskraftregler. Die Kennlinie von festeingestellten Bremskraftreglern entspricht in etwa der Kurve 232 für ein unbeladenes Fahrzeug. Ist das Fahrzeug beladen, so wird durch die starke Bremsdruckminderung an der Hinterachse bei einem fest eingestellten Bremskraftregler das Fahrzeug stark unterbremst. Es wird Bremsweg verschenkt.

Die durchgezogene Kurve 234 stellt nun die Kennlinie eines erfindungsgemäßen Bremsdruckverteilers dar. Bis zu einem Einlaßdruck von etwa 30 bar ist das Regelventil geöffnet, so nicht an. Wenn sich zwischen Einlaß und Auslaß eine Druckdifferenz eingestellt hat, die dem Öffnungsdruck des Differenzdruckventils entspricht, so verläuft der weitere Druckanstieg am Auslaß parallel zur Geraden, welche die Druckgleichheit am Einlaß und Auslaß wiedergibt.

Hierdurch schneidet die Kennlinie 234 eines erfindungsgemäßen, Bremsdruckverteilers die Kurven idealer Bremskraftverteilung erst bei bzw. jenseits der größtmöglichen Fahrzeugverzögerung, welche jeweils auf den Kurven 230 und 231 mit x markiert ist. Um dies zu erreichen, muß nur der Öffnungsdruck des Differenzdruckventils so gewählt werden, daß der letzte Kurvenabschnitt mit der Steigung 1 um einen ausreichenden Betrag gegenüber der Geraden des ungeminderten Drucks versetzt ist. Im dargestellten Beispiel beträgt der Öffnungsdruck Δp des Differenzdruckventils also etwa 15 bar. Durch die eingestellte Druckdifferenz Δp verläuft die Kennlinie des erfindungsgemäßen Bremsdruckverteilers bei unbeladenen Fahrzeug gerade durch die Stelle maximaler Verzögerung, während sie die Idealkurve bei beladenem Fahrzeug weit jenseits der maximalen Verzögerung schneidet.

Bei besserer Ausnutzung der Hinterachsbremskraft gegenüber festeingestellten Regler ergeben sich Einsparungen gegenüber einem lastabhängigen Regler.

Claims (7)

1. Bremsdruckverteiler mit einem Gehäuse (1, 2), einem darin axial verschiebbaren Steuerkolben (8) der einen Ventilsitz (9) eines Regelventils trägt und von einer Steuerfeder (7) in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, mit einem Schließglied (10) welches mit dem Ventilsitz (9) des Regelventils zusammenwirkt und von einer Ventilfeder (17) zum Ventilsitz (9) hin gegen einem gehäusefesten Anschlag (18) gedrückt wird, wobei das Regelventil die Verbindung zwischen einem Einlaß (3) und einem Auslaß (4) herstellt bzw. sperrt, sowie mit einem in das Gehäuse (1, 2) integrierten Differenzdruckventil (14, 17), welches funktional dem Regelventil parallel­ geschaltet ist und vom Einlaß (3) zum Auslaß (4) hin öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckventil (14, 17) einen eigenen Ventilsitz (14) und ein eigenes Schließglied (17) aufweist und am Schließglied (10) des Regelventils angeordnet ist.

2. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordruck (Δp) des Differenzdruckventils über 10 bar Druckdifferenz zwischen Einlaß (3) und Auslaß (4) beträgt.

3. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (10) des Regelventils aus Kunststoff oder Gummi gefertigt ist und einen Hohlraum (11, 111) aufweist, in welchem sich das Differenzdruckventil befindet und welcher durch axiale Durchlässe im Schließglied (19, 110) des Regelventils mit Einlaß (3) und Auslaß (4) verbunden ist.

4. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11) von einem in das Schließglied (10) des Regelventils eingefügten Metallkäfig (12) umgeben ist.

5. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Metallkäfig (12) einlaßseitig der Ventilsitz (14) des Differenzdruckventils angeformt ist, dessen Schließglied (17) von einer sich an einem auslaßseitigen Absatz des Metallkäfigs (12) abstützenden Druckfeder (16) beaufschlagt ist.

6. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einlaßseitige Durchlaß durch eine Scheibe (120) verläuft, welche den Hohlraum (111) begrenzt, den Ventilsitz (114) des Differenzdruckventils trägt und am Schließglied (110) des Regelventils befestigt ist.

7. Bremsdruckverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (120) aus Kunststoff ist.