DE19738738C2 - Bremsdrucksteuerventileinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsdrucksteuerventileinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Bremsdrucksteuerventileinrichtung ist in der gattungsgemäßen US-PS 3,651,828 beschrieben. Üblicherweise wird eine solche Bremsdrucks­ teuerventileinrichtung bei Lastkraftwagen oder bei Transportern verwendet. Das Bremsdruckreduzierventil ist dabei mit einem Hauptzylinder und einem Radzylinder einer hinteren Bremse verbunden, um so das Bremskraftverhält­ nis von Vorder- und Hinterbremsen in Abhängigkeit der vom Fahrzeug trans­ portierten Ladung zu steuern. Dabei wird das Bremsdruckreduzierventil von dem lastabhängigen Abstand zwischen Achse und Fahrzeugaufbau betätigt.

Das Bremsdruckreduzier- oder Bremsdrucksteuerventil dient zur Reduzierung der Bremskraft der Hinterbremse, um die Hinterräder am achslastverschie­ bungsbedingten Blockieren zu hindern.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist das Bremsdruckreduzierventil, im folgen­ den auch Bremsdrucksteuerventil 31 genannt, einer herkömmlichen Brems­ drucksteuerventileinrichtung an einem Halte- oder Trägerrahmen 33 befes­ tigt, der seinerseits an einem Chassis-Rahmen 32 angebracht ist. Dabei ist das Bremsdrucksteuerventil 31 mit einer Einstellfeder 34 ausgestattet, die eine bewegbare, elastische Verbindung zwischen einer Fahrzeugachse 35 und dem Trägerarm 33 schafft. Vergrößert sich die zu transportierende Ladung, so verschiebt sich die Position der Fahrzeugachse 35 in Fig. 3 relativ zum Fahrzeugaufbau nach oben, wie die gestrichelten Linien erkennen lassen. Umgekehrt senkt sich der Chassis-Rahmen 32 entsprechend nach unten ab.

Eine Ventilstange 36, die mit dem oberen Endbereich der Einstellfeder 34 ver­ bunden ist, übt somit eine Kraft F2 auf einen Kolben 37 des Bremsdrucksteu­ erventils 31 aus, der in Fig. 4 zu erkennen ist. Wie Fig. 4 zeigt, wirkt eine intern durch eine Feder 38 erzeugte Kraft F1 auf eine Buchse 39 des Kolbens 37, sodass die Buchse 39 bis zu einer Kolbenbuchse 40 angehoben wird. Eine Ventilplatte 41 an der oberen Seite des Kolbens 37 öffnet ein Kugelventil 42 der Kolbenbuchse 40, um Öl vom Hauptzylinder einzulassen. Dieses Öl betä­ tigt den Radzylinder der hinteren Bremse über einen Auslass 44 bei relativ niedrigem Öldruck, wenn es durch einen Einlass 43, das Kugelventil 42 und die Kolbenbuchse 40 strömt. Es ergibt sich somit eine Zeitdifferenz und damit eine Druckdifferenz zwischen der Betätigung der Vorderbremse und der Hin­ terbremse.

Die Fig. 5(A), 5(B), 5(C) und 5(D) illustrieren reale Bremslinien in gestri­ chelter Darstellung und ideale Bremslinien in durchgezogener Darstellung. Diese Bremslinien können auch als Kurven gedeutet werden, die die Bezie­ hung zwischen den Bremsöldrücken an hinterer und vorderer Bremse darstel­ len. Entsprechend den Fig. 5(A), 5(B), 5(C) und 5(D) ist die durchgezogene gekrümmte Linie, die sich mit der gestrichelt dargestellten wirklichen Brems­ linie im Punkt A kreuzt, eine ideale Bremslinie (KERB) eines leeren Kraftfahr­ zeugs, während die durchgezogenen gekrümmte Linie, die sich mit der gestri­ chelten Linie im Punkt B kreuzt, eine ideale Bremslinie (GVW) eines belade­ nen Kraftfahrzeugs ist. Dagegen ist die durchgezogene gekrümmte Linie, die sich mit der gestrichelt dargestellten Linie im Punkt C kreuzt, eine ideale Bremslinie (O/L) eines überladenen (100%) Kraftfahrzeugs.

Wie die Fig. 5(A), 5(B) und 5(C) zeigen, macht ein Vergleich der realen Bremslinie mit der idealen Bremslinie deutlich, dass sich beide Linien erheb­ lich voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten zeigt die hintere Bremse ein Blockierverhalten oberhalb der Punkte A, B und C. Um die oben beschrie­ benen Probleme zu überwinden, wird das Bremsdrucksteuerventil benutzt. Aber selbst dann, wenn bei jedem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs alle Zustände mit der realen Bremslinie übereinstimmen, fallen die Kreuzungs­ punkte nicht mit einem Einstellwert für alle Lastzustände des Kraftfahrzeugs zusammen. Mit anderen Worten weist das herkömmliche Bremsdrucksteuer­ ventil 31 in Abhängigkeit vom Ladegewicht, wenn das Kraftfahrzeug leer, bela­ den oder überladen ist, unterschiedliche dynamische Eigenschaften auf, so­ dass sich das herkömmliche Bremsdrucksteuerventil 31 nicht in einem Kraft­ fahrzeug verwenden lässt, das mit unterschiedlichen Lasten beladen werden kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdrucks­ teuerventileinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es verbesserte dynamische Eigenschaften aufweist und in einem Fahrzeug verwendbar ist, dass mit verschiedenen Lasten unterschiedlich schwer bela­ den werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Die Fig. 5(D) illustriert ein Modell von idealen Bremslinien PC-KERB, PC- GVW und PC-O/L, die nahe zur idealen Bremslinie liegen das sich durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bremsdruckreduzierventils, im folgen­ den auch Bremsdrucksteuerventil 1 genannt, ergibt. Demgegenüber lassen die Fig. 5(A), 5(B) und 5(C) erkennen, dass die Breite der PC-Werte sehr schmal ist, wenn das herkömmliche Bremsdrucksteuerventil 31 bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt, das unterschiedlich beladen wird, sodass es schwierig ist, einen geeigneten Wert für PC-KERB, PC-GVW und PC-O/T zu bestimmen.

Die Breite des PC-Wertes wird bestimmt durch ein Federverhältnis bei Ver­ wendung des Bremsdruckreduzierventils und lässt sich wie folgt aus­ drücken:

Hierin ist K ein Reibungslastdruck, während F_S/A₂ ein Lastdruck F₁ der Fe­ der 38 ist. K + F_S/A₂ ist ein Koeffizient, der sich nicht auf die Änderung des PC-Werts bezieht. Der Ausdruck (D - x) bezieht sich auf den Wert F₂ der von der Beladung abhängt, während S_C ein Federverhältnis, S_R eine Feder­ konstante und Z ein Wirkungsgradkoeffizient des Träger- oder Haltearms 33 sind.

Wie der obige Ausdruck zeigt, lässt sich, da die Änderung des PC-Werts vom Ausdruck S_C.S_R.Z abhängt, die Breite des PC-Werts steuern, wenn der Wert von S_C verändert wird. Damit kann die beste ideale Bremslinie im Hin­ blick auf die dynamischen Eigenschaften des Bremsdruckreduzierventils 1 der Druckreduzierventileinrichtung des Kraftfahrzeugs erfindungsgemäß ein­ gestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im ein­ zelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Bremsdrucksteuerventilein­ richtung für Kraftfahrzeuge nach der Erfindung mit herausgeschnittenen Be­ reichen zur besseren Erläuterung des Aufbaus der Einrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Bremsdrucksteuerventileinrichtung nach der Erfindung in Betrieb;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer konventionellen Brems­ drucksteuerventileinrichtung für Kraftfahrzeuge;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein konventionelles Bremsdruckreduzier­ ventil;

Fig. 5(A), 5(B) und 5(C) graphische Darstellungen zur Erläuterung dyna­ mischer Eigenschaften eines konventionellen Bremsdruckreduzierventil; und

Fig. 5(D) eine graphische Darstellung dynamischer Eigenschaften, die mit einem erfindungsgemäßen Bremsdruckreduzierventil erhalten werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in weiteren Einzelheiten beschrieben. Eine erfindungsge­ mäße Bremsdrucksteuerventileinrichtung für Kraftfahrzeuge weist in Über­ einstimmung mit den Fig. 1 und 2 eine erste Mutter 3 auf, die zur Lagerung eines Bremsdruckreduzierventil 1 im Zentralbereich eines Trägerarms 2 dient, welcher seinerseits an einem Chassis-Rahmen im Bereich der Hinter­ achse des Kraftfahrzeugs befestigt ist.

Die erste länglich ausgebildete Mutter 3 ist an der Seite des Bremsdruckredu­ zierventils 1 befestigt, z. B. angeschweißt, wobei durch die erste Mutter 3 eine erste Gewindestange 5 hindurchgeschraubt ist, die an ihrem einen Ende einen Handgriff 4 trägt. Die erste Mutter 3 bildet zusammen mit der ersten Gewin­ destange 5 eine erste Schraubeinrichtung. Die erste Gewindestange 5 ist drehbar gelagert. Hierzu liegt die erste Gewindestange 5 in Ausnehmungen, z. B. Löchern von Halterungen 6, die an beiden Seiten des Haltearms 2 im Ab­ stand voneinander angeordnet sind. Durch diese Halterungen 6 wird eine Axialverschiebung der ersten Gewindestange 5 verhindert, so dass sie sich nur drehen kann. Wird also der Handgriff 4 in irgendeiner Richtung gedreht, so wird die Drehung der ersten Gewindestange 5 durch die erste Mutter 3 in eine gleichgerichtete, lineare Bewegung des Ventils 1 überführt, so dass sich ein in ihm vorhandener Steuerkolben 7, im folgenden auch Kolben 7 genannt, nur entlang einer Geraden bewegen kann, also vor und zurück. Eine Drehung des Bremsdruckreduzierventil 1 wird z. B. dadurch verhindert, dass dieses seit­ lich geführt ist, beispielsweise über die Seitenwände des Haltearms 2. In die­ sem Fall wäre der vordere Seitenarm des Haltearms 2 in Fig. 1 nicht zu er­ kennen.

Der Kolben 7 lässt sich über einen Ventilstempel 8 betätigen. Der Ventilstem­ pel 8 ist mit einer Gewindestange 12 verbunden, und zwar an seiner einen Sei­ te, wobei die Gewindestange 12 in eine Gewindebohrung 12' hineingeschraubt ist. Die Gewindebohrung 12' befindet sich innerhalb eines drehbaren Arms 11. Der drehbare Arm 11 ist drehbar um eine Achse 10 gelagert, die am oberen Teil einer Einstellfeder 9 in Fig. 1 befestigt ist. Diese Einstellfeder 9 kann als wendelförmige Feder ausgebildet sein. Die Achse 10 kann in Seitenwänden des Haltearms 2 drehbar aufgenommen bzw. gelagert sein.

Wird der Ventilstempel 8 in irgendeiner Richtung gedreht, so kann er von der Achse 10 entfernt oder zu ihr hinbewegt werden, da dann die Gewindestange 12 aus der Gewindebohrung 12' herausgedreht oder in diese hineingedreht wird.

Über den Ventilstempel 8 wirkt eine Kraft F₂ auf den Kolben 7, die abhän­ gig ist von der Beladung des Kraftfahrzeugs. Diese Kraft wird über die Einstell­ feder 9 übertragen. Die zwischen der Achse 10 und der Achsfläche 13 liegende Einstellfeder 9 bewegt bzw. verformt sich elastisch durch den über den Halte­ arm 2 ausgeübten Pressdruck. Der Pressdruck wird von der Beladung erzeugt und wirkt auf die Achsfläche 13, die im allgemeinen nicht rotiert (Umfangsflä­ che).

Anhand der Fig. 4 wird nachfolgend die Beziehung zwischen der Kraft F₂ und dem Federverhältnis S_C näher beschrieben, da die Einstellfeder 9 das Fe­ derverhältnis S_c gemäß der vorliegenden Erfindung steuert.

Es gilt PA₁ = P(A₁ - A₂) + F₁ + F₂. Bei im folgenden K' der Reibungswider­ stand, so ergibt sich der Ausdruck PA₂ = F₁ + F₂ + K'. Ferner ist dann

In Fig. 5(D) gilt an den Punkten A, B und C folgender Ausdruck:

wobei ferner

F₂ = (D - x).S_C.S_R.Z

ist.

Hierin sind A₁ eine obere Fläche des Kolbens, A₂ eine untere Fläche des Kolbens, F₁ der Lastdruck, F₂ die Kraft, (D - x) ein sich auf den Wert F₂ be­ ziehender Wert, S_R die Federkonstante und Z ein Koeffizient des Wirkungs­ grads des Haltearms 33 bzw. 2.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der ideale PC-Wert durch ma­ nuelle Steuerung des Federverhältnisses S_C gemäß Fig. 5(D) erhalten. Wie die Fig. 1 erkennen lässt, weist die Einstellfeder 9 einen Kragen 14 auf, der an ihrem einen Ende um sie herum befestigt ist. Eine zweite Langmutter 15 mit Innengewinde sitzt drehbar auf dem Kragen 14, wobei der Kragen 14 in die eine Stirnseite der zweiten Mutter 15 eingesetzt ist. Eine Axialbewegung der Elemente 14 und 15 ist somit nicht möglich, jedoch eine Relativdrehung, wie beschrieben. In das andere Ende der zweiten Mutter 15 ist eine zweite Gewin­ destange 16 hineingeschraubt, sodass eine zweite Schraubeinrichtung vor­ liegt. Diese zweite Gewindestange 16 umgibt kreisförmig eine Endseite eines Federarms 17, der elastisch mit einem Fixierarm 18 auf der Achsfläche 14 be­ festigt ist, wie die Fig. 2 erkennen lässt, so dass auf diese Weise die Länge des Federarms 17 eingestellt werden kann, und zwar durch Drehung der zweiten Mutter 15.

In diesem Fall wird ein Wert der Kraft F₂ durch den Abstand X des Zen­ trums der Achse 10 vom Zentrum des Ventilstempels 8 bestimmt, sowie vom Abstand Y des Zentrums der Achse 10 vom Zentrum des Fixierarms 18 auf der Fahrzeugachse 13.

Während der Einstellung wird bei Drehung des Handgriffs 4 das Bremsdruck­ reduzierventil 31 nach links oder nach rechts in Fig. 1 bewegt. Danach wird der Ventilstempel 8 so gedreht, dass das Zentrum des Ventilstempels 8 dem Zentrum des Kolbens 7 gegenüberliegt. Zu dieser Zeit wird der Wert des Ab­ stands X automatisch eingestellt. Sodann wird die zweite Mutter 15 gedreht, was zur automatischen Einstellung des Abstands Y führt.

Ist also der Abstand Y länger, so ist die Kraft F₂ kleiner, während im Ge­ gensatz dazu bei größerem Abstand X der Wert der Kraft F₂ größer ist. Sind für verschiedene Beladungszustände die Abstände X und Y eingestellt, so ist die Öffnungszeit des Kugelventils 42 immer dieselbe wie an den Punkten A, B und C, an denen die reale bzw. wirkliche Bremslinie die ideale, gekrümmte Bremslinie kreuzt. Ferner lassen sich die Bremslinien PC-KERB, PC-GVW und PC-O/L des Ladesensorreduzierventils 31 im Hinblick auf solche dynami­ schen Eigenschaften einstellen, die auch für die idealen gekrümmten Bremsli­ nien gelten, wenn das Fahrzeug leer (KERB), beladen (GVW) und überladen ist (O/L). Die Bremsdrucksteuerventileinrichtung nach der Erfindung löst somit das oben beschriebene Blockierproblem der hinteren Bremse bzw. Hinterrad­ bremse, was dazu führt, dass ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs weniger oft betätigt werden muss.

Claims (4)

1. Bremsdrucksteuerventileinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur lastabhän­ gigen Reduzierung des den Hinterradbremsen zugeführten Bremsdruckes, bestehend aus
einem lastabhängig angesteuerten Bremsdruckreduzierventil mit einem Steuerkolben,
einer Einstellfeder, die über einen Ventilstempel den Steuerkolben mit einer lastabhängigen Steuerkraft beaufschlagt,
einer Einrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen Ventilstempel und Steuerkolben und zur Ausrichtung der Position des Ventilstempels bezüg­ lich des Steuerkolbens,
gekennzeichnet dadurch, dass
das Bremsdruckreduzierventil (1) in einer Richtung auf einem Haltearm (2) durch Betätigung einer ersten Schraubeinrichtung (3, 5) bewegbar ist,
der Ventilstempel (8) in einer zur Bewegungsrichtung des Bremsdruckre­ duzierventils (1) leicht winkligen Richtung durch Betätigung einer dritten Schraubeinrichtung (11, 12) bewegbar ist,
die Länge der Einstellfeder durch eine zweite Schraubeinrichtung (15, 16) einstellbar ist.

2. Bremsdrucksteuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Schraubeinrichtung (3, 5) eine erste Mutter (3) auf­ weist, die fest am Bremsdruckreduzierventil (1) angebracht ist, eine in die erste Mutter (3) hineingeschraubte erste Gewindestange (5) besitzt, sowie ein Paar von Löchern aufweisende Halterung (6) umfasst, die von beiden Seiten eines Haltearms (2) abstehen und zur Aufnahme der ersten Gewindestange (5) dienen, wobei ferner die erste Gewindestange (5) an ihrem einen Ende mit ei­ nem drehbaren Handgriff (4) versehen ist.

3. Bremsdrucksteuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ventilstempel (8) mit einem Dreharm (11) verbunden ist, der um eine Achse (10) drehbar ist, die an einem Ende der Einstellfeder (9) befestigt ist und dass die dritte Schraubeinrichtung eine dritte Mutter (12') innerhalb des Dreharms (11) aufweist, sowie eine dritte Gewindestange (12), die am Ventilstempel (8) befestigt und in die dritte Mutter (12') hineingeschraubt ist, sodass sich bei Drehung des Ventilstempels (8) der Abstand der Achse (10) vom Ventilstempel (8) einstellen lässt.

4. Bremsdrucksteuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zweite Schraubeinrichtung (15, 16) eine zweite, längliche Gewindemutter (15) aufweist, in die stirnseitig das andere Ende der Einstell­ feder (9) hineinragt und dort über einen Kragen (14) gehalten ist, wobei eine zweite Gewindestange (16) in die zweite Gewindemutter (15) hineingeschraubt ist, und die zweite Gewindestange (16) von einem mit ihr verbundenen Feder­ arm (17) absteht, der seinerseits mit einem Fixierarm (18) auf einer Achsflä­ che (13) verbunden ist, sodass bei Drehung der zweiten Mutter (15) die Länge der Einstellfeder (9) entsprechend einstellbar ist.