DE2028608B2

DE2028608B2 - Drucksteuervorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Zweikreisbremsanlage

Info

Publication number: DE2028608B2
Application number: DE2028608A
Authority: DE
Inventors: Charles Melvin Barnes; Paul Banjamin Shutt
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-06-11
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1978-07-06
Also published as: ES159291Y; GB1264570A; US3556607A; FR2054570A1; JPS4938237B1; ES159291U; FR2054570B1; DE2028608A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksteuervorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Zweikreisbremsanlage, bei der je einer Druckquelle eine Bremsgruppe zugeordnet ist, mit

a) einem in einer Gehäusebohrung schwimmend gelagerten Kolben, dessen eine Stirnseite in einer ersten Einlaßkammer vom Druck der Druekauelle des einen und dessen andere Stirnseite in einer zweiten Einlaßkammer vom Druck der Druckquelle des anderen Bremskreises beaufschlagt ist und der bis zu einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckquel-"> len in einer Mittellage gehalten ist,

b) einem in der einen Einlaßkammer angeordneten Stufenkolben, dessen größere Stirnfläche eine mit der einen Bremsgruppe verbundene Auslaßkammer begrenzt und dessen kleinere Stirnflä-Ki ehe vom Druck in der Einlaßkammer beaufschlagt ist und in dem ein von der Einlaßkammer zur Auslaßkammer führender Strömungskanal vorgesehen ist und auf den entgegen dem Auslaßkammerdruck die Kraft einer Feder wirkt, c)' einem die öffnung des im Stufenkolben vorgesehenen Strömungskanals steuernden, in der den Stufenkolben enthaltenden Einlaßkammer angeordneten Ventil, dessen Ventilsitz vom Stufenkolben getragen ist und sich im Ruhezustand der Vorrichtung im Abstand von dem zugeordneten Schließglied befindet und durch eine Bewegung des Stufenkolbens in Richtung schwimmend gelagerter Kolben in Anlage an das Schließglied bringbar ist und bei welchem Ventil der Schließkörper durch den schwimmend gelagerten Kolben bei dessen Bewegung in Richtung zu der anderen Einlaßkammer hin außer Reichweite für den Ventilsitz bewegbar ist.
Eine solche Drucksteuervorrichtung ist bekannt (US-PS 3441318). Wird ein vorbestimmter Bremsdruck überschritten, so wird der in der einen Bremsgruppe (Hinterradbremszylinder) wirksame Bremsdruck gegenüber dem in der anderen Bremsgruppe wirksame Bremsdruck so moduliert, daß ein Blockieren der hinteren Räder vermieden ist. Andererseits soll jedoch bei Ausfall eines der beiden Bremskreise der Druck im anderen Bremskreis nicht abgesenkt werden, da in diesem Fall das Anhalten des Fahrzeugs allein mit diesem Bremskreis erfolgen muß.
Die bekannte Drucksteuervorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, weist jedoch verschiedene Nachteile auf, die insbesondere davon herrühren, daß das Schließglied des Ventils von dem schwimmend gelagerten Kolben selbst gebildet ist. So ist zusätzlich zu dem Rückschlagventil ein besonderes Einwegventil . erforderlich, das es ermöglicht, daß beim Lösen der Bremse das Strömungsmittel von der Auslaßkammer in die Einlaßkammer zurückströmt. Ferner ist der Hub des Stufenkolbens gegenüber dem schwimmend gelagerten Kolben und somit die Volumenänderung der Auslaßkammer beim Lösen der Bremsen auf einen verhältnismäßig kleinen Wert begrenzt, damit der schwimmend gelagerte Kolben nicht aus seiner Normallage verschoben wird. Sobald nun der Stufenkolben seinen verhältnismäßig geringen Hub ausgeführt hat, sinkt der Druck in der Auslaßkammer nicht mehr gleichmäßig ab, sondern bleibt etwa konstant, bis das Ventil wieder öffnet. Damit hat die bekannte Vorrichtung ein ungewünschtes Hystereseverhalten. Ferner wird bei einem Ausfall des Bremskreises das Rückschlagventil mit verhältnismäßig großer Kraft durch den schwimmend gelagerten Kolben gegen den am Stufenkolben vorgesehenen Ventilsitz gedrückt, so daß sich eine beträchtliche Abnützung der Ringdichtung im Stufenkolben ergibt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, die bekannte Drucksteuervorrichtung so auszubilden, daß das Ventil einfacher und weniger

störanfällig ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

d) der Schließkörper ist in einer Anschlagvorrichtung beweglich geführt,

e) eine sich einerseits am schwimmend gelagerten Kolben und andererseits am Stiiließkörper abstützende vorgespannte Feder drückt den Schließkörper in Richtung Ventilsitz, wobei die Anschlagvorrichtung diesen Weg begrenzt,

f) über Mitnehmer ist die Anschlagvorrichtung durch den schwimmend gelagerten Kolben bei dessen Bewegung in Richtung zur anderen Einlaßkammer hin mitnehmbar.

Somit ist der Schließkörper unabhängig von einer Druckbetätigung des schwimmend gelagerten Kolbens gegenüber diesem Kolben verschiebbar. Das Ventil läßt sich somit einfacher ausbilden, da die Notwendigkeit entfällt, ein gesondertes Einwegventil zu verwenden. Auch ist die Gefahr einer Zerstörung der Ventildichtung geringer, weil bei einem Druckausfall in der den Stufenkolben enthaltenden Einlaßkammer die Dichtung nicht der dann vom schwimmend gelagerten Kolben ausgeübten Kraft ausgesetzt ist. Schließlich kann der Stufenkolben einen längeren Hub in Richtung Einlaßkammer ausführen, wodurch die Drücke in der Einlaßkammer und in der Auslaßkammer im wesentlichen gleich gehalten werden, ob nun der Druck ansteigt oder bei Bremsentlastung verringert wird, so daß die Vorrichtung kein Hystereseverhalten aufweist. Bei einem Druckausfall in dem an die entsprechende Einlaßkammer angeschlossenen Bremskreis wird jedoch immer noch die maximale Bremswirkung erzielt, da diese Bremsgruppe nicht von der ihr zugehörigen Druckquelle abgetrennt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Zweikreisbremsanlage mi* einer erfindungsgemäßen Drucksteuervorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Betriebsverhaltens der in Fig. 1 dargestellten Drucksteuervorrichtung.

Eine in einem Gehäuse 10 gebildete Bohrung 12 enthält einen Abschnitt 14 größeren Durchmessers, in dem sich ein druckmodulierendes Ventil 16 befindet, und ein Abschnitt 18 kleineren Durchmessers, in dem ein schwimmend gelagerter Kolben 20 verschiebbar ist. An dem Gehäuse 10 ist ein Warnschaltergehäuse 22 befestigt, das einen Warnschalter 24 bekannter Bauart enthält. Der Warnschalter 24 ist über eine Klemme 48 mit einer Warneinrichtung 114 verbunden, die vom Warnschalter betätigt wird, wenn sich der Kolben 20 nach links verschiebt und an einen in die Bohrung 12 ragenden Schalterarm 25 aniegt. Der Kolben 20 weist zwei sich gegenüberliegende Ringbunde 26 auf, die durch einen mit Abstand zu der Wand der Bohrung 18 angeordneten Abschnitt 28 miteinander verbunden sind, derart, daß zwischen dem Abschnitt 28 und jedem Ringbund 26 jeweils eine Anschlagsfläche 30 gebildet wird. Durch die Ringbunde 26 und die entsprechenden Enden der Bohrung werden in dem Bohrungsabschnitt 18 zwei Einlaßkammern 32, 34 gebildet. Eine Einlaßöffnung 36 und eine Auslaßöffnung 38 sind mit einem ersten Bremskreis 110 verbunden, wodurch die Einlaßkammer 32 mit der einen Seite eines Zweikreis-Hauptbremszvlinders 40 und mit den Hinterradbremsen 41 verbunden wird. Eine Einlaßöffnung 42 und eine Auslaßöffnung 44 sind an einem zweiten Bremskreis 112 angeschlossen, wodurch die Einlaßkammer 34 mit der anderen Seite des Hauptbremszylinders 40 und > mit den Vorderradbremsen 45 verbunden wird. Der Bremsdruck im Hauptbremszylinder 40 wird durch ein Bremspedal 46 entwickelt, das im Fahrzeuginneren angeordnet ist.

Am Kolben 20 ist eine Kolbenstange 50 befestigt,

ι» die sich durch die Einlaßkammer 32 in den Abschnitt 14 der Bohrung 12 erstreckt. Die Kolbenstange 50 weist einen Schaftabschnitt 52, einen Kopfabschnitt 54 und einen Abschnitt 56 vergrößerten Durchmessers auf. An dem Abschnitt 56 greift eine Federhülse

π 58 an, die sich koaxial zur Kolbenstange 50 erstreckt und in einem Flansch 60 endet. Zwischen dem Flansch 60 und einem Haltering 64, an dem der Kolben 20 angreift, wird eine Feder 62 zusammengedrückt. Die Hülse 58, die Feder 62 und der Haltering 64 wirken zusammen mit einem relativ festgehaltenen ringförmigen Anschlag in der Bohrung 18 in der Weise zusammen, daß der Kolben 20 in einer normalen Mittellage gehalten wird, wenn an den beiden Ringbunden 26 der gleiche Druck anliegt; dadurch wird verhindert, j daß der Kolben 20 den Warnschalter 24 unbeabsichtigt betätigt.

Das druckmodulierende Ventil weist ein verschiebbares Rückschlagventil 66 auf, das mit einem Ventilsitz 94 zusammenwirkt, um einen in einem Stufenkol-

Ki ben 86 gebildeten Strömungskanal 92 zu verschließen. Der Stufenkolben 86 ist in der Bohrung 18 verschiebbar angeordnet und trennt von der Einlaßkammer 32 eine Auslaßkammer 90 ab, die mit der Auslaßöffnung 38 in Verbindung steht.

ii Das Rückschlagventil 66 ist gegenüber dem Kolben 20 verschiebbar angeordnet. Zu diesem Zweck liegt eine Feder 84 an dem Kopf abschnitt 54 und am Abschnitt 68 eines Schließkörpers 70 an, und eine Anschlaghülse 74 ist einerseits mit radial nach innen ragenden fingerförmigen Mitnehmern 82, die am Kopfabschnitt 54 angreifen können, und andererseits mit einem radial nach innen ragenden Flansch 76 versehen, der an einer Ringschulter des Schließkörpers 70 angreifen kann. Die Anschlaghülse 74 weist ferner einen radial nach außen ragenden Flansch 78 auf, der normalerweise an einem in der Bohrung 12 angeordneten, relativ festgehaltenen Haltering 80 anliegt, wodurch das Rückschlagventil 66 in seiner normalen Stellung gehalten wird. In der normalen Stellung des Kolbens 20 haben die freien Enden der Mitnehmer 82 einen kleinen Abstand von der Ringfläche des Kopfabschnitts 54, an die sie sich bei einer Verschiebung des Kolbens 20 nach links (in Fig. 1) anlegen können.

Ein Abschnitt 96 des Stufenkolbens 86, der mit dem Druck in der Auslaßkammer 90 beaufschlagt ist, kann sich an einen in der Bohrung 14 fest angeordneten Anschlagring 98 anlegen, wodurch die Bewegung des' Stufenkolbens 86 begrenzt wird. Dichtungen 100 sind vorgesehen, um zu verhindern, daß Strömungsmittel in einen Ringraum 102 gelangt, der mit der Atmosphäre verbunden ist. Zwischen dem Haltering 80 und einer Scheibenanordnung 106, die auf das eine Ende des Stufenkolbens 86 aufgepreßt ist, ist eine Feder

t,5 104 eingesetzt, die das andere Ende 108 des Stufenkolbens 86 gegen die Wand des Gehäuses 10 drückt; in dieser Stellung liegt das Rückschlagventil 66 normalerweise nicht am Ventilsitz 94 an.

Die Betriebsweise der Drucksteuervorrichtung ist wie folgt: Bei normalem Betrieb der Bremsen drückt der Fahrer das Bremspedal 46 nieder, wodurch sich in dem Hauptbremszylinder 40 ein Druck aufbaut, der den Einlaßkammern 32, 34 zugeführt wird. Falls nicht in einem der Bremskreise 110,112 ein Fehler auftritt, ist der Druck in der Einlaßkammer 32 gleich dem Druck in der Einlaßkammer_34, wodurch der Kolben 20 bezüglich des Warnschalters 24 in seiner Mittcllage gehalten wird.

Fig. 1 zeigt die Drucksteuervorrichtung in der Bremslösestellung. Hierbei tritt Strömungsmittel in die Einlaßkammer 88 ein, strömt durch den Kanal 92 zur Auslaßkammer 90 und durch die Auslaßcffnung 38 zu den Hinterradbremsen 41. Anfangs ist der Druck in der Kammer 88 gleich dem Druck in der Auslaßkammer 90. Da jedoch der Druck in der Auslaßkammer 90 an der gesamten Fläche A₁ anliegt und der Druck in der Einlaßkammer 88 auf die sehr viel kleinere Fläche A, einwirkt, sind die am Stufenkolben 86 angreifenden Kräfte nicht mehr im Gleichgewicht, obwohl der Druck in den Kammern 88 und 90 gleich ist. Wenn diese am Kolben angreifende resultierende Druckkraft größer als die Kraft der Feder 104 wird, bewegt sich der Stufenkolben 86 nach links (in Fig. 1), bis sich der ringförmige Ventilsitz 94 an das Rückschlagventil 66 anlegt und den Strömungskanal 92 zwischen der Einlaßkammer 88 und der Auslaßkammer 90 verschließt. Dieser Betriebspunkt ist in Fig. 2 durch A dargestellt.

Nachdem das Rückschlagventil geschlossen ist, hat ein weiterer Druckanstieg in der Einlaßkammer 68 zur Folge, daß sich das Rückschlagventil wieder öffnet, worauf erneut Strömungsmittel in die Auslaßkammer 90 gelangt. Auf Grund der unterschiedlichen Flächen A₂ und A_x gelangt nur ein Bruchteil des Druckanstiegs der Einlaßkammer 88 in die Auslaßkammer 90, bevor sich das Rückschlagventil 66 wieder schließt. Auf diese Weise entsteht in der Auslaßkammer 90 ein Druck, der kleiner als der Druck in der Einlaßkammer 88 ist. Diese druckmodulierende Wirkung der Ventileinrichtung wird durch die Linie A-B in Fig. 2 dargestellt.

Der Punkt B entspricht dem Betriebszustand, in dem der Fahrer die auf das Bremspedal 46 ausgeübte Kraft verringert, was eine Verringerung des in der Einlaßkammer 88 herrschenden Drucks bewirkt. Auf diese Weise wird das Kräftegleichgewicht des Stufenkolbens 86 gestört, was zur Folge hat, daß sich der Stufenkolben 86 und das Rückschlagventil 66 nach links (in Fig. 1) bewegen und die Federn 84 und 104 zusammendrücken. Während sich der Stufenkolben 86 und das Rückschlagventil 66 in die Einlaßkammer 88 hineinbewegen, wird das Volumen der Auslaßkammer 90 größer, wodurch der Strömungsmitteldruck in dieser Kammer verringert wird. Dieser Betriebszustand wird durch die Linie B-C in Fig. 2 dargestellt.

Wenn der Einlaßdruck weiter verringert und das Volumen der Auslaßkammer 90 entsprechend vergrößert wird, wird ein Zustand erreicht, in dem der Druck in der Auslaßkammer 90 gleich dem Druck in der Einlaßkammer 88 wird, was durch C in Fig. 2 dargestellt ist. Außerdem wird während des Expansionszyklus (Linie A-C in Fig. 2) irgendwann der Punkt erreicht, in dem die Kraft, die von dem über der Fläche A₂ wirkenden Druck herrührt, gleich der Kraft ist, die sich aus dem über der Fläche A, wirken-

■"> den Druck und der Kraft der Feder 104 zusammensetzt. Die Feder 104 ist derart bemessen, daß sich die Kräfte zur gleichen Zeit ausgleichen, in der der Druck in den Kammern 88 und 90 gleich ist, was durch C in Fig. 2 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt hören

I" der Stufenkolben 86 und das Rückschlagventil 66 auf, sich in die Einlaßkammer 88 hineinzubewegen. Eine weitere Verringerung des Einlaßdrucks hat zur Folge, daß der Druck in der Einlaßkammer 88 unter den Druck in der Auslaßkammer 90 fällt. Wenn die Kraft,

r> die durch diesen auf das Schließglied 70 des Rückschlagventils 66 einwirkenden Druckunterschied erzeugt wird, groß genug ist, um die Kraft der Feder 84 zu überwinden, hebt das Rückschlagventil 66 von dem Ventilsitz 94 ab, wodurch die Kammern 88 und

-'(ι 90 durch den Strömungskanal 92 miteinander verbunden werden, was durch die Linie C-D in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Kraft, die von dem über die Fläche A₂ wirkenden Druck herrührt, bei weiterer Verringerung auf einen Wert abfällt, der kleiner als

r> die Kraft der Feder 104 ist, kehrt der Stufenkolben in seine Anfangsstellung zurück (Fig. 1), wodurch die Ventileinrichtung vollständig geöffnet wird, wie durch E in Fig. 2 dargestellt ist.

Während des oben beschriebenen Bremszyklus ist

«> der Druck in der Einlaßkammer 34 gleich dem Druck in der Einlaßkammer 32. Somit bleibt der Kolben 20 in der in Fig. 1 gezeigten Mittelstellung, und zwar auf Grund der Wirkung der Feder 62, der Federhülse 58 und der Kolbenstange 50. Wenn jedoch in dem Vor-

S5 derrad-Bremskreis 110 ein Fehler auftritt, sinkt der Druck in der Einlaßkammer 34 ab. Der in der Einlaßkammer 32 herrschende höhere Druck verschiebt den Kolben 20 nach links (Fig. 1). Die Anschlagsfläche 30 greift dann an dem Schalterarm 25 an, wodurch der Schalterarm mit dem geerdeten Gehäuse 10 verbunden und ein Schaltkreis zur Betätigung einer Warneinrichtung 114 geschlossen wird.

Bei einer Verschiebung des Kolbens 20 gelangt dei Kopfabschnitt 54 der Kolbenstange 50 mit den Mitnehmern 82 in Eingriff, wodurch die Federhülse 74, das Rückschlagventil 66 und die Feder 84 entgegen der Vorspannung der Feder 62 nach links (Fig. 1) gedrückt werden. Gleichzeitig wird der Stufenkolben 86 wie oben beschrieben, auf Grund des Druckanstiegs

V) in den Kammern 88 und 90 nach links verschoben Der Stufenkolben 86 gelangt jedoch nicht in Anlage an das Rückschlagventil 66, da das Rückschlagventil 66 von dem Kolben 20 nach links verschoben worder ist, und der Anschlagring 98, an den sich die Anschlagsfläche 96 anlegt, verhindert, daß der Stufenkolben 86 dem Rückschlagventil 66 folgt. Somit ste hen die beiden Kammern 88, 90 durch der Strömungskanal 92 unabhängig von dem in dieser Kammern herrschenden Druck miteinander in Ver-

bo bindung. Die druckmodulierende Wirkung der Ventileinrichtung ist somit während eines Versagens des Vorderradbremskreises ausgeschaltet, damit die Hin terradbremsen ihre maximale Bremswirkung enfalter können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Drucksteuervorrichtung für eine Kiaftfahrzeug-Zweikreisbremsanlage, bei der je einer Druckquelle eine Bremsgruppe zugeordnet ist, mit

a) einem in einer Gehäusebohrung schwimmend gelagerten Kolben, dessen eine Stirnseite in einer ersten Einlaßkammer vom Druck der Druckquelle des einen und dessen andere Stirnseite in einer zweiten Einlaßkammer vom Druck der Druckquelle des anderen Bremskreises beaufschlagt ist und der bis zu einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen den beiden Druckquellen in einer Mittellage gehalten ist,

b) einem in der einen Einlaßkammer angeordneten Stufenkolben, dessen größere Stirnfläche eine mit der einen Bremsgruppe verbundene Auslaßkammer begrenzt und dessen kleinere Stirnfläche vom Druck in der Einlaßkammer beaufschlagt ist und in dem ein von der Einlaßkammer zur Auslaßkammer führender Strömungskanal vorgesehen ist und auf den entgegen dem Auslaßkammerdruck die Kraft einer Feder wirkt,

c) einem die öffnung des im Stufenkolben vorgesehenen Strömungskanals steuernden, in der den Stufenkolben enthaltenden Einlaßkammer angeordneten Ventil, dessen Ventilsitz vom Stufenkolben getragen ist und sich im Ruhestand der Vorrichtung im Abstand von dem zugeordneten Schließglied befindet und durch eine Bewegung des Stufenkolbens in Richtung schwimmend gelagerter Kolben in Anlage an das Schließglied bringbar ist und bei welchem Ventil der Schließkörper durch den schwimmend gelagerten Kolben bei dessen Bewegung in Richtung zu der anderen Einlaßkammer hin außer Reichweite für den Ventilsitz bewegbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

d) der Schließkörper (70) ist in einer Anschlagvorrichtung (74, 76, 78) beweglich geführt,

e) eine sich einerseits am schwimmend gelagerten Kolben (20) und andererseits am Schließkörper (70) abstützende vorgespannte Feder (84) drückt den Schließkörper in Richtung Ventilsitz (94), wobei die Anschlagvorrichtung diesen Weg begrenzt,

f) über Mitnehmer (82) ist die Anschlagvorrichtung durch den schwimmend gelagerten Kolben bei dessen Bewegung in Richtung zur anderen Einlaßkammer (34) hin mitnehmbar.