DE2046676A1 - Bremskraftverteiler - Google Patents

Description

2046876

Kelsey-Hayes Gompany '«

^!38481 Huron River Drive, 21. September 1970

;Romulus, Mich. 48174,USA Anwaltsakte

Bremskra ftverteiler

;Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverteiler für ein Kraftfahrizeug mit einer Zweikreis-Bremsanlage, mit einem Bremsdruckregelventil, das den von einer Druckmittelquelle dem einen Bremskreis zuge-.führten Bremsdruck reguliert und ein Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang enthält.

Bei bekannten Bremskraftverteilern wird die Gewichtsverlagerung von den Hinterrädern auf die Vorderräder beim Abbremsen durch das Bremsdruck-Regelventil derart ausgeglichen, daß nach Erreichen eines vorgegebenen Druckwertes des vom Hauptbremszylinder gelieferten [Eingangsdruckes eine weitere Erhöhung des den Hinterradbremsen züge-'führten Bremsdruckes in vorgegebener proportionaler Abhängigkeit von einer Erhöhung des Eingangsdruckes erfolgt. Hierdurch soll beim Abbremsen ein vorzeitiges Blockieren der Hinterräder verhindert werden, wenn das Gewicht von den Hinterrädern zu den Vorderrädern verlagert wird. PUr die gewünschte Kompensation der Gewichtsverlagerung läßt sich eine Ideal-Kurve aufstellen, die die Beziehung zwisehen dem vom Hauptbremszylinder gelieferten Eingangsdruck und dem

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den Hinterradbremsen zugeführten Ausgangsdruck angibt. Bei den bekannten Bremskraftverteilern ergeben sich häufig erhebliche Abwei-¹chungen zwischen den Kennlinien, die ihr tatsächliches Betriebsverihalten angeben, und dieser Ideal-Kurve.

Erfindungsgemäß soll daher ein Bremskraftverteiler geschaffen wer- ! den, dessen Betriebskennlinie weit mehr als die der bekannten Brems- [ kraftverteiler an diese Ideal-Kurve angenähert ist.

iZu diesem Zweck schafft die Erfindung den insbesondere im beiliegen-ι den Hauptanspruch beschriebenen Bremskraftverteiler.

iDer erfindungsgemäße Bremskraftverteiler hat ein mehrstufiges Be-

itriebsverhalten und vermag zwei unterschiedliche Proportionalitäts-

j Verhältnisse einzustellen. Infolge des zweistufig arbeitenden ßrems-Idruckregelventils, das mit der Druckregelung bei Erreichen eines er- :sten vorgegebenen Druckwertes beginnt und diese Druckregelung bis

I zum Erreichen eines zweiten vorgegebenen Druckwertes mit einem ersten Proportionalitätsfaktor vornimmt und das nach Überschreiten j des zweiten vorgegebenen Druckwertes nach einem zweiten, niedrige-

■ ren Proportionaljtätsfaktor arbeitet, kann die Betriebskennlinie des ;erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers stärker der Ideal-Kurve an- ;genähert werden, als dies bei den bekannten Bremskraftverteilern

■ der Fall ist.

!Der erfindungsgemäße zweistufig arbeitende Bremskraftverteiler kann I in einfacher Weise in Abhängigkeit von der Belastung der Fahrzeug-ίräder arbeiten, so daü die Bremskraftverteilung in unmittelbarer, genauer Abhängigkeit von der Gewichtsverlagerung von den Fahrzeug-

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hinterrädern zu den Fahrzeugvorderrädern vorgenommen wird.

Insgesamt regelt der erfindungsgemäße Bremskraftverteiler den Aus- * gangsdruck in Abhängigkeit vom Eingangsdruck nach einer ersten linearen Punktion (wobei der Proportionalitätsfaktor ungleich Eins ist) und anschließend bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwertes nach einer zweiten, unterschiedlichen linearen Funktion, wobei der Bremskraftverteiler zusätzlich auf die Belastung der Fahrzeugräder, d.h. auf die Last an der Hinterradachse, anspricht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den * Ansprüchen und der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kurvenbild, in dem die Beziehung zwischen dem Leitungsdruck und dem den Hinterradbremsen zugeführten strömungsmitteldruck angegeben ist und das die Idealkurve und die Betriebskennlinie des erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers zeigt, und

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers, wobei das Bremsdruckregelventil teilweise im Schnitt gezeigt ist.

In Fig. 1 ist durch die Kurve A die ideale Abhängigkeit des Hinterradbremsdrucks vom Bngangsdruck bei einem betrachteten Belastungszustand angegeben. Die Kurve B zeigt die Betriebskennlinie des erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers, die eng an die Kurve A angenähert ist.

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; Gemäß Pig. 2 enthält die Kraftfahrzeug-Bremsanlage einen herkömmlichen, doppelt wirkenden Hauptbremszylinder 10, der mittels eines Bremspedals 12 betätigbar ist. Die Vorderradbremsen 16 sind über ^:eine erste Bremsmittelleitung 14 mit der einen Kammer des Haupti bremszylinder 10 und die Hinterradbremsen 20 sind über die Bremsleitung 23, das Bremsdruckregelventil 22 und eine zweite Bremsmittelleitung l8 mit der zweiten Kammer des Hauptbremszylinders 10 verbunden.

Das Bremsdruckregelventil 22 enthält ein Gehäuse 24 mit einer querverlaufenden Eingangsöffnung 26, die mit der Bremsmittelleitung in Verbindung steht. Der Eingang 26 ist mit einer im wesentlichen in Axialrichtung verlaufenden Stufenbohrung verbunden, die die Bohrungsabschnitte 28, 30 und 31 enthält. Ein Steuerkolben 32, der ebenfalls stufenförmig ausgebildet ist, ist gleitfähig in den Bohrungsabschnitten 28, 30 und 31 angeordnet. Der Steuerkolben 32 besteht aus zwei Kolbenelementen, wobei das obere Kolbenelement 34 am oberen Ende des unteren Kolbenelementes 35 befestigt ist. Der Steuerkolben 32 ist an seinem oberen Ende mit einem geschlitzten Kopf 36 versehen, der mit einem perforierten, ringförmigen Federhalter 38 zusammenwirkt. Eine Feder 40 liegt mit ihrem einen Federende im Federhalter 38 und mit ihrem anderen Federende an einem Sprengring 42 an, der in dem Bohrungsabschnitt 31 angeordnet ist. Die Feder 40 ist derart vorgespannt, daß sie den Steuerkolben 32 normalerweise in die in Fig. 2 gezeigte, obere Endstellung drückt. Der geschlitzte Kopf 36 und der perforierte Federhalter 38 gestatten einen Flüssigkeitsstrom vom Bohrungsabschnitt 3I zu einer Ausgangsöffnung 44, die mit der Bremsleitung 23 verbunden ist.

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^; - 5 - 2Q/_:P670

Der Steuerkolben 32 ist an seinem unteren, schmaleren Ende 46 glei-.tend und dichtend in dem Bohrungsabschnitt 30 geringeren Durchmessers angeordnet. Ein Steuerkolbenabschnitt 48 verringerten Durchmessers verläuft durch das untere Ende des Gehäuses 24 nach außen.

Der kleinere Steuerbund 46 des Steuerkolbens endet in einer Schulter 50, gegen die eine Ringdichtung 52 normalerweise durch eine Pe- ; der und einen Druckring 54 gedrückt wird. Die Schulter 50 wird durch eine Ausnehmung 56 gebildet, die zwischen dem kleineren Steuerbund 46 und einem größeren Steuerbund 58 des Steuerkolbens J52 verläuft. Normalerweise befindet sich die Schulter 50 auf gleicher Höhe mit j einer Schulter 60, die an der verbindungsstelle zwischen den Bohrungsabschnitten 28 und 30 liegt, und in dieser Lage befindet sich die Dichtung 52 außerhalb ihres dichtenden Eingriffes mit dem Bohrungsabschnitt 30. Durch den Steuerkolben 32 verläuft ein Axialka-' nal 62, der den Bohrungsabschnitt 3I mit dem kleineren Bohrungsab- ^: schnitt 30 über querverlaufende öffnungen 64 und 65 verbindet. Die ;öffnung 64 ist in dem kleineren Steuerbund46 des Steuerkolbens 32 ausgebildet und der Wandung des kleineren Bohrungsabschnittes 30 zugekehrt. Zwischen dem Bohrungsabschnitt 30 und dem kleineren

ι ι

, Steuerbund 46 liegt ein Spalt 67, der die öffnung 64 normalerweise ^ j (in der gezeigten Stellung) mit dem Eingang 26 verbindet; infolge-

j dessen kann das Bremsmittel normalerweise ungehindert vom Haupt-J bremszylinder 10 über die Leitung 18, den Eingang 26, den Spalt 67, die öffnung 64, den Kanal 62, die öffnung 65, den Bohrungsabschnitt 31 und den Ausgang 44 zur Bremsleitung 23 und somit zu den Hinterradbremsen 20 gelangen.

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, Auf dem größeren Steuerbund 58 des Steuerkolbens 32 sitzt gleitfähig j eine Steuerhülse 66. Die Steuerhülse 66 hat einen größeren Durchmes-• ser als der Sprengring 42 in dem Bohrungsabschnitt 3I und ist unter-I halb und nahe des Sprengringes 42 angeordnet. Zwischen der Steuer- : hülse 66 und dem Federhalter 38 sitzt eine Feder 68, die die Steuerhülse 66 normalerweise gegen den größeren Steuerbund 58 drückt. Die Steuerhülse 66 ist mit einem Ringflansch 70 versehen, der in engem Gleitsitz zwischen dem größeren Steuerbund 58 des Steuerkolbens 32 I und der benachbarten Wand des Bohrungsabschnittes 28 einsitzt.Eine j Ringdichtung 72 liegt am unteren Ende des Flansches 70 an und sorgt

j für eine Abdichtung zwischen dem größeren Steuerbund 58 des Steuer-

jkolbens 32 und der benachbarten Wand des Bohrungsabschnittes 28.

! Zur Halterung der Dichtung 72 dient eine perforierte, ringförmige

j Tragbuchse 80.

Das Regelventil 22 läßt sich mit Hilfe der Befestigungsbohrungen und 84 fest an einem Abschnitt des Kraftfahrzeugaufbaues anbrIngen. Ein Lastfühler 86 enthält einen Schwenkarm 88, der über einen Bolzen 92 an einer Nase 90 des Gehäuses 24 angelenkt ist. Der LastfUhIer 86 enthält ferner eine Flachfeder 94, die mit dem Hinterachsgehäuse 96 zusammenwirkt. Die Lage des Hinterachsgehäuses 96 ist von der Belastung der Fahrzeughinterräder abhängig, und infolgedessen ändert sich die Kraft der Feder 94 in Abhängigkeit von dieser Belastung. Der Schwenkarm 88 vermag mit dem Endabschnitt 48 des j Steuerkolbens 32 zusammenzuwirken und den Kolben 32 in seine oberste Endstellung zu drücken. Dabei wirkt die Kraft der Feder 94 in gleicher Richtung wie die Kraft der Feder 40.

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Während des Betriebs gelangt das unter dem Druck Pl stehende Bremsmittel vom Hauptbremszylinder 10 und der Leitung 18 normalerweise

an

über den Eingang 26, den Bohrungsabschnitt 28,/der Dichtung 52 vorbei, über den Spalt 67, die öffnung 64, den Kanal 62, die Öffnung 65 und den Bohrungsabschnitt 31 zum Auslaß 44 und von dort über die Leitung 23 zu den Hinterradbremsen 20. Das Druckregelventil 22 verbleibt in dieser Stellung, bis der Druck Pl und infolgedessen auch der an den Hinterrädern anliegende Druck Pr von Null bis zum Punkt X der Kurve B ansteigt, wobei in diesem Betriebsbereich eine geradlinige, proportionale Abhängigkeit erhalten wird. Der Punkt X ist derart gewählt, daß er auf der Idealkurve A liegt. "

Am Punkt X ist der Druck in dem größeren Bohrungsabschnitt j51 ge-

P2 rade gleich der Kraft Pl der Feder 94 und der Kraft/der Feder 40, die den Steuerkolben 32 in seiner obersten Endlage zu halten suchen. Dieser Betriebszustand läßt sich durch die folgende Gleichung beschreiben:

(1) Pl · Al = Pl + F2,
worin Al die Fläche des kleineren Bohrungsabschnittes 30 ist. ™

Nach Erreichen des Punktes X wird der Steuerkolben 32 nach unten verschoben, so daß die Dichtung 52 in dichtende Anlage an die Seitenwand des Bohrungsabschnittes 30 gelangt, und jegliche weitere Druckerhöhung bestimmt sich nach der folgenden Gleichung:

(2) Pl · (A2 - Al) +Fl + P2 = Pr .A2,

worin A2 die Fläche des mittleren Bohrun/sabschnittes 28 ist. Infolgedessen ändert sich der den Hinterradbremsen 20 zugeführte Brems-

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- 8 - 2 Q /, rⁿ _: 7 π

druck Pr nach folgender Gleichung:

(3) Pr = Pl (A2 - Al) H- Fl + F2

A2

Daraus ergibt sich, daß die Neigung des hinter dem Punkt X liegenden Astes der Kurve B durch geeignete Wahl der Parameter A2, Al, Pl und F2 in vorgegebener Weise gewählt werden kann.Der den Hinterradbremsen zugeführte Bremsdruck Pr erhöht sich in Übereinstimmung mit der Gleichung (3), bis der Punkt Y erreicht wird. An diesem Betriebspunkt übersteigt die Kraft des (über die Dichtung) am Flansch 70 der steuerhülse 66 angreifenden Eingangsdrucks Pl die Kraft der Feder 68, wodurch die Steuerhülse 66 vom Steuerkolben 32 fortbewegt wird und sich gegen den Sprengring 42 anlegt. Dieser Betriebspunkt wird erreicht, wenn:

(4) (Pl - Pr) · (A2 - A3) - F3,

worin A3 die Querschnittsfläche des größeren Steuerbundes 58 und F3 die Kraft der Feder 68 ist. Nachdem äer Punkt Y erreicht wurde, bestimmen sich weitere Druckerhöhungen nach folgender Gleichung:

(5) Pl (A3 - Al) H Fl 4 F2 + F3 --- Pr.A3.

Weitere Erhöhungen des Druckes Pr in Abhängigkeit vom Eingangsdruck Pl ergeben sich aus:

(6) Pr = Pl (A3 -Al)H- Fl -1- F2 H- F3

A3

Die Steigung des hinter dem Punkt Y liegenden Astes der Kurve B kann in Übereinstimmung mit Fig. 1 gewählt sein und hängt natürlich von den Parametern Al, A3, Fl, F2 und F 3 ab. Infolgedessen reguliert der erfindungsgemäße Bremskraftverteiler den den Hinterradbrenmen zügeführten Bremsdruck Pr in Abhängigkeit von dem Eingangsdruck Pl in Übereinstimmung mit der Kurve B, deren Verlauf sehr nahe an den der Idealkurve A angeschmiegt ist. Außerdem spricht der erfindungsgemäße Bremskraftverteiler auf die Belastung der Hinterradachse 96

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an, da sich die Größe der Kraft Pl in Abhängigkeit von der Hinteraehslast ändert.

Bei einer Druokverringerung, also wenn der Druck im Hauptbremszylinder 10 verringert wird, fällt der in der Leitung 2j5 herrschende Druck Pr längs der gleichen Kurve B ab, gemäß der er erhöht wurde. In diesem Fall verschiebt sich der Steuerkolben 32 nach unten und saugt Strömungsmittel aus der Leitung 23 an, was zu einer Druckverringerung führt; die Steuerhülse 66 verschiebt sich dann nach unten, wenn der Punkt Y erreicht wird; anschließend verschJ&t sich der Steuerkolben j52 noch weiter nach unten; wenn die Eingangs- und Ausgangsdrücke gleich groß werden, d.h. am Punkt X, fließt das Strömungsmittel von der Leitung 2$ zum Hauptbremszylinder 10 dadurch zurück, daß es die Dichtung 52 entgegen der Kraft der schwachen Feder 54 nach oben verschiebt, so daß das Druckregelventil 22 in die in Flg. 2 gezeigte Ausgangslage zurückkehren kann.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   iremskraftverteiler für ein Kraftfahrzeug mit einer Zweikreis-Bremsanlage, mit einem Bremsdruckregelventil, das den von einer Druckmittelquelle dem einen Bremskreis zügeführten Bremsdruck reguliert und ein Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang enthält, die zwischen der Druckmittelquelle und dem einen Bremskreis angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (24) zwischen dem Ein- und Ausgang (26,44) angeordnete Schaltglieder (32,34,35,40,66,68,86) bei Erreichen eines ersten vorgegebenen Eingangsdruckwertes (X) in eine erste SchaltsteLLung, in der sie den Ausgangsdruck mit wachsendem Eingangsdruck nach einem ersten vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis erhöhen,und bei Erreichen eines zweiten vorgegebenen Eingangsdruckwertes (Y) in eine zweite Schaltstellung umschaltbar sind, in der sie den Ausgangsdruck mit wachsendem Eingangsdruck nach einem zweiten vorgegebenen Proportionalitätsverhältnis erhöhen.

   2. Bremskraftverteiler nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Schaltglieder (32,34,35,40,66,68,86) Schaltkolben (32,34,35*66)

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   einschließlich eines Steuerkolbens (32) enthalten, der gleitfähig im Gehäuse (24) angeordnet und mit einer Dichtung (52) vernähen ist, die gemeinsam mit dem Steuerkolben (32) zwischen einer Sperrlage, in der die Verbindung mit dem Eingang (26) unterbrochen ist, und einer Öffnungslage, in der die verbindung mit dem Eingang (26) freigegeben ist, verschiebbar ist, und daß der Steuerkolben (32) und die Dichtung (32) durch eine erste Feder (40) in die Freigabestellung gedrückt sind.

   -j. Bremskraftverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feder (-Mo) einerseits am Gehäuse (24) und andererseits am Steuerkolben (32) angreift und den Steuerkolben, mit einer ei'sten Federkraft (F2) beaufschlagt, und daß die ersten und zweiten vorgegebenen Eingangsdruckwerte (X,Y) und die ersten und zweiten vorgegebenen linearen Funktionen von der Größe der ers-ten Federkraft (F2) abhängig sind.

   4. Bremskraftverteiler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Schaltkolben (32,34,35,66) eine steuerhülse (66) enthalten, die gleitfähig im Gehäuse (24) angeordnet und durch eine ä zweite Feder (68) normalerweise in Anlage gegen den Steuerkolben (32) gedruckt ist, und daß die Steuerhülse (66) gemeinsam mit dem Steuerkolben (32) zwecks Umschaltens der Schaltglieder in die erste Schaltstellung betätigbar ist, nach Erreichen des zweiten Eingangsdruckwertes (Y) jedoch vom Steuerkolben (32) getrennt ist, wodurch die Schaltglieder zwecks Einstellung der. zweiten linearen Funktion in die zweite.Schaltstellung gelangen.

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   5. Bremskraftverteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die zweite Feder (68) einerseits am Steuerkolben (32) und andererseits an der Steuerhülse (66) angreift unddie Steuerhülse (66) mit einer zweiten Federkraft (F5) beaufschlagt, wobei der Ausgangsdruck unter dem gemeinsamen Einfluß des Steuerkolbens (32) und der Steuerhülse (66) geregelt ist, bis der an der Steuerhülse (66) anliegende Druck bei überschreiten des zweiten vorgegebenen Druckwertes (Y) die zweite Federkraft (F3) übersteigt und die Steuerhülse (66) vom Steuerkolben (32) freikommt.

   6. Bremskraftverteiler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) eine mit dem Eingang (26) verbundene Bo hrung (30) kleineren Durchmessers und eine mit dem Ausgang (44) verbundene Bohrung (28) größeren Durchmessers uncfder Steuerkolben (32) einen in der kleineren Bohrung (30) angeordneten, kleineren Steuerbund (46) und einen in der größeren Bohrung (28) angeordneten, größeren Steuerbund (58) aufweist, und daß die Steuerhülse (66) einen Flansch (70) enthält, der zwischen der größeren Gehäusebohrung (28) und dem größeren Kolbenbund (58) angeordnet ist.

   7. Bremskraftverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Gehäuseeingang (26) mit dem Gehäuseausgang (44) über einen · durch den Steuerkolben (52) führenden Strömungsmittelkanal (62, 64,65,67) verbindbar-ist, der einen zwischen dem kleineren Kolbenbund (46) und der kleineren Gehäusebohrung (30) begrenzten Spalt (67) enthält, und daß die Dichtung (52) in der ersten und' zweiten Schaltstellung der Schaltglieder zwecks Unterbrechung der Strömungsmittelverbindung zwischen dem Gehäuseeingang (26)

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   und dem Spalt (67) in die kleinere Gehäusebohrung (30) einschiebbar ist.

   8. Breraskraftverteiler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgegebene Druckwert (X) und das erste Proportionalitätsverhältnis von den Querschnittsflächen (A2,Al)der größeren und der kleineren Gehäusebohrungen (28,30) und der zweite vorgegebene Druckwert (Y) und das zweite Proportlonalitäts-

   ; verhältnis von den Querschnittstlachen (A3,Al) des größeren Kolbenbundes (58) und der kleineren Gehäusebohrung (30) abhängig sind. i

   9. Br emskra ftver t edler nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (52) verschiebbar auf dem Steuerkolben (32) angeordnet und durch eine dritte Feder (54) in ihre Dichtungslage gedrückt und nach Art eines Rückschlagventils aus der Dichtungslage verschiebbar ist, wenn der Ausgangsdruck größer als der Eingangsdruck ist.

   10. Bremskraftverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- λ durch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (32,34,35,40,66,68, 86) einen Lastfühler (48,86) enthalten, der eine der Belastung der dem einen Bremskreis (18,20,23) zugeordneten Fahrzeugräder entsprechende Steuerkraft (Fl) erzeugt, und daß die Schaltglieder auf die Größe der Steuerkraft ansprechen und die Einstellung des ersten und zweiten Druckwertes (X,Y) in Abhängigkeit von der Belastung der Fahrzeugräder ändern.

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   11.Breraskraftverteiler nach Anspruch 3 In Verbindung mit Anspruch

   ! 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastfühler (48,86) eine vierte

   Feder (94) enthält, die den Steuerkolben (32) mit einer zwischen

   Steuerkolben (32) und Gehäuse (24) wirkenden Steuerkraft (Pl)beaufschlagt, und daß die ersten und zweiten Druckwerte (X,Y) und die ersten und zweiten linearen Punktionen von der Summe der ersten Federkraft (P2) und der Steuerkraft (Pl) abhängig sind.

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