DE2535538A1

DE2535538A1 - Hydraulisches bremsdrucksteuerventil

Info

Publication number: DE2535538A1
Application number: DE19752535538
Authority: DE
Inventors: Yoshimoto Ohta
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1974-08-09
Filing date: 1975-08-08
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE2535538C3; US3994533A; DE2535538B2

Description

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B 7499

TOKICO LTD.
6-3, Fujimi 1-ehome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken / Japan

Hydraulisches Bremsdrucksteuerventil

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremsdrucksteuerventil, das seine Arbeitseharakteristiken ändern kann, je nachdem, ob das Fahrzeug leer oder beladen ist.

Viele Fahrzeugbremsen sind derart ausgebildet worden, daß sie mit Fluidmitteldruck arbeiten, wobei ihre Konstruktion derart gehalten ist, daß auf die Vorder- und Hinterradbremsen ein gleicher Druck aufgebracht wird, wenn durch den Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal niedergedrückt wird.

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In diesem Fall ist jedoch die Tendenz gegeben, daß noch vor dem Blockieren des Vorderrades das Hinterrad blockiert wird, wodurch das Phänomen des sogenannten Heckschleuderns des Fahrzeugs auftritt, das mit erheblichen Gefahren verbunden ist.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es üblich, einen Mechanismus oder eine Anordnung zu benutzen, die derart ausgebildet ist, daß zwischen einer Druckmittelquelle, beispielsweise einem pedalbetätigten Hauptzylinder, und dem Hinterradbremszylinder ein hydraulisches Steuerventil angeordnet ist, um zu verhindern, daß vor dem Blockieren des Vorderrades das Hinterrad blockiert wird.

Bei einem konventionellen hydraulischen Steuerventil dieser Art ist ein Trägheitsventil vorgesehen, um die Zufuhr von Druckmittel zum Hinterradbremszylinder zu verhindern, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs oder des abgebremsten Hinterrades einen vorbestimmten Wert überschreitet (Abschaltdruck). Wenn diese Konstruktion in einem Lastkraftwagen o. dgl. verwendet wird, liegt das dieserKonstruktion eigene Problem darin, daß der obenerwähnte Abschaltdruck in Verbindung mit dem "beladenen" und dem "unbeladenen" oder "leeren" Zustand des Fahrzeugs änderbar sein soll. Konventionelle Trägheitsventile können nicht derart funktionieren, daß sie dem Hinterradbremszylinder im "beladenen" Zustand einen relativ hohen Druck zuführen und andererseits dem Hinterradbremszylinder im "unbeladenen" Zustand einen relativ niedrigen Druck zuführen.

Zur Lösung dieses Problems ist schon in Betracht gezogen worden, ein Lastmeßsystem, wie beispielsweise einen Gelenkmechanismus o. dgl. , zu verwenden, welches das Gewicht der Ladung mißt und dem Steuerventil ein Signal zuleitet, um die Arbeitscharakteristiken des Ventils in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs zu ändern. Diese Anordnung er-

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fordert ein kompliziertes Last- bzw. Gewichtsmeßsystem, weswegen sich auch die Befestigung des Steuerventils am Fahrzeug aufwendig gestaltet. Das hat zur Folge, daß eine derartige Ventilausbildung nicht nur hinsichtlich ihrer Sicherheit, Regelbarkeit bzw. Einstellmöglichkeit, Lebensdauer, Montagemöglichkeit und Wartung unzureichend ist, sondern auch in der Herstellung sehr teuer kommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Bremsdrucksteuerventil zu schaffen, bei dem die obenerwähnten Nachteile beseitigt sind und dessen Arbeitscharakteristiken in Abhängigkeit von der Belastung bzw. Beladung des Fahrzeugs angepaßt werden können, ohne daß ein äußeres mechanisches oder elektrisches Gelenkverbindungssystem erforderlich ist.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Das hydraulische Bremsdrucksteuerventil gemäß der Erfindung weist auf eine erste Druckkammer, die mit einer Druckmittelquelle, wie beispielsweise einem Hauptzylinder, verbindbar ist, eine mit einem Hinterradbremszylinder verbindbare zweite Druckkammer, einen Druckmitteldurchlaß zur Verbindung der Druckkammern und ein Trägheitsventil, um die Strömungsverbindung über den Druckmitteldurchlaß zu verhindern, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei das Trägheits- bzw. Steuerventil versehen ist mit einem verschieblieh in einer Bohrung angeordneten Tauchkolben, dessen einander gegenüberliegende Enden dem hydraulischen Druck der ersten und zweiten Druckkammer ausgesetzt sind, einem verschieblich in einer Bohrung angeordneten Kolben, dessen eines Ende dem Hydraulikdruck in der ersten Druck-

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kammer ausgesetzt ist und dessen anderes Ende dem Atmosphärendruck oder Gasdruck ausgesetzt ist, einer ersten Feder, die gegen die Kraft des Hydraulikdrucks der ersten Druckkammer auf den Kolben wirkt, und einer zweiten Feder, um den Tauchkolben in Richtung auf die erste Druckkammer zu bewegen, wenn der Kolben gegen die Kraft der ersten Feder bewegt wird.

Es kann eine dritte Feder vorgesehen sein, um auf den Tauchkolben eine Federkraft aufbringen zu können, und zwar derart, daß dann, wenn die Strömungsverbindung zwischen den Druckkammern durch das Trägheitsventil abgeschnitten ist, die dritte Feder die Bewegung des Tauchkolbens in Richtung auf die zweite Druckkammer unterbindet, so daß dadurch der Druck im Hinterradbremszylinder mit einer kleineren Geschwindigkeit als im Hauptzylinder gesteigert wird.

Es kann weiterhin ein Anschlag vorgesehen sein, um die Bewegung des Tauchkolbens in Richtung auf die zweite Druckkammer zu begrenzen, so daß dadurch unabhängig von einer Steigerung des Drucks im Hauptzylinder der Druck im Hinterradbremszylinder auf einem konstanten Wert gehalten wird, wenn die Strömungsverbindung zwischen den Druckkammern unterbrochen bzw. abgeschnitten ist.

Vorzugsweise weist das T rägheitsventil ein kugelförmiges Ventilglied auf, das beweglich längs eines Weges geführt ist, der seinerseits gegenüber der Längsachse des Fahrzeugs derart geneigt ist, daß dann, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert überschreitet, die Kugel sich längs des geneigten Weges nach oben bewegt und mit einem Ventilsitz in Eingriff kommt, so daß der Druckmitteldurchlaß geschlossen wird.

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In diesem Fall ist es erwünscht, einen Bybaß-Durchlaß vorzusehen, das Schließen des Trägheitsventils zu verhindern und für einen erforderlichen Minimaldruck für den Hinlerradbremszylinder zu sorgen, wenn das Fahrzeug bergab auf einer schrägen Ebene fährt, die eine größere Neigung als der Bewegungswog des Ventilgliedes des Trägheitsventils besitzt.

Vorzugsweise weist der Bypaß-Durchlaß auf einen zweiten Kolben, der verschieblich in einer mit der zweiten Druckkammer in Verbindung stehenden Bohrung angeordnet ist, eine Feder, die gegen den Hydraulikdruck der zweiten Druckkammer drückend auf den zweiten Kolben einwirkt, und ein Ventilglied, das an einem Ventilglied befestigt oder diesem zugeordnet ist und einen die erste mit der zweiten Druckkammer verbindenden Bypaß-Durchlaß öffnen oder schließen kann, wodurch im Hinterradbremszylinder ein minimaler Garantiedruck gewährleistet ist, wenn das Fahrzeug ein Gefalle hinunterläuft, das derart steil ist, daß das Ventilglied des Trägheitsventils aufgrund des Eigengewichts den zugeordneten Ventilsitz geschlossen hat.

Der zweite Kolben kann dem Trägheitsventil derart zugeordnet sein, daß ein Ventilbetätigungsglied, beispielsweise eine Betätigungsstange, am zweiten Kolben befestigt ist und normalerweise in den Bewegungsweg des Trägheitsventilgliedes hineinragt, um das Schließen des Trägheitsventils zu verhindern, und daß sich das Ventilbetätigungsglied hiervon zurückzieht, wenn der Druck in der zweiten Druckkammer den minimalen Garantiedruck erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden in Form bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

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Fig. 1 ein hydraulisches Drucksteuerventil gemäß der Erfindung im

Längsschnitt.;

Fig. 2 im Diagramm die Beziehung zwischen dem Druck im Hinter-

radbremszylinder und dem mit dem Steuerventil gemäß Fig. 1 verbundenen Hauptzylinder;

Fig. 3 im Längsschnitt eine; zweite Ausführungsform des Steuerventils;

Fig. 4 ein der Fig. 2 ähnliches Diagramm, das die Arbeitscharakteristiken des Steuerventils gemäß Fig. 3 zeigt;

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Ventils im Längsschnitt;

Fig. 6 eine vierte Ausführungsform des Ventils im Längsschnitt;

Fig. 7 im Diagramm die Arbeitecharakteristiken der Steuerventile

gemäß Fig. 5 und G und

Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform des Ventils im Längsschnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das dargestellte hydraulische Steuerventil einen Körper 1 auf, der versehen ist mit einer größeren Bohrung 2, einer Zylinderbohmng 3 mit gegenüber der Bohrung 2 verringertem Durchmesser und einer kleineren Zylinderbohrung 4, wobei die Bohrungen 2, und 4 konzentrisch zur Längsachse des Ventilkörpers 1 angeordnet und die beiden Bohrungen 2, 4 an ihrem jeweils einen Ende verschlossen sind.

Eine Druckmitteleinlaßmündung 5 ist mit einer Druckmittelquelle, wie beispielsweise einem nicht dargestellten Hauptzylinder, und außerdem mit

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einem Radzylinder des Vorderrades eines Fahrzeuges verbunden. Eine Druckmittelauslaßöffnung (! ist mit einem nicht dargestellten Bremszylinder für ein Hinterrad des Fahrzeuges verbunden. Die Einlaß- und Auslaßmündungen 5, G stehen in Strömungsverbindung mit einer ersten Druckkammer 7, einem Durchlaß 18, einer Trägheitsventilkammer 17, einem Durchlaß 20 und einer zweiten Druckkammer 8, wodurch der Druckmittel-" durehlaß vervollständigt ist. Ein mit einer Dichtung 10 versehener Tauchkolben 9 ist abgedichtet und verschieblich innerhalb der Zylinderbohrung 3 angeordnet. Zwischen dem linken Fnde des Tauchkolbens 9 und der Innenwand der Bohrung 2 ist eine Feder 11 mit einer hohen Federkonstante bzw. mit großer Federstärke angeordnet, um der nach links erfolgenden Bewegung des Tauchkolbens 9 einen entsprechenden Widerstand entgegenzusetzen. Der Tauchkolben 9 weist ein Teil 9a mit einem mittleren Durchmesser und ein Teil 9b von kleinem Durchmesser auf, so daß dadurch abgestufte Teile gebildet sind, mit denen die Feder 11 und eine schwache Feder 16 konzentrisch um diese Teile 9a, 9b angeordnet, in Eingriff stehen.

In der Bohrung 4 ist ein mit einer Dichtung 13 versehener Kolben 12 abgedichtet und verschieblich angeordnet. Der Kolben 12 weist an seinem linken Ende einen Flansch 12a auf, der einen kleineren Durchmesser als die Zylinderbohrung 3 besitzt und gegen den Tauchkolben 9 anschlägt. An der Stelle, an der die Zylinderbohrung 3 in die Zylinderbohrung 4 übergeht und sich dementsprechend der Durchmesser ändert, ist ein abgestuftes Teil 3a gebildet. Zwischen dem Flansch 12a des Kolbens 12 und dem abgestuften Teil 3a wirkt eine Feder 14 mit einer kleineren Federkonstante bzw. Federstärke als derjenigen der Feder 11, um den Kolben 12 nach links zudrücken, so daß letzterer dadurch gegen den Tauchkolben 9 anschlagen kann.

Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist eine Luftkammer 15 vorgesehen, die durch das rechte Ende des Kolbens 12 begrenzt ist. Im Ventilkörper 1

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kann eine nicht dargestellte Öffnung vorgesehen sein, über welche die Luftkammer 15 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die schwache Feder 16, welche die zweite Feder gemäß der Erfindung bildet, wirkt derart, daß sie den Verschiebewiderstand des Tauchkolbens 9 überwindet und diesen nach rechts bewegt, wenn der Kolben 12 gegen die Kraft der Feder 14, welche erfindungsgemäß die erste Feder darstellt, nach rechts bewegt wird.

Da die Kraft der Feder 11 beträchtlich höher ist als diejenige der Feder 14, wird die Feder 11 in einer Länge gehalten, die der freien Federlänge im unbetätigten Zustand des Steuerventils nahekommt.

Die Trägheitsventilkammer 17 steht über den Durchlaß 18 mit der ersten Druckkammer 7 in Verbindung und ist über den Durchlaß 20 mit der zweiten Druckkammer 8 verbunden. In der Kammer 17 ist ein Trägheitsventil 19 in Form einer Kugel oder eines sphärischen Elementes angeordnet. Der Ventilkörper 1 ist derart am Fahrzeug befestigt, daß die Achse L oder die Bewegungsrichtung des Ventilgliedes 19 die Längsachse H des Fahrzeuges in dem dargestellten Winkel Θ schneidet, so daß dadurch das Trägheitsventilglied 19 aufgrund seines Eigengewichtes gegen das rechte Ende der Kammer 17 anschlägt. Der Durchlaß 20 ist nahe der Kammer 17 mit einem Ventilsitz 21 versehen, an dem das Trägheitsventil 19 zur Anlage kommen kann, so daß dadurch die Strömungsverbindung unterbrochen wird, wenn die Verzögerung des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert überschreitet und sich das Trägheitsventil 19 nach links bewegt.

Das beschriebene Bremshydrauliksteuerventil funktioniert folgendermaßen:

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Weise m

Normaler'' steht das Träghoitsventil 19 mit dem rechten Ende der Trägheitsventilkammer 17 in Berührung, so daß die Durchlässe 18, 20 miteinander in Strömungsverbindung stehen und auch die Einlaß- und Auslaßmündungen 5, 6 miteinander verbunden sind.

Wenn nun der Fahrer des Fahrzeuges das Bremspedal niederdrückt, kann zur Durchführung des Bremsvorgangs das Druckmittel vom Hauptzylinder über die Einlaßmündung 5, die erste Druckkammer 7, den Durchlaß 18, die Trägheitsventilkammer 17, den Durchlaß 20, die zweite Druckkammer und die Auslaßmündung 6 zum Bremszylinder für das Hinterrad strömen. Die Vorderradbremse ist im übrigen einem direkt wirkenden Fluidmitteldruck unterworfen, der durch den Hauptzylinder aufgebracht ist.

Wenn das Fahrzeug unbelastet bzw. unbeladen ist, ergibt sich der vorbestimmte Verzögerungszustand, nämlich die Betätigung des Trägheitsventile, bei einem relativ niedrigen Druck entsprechend dem Punkt a in Fig. 2, wobei sich der Kolben 12 in einer Stellung nahe derjenigen gemäß Fig. 1 befindet. Danach wird der Druck von der Einlaßmündung 5 her gesteigert, so daß sich zwischen den einander gegenüberliegenden Enden bzw. Flächen des Tauchkolbens 9 ein unterschiedlich großer Druck bzw. ein Differenzdruck ergibt. Auf diese Weise wird der Druck in der ersten Druckkammer derart gesteigert, daß der Tauchkolben 9 sich nach links zu bewegen sucht. In diesem Augenblick setzt die Feder 11 dem Tauchkolben 9

einen Widerstand entgegen, so daß der Druck in der zweiten Druckkammer und demgemäß im Hinterradbremszylinder in einem geringeren Ausmaß bzw. mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Druck in der ersten Kammer 7 und demgemäß im Hauptzylinder oder Vorderradbremszylinder gesteigert wird. Demgemäß wird der Fluidmitteldruck im Hinterradbremszylinder gesteigert, und zwar derart, daß er die schräg verlaufende Linie B gemäß Fig. 2 beschreibt, die fast der idealen Kurve A gleichkommt, die sich dann ergibt, wenn das Fahrzeug unbelastet ist.

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Wenn das Fahrzeug "beladen" bzw. belastet ist, ergibt sich der vorbestimmte Verzögerungsz.HStand an einem Punkt c gemäß Fig. 2, der höher liegt als der dem "unbeladenen" Zustand des Fahrzeuges entsprechende Punkt a, so daß der Kolben 12 aufgrund des Druckes der ersten Druckkammer 7 die erste Feder 14 nach rechts drückt. In diesem Augenblick wird der Tauchkolben 9 durch die zweite Feder 16 nach rechts gedrückt und folgt dem Kolben 12, so daß der Tauchkolben 9 von der Feder 11 weggehalten wird.

Nunmehr sitzt das Trägheitsventilglied 19 auf dem Ventilsitz 21, und durch die Einlaßmündung 5 wird ein hoher Druck eingeführt, so daß sich an den einander gegenüberliegenden Enden des Tauchkolbens 9 ein Differenzdruck ergibt, der verhindert, daß sich der Tauchkolben 9 nach rechts bewegt. Gleichzeitig mit dem Anstieg des Druckes in der ersten Druckkammer 7 setzt sich die nach rechts erfolgende Bewegung des Kolbens 12 fort, wogegen der Tauchkolben 9 vom Kolben 12 weggehalten wird, so daß sich dessen nach links erfolgende Bewegung ergibt. Da der Bewegung des Tauchkolbens 9 weniger Widerstand entgegengesetzt wird (die zweite Feder 16 weist, wie schon erläutert, eine kleinere Federkonstante auf), bis der Tauchkolben 9 gegen die dritte Feder 11 anschlägt, steigert sich der Druck der zweiten Druckkammer 8 mit weitgehend der gleichen Geschwindigkeit wie der Druck in der ersten Druckkammer 7. Dann schlägt der Tauchkolben 9 gegen die dritte Feder 11 an, so daß dadurch der Druck in der zweiten Druckkammer 8 und damit auch an der Auslaßmündung 6 mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Druck in der ersten Druckkammer 7 gesteigert wird. Demgemäß wird der Fluidmitteldruck im Hinterradbremszylinder derart gesteigert, daß er die schräg verlaufende Linie D beschreibt, die der idealen Kurve C gemäß Fig. 2 angenähert ist, wobei letztere beschrieben wird, wenn das Fahrzeug beladen ist.

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Der wirksame Abschaltpunkt d gemäß Fig. 2 kann demgemäß nach Wunsch dadurch bestimmt werden, daß in geeigneter Weise die Federkraft der ersten Feder 14, der Durchmesser des Kolbens 12 und der Gasdruck in der Kammer 15 ausgewählt werden. Der Punkt c gemäß Fig. 2 wird entsprechend der Kapazität bzw. Leistungsfähigkeit des Bremssystems und gemäß dem Gewichtszustand des Fahrzeuges bestimmt. Das beschriebene Steuerventil ist einfach in seinem Aufbau, jedoch außerordentlich kompakt, so daß dadurch insgesamt die Montage an jedem beliebigen Fahrzeug erleichtert wird.

Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen abgewandelten Ausführungsform ist der Ventilkörper 1, von links nach rechts gesehen, versehen mit einer Zylinderbohrung 32, deren eines Ende verschlossen ist, einer Bohrung 33, die einen größeren Durchmesser als die Zylinderbohrung 32 aufweist, einer Zylinderbohrung 34, die einen größeren Durchmesser als die Bohrung 33 aufweist, und einer einen noch größeren Durchmesser aufweisenden Zylinderbohrung 35, wobei sämtliche Bohrungen konzentrisch bzw. koaxial zueinander angeordnet sind. Das äußere Ende der Zylinderbohrung 35 ist mittels eines Stopfens 36 verschlossen.

Die in Strömungsverbindung mit einem nicht dargestellten Hauptzylinder stehende Druckmitteleinlaßmündung 5 öffnet sich zur ersten Druckkammer 7, die durch die Zylinderbohrung 35 gebildet ist. Im Ventilkörper 1 ist weiterhin ein Druckmitteldurchlaß gebildet, und zwar durch die Einlaßmündung 5, einen Durchlaß 18, eine Trägheitsventilkammer 17, einen Durchlaß 20, eine durch die Bohrung 33 gebildete zweite Druckkammer 8 und durch die Fluidauslaßmündung 6.

Ein Stopfen 37 verschließt die Trägheitsventilkammer 10, die das Trägheitsventilglied 19 aufnimmt. Im übrigen sei bemerkt, daß auch bei der Aus-

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führungsform gemäß Fig. "· in der praktischen Ausführung ein Stopfen 37 vorgesehen sein kann, obwohl dieser in F'g. 1 nicht dargestellt ist.

Ein Tauchkolben 38 ist verschieblich und abgedichtet in der Zylinderbohrung 34 angeordnet. Der Tauchkolben 38 ist an einer Bewegung in Richtung auf die zweite Druckkammer 8 gehindert, und zwar durch ein abgestuftes Teil 39, das an der Übergangsstelle zwischen der Zylinderbohrung 34 und der Bohrung 33, an der sich der Durchmesser ändert, gebildet ist. Im Tauchkolben 38 ist ein Bypaß-Durchlaß 40 vorgesehen, der die erste und zweite Druckkammer 7, 8 miteinander verbindet.

Ein Kolben 41 ist mit seinem einen Ende im Bypaß-Durchlaß 40 gelagert, während das andere Ende des Kolbens 41 verschieblich und abgedichtet in einer im Stopfen 36 vorgesehenen Bohrung 42 angeordnet ist. Am Kolben 41 ist in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise ein kreisförmiger Ring 43 befestigt, der gegen den Tauchkolben 38 anschlägt. Eine als erste Feder gemäß der Erfindung dienende Feder 44 ist zwischen dem Ring 43 und dem Stopfen 36 angeordnet. Der Kolben 41 ist durch die Feder 44 nach links gedrückt, so daß der Ring 43 gegen den Tauchkolben anschlagen kann, wodurch letzterer nach links gedrückt und in Anschlag mit dem abgestuften Teil 39 gehalten ist.

Im Kolben 41 ist ein Durchlaß 45 gebildet, der die erste Druckkammer mit dem Bypaß-Durchlaß 40 des Tauchkolbens 38 verbindet, so daß dieser den Druck der ersten Druckkammer 7 aufnehmen kann. Es ist daher der Kolben 41 durch die Kraft der ersten Feder 44 in seiner aus Fig. 3 ersichtlichen Stellung im Außerbetriebszustand gehalten. Der Bypaß-Durchlaß weist einen an seinem linken Ende vorgesehenen Ventilsitz 46 auf, der ein Ventilglied 47 in Form einer Stahlkugel aufnehmen kann, wobei um die Stahl-

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kugel 47 ein freier Raum vorgesehen ist. DasVentilglied 47 wird in Richtung des Ventilsitzes 46 mittels einer schwachen Feder 48 gedrückt, die zwischen dem Ventilglied 47 und dem Kolben 41 wirkt. In der Zylinderbohrung 32 ist abgedichtet und verschieblich ein zweiter Kolben 49 aufgenommen. Dieser ist einstückig- mit einem einen verringerten Durchmesser aufweisenden Teil 50, einer in die zweite Druckkammer 8 ragenden Ventilstange 51 und einem innerhalb der Zylinderbohrung 32 angeordneten Anschlag 52 versehen. In der Zylinderbohrung 32 ist weiterhin eine Feder 53 mit einer hohen Federkonstante angeordnet. Das hat zur Folge, daß der zweite Kolben 49 normalerweise in der aus Fig. 3 ersichtlichen Stellung gehalten wird, in der sich die Ventilstange 51 durch den Ventilsitz 46 hindurch in den Bypaß-Du rehlaß 40 hineinerstreckt und das Ventilglied 47 im Abstand zum Ventilsitz 46 hält, so daß dadurch die beiden Druckkammern 7, 8 in Strömungsverbindung miteinander gehalten werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Stärke der Feder 53 relativ schwach gewählt, und zwar derart, daß dann, wenn der Druck in der zweiten Druckkammer 8 einen vorbestimmten Druck entsprechend dem Punkt a in Fig. 4 erreicht, der Kolben 49 nach links bewegt und die Ventilstange 51 demgemäß aus dem Bypaß-Durchlaß 40 herausgezogen wird, so daß das Ventilglied 47 auf dem Ventilsitz 46 sitzt und hierdurch eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Druckkammern 7, 8 über den Bypaß-Durchlaß 40 verhindert ist. Es kann daher unabhängig davon, ob das Trägheitsventil 19, 21 geöffnet oder geschlossen ist, im Hinterradbremszylinder ein Minimaldruek a gewährleistet bzw. aufrechterhalten werden.

Eine als zweite Feder gemäß der Erfindung wirkende Feder 54 ist zwischen dem Tauchkolben 38 und dem zweiten Kolben 49 angeordnet, wobei die Federkraft dieser Feder 44 schwächer ist als diejenige der ersten Feder 44 und der Feder 43, jedoch ausreichend stark genug, um den Verschiebe-

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widerstand des Tauchkolbens 38 zu überwinden. Die zweite Feder 44 drückt den Tauchkolben 38 nach rechts, so daß dieser demKolben 41 folgt, wenn der Druck in der ersten Druckkammer 7 gesteigert wird und demgemäß der Kolben 41 nach rechts bewegt wird.

Im Außerbetriebszustand ist das Trägheitsventilglied 19 im Abstand zum Ventilsitz 21 gehalten, wogegen die erste und zweite Druckkammer 7, 8 über die Durchlässe 18, 20 und den Bypaß-Durchlaß 40 in Strömungsverbindung miteinander stehen.

Es sei nun angenommen, daß das Bremspedal des Fahrzeuges niedergedrückt wird, so daß Druckmittel vom Hauptzylinder strömen kann, und zwar einerseits durch den einen Strömungskreislauf, der aus der Einlaßmündung 5, der ersten Druckkammer 7, dem Durchlaß 18, der Trägheitsventilkammer 17, dem Durchlaß 20 und der zweiten Druckkammer 8 zusammengesetzt ist, und andererseits durch den anderen Strömungskreislauf, der aus der Einlaßmündung 5, der ersten Druckkammer 7, dem Bypaß-Durchlaß 40 und der zweiten Druckkammer 8 zusammengesetzt ist. Das Druckmittel strömt sodann von der Auslaßmündung 6 in den Hinterradbremszylinder, um auf die Hinterräder Bremskraft aufzubringen. Die Vorderräder werden über den Hauptzylinder einem direkten Fluidmitteldruck unterworfen.

Wenn der dem Hinterradbremszylinder zugeführte Fluidmitteldruck einen vorbestimmten minimalen Wert erreicht (den Punkt a gemäß Fig. 4), wird der zweite Kolben 49 nach links bewegt, und der Anschlag 52 schlägt gegen die Stirnwand der Zylinderbohrung 32 an. Hierdurch kann sich die Ventilstange 51 aus dem Bypaß-Durchlaß 40 zurückziehen, so daß das Ventilglied 47 dem Ventilsitz 46 aufsitzt und dadurch die Strömungsver-

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bindung durch den Bypaß-Durchlaß 40 unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das T rägheits ventil 19, 21 offen gehalten, weswegen der Druck im Hinterradbremszylinder auf dem gleichen Wert wie im Vorderradbremszylinder gehalten wird.

Wenn sich das Fahrzeug in unbeladenem Zustand befindet und die Verzögerung des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert erreicht, kommt das Trägheitsventilglied 19 zur Anlage am Ventilsitz 21, so daß dadurch die Strömungsverbindung zwischen den Durchlässen 18, 20 unterbrochen wird und sich der Druck in der zweiten Druckkammer 8 nicht mehr weiter steigern kann (Punkt b und Linie B in Fig. 4).

Beim Druck b sind der Kolben 41 und daher auch der Tauchkolben 38 um einen geringen Betrag nach rechts bewegt, und der Auslaßdruck ist aufgrund der Bewegung des Tauchkolbens 38 zusammen mit dem Einlaßdruck um einen geringen Betrag gesteigert.

Wenn das Fahrzeug schwer beladen ist, schließt das T rägheits ventil 19, bei einem Druck entsprechend dem Punkt c gemäß Fig. 4, der höher ist bzw. höher liegt als im "unbeladenen" Zustand, so daß der Kolben 41 aufgrund des Fluidmitteldrucks der ersten Druckkammer 7 die erste Feder nach rechts drückt. Es wird daher auch der Tauchkolben 38, dem Kolben folgend, durch die zweite Feder 54 nach rechts bewegt und im Abstand zum abgestuften Teil 39 positioniert.

Das Schließen des T rägheits ventile 19, 21 hat zur Folge, daß sich an den einander gegenüberliegenden Enden des Tauchkolbens 38 ein unterschiedlich großer Druck bzw. ein Differenzdruck aufbaut. Zuerst jedoch bewegt sich der Tauchkolben 38, wenn der Druck in der ersten Druckkammer gesteigert wird und Druckmittel in die zweite Druckkammer 8 drückt, nach links,

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bis der Tauchkolben 38 in Eingriff mit dem abgestuften Teil 39 kommt.

Danach wird der Druck in der zweiten Druckkammer 8 weitgehend konstant gehalten, und es läßt sich der Druck im Hinterradbremszylinder durch die Kurve D gemäß Fig. 4 beschreiben. Das hat zur Folge, daß der wirksame Abschaltpunkt (Punkt d gemäß Fig. 4) in beladenem Zustand gemäß dem ersten und zweiten Ventil der vorliegenden Erfindung weitgehend gesteigert wird.

Wenn das Fahrzeug ein starkes Gefälle hinunterfährt, das in einem größeren Winkel als der Winkel θ geneigt ist, sitzt das Trägheitsventilglied 19 auf dem Ventilsitz 21, so daß die vorerwähnten Charakteristiken nicht erreicht werden. Der Hinterradbremszylinder kann beim minimalen Garantiedruck a betätigt werden, der durch die mit Druck beaufschlagbare Fläche des zweiten Kolbens 49 und durch die Elastizität der Feder bestimmt ist. Aufgrund dieser Anordnung kann durch den Bypaß-Durchlaß 40 eine St römungs verbindung geschaffen werden, so daß sich die vorerwähnten Arbeitscharakteristiken des Steuerventils selbst dann erzielen lassen, wenn das Trägheitsventilglied 19 derart angeordnet ist, daß es auf dem Ventilsitz 21 sitzt. Hierbei ist noch zu bemerken, daß der zweite Kolben 49 gegen die Kraft der Feder 53 nach links bewegt wird, so daß das Ventilglied 47 zur Anlage auf dem Ventilsitz 46 kommt und die St römungs verbindung im Bypaß-Durchlaß 40 unterbricht, wenn der Fluidmitteldruck in der zweiten Druckkammer 8 den minimalen Garantiedruck a erreicht.

Bei der aus Fig. 5 ersichtlichen weiteren Ausführungsform besitzt der Durchlaß 20 die Funktion des Bypaß-Durchlasses 40 gemäß Fig. 3. Zu diesem Zweck ist eine Ventilstange 51' am zweiten Kolben 49 befestigt,

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der konzentrisch bzw. koaxial zum Trägheitsventil 19, 21 angeordnet ist. Die Ventilstange 51' erstreckt sich durch den Ventilsitz 21 unter Belassung eines allseitigen Zwischenraums hindurch und ragt in die Trägheitsventilkammer 17 hinein, so daß dadurch das Ventilglied 19 gehindert wird, auf dem Ventilsitz 21 zur Anlage zu kommen, bis der Fluidmitteldruck in der zweiten Druckkammer 8 einen vorbestimmten Wert erreicht (den minimalen Garantiedruck a). Es kann daher die Strömungsverbindung durch den Fluidmitteldurchlaß, der die Durchlässe 18, 20 und die Kammer 17 aufweist, aufrechterhalten werden, bis der Druck in der Trägheitsventilkammer 17 und demgemäß in der zweiten Druckkammer 8 den vorbestimmten Wert a erreicht. In der Zylinderbohrung 34 ist ein Rinf? 18' angeordnet, der den Tauchkolben 38 daran hindert, sich in die zweite Druckkammer 8 zu bewegen. Sämtliche Teile der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis auf die zuvor erwähnten erfüllen im übrigen dieselbe Funktion wie die entsprechenden Teile der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

Obwohl Fig. 5 eine Anordnung zeigt, bei welcher der zweite Kolben 49 mit der Rollachse L des Trägheitsventilgliedes 19 fluchtet, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt, ϋ,β kann jede andere Konstruktion verwendet werden, sofern sie nur gewährleistet, daß das Trägheitsventil 19 an einem vorzeitigen Schließen gehindert ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann im übrigen der Vorgang des Entlüftens leicht durchgeführt werden, da das Ventilglied 19 im Abstand zum Ventilsitz 21 gehalten ist und das in das Steuerventil eingeführte Druckmittel die eingefangene Luft wirksam aus dem Innern des Ventilkörpers 1 herausdrückt.

Das gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 abgewandelte hydraulische Steuerventil gemäß Fig. 6 weist eine Bypaß-Einrichtung auf, um eine direkte

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Strömungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 7, 8 zu schaffen. Diese Bypaß-Einrichtung weist auf Bohrungen 62, 63, 64, die gesondert zu den Bohrungen 2, 3 und 4 ausgebildet sind und miteinander in Verbindung stehen, einen zweiten Kolben 66, der in der Bohrung 62 arbeitet und eine Dichtung 67 aufweist, ein aus elastischem Material bestehendes Ventilglied 68, das zwischen Flanschen 66a, 66b des zweiten Kolbens 66 angeordnet ist und mit einem Ventilsitz 65 in Eingriff bringbar ist, der durch eine Schulter am Übergang zwischen den Bohrungen 63, 64, an der sich auch der Durchmesser dieser Bohrungen ändert, gebildet ist, und eine Feder 69, die den Kolben 66 nach rechts drückt und das Ventilglied 68 im normalen Außerbetriebszustand im Abstand zum Ventilsitz 65 hält. Der freie Raum zwischen der Bohrung 63 und dem Kolben 66 bildet einen Teil der zweiten Druckkammer 8, wogegen der zwischen der Bohrung 64 und dem Kolben 66 gebildete freie Raum einen Teil der ersten Druckkammer 7 bildet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Fläche des Kolbens 66 und die Elastizität der Feder 69 derart bestimmt, daß das Schließen des Ventilgliedes 68, d. h. die nach links erfolgende Bewegung des Kolbens 66 unter einem relativ geringen Druck a wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 5 erfolgen kann. Dies beeinflußt nicht eine Änderung des durch die Kurven B, D gezeigten Druckes gemäß Fig. 2, ermöglicht es jedoch, daß die Hinterradbremse selbst dann ohne zu blockieren arbeitet, wenn das Fahrzeug ein starkes Gefälle hinunterfährt, das in. einem Winkel geneigt ist, der größer ist als der Winkel β .

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 5 ändert sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 der Druck im Hinterradbremszylinder entlang einer etwas geneigten Linie entsprechend der strichpunktierten Linie E gemäß Fig. 7, die sich nach dem Schließen des Bypaß-Ventils 65, 68

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aufgrund der Bewegung des Kolbens 9 ergibt, wenn das Fahrzeug ein starkes Gefälle hinunterfährt.

Die aus Fig. 8 ersichtliche abgewandelte Ausführungsform des hydraulischen Steuerventils stellt eine Kombination der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 5 dar. Hierbei funktioniert die am Kolben 49 angeordnete Ventilstange 51' derart, daß sie das Trägheitsventil 19 an einem Sehließen hindert, bis der Druck den Punkt a gemäß Fig. 7 erreicht, während sich der Druck im Hinterradbremszylinder längs den voll ausgezogenen Linien B oder D in Fig. 7 gemäß dem "unbeladenen" oder "beladenen" Zustand des Fahrzeuges sowie längs der strichpunktierten Linie E ändert, wenn das Fahrzeug ein starkes Gefälle hinunterfährt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist im übrigen noch für die erste Feder 14 eine Druckkappe 70 sowie ein Entlüftungsaufsatz 71 vorgesehen.

Durch die beschriebenen Ausführungsformen ist ein hydraulisches Drucksteuerventil geschaffen, das einfach in seiner Ausbildung und kompakt in seinen Abmessungen ist sowie Arbeitscharakteristiken aufweist, die sich hinsichtlich des beladenen Zustandes des Fahrzeuges außerordentlich gut an diejenigen des idealen Ventils annähern.

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Claims

Patentansprüche

1/ Hydraulisches Bremsdrucksteuerventil für ein Fahrzeugbremssystem, gekennzeichnet durch eine erste Druckkammer (7), die mit einer Druckmittelquelle, wie beispielsweise einem Hauptzylinder verbindbar ist, eine zweite Druckkammer (8), die mit einem Hinterradbremszylinder verbindbar ist, einen Druckmitteldurchlaß (17, 18, 20) zur Verbindung der beiden Druckkammern (7, 8) miteinander und ein Trägheitsventil (19, 21) zum Unterbrechen der durch den Druckmitteldurchlaß (17, 18, 20) gegebenen Strömungsverbindung, wenn die Verzögerung des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei das Trägheitssteuer ventil (19, 21) aufweist einen in einer Bohrung (3) verschieblichen Tauchkolben (9), dessen einander gegenüberliegende Enden dem hydraulischen Druck der ersten bzw. zweiten Druckkammer (7 bzw. 8) ausgesetzt sind, einen verschieblich in einer Bohrung (4) angeordneten Kolben (12), dessen eines Ende dem hydraulischen Druck der ersten Druckkammer (7) und dessen anderes Ende dem atmosphärischen Druck oder einem Gasdruck ausgesetzt ist, eine erste Feder (14), die gegen den hydraulischen Druck der ersten Druckkammer (7) auf den Kolben (12) wirkt, und eine zweite Feder (16), mittels welcher der Tauchkolben (9) in Richtung auf die erste Druckkammer (7) bewegbar ist, wenn der Kolben (12) gegen die Kraft der ersten Feder (14) bewegt wird.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsventil ein Ventilglied (19) vom Kugeltyp aufweist, das längs eines zur Längsachse (H) des Fahrzeuges geneigten Weges (L) bewegbar und mit einem Ventilsitz (21) in Eingriff bringbar ist, wenn das Ventilglied (19) sich längs des Weges (L) bewegt.

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3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Tauchkolben (9) einwirkende dritte Feder (11) vorgesehen ist, die dann auf den Tauchkolben (9) einwirkt, wenn dieser gemäß dem Differenzdruck zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer (7, 8) bewegt wird.
4. SLeuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Tauchkolbens (9) in Richtung auf die zweite Druckkammer (8) durch einen Anschlag (39, 18') begrenzt ist (Fig. 3, 5).
5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Druckkammer (8) ein zweiter Kolben (49, 66) vorgesehen ist, der ein Ventil (46, 47; 65, 68) in geöffneter Stellung und hierdurch die beiden Druckkammern (7, 8) in Strömungsverbindung miteinander hält, bis in der zweiten Druckkammer (8) ein vorbestimmter Druck erreicht ist.
6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (49) mit einer Betätigungsstange (51) verbunden ist, die normalerweise in eine im Tauchkolben (38) vorgesehene Durchgangsbohrung (40, 46) hineinragt und das Schließen eines Ventilgliedes (47) verhindert, so daß dadurch die Druckkammern (7, 8) über die Durchgangsbohrung (40, 46) in Strömungsverbindung stehen, wenn der Druck der zweiten Druckkammer (8) unterhalb eines vorbestimmten Wertes (a) liegt.
7. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Kolben (66) unter Belassung eines allseitigen Zwischenraums durch eine die Druckkammern (7, 8) gesonderte Bohrung (63, 64, 65) hindurch erstreckt und ein Ventilglied bzw. einen Ventilkopf (68) trägt, der mit

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einem an der Wand der gesonderten Bohrung vorgesehenen Ventilsitz (65) zusammenwirkt (Fig. 6).
8. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben mit einer Betätigungsstange (51') verbunden ist, die in den Bewegungsweg des Ventilgliedes (19) des T rägheitsventile (19, 21) ragt, wenn der Druck in der zweiten Druckkammer (8) unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt (Flg.. 5, 8).

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