DE2724216C3

DE2724216C3 - Ventileinrichtung für eine hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2724216C3
Application number: DE2724216A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Toyota Aichi Nogami (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-09-18
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1979-10-18
Also published as: FR2364796A1; GB1562834A; DE2724216B2; JPS5337279A; DE2724216A1; FR2364796B1; US4050744A

Description

S₂ > (S₁ - S.) > S,

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für eine hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine derartige Ventileinrichtung ist durch die DE-OS 2065 575 bekannt Dort ragt durch den Ventilsitz hindurch ein mit einem Kolben verbundener Stift Der Kolben ist vom Vorderradbremskreis beaufschlagt und bewegt den Stift entgegen der Kraft einer Feder so, daß er die Anlage der Ventilkugel an den Ventilsitz nicht behindert Fällt der Vorderradbremskreis aus, so hindert der Stift unter der Wirkung der Feder die Kugel auch oberhalb der vorbestimmten Fahrzeugverzögerung an einer Aniage am Ventilsitz, so daß dann in den Hinterradbremsen der unverminderte Bremsdruck wirksam wird. Bei einem Leck in einem der beiden Bremskreise kann dort jedoch ein Bremsdruck im anderen Bremsdruck erst aufgebaut werden, wenn die vom Hauptzylinder in den ausgefallenen Bremskreis geförderte Flüssigkeit über das Leck ausgetreten ist das heißt wenn im Tandemhauptzylinder der dem ausgefallenen Kreis zugeordnete Kolben seinen maximalen Hub erreicht hat Die Zeitspanne, die für den Gesamthub des Bremspedals benötigt wird, ist also wesentlich länger als bei der intakten Anlage, außerdem erfolgt der

Druckaufbau im verbliebenen Bremskreis erst am Ende

des Pedalhubes, was den Fahrer zusätzlich verunsichern kann.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es zwar bereits

β" bekannt (US-PS 33 83 333), dem Hauptzylinder ein gesondertes Ventil nachzuschalten, das einen beidseits vom Druck je eines Bremskreises beaufschlagten Doppelventilkolben enthält und das bei einem Leck in einem der beiden Kreise diesen vom Hauptzylinder trennt Dieses bekannte Ventil übt jedoch keine Drucksteuerfunktion aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der angegebenen Gattung so auszu-

bilden, daß bei einem Defekt in den von der Ventileinrichtung zu den Radbremsen führenden Leitungen einer der beiden Bremskreise mn dem intakt gebliebenen Bremskreis ohne wesentliche Pedalwegvergrößerung gebremst werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die mit 4er Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß diese Ventileinrichtung nicht nur als verzögerungsabhängig arbeitendes Steuerventil, das oberhalb einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Hinterradbremsen sperrt, sondern auch als Absperrventil dient, das bei einem unzulässigen Druckabfall in einem der beiden Kreise diesen vom Hauptzylinder trennt Die Doppelfunktion wird mit nur wenigen zusätzlichen Teilen erreicht Durch die Doppelfunktion werden im Vergleich mit einer getrennten Anordnung beider Ventile Dichtungen eingespart An die erfindungsgemäße Ventileinrichtung kann ohne großen Aufwand ein Schalter für eine Warneinrichtung angeschlossen werden, die dem Fahrer den Ausfall eines Bremskreises anzeigt

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ventileinrichtung nach der Erfindung zusammen mit einem schematisch angedeuteten Bremssystem,

Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Teil der Ventileinrichtung,

Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

Fig.4 einen Längsschnitt durch einen Teil einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

F i g. 5 eine elektrische Schaltungsanordnung für die in F i g. 4 gezeigte Einrichtung,

Fig.6 einen Längsschnitt durch einen Teil einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung und

F i g. 8 eine Schaltungsanordnung für die in F i g. 7 gezeigte Einrichtung.

Wie sich aus F i g. 1 ergibt sind eine auf die Fahrzeugverzögerung ansprechende Ventilkugel 2 und ein Kolben 3 in einem Ventilgehäuse 1 aufgenommen. Die Ventilkugel 2 ist in einer Ventilkammer 5 mit größerem Durchmesser angeordnet die axial von einem Ende des Ventilgehäuses 1 eingebohrt ist; die Ventilkammer 5 ist mit axialen Rippen 5a zur Führung der Kugel versehen, von denen wenigstens drei in gleichen Abständen auf ihrer inneren Oberfläche ausgebildet sind. Die Ventilkugel 2 wird durch die Rippen 5a in der Ventilkammer 5 so fixiert, daß sie längs ihrer Achse rollen kann. In der Endöffnung der Ventilkammer 5 ist über ein Gewinde ein Stopfen 4 eingesetzt der in seinem mittleren Bereich mit einer durchgehenden Öffnung 19 versehen ist Ein Ventilsitz 6 ist starr in einer Aussparung angebracht die auf der der Ventilkugel zugewandten Seite des Stopfens 4 ausgebildet ist Die Ventilkammer 5 steht auf einer Seite mit einer öffnung 18 in Verbindung. Ein Dichtungsring 20 sorgt für die notwendige Dichtigkeit zwischen dem Stopfen 4 und dem Ventilgehäuse 1.

Der Kolben 3 wird in einer Kammer 7 aufgenommen, die axial mit Stufen durch das Ventilgehäuse 1 gebohrt ist und mit der die Kugel enthaltenden Kammer 5 in Verbindung steht Die Ventilkammer 5 besteht im wesentlichen aus einer ersten Kolbenkammer Ta, einer Nockenkammer Tb, einer Auslaßkammer Tc und einer Einlaßkammer 7(/;alle diese Kammern sind tandemartig in dieser Reihenfolge von der Kugelseite aus gesehen angeordnet Der Kolben 3 hat auch einen Tandemaufbau und besteht in dieser Reihenfolge von der Kugelseite aus gesehen aus einem ersten Kolbenbereich

is 3a, einem Flanschbereich 3b, einem Nockenbereich 3a einem zweiten Kolbenbereich 3d, einem Absperrventil 3e und einem Ventilstößelbereich 3 f.

An dem ersten Kolbenbereich 3a, der in der ersten Kolbenkammer Ta aufgenommen wird, sind ein beweglicher Ring 8 und ein Dichtungsring 9 angebracht Obwohl der bewegliche Ring 8 axial relativ sowohl zu dem Kolben 3 als auch zu dem Ventilgehäuse 1 verschoben werden kann, wird eine Bewegung gemäß der Darstellung in F i g. 1 nach rechts relativ zu dem Kolben 3 durch dessen Flanschbereich 3b begrenzt während eine Bewegung nach rechts relativ zu dem Ventilgehäuse 1 ebenfalls durch seinen radial abgestuften Bereich ta begrenzt wird. Der Dichtungsring 9 wird aufgebracht nachdem der bewegliche Ring 8 auf den ersten Kolbenbereich 3a aufgeschoben worden ist um die erforderliche Dichtigkeit zwischen dem ersten Kolbenbereich 3a und dem Ventilgehäuse 1 aufrechtzuerhalten.
Der in der Nähe des Flanschbereichs 3b angeordnete und in der Nockenkammer Tb aufgenommene Nockenbereich 3c besteht aus einem mittleren Bereich mit größerem Durchmesser, zwei Bereichen mit kleinerem Durchmesser an den gegenüberliegenden Enden und zwei konisch bzw. spitz zulaufenden Bereichen, die den

■to Bereich mit größerem Durchmesser mit den Bereichen mit kleinerem Durchmesser verbinden. An dem Nockenbereich 3c erfolgt eine Berührung eines Kolbens 10a eines Schalters 10 für eine Alarmeinrichtung. In Abhängigkeit von einer axiaien Bewegung des Koibens 3 wird der Schalter 10 EIN-AUS betätigt; dieser Schalter hat einen herkömmlichen Aufbau, so daß er nicht näher erläutert wird.

An dem äußeren Umfang des zweiten, in der zweiten Kolbenkammer Tc aufgenommenen Kolbenbereichs 3d

so ist eine Umfangsnut 3g ausgebildet; in dieser Nut 3g wird ein Dichtungsring 11 eingelegt um die erforderliche Dichtigkeit zwischen dem zweiten Kolbenbereich 3d und dem Ventilgehäuse 1 aufrechtzuerhalten.
An dem äußeren Umfang des Absperrventilbereichs 3e, der in der Nähe des zweiten Kolbenbereichs 3d angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als dieser hat ist eine Umfangsnut 3Λ ausgebildet in die ein Dichtungsring 12 eingelegt wird. Das Absperrventil 3e befindet sich in der Auslaßkammer Tc, wenn das Bremssystem normal arbeitet Bei einer Verschiebung des Kolbens 3 gemäß der Darstellung in F i g. 1 nach rechts auf Grund einer Störung im VorderradbremskreU dringt das Absperrventil 3e in die Einlaßkammer Td, die einen kleineren Durchmesser als die der Auslaßkammer Tc hat, wobei die von einer öffnung 14 über die Einlaßkammer Td und die Auslaßkammer 7c zu einer öffnung 15 führende Verbindung unterbrochen wird.

Der Ventilstößelbereich 3f, der in der Nähe des Absperrventils 3e angeordnet ist, steht durch eine Stirnwand des Ventilgehäuses 1 auf der rechten Seite von F i g. 1 in eine Bohrung Ic vor. die an dem Ende des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist. Die Dichtigkeit zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Ventilstangenbereich 3/ wird durch einen Dichtungsring 13 aufrechterhalten. In die Bohrung Ic ist über ein Gewinde ein Bolzen 16 eingesetzt, in dessen Mitte ein Hohlraum 162 für die Aufnahme des Ventilstößelbereichs 3/ ausgebildet ist Eine Basis 166 dient als Anschlag, um die Bewegung des Kolbens 3 nach rechts zu begrenze:!. Außerdem ist eine Arretierplattc 17 für den Dichtungsring 13 vorgesehen.

Der Kolben 3 muß in der in F i g. 1 gezeigten neutralen Stellung gehalten werden, wenn das Bremssystem normal arbeitet Bei der Festlegung der in F i g. 2 gezeigten Querschnittsflächen eines jeden Bereiches sollte deshalb die folgende Formel beachtet werden, wobei die einzelnen Symbole bedeuten:

Si die Querschnittsfläche des ersten Kolbenbereichs 3a,

Sb die Querschnittsfläche der ersten Kolbenkammer 7a,

S3 die Querschnittsfläche der Auslaßkammer 7c,
St die Querschnittsfläche des Ventilstößelbereichs 3f,

Px der Druck in der ersten Kolbenkammer 7a, und P₂ der Druck in der Auslaßkammer 7c

S₂ χ P_x > (S₃ - S₄) χ P₂ > Sx χ />,
Mit anderen Worten ist die Kraft, mit welcher der Kolben 3 nach rechts verschoben wird, also Si χ P\, kleiner als die Kraft, mit der dieser nach links verschoben wird, also (S₃-Sa) χ P₂; als Folge hiervon wird der Kolben 3 zu einer Bewegung nach links vorgespannt, damit der Flanschbereich 36 an dem beweglichen Ring 8 anliegt Damit eine Bewegung nach links in Fig.2 aus der Ruhelage des Kolbens 3 durchgeführt werden kann, muß dieser selbstverständlich zusammen mit dem beweglichen Ring 8 bewegt werden, der durch den Dichtungsring 9 unter dem Druck Pt in der ersten Kolbenkammer 7a gegen den abgestuften Bereich la auf der rechten Seite gedruckt wird Die Kraft, mit welcher der Kolben 3 nach links gedruckt wird, d. h, (S3—Si) χ P₂ ist in diesem Beispiel kleiner als die Kraft d. h„ S₂ χ Pi, die Summe der den beweglichen Ring 8 nach rechts verschiebenden Kräfte, die für die Bewegung des Kolbens 3 nach rechts erforderlich ist Als Folge hiervon wird der Kolben 3 in seiner Ruhelage gehalten, in welcher der bewegliche Ring 8 sowohl an der Schulter la als auch an dem Flanschbereich 3b anliegt wie in F i g. 2 dargestellt ist

Die Kolben und zwei Druckfedern 36, 37 in einem Tandemhauptzylinder 30 haben im allgemeinen einen identischen Aufbau; der in dem hinteren Zylinder 31 erzeugte Druck des Bremsfluides ist gleich dem in dem vorderen Zylinder 32 erzeugten Druck. Als Ergebnis hiervon ist der Druck Ρχ in der ersten Kolbenkammer 7a näherungsweise gleich dem Druck P₂ in der Auslaßkammer Ic, wenn das Bremssystem normal arbeitet Zu diesem Zweck sollte die Querschnittsfläche eines jeden Bereiches so bestimmt werden, daß sie die folgende Formel erfüllt

S₂ > (S3-S4) > Sx

In der obigen Beschreibung werden die Gleitwiderstände der Dichtungsringe und anderer Teile vernachlässigt, um das Problem zu vereinfachen; in der Praxis besteht jedoch in gewissem Maße ein bestimmter Gleitwiderstand, der den Kolben 3 in seiner Ruhestellung halten will, wenn die Bremse nicht betätigt wird.

Das gesamte Ventil wird am Fahrzeug so installiert daß es von vorne nach hinten nach unten geneigt ist. Die Öffnung 18 steht über eine Leitung 38 durch ein Restdruckventil 42 mit dem den Hinterradbremsen zugeordneten Druckraum 31 in dem Tandemhauptzylin-

lü der 30 in Verbindung; die öffnung 14 steht über eine Leitung 39 mit dem den Vorderradbremsen zugeordneten Dnsckraum 32 in Verbindung: die öffnung 19 stellt über eine Leitung 4G mit den Radbremszyiinüern 35 der Hinterachse in Verbindung; und die öffnung 15 steht über eine Leitung 41 mit den Radbremszylindern 34 der Vorderachse in Verbindung. Das Restdruckventil 42, eine Kombination aus dem Absperr- bzw. Rückschlagventil und einer Drossel ist eingesetzt um einen gewissen Druck in dem Bremssystem für eine kurze Zeitspanne auch nach der Rückführung des Bremspedals 33 aufrechtzuerhalten. Wenn das gesamte Bremssystem normal arbeitet bleibt der Kolben 3 in seiner Ruhestellung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist und auch die Kugel 2 befindet sich an der untersten Stelle in

Anlage an der Stirnfläche des Kolbens 3.

Wenn das Bremspedal 33 heruntergedrückt wird, wird das Bremsfluid aus dem Druckraum 31 des über die Leitung 38, die öffnung 18, die Ventilkammer 5, die öffnung 19 und die Leitung 40 zu den Hinterradbremszylindern 35 geleitet; gleichzeitig wird das Bremsfluid aus dem Druckraum 32 über die Leitung 39, die öffnung 14, die Einlaßkammer Td, die Auslaßkammer Tc, die öffnung 15 und die Leitung 41 zu den Vorderradbremszylindern 34 geleitet Dadurch werden die Vorderrad- und die Hinterradbremsen betätigt

Wenn die Verzögerung des Fahrzeugs relativ gering ist, bleibt die Ventilkugel 2 in ihrer in F i g. 1 gezeigten Stellung und das Bremsfluid kann frei zu den Radbremszylindern 35 der Hinterräder fließen. Wenn jedoch die Verzögerung des Fahrzeuges den vorherbestimmten Wert übersteigt rollt die Ventilkugel 2 auf Grund ihrer Trägheit längs der Neigung der Rippen 5a nach oben, wobei sie in Anlage an den Ventilsitz 6 gelangt und die öffnung 19 sperrt Anschließend kann der Druck in den Hinterradbremszylindern 35 nicht mehr ansteigen, und zwar ohne jede Beeinflussung durch den Anstieg des Drucks in der Ventilkammer 5. Ein Blockieren der Hinterräder wird dadurch vermieden. Der Druck in den Vorderradbremszylindern wird hierbei beeinflußt weil der Kolben 3 in seiner Ruhestellung gehalten wird.

Im folgenden soll zunächst der Fall I untersucht werden, bei dem eine Störung oder ein Defekt in dem hinteren Bremskreis einschließlich der Leitung 40 auftritt

Wenn eine Störung in dem hinteren Bremskreis auftritt wird der Druck P\ in der ersten Kolbenkammer 7a niedriger als der Druck P₂ in der Auslaßkammer Tc, wenn das Bremspedal heruntergedrückt wird; dies läßt

sich aus folgenden Überlegungen ableiten: Trotz des Herunterdrückens des Bremspedals 33 kann der Druck in dem Druckraum 31, der mit dem defekten Kreis in Verbindung steht nicht ansteigen, während der in dem Druckraum 32 erzeugte Druck, welcher die Differenz zwischen der Rückstoßkraft der Druckfeder 36 und der Kraft der Druckfeder 37 entspricht, der Auslaßkammer 7c über die Leitung 39 zugeführt wird. Als Ergebnis dieses Effektes, das heißt des Anstiegs des Drucks in der

Auslaßkammer Tc ohne Anstieg des Drucks in der ersten Kolbenkammer Ta, überwindet die den Kolben 3 nach links vorspannende Kraft (S3—Si) χ Pi die Summe des Reibungswiderstandes und der axialen Komponente des Gewichtes der Ventilkugel 2 und des Kolbens 3, wodurch der Kolben 3 nach links gedrückt wird, um die Kugel 2 gegen den Ventilsitz 6 zu pressen. Das Aussströmen des Bremsfluides aus dem Druckraum 31 wird dadurch beendet, weil die mit dem defekten hinteren Bremskreis in Verbindung stehende öffnung 19 gesperrt worden ist Dadurch läßt sich vermeiden, daß die Bremse erst dann wirkt, wenn das Bremsfluid aus dem Druckraum 31 vollkommen verdrängt worden ist, d. h, daß sich erst in der letzten Stufe des Pedalhubs eine Bremswirkung ergibt Bei einem Druckabfall in einem der Bremskreise wird der Fahrer durch eine Alarmeinrichtung gewarnt Die Alarmeinrichtung wird durch den Schalter 10 und dieser durch den Kolben 10a betätigt Der Kolben 10a bewegt sich, nachdem er von dem Bereich mit größerem Durchmesser des Nockenbereichs 3c freigegeben worden ist. Die Alarmeinrichtung kann den herkömmlichen Aufbau haben und eine Warnlampe, einen Warnsummer oder ein anderes Element enthalten. Wenn das Bremspedal 33 weiter tief heruntergedrückt wird, nachdem die öffnung 19 durch die Kugel 2 versperrt worden ist, steigt der Druck P\ in der ersten Kolbenkammer Ta auf nahezu den gleichen Wert wie der Druck P2 in der Auslaßkammer Tb an, um den Kolben 3 in die Ruhelage zurückzubringen. Die Kugel 2 wird jedoch kontinuierlich auf Grund des Drucks Pi in der Ventilkammer 5 gegen den Ventilsitz 6 gedrückt Wenn die Bremse in den obenerwähnten Zustand betätigt wird, nachdem das Bremspedal 33 einmal zurückbewegt worden ist läßt sich ein ausreichender Druck des Bremsfluides in dem Druckraum 32 mit einem Hub des Pedals 33 erzeugen, der kürzer als üblich ist Der Grund hierfür ist daß (a) die Einführung des Restdruckventils 42 zwischen die Leitung 38 und den hinteren Zylinder 31 verhindert daß der Druck in der die Kugel enthaltenden Kammer 5 sogar dann rasch abfallen kann, wem¹ das Bremspedal 33 zurückbewegt worden ist um «die Sperrung der öffnung 19 beizubehalten, indem die Kugel 22 mit Hilfe des Restdrucks in der Ventilkammer 5 weiter gegen den Ventilsitz 6 gedrückt wird, bis die zweite Bremsbetätigung beginnt und (b) das Bremsfluid in dem Druckraum 31 während der zweiten Bremsbetätigung nicht ausströmen oder austreten kann, so daß das Bremsfluid in dem Druckraum 32 gemeinsam von den beiden Kolben verdrängt wird, die so zusammenwirken, als wenn sie eine starr verbundene Einheit wären. Der Druck in der Ventilkammer 5 sinkt in einer bestimmten Zeitspanne nach der Freigabe des Bremspedals 33 ab, um die Kugel 2, die von dem Ventilsitz 6 getrennt wird, zu der Ausgangslage zurückzubringen.

Im folgenden soll der Fall II erläutert werden, bei dem eine Störung oder ein Defekt in dem vorderen Bremskreis einschließlich der Leitung 41 auftritt

Bei einem Defekt in dem vorderen Bremskreis wird der Druck Pj in der Auslaßkammer 7c aus demselben Grunde wie bei einem Defekt im hinteren Bremskreis niedriger als der Druck P\ in der ersten Kolbenkammer Ta, um den Kolben 3 nach rechts zu verschieben; diese Verschiebung bewirkt, daß das in die Einlaßkammer Td eingepaßte Absperrventil 3e die Verbindung von der öffnung 14 über die Ventilkammer 7</zu der öffnung 15 unterbricht Damit wird die weitere Strömung des Bremsfluides zu dem defekten Bremskreis unterbunden.

Gleichzeitig wird der Schalter 10 für die Alarmeinrichtung eingeschaltet, um die Alarmeinrichtung zu betätigen und damit den Fahrer über den Defekt zu unterrichten.

5 Obwohl bei einem weiteren Herunterdrücken des Bremspedals 33 nach der Blockierung der Strömung des Bremsfluides zu dem vorderen Bremskreis der Druck in der Einlaßkammer Td ansteigt, bleibt der Kolben 3 nach rechts vorgespannt, weil die druckempfangende Fläche des Kolbens 3 (die Fläche des ringförmigen Zwischenraums zwischen der Einlaßkammer Td und dem Ventilstößelbereich 3f) in der Einlaßkammer Td viel kleiner als die Querschnittsfläche Si des ersten Kolbcnbereichs 3a ist Selbstverständlich bleibt der

is Ventilstößel 3/ in Anlage an der Basis 16Z> des Hohlraums 16a im Bolzen 16.

Bei der ersten Bremsbetätigung nach dem Auftreten eines Defektes in dem vorderen Bremskreis läßt sich also eine extreme Ausdehnung bzw. Verlängerung des effektiven Pedalhubs vermeiden; bei den folgenden zweiten und weiteren Bremsbetätigungen kann der Hub des Bremspedals 33 kurzer als der Hub im Normalzustand gehalten werden, weil die Strömung des Bremsfluides zu dem vorderen Bremskreis vollständig unterbrochen ist und das Bremsfluid aus dem Druckraum 32 nicht verdrängt wird.

Zwischen dem Fall, bei dem der hintere Bremskreis defekt ist und dem Fall, bei dem der vordere Bremskreis defekt ist ergibt sich also der einzige Unterschied, daß der Kolben 3 in dem zuerst erwähnten Fall automatisch in seine Ruhelage zurückgeführt wird, während dies im letzteren Fall nicht gegeben ist. Als Folge hiervon muß der Kolben 3 nicht in seine ursprüngliche neutrale Stellung zurückgebracht werden, nachdem die Reparatür des Defektes im zuerst erwähnten Fall beendet worden ist. In dem zweiten Fall muß jedoch der Kolben 3 von Hand zurück in seine Ruhelage gebracht werden, indem nach Entfernung des Bolzens 16 auf sein rechtes Ende ein Druck ausgeübt worden ist nachdem die

Reparatur des Defektes beendet worden ist

Bei der in F i g. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform hat der Nockenbereich 3c eine scharf abgestufte Form, so daß der Kolben 10a des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung den Stufenkolben 3 in dem nach links verschobenen Zustand arretiert Dadurch kann der Kolben 3 nicht in seine Ruhestellung zurückkehren und die Ventilkugel 2 bleibt in Anlage am Ventilsitz 6. Auf diese Weise läßt sich sicher verhindern, daß das Bremsfluid zu dem defekten Kreis strömen kann. Nach der Reparatur des Defektes kann der Kolben 3 in seine Ruhestellung zurückgebracht werden, indem die Arretierung durch den Kolben 10a aufgehoben wird. Zu diesem Zweck kann der Schalter 10 für die Alarmeinrichtung eine gewisse Strecke gelöst oder entfernt und das Bremspedal 33 heruntergedrückt werden. Wenn auch der Schalter 10 für die Alarmeinrichtung wieder in seine Ruhestellung zurückgeführt ist, ist die Reparatur beendet Da bei dieser Ausführungsform die öffnung 19 vollkommen verschlossen werden sou, indem die

«> Rückführung des Kolbens 3 durch den Kolben 10a verhindert wird, sollte der Ventilsitz 6 aus einem Material mit großem Elastizitätskoeffizienten bestehen; als Alternative hierzu kann ein elastisches Material an derjenigen Stirnfläche des Kolbens angebracht werden,

die der Kugel 2 zugewandt ist In jedem Fall wird dadurch die Kugel 2 im engen Kontakt mit dem Ventilsitz 6 auch dann gehalten, wenn sich der Kolben 3 etwas nach hinten bewegt

Bei diesen Ausführungsformen wird also ein bewegliches Element verwendet, mit dem die Rückführung des Stufenkolbens 3 in seine Ruhestellung durch den Eingriff mit seinem abgestuften Bereich verhindert werden soll. Dieses bewegliche Element braucht jedoch nicht der Kolben 10a des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung sein, es ist selbstverständlich auch möglich, ein bewegliches Element zu verwenden, das nur zu diesem Zweck dient.

Eine dritte Ausführungsform ist in F i g. 4 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den obigen Ausführungsformen dadurch, daß

(a) die Kugel 2 und der in die Endöffnung der Ventilkammer 5 eingeschraubte Stopfen 4 aus einem magnetischen Material bestehen;

(b) der Stopfen 4 als Elektromagnet ausgestaltet wird, indem er mit einer Wicklung umgeben wird; und

(c) der Nockenbereich 3c eine allmählich expandierende, dreistufige Form erhält

Ein Beispiel für eine elektrische Schaltung zur Regulierung des der Wicklung 50 zugeleiteten Stroms ist in F i g. 5 dargestellt Zwei Kontakte des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung werden durch 106 und 10c dargestellt die durch den Nockenbereich 3c des Kolbens 3 ein- und ausgeschaltet werden.

Parallel zu einer Batterie E sind ein erster Warnkreis und ein zweiter Warnkreis geschaltet; in dem ersten Warnkreis sind der Kontakt 106, eine Relaisspule SlX und eine Warnlampe WL in Reihe geschaltet; in dem zweiten Warnkreis sind der Kontakt 10c und die Warnlampe WL in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung aus dem Zündschalter KS des Fahrzeugs und einem normalen, offenen Kontakt 51a des Relais liegt parallel zu dem Kontakt 106. Mit der Warnlampe WL des ersten Warnkreises ist die Wicklung 50 zur Erzeugung eines Magnetfeldes am Stopfen 4 parallel geschaltet Die eingefügte Diode D\ dient dazu, den leitenden Zustand der Wicklung 50 zu verhindern, wenn der zweite Warnkreis geschlossen ist

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist im folgenden erläutert

Wenn das Bremssystem normal arbeitet befinden sich die beiden Kontakte 106 und 10c des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung im Zustand »AUS«, weil der Kolben 3 in der in F i g. 4 gezeigten Stellung stationär gehalten wird; als Folge hiervon leuchtet die Warnlampe WL nicht auf, und auch der Stopfen 4 wird nicht magnetisiert Auch wenn die Verzögerung des Fahrzeugs den vorherbestimmten Wert übersteigt so daß die Kugel 3 in engen Kontakt mit dem Ventilsitz 6 kommt und dadurch die öffnung 19 einmal verschlossen wird, wird die Kegel 2 anschließend wieder in ihre Äusgangslage zurückgebracht

Wenn die Kugel 2 auf Grund eines Defektes des Bremskreises durch eine Verschiebung des Kolbens 3 gemäß der Darstellung in F i g. 4 nach links fest auf den Ventilsitz 6 gedrückt wird, wird die Kugel 2 auch nach der Rückführung des Kolbens 3 in seine Ausgangsstellung im engen Berührungszustand mit dem Ventilsitz 6 gehalten. Dies ergibt sich aus folgendem: Wenn der Kolben 3 nach links bewegt wird, wird der Kontakt 106 des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung durch den Nockenbereich 3c eingeschaltet, wobei nicht nur die Alarmlampe WL erregt wird, sondern auch der Stopfen 4 durch den Strom in der Wicklung magnetisiert wird. Dadurch wird die Kugel ständig abgezogen. Da der erste Warnkreis als ein sogenannter selbsterhaltender Kreis ausgebildet ist, wird der Kontakt 106, wenn er einmal eingeschaltet worden ist, unabhängig von der Rückführung des Kontaktes 106 in den Zustand »AUS« den Kreis geschlossen halten. Die Rückführung des Kolbens 3 in die Ruhestellung beeinflußt nicht die Anziehung der Kugel 2 durch den Kolben 4. Die Strömung des Bremsfluides zu dem defekten Kreis wird dadurch vollständig unterbrochen, so daß kein Bremsfluid aus dem Hauptzylinder 30 verlorengeht und der Hub des Bremspedals kürzer als normal wird. Trotz

ίο eines Defektes in einem der Bremssysteme kann also das Fahrzeug sicher gefahren werden. Bei dieser Ausführungsform ist kein zusätzlicher, spezieller Arbeitsgang erforderlich, um den Kolben 3 oder die Kugel 2 nach der Reparatur des Defektes in die Ausgangslage zurückzuführen, weil der Kolben 3 automatisch in die Ausgangslage zurückgebracht wird; die Kugel 2 wird nur dann selbsttätig von dem Ventilsitz 6 getrennt wenn der Zündschalter KS des Fahrzeugs abgeschaltet wird, wobei der Strom für die Wicklung 50 unterbrochen wird.

Wenn die Leitung des vorderen Bremssystems defekt ist wodurch der Kolben 3 gemäß der Darstellung in Fig.4 nach rechts verschoben wird, so wird der Kontakt 10c des Schalters 10 für die Alanneinrichtung durch den Nockenbereich 3c eingeschaltet um die Warnlampe WL zu erregen, so daß der Fahrer über den Defekt unterrichtet wird. In diesem Fall kann der Kolben 3 nicht automatisch in seine Ruhelage zurückkehren; er muß, ähnlich wie bei der vorigen Ausführungsform, nach der Beendigung der Reparatur des Defektes von Hand in die Ausgangstage zurückgebracht werden. Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform ist daß der erste Warnkreis in dieser Situation offen ist und als Folge hiervon die Wicklung 50 stromlos ist Wird das Fahrzeug nur unter Verwendung des hinteren Bremssystems gefahren, so wird die Kugel nicht durch das Magnetfeld des Stopfens 4 angezogen, sondern bei einer Verringerung der Verzögerung zu der Ausgangslage zurückkehren. Bei dieser Ausführungsform sollten alle Teile, mit Ausnahme des Stopfens 4 und der Kugel 2, aus nichtmagnetischem Material gefertigt sein. Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform ist daß die Einfügung des Restdruckventils 42 in den Kreis, der die Ventilkammer 5 und den Hauptzylinder 30 verbindet nicht unbedingt erforderlich ist weil die Kugel 2 durch den Elektromagneten am Stopfen 4 zurückgehalten wird.

Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 6 dargestellt Dort wird ebenfalls der Kolben 3 bei

so einem Defekt in dem vorderen Bremskreis nach rechts verschoben, um die Strömung des Bremsfluides zu unterbinden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen durch die Einrichtung, mit welcher der Kolben 3 in seine Ausgangslage zurückgebracht wird Auch bei dieser Ausführungsform wird der Kolben 3 bei einem Defekt in dem vorderen, mit der öffnung 15 verbundenen Bremskreis nach rechts verschoben, so daß das Absperrventil 3e in die Steuerkammer Td eingeführt

wird, um die Verbindung von der öffnung 15 über die Einlaßkammer Td und die Auslaßkammer 7c zu der öffnung 15 zu unterbrechen. Das wesentliche Merkmal dieser Aasführungsform ist, daß sie mit einer Umgehung 53 versehen ist welche die öffnung J4 und die öffnung 15 auch dann verbinden kann, wenn durch das Absperrventil 3e die Einlaßkammer Td geschlossen ist Die Umgehung 53 wird normalerweise durch einen Schraubverschluß 54 verschlossen; wenn jedoch der

Schraubverschluß 54 nach der Reparatur des Defektes in der Leitung geöffnet und dann die Bremse betätigt wird, so wird der Druck des Bremsfluides nicht nur auf die Einlaßkammer Td, sondern auch durch die Umgehung 53 auf die Auslaßkammer Tc übertragen, um zur Verschiebung des Kolbens 3 nach links in der Auslaßkammer Tc eine Kraft (das Produkt der Querschnittsfläche 53 der Auslaßkammer Tc und des Drucks Pi in der Auslaßkammer Tc) zu erzeugen, die prößer als die Kraft ist, die den Kolben 3 nach rechts vorspannt (das Produkt der Querschnittsfläche S\ des ersten Kolbenbereichs 3a und des Drucks P₁ in der ersten Kolbenkammer Ta); dadurch wird also der Kolben in seine Ruhelage zurückgebracht Wenn der Schraubverschluß 54 dann wieder verschlossen wird, ist die Reparatur beendet

Eine fünfte Ausführungsform ist in F i g. 7 dargestellt. Die linke Seite dieser Ausführungsform hat eine ähnliche Konstruktion wie die oben erwähnte Ausführungsform, so daß sie nicht näher erläutert werden muß. Nur die rechte Hälfte dieser Ausführungsform, d. h. die Seite des Absperrventils im Vorderradbremskreis, soll im folgenden erläutert werden.

Ein Kolben 56 wird in einer Kammer 57 aufgenommen, die in Verbindung mit der Ventilkammer 5 steht Der Kolben 56 besteht — in der folgenden Reihenfolge, von rechts nach links gesehen — aus einem Druckstangenbereich 56a für die Kugel, einem ersten Kolbenbereich 56ö, einem Nockenbereich 56cund einem zweiten Kolbenbereich 56<t wobei die beiden Kolbenbereiche den gleichen Durchmesser haben und jeweils an ihrem äußeren Umfang mit einem Dichtungsring 64 versehen sind, um die Dichtigkeit zwischen ihnen und dem Ventilgehäuse 70 aufrechtzuerhalten. In einer Bohrung, die in der Stirnfläche des Kolbens 56 auf der rechten Seite in F i g. 7 ausgebildet ist, ist verschiebbar ein Stift 58a eines auf- und zugehenden Tellerventils 58 eingepaßt

Ein Teil des äußeren Umfangs dieses Stiftes ist parallel in axialer Richtung weggeschnitten, so daß ein Strömungsweg für das Bremsfluid entsteht, das ein- und ausfließt, wenn der Stift 58a axial darin gleitet Das Tellerventil 58 besteht aus magnetischem Material.

In der Endöffnung des Ventilgehäuses 70 auf der Seite des Absperrventils im Vorderradbremskreis ist ein Bolzen 59 über ein Gewinde eingeschraubt, der aus magnetischem Material besteht und eine öffnung 60 in Form einer abgestuften Bohrung aufweist die durch seinen mittleren Teil verläuft Zusätzlich ist auf den Umfang des Bolzens 59 eine Wicklung 55 gewickelt Um den Teil mit größerem Durchmesser der öffnung 60 ist eine Druckfeder 61 angebracht, die ständig das durch den Kolben 56 zurückgehaltene Tellerventil 58 zu diesem drückt

Zwischen dem ersten Kolbenbereich 566 des Kolbens 56 und einer radialen Schulter 70a des Ventilgehäuses 70 sowie zwischen dem zweiten Kolbenbereich 56</ und dem Bolzen 59 sind jeweils Druckfedern 62 bzw. 63 angeordnet die den Kolben 56 in seiner Ruhelage halten.

In ähnlicher Weise wie bei der obigen Ausführungsform liegt der Kolben 10a des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung an dem Nockenbereich 56c des Kolbens 56 an.

Eine elektrische Schaltang, die den Schalter 10 für die Alarmeinrichtung, die Wicklung 50, die Wicklung 55 usw. enthält, ist in F i g. 8 dargestellt Der Schaltungsaufbau des ersten Warnkreises, der den Kontakt 10b des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung, die Relaisspule 51X, die Warnlampe WL usw. enthält und die Wicklung 50 sind identisch zu dem Aufbau der obigen Ausführungsform. Im Vergleich mit der obigen Ausführungsform ergeben sich folgende Unterschiede: Der zweite Warnkreis, der den Kontakt 10c, die Warnlampe Wl usw. enthält ist als selbsthaltende Schaltung ausgebildet; außerdem ist die Wicklung 55 parallel zu der Warnlampe WL geschaltet; und wenn der erste Warnkreis geschlossen wird, kann die Wicklung 55 mittels einer eingeführten Diode L\ nicht leiten.

Wenn bei einer Einrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau der hintere, mit der Öffnung 19 verbundene Bremskreis defekt ist wird der Kolben 56 auf Grund der Druckdifferenz zwischen der ersten Kolbenkammer und der Einlaßkammer nach links verschoben, um die Kugel 2 gegen den Ventilsitz 6 zu drücken, so daß die Strömung des Bremsfluides zu dem defekten hinteren Bremskreis unterbrochen wird. Der Kontakt 106 wird gleichzeitig eingeschaltet um den ersten Warnkreis zu schließen; dadurch leuchtet die Warnlampe WL auf, und es fließt Strom zu der Wicklung 50, um den Stopfen 4 zu magnetisieren; dadurch wird die Kugel 2 von dem Stopfen 4 angezogen, so daß sie von ihm gehalten wird. Wenn in diesem Zustand das Bremspedal freigegeben wird, wird der Kolben 56 durch die Druckfeder 62 in seine Ruhelage zurückgebracht und der Kontakt 10£> wird abgeschaltet Der erste Warnkreis soll jedoch im geschlossenen Zustand gehalten werden, und auch der Stopfen 4 wird im magnetisieren Zustand gehalten, so daß er weiter die Kugel 2 anzieht Sobald der Zündschalter KS des Fahrzeugs abgeschaltet wird, wird der erste Warnkreis geöffnet, und der Stopfen 4 wird entmagnetisiert so daß die Kugel 2 zu ihrer Ausgangslage zurückkehrt

Wenn der mit der öffnung 60 verbundene vordere Bremskreis defekt ist wird bei einer Betätigung der Bremse der Kolben 56 auf Grund der Druckdifferenz nach rechts verschoben, um das Tellerventil 58 gegen den Ventilsitz 59a zu drücken, der an der Endoberfläche des Bolzens 59 ausgebildet ist; dadurch wird die öffnung 60 verschlossen. Der Kontakt 10c des Schalters 10 für die Alarmeinrichtung wird gleichzeitig eingeschaltet um den zweiten Warnkreis zu schließen. Als Ergebnis hiervon leuchtet die Warnlampe WL auf, und die Wicklung 55 wird erregt um den Bolzen 59 zu magnetisieren, und dadurch das Tellerventil 58 anzuziehen, so daß dieses gehalten wird Durch Lösen des Bremspedals in dieser Situation wird die Druckdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 56 beseitigt so daß dieser auf Grund der Elastizität der Druckfeder 63 in seine neutrale Lage zurückgebracht wird. Auf Grund der selbsthaltenden Funktion des zweiten Warnkreises bleibt jedoch der Bolzen 59 magnetisiert so daß das Tellerventil 58 in diesem Zustand gehalten wird. Sobald der Zündschalter KS des Fahrzeugs abgeschaltet wird, wird das Tellerventil 58 auf Grund der Elastizität der Druckfeder 61 zurück zu dem Kolben 56 gedrückt um die öffnung 60 freizugeben.

Bei dieser Ausführungsform kann direkt bei der ersten Betätigung des Bremspedals die Strömung des Bremsfluides zu der defekten Leitung unterbunden werden, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob sich der Defekt: in dem hinteren Bremssystem oder in dem vorderen Bremssystem befindet Bei einer folgenden Betätigung strömt das Bremsfluid aus dem engen Abschnitt des Hauptzylinders, der mit dem defekten

Kreis in Verbindung steht nicht aus, so daß sich im Vergleich mit dem na malen Zustand der Bremshub verkürzen läßt; dadurch wird eine sichere Betätigung der Bremse gewährleistet. Nach der Reparatur des Defektes sind keine speziellen Handgriffe erforderlich, um den Kolben 56, die Kugel 2 und das Tellerventil 58 in die Ausgangslage zurückzuführen, weil beim Ausschalten der Zündung der Kolben 56 automatisch in seine Ruhestellung und die Kugel 2 sowie das Tellerventil 58 automatisch in die Ausgangsstellung zurückgebracht

werden.

Bei dieser Ausführungsform sollten die Teile der Einrichtung, insbesondere der Kolben 56, das Ventilgehäuse 70 usw. mit Ausnahme des Stopfens 4 der Kugel 2, des Tellerventils 58 und des Bolzens 59, aus nichtmagnetischem Material hergestellt werden.

Es ist nicht erforderlich, daß der Stopfen 4 und der Bolzen 59 als Ganzes magnetisiert werden, es kann auch ein !deiner, getrennter Elektromagnet jeweils in ihrem mittleren Teil eingebettet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventileinrichtung für eine hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge, bei der

a) in einer mit dem dem Hinterradbremskreis zugeordneten Druckraum eines Tandemhauptzylinders verbundenen Ventilkammer eine mit vorgegebener Kraft gegen die Fahrtrichtung vorgespannte Ventilkugel angeordnet ist,

b) die Ventilkammer über einen gehäusefesten Ventilsitz mit den Hinterradbremsen verbunden ist, und

c) die Ventilkugel oberhalb einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung in Anlage an den Ventilsitz goJangt und die Verbindung Ventükainmer-Hinterradbremsen sperrt,
gekennzeichnet durch die Merkmale:

d) auf der dem Ventilsitz (6) abgewandten Seite der Ventilkugel (2) ist ein Kolben (3; 56) angeordnet, der in Richtung Ventilkugel (2) vom Druck im Vorderradbremskreis und in der Gegenrichtung vom Druck in der Ventilkammer (5) beaufschlagt ist,

e) bei einer durch einen unzulässigen Druckabfall in der Ventilkammer verursachten Verschiebung des Kolbens (3; 56) ist die Ventilkugel (2) durch den Kolben (3; 56) in Anlage an den Ventilsitz (6) bewegbar, und

f) der Kolben (3; 56) trägt auf seiner dem Vorderradbremskreis zugekehrten Seite ein Ventilelement (3e; 58), mit dem bei einer durch einen unzulässigen Druckabfall im Vorderradbremskreis verursachten Verschiebung des Kolbens (3; 56) die Verbindung zwischen einer mit dem Tandemhauptzylinder (30) verbundenen Einlaßkammer (7d) und einer mit den Vorderradbremsen (34) verbundenen Auslaßkammer (7 c) absperrbar ist

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (56) durch die Elastizität mindestens eines Federelements in seiner Grundstellung gehalten ist

3. Ventileinnchtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine normalerweise gesperrte Umgehung (53) zwischen der Einlaßkammer (74) und der Auslaßkammer (7c).

4. Ventileinnchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) zwischen seinen vom Hinterradbremsdruck bzw. vom Vorderradbremsdruck beaufschlagten Seiten in einer gegenüber beiden Kreisen abgedichteten Nockenkammer (7b) mit einem Nockenbereich (3c) versehen ist, mit dem ein im Gehäuse verschiebbares Element (10a,/ zusammenwirkt, wobei der Nockenbereich so ausgebildet ist, daß nach einer Auslenkung des Kolbens die Rückkehr in seine Grundstellung verhindert ist

5. Ventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Nockenbereich (3c) des Kolbens der Schalter (10) einer Warneinrichtung zur Anzeige eines Bremskreisausfalls betätigbar ist.

6. Ventileinnchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (2) und mindestens ein in der Nähe des Ventilsitzes (6) angeordnetes, mit mindestens einer Wicklung (50) versehenes Element (4) aus magnetischem Material bestehen, und daß der Wicklung (50) nach der Verschiebung des Kolbens (3) Strom zuführbar ist

7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Ventilelement als abnehmbar an dem Kolben (56) angebrachtes Tellerventil (58) ausgebildet ist, und daß in der Nähe des Tellerventils (58) mindestens ein aus magnetischem Material bestehendes, mit mindestens einer Wicklung (55) versehenes Element (59) angeordnet ist wobei der Wicklung (55) Strom zugeführt wird, nachdem der Ko'ben (56) das Tellerventil (58) gegen den Ventilsitz (6) gedrückt hat

8. Ventileinnchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß in einer Kolbenkammer (7ajl die sich zwischen der Kugel (2) und der Auslaßkammer (7c) befindet ein beweglicher, einen verjüngten Bereich (3a) des Kolbens (3) umgebender Ring (8) angeordnet ist und daß für die Querschnittsfläche (S₂) der Kolbenkammer (7ajt die Querschnittsfläche (S₃) der Auslaßkammer (7c), die Querscknittsfläche (Si) des verjüngten Kolbenbereichs (3a) und die Querschnittsfläche (&) eines weiteren, verjüngten Kolbenbereiches (3JJl der steh in der Auslaßkammer (7c) befindet d<e folgende Bedingung gilt: