DE2727893C3 - Verzögerungsabhängig gesteuertes Druckmodulierventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

a) der Ventilkörper einen mit einem zwischen Einlaß- und Auslaßkammer vorgesehenen gehäusefesten Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkopf aufweist und auf seiner der Auslaßkammer zugewandten Seite eine größere wirksame Fläche aufweist als auf seiner der Einlaßkammer zugewandten Seite und durch die Krale einer Feder entgegen der Wirkung des Drucks in der Aublaßkarrirner in die den freien Durchfluß gestattende Offenstellung gedrängt ist, :>>

b) das dem Ventilkopf entgegengesetzte Ende des Ventilkörpers entgegen dem Druck in der Auslaßkammer von dem in i-iner Steuerkammer herrschenden Druck beaufschlagt ist,

c) die Steuerkammer über einen Ventilsitz mit jn einer Verzögerungskammer und die Verzögerungskammer über eine Zweigleitung mit der Einlaßkar, mer verbunden ist,

d) in der Verzögerungskamm" ein träger Körper angeordnet ist, der in der Ruhestellung den η Durchfluß freigibt und bei einer bestimmten Fahrzeugverzögerung die Scnließung des Ventilsitzes bewirkt, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist. mit der der Schließzeitpunkt für den vom tragen Körper gesteuerten Ventilsitz in to Abhängigkeit von dem für eine bestimmte Fahrzeugverzögerung erforderlichen Hauptzylinderdruck beeinflußbar ist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale: -r,

e) der träge Körper (38) bildet selbst das Schließglied für den Ventilsitz (53) und ist auf einer zum Ventilsitz hin ansteigenden Fläche (37a^bis zur Anlage an den Ventilsitz beweglich,

f) die den Schließzeitpunkt beeinflussende Ein- '" richtung ist von einem in einer zur Verzögerungskammer (37) hin offenen Bohrung (41) verschiebbaren Anschlagkolben (42) gebildet, auf den entgegen der Beaufschlagung mit dem Druck in der Verzögerungskammer die Kraft " einer Vorbelastungsfeder (47) wirkt und der an seiner der Verzögerungskammer (37) zugewandten Stirnseite einen Anschlag (44) für den tragen Körper (38) trägt, wobei dieser Anschlag (44) den Weg des tragen Körpers in absteigen- ^h" der Richtung begrenzt.

2. Druckmodulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Anschlagkolbens (42) auf den tragen Körper (38) zu durch βί einen einstellbaren Anschlag (49) begrenzt ist.

3. Druckmodulierventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der träge Körper in an sich bekannter Weise durch eine Kugel (38) gebildet ist.

4, Druckmodulierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ansteigende Fläche (37b) auf der sich der träge Körper (38) in der Verzögerungskammer (37) bewegt, konvex gekrümmt ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmodulierventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei radgetriebenen Fahrzeugen mit Bremssystemen für die Vorder- und Hinterräder tritt bei jedem Bremsvorgang infolge der Trägheitskräfte eine Lastverschiebung von den Hinter- zu den Vorderrädern auf. Um ein Blockieren der Hinterräder beim Brenisen zu verhindern, wird der Hydraulikdruck im Hauptbremszylinder den Vorderrädern unvermindert zugeführt.

tiiShmn,

hrend der auf die Hinterradbremsen wirkende Hydraulikdruck in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung reduziert sein kann mittels eines Druckmodulierventils, das verzögerungs- und belastungsabhängig arbeitet und also auch unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeugs auswertet. Der Startdruck, bei dem das Druckmodul.erventil zu arbeiten beginnt, kann mittels eines von einer Verzögerungssteuerung gesteuerten Verzögerungsfühlers variiert werden in Abhängigkeit von dem jeweiligen Druck im Hauptbremszylinder bei einer bestimmten Verzögerung.

Ein derartiges, der in Anspruch 1 angegebenen Gattung entsprechendes Druckmodulierventil ist durch die DE-AS 23 40 916 bekannt. Es weist als Verzögerungsfühler eine in einer Verzögerungskammer geführte Kugel auf, die im Verzögerungsfall einen federbelasteten Ventilschließkörper durch ihre Trägheitskraft betätigt. Die Lauffläche der Kugel steigt nicht an, sondern ist waagerecht angeordnet v. pd in ihrer Länge nicht veränderbar; wegen der — im Hinblick auf die Kraft der Feder und der Trägheitskraft des Ventilschließkörpers — erforderlichen relativ großen Trägheitskraft der Kugel muß diese entsprechend groß und schwer sein, z. B. einen Durchmesser von 50 mm aufweisen, wodurch auch das Gehäuse des Druckmodulierventils entsprechend groß ausfällt. Zur Berücksichtigung des Beladungszustandes ist ein Differentialkolben vorgesehen, der durch das Verhältnis des Bremszylinderdrucks zum jeweiligen Verzögerungswert gesteuert wird; derartige Differentialkolben-Steuerungen als Verzögerungsregler weisen aber wegen der Abhängigke^;t vom jeweiligen Reibungswiderstand des Differentialkolbens eine verringerte Anspruchsempfindlichkeit und geschwindigkeit auf. da der Reibungswiderstand von der Steuerung als Ansteig des Hydraulikdrucks auf den Differentialkolben verstanden wird und der Verzögerungsfühler demgemäß eine geringere als die tatsächliche Fahrzeugverzögerung mißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Druckmodulierventil dahingehend zu verbessern, daß das Ventil kleiner und leichter ausfällt bei optimaler Anpassung der Bremskraftverteilung hinsichtlich Ansprechempfindlichkeit und -geschwindigkeit an die jeweiligen Bedingungen beim Bremsvorgang bei Unterschiedlichen Verzögerungen des Fahrzeugs und bei unterschiedlichen Belastungszuständen,

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

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Druckmodulierventil braucht der träge Körper, beispielsweise eine Kugel, nicht mehr die Kraft einer Gegenfeder und die Trägheitskraft eines besonderen Ventilschließgliedes zu überwinden. Die Kugel kann vergleichsweise klein sein, etwa 14 mm im Durchmesser, und entsprechend klein fällt auch das ganze Ventilgehäuse aus, da die Kugel selbst als Schließglied dient Die beladungsabhängige Funktion des Druckmodulierventils ist durch die unterschiedliche Länge der Kugel-Lauffläche in der Verzögerungskammer bewirkt, wodurch die vorbestimmte Verzögerung verstellt wird und damit der Startdruck, auf den das Druckmodulierventil anspricht Die Verstellung der Kugel-Laufflächenlänge bewirkt ein vom Druckmittel nur einseitig beaufschlagter Anschlagkolben, dessen Anschlag den Weg der Kugel in absteigender Richtung begrenzt in Abhängigkeit vom Hauptbremszylinderdruck. Durch den Fortfall des beidseits beaufschlagten Differentialkolbens entfällt auch die durch dessen Reibur^swiderstand verursachte Fehlmessung der Verzögerung. Die 2; Kugel-Lauffläche in der Verzögerungskammer kann flach oder konvex gekrümmt sein, was zum Abfühlen stark variabler Verzögerungen vorteilhaft ist

Durch die DE-OS 23 50 551 ist bei einem Druckmodulierventil als Fühler eine auf einer ansteigenden m Lauffläche als Schließglied und träger Körper wirkende Kugel bekannt, wobei jedoch die Länge der Lauffläche nicht variabel steuerbar ist

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert Es zeigt η

F i g. 1 ein Anlageschema eines Fahrzeugbremssystems mit einem auf Lastveränderungen ansprechenden Druckmodulierventil,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Druckmodulierventil, ' to

F i g. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem aus der.. Hauptbremszylinder in das Druckmodulierventil eingespeisten Einlaßdruck und dem von dem Druckmodulierventil zu den Hinterradbremsen gelieferten Druck veranschaulicht einerseits für eine geringe ■»> und andererseits für eine große Fahrzeugbelastung,

Fig.4 einen Schnitt einer Ausführungsvariante der Verzögeruiigskammer.

Die Fig. 1 veranschaulicht schematisch das hydraulische Bremssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem *><> Druckmodulierventil.

Ein hydraulischer Bremsdruck wird in einem üblichen Zwillingshauptbremszylinder 1 erzeugt bei Betätigung eines Bremsfußhebels und wird durch eine Leitung 2 sowie durch ein Leitungs-T-stück 3 an den Bremszylin- >> dem 4 und 4' der beiden Vorderräder zur Einwirkung gebracht. Ferner wird der im Hauptbremszylinder erzeugte Druck durch eine Leitung 5 hindurch einem Druckmodulierventil 6 zugeleitet, das einen Bremsdruck liefert, der durch eine Leitung 7 und ein Leitungs-T- w stück 8 hindurch den Bremszylindern 9 und 9' der beiden Hinterräder zugeleitet wird. Das Druckmodulierventil 6 ist im Fahrzeug so installiert, daß seine Hauptachse unter einem Winkel θ 5 geneigt ist, der der abzufühlenden Verzögerung des Fahrzeuges entspricht. «

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 wird nunmehr der innere Aufbau des Druckmodulierventils beschrieben, dessen Gehäuse in dieser Fig.2 mit 6 bezeichnet ist.

Dieses Gehäuse weist drei Hauptteile auf, die einer Druekmindereinriehtung PR, einer Verzögerungssteuerung fCund einer Druckpuffervorrichtung BFzugehören.

Die Druckmindereinrichtung PR weist ein Druckminderventil auf, das dazu dient, den Diuckmittelfluß innerhalb eines vorbestimmten Druckbereiches zu drosseln, der vom Hauptbremszylinder 1 stammend, vom Druckmitteleinlaß 19 zum Druckmittelauslaß 20 gelangt Dieses Druckminderventil weist einen Ventilkörper 18 auf, der in Axialrichtung innerhalb einer im Gehäuse 6 ausgebildeten Einlaßkammer 22 beweglich angeordnet ist Dieser Ventilkörper 18 erstreckt sich auch nach links (Fig.2) zu einer im Gehäuse 6 ausgebildeten Steuerkammer 55 hin.

Der Ventilkrper 18 ist mit einem Ventilkopf 35 versehen, der mit einem Ventilsitz 33 zusammenarbeiten kann zwecks wechselweisen Herstellens und Unterbrechens einer Verbindung zwischen dem Einlaß 19 und dem Auslaß 20 bei Axialbewegungen des Ventilkörpers 18.

Der Ventilkopf 35 liegt bei einer *uslaßkammer 21, die mildem Auslaß 20 in Verbindung s>?ht der durch die Leitung 7 mit den Hinterachsbremszylinaern 9 verbunden ist Das andere Ende 25 (Schaftende) des Ventilkörpers 18 gleitet in einer Abdichtung 24 und ist dem Druck in einer Steuerkammer 55 ausgesetzt Das Druckmittel in der Steuerkammer 55 hat das Bestreben, den Ventilkörper 18 nach rechts zu drücken, so daß der Ventilkopf 35 in der Auslaßkammer 21 nicht am Ventilsitz 33 anliegt und somit die Vei bindung zwischen dem Einlaß 19 und dem Auslaß 20 freigibt

Das Schaftende 25 des Ventilkörpers 18 ist längsverschiebbar in der Zentralbohrung der Abdichtung 24 geführt, die inrerseits in einer Gehäusebohrung 23 sitzt ebenso wie ein Federteller 28, der dabei auch an einer Ringschulter 29 anliegt; der Anlagedruck wird dabei auf den Federteller durch die Abdichtung 24 übertragen, auf die ein in eine Gewindebohrung des Gehäuses eingeschraubter Verschlußstopfen 60 einwirkt Die Abdichtung 24 ist mit einem O-Ring 27 und einem Dichtungsring 26 ausgerüstet, um ein Durchsickern von Druckmittel von der Einlaßkammer 22 zur Steuerkammer 55 zu verhindern. Eine vorgespannte Druckfeder 31 ist zwischen den Federteller 28 und einen Bund 30 des Ventilkörpers 18 eingesetzt.

Die Druckminderfunktion ergibt sich aus dem Zusammenwirken des Ventilkopfes 35 des Ventilkörpers 18 mit dem ringförmigen Ventilsitz 33. Der Ventilsitz 33 besteht aus einem elastischen, nachgiebigen Material und ist zwischen der durch eine Bohrungsabstufung gebildeten Ringschulter 32 und dem rechtsseitigen Ende des Ventilkörpers 18 eingesetzt. Der im Hauptbremszylinder erzeugte Druck Pm pflanzt sich durch den Einlaß 19 in die Einlaßkammer 22 fort und dann durch die mondsichelförmigen Durchlässe 34 hindurch, die zwischen dem Ventilkörper 78 und der Wand der binlaßkammer 22 vorliegen; das unter diesem Druck stehende Druckmittel fließt dann weiter zwisehen dem Ventilsitz 33 und dem Ventilkopf 35 in die Auslaßkammer 2' und dem Auslaß 20. Die eben beschriebene Strömungsverbindung zwischen dem Einlaß 19 und dem Auslaß 20 wird unterbrochen, wenn der Ventilkörper 18 so weit nach links bewegt worden ist, daß der Ventilkopf 35 innerhalb der Auslaßkammer 21 am Ventilsitz 33 zum Anliegen kommt

Dieses Druckminderventil vermindert also proportional den Druckmitteldruck, der sich am Auslaß 20 und

damit an den Hintcrrad^Radbrcmszylindern ergibt, durch öffnen und Schließen der Strömungsverbindung irrt Bereich des Ventilkopfes 35 und des ihm zugeordneten Ventilsitzes.

Eine Verzögerungskammer 37 in der Verzögerungssteuerung PC ist durch die Einlaßkammer 22 hindurch über einen Durchlaß 36 mit dem vom Hauptbremszylinder unter dem Druck Pm einfließende Druckmittel beaufschlagt. Eine als träger Körper eines Verzögerungsfühlers dienende Kugel 38 ist im Zentrum der Verzögerungskammer 37 eingesetzt, deren Kugellauffläche 37a infolge des schrägliegend unter dem Winkel Θ zur Fahrbahn eingebauten Druckmodulierventils 6 nach links hin ansteigt. Auf ihrer rechten Seite ist diese verschlossen durch einen Zapfen 39, der in eine Gewindebohrung des Gehäuses 6 eingeschraubt ist, wobei zur Erzielung eines luftdichten Abschlusses ein O-Ring 40 vorgesehen ist.

Der Zapfen 39 hat eine eine Kammer bildende Bohrung 41, in der ein Anschlagkolben 42 verschiebbar derart angeordnet ist, daß das linksseitige Ende des Anschlagkolbens 42 eine Abstützung für die ihre Ruhelage einnehmende Kugel 38 bildet. Der in der Verzögerungskammer 37 herrschende Druck gelangt durch eine Längsnut 44 im linksseitigen Endteil des Anschlagkolbens 42 an den auf diesem angesetzten Dichtungsring 43 zur Einwirkung im Bestreben, den Anschlagkolben 42 nach rechts zu drücken entgegen der Kraft einer vorgespannten Feder 47; der größtmögliche Weg des Kolbens ist in der F i g. 2 mit As angedeutet. Bei einer solchen Verschiebung des Anschlagkolbens 42 erfolgt eine Zunahme des Weges, den die der Trägheitseinwirkung unterworfene Kugel 38 beim Heraufrollen auf der Lauffläche 37a zurücklegen kann, und somit auch eine entsprechende Verschiebung des Umschaltdruckes, bei dem das Druckmodulierventil zu arbeiten beginnt, in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeuges.

Die vorgespannte Feder 47 ist zwischen einer Schulter 45 des Anschlagkolbens 42 und einer gegenüberliegenden Schulter bzw. Stirnwand 46 der Kammer 41 eingesetzt Die Einbaulänge der vorgespannten Feder 47 wird bestimmt aurcn einen ais Anschlag wirksamen Sprengring 49, der in eine Ringnut 48 eingesetzt ist, die ihrerseits in einem durch den Zapfen 39 hindurch nach außen ragenden Fortsatz des Anschlagkolbens 42 eingearbeitet ist. Der Sprengring bildet einen Anschlag zur Begrenzung des Ausmaßes, bis zu welchem der Kolben 42 sich zur Verzögerungskammer 37 hin durch die vorgespannte Feder 47 verschieben läßt. Die gegensinnige Bewegung des Anschlagkolbens 42 (nach rechts, in Fig.2 gesehen) wird begrenzt durch Anschlagen einer Anschlagkolbenringschulter 50 an dem Kammerstirnrand 46. Eine elastische Staubschutzkappe 51 ist mit Schnappsitz am Zapfen 39 angebracht und umgibt mit Gleitsitz die Mantelfläche des Anschlagkolbenfortsatzes, um so den Zutritt von Staub und Wasser zu verhindern.

Eine Durchlaßnut 52 ist an der Oberseite der Verzögerungskammer 37 vorgesehen; sie hat einen halbkreisförmigen Querschnitt und erleichtert das Rollen der Kugel 38 nach links über die ansteigende Lauffläche 37a hinweg, indem sie den freien Durchfluß des Druckmittels an der Kugel vorbei erleichtert, wenn diese in Bewegung begriffen ist. Dieser freie Durchfluß an der Kugei 38 vorbei hilft offensichtlich dabei, einen Druckaufbau in derjenigen Druckmittelmenge zu vermeiden, die sich links der Kugel befindet Die Kugel 38 wirkt wie bei einem Rückschlagventil mit einem Ventilsitz 53 zusammen, der aus elastischem Kunststoff gefertigt ist und eine zentrale Durchlaßbohrung 53 besitzt; dieser rückschlagventilarlige Sitz 53 ist mittels eines Ringteiles 54 im Gehäuse 6 festgehalten in einer Lage, die den kleinen Ventilhubweg s vorbestimmt, den die Kugel 38 zurücklegen muß von ihrer Öffnungslage, in der sie am Anschlagkolben 42 anliegt, bis in die Schließlage, in der sie an dem Sitz 53 anliegt Und dabei

ίο das Abströmen von Druckmittel aus der Verzögerungskammer 37 heraus verhindert.

Die Steuereinrichtung ÖFerfülIt zwei Funktionen. In erster Linie bildet sie eine Steuerkammer, die Druckmittel unter Druck liefert zum Vorbelasten des hauptsächlich aus dem Ventilkörper 18 und dem Ventilsitz 33 bestehenden Druckminderventils zwecks Bestimmens des Umschaltdruckes, bei dem die Druckminderung einsetzt. Des weiteren verbessert diese Steuereinrichtung auch die Flüssigkeitsabsperrfunktion

des durch die Kugel 38 und den Ventilsitz 53 gebildeten Ventils in dessen Schließzustand. Es ist zu beachten, daß die in der Steuerkammer 55 enthaltene Druckmittelfnenge benützt wird zum Aufbau des Druckes, der auf das diesem Kammerdruck ausgesetzte Ende 25 des

r> Ventilkörpers 18 einwirkt zur Steuerung des Umschaltdruckes, bei dem der Druckmindervorgang einsetzt.

Druckmittel gelangt unter Druck in die Steuerkammer S¹* aus der Verzögerungskammer 37 durch den Drucktaß 53' des Ventilsitzes 53 hindurch, von wo es durch einen Kanal 56 hindurch zu einer Ringnut 57 gelangt, um schließlich durch eine radiale, in der Abdichtung 24 vorgesehene Bohrung 58 hindurch in die Steuerkammer 55 zu gelangen.

Eine in der Steuerkammer 55 angeordnete Druckpuffervorrichtung ermöglicht es der Sleuerkammer 55, ihr Haltevermögen elastisch zu verändern zwecks Kompensieren eines Druckmitteldruckzuwachses, der darin erzeugt wird bei der Schließung des auf Trägheitswirkung ansprechenden Rückschlagventils,

•40 d. h. dann wenn die Kugel 38 am rückschlagventilartigen elastischen Ventilsitz 53 anliegt, wodurch die Absperrwirkung des Ventils 38, 53 in der Verzögerungssteuerung PCdes Druckmoduiiervcniüs verbessert wird. Dci Bereich der Steuerkammer 55 umschließt somit auch den Innenraum der Kappe 59, des Kanals 56 und des Ventilsitzes 53 bis zur Anlagefläche der Kugel 38 an diesem Ventilsitz.

Diese Puffervorrichtung besteht aus einer in der Steuerkammer 55 angeordneten elastischen Kappe 59, die in eine abgeschlossene ringförmige Luftkammer 63 hinein expandierbar ist Die mit Druckmittel gefüllte Kappe 59 ist in einem Verschlußstopfen 60 zentral gehalten durch eine Ringschulter 61 und die innenseitige Bodenwand 62 des Verschlußstopfens, um so die

5j ringförmige Luftkammer 63 zu bilden.

Der Verschlußstopfen 60 ist, wie in F i g. 2 gezeigt, durch Einschrauben am Gehäuse 6 befestigt, wobei für die Steuerkammer 55 und die ringförmige Luftkammer 63 ein luftdichter Abschluß gewährleistet ist einerseits durch Einsetzen eines O-Ringes 64 zwischen Gehäuse und Verschlußstopfen und andererseits auch dadurch, daß die Abdichtung 24 aus dem Stopfen 60 an einer Bewegung nach links gehindert wird. Mit 65 ist ein Verschluß für Entlüftung des Druckmodulierventils

*>ί bezeichnet

Die Fig.3 veranschaulicht ideale Verläufe des Hinterrad-Bremsbetätigungsdruckes für ein gegebenes Fahrzeug bei zwei verschiedenen Belastungsbedingun-

gen. Die strichpunktierte Kurve £ Veranschaulicht den idealen Drllckveflauf für einen Leichtbelastungszustand, Wobei über der Abszisse der vom Hauptbremszylinder abgegebene Druck Pm und über der Ordinate der vom Druckrnodulierventil ah die Hinterradbremszylinder abgegebene Druck Pr aufgetragen ist. Die strichpunktierte Linie F verdeutlicht den idealen Druckverlauf für eine hohe Belastung des Fahrzeuges. Die durchgezogenen Kurven O—Pse—E' und O—Psf—F' zeigen tatsächliche Verläufe des vom möglichst weitgehend an die Hinterradbremszylinder abgegebenen Bremsdrukkcs bei geringer bzw. hoher Belastung dos Fahrzeuges an.

Um die die effektiven Druckverläufe darstellenden, geknickten Kurvenzüge an die die idealen Druckverläufe darstellenden Kurven möglichst weitgehend anzunähern, wird die Kugel 38 zum Einstellen des Umschaltdruckes benützt, bei dem der Druckminderungsvorgang einsetzt. Die Kugel 38 bestimmt die Höhe des Uffisehülidruckes in beiden 'tatsächlichen Druekverläufen, indem sie auf der ansteigenden Lauffläche 37a um den veränderbaren, vorbestimmten Weg s heraufrollt, um am Ventilsitz 53 in Anlage zu kommen und den vom Hauptbremszylinder gelieferten Druck Pm gegen die Steuerkammer 55 abzusperren.

Es sei nun angenommen, daß Po der an den Radbremszylindern wirkende Druck sei und daß C der Bremsfaktor sei; man erhält dann als Bremskraft B des Fahrzeuges den durch die folgende Formel ausgedrückienWert:

B=C Po.

(I)

Zudem ist das Verhältnis zwischen der Bremsverzögerung a des Fahrzeuges und der Schwerkraftbeschleunigung g gleich dem Verhältnis zwischen der Bremskraft B und dem Gewicht G des Fahrzeuges. Diese Beziehung kann wie folgt ausgedrückt werden:

B G '

(2)

w · a · cos (-) > w ■ sin (■) a > tan (-)

(3)

-β=_fm.

(4)

25

30

Die Kugel 38 wird beginnen, sich nach links (in F i g. 2 gesehen) zu bewegen, sobald die Verzögerung, wie durch das Ungleichheitszeichen in Formel (3) gezeigt, überschritten wird. Methamatisch ausgedrückt kann also die Wirkungsweise der Kugel 38 als Funktion des Einbauwinkels Θ wie folgt ausgedrückt werden:

60

Als Ergebnis kann der Druck po, der innerhalb der Steuerkammer 55 abgesperrt ist, durch die Formeln (1), (2) und (4) ausgedrückt werden, wobei C wieder den Bremsfaktor bezeichnet:

(5)

Wenn nun andererseits die Kugel 38 den Weg 5 über der Steigung 37a in einer Zeit Tbei einer Geschwindigkeit Vzurückgelegthat, so ist

= -₂ VT.

Wenn nun der aus dem Hauptbremszylinder 1 zu

einem gegebenen Zeitpunkt eingespeiste Druck Pm₂

ίο und die Geschwindigkeit des Druckanstieges pro Zeiteinheit mit Vp bezeichnet wird, so kann Vp durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

15 Vp =

Pm-,

Danach kann aus den Formeln (6) und (7) die Größe Pm₂ wie folgt ausgedrückt werden:

Pm₂ =

^{2 V}P

-s.

Wenn nun die Kraft der vorgespannten Feder 47 nach ihrem mit F, die Federkonstante mit Kund der Weg, den der Anschlagkolben 42 in der Kammer 41 unter der Einwirkung des Druckes Pm zurücklegt, mit As bezeichnet wird (wobei der Druck Pm auf die Querschnittsfläche Ai des Anschlagkolbens 42 einwirkt von links nach rechts), so kann das Gleichgewicht der auf den Anschlagkolben 42 einwirkenden Kräfte durch die folgenden Formeln ausgedrückt werden:

Pm₁ -A) = F+ Ix- K
Pm, -^{f +} ,'*·*.

Um diese Beziehung mathematisch besser auszudrükken, kann der hydraulische Druck Po, der in der Steuerkammer 55 abgesperrt ist, aus den Formeln (8) und (9) hergeleitet werden:

Wenn ein Fahrzeug eine Bremsverzögerung erfährt, so wird sich dann im Bereich der als träger Körper wirkenden Kugel 38 der folgende Gleichgewichtszustand einstellen, wobei das Gewicht dieser Kugel in der hydraulischen Bremsflüssigkeit mit »'bezeichnet sei:

Pn = Pm, + Pm,

Die Formel (10) gibt den hydraulischen Druck an, der in der Steuerkammer 55 in demjenigen Betriebszustand eingeschlossen ist, in dem die Bodenfläche der Verzögerungskammer 37 flach ist wie in F i g. 2 gezeigt, was auf einen Typ des Druckmodulierventils hinweist, der für die Abfühlung einer konstanten Verzögerung ausgelegt ist Es kann aber statt dessen die Bodenfläche, auf der die Kugel 38 in der Verzögerungskammer 37 rollt, gemäß der Darstellung in der Fig.4 konvex gekrümmt sein; das Druckmodulierventil ist dann zur Abfühlung auch einer stark variablen Verzögerung befähigt, weil die abgefühlte Verzögerung zunimmt mit dem Winkel von Tagens AQ, was auf die Inkremente der Winkelzunahme der Steigung 376 nach F i g. 4 hinweist

Erneut auf die F i g. 3 Bezug nehmend, wird nun die Arbeitsweise des in Fig.2 dargestellten Bremsdruckreglers erläutert unter Heranziehung der geknickten durchgezogenen Kurve O—Pse—E', die die Druckmodulierventil-Charakteristik für den Fall einer geringen Fahrzeugbelastung darstellt

Aus der F i g. 2 erhellt für dieses Beispiel, daß der aus dem Hauptbremszylinder durch den Einlaß 19 eingespeiste Druck direkt bis zum Auslaß 20 weitergegeben wird durch den Ringspalt hindurch, der zwischen dem Ventilkopf 35 des Ventilkörpers 18 und dem Ventilsitz 33 vorliegt, wobei der Ventilkörper 18 unter der Einwirkung der Feder 31 nach rechts gedrückt wird. Die an der linken Seite des Ventilsitzes 33 vorliegenden Vorsprünge ermöglichen es dem Druckmittel, am Ventilsitz vorbei zum Auslaß 20 hinzugelangen. Wenn nun der Druck Po innerhalb der Steuerkammer 55 zum Zeitpunkt, in dem die Kugel 38 unter dem Einfluß einer auftretenden Verzögerung am Ventilsitz 53 anzuliegen kommt, mit Pce bezeichnet wird, so kann das Gleichgewicht des Ventilkörpers 18 mathematisch durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

Pce ■ A₂ + f< Pm ■ A₁

(H)

worin

Ai für die Querschnittsfläche des Ventilkörperschafts

steht, wie in der F i g. 2 angegeben, und
/ die von der vorgespannten Feder 31 nach ihrem Einbau gelieferte Kraft bezeichnet.

Die vorgespannte Feder 31 dient hauptsächlich dazu, den Ventilkörper 18 in seine Ruhelage zurückzuführen jedesmal, nachdem das Druckminderventil eine Schließung durchgeführt hat durch Bewegen des Ventilkörpers 18 nach links bis der Ventilkopf 35 an dem Ventilsitz 33 in Anlage gekommen ist und den Druckmittelfluß vom Hauptbremszylinder zu den Hinterradbremszylindern sperrt. Ein anderer Zweck der vorgespannten Feder 31 besteht darin, Gewähr dafür zu geben, daß eine minimale Bremskraft am Bremsfußhebel ausgeübt werden muß sogar falls der Einbauwinkel Θ (Fig. 1 und 2) fast gleich Null wird, wenn das Fahrzeug auf einem sehr steilen Straßenstück nach unten fährt und deswegen die Kugel 38 sich nach links (in Fig. 2 gesehen) bewegt unter der Einwirkung einer Fahrzeugverzögerung, die geringer ist als jene, für die das Druckmodulierventil ausgelegt ist, wobei in der Steuerkammer 55 eine Druckmittelmenge unter einem Druck eingeschlossen ist, der nahezu gleich Null ist.

Unter Berücksichtigung des eben Gesagten kann aus der Formel (11) die folgende Formel für den vom Hauptbremszylinder gelieferten Druck Pm abgeleitet werden:

> Pce

f
A-,

(12)

Somit gilt für den Druck Pm aus dem Hauptbremszylinder im Zeitpunkt, in dem für die Bedingungen der Formel (12) das Gleicheitszeichen gilt, daß dieser Druck Pm der Startdruck Pse wird, der für das Einsetzen des Druckmindervorganges erforderlich ist

Wenn der Hauptbremszylinderdruck Pm um einen genügenden Betrag ansteigt, um das Gleichheitszeichen in der Formel (12) zu erreichen, und danach weiter ansteigt, um das Ungleichheitszeichen zu erreichen, so wird sich der Ventilkörper 18 nach links bewegen wegen der Partialdrücke, die auf die größere Fläche A_x des Ventilkopfes 35 in der Auslaßkammer 21 einwirken entgegen den kleineren Flächen, die der Einlaßkammer 22 ausgesetzt sind, so daß dann der Außenumfang des Ventilkopfes 35 an der Innenoberfiäche des Ventilsitzes 33 anzuliegen kommt und dadurch vorübergehend den

Durchfluß von Druckmittel vom Einlaß 19 zum Auslaß 20 verhindert. Das Gleichgewicht der Kräfte, die zu diesem Zeitpunkt auf entgegengesetzte Seilen des Ventilkörpers einwirken, kann wie folgt ausgedrückt > Werden:

Pr ■ /I₁ = [A_x - A₂)Pm + f+ Pce A₂. (13)

worin Pr den durch den Auslaß 20 hindurch an die in Hinterradbremszylihder abgegebene Druck und

A_x die Querschnittsfläche des Venlilkopfes 35 bezeichnet.

Aus der Formel (13) kann die Größe dieses abgegebenen Druckes Prwie folgt ausgedrückt werden:

'I₁ A-, _ I A-,

· ■ Pm 4 4 "

Pr

Pm f ( 4- 7 ■ Pce A₁ A_x

(14)

Die in dieser Formel ausgedrückte Beziehung zwischen dem Einlaßdruck und dem abgegebenen Druck wird durch die für geringe Fahrzeugbelastung geltenden, durchgezogene geknickte Kurve O—Pse—fin F i g. 3 ausgedrückt.

(A_x-A₂)IAi in der Formel (14) stellt das Verhältnis der Druckminderung dar nach Beginn des Druck'nindervorganges.

In ähnlicher Weise wird nun, falls sich der Anschlagkolben 42, in Fig.2 gesehen, nach rechts bewegt hat unter dem Einfluß von Pm für eine Verzögerung eines starkbeladenen Fahrzeuges und der Druck Po in Formel (10) somit den Wert Pcf erreicht hat, ein Gleichgewicht nach Formel (14) erreicht, wobei Pce durch Pcf ersetzt ist; zur gleichen Zeit, wenn das Druckniveau von Pie auf Psf angestiegen ist, erfährt E' eine Parallelverschiebung nach F'in F i g. 3 gesehen, und dies bedeutet einen lastabhängigen, dosierenden Druckminderungsvorgang für hohe Fahrzeugbelastung.

Wenn in einem oder anderen Belastungszustand der Druck Pm auf der Linie E' oder F' in F i g. 3 abnimmt, folgt Pm nicht der Formel 14. Anders ausgedrückt und unter Bezugnahme auf Formel (3) ergibt sich: Wenn der eingespeiste, auf die Differenzfläche (A_x-Aj) des Ventilkörpers 18 einwirkende Druck Pm abnimmt, wird das Gleichgewicht am Ventiikörper gemäß Forme! (13) gestört und der Ventilkopf 13 bewegt sich weiter nach links unter Beibehaltung seiner Anlage am Ventilsitz 33; das unter höherem Druck im Auslaß 20 befindliche Druckmittel strömt zur Einlaßkammer 22 und auf der Einlaßseite des Ventilsitzes am Umfang des Ventilsitzes 33 vorbei, und danach nimmt Pr ab in dem Maß, in dem Pm abnimmt. Die äußerste Bewegung des Ventilkörpers 18 nach l;n|. s wird in diesem Zeitpunkt beschränkt durch die Ringschulter 66 innerhalb der Abdichtung 24.

Sogar dann, wenn der vom Hauptbremszylinder her auf die Hinterradbremszylinder zur Einwirkung gelangende Druck von einem hohen Wert ausgehend verringert wird, so daß das Fahrzeug allmählich verzögert wird bis unter den voreingestellten Verzögerungswert, bei dem das Rückschlagventil 38,53 schließt, wird die Kugel 38 noch immer an diesem Ventilsitz 53 in Anlage bleiben, solange das Gleichgewicht nach folgender Formel besteht in der At die Querschnittsfläche der Zentralbohrung53 im Ventilsitz 53 bezeichnet:

w · sin (-) > Pm

(15)

Falls hingegen der vorn Hauptbremszylinder eingespeiste Druck Pm so verringert wird, daß das

linksseitige Glitd dieser Formel (15) größer als das rechtsseitige Glied, wie durch das Ungleichheitszeichen angegeben, so bewegt sich die Kugd 38 nach rechts (in F i g. 2) entlang der Steigerung 37a nach unten und der Druck innerhalb der Verzögerungskammer 37 wird gleich groß wie derjenige in der Steuerkamrner 55. Wegen der Verschiebung des Anschlagkolbens 42 nach rechts (F i g. 2) v/ird der Verzögerungswert, bei dem die Druckminderung einsetzt, im Diagramm der F i g. 3 nach rechts verschoben, also zur Situation hin für ein Fahrzeug mit hoher Belastung.

Eine der wichtigsten Baugruppen im Druckmodulierventil ist, wie schon erläutert, die Druckpuffervorrichtung BF in Form der elastischen Kappe 59, deren Innenraum zu der Steuerkammer 55 gehört. Die erste Funktion der Pufferkappe 59 kann wie folgt erläutert werden: Wenn die Kugel 38 am Ventilsitz 53 anliegt, so komprimiert sie das elastische Material, aus dem dieser Ventilsitz besteht, in solcher Weise, daß der hydraulische Druck Po, der in der Steuerkammer 55 zu diesem Zeitpunkt eingeschlossen ist, geringfügig größer wird infolge diese·· Kompression. Obwohl die Antriebskraft Pm · At, der Kugel 38 gegen den Sitz 53 beschränkt ist, weil ja schließlich die Mantelfläche der Kugel an der Stirnfläche 67 des Hälters 54 anzuliegen kommt, Würde nichtsdestoweniger dieser Druckanstieg APo die Wirkung haben, die Kugel 38 vom Ventilsitz 53 wegzustoßen. Um dieses Wegstoßen zu vermeiden, expandiert sich die Kappe 59 elastisch gegen die Luftkammer 63 innerhalb des Verschlußstopfens 60, wobei sie den kleinen Druckanstieg APo absorbiert und somit die möglichen unerwünschten Effekte des APo auf die Funktion des Druckmodulierventils aufhebt unter gleichzeitiger Verbesserung der Absperreigenschaften des aus Kugel 38 und Sitz 53 bestehenden Rückschlagventils.

ίο Die zweite Funktion der Druckpuffervurrichtung BF ist eine Kompensationswirkung für den Fall, daß der Ventilkörper 18 sich nach links (in Fig.2 gesehen) bewegt zum Auslösen des Druckmindervorganges, indem dann der Ventilköpf 35 gegen den Sitz 33

is angedrückt wird, wenn die Bedingung Pai > als Po + -J₁- erreicht worden ist. Wenn dies stattfindet, so

würde der Druck Po in der Steuerkammer 55 der Druckpuffervorrichtung BF um den Betrag APo zunehmen wegen der nach links erfolgenden Bewegung des v'entiikörpers in die Kammer hinein. Urn diesen Effekt anzuheben, wird die Kappe 59 sich elastisch in die Luftkammer 63 hinein expandieren um einen Betrag, wie er erforderlich ist, um die Druckzunahme APo zu absorbieren und dadurch das Druckniveau Po zu stabilisieren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Verzögerungsabhängig gesteuertes Druckmodulierventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer Vorderrad- und einer Hinterrad-Bremseinrichtung, das eine mit einem Hauptbremszylinder verbundene Einlaßkammer und eine mit der Hinterrad-Bremseinrichtung verbundene Auslaßkammer aufweist und bei dem der Druck in der Auslaßkammer gegenüber dem Druck in der Einlaßkammer mittels eines Ventilkörpers verminderbar ist, wobei