DE2736051A1

DE2736051A1 - Steuerventil fuer kraftfahrzeugbremssysteme

Info

Publication number: DE2736051A1
Application number: DE19772736051
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kawaguchi; Yoshihisa Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1978-08-10
Also published as: US4161339A; GB1585819A; JPS5719328Y2; JPS53107787U; DE2736051B2; DE2736051C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuerventil für Kraftfahrzeugbremssysteme zur Steuerung des Bremsfluiddrucks und insbesondere auf ein verzögerungsabhängiges Bremsfluiddrucksteuerventil, das in eine Bremsleitung eingesetzt ist, die einen Hauptzylinder mit den Iiinterradzylindern verbindet und den Bremsdruck des den Hinterradzylindern zugeführten Fluids in Abhängigkeit von der Verzögerung eines Kraftfahrzeugs beim Anlegen der Bremsen steuert.

Es ist eine bekannte Theorie, daß man zur Erzielung einer stabilen Bremswirkung durch gleichzeitige Verzögerung der Vorder- und Hinterräder die Druckzuwachsrate des vom Hauptzylinder den Hinterrädern zugeführten Bremsfluids so zu steuern ist, daß sie im Vergleich mit der Druckzuwachsrate des den Vorderradzylindern zugeführten Bremsfluids allmählich abnimmt. Hierfür ist bei den bekannten Kraftfahrzeugbremssystemen in die den Hauptzylinder mit den Hinterradzylindern verbindenden Bremsleitungen ein verzögerungsabhängiges Bremsfluiddrucksteuerventil eingesetzt. Dieses Steuerventil besitzt in der Regel eine Ventilkugel, die schwimmend innerhalb einer mit dem Hauptzylinder und den Hinterradzylindern verbundenen Kammer angeordnet ist, sowie einen Differentialkolben, dessen freie Enden dem Hydraulikdruck auf der Seite des Hauptzylinders bzw. auf der Seite der Hinterradzylinder ausgesetzt ist. Erreicht die Verzögerung eines Kraftfahrzeugs einen vorbestimmten Wert, bewegt sich die Ventilkugel unter ihrer eigenen Trägheit nach vorn und schließt die Ventilöffnung, wodurch die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Hinterradzylindern unterbrochen und danach der Hydraulikdruck auf der Seite des Hauptzylinders über den Differentialkolben zu den Hinterradzylindern mit einer vorbestimmten verminderten Rate übertragen wird, so daß der Hydraulikdruck in den Hinterrad-

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zylindern mit einer im Vergleich mit dem in den Vorderradzylindern aufgebauten Druck verminderten Rate erhöht wird. Auf diese Weise steigt der Hydraulikdruck in den Hinterradzylindern mit derselben Rate wie bei den Vorderradzylindern an, bis die Ventilkugel die Ventilöffnung

schließt; ist letztere geschlossen, steigt der Hydraulikdruck in den Hinterradzylindern mit einer geringeren Rate als in den Vorderradzylindern an. Demzufolge zeigt die die Bremskraftverteilung zwischen den vorderen und hinteren Rädern repräsentierende Kurve einen Knick an einer Stelle, die dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Ventilöffnung durch die Ventilkugel geschlossen wird. Diese Kurve ist daher angenähert gleich einer idealisierten Bremskraftverteilungkurve .
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Es ergibt sich jedoch eine Ansprechverzögerung für die Ventilkugel; bei Steuerventilen der vorbeschriebenen Art ist ein Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Verzögerung einen vorbestimmten Wert erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem die Ventilkugel die Ventilöffnung schließt, unvermeidbar. Wenn der Hydraulikdruck im Hauptzylinder infolge eines schnellen oder abrupten Bremsvorgangs schnell ansteigt, steigt selbst bei Erreichen eines vorbestimmten Verzögerungswerts auch in den Hinterradzylindern der Druck schnell an, bis die Kugel sich in die Schließstellung bewegt, so daß der Knickpunkt in der Bremskraftverteilungskurve auf einem höheren Druckniveau im Vergleich zu dein Fall liegt, wenn die Bremsen in normaler Weise betätigt werden. Daher weicht die Bremskraftverteilungskurve erheblich von der idealen Verteilung ab, so daß die Hinterräder zu stark abgebremst werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verzögerungsabhängiges Bremsfluiddrucksteuerventil zu schaffen, das die

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oberen und weitere Probleme löst, die bei plötzlichem Anlegen der Bremsen entstehen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe liefert die Erfindung ein Steuerventil, in dem eine variable Drosseleinrichtung so stromauf oder stromab einer die vorbeschriebene Ventilkugel aufnehmenden Ventilkammer angeordnet ist, daß sie in Abhängigkeit von der vom Hauptzylinder zu den Hinterradzylindern strömenden Bremsfluiddurchflußmenge so betätigbar ist, daß bei einer einen vorbestimmten Wert überschreitenden Durchflußmenge der Bremsfluiddurchfluß gedrosselt wird, um dadurch den Druck des Bremsfluids zu vermindern. Auf diese Weise kann ein durch eine Verzögerung im Ansprechen der Ventilkugel bedingter Bremsfluiddruckanstieg in den Hinterradzylindern so verzögert werden, daß eine Abweichung der Eremsdruckverteilungskurve von der idealen Kurve selbst für den Fall vermieden werden kann, daß die Bremsen plötzlich betätigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen Querschnittsansichten einer ersten bzw. zweiten bzw. dritten Aus

führungsform eines Steuerventils nach der Erfindung;

Fig. 4 zeigt mehrere Bremsdruckverteilungskurven, die zur Erläuterung der Steuerventile nach

der Erfindung dienen.

Das Steuerventil nach Fig. 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung besitzt ein Gehäuse 1 aus einem Hauptkörper 1a und einer Endkappe 1b, die nach dem Einbau

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weiterer Teile mit dem Hauptkörper 1a durch Schrauben oder in sonstiger Weise verbunden wird. Der Hauptkörper 1a besitzt eine Ventilkammer 3, die im unteren Abschnitt dieses Körpers untergebracht ist; in dieser Kammer befindet sich eine schwimmende Ventilkugel 2. Die Ventilkammer 3 steht hydraulisch über eine variable Drosseleinrichtung 5 und einem Einlaßkanal 6 mit einer Einlaßkammer 5 in Verbindung, die ihrerseits über eine Bremsleitung mit einem Hauptzylinder 13 verbunden ist, der an ein Bremspedal 15 angeschlossen ist und hydraulisch über eine Bremsleitung mit den Vorderradzylindern 14a verbunden ist. Die Ventilkammer 3 steht ferner über eine Ventilöffnung 9 und einen Auslaßkanal 10 mit einer Auslaßkammer 7 in Verbindung, die ihrerseits über eine Bremsleitung an die Hinterradzylinder 14b angeschlossen ist.

Im oberen Abschnitt des Hauptkörpers 1a befindet sich ein Differentialkolben 11, der aus einem im Durchmesser kleinen Abschnitt 11a und einem im Durchmesser großen Abschnitt 11b besteht; ferner befindet sich in diesem oberen Abschnitt eine Vorspannfeder 12, die den Differentialkolben 11 in der Fig. 1 nach links vorspannt. Der Bremsfluiddruck aus dem Hauptzylinder 13 wirkt auf die Stirnfläche des im Durchmesser kleinen Kolbenabschnitts 11b, der der Einlaßkammer 4 zugewandt ist, während der Bremsfluiddruck der Hinterradzylinder 14b auf die Stirnfläche des im Durchmesser großen Kolbenabschnitts 11b einwirkt, der der Auslaßkammer 7 zugewandt ist.

Zur Entlüftung von in der Ventilkammer 3 eingeschlossener Luft ist in den Hauptkörper 1a ein Entlüftungsstopfen 16 eingedreht.

Die allgemein mit der Bezugszahl 5 bezeichnete variable Drosseleinrichtung besteht aus einer Hülse 19,

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die flüssigkeitsdicht in einer Bohrung 17 sitzt, die sich in der Endkappe 1b befindet und sich an die Ventilkanuner anschließt; in der Hülse 19 sitzt koaxial ein Kolben 20, der in der Hülse gleitend verschiebbar ist; über den im Durchmesser verminderten Abschnitt des Kolbens 20 greift eine Vorspannfeder 26. Die Hülse 19 besitzt eine Endoder Bodenwand 18 mit einem Flansch 21, der an einer zwischen der Ventilkammer 3 und der Bohrung 17 ausgebildeten Stufe 22 anliegt, so daß die Hülse 19 fest in ihrer Lage gesichert ist. Die Endwand 18 der Hülse 19 hat in ihrer Mitte mehrere in gleichem Winkelabstand stehende Drosselkanäle 23, die sich radial nach außen in Richtung auf die Ventilkanuner 3 erstrecken, sowie einen Kanal 24, der an einer versetzten Stelle durch die Endwand 18 geht und eine Querschnittsfläche besitzt, die größer als die der Drosselkanäle 23 ist. Zwischen der Hülse 19 und dem Kolben 20 ist ein Raum 27 gebildet, der hydraulisch über diese Drosselkanäle 23 und den Kanal 24 mit der Ventilkammer 3 verbunden ist. Durch den Kolben 20 erstreckt sich ein Koaxialkanal 25, dessen Durchmesser ausreicht, um alle Wirkbereiche der an der Innenfläche der Endwand öffnenden Drosselkanäle zu umfassen.

Die Vorspannfeder 26 spannt normalerweise den Kolben 20 in der Fig. 1 nach rechts vor, so daß das rechte Ende des Kolbens 20 an der Bodenkante der Bohrung 17 anliegt, während das linke Ende von der Endwand 18 wegbewegt ist und zu dieser den Raum 27 beläßt. Der Boden der Bohrung 17 endet in einer Vertiefung 28, die hydraulisch mit dem Einlaßkanal 6 verbunden ist, so daß der vom Hauptzylinder gelieferte Bremsfluiddruck stets auf die linke Stirn fläche des Kolbens 20 wirkt.

Es wird im folgenden die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Im anfänglichen

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Bremszustand befindet sich die Ventilkugel 2 innerhalb der Ventilkanuner 3 in ihrer hinteren Stellung, so daß die Ventilöffnung 9 geöffnet ist und mit dem Druckanstieg im Hauptzylinder 13 der Hydraulikdruck in den Hinterradzylindern 14b ansteigt und Einlaß- und Auslaßkammern 4 und 7 im wesentlichen gleichen Hydraulikdruck aufweisen. Da die Fläche der freien Stirnfläche des im Durchmesser großen Kolbenabschnitts 11b größer als die Fläche der

freien Stirnfläche des im Durchmesser kleinen Kolbenab-10

Schnitts 11a ist, wird der Differentialkolben 11 gegen die Vorspannfeder 12 in Richtung auf die Einlaßkammer 4 gedrückt. Steigt der Druck in dem Hinterradzylinder 14b allmählich an und erreicht er eine solche Größe, daß die Verzögerung des Kraftfahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht, bewegt sich die Ventilkugel 2 unter ihrer Trägheit nach vorn, d. h. in Fig. 1 nach links und schließt die Ventilöffnung 9, so daß die Hydraulikverbindung zwischen dem Hauptzylinder 13 und den Hinterradzylindern 14b unterbrochen wird. Demzufolge wird der Druckanstieg im Hauptzylinder 13 nicht mehr unmittelbar zu den Hinterradzylindern 14b übertragen; es erhöht sich der Druck in der Einlaßkammer 4 weiter über den Druck in der Auslaßkammer hinaus, so daß der Differentialkolben 11 in Richtung auf die Auslaßkammer 7 gedrückt wird und dadurch Druck auf das Bremsfluid ausübt, das in der Hinterradbremsleitung stromab der Ventilkanuner 3 eingeschlossen ist. Nachdem die Ventilöffnung 9 durch die Ventilkugel 2 geschlossen worden ist, wird der Hydraulikdruckanstieg im Hauptzylinder 13 indirekt auf die Hinterradzylinder 14b, und zwar über den Differentialkolben 11 übertragen, wobei bei dieser indirekten Hydraulikdruckübertragung der auf die Hinterradzylinder 14b übertragene Druck durch einen Faktor vermindert wird, der gleich dem Verhältnis der Flächen -₅ der freien Stirnfläche des im Durchmesser kleinen Kolben-

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abschnitts 11a zu der Fläche der freien Stirnfläche des im Durchmesser großen Kolbenabschnitts 11b ist. Der Vergleich des Hydraulikdruckanstiegs zwischen den Vorderradzylindern 14a und den Hinterradzylindern 14b zeigt, daß der Hydraulikdruck in der gleichen Rate bei den Vorderrad- und Hinterradzylindern 14a und 14b ansteigt, bis die Ventilkugel 2 die Ventilöffn.ung 9 schließt, während anschließend der Hydraulikdruckanstieg in den Hinterradzylindern langsamer als in den Vorderradzylindern 14a wird.

Die Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen den an die Vorderräder und die Hinterräder angelegten Bremskräften. Die charakteristische Kurve B zeigt die Beziehung oder die Bremskraftverteilung zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern bei unbelastetem Fahrzeug und besteht aus zwei geraden Linien, die miteinander an einer Knickstelle b verbunden sind, die dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Ventilkugel 2 die Ventilöffnung 9 schließt. Man ersieht, daß die charakteristische Kurve B angenähert gleich der charakteristischen Kurve A ist, die die ideale Bremskraftverteilung für den theoretisch ermittelten unbelasteten Zustand verdeutlicht.

Diese soeben beschriebene Betriebsweise trifft zu, wenn der Fahrer die Bremsen in normaler Weise betätigt; wird jedoch das Bremspedal 15 plötzlich niedergetreten, ergibt sich ein schneller Druckaufbau im Hauptzylinder 13. Von dem Augenblick, zu dem die Verzögerung einen vorbestimmten Wert erreicht,bis zu dem Augenblick, an dem die Ventilkugel auf diese Verzögerung des Vorwärtsrollens und Schließens der Ventilöffnung 9 anspricht, ergibt sich eine Zeitverzögerung. Dadurch ist es möglich, daß sich der Druck während dieser Zeitverzögerung in der hinteren Bremsleitung weiter aufbaut, so daß der Hydraulikdruck in den Hinterrad-■* zylindern 14b zu dem Zeitpunkt, an dem die Ventilkugel 2

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die Ventilöffnung 9 schließt, höher wird als der Druck, der sich bei normaler Betätigung der Bremsen einstellt. Die Bremskraftverteilung in diesem Zustand ist durch die Kurve C in Fig. 4 in unbelastetem . Zustand verdeutlicht. Man sieht, daß der Knickpunkt c der Kurve C erheblich höher liegt als der Knickpunkt b, wobei die Kurve C erheblich höher als die ideale charakteristische Kurve A liegt. Daher werden die Hinterräder blockiert.

'O Das vorgenannte Problem wird jedoch durch die

Anordnung der erfindungsgemäßen variablen Drosseleinrichtung 5 gelöst. Gemäß Fig. 1 bleibt der Kolben 20 bei normalem Bremsvorgang in seiner in Fig. 1 gezeigten hinteren Stellung, so daß das Bremsfluid von der Vertiefung 28 "* durch den Koaxialkanal 25, den Raum 27, die Drosselkanäle 23 und den im Durchmesser großen Kanal 24 in die Ventilkammer 3 strömt, aus der das Bremsfluid über die Ventilöffnung 9 zu der Hinterradbremsleitung gelangt. Der Druckabfall zwischen dem Hauptzylinder 13 und den Hinterradzylindern 14b ist vernachlässigbar, so daß die Bremskraftverteilung der charakteristischen Kurve B in Fig. 4 erfolgt, genau wie für den Fall, bei dem ein Bremssystem keine variable Drosseleinrichtung 5 besitzt. Tritt der Fahrer plötzlich das Bremspedal, ergibt sich ein plötzlicher Druckanstieg im Hauptzylinder 13 gemäß Vorbeschreibung, wobei das Bremsfluid durch den Koaxialkanal 25 des Kolbens 20 mit einer höheren Durchflußmenge gezwungen wird, so daß sich eine Druckdifferenz zwischen der Vertiefung 28 und dem Raum 27 stromauf bzw. stromab des Kolbens 20 ergibt, überschreitet diese Druckdifferenz die Vorspannkraft der Feder 26, wird der Kolben 20 nach links bewegt und gegen die Endwand 18 gepreßt, so daß der Raum 27 verschwindet. Demzufolge strömt das Bremsfluid lediglich noch durch die Drosselkanäle 23 in die Ventilkammer 3, so daß der Hydraulikdruck auf der Seite der

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Hinterradzylinder 14b gegenüber dem Hydraulikdruck auf der Seite des Hauptzylinders 13 um einen Betrag abfällt, der der Energie entspricht, die durch das Bremsfluid beim Durchfluß durch die Drosselkanäle 23 verbraucht wird. Damit ist die Druckanstiegsrate in den Hinterradzylindern 14b geringer als diejenige in den Vorderradzylindern 14a. Dieser Bremsvorgang ist durch die Bremskraftverteilungskurve D in Fig. 4 verdeutlicht. Man ersieht, daß die Kurve D in der Anfangsbremsphase einen geringeren Gradienten als die Kurven B und C hat, die den Bremsvorgang bei nicht betätigter variabler Drosseleinrichtung 5 den Bremsvorgang des Systems ohne variable Drosseleinrichtung 5 verdeutlichen.

^ Nach Betätigung der variablen Drosseleinrichtung

in der vorbeschriebenen Weise spricht die Ventilkugel 2 bei Erreichen eines vorbestimmten Verzögerungswertes an und bewegt sich unter Schließen der Ventilöffnung 9 nach vorn. Selbst wenn die Ansprechverzögerung der Ventilkugel 2 die gleiche ist wie bei einem System ohne die variable Drosseleinrichtung 5, ist nach dem Schließen der Ventilöffnung 9 der Hydraulikdruck in den Hinterradzylindern 14b erheblich niedriger als der des Bremssystems ohne variable Drosseleinrichtung 5, da der Hydraulikdruck in den Hinterradzylindern 14b in der vorbeschriebenen Weise

allmählich erhöht wird. Daher knickt die charakteristische Kurve D im Vergleich mit dem Knickpunkt c der charakteristischen Kurve C nahe der idealen charakteristischen Kurve A bei d ab, so daß die Abweichung der Kurve D von der ^ Kurve A auf ein Minimum reduziert wird. Die erfindungsgemäße Anordnung der variablen Drosseleinrichtung 5 löst somit das infolge Ansprechverzögerung der Ventilkugel 2 bedingte Problem der Hinterradblockierung bei plötzlichem

Bremsen.
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In der Fig. 4 bezeichnen die charakteristischen Kurven A¹, B', C und D¹ jeweils die ideale Bremskraftverteilung im belasteten Zustand des Fahrzeugs, und zwar diejenige eines bekannten Bremssystems oder des das Steuerventil nach der Erfindung aufweisenden Bremssystems bei normaler Bremsbetätigung, diejenige des bekannten Bremssystems bei plötzlichem Bremsen und diejenige des das erfindungsgemäße Steuerventil aufweisenden Bremssystems im Falle plötzlicher Bremsung.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist im wesentlichen in ihrem Aufbau gleich der ersten Ausführungsform, die in Verbindung mit den Figuren 1 und 4 erläutert wurde; die Abwandlung liegt in der Anordnung der Ventilkugel 2 und im Aufbau der variablen Drosseleinrichtung. Und zwar ist die Bohrung 17 weggelassen, während sich die Vertiefung 28 an die Ventilkammer 3 anschließt und hydraulisch über den Einlaßkanal 6 mit der Einlaßkammer 4 verbunden ist. Ein hülsenförmiger Hohlkolben 29 mit einem offenen Vorderende sitzt in der Ventilkammer 3 und ist in dieser axial verschiebbar, wobei sich die Ventilkugel 2 innerhalb des Hohlkolbens 29 befindet. In dem rückwärtigen Abschnitt der Umfangswandung der Ventilkammer 3 befinden sich mehrere in

25» gleichem Umfangsabstand angeordnete Nuten 30, die parallel zur Achse des Hohlkolbens 29 verlaufen und hydraulisch mit der Vertiefung 28 über entsprechend schräge Nuten oder Kanäle 31 verbunden sind, die im hinteren Endabschnitt des Hohlkolbens 29 rund um dessen Umfang angeordnet sind.

Durch die rückwärtige Endwand 32 des Hohlkolbens 29 verläuft ein Drosselkanal 33, der die Vertiefung 28 mit dem Hohlraum des Hohlkolbens 29 verbindet. Um den Hohlkolben verläuft eine Vorspannfeder 34, die normalerweise den Hohlkolben 29 nach rechts vorspannt, so daß er an der

hinteren Wand der Ventilkammer 3 anliegt und zwischen dem

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Vorderende des Hohlkolbens 29 und der vorderen Endwand der Ventilkammer 3 einen Raum beläßt. Der Hohlkolben 29 hat in seiner vorderen Hälfte einen verminderten Durchmesser und schafft somit um sich einen ringförmigen Kanal 35. Die Länge des ringförmigen Kanals 35 ist so gewählt, daß sein hinteres Ende die vorderen Enden der Nuten 30 etwas überlappt, so daß die Nuten 30 mit dem Raum der Ventilkammer 3 vor dem Hohlkolben 29 in der in

Fig. 2 ersichtlichen Stellung verbunden sind. 10

Es wird nunmehr die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform näher erläutert. Werden die Bremsen in der üblichen Weise angelegt, wird der Druckanstieg im Hauptzylinder 13 über die Einlaßkammer 4 und die Einlaß-

"15 kammer 6 zu der Vertiefung 28 übertragen, von der der Hydraulikdruckanstieg weiter nicht nur durch den Drosselkanal 33, sondern auch durch die schrägen Nuten 31, die Axialnuten 30 und den ringförmigen Kanal 35 zur Ventilkammer 3 und damit zu den Hinterradzylindern 14b über-

tragen wird. Wie auch bei der ersten Ausführungsform ist der Druckabfall vernachlässigbar, so daß das Steuerventil im wesentlichen in der gleichen Weise arbeitet wie ein bekanntes Steuerventil.

Bei plötzlichem Bremsen strömt das Druckfluid mit größerer Rate durch die Drosselkanäle 33, die Nuten 31 und 30 und den ringförmigen Kanal 35, so daß sich eine Druckdifferenz zwischen der Vertiefung 28 und der Ventilkammer 3 ergibt und der Hohlkolben 29 gegen die Vorspannfeder 34 nach vorn bewegt wird, womit der Fluiddurchfluß durch die Nuten 31 und 30 und den ringförmigen Kanal 35 unterbrochen wird. Demzufolge wird ein weiterer Anstieg des Hydraulikdrucks im Hauptzylinder 13 lediglich durch die Drosselkanäle 33 zu der Hinterradbremsleitung übertragen, wobei der Hydraulikdruck um einen Wert abfällt,

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der der durch das Bremsfluid beim Durchfluß durch den Drosselkanal verbrauchten Energie entspricht. Wie auch im Falle der ersten Ausführungsform, kann eine durch Ansprechverzögerung der Ventilkugel'2 bedingte Abweichung von der idealen charakteristischen Kurve korrigiert werden.

Eines der wesentlichen Merkmale der zweiten Ausführungsform liegt darin, daß der Hohlkolben 29, in dem

"Ό sich die Ventilkugel 2 befindet, vorwärtsbewegt wird, wenn die Bremsen plötzlich angelegt werden, so daß der Arbeitsweg der Ventilkugel 2, d. h. der Abstand zwischen der in Ruhestellung befindlichen Ventilkugel 2 und der Ventilöffnung 9 auf vorteilhafte Weise vermindert werden kann. Auf diese Weise wird nicht nur ein Anwachsen des Hydraulikdrucks in den Hinterradzylindern 14b erheblich bei plötzlichem Bremsen verzögert, es kann auch die Ansprechverzögerung der Ventilkugel auf einen vorbestimmten Verzögerungswert erheblich verkleinert werden, so daß die Bremskraftverteilungscharakteristik mehr als bei der ersten Ausführungsform verbessert werden kann.

Während bei der ersten und der zweiten Ausführungsform die variable Drosseleinrichtung stromauf zur Ventilkugel 2 angeordnet ist, ist sie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 stromab der Ventilkugel angeordnet. Ein Teil des die Ventilöffnung 9 und die Auslaßkammer 7 verbindenden Auslaßkanals 1o ist vergrößert und bildet eine Kolbenkammer 36, in die verschiebbar ein Hohlkolben 37 mit einem offenen Kopfende sitzt. Eine Vorspannfeder 38 ist so eingebaut, daß der Hohlkolben 37 normalerweise in seiner unteren Lage gemäß Fig. 3 festgehalten ist. In der Außenwand des Hohlkolbens 37 ist eine Vielzahl von in gleichem Umfangsabstand angeordneten Nuten 39 ausgebildet; durch die untere Endwand 40 des Hohlkolbens 37 verläuft koaxial

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ein Drosselkanal 41.

Werden die Bremsen in üblicher Weise angelegt, wird der Druckanstieg im Hauptzylinder 13 durch die Ventilkammer 3, die Ventilöffnung 9, die Axialnuten 39 und den koaxialen Drosselkanal 41 des Hohlkolbens 37 zu den Hinterradzylindern 14b übertragen, wobei der Druckabfall zwischen dem Hauptzylinder und den Hinterradzylindern vernachlässigbar ist. Es ist daher der Brems-Vorgang im wesentlichen gleich demjenigen bekannter Bremssysteme ohne variable Drosseleinrichtung 5.

Werden die Bremsen plötzlich angelegt, wird das Bremsfluid durch die Axialnuten 39 und den Drosselkanal mit einer höheren Druchflußrate gezwungen, so daß sich an dem Hohlkolben 37 eine Druckdifferenz ergibt und der Kolben 37 gegen die Vorspannfeder 38 nach oben bis zur Anlage an die obere Wand der Kolbenkammer 36 bewegt wird. Auf diese Weise wird der Fluiddurchgang durch die Axialnuten 39 des Hohlkolbens 37 unterbrochen und das Bremsfluid ausschließlich durch den koaxialen Drosselkanal 41 gezwungen, so daß der Druck abfällt. Es wird auf diese Weise der Druckanstieg in der Hinterradbremsleitung wie auch im Falle der ersten und zweiten Ausführungsform verzögert.

Erfindungsgemäß ist somit eine variable Drosseleinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem schnellen Durchfluß von Bremsfluid bei plötzlichem Bremsen betätigbar ist, so daß der Durchfluß an Bremsfluid vom Hauptzylinder zu den Hinterradzylindern automatisch gedrosselt wird, um in einem vorbestimmten Bereich den durch eine Ansprechverzögerung des Kugelventileinsatzes bedingten Druckanstieg in den Hinterradzylindern zu vermindern.

Gleichgültig, ob die Bremsen normal oder plötzlich betätigt

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werden, sie können stets äußerst stetig angelegt werden.

Die Erfindung liefert somit ein Steuerventil für ein Kraftfahrzeugbremssystem zur Steuerung des Bremsfluiddrucks in den Hinterradzylindern und besitzt eine Einlaßkammer, die mit einem Hauptzylinder verbunden ist, eine Auslaßkammer, die mit den Hinterradzylindern verbunden ist, eine Ventilkammer, die sich sowohl mit der Einlaßkammer als auch mit der Auslaßkammer in hydraulischer Verbindung befindet, wobei die beiden letzteren Kammern durch eine Ventilöffnung verbunden sind. Innerhalb der Ventilkammer befindet sich schwimmend eine Ventilkugel, die die Ventilöffnung schließen kann, wenn die Verzögerung des Kraftfahrzeuge einen vorbestimmten Wert erreicht; es ist ferner ein Differentialkolben vorgesehen, dessen freie Enden in der Einlaßkammer bzw. Auslaßkammer liegen und der durch den Bremsfluiddruck beaufschlagt wird; die Verbesserung besteht darin, daß stromauf oder stromab der Ventilkammer eine variable Drosseleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Durchflußrate des hindurchgehenden Bremsfluids in einer solchen Weise betätigbar ist, daß bei einer einen vorbestimmten Wert übersteigenden Durchflußrate der Durchfluß gedrosselt werden kann, so daß die Abweichung der Bremskraftverteilung von einer idealen Verteilung bei plötzlichem Bremsen vermieden werden kann.

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Claims

T₁EDTKI= - BOHLINO - K.NNS " GnUPE

Dipl.-Chem. Bühling _M Dipl.-lng. Kinne

Dipl.-lng. Grupe

2736051 Bavariaring 4, Postfach 20 24

8000 München 2

Tel.:(0 89)53 96 53-56

Telex: 5 24 845 tipat

cable. Germaniapatent München

10. August 1977 B 8369 case A22O3-O3 Toyota

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Toyota-shi / Japan

Steuerventil für Kraftfahrzeugbremssysteme

Patentansprüche

Steuerventil für ein Kraftfahrzeugbremssystem zur Steuerung des den llinterradzylindern zugeführten Bremsfluiddrucks mit folgenden Teilen: eine mit einem Hauptzylinder (13) verbundene Einlaßkammer (4), eine hydraulisch mit den Hinterradzylindern verbundene Auslaßkammer (7), eine hydraulisch durch einen Einlaßkanal (6) mit der Einlaßkammer und durch eine Ventilöffnung (9) und einen Auslaßkanal (10) mit der Auslaßkammer verbundene Ventilkammer (3) durch eine schwimmend in der Ventilkammer untergebrachte Ventilkugel (2), die unter ihrer eigenen Trägheit nach vorn bewegbar ist, wenn die Verzögerung des Kraftfahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht, und dadurch die Ventil-

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Dresdner Bank (München) Kto. 3β3β «44 Postscheck (Mönchen) Kto. 870-43-804

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Öffnung (9) schließt, und durch einen Differentialkolben (11), der zwischen der Einlaßkammer und der Auslaßkammer angeordnet ist und mit seinen beiden freien Enden mit dem Hydraulikdruck innerhalb der Einlaßkammer bzw. der Auslaßkammer beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch eine variable Drosseleinrichtung (5), die in einem Einlaßkanal oder Auslaßkanal angeordnet ist, der die Ventilkammer (3) mit der Einlaßkammer (4) oder der Auslaßkammer (7) verbindet, wobei diese Einrichtung auf die Durchflußrate des durch den Kanal-strömenden Bremsfluids anspricht, um den Bremsfluiddurchfluß zu drosseln, wenn die Durchflußrate einen vorbestimmten Wert überschreitet.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosseleinrichtung (5) wenigstens zwei Kanäle (23, 24) aufweist, die parallel liegen und den Bremsfluidstrom durch den Einlaßkanal oder Auslaßkanal in wenigstens zwei Ströme unterteilen, wobei ein Ventilkörper (20) vorgesehen ist, der auf die vorbestimmte Durchflußrate des Bremsfluids durch den Einlaßkanal oder Auslaßkanal anspricht, um wenigstens einen der parallelen Kanäle zu schließen.
3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der parallelen Kanäle, der durch den Ventilkörper (20) verschließbar ist, einen Durchmesser hat, der größer als derjenige des anderen parallelen Kanals (23) ist.
4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosseleinrichtung (5) eine Kolbenkammer (17) aufweist, deren eines Ende mit einer Endwand (18) geschlossen ist, durch die sich die parallelen

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Kanäle (23, 24) erstrecken, die die Kolbenkammer mit der Ventilkanuner (3) verbinden, während das andere Ende der Kolbenkammer über den Einlaßkanal (6) mit der Einlaßkammer (4) verbunden ist, wobei in der Kolbenkammer verschiebbar ein Kolben (20) sitzt, dessen eines Ende mit der Endwand der Kolbenkammer in Arbeitsberührung treten kann und durch den sich ein Axialkanal (25) erstreckt, dessen eines offenes Ende lediglich mit den anderen parallelen Kanälen (23) in hydraulischer Verbindung steht, wenn dieses eine Ende des Kolbens mit der Endwand (18) der Kolbenkammer in Berührung ist, während das andere offene Ende des Kanals (25) stets mit dem Einlaßkanal (6) verbunden ist, und wobei der Kolben durch eine Vorspannfeder (26) belastet ist, die ihn in Richtung auf den Einlaßkanal (6) vorspannt.
5. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosseleinrichtung (5) eine in dem Einlaßkanal (6) oder Auslaßkanal (10) befindliche Kolbenkammer aufweist, ferner einen Hohlkolben (32), der ein offenes Vorderende und ein geschlossenes hinteres Ende hat und axial verschiebbar in der Kolbenkammer sitzt, wobei das offene Vorderende des Hohlkolbens auf der Auslaßseite der Kolbenkammer mit einer Endwand in Arbeitsberührung bringbar ist und wobei ein Parallelkanal aus einer Mehrzahl von axialen Nuten (30) besteht, die rund um den hohlen Kolben ausgebildet sind und den in der Kolbenkammer hinter dem Hohlkolben befindlichen Raum mit dem innerhalb der Kolbenkammer auf der Vorderseite des Hohlkolbens befindlichen Raum verbinden, während die anderen parallelen Kanäle (33) durch eine am geschlossenen hinteren Ende des Hohl-

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kolbens befindliche Wandung gehen und stets den Raum innerhalb der Kolbenkammer hinter dem Kolben mit dem Inneren des hohlen Kolbens verbinden und wobei eine Vorspannfeder (34) vorgesehen ist, um den Hohlkolben in Richtung auf die Kolbenkammer vorzuspannen.
6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenkammer (36) im Auslaßkanal (10) vorgesehen ist und sich in deren Einlaß mit der Ventilkammer (3) über die Ventilöffnung (9) und deren Auslaß mit der Auslaßkammer in Verbindung befindet, wobei die Vorspannfeder (38) innerhalb des Hohlkolbens (37) untergebracht ist und zwischen der auf der Auslaßseite befindlichen Endwand der Kolbenkammer und der geschlossenen hinteren Endwand (40) des Hohlkolbens angeordnet ist.
7. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosseleinrichtung (5) einen Hohlkolben (32) mit einem offenen vorderen Ende und einem geschlossenen hinteren Ende besitzt, der axial verschiebbar in der Ventilkammer (28) sitzt, wobei das offene vordere Ende mit einer auf der Seite der Ventilöffnung (9) gelegenen Endwand in Arbeitsberührung bringbar ist und wobei die Ventilkugel (2) schwimmend innerhalb des hohlen Kolbens untergebracht ist und einer der parallelen Kanäle aus wenigstens einer um den hohlen Kolben ausgebildeten Nut (30) besteht, die den Einlaßkanal (6) mit dem in der Ventilkammer vor dem Kolben befindlichen Raum verbindet, während der andere parallele Kanal (33) durch die Endwand des hohlen Kolbens geht und stets den Einlaßkanal mit dem Inneren des hohlen Kolbens und damit

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mit der Ventilkammer (3) verbindet, wobei eine Vorspannfeder (34) vorgesehen ist, die normalerweise den Kolben in Richtung auf den Einlaßkanal (6) vorspannt.

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