DE2811005A1

DE2811005A1 - Regelventil fuer fahrzeug-bremssysteme

Info

Publication number: DE2811005A1
Application number: DE19782811005
Authority: DE
Inventors: Atushi Fujii; Hitoshi Kubota
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1978-10-12
Also published as: JPS53133976U; GB1590208A; JPS5753721Y2; FR2385567B1; DE2811005C2; FR2385567A1

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTEP Nissan

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Regelventil für Fahrzeug-Bremssysteme gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Zahlreiche heutige Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge weisen ein Fluidbremssystem mit geteilten Bremskreisen auf, bei dem ein Hauptzylinder mit den Radbremszylindern über zwei unabhängige Fluidkreise verbunden ist, so daß ein Ausfallen des Bremssystems verhindert wird. Bei derartigen Bremssystemen werden zwei getrennte Regelventile in den beiden Bremskreisen vorgesehen. Diese getrennten Systeme erfordern in erheblichem Maße Raum und Montagezeit.

Es ist daher auch bekannt, die beiden Regelventile für die beiden Bremskreise in einem Gehäuse zusammenzufassen. Die beiden Regelventile liegen parallel nebeneinander in dem Gehäuse und werden durch eine gemeinsame Feder beaufschlagt, die sich auf einem Federsitz abstützt, der auf einer festen Führungsachse geführt ist. Der Federsitz weist einen ringförmigen Flansch auf, gegen den die Feder anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite stützt sich der Flansch an den Enden von Stößelkolben der beiden Regelventile ab.

Üblicherweise bestehen Herstellungs- und Montagetoleranzen in der Gesamtlänge zwischen den beiden Ventilanordnungen. ■ Selbst geringfügige Unterschiede haben zur Folge, daß der Zeitpunkt, an dem die Ventile öffnen und schließen, für beide Ventile unterschiedlich ist, obgleich ein gleicher Fluiddruck von dem Hauptzylinder abgegeben wird. Dadurch ergibt sich ein Unterschied des Bremsdruckes zwischen den beiden Radzylindern. Die beiden Hinterräder werden unterschiedlichen Bremskräften ausgesetzt. Die Herstellungs- und Montagegenauigkeit muß daher in unwirtschaftlicher Weise gesteigert werden, damit dieser gefährliche Zustand vermieden wird.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein zusammengefaß-

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tes Regelventil mit zwei Ventilen für jevreils einen Bremskreis eines Mehrkreisbremssystems zu schaffen, das es gestattet, den Bremsdruck der Räder trotz bestehender Herstellungs- und Montage-Ungenauigkeiten der beiden Ventile gleich zu halten.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Das erfindungsgemäße, zusammengefaßte Regelventil der zuvor erwähnten Art ist so ausgebildet, daß ein Federsitζ für eine gemeinsame Ventilfeder beider Regelventile einen hohlen, zylindrischen Abschnitt aufweist, der gleitend auf einer feststehenden Führungsachse geführt ist und mit dem äußeren Umfang der Führungsachse einen ringförmigen Zwischenraum bildet, der unter einem vorgegebenen Kegelwinkel in Richtung der Regelventile zusammenläuft.

Beim Ausfallen eines Bremskreises bewirkt das Regelventil des anderen Bremskreises einen Ausgleich der Bremskraft über den anderen Bremszylinder.

Das erfindungsgemäße Regelventil umfaßt einen Tandemhauptzylinder mit zwei Auslässen, Bremszylinder für die vorderen und hinteren Räder, zwei Bremskreise, deren erster Bremskreis einen Auslaß des Hauptzylinders mit wenigstens einem der vorderen und einem der hinteren Bremszylinder verbindet, und einem zweiten Bremskreis, der den anderen Auslaß des Hauptzylinders mit wenigstens einem der vorderen und einem der hinteren Bremszylinder in Verbindung setzt, und zwei Regelventile, die in einem Gehäuse parallel nebeneinander angeordnet sind. Jedes der Regelventile befindet sich in jeweils einem Bremskreis in einer Position zwischen dem Hauptzylinder und einem der hinteren Bremszylinder und regelt den Fluiddruck, der an die

J5 hinteren Bremszylinder gelangt. Die Regelventile weisen langgestreckte Stößelkolben auf, die durch eine gemeinsame Ventilfeder beaufschlagt sind, wenn die Ventile sich in geöffneter

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Stellung befinden. Die Ventilfeder wird durch einen Ventilsitz abgestützt, der die Stößelkolben erfaßt. Der Ventilsitz ist in Richtung des einen oder anderen Stößelkolbens über einen vorgegebenen Winkel kippbar, so daß Abmessungsunterschiede zwischen den Regelventilen aufgrund von Herstellungsund Montagetoleranzen ausgeglichen werden. Wenn jedoch ein Bremskreis ausfällt, wirkt die Feder auf den Stößelkolben des intakten Systems.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil.

Das Fluid-Bremssystem umfaßt einen Tandemhauptzylinder 10 beliebiger herkömmlicher Bauart, der durch Niederdrücken eines Bremspedals 12 beaufschlagt wird. Die beiden nicht näher bezeichneten Fluid-Auslasse sind direkt mit den Bremszylindern 14,16 der nicht gezeigten rechten und linken Vorderräder verbunden. Weiterhin steht der Tandemhauptzylinder mit den hinteren Bremszylindern 18 und 20 der nicht gezeigten rechten und linken Hinterräder über eine erfindungsgemäße Regelventilanordnung in Verbindung, die anschließend erläutert werden soll. Zwischen dem Tandemhauptzylinder und den hinteren Bremszylindern 18,20 befindet sich ein Ventilgehäuse 30 mit zwei parallelen Ventilbohrungen 32,33. Die Ventilbohrung 32 steht mit einem Auslaß des TandemhauptZylinders über einen Einlaß 34 und mit dem linken hinteren Bremszylinder 20 über einen Aus-

.30 laß 35 in Verbindung, so daß eine erste Fluidübertragungsleitung gebildet wird. In gleicher Weise wird eine zweite Fluidübertragungsleitung durch den anderen Auslaß des Tandemhauptzylinders, einen Einlaß 36, die Ventilbohrung 33, einen Auslaß 37 und den hinteren rechten Bremszylinder 18 gebildet.

Es handelt sich also um ein Diagonal-Bremssystem zur Absicherung gegen Bremsversagen. Es könnte jedoch auch jedes andere Mehrkreisbremssystem verwendet werden.

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Zwei Regelventile 38 und 39 in den Ventilbohrungen 32,33 sind gleich aufgebaut, so daß nur das Regelventil 38 erläutert werden soll. Ein Stößelkolben 40 liegt gleitend in der Ventilbohrung 32 und nimmt nahezu die gesamte Länge der Ventilbohrung ein. Der Stößelkolben weist einen Abschnitt 40a großen Durchmessers auf, der in die Ventilbohrung 32 eingepaßt ist, sowie einen Abschnitt 40b kleineren Durchmessers auf, der am Übergang zu dem Abschnitt größeren Durchmessers eine Schulter 40c bildet. Der Stößelkolben 40 ist mit einer Sackbohrung 41 versehen, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Abschnitts größeren Durchmessers erstreckt. Ein ringförmiger Ventilsitz 43 ist an dem Stößelkolben am offenen Ende der Sackbohrung 41 befestigt. Die Sackbohrung nimmt ein Tellerventil mit einem Kopf 42 und einem Schaft 45 auf, der sich durch eine kleine, nicht näher bezeichnete öffnung in dem Ventilsitz 43 erstreckt und gegen die innere Wandfläche des Gehäuses 30 anschlägt. Der Kopf 42 ist durch eine Feder 44 in Richtung des Ventilsitzes 43 vorgespannt. Wenn der Stößelkolben nach rechts in der Zeichnung verschoben wird, gelangt der Kopf 42 gegen den Ventilsitz 43 aufgrund der Federwirkung der Feder 44, und der Schaft 45 tritt aus der Bohrung in dem Ventilsitz aus.

Der Ventilsitz 43 ist mit einer Radialbohrung 46 zur Verbindung der Sackbohrung 41 mit der Ventilbohrung 32 versehen. Eine Hülse 48 liegt in der Ventilbohrung 32 um den Abschnitt 40b verringerten Durchmessers herum und bildet mit diesem einen Ringraum 50. Die Hülse 48 weist ebenfalls eine Radialbohrung 49 auf. Eine weitere Radialbohrung 47 des Stößelkolbens verbindet die Sackbohrung 41 mit dem Ringraum 50. Auf diese Weise wird die Fluidbahn von dem Tandemhauptzylinder zu dem Bremszylinder 20 durch den Einlaß 34, die Radialbohrung 49, den Ringraum 50, die Radialbohrung 47, die Sackbohrung 41, die Radialbohrung 46 und den Auslaß 35 gebildet. M;

Das Ende 4Od des Stößelkolbens, das dem Ventilsitz 43 gegenüberliegt, ragt aus dem offenen Ende der Ventilbohrung 32

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heraus und wird durch einen Ventildeckel 51 fluiddicht geführt.

Die beiden Stößelkolben 40,40' werden durch eine gemeinsame Feder beaufschlagt, die nunmehr erläutert werden soll. Eine Führungsachse 63 ist in das Gehäuse zwischen den beiden Ventilbohrungen eingesetzt und trägt gleitend einen Federsitz 62. Der Federsitz 62 besteht im wesentlichen aus einem hohlen zylindrischen Abschnitt 64 und einem ringförmigen Flansch

66. Der ringförmige Flansch 66 stützt sich auf einer Seite an den Kolbenstößeln 40,40' ab. Eine Ventilfeder 67 liegt zwischen der gegenüberliegenden Seite des Flansches 66 und einem Federteller 65, der am anderen Ende der Führungsachse 63 befestigt ist. Zwischen der inneren Bohrung des zylindrischen Abschnitts 64 und der Führungsachse 63 befindet sich eine Buchse 68 aus Harzmaterial, die die Gleitbewegung des Federsitzes 62 auf der Führungsachse erleichtert. Auf diese Weise übt die Ventilfeder 67 eine Kraft nach links in der Zeichnung über den Federsitz 62 aus, durch die die Tellerventile 42,42' von den Ventilsitzen 43,43* in einer in der Zeichnung gezeigten Ruheposition gehalten werden.

Erfindungsgemäß weist die Buchse 68 einen geringen Abstand · oder ringförmigen Zwischenraum 69 zu der äußeren Oberfläche der Führungsachse auf. Die Buchse 68 verläuft kegelförmig in Richtung des Endes der Führungsachse auf der Seite der Steuerventile. Der ringförmige Zwischenraum 69 nimmt nach und nach im Durchmesser in Richtung des Flansches 66 ab. Wenn keine Buchse verwendet wird, ist die Bohrung des zylindrischen Abschnitts 64 in der gleichen Weise ausgebildet.

Es kann nun ein Unterschied zwischen den Abständen h und h' von der Endfläche des Gehäuses 30 zu den Enden der Kolbenstößel 40,40' bestehen. Dieser Unterschied kann auf unvermeidbare Herstellungs- und Montagetoleranzen bei der Herstellung der Kolbenstößel, der Montage des Ventilkopfes, Schaftes und Sitzes in den Kolbenstößel etc. zurückgehen. In die-

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sem Falle ist der Federsitz 62 leicht in Bezug auf die Mittelachse der Führungsachse in der gezeigten Ruheposition der Ventile gekippt.

Der Kegelwinkel im Inneren der Buchse oder des zylindrischen Abschnitts ist so bemessen, daß die folgenden Anforderungen erfüllt werden:

1. Bei dem maximalen zulässigen Unterschied zwischen den Abständen h und h¹ sollte die innere Oberfläche der Buchse oder des zylindrischen Abschnitts den Hauptteil des äußeren Umfangs der Führungsachse nicht berühren.

2. Beim Ausfallen einer Bremsleitung und bei Ruhestellung eines Regelventils sollte die innere Oberfläche der Buchse oder des zylindrischen Abschnitts mit der Führungsachse in Berührung kommen, bevor das andere Sicherheits-Regelventil geschlossen ist, so daß die Kraft der Feder 67 nur auf den Stößelkolben des intakten Regelventils einwirkt, während der Stößelkolben des ausgefallenen Kreis von dem ringförmigen Flansch getrennt wird.

Das oben beschriebene Bremssystem arbeitet in folgender Weise.

Jeder Stößelkolben weist eine größere, druckbeaufschlagte Fläche b₁ und eine kleinere, druckbeaufschlagte Fläche b_ auf. Wenn das Bremspedal 12 niedergetreten wird und den Tandemhauptzylinder 10 betätigt, wird das Fluid unter dem Druck P_M1 und P„ direkt an die vorderen Bremszylinder 14,16 der rechten und linken Vorderräder weitergeleitet. Zur gleichen Zeit erreicht der Druck P^₁ den Einlaß 34 des Regelventils 38, und der Druck P_M2 gelangt an den Einlaß 36 des anderen Regelventils 39. Da die Ventile noch offen sind, gelangt das Fluid durch die Ventilbohrungen 32,33 zu den jeweiligen hinteren Bremszylindern 18,20 durch die Auslässe 35 und 37. Wenn ein Fluiddruck P_M und eine Federkraft F entgegengesetzt auf die Kolbenstößel einwirken, ergibt sich die folgende Gleichung

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P_M x b₂ = (1/2)F.
Wenn P_M1 = l>_m = P_M ist, so gilt

"P —

M 2b₂ *

Daher befindet sich das Fluid unter dem Druck P_R1, P_R2/ (P_R1 = P_R2 = P_R), der gleich den Drücken P_M1, P_M2 ist, und das Fluid wird jeweils an die hinteren Bremszylinder durch

die Auslässe 35,37 abgegeben.

Wenn der Fahrer das Bremspedal weiter niedertritt, bis die Beziehung gilt

Pj, χ b, > (

bewegen sich die Stößelkolben nach rechts in der Zeichnung. Die Ventilsitze 43,43' treffen sodann mit den Ventil-Köpfen 42,42' zusammen und unterbrechen die Verbindung zwischen dem

Einlaß und dem Auslaß der Ventilbohrungen 32,33. Daher wird kein Fluid mehr an die hinteren Bremszylinder 18,20 übertragen. Der Fluiddruck P_M gelangt an die ringförmige Schulter 40c, d.h. die größere druckbeaufschlagte Fläche b.. Es gilt

daher
25

P_M (b. - b₉) + (1/2)F = P₁Jd₁ ,

JMIz Ki

daraus ergibt sich

- ^b1 " ^b2 .. _{r +}JL_ ₍₁₎

R b- M 2b..

Wenn der Fluiddruck P,, weiter durch Niedertreten des Brems-

pedals erhöht wird, nimmt der Stößelkolben wieder die Ausgangsposition ein und öffnet die Ventile 42,42'. Folglich

kann der Druck Ρ_Ώ, der an die hinteren Bremszylinder 18,20

b — b
gelangt, langsam um _1 2 in Bezug auf einen plötzlichen

^b1

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Anstieg des Drucks P_M erhöht werden, so daß das Bremsverhalten wirksam kontrolliert wird.

Der zuvor erwähnte Unterschied zwischen den Abständen h und h¹ kann wirksam kompensiert werden durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Buchse 69 und der Führungsachse 63. Wenn die Buchse oder der zylindrische Abschnitt die Führungsachse über ihre gesamte Länge ohne Abstand umgeben wurden, v/ürde die Ventilfeder auf den Kolbenstößel mit dem größeren Abstand h oder h¹ stärker einwirken als auf den anderen Kolbenstößel, so daß ein unterschiedlicher Ausgangsdruck P₀ an die entsprechenden Bremszylinder gelangen würde. Erfindungsgemäß kann der Federsitz leicht kippen, ohne die Führungsachse zu berühren, da der kegelförmige Zwischenraum zwischen der Buchse oder dem zylindrischen Abschnitt der Führungsachse vorgesehen ist. Daher ist die Wirkung der Feder auf beide Stößelkolben gleichmäßig.

Wenn eine der Bremsleitungen, beispielsweise diejenige des vorderen Bremszylinders 16 ausfällt, bleibt das Regelventil 39 in seiner Ruheposition, die in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn der Fluiddruck in der anderen Bremsleitung ansteigt, bewegt sich der Stößelkolben 40 nach rechts in der Zeichnung entgegen der Wirkung der Ventilfeder 67, wie bereits beschrieben wurde. Der Federsitz 62 wird dabei gekippt, bis die innere Oberfläche der Buchse 68 in Berührung mit der äußeren Oberfläche der Führungsachse 6 3 gebracht wird. Der Federsatz mit dem ringförmigen Flansch gibt das vordere Ende des Stößelkolbens 40' frei und wird weiter auf der Führungsachse verschoben, bis das Ventil 42 geschlossen wird. Es ist erkennbar, daß dann die Federkraft nur auf den Stößelkolben 40 einwirkt.

Es gilt daher die Gleichung

^b1 " ^b2 F
ρ = -L- ?_ p ₊ F

R b₁ M b₁
Daher entwickelt nur ein Regelventil einen starken Bremsdruck,

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der ausreicht, um den Druckverlust im anderen Bremssystem auszugleichen. Beim weiteren Niederdrücken des Bremspedals zur Erhöhung des Bremsdruckes P steigt der Druck P um 1 " 2 an, wie es bei der üblichen Arbeitsweise mit zwei 1 Regelventxlen der Fall ist.

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Claims

w«i" 7

!'G23-77172

H. März 1978

Nissan Motor Company, Limited No. 2 ₇ Takara-machi, Kanagawa-ku,
Yokohama City, JAPAN

Regelventil für Fahrzeug—Bremssysteme

PRIORITÄT: 31. März 1977, JAPAN, No. 52-39716

PATENTANSPRÜCHE

y Regelventil für Fahrzeug-Bremssysteme mit einem Tan-Säemhauptzylinder mit zwei Auslassen, Bremszylindern für vordere und hintere Räder, zwei Fluid-Bremskreise mit einem ersten Bremskreis, der einen Auslaß des Tandemhauptzylinders mit wenigstens einem der vorderen Bremszylinder und einem der hinteren Bremszylinder verbindet, und einem zweiten Bremskreis, der den anderen Auslaß des Tandemhauptz.ylinders mit wenigstens einem der vorderen Bremszylin der und wenigstens einem hinteren Bremszylinder verbindet, und mit zwei Regelventilen, die parallel nebeneinander in ei-

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nem Gehäuse liegen und in die Bremskreise in einer Position zwischen dem Tandemhauptzylinder und jeweils einem der hinteren Bremszylinder zur Regelung des den hinteren Bremszylinder zugeführten Fluiddrucks eingeschaltet sind, welche Re-'. ije I ventile langgestreckte Kolbenstößel aufweisen, die durch tiiiie gemeinsame Ventilfeder in die geöffnete Ventilposition vorgespannt sind, gekennzeichnet durch einen Ventilsitz (62) zum Abstützen der Ventilfeder (67), der die iltößelkolben (40) erfaßt und in Richtung des einen oder an- «leren Stößelkolbens über einen vorbestimmten Winkel kippbar ist.
2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (62) auf einer in der Wand des Ventilgehäuses (30) befestigten Führungsachse (63) mit einem zylindrischen Abschnitt (64) gleitend geführt ist und einen ringförmigen Flansch (66) aufweist, der die Ventilfeder (67) abstützt, und daß zwischen der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts (64) des Federsitzes (62) und der äußeren Oberfläche der Führungsachse (63) ein ringförmiger Zwischenraum (69) gebildet ist, der mit einem vorgegebenen Winkel kegelförmig in Richtung der Regelventile (38,39) zusammenläuft.
3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel derart gewählt ist, daß der Federsitz (62) zum Ausgleich der maximal auftretenden Abmessungstoleranz ausreichend bis zur Berührung zwischen Führungsachse (63) und zylindrischen Abschnitt (64) kippbar ist, jedoch beim Ausfallen eines Bremskreises gegen die Führungsachse (63) fest anliegt.
4. Regelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (64) des '■'> Federsitzes (62) eine Buchse (68) im Inneren aufnimmt, die ihrerseits einen ringförmigen Zwischenraum (69) mit der äußeren Oberfläche der Führungsachse (63) bildet.

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5, Regelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Stößelkolben (40,40') innerhalb der Ventilbohrungen (32,33) der i'i.i'fe I ventile unterschiedliche druckbeaufschlagte Flächen '» aulweUit, daß ein Ventil mit einem Ventilkopf (42,42') in einer Sackbohrung (41,41") innerhalb der Stößelkolben angeordnet ist, daß ein Ventilsitz (43,43') an den Stößelkolben Jji-il-estifjt ist, und daß eine Anzahl von Bohrungen (46,47,49) sau; Herstellung einer Fluxdverbxndung von den Einlassen (34, Iu Jb) zu den Auslassen (35,37) der Regelventile in der geöffneten Stellung vorgesehen sind.