DE2820047A1

DE2820047A1 - Bremskraftsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2820047A1
Application number: DE19782820047
Authority: DE
Inventors: Roger E Doerfler
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1977-05-06
Filing date: 1978-05-08
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2389522A1; FR2389522B1; IT1094740B; CA1107793A; GB1603756A; IT7823128A0; DE2820047C2

Description

Bremskraftsteuervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Breitiskraftsteuervorrichtung zum Begrenzen und Aufteilen des Bremsdruckes an die Radbremszylinder eines Fahrzeuges unter bestimmten Bedingungen.

Bekannte Vorrichtungen zum Einstellen des Bremsdruckes bestehen aus Druckreduzierventilen mit fester Einstellung. Sie funktionieren im Verhältnis der druckbeaufschlagten Ventilflächen und können somit nur linear auf einen linear eingesteuerten Druck ansprechen. Wenn ferner das Reduzierverhältnis nach Eins oder Null strebt, so treten erhebliche Schwierigkeiten in der Konstruktion auf sowie auch im Betrieb innerhalb der vorbestimmten Betriebsbedingungen.

Die vorliegende Erfindung zielt deshalb darauf ab, die Nachteile der bekannten Bremskraftsteuergeräte zu vermeiden. So liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, darüber hinaus eine Bremskraftsteuervorrichtung so auszubilden, daß mit ihr ein nichtlineares Programmieren des Bremsdruckes für die Radbremszylinder möglich ist. Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht dahingehend eingeschränkt sein, daß sie in Abhängigkeit von festen Druckbeaufschlagungsflächen wirksam ist, somit kein festes Druckumsetzverhältnis besitzt, wobei im Betrieb von Federkräften Gebrauch gemacht wird.

Ferner soll die erfindungsgemäße Bremskraftsteuervorrichtung ent-

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weder ein lineares oder ein nichtlineares Aufteilen der Bremskraft ermöglichen. Darüber hinaus soll die Bremskraft einstellbar sein und soll die Vorrichtung bei möglichst unterschiedlichen Fahrzeuggrößen, Gewichten und Beladungen verwendbar sein.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche, insbesondere des Anspruchs 1 gelöst. So werden zwei Federn verwendet, die eine bestimmte Differentialkraft ergeben, um so die Durchströmung der Bremsflüssigkeit durch ein Ventil zu proportionieren. Die Federn, deren Kennlinie entweder linear oder variabel sind, arbeiten mit einem Kolben und einem Ventil zusammen, um auf diese Weise das gewünschte lineare und/oder nichtlineare Bremsdruckverhalten hervorzurufen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform,

Figuren 4 graphische Darstellungen des Bremsdruckverlaufes, bis 9

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Figuren 10 und Schnitte durch zwei weitere Ausführungsformen 11 der Erfindung,

Fiauren 12 und graphische Darstellungen des Bremsdruckver-1 3 laufes mit den Vorrichtungen der Figuren 10

und 11 und

Figur 14 eine weitere Abwandlung der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Kolben 20 in einem Gehäuse 22 angeordnet, neben der zwei kleinere Kammern 26 und 28 liegen. Der Kolben 20 erstreckt sich durch alle drei Kammern im Gehäuse 22. Die linke Kammer 26 hat einen Einlaß 30, der mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist und den Einlaßdruck P₁ erhält. Ein Ende des Kolbens 20 liegt in der Kammer 26 und hat einen Querschnitt A₁, der von P₁ beaufschlagt wird. Das andere Ende des Kolbens 20 erstreckt sich durch das Gehäuse 22 nach außen und ist mit dem atmosphärischen Druck P₇. beaufschlagt.

Ein O-Ring 34 ist als Dichtelement um den Kolben 20 in einer Nut angeordnet und verhindert den Durchgang von Flüssigkeit zwischen den Kammern 24 und 26. Ebenso ist ein O-Ring 38 in der Nut 40 rechts im Gehäuse 22 angeordnet, so daß Flüssigkeit aus der Kammer 28 nicht am Gehäuseende austreten kann.

Die rechte Kammer 28 hat einen Einlaß 32, der ebenfalls an den Hauptbremszylinderdruck P₁ angeschlossen ist. Der Druck in der Kammer 28 pflanzt sich durch die öffnung 42 in die mittlere

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Kammer 24 fort. Der Auslaß 44 führt zu den Radbremszylindern des Fahrzeuges.

In der Kammer 24 sind zwei Federn 46 und 48 koaxial zum Kolben 20 angeordnet. Ein Federteller 50 ist fest mit dem Kolben 20 verbunden und dient als Sitz für das eine Ende der Federn 46 und 48. Das andere Ende der Feder 46 liegt an der Wandung 52 des Gehäuses 22 an, während das andere Ende der Feder 48 einen becherförmigen Federhalter 54 aufnimmt, der auf dem Kolben 20 vorgesehen ist. Die äußere Feder 46 ist vorbelastet und wirkt mit einer Kraft F₁ gegen das Gehäuse 22 und drückt den Kolben 20 nach links. Die innere Feder 48 ist nicht vorbelastet und ist somit im ungespannten Zustand, wenn sie zwischen dem Federteller 50 und dem Federhalter 54 liegt (wobei Federteller und Federhalter in der in Figur 1 dargestellten Lage sind). Ein ringförmiges Dichtelement 56 ist am Kolben 20 vorgesehen und ist vom Federhalter 54 gehalten. Die Dichtung 56 und der Federhalter 54 sind auf dem Kolben verschiebbar angeordnet. Ist die Bremskraftsteuervorrichtung in Betrieb, so wirkt die Dichtung 56 mit der Wandung 52 an der öffnung 42 zusammen, um ein Ventil 58 zu bilden.

Die freie Länge der Feder 48 zuzüglich der Dicke der Dichtung 56, des Federhalters 54 und des Ventilsitzes 50 sind geringer als die Länge der mittleren Kammer 24 im Gehäuse 22. So ist für eine Verbindung zwischen den Kammern 24 und 28 durch die öffnung 42 gesorgt, wenn der Einlaßdruck P.. niedrig ist.

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— Q —

Wird im Bremssystem Druck eingesteuert, der so an den Einlassen 30 und 32 wirksam wird, so wird der Kolben 22 mit einer Kraft gleich P₁A. beaufschlagt und nach rechts gedrückt. Dem wirkt die vorbelastete Feder 46 mit der Kraft F entgegen. Wenn diese Kräfte gleich werden, d.h. wenn P₁A₁ -F₁/ so ist der Kolben 20 im Gleichgewicht und drückt die verschiebbare Dichtung 56 gegen die Wandung 52. Dies erfolgt bei einem vorbestimmten Druckpegel, bei dem das Ventil 58 schließt und die Verbindung zwischen dem Einlaß 32 und dem Auslaß 44 unterbrochen wird. Um einen besseren Ventilsitz zwischen der Dichtung 56 und der Wandung 52 zu erreichen, ist eine ringförmige Dichtlippe bzw. ein Vorsprung 60 am Umfang der Bohrung 42 vorgesehen.

Befindet sich der Kolben 20 im Gleichgewicht, d.h. wirken gleiche Drücke in der Einlaß- und in der Auslaßkammer, so bewirken alle inkrementalen Druckanstiege in den Einlassen 30 und 32 eine Kraft Δ.Ρ.Α.. Verschiebt sich der Kolben 20 infolge der Kraft A P₁A., so erzeugen die beiden Federn 46 und 48 eine Gegenkraft F_T, um das Gleichgewicht wieder herzustellen. Hier gilt folgender Ausdruck :

^ΔΡ1^Α1 = ^FT (1)

Die gesamte Federgegenkraft F besteht aus der Kraft F₁ der Feder 46 und der Kraft F₂ der Feder 48, also

(2)

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Verschiebt sich der Kolben 20 nach rechts um den Abstand Δ d, so ändern sich die Federkräfte F und F„ als Funktion ihrer Auslenkung wie auch die Federkonstanten R₁ und R₃.

^F1 =^Δά ^R1 (3)

Ad 1

oder ^F2 ^=Δά ^R2 (4)

Ad

Da die gesamte Federkonstante R der parallel belasteten Federn gleich der Summe der einzelnen Federkonstanten R₁ + R2 ist, gilt die Gleichung:

^T _ 5_T oder ^FT = 4 d R^ (5)

1 ~ Ad ^l

In der Annahme daß

T
xjT~ ⁼ K₁, (6)

wobei K₁ eine Konstante ist, ergibt die Substitution der Gleichung (4) und (5) in die Gleichung (6) die folgende Gleichung:

(7)

Ad R₂

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Werden die Gleichungen (6) und (7) gleichgesetzt, so

^RT (8)

und die resultierende Gleichung wird nach F₃ aufgelöst:

(9)

dann wird die Gleichung (1) in die Gleichung (9) substituiert und liefert den folgenden Ausdruck:

Am Ventil 58 wirkt der Kraft F_ der Feder 48 eine Kraft entgegen, die durch Δρ.. hervorgerufen wird, die gegen die Ringfläche A„ wirkt (gleich dem Querschnitt der Bohrung 42 außerhalb des Kolbens 20). Innerhalb weiter Bereiche im Verhältnis der Flächen A₁ und A„ ist die Kraft F₂ kleiner als die von 2JlP₁A₂ erzeugte Kraft. So öffnet der Druck das Ventil 58, es erfolgt ein Druckanstieg in der Auslaßkammer 24 und wird eine Kraft Δ P_nA₁ entgegen

κ. ι

h~ erzeugt. Im Gleichgewichtszustand ist:

S""* P = O=P + Ap 1 — .Δ Ρ Δ Mil

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Aufgelöst nach F₉, ergibt sich

und Gleichung (10) in (12) eingesetzt ergibt:

A-(AV _ ρ } = A P Ά I — I MT)

-AP_R) -4P₁ (^l (14)

Da das Verhältnis der Flächen A₁ und A- konstant ist gelangt man zu folgender Gleichung:

K₂ (AP₁ -4p_r> = AP₁(^i. (15)

Indem man Gleichung (15) ordnet und vereinfacht ergibt sich:

^PR =

In dieser letzten Gleichung ist PoZP₁ das Proportionalverhältnis der Vorrichtung und K_? ist das Verhältnis der Flächen, die für eine bestimmte Konstruktion gewählt worden sind. Somit erhält

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man mit einem bestimmten Flächenverhältnis des Ventils ein Proportionalverhältnis, das auch geändert werden kann, indem man die Federkonstanten R₁ und R„ ändert.

I "

Die Auswirkung einer Änderung der Federkonstanten der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist in den graphischen Darstellungen der Figuren 4 bis 8 erläutert. Sind beispielsweise beide Federkonstanten R. und Rp linear, so wird der in Figur 4 dargestellte Druckverlauf in die Radbremszylinder eingesteuert. In dieser Darstellung zeigt die Linie I den Druckverlauf, wonach der Druck gleichmäßig an die Vorder- und Hinterradbremszylinder geführt wird. Punkt A ist der Knickpunkt, d.h. dort begrenzt die Vorrichtung den Bremsdruck. Der gesteuerte Druckverlauf ist durch die Linie II angezeigt.

Die gesamte Federkonstante F^ kann nur bis zu einem Maximaldruck wirksam sein, bei dem der Kolben 20 angehalten wird. Ist die äußere Feder 46 so bemessen, daß ihre Windungen an einem bestimmten Punkt in Anlage aneinander geraten und somit den Kolben 20 stoppen₇ so bleibt die Kraft F₂ der inneren Feder 48 für alle zusätzlichen Eingangsdruckanstiege konstant. Dies ist in Figur 5 gezeigt, in der am Punkt B die Feder 46 durch Anliegen ihrer Windungen versteift. Die Fortsetzung der Linie II hinter dem Punkt B verläuft parallel zur Neigung der Linie I und die Vorrichtung wirkt nunmehr allein als Rückschlagventil in dieser Betriebsphase.

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Figur 6 illustriert die Situation, in der die Vorrichtung so bemessen ist, daß die innere Feder 48 an einem bestimmten Punkt, nämlich dem Punkt B auf der Linie II versteift. Hier bleibt das Ventil 58 geschlossen, auch wenn der Einlaßdruck P₁ sich weiter erhöht und der Auslaßdruck bleibt auf einem konstanten Wert für den Rest des Bremsvorganges.

Es ist auch möglich, entweder eine oder beide Federn 46 und 48 mit veränderlicher Steigung zu wickeln. Bei einer solchen Feder verringert sich die Anzahl der aktiven Windungen, wenn die Feder zusammengedrückt wird. Die Feder erhält somit eine ansteigende Federkonstante, die sich somit nichtlinear verhält. Der Druckverlauf mit einer solchen Feder 48 ist in Figur 7 dargestellt. Nach dem Knickpunkt A ändert sich der Druck zu den Radbremszylindern in nichtlinearer Weise, wie durch die Kurve II gezeigt ist. Der Punkt B in Figur 7 gibt die Lage an, in der eine oder die andere der Federn so zusammengepreßt ist, daß sie steif ist, wobei das Ventil entweder offen bleibt (Linie II¹) oder geschlossen (Linie II¹¹). Das Verhalten der Vorrichtung in beiden Bedingungen ist demjenigen ähnlich, das bereits oben zu den Figuren 5'und 6 diskutiert wurde.

Figur 8 ist ähnlich Figur 7, außer daß die äußere Feder 46 eine veränderliche Steigung hat und nicht die innere Feder 48, so daß sich eine nach oben gekrümmte Linie II ergibt.

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Es ist oft wünschenswert, den Druck so zu proportionieren, daß der Druck für unterschiedliche Fahrzeuge oder unterschiedliche Verhältnisse geändert bzw. eingestellt werden kann. So kann ein einziges Ventil für Fahrzeuge mit sehr unterschiedlichen Größen, Gewichten und Belastungsverhältnissen vorgesehen werden. Eine solche Anordnung ist in Figur 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind alle mit Figur 1 gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Hauptunterschied besteht aber darin, daß der Kolben 20 in Figur 2 eine spiralförmige bzw. schraubenförmige Rippe 62 aufweist, in der die Windungen der inneren Feder 48 aufgenommen sind. Der Kolben 20 hat ferner einen Griff 64 am äußeren Ende, so daß er von Hand drehbar ist. Das dem Federteller 50 zugekehrte Ende 49 der Feder 46 ist am Kolben 20 befestigt. Wird so der Kolben 20 am Griff 64 gedreht, so verkürzt oder verlängert die Rippe 62 die Länge der Feder 48 am Kolben 20, indem die Zahl der aktiven Windungen vergrößert oder verkleinert wird. So kann die Feder 48 entweder zusammengedrückt oder verlängert werden, wodurch sich die Federkonstante ändert und damit das Proportionalitätsverhalten/^esBremsdruckes. Vorzugsweise soll für die Feder 48 eine Drehsperre vorgesehen sein, von der Beispiele in den Figuren 10 und 11 erläutert sind.

Mit der Ausführungsform der Figur 2 ist es möglich, das Proportionalitätsverhalten in weiten Grenzen einzustellen. Dies ist aus Figur 9 ersichtlich. Die Verwendung von Federn mit veränderlicher Steigung, sowohl für die Feder 46 als auch für die Feder 48 ermöglicht weitere Änderungen in dem Betriebsverhalten der Vorrichtung .

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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen können für Fahrzeuge mit einfachem oder Zweikreisbremssystem Verwendung finden. Der in den Einlassen 30 und 32 wirkende Druck P₁ kann entweder vom gleichen Hauptbremszylinder stammen oder aber der Druck in der Kammer 2 6 von der Vorderradbremse, während der Druck in der Kammer 28 vom Hinterradbremssystem stammt. In der letzteren Anordnung würde ein Versagen des Vorderradbremssystems das Ventil unwirksam machen, so daß der volle Bremsdruck an die Hinterräder gelangt. Dies ermöglicht erforderlichenfalls einen Bypaß aus Sicherheitsgründen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung für ein Zweikreisbremssystem ist in Figur 3 dargestellt.Ein Gehäuse 70 hat an den Vorderradbremskreis angeschlossene Einlasse 72 und 74 und hat außerdem einen Einlaß 76, der an den Hinterradbremskreis angeschlossen ist. Ferner hat es einen Auslaß 77, der an den Hinterradbremskreis angeschlossen ist und einen Teil von diesem bildet.

Der Einlaß 74 und der Kanal 78, der mit dem Einlaß 76 in Verbindung steht, sind mit einem Differenzdruckschalter und einer Warnanzeige 8 0 versehen. Die Warnanzeige 80 ist im oberen Teil des Gehäuses 70 angeordnet und warnt den Fahrzeuglenker bei Ausfall eines Bremskreises. Die Warnanzeige 80 ist bekannt und besteht vorzugsweise aus einem Differenzdruckschalter mit einer Membran entsprechend der US-PS 3 985 986 der gleichen Anmelderin.

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Entsprechend der US—PS ist eine Membran 82 vom Vorderradbremsdruck betätigt und eine zweite Membran 84 vom Hinterradbremsdruck beaufschlagt. Ein verschiebbarer Kolben 8 6 liegt in einer Kammer zwischen den Membran 82 und 84 und ist gegenüber dem Gehäuse 70 durch zwei Isolierscheiben 88 elektrisch getrennt. Ein Metallring 90 ist am Kolben 8 6 angeordnet und kommt in Kontakt mit einem elektrischen Leiter 92, der an eine nicht dargestellte Warnanzeige angeschlossen ist. Bei Ausfall eines Bremskreises wird der Druck in dem einen Kreis wesentlich verringert, so daß sich der Kolben 86 durch die an den Membranen wirkenden Kräfte axial in die Kammer verschiebt, welche den niedrigeren Bremsdruck besitzt. In diesem Fall kommt der Ring 90 in Kontakt mit dem Glied 92, schließt einen Stromkreis und aktiviert die Warnanzeige.

Der untere Abschnitt des Gehäuse 70 enthält die Bremsdrucksteuereinrichtung. Ein Kolben 100 ist in abgestuften Bohrungen 102,103 und 104 verschiebbar. Ein Ende 106 des Kolbens 100 ist in unmittelbarer Verbindung mit dem Einlaß 72 und das andere Ende 108 liegt in einer Bohrung 110. Der mittlere Abschnitt 112 des Kolbens 100 hat einen verringerten Durchmesser und liegt in den Bohrungen 103 und 104. Die Bohrung 102 steht in Verbindung mit dem Einlaß 72 und wird mit dem Einlaßdruck beaufschlagt. Die Bohrung 104 erhält Atmosphärendruck. O-Ringe 114 und 116 bzw. ähnliche Dichtelemente sind an den beiden Enden der Bohrung 104 vorgesehen, um den Durchgang von Bremsflüssigkeit zu sperren. Ein Verschluß 118 ist am einen Ende des Gehäuses 70 befestigt und ermöglicht die Druckbeaufschlagung aus dem Vorderradbremskreis in den Einlaß 72 und zur Stirnseite 106 des Kolbens 100. Ein Dichtglied 122

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sitzt zwischen dem Schraubflansch 118 und dem Gehäuse 70. Ein axialer Vorsprung 120 ist am Flansch 118 angeformt und hält den O-Ring 114 in seiner Lage fest.

Am entgegengesetzten Ende des Gehäuses 70 ist der mit dem Hinterradbremskreis verbundene Einlaß 7 6 unmittelbar mit der Kammer verbunden, in der eine Bohrung 132 vorgesehen ist, die etwas größer als die Bohrung 110 ist und somit eine Schulter 134 bildet. Ein Federhalter 136 und ein Dichtglied 138 sind in der Bohrung angeordnet und sind beide durch den Verschluß 140 an der Schalter 134 gehalten. So liegt der axiale Vorsprung 142 des Verschlusses 140 auf einer Reihe von erhabenen Vorsprüngen 144 des Dichtgliedes 138 und drückt so den Halter und das Dichtglied gegen die Schulter. Zwischen den Vorsprüngen 144 sind öffnungen vorgesehen, so daß Bremsflüssigkeit frei am Vorsprung 142 des Verschlusses vorbeiströmen kann.

Ein zweiter Kolben 150 ist in der durch die Bohrung 110 gebildeten Kammer angeordnet. Der Kolben 150 sitzt in einer öffnung des Federhalters 136. Die öffnung 152 ist so groß, daß der Kolben 150 sich axial verschieben kann und Flüssigkeit am Kolben entlangfließen kann. Ein Ende 154 des Kolbens 150 kann unter bestimmten Betriebsbedingungen in Anlage an das Dichtglied gelangen. Die Stirnseite 154 und das Dichtglied 138 bilden so ein Ventil, das mit dem Bezugszeichen 156 bezeichnet ist. Zwischen dem Kolben 150 und dem Verschluß 140 liegt eine Feder 158, die eine verhältnismäßig schwache Federkraft in Öffnungsrichtung des Ventils 156 aufweist. Die Feder 158 hält das Ventil

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in seiner offenen Lage, wenn die Bremsen nicht betätigt sind oder wenn der Druck niedrig ist.

Zwei koaxiale Federn 160 und 162 liegen in der Bohrung 110. Ein Ende der Feder 160 liegt auf einem Ringflansch des Kolbens 100 auf, während das andere Ende auf dem Federhalter 136 sitzt. Die Feder 162 ist andererseits zwischen dem Ringflansch 164 des Kolbens 100 und einem entsprechenden Flansch 166 am Kolben 150 angeordnet.

Der Betrieb der Vorrichtung nach Figur 3 ist ähnlich wie der in den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2. So entspricht die Bohrung 102 der Kammer 26, die Bohrung 110 der Kammer 24 und die Ausnehmung 130 der Kammer 28. So entsprechen auch die Federn 160 und 162 den Federn 46 und 48. Feder 160 ist in einem vorgespannten Zustand und drückt den Kolben 100 nach links, während die Feder 162 unbelastet und frei ist. Ein Hauptunterschied zwischen der Ausführung in Figur 1 und der Ausführung in Figur 3 ist die Anordnung des Kolbens: In Figur 3 besteht der Kolben aus zwei Teilen 100 und 150, während in den Figuren 1 und 2 der Kolben einstückig ist. Die Betriebsweise ist jedoch ähnlich, da der Kolben 150 in seiner Funktion dem verschiebbaren Federhalter und Dichtglied in Figur 1 ähnelt.

Um die Charakteristik der Vorrichtung zu verändern, können außerdem Federn mit veränderlicher Steigung für eine oder beide Federn 160 und 162 Verwendung finden. Außerdem kann die Ausführung nach Figur 3 so vorgesehen sein, daß die Länge der Feder 162 ver-

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änderbar ist, um die Federkonstante in der bereits anhand der Figur 2 beschriebenen Weise zu verändern.

Vorzugsweise besitzt die Einstellvorrichtung,wie sie in Figur 2 dargestellt ist, eine Drehsperre für die koaxialen Federn. Eine solche Anordnung ist in Figur 10 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kolben 170 in einem Gehäuse 172 verschiebbar. Druck vom Hauptbremszylxnder gelangt zum Einlaß 174. Der Einlaßdruck P₁ ist zuerst in der Kammer 176 wirksam und beaufschlagt dann durch die Bohrung 178 um den Kolben 170 die Kammer 180. Durch den Auslaß 182 strömt die Flüssigkeit aus der Vorrichtung zu den Hinterradbremszylindern. Ein Ventil 184 proportioniert den Bremsdruck in der anschließend beschriebenen Weise zwischen dem Einlaß 174 und dem Auslaß 182. Ferner beaufschlagt der Druck die Kammer 188 durch den mittleren Kanal 186 im Kolben 170. Der Druck in der Kammer 188 wirkt auf die eine Stirnseite 190 des Kolbens 170 und übt eine Kraft in Schließrichtung des Ventils 184 aus. Die andere Stirnseite 192 des Kolbens wird vom Atmosphärendruck außerhalb des Gehäuses 172 beaufschlagt und weist einen Griff zum Drehen auf. Ein O-Ring 194 umgibt den Kolben 170 in einer Ringnut 196 und dichtet die Kammern 180 und 188 voneinander ab. Entsprechend dichtet ein O-Ring 198 am Kolben 170 in einer Ringnut 200 an der anderen Seite die Kammer 176 nach außen zu ab.

Auf dem Kolben 170 sitzen zwei koaxiale Federn 202 und 204, die in ihrer Wirkungsweise den Federn 46,48 und 160,162 entsprechen, wie bereits erläutert worden ist. Die äußere Feder 202 sitzt

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zwischen einer am Kolben 170 vorgesehenen Einstellmutter 206 und einer Stirnwand 208 der Kammer 180. Sie ist vorgespannt und wirkt der auf die Fläche 190 wirkenden Kraft F₁ = A₁ χ P₁ entgegen. Wie bereits erwähnt, ist die innere Feder 204 nicht vorgespannt und so normalerweise im freien Zustand, wenn wenig oder kein Druck eingesteuert wird. Erreicht die Kraft F₁ eine Größe, die ausreicht, um die Vorspannung der Feder 202 zu überwinden, so verschiebt sich der Kolben 170 nach rechts, schließt das Ventil 184 und unterbricht die Strömung zwischen dem Einlaß 174 und dem Auslaß 182. Weitere Druckanstiege des Einlaßdruckes werden dann proportional verringert.

Ein Federhalter 210 ist verschiebbar am Kolben 170 angeordnet und ein Dichtglied 212 ist in dem Federhalter 210 vorgesehen, das einen Teil des Ventils 184 bildet und mit der erhabenen ringförmigen Lippe 214 an der Bohrung 178 zusammenwirkt, um so das Ventil zu bilden. Ein O-Ring 216 in einer Ringnut 218 des Federhalters 210 verhindert einen unerwünschten Durchgang von Flüssigkeit am Ventil 184 vorbei. Ein Verriegelungsstift 222 am Federhalter 210 sitzt in einem Schlitz 220 des Kolbens 170 ein, so daß der Federhalter 210 axial längs des Kolbens verschiebbar und mit dem Kolben zusammen drehbar ist. Eine solche Stift-Nutverbindung 224,225 ist außerdem zwischen der Einstellmutter 206 und im Gehäuse 180 vorgesehen, um zu verhindern, daß die Einstellmutter 206 zusammen mit dem Kolben 170 rotiert.

Die Einstellmutter 206 ist auf dem Kolben 170 aufgeschraubt, die Gewindegänge sind mit 226,227 bezeichnet. Die innere Feder

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liegt zwischen der Mutter 206 und einem Flansch 211 des Federhalters 210. Schraubengänge 228 bzw. eine spiralförmige Schulter sind an der Außenfläche der Mutter 206 vorgesehen und dienen zur Aufnahme der Windungen des einen Endes der Feder 2 04. Das andere Ende der Feder 204 ist in bekannter Weise am Federhalter 210, beispielsweise mittels eines Stiftes 230 befestigt. Die Steigung und Richtung der Feder 204, der Einstellgewindegänge 228 und des Schraubgewindes 226,227 sind die gleichen.

In der Annahme einer rechts gerichteten Steigung der Gewindegänge 226,227 und 228 ruft ein Drehen des Kolbens 170 im Uhrzeigersinn ein axiales Vorwärtsschieben der Einstellmutter 2 auf dem Kolben hervor. Während der Drehung bleibt der Kolben im Anschlag an der Wand 189 des Gehäuses 172 und die Feder drückt sich mehr und mehr zusammen. Der Federhalter 210 mit der inneren Feder 204, die beide am Kolben 170 befestigt sind, drehen sich zusammen mit dem Kolben. Die mit gleicher Steigung versehene innere Feder 204 schraubt sich auf die Gewindegänge 228 der sich vorwärts schiebenden Mutter 206. So verringert sich bei jeder vollen Umdrehung die Anzahl der aktiven Windungen um Eins.

Beim Vorschub der Mutter 206 und Zusammendrücken der äußeren Feder 202 steigt die anfängliche Vorspannung der Feder 202 an, so daß der Knickpunkt der Drucksteuerung in Richtung höhere Werte wandert. Dabei dient die Verringerung der Anzahl der aktiven Windungen der inneren Feder 204 dazu, das Proportionalitätsverhältnis zugleich mit diesem Anheben des Knickpunktes zu ver-

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ringern. Dies ist in Figur 12 dargestellt. Ist die Einstellmutter 2 06 überhaupt nicht vorgestellt, so stellt A den Knickpunkt dar. In dieser Einstellung arbeitet die Vorrichtung wie die in den Figuren 1 und 4 dargestellte Vorrichtung und der Bremsdruck verläuft längs der Linie I. Ist der Kolben 170 so verdreht, daß die Einstellmutter 206 etwa die Hälfte ihres Weges längs der Gänge 226 vorgestellt ist, so wandert der Knickpunkt nach B und verläuft der Bremsdruck gemäß Linie II. Ist aber die Mutter voll vorgeschoben, so rückt der Knickpunkt nach C und der Bremsdruckverlauf entspricht Linie III.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einstellbarkeit ist in Figur 11 dargestellt. Außer den bereits anhand der Figur 10 erläuterten Merkmalen sowie der Tatsache, daß die Strömungswege und die Drucksteuerung gleichartig sind, besteht ein Hauptunterschied in der Anordnung der Einstellmutter 206 und des Federhalters 210 sowie darin, daß für die innere Feder 204 eine zusätzliche Einstellmutter 240 vorgesehen ist.

Der Kolben 170 ist in der Bohrung 24 2 auf der linken Seite des Gehäuses 172 verschiebbar gelagert. Die Einstellmutter 206 für die äußere Feder 202 ist mit ihrem Gewinde 227 auf das Kolbengewinde 226 aufgeschraubt. Eine Ringschulter 244 auf der Mutter 206 dient als Sitz für die äußere Feder 202, deren anfängliche Vorspannung Mutter und Kolben nach links in Anschlag an die Wand 189 des Gehäuses 172 drückt. In der Annahme einer rechts gerichteten Steigung der Gewindegänge 226 und 227 verursacht ein Drehen

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des Kolbens 170 im Uhrzeigersinn einen Vorschub der Mutter 206, welche mittels einer Verriegelung 224,225 an einer Drehung verhindert ist, so daß,wie bereits erwähnt, der Knickpunkt nach oben verschoben werden kann.

Der Federhalter 210 ist auf dem Kolben 170 verschiebbar angeordnet und mittels 220,222 gegen Drehung verriegelt, so daß beide Teile zusammen verdrehbar sind. Die Verschraubung des Federhalters 210 auf der Einstellmutter 240 für die innere Feder erfolgt über Gewindegänge 246,248, deren Steigung und Richtung die gleichen sind wie die der Gewindegänge 226,227. Ein Flansch 250 erstreckt sich radial von der Einstellmutter 240 und ein Vorsprung 252 sitzt in einem Schlitz 254 des Gehäuses 172 und dient als Drehsperre für die Mutter 240. Die innere Feder 204 erstreckt sich zwischen dem Flansch 250 der Mutter 240 und einem Flansch 256 des Kolbens 170. Das rechte Ende der inneren Feder 204 ist auf Gewindegänge 262 der Einstellmutter 240 aufgeschraubt. Die Steigung der Gewindegänge 262 ist die gleiche wie die Steigung der beiden anderen Schraubgewinde. Das Ende der Feder 204 am Flansch 256 ist an diesem befestigt, beispielsweise durch einen Vorsprung 258. Die äußere Feder 202 liegt zwischen dem Flansch 244 der Mutter 206 und einer Schulter 260 des Gehäuses 172.

Unter der Annahme rechts gerichteter Gewindegänge verursacht eine Drehung des Kolbens 170 im Uhrzeigersinn einen recht gerichteten Vorschub der beiden Einstellmuttern 206 und 240. Sind beide Einstellmuttern in ihrer Lage ganz links (Nulleinstellung), so ist das rechte Ende der inneren Feder 204 voll auf der Mutter 240

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aufgeschraubt und stößt an den Flansch 250. Wird der Kolben gedreht, so dreht sich die innere Feder 204 mit und schraubt sich von der Einstellmutter 240 herunter. Bei jeder vollen Umdrehung der Feder 240 gewinnt die innere Feder eine aktive Windung. Wenn das Verhältnis der aktiven Windungen der inneren Feder im Verhältnis zur gesamten Anzahl der Windungen beider Federn größer wird, so wird auch das Proportionalitätsverhältnis größer.

Das Verhalten der in Figur 11 dargestellten Ausführung ist in Figur 13 gezeigt. Ist der Kolben 170 noch nicht gedreht, so stellt A den Knickpunkt dar. Ist der Kolben so gedreht, daß die Muttern 206 und 240 etwa um die Hälfte des Weges vorgeschoben sind, so wandert der Knickpunkt nach B und der Druck verläuft längs Linie II. Sind die Muttern voll verstellt, so verschiebt sich der Knickpunkt nach C und der Druck verläuft längs Linie III.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsformen werden die Kolben gedreht und die inneren koaxialen Federn eingestellt, um die Bremskraftsteuereinrichtung auf die Ladung des Fahrzeuges abzustimmen. Dies wird vorzugsweise durch Betätigen der Drehgriffe an den Kolben vorgenommen. Diese Griffe können entweder von Hand oder automatisch gedreht werden. Bei Betätigung von Hand erfolgt die Drehung von Seiten des Fahrzeugführers entsprechend der erwarteten oder tatsächlichen Beladung des Fahrzeuges. Wird dagegen der Kolben automatisch verdreht, so wird vorzugsweise eine Einstellvorrichtung verwendet,welche in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeuges den Kolben betätigt.

Eine automatisch einstellbare Vorrichtung ist schematisch in Figur 14 dargestellt. Ein Hebel oder ein Gestänge 300 ist mit der Achse, dem Rahmen oder der Aufhängung 302 des Fahrzeuges verbunden und liefert so ein direktes Maß für die Beladung des Fahrzeuges für die Steuereinheit 304. Eine Feder 306 oder ein anderes Dämpfungsglied hält ungewünschte Auslenkungen und Kräfte vom Hebel 3 00 fern. Es ist auch möglich, eine Zeitverzögerung in der Steuereinheit 304 derart vorzusehen, daß die Nachstellung der Bremskraftsteuervorrichtung nur dann stattfindet, wenn der Hebel 3 00 für eine bestimmte Zeit ausgelenkt bleibt. Die Steuereinheit 3 04 betätigt einen Servomechanismus, beispielsweise eine Zahnstange 3 07, welche den Griff 3 04 der Bremskraftsteuereinrichtung 310 verdreht. Die Vorrichtung 310 entspricht einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen.

Die Steuereinheit 304 ist von bekannter Art und kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Mechanische Gestänge und Steuerungen zum Antrieb der Vorrichtung 310 sind beispielsweise in den US-PSen 2 807 338, 3 649 084 und 3 379 479 erläutert.

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Le

erseite

Claims

Patentansjjrüche

l.jBremskraftsteuervorrichtung für Fahrzeuge mit Vorder- und Hinterradbremszylindern mit einer Druckquelle und einer Leitung zwischen der DruckqueJLe und den Vorderradbremszylindern, und mit einer Ventileinrichtung mit zwei an die Druckquelle angeschlossenen Einlassen und einem an die Hinterradbremszylinder angeschlossenen Auslaß, v/obei der eine Einlaß und der Auslaß normalerweise über einen Durchgang miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (2o) im Gehäuse (22) der Ventileinrichtung ein Ventilglied (54) aufweist, das mit einem einen Teil des Durchgangs (42) bildenden Ventilsitz (6o) zusammenwirkt und mittels einer ersten Feder (46) in Öffnungsrichtung des Ventils vorgespannt ist, daß eine zweite, nicht gespannte Feder (48) vorgesehen ist, welche bei einem Druckanstieg über einen vorbestimmten Wert das zweite Ventilglied in Schließrichtung vorspannt, und daß der mit dem zweiten Einlaß (3o) in Verbindung stehende Kolben (2o) eine

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ORIGINAL INSPECTED

vom Druck beaufschlagte Fläche (Al) aufweist, welcher einen

weiteren Druck in Schließrichtung des Ventils ausübt, wobei bei einem / Druckanstieg über -.Vm vorbestimmten Wert hinaus die Federvorspannkräfte und der Druck auf die Kolbenfläche das Ventil so bot'itigen, daß die Strömung des Brems fluids zum Auslaß verrin-

wird
gert/und der Druckanstieg im Hinterradbremszylinder langsamer

als der Druckanstieg in den vordereren Bremszylindern erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (46,48) koaxial zueinander auf dem Kolben angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einem Abstützflansch (5o) versehen ist, auf dem sich die Enden beider Federn abstützen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kiben aus zwei Teilen (loo,15o) besteht, von denen der erste Kolben (loo) an seiner Stirnseite (Io6) vom Druck im zweiten Einlaß (72) beaufschlagt ist und der zweite Kolben (15o) das zweite Ventilglied (166) trägt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (16 2) zwischen einer Abstützung am ersten Kolben (loo) und einer Abstützung (166) des zweiten Kolbens (15o) angeordnet ist.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feder (46; 164) zwischen der Abstützung (5o,16o) am ersten Kolben (2o,loo) und einer Wandung (52) des Ventilgehäuses angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2o) einstückig ausgebildet ist und
das zweite Ventilglied (54) auf dem Kolben verschiebbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Feder (48) zwischen dem Kolben und dem Ventilglied (54) erstreckt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feder eine veränderliche Federsteigung aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder eine veränderliche Federsteigung aufweist-
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn veränderliche Federsteigungen aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Kolben Mittel aufweist, mit denen die Vorspannung der zweiten Feder (48) veränderlich ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kolben im Ventilgehäuse drehbar ist und die Veränderung der
Vorspannung mittels einer spiralförmigen Schulter (62) am
Kolben (2o) erfolgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einlaß des Ventils (7o/ Fig. 3) an
den Hinterradbremskreis und der zweite Einlaß an den Vorderradbremskreis angeschlossen ist, wobei ein Ausfall des Vorderradbremskreises die Proportioniereinrichtung in einen nicht
wirksamen Zustand versetzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Verwendung der Bremskraftsteuervorrichtung in einem Zweikreisbremssystem eine Warnanzeige zum Anzeigen des Ausfalls im Vorderradbremssystem vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fläche des Kolbens vom Atmosphärendruck beaufschlagt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Federvorspannung in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeuges eine automatische Einstellvorrichtung vorgesehen ist (Fig. 14).

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