DE2849806C3

DE2849806C3 - Drucksteuervorrichtung für ein hydraulisches Zweikreis-Bremssystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2849806C3
Application number: DE2849806A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Mishima Shizuoka Kawaguchi (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-11-19
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1980-12-18
Also published as: JPS6030580B2; DE2849806B2; DE2849806A1; JPS5472367A; US4212498A; GB2031541B; GB2031541A

Description

a) einem Ventilkolben, der im ersten Bremskreis eine Verbindung zwischen der zugeordneten Druckkammer eines Hauptbremszylinders und dem bzw. den Hinterrad-Bremszylindern steuert, wobei der Ventilkolben diese Verbindung bis, zu einem vorbestimmten Druck offen hält und oberhalb dieses Drucks den in dem bzw. den nachgeschalteten Hinterradbremszylindern wirksamen Druckanstieg gegenüber dem Druckanstieg in der Hauptbremszylinder-Druckkammer vermindert,

b) einem weiteren, koaxial zum Ventilkolben vorge-j :henen Kolben, der auf einer ersten wirksamen Fläche vom Hauptbremszyiinderdruck im ersten Bremskreis und in der Gegenrichtung auf einer zweiten wirksamen Fläche vom Hauptbremszylinderdruck im zweiten Bremskreis beaufschlagt ist und der bei Ausfall des Drucks im zweiten Bremskreis durch den Druck im ersten Bremskreis in Anlage an den Ventilkolben bewegbar ist und auf diesen eine in Ventilöffnungsrichtung wirkende Kraft ausübt, wobei normalerweise der Ab-tand zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der beiden Kolben größer ist als der zum Schließen der von ihm gesteuerten Verbindung benötige Hub des Ventilkolbens,

dadurch gekennzeichn t, daß

c) der weitere Kolben als Differentialkolben (21) ausgebildet ist, dessen vom Druck im ersten Bremskreis beaufschlagte wirksame Fläche (53) größer ist als die vom Druck im zweiten Bremskreis beaufschlagte wirksame Fläche (53-52). und daß

d) gleichgerichtet mit der Druckbeaufschlagung durch den zweiten Bremskreis auf den weiteren Kolben die Kraft einer Federeinrichtung (24) wirkt.

der Druck bei normal arbeitenden Bremskreisen den vorbestmmten Druck (P₀) erreicht hat

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2. Steuervorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Endabschnitte der beiden Kolben (13 u. 21) einander in einer Luftkammer (19) gegenüberliegen.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Endabschnitte der beiden Kolben denselben Durchmesser aufweisen.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch τ, gekennzeichnet, daß der dem Ventilkolben abgewandte Endabschnitt (21c) des Differentialkolbens (21) von einem die größere, vom Druck im ersten Bremskreis beaufschlagte Fläche aufweisenden Abschnitt (21a) wegragt, einen kleineren Durchmesser aufweist als der dem Ventilkolben (13) zugewandte Endabschnitt und eine weitere Luftkammer (23) begrenzt.

5. Steuervorrichtung nach einem der vorherge^ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft (Fi) der Federeinrichtung (24) größer gewählt ist als aus der DrUckbeäUfschlagUng des Differentialkolbens (21) resultierenden Kraft, wenn Die Erfindung betrifft eine Drucksteuervorrichtung für ein hydraulisches Zweikreis-Bremssystem für Fahrzeuge, bei dem der erste Bremskreis wenigstens einen Hinterrad-Bremszylinder umfaßt, mit einem ""entilkolben, der im ersten Bremskreis eine Verbindung zwischen der zugeordneten Druckkammer eines Hauptbremszylinders und dem bzw. den Hinterrad-Bremszylindern steuert, wobei der Ventilkolben diese Verbindung bis zu einem vorbestimmten Druck offen hält und oberhalb dieses Drucks den in dem bzw. den nachgeschalteten Hinterradbremszylindern wirksamen Druckanstieg gegenüber dem Druckanstieg in der Hauptbremszylinder-Druckkammer vermindert, einem weiteren, koaxial zum Ventilkolben vorgesehenen Kolben, der auf einer ersten wirksamen Fläche vom Hauptbremszylinderdruck im ersten Bremskreis und in der Gegenrichtung auf einer zweiten wirksamen Flache vom Hauptbremszylinderdruck im zweiten Bremskreis beaufschlagt ist und der bei Ausfall des Drucks im zweiten Bremskreis durch den Druck im ersten Bremskreis in Anlage an den Ventilkolben bewegbar ist und auf diesen eine in Ventilöffnungsriohtung wirkende Kraft ausübt, wobei normalerweise der Abstand zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der beiden Kolben größer ist als der zum Schließen der von ihm gesteuerter. Verbindung benötigte Hub des Ventilkolbens.

Bei einer bekannten Steuervorrichtung dieser Art (US-PS 38 04 468) wirken auf den weiteren Kolben in entgegengesetzten Richtungen die Kräfte zweier Federn, wobei diese schwach ausgelegten Federn jedoch lediglich die Aufgabe zu erfüllen haben, den Kolben in einer Mittellage zu halten. Die von den Deiden Bremskreisen beaufschlagten Flächen an dem weiteren Kolben sind gleich groß, ist bei dieser bekannten Steuervorrichtung der Druck im zweiten Bremskreis um einen zur Verschiebung des weiteren Kolbens erforderlichen Wert geringer als der Druck im ersten Bremskreis, so gelangt der weitere Kolben in Anlage an den Ventilkolben und verhindert eine Druckminderung im ersten Bremsxreis, d.h. dort wird die Druckminderung auch dann aufgehoben, wenn im zweiten Bremskreis nur ein Druckabfall eingetreten ist, dieser Kreis aber noch n>cht völlig ausgefallen ist Dies kann dann dort zu einer Oberbremsung und damit zu einem Blockieren der Hinterräder führen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht Jarin, eine Drucksteuervorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend weiterzubilden, daß auch nach Ausfall eines Bremskreises im verbleibenden Bremskreis noch eine Druckminderung erfolgt jedoch mit verschobenem Umschaltpunkt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Drucksteuervorrichtung der eingangs genannten Gat tung dadurch gelöst daß der weitere Kolben als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen vom Druek im ersten Bremskreis beaufschlagte wirksame Fläche größer ist als die vom Druck im zweiten Bremskreis beaufschlagte wirksame Fläche, Und daß gleichgerichtet mit der Druckbeaufschlagung durch den zweiten Bremskreis auf den weiteren Kolben die Kraft einer Federeinrichtung wirkt

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird auf

konstruktiv einfache und betriebssichere Weise erreicht, daß nicht schon bei einer geringfügigen Druckminderung in einem Bremskreis die Hinterräder mit dem vollen Druck des Hauptzylinders beaufschlagt werden, sondern daß die Druckminderung in diesem Fall erst später, d. h. mit verschobenem Umschaltpunkt, erfolgt.

Aus der DE-AS 19 61941 ist zwar bereits ein Druckminderventil bekannt, das durch den Druck im Vorderrad-Bremskreis gesteuert ist und bei dem die Druckmindei wirkung entsprechend dem Druckabfall im Vorderrad-Bremskreis verkleinert wird, so daß auch dort lediglich der Umschaltpunkt verschoben wird, ohne daß die Druckminderwirkung völlig aufgehoben wird. Dies geschieht dort jedoch abweichend von der obigen Lösung durch eine Änderung der Druckbeaufschlagung des Ventjlkolbens selbst und nicht eines zusätzlichen Kolbens.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Drucksteuervorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeig!

F i g. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuervorrichtung in einer schematisch dargestellten Bremsanlage,

F i g. 2 die mit der Steuervorrichtung bewirkte Kennlinie,

F i g. 3,4 und 5 verschiedene für die erfindungsgemäße Steuerverrichtung geeignete Bremskreisaufteilungen.

In der Fig. 1 ist ein Tandem-Hauptzylinder 1 dargestellt, in welchem in einer ersten bzw. einer zweiten Druckkammer la, 16 in Abhängigkeit von einer Betätigung, beispielsweise eines Bremspedals (nicht gezeigt) ein hydraulischer Druck erzeugt wird, der jeweils zwei voneinander unabhängigen Hydraulikkreisen angehört Der in der zweiten Druckkammer 16 erzeuge Druck wird über eine Leitung 2 zu den an dem rechten und linken Vorderrad angeordneten Vorderradzylindern 3,3' geleitet; der in der ersten Druckkammer la erzeugte Druck wird andererseits über eine Leitung 4, eine erste öffnung 11a und eine zweite öffnung 116, die beide in einem Gehäuse 11 einer Steuervorrichtung 10 angeordnet sind, sowie über eine Leitung 5 zu den am rechten und linken Hinterrad angebrachten Hinterrad- 4·; zylindern 6, 6' geleitet. Der hydraulische Kreis dieses Ausführungsbeispiels entspricht a!so der Art eines Vorderrad-Hinterrad-Zweikreissystems.

Die Steuervorrichtung 10 besteht aus einem Druckminder-Abschnitt 10a und einem Steuerabschnitt 106 zur Steuerung des betriebs des Druckminder-Ab-Schnitts. Der Druckminder-Abschnitt 10a weist einen Ventilkoioen 13 auf, an dessen einem Ende ein Ventilkörper 12 befestigt ist, einen Ventilsitz 14, der im Ventilbetrieb mit Hilfe des Ventilkörpers 12 den Durchgang der Bremsflüssigkeit sperrt, und eine den Ventilkolben 13 in einer von dem Ventilsitz 14 wegführenden Richtung ständig vorspannende erste Druckfeder 15.

Dieser Druckminder-Abschnitt 10a liefert den im Hauptzylinder 1 erzeugten hydraulischen Druck an die hinteren Radzylinder 6,6', solange der Druck auf einem niedrigen Pegel ist. Wenn der Drück in dem Hauptzylinder 1 über einen vorbestimmten Wert ansteigt, wird der Anstiegsgradient des Drucks im hinteren Radzyüiider auf einen im Vergleich mit dem Hauptzylinder kleineren Weft begrenzt.

In das Gehäuse 11 ist zur Bildung einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer 18 ein Stopfen Jö eingeschraubt, der gleichzeitig als Anschlag für den Ventilkniben 13 dient

An dem anderen Ende, an dem der Ventilkörper 12 nicht befestigt ist, ist der Ventilkolben 13 einer in dem Mittelabschnitt des Gehäuses 11 geformten Luftkammer 19 ausgesetzt, in welcher ein Differentialkolben 21 des Steuerabschnitts HZj dem Ventilkolben 13 gegenübersteht Der Differentialkolben 21 ist ein abgestufter Kolben und besteht aus einem zentralen Abschnitt 21a mit großem Durchmesser und einem ersten und einem zweiten Abschnitt 216, 21c mit geringem Durchmesser, die jeweils in entgegengesetzten Richtungen vom zentralen Abschnitt wegragen, wobei der erste Abschnitt 216 geringen Durchmessers dem Ende des Ventilkolbens 13 in der Luftkammer 19 mit einem Abstand δ gegenübersteht, während der zweite Abschnitt 21c geringen Durchmessers einer weiteren Luftkammer 23 ausgesetzt ist, die in einem in das Gehäuse 11 eingeschraubten Stopfen 22 geformt ist. Der Differentialkolben 21 ist fo während von einer zweiten Feder 24 in einer von dem Ventiikoiben 13 wegführenden Richtung vorgespannt wobei jedoch seine Bewegung über einen bestimmten Abstand hinaus mittels eines Anschlags des Abschnitts 21a mit geringem Durchmesser an dem inneren Ende des Stopfens 22 begrenzt ist. Der Abstand ό zwischen dem Ventilkolben 13 und dem Differentialkolben 21 ist derart bestimmt, daß er geringfügig größer ist als der Hub α des Ventilkörpers von dem Ventilsitz K, d. h. das für den hydraulischen Steuervorgang des Ventilkolbens 13 erforderliche Maß an Verschiebung unter der Bedingung, daß beide Kolben durch die Federn 15 und 24 soweit wie möglich voneinander entfernt sind.

Auf jeder Seite des Abschnitts 21a großen Durchmessers des Differentialkolbens 21 sind jeweils eine erste Kammer 26 und zweite Kammer 25 geformt wobei der hydraulische Druck in der zweiten Druckkammer 16 des Hauptzylinders 1 über eine Leitung 7 und ei;:e dritte Öffnung lic an die zweite Kammer 25 geführt ist während der hydraulische Druck in der ersten Druckkammer la des Hauptzylinders 1 über eine Leitung 8 und eine vierte Öffnung lic/ an die erste Kammer 26 geleitet ist. Der Durchmesser des Abschnitts 216geringen Durchmessers des Differentialkolbens 21 ist größer als derjenige des zweiten Abschnitts 21c geringen Durchmessers, so daß folglich die zweite druckaufnehmende Fläche 21c/an der Seite des ersten Abschnitts 216 geringen Durchmessers kleiner ist als die Fläche der ersten druckaufnehmenden Fläche 21 e, die an der Seite des zweiten Abschnitts 21c geringen Durchmessers geformt ist. Mit den Bezugszeichen Jl, 32, 33 und 34 sind Dichtringe und mit den Be-'jgszeichen 36 und 37 Dichtungen bezeichnet.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Steuervorrichtung beschicken, wobei im ersten Fall beide Kreise im normalen Zustand sind und im zweiten Fall ein Kreis fehlerhaft ist. Die dabei verwendeten Formelzeichen sind nachstehend erläutert:

Si; Querschnittsfläche des Ventilkörpers 12;

S₂: Querschnittsfläche des Ventilkolbens 13 und des ersten Abschnitts 216geringen Durchmessers des

Differentialkolbens 21;
53: Querschnittsfläche des Abschnitts 21a großen

Durchmessers des Differentialkolbens 21;
S»; Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts 2.1c geringen Durchmessers;

Fi: eingestellte Last der ersten Feder 15;

F2: eingestellte Last an der zweiten Feder 24;

Pm\: Druck in der ersten Druckkammer la des

Hauptzylinders 1;
P/772: Druck in der zweiten Druckkammer Ib des Hauptzylinders 1;

Prw: Druck in den hinteren Radzylindern 6,6';
Po: Drück bei dem der Druckminder-Abschnitt 10a zu arbeiten beginnt (Umschaltdruck).

Wenn ein Bremsbetätigungsmechanismus (nicht gezeigt) mit beiden Kreisen im normalen Zustand betätigt wird, dann wird gleichermaßen und mit gleichem Wert in den beiden Druckkammern ein Druck erzeugt. Solange dieser Druck auf einem niedrigen Wert bleibt, sind sowohl der Ventilkolben 13 als auch der Differentialkolben 21 in ihrer Ruhestellung, wie in der Fig. 1 dargestellt. Die Druckwerte Ptri\ und Pm₂ des Hauptzylinders werden auf die vorderen Radzylinder 3, 3' iinrf Hie hinteren Radzvlinder fi. W iihprtracpn Wonn

j r ■ · KJ ^- .....

der Druck im Hauptzylinder den Punkt Po erreicht, dann beginnt der Ventilkolben 13 in bekannter Weise den Druckzuwachs zu vermindern. In dieser Situation wird der an die Vorderradzylinder 3,3' gelieferte Druck auf dem gleichen Wert mit dem Druck des Hauptzylinders gehalten, während den Hinterradzylindern 6,6' ein Druck mit geringerem Wert als in den Vorderradzylindern zugeführt wird. Der Differentialkolben 21 wird in diesem Zustand seinen Betrieb nicht aufnehmen, da die Querschnittsflächen S₂. Sj der beiden Abschnitte 21 b, 21 c geringen Durchmessers des Differentialkolbens 21 und die eingestellte Kraft F2 der zweiten Feder 24 jeweils derart bestimmt sind, daß sie der nachstehenden Ungleichung genügen:

Po (S₂ - S₄) < F₂

Das Gleichgewicht des Ventilkolbens 13 zu diesem Zeitpunkt kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Pin, (S₁ - S₂) + F₁- Prw · S₁ = 0

Der Druck Prw in dem Hinterradzylinder soll die Linie AA' in der Fig. 2 mit einem ansteigenden Gradienten beschreiben, wobei die gerade Linie AA' durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann:

= ^S'^S>- Pm_x + ζ¹

Wenn die Druckwerte Pw\. Pm₂ im Hauptzylinder weiter angehoben werden, bis der Zustand erreicht ist, der durch die folgende Bedingung gegeben ist

Pm_t ■ (S₃ - S₄) - Pm₂ ■ (S₃ - S₂) > F₂

dann beginnt der Differentialkolben 21 sich auf den Ventilkolben 13 zu zu bewegen, wobei er die Federkraft der zweiten Feder 24 überwindet und schließlich am Ventilkolben 13 anstößt. Das Kraftgleichgewicht in diesem Zustand kann durch die folgende Gleichung angegeben werden:

Pm₁ · (S₁ - S₂) + F₁- Pnv - S, + Pm₁ ■ (S₃ - S₄)
- Pm₂ - (S₃ - S₂) - F₂ = 0

Der Druck in den hinteren Radzylindern Prw steigt daher entlang der geraden Linie BB' der Fig.2 an, wobei die Linie BB' durch die folgende Gleichung beschrieben werden kann:

_Prw . i^

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, bedeutet dies, daß

r, der Druck Prw in den hinteren Radzylindern um soviel mehr angestiegen ist, wie in der Fig.2 schraffiert dargestellt ist, und zwar im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Druck entlang der vom Ursprung ansteigenden Linie BB' verläuft. Die Bremswirkung an den Hinterrä-

τΛ eiern v/ird im Bereich des normalen Drucks verbessert, d. h. links von dem Punkt B, dort spielen sich mehr als 80% der Bremsvorgänge ab.

Obwohl der Druck Prw des hinteren Radzylinders zeitweilig über die bekannte Ideallinie Q hinaus ansteigt und dabei an den Hinterrädern eine Blockierneigung auftritt, wird dennoch der fortlaufende Anstieg des Drucks im Hauptzylinder bewirken, daß der aufwärts entlang der geraden Linie AA' verlaufende Druck Prw des Hirierradzylinders wieder unter die Ideallinie Q abgesenkt wird. Die geringfügige Blockierneigung der Hinterräder wird rasch aufgehoben und danach beginnt der Druck Prw des Hinterradrylinders entlang der steileren Linie ßß'anzusteigen, ohne daß die Bremswirkung an den Hinterrädern sogar unter hohem Bremsdruck beeinträchtigt wird.

Nachstehend wird nun der Betrieb beim Ausfall eines Kreises beschrieben. Wenn man annimmt, daß der hintere Bremskreis gestört ist, dann wird der Druck Pm\ in der ersten Druckkammer la des Hauptzylinders 1 nicht ansteigen, so daß lediglich der Druck Pm₂ in der zweiten Druckkammer \b ansteigen wird. In der Steuervorrichtung 10 wird der hydraulische Druck nur an die dritte Öffnung lic abgegeben und der Ditterentialkolben 21, der durch die zweite Feder 24 in seiner zurückgezogenen Stellung gehalten ist, wird auch dann nicht betätigt, wenn an der dritten Öffnung lic Druck ansteht Die aus der zweiten Druckkammer \b abgegebene Bremsflüssigkeit wird daher insgesamt an die vorderen Radzylinder 3,3' geleitet

Als zweiter Fall sei angenommen, daß ein Ausfall im vorderen Bremskreis erfolgt. Der Druck Pm? in der zweiten Druckkammer \b wird dann nicht anst .'gen, lediglich der Druck Pmi in der ersten Druckkammer la wird aufgebaut Wenn der Druck Pmi beim Anstieg den Punkt Po erreicht, dann neigt der Ventilkolben 13 des Druckminder-Abschnitts 10a dazu, mit der Druckminderung zu beginnen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Differentialkolben 21 des Druckminder-Abschnitts 106 in Anlage an den Ventilkolben 13 gelangt, nachdem er sich entgegen der Federkraft der zweiten Feder 24 bewegt hat Der Druck Pm₂ in der zweiten Druckkammer Ib, der die zweite Kammer 25 beeinflußt, wenn beide Kreise normal arbeiten, wird nun unwirksam, so daß der Differentialkolben 24 den Betrieb unter einem niedrigeren Druck als Po beginnen kann. Vorausgesetzt, daß die Querschnittsflächen der beiden Abschnitte geringen Durchmessers des Differentialkolbens 21 und die eingestellte Kraft der zweiten Feder 24 so gewählt

sind, erfolgt der beschriebene Vorgang gemäß der nächstehenden Ungleichung.

Po ■ (S₃ - S₄) > F₂

In dieser Situation kann der Ventilkolben 13 nicht arbeiten, e.s sei denn er bewegt sich zusammen mit dem DiifJrentialkolben 21. Dies bedeutet, daß der zur Betätigung des Ventilkolbens 13 erforderliche Druck angehoben Worden ist, im Vergleich mit dem Zustand in dem beide Kreise normal arbeiten. Das Kraftgleichgewicht zu diesem Zeitpunkt ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Pm₁ ■ (S₁ - S₂) + F₁

+ P/ii, · (S₃ - S₄) -F₂- Pnv · S₁ = 0

Der Drück Prw des hinteren Radzylinders muß dabei entlang der geraden Linie CC in Fig. 2 ansteigen, die durch die folgende Gleichung gegeben ist:

Pnv =

(S₃-S₄)

■ Pm, +

Es erweist sich dabei, daß verglichen mit dem Zustand in dem beide Kreise normal arbeiten für die Hinterräder eine viel größere Bremskraft erzielt werden kann, die ausreicht um das Fahrzeug anzuhalten. In beiden Fällen, also entweder im Normalzustand beider Kreise oder beim Ausfall eines Kreises, wird mit Hilfe des Differentialkolbens 21 der Steuervorrichtung 10 er^ reicht, daß der in den Hinterradzylindern 6,6' wirksame Druck dem idealen Bremsdruck angenähert ist.

ίο Gleichermaßen ist die Erfindung auf ein sogenanntes Diagonalkfeis-System anwendbar, bei dem jeweils eine Steuervorrichtung 10 in jedem diagonal geschalteten hydraulischen Kreis, beispielsweise mit einem vorderen und einem hinteren Radzylinder 3,6' und dem anderen vorderen und dem anderen Hinterradzylinder 3', 6, wie in der F i g. 3 dargestellt ist, angeordnet sind.

Bei dem in der Fig.4 dargestellten doppelten hydraulischen Kreis, bei dem zwei Vorderradzylinder und einer der Hinterradzylinder in einem Kreis und zwei Vofderradzyiinder und der andere Hinterradzyiindef in dem anderen Kreis miteinander verbunden sind, ergibt sich eine im wesentlichen identische Wirkung.

Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein System einzubauen, bei dem jeweils alle

25 vorderen und alle hinteren Räder mit einem Doppelleitungssystem verbunden sind, d.h. mit Druck von zwei - F₂ voneinander unabhängigen Leitungssystemen versorgt S₁ werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

I, Drucksteuervorrichtung für ein hydraulisches Zweikreis-Bremssystem für Fahrzeuge, bei dem der erste Bremskreis wenigstens einen Hinterrad-Bremszylinder umfaßt, mit