DE2855096A1

DE2855096A1 - Steuereinrichtung fuer den hydraulischen bremsdruck bei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2855096A1
Application number: DE19782855096
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Katagiri; Tomoyuki Nogami; Harumi Ohori
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DE2855096B2; US4240671A; JPS552762U; JPS599963Y2; GB2023756B; DE2855096C3; GB2023756A

Description

Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck bei Kraftfahrzeugen

Diese Erfindung bezieht sich auf Steuereinrichtungen für den hydraulischen Bremsdruck bei Kraftfahrzeugen, und insbesondere auf Verbesserungen an oder bezüglich einer Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck, die dem Typ nach die Verzögerungen mißt und in einem hydraulischen Druckumlauf angebracht ist, der einen Hauptzylinder mit Hinterradzylindern verbindet, und die auf das Maß der Verzögerung des Fahrzeuges anspricht, um den hydraulischen Bremsdruck zu steuern, der in die Hinterradzylinder eingeleitet wird, wenn die Bremse angelegt ist.

Es ist theoretisch bekannt, daß zum gleichmäßigen Verzögern der Vorder- und Hinterräder von Kraftfahrzeugen und zur stabilen Kontrolle der Bremsanlage, wenn die

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Bremse angelegt ist, es erforderlich ist, einen hydraulischen Bremsdruck derart zu steuern, daß eine Zunahme beim hydraulischen Bremsdruck, der von einem Hauptzylinder den Hinterradzylindern einer Fahrzeugbremsanlage zugeführt . wird, allmählich verringert wird, verglichen mit einem Anstieg im hydraulischen Bremsdruck, der den Vorderradzylindern zugeführt wird. Als einen Typ einer Bremsvorrichtung, die die Durchführung der obengenannten Steuerung ermöglicht, ist eine Bremsanlage in weitem Umfang bekannt, die ein hydraulisches Bremsdruck-Steuerventil aufweist, das dem Typ nach die Verzögerungen mißt und in einem Umlauf angebracht ist, der den Hauptzylinder mit den Hinterradzylindern verbindet. Das Drucksteuerventil der beschriebenen Art für den hydraulischen Bremsdruck ist heutzutage in weitem Umfang verwendet und weist ein kugeliges Ventil auf, das schwimmend in einer Ventilkammer enthalten ist, die eine Verbindung mit Haupt- und Hinterradzylindern herstellt, sowie einen differentiell wirkenden Kolben, der den hydraulischen Druck auf seiner Hauptzylinderseite und den hydraulischen Druck auf seiner Hinterradzylinderseite aufnimmt. Dieses Ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Verzögerung eines Kraftfahrzeuges zur Zeit der Bremsanlage bzw. Bremsbetätigung ein vorbestimmtes Niveau erreicht/ das kugelige Ventil durch Trägheit in einer Fahrzeugbewegungsrichtung derart bewegt wird, daß es eine kugelige Ventilöffnung verschließt, um hierbei die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und den Hinterradzylindern zu unterbrechen, und um anschließend den Druck des Bremsströmungsmittels auf der Hinterradzylinderseite, die somit vom Bremsströmungsmittel auf der Hauptzylinderseite getrennt ist, in einem vorbestimmten, verringerten Maße durch die Tätigkeit des hydraulischen Drucks auf der Hauptzylinderseite durch die Vermittlung des differentiell wirkenden Kolbens anzuheben. Somit steigt, bis die kugelige Ventilöffnung

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verschlossen ist, der Druck des Bremsströmungsmittels in den Hinterradzylindern im selben Maße wie der Druck des Bremsströmungsmittels in den Vorderradzylindern an, die in Verbindung mit dem Hauptzylinder stehen, und nachdem die kugelige Ventilöffnung verschlossen wird, steigt der Druck des Bremsströmungsmittels in den Hinterradzylindern in einem niedrigeren Maße an als der Druck des Bremsströmungsmittels in den Vorderradzylindern. Durch diese Anordnung kann die Verteilung einer Bremskraft 0 auf Vorderräder und Hinterräder des Fahrzeugs durch eine Linie ausgedrückt werden, die an einem Trennungspunkt entsprechend dem Zeitpunkt des Schließens der kugeligen Ventilöffnung gebogen bzw. abgeknickt ist, und die an eine theoretische ideale Bremskraftverteilung angenähert ist.

Der hydraulische Druck an diesem Trennungspunkt variiert in Abhängigkiet von der Größe der Schuhspielräume bzw. des Bremsspiels der Hinterradbremsen. Im allgemeinen besteht eine Neigung zu einem niedrigen Trennungspunkt, wenn die Bremsschuhspiele in ihrer Größe zunehmen, sowie eine Neigung zu einem hohen Trennungspunkt, wenn das Spiel in der Größe abnimmt. Diese Erscheinung wird durch die Tatsache verursacht, daß ein dynamischer Druck, der durch die Strömung des Bremsströmungsmittels erzeugt wird, auf das kugelige Ventil ausgeübt wird.

Diese Erfindung hat zur Aufgabe, eine Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck bei einem Kraftfahrzeug vorzusehen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Maß der Strömung des Bremsströmungsmittels, das durch einen kugeligen Ventilabschnitt strömt, bei AnfangsStadien des Anlegens der Bremse möglichst klein zu halten, um insbesondere einen Ausgleich für die An-derungen in der Größe der Bremsschuhspielräume zu erhalten.

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Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck einen differentiell wirkenden Kolben aufweist, der mit ausgleichenden Kolbensegmenten ausgebildet ist, um die in eine Ventilkammer bei den Anfangsstadien des Anlegens der Bremse einfließende Strömung eines BremsStrömungsmittels zu verringern. Verglichen mit einem Steuerventil für den hydraulischen Bremsdruck aus dem Stand der Technik ist die mit diesem Merkmal versehene Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck nicht besonders kompliziert im Aufbau und nimmt insbesondere nur denselben Raum ein. Dank dieses Merkmals ist die Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck in der Lage, nachteilige Einflüsse zu vermeiden, die sonst durch die Größe der Bremsschuhspielräume an einem kugeligen Ventil bei den AnfangsStadien des Anlegens der Bremse ausgeübt würden, und ist insbesondere von Nutzen, wenn die Bremse plötzlich angelegt wird.

Da die Bewegung des kugeligen Ventils stabilisiert ist, ist es möglich, den Abstand zu verringern, den das kugelige Ventil rollend zurücklegt, wodurch die Bewegung des kugeligen Ventils weiter stabilisiert wird.

Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert; in dieser Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts der Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel umfaßt, wobei die wesentlichen Teile der Einrichtung gezeigt sind, und

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Fig. 2 jeweils die Ansicht eines Schnitts, der jeweils modifizierte Ausführungen des differentiell wirdenden Kolbens der Einrichtung zeigt.

Die Einrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben. In Fig. 1, die einen Umlauf für den hydraulischen Bremsdruck zeigt, umfaßt ein Ventilgehäuse 1 einen Ventilblock 1a und einen Abschlußdeckel 1b, der unter Bildung einer Einheit mit dem Ventilblock 1a verbunden ist. Der Ventilblock 1a ist an seinem inneren unteren Abschnitt mit einer Ventilkammer 3 ausgebildet, die durch einen Drosselkanal 23 in einer Trennplatte 18, durch einen offenen Raum 28 sowie einen Kanal 6 mit einem Einlaßabteil 4 in Verbindung mit einem Hauptzylinder 13 steht, sowie durch eine Ventilöffnung 9, an deren Kante ein Ventilsitz 8 angebracht ist, sowie einen Kanal 10 mit einem Auslaßabteil 7 in Verbindung mit Hinterradzylindern 14b steht. Ein differentiell wirkender Kolben 11 ist in einem inneren oberen Abschnitt des Ventilgehäuses 1 enthalten und weist ein Hauptkolbensegment 11a auf, das eine Endfläche aufweist, die dem Einlaßabteil 4 zugewandt ist und den im Hauptzylinder 13 vorliegenden hydraulischen Druck aufnimmt, sowie ein erstes und ein zweites Kolbensegment 11b und 11c, die an der Endfläche des Kolbens 11, der dem Auslaßabteil 7 zugewandt ist, den hydraulischen Druck aufnehmen, der in den Hinterradzylindern 14b vorliegt. Der differentiell wirkende Kolben wird durch die Vorspannkräfte von Federn 12a und 12b zur Bewegung gezwungen. In der Zeichnung bezeichnet 14a die Vorderradzylinder, 15 ein Bremspedal und 16 einen Beipaß Ventilabschnitt. Die Vorderradzylinder 14a stehen in unmittelbarer Verbindung mit dem Hauptzylinder 13.

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Die Kolbensegmente 11a, 11b und 11c, die als differentiell wirkender Kolben funktionieren, haben auch die Funktion, einen Ausgleich für die Bremsschuhspielräume herzustellen. Diese Funktion wird im einzelnen beschrieben. In einer Steuerventileinrichtung, die ein differentiell wirkendes Ventil aus dem Stand der Technik verwendet, wird der Strömungsdurchsatz eines Bremsströmungsmittels und dessen Strömungsgeschwindigkeit durch die Ventilkammer 3 in Abhängigkeit der Größe der Bremsschuhspielräume der Bremsanlage in AnfangsStadien des Anlegens der Bremse variieren. Somit wird das Auftreten von Änderungen im dynamischen Druck verursacht, der durch die Strömung des Bremsströmungsmittels auf das kugelige Ventil 2 ausgeübt wird. Diese Erscheinung tritt insbesondere dann hervor, wenn die Bremse abrupt betätigt wird, was zu einem vorzeitigen Schließen der Öffnung durch das kugelige Ventil 2 führt. In Extremfällen kann die Ventilöffnung 9 durch das kugelige Ventil 2 geschlossen werden, bevor der Druck des Brems-Strömungsmittels in den Hinterradzylindern merklich ansteigt, wodurch das ordnungsgemäße Anlegen der Bremse beeinträchtigt wird. Der differenziell wirkende Kolben 11 gemäß der Erfindung ist in der Lage, Bremsschuhspielräume im wesentlichen auf Null zu vermindern.

Der differentiell wirkende Kolben 11, der in Fig. gezeigt ist, weist einen derartigen Aufbau auf, daß die Strömungsmittelmenge zum Verringern der Bremsschuhspielräume gesteuert wird. In gleicher Weise weist auch der 0 differentiell wirkende Kolben, der in Fig. 2 gezeigt ist, einen derartigen Aufbau auf, daß die Strömungsmittelmenge gesteuert wird. Es ist allerdings der in Fig. 3 gezeigte, differentiell wirkende Kolben derart ausgelegt, daß er zum Erreichen desselben Zieles des hydraulischen Druck steuert.

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Genauer gesagt, bei dem in Fig. 1 gezeigten, differentiell wirkenden Kolben 11 werden das Hauptkolbensegment 11a und das erste Kolbensegment 11b durch den hydraulischen Druck, der im Hauptzylinder 13 vorliegt, derart unter Druck gesetzt, daß sich der Kolben 11 nach links gemäß Fig. 1 bewegt, denn das Hauptkolbensegment 11a weist einen größeren Durchmesser auf als das erste Kolbensegment 11b. Gleichzeitig wird der hydraulische Druck im Hauptzylinder 13 durch die Ventilkammer 3 auf das Auslaßabteil 7 übertragen. Wenn dies der Fall ist, dann ist eine Verringerung im Volumen des Auslaßabteils 7, die durch die nach links gerichtete Bewegung des ersten Kolbensegments 11b in Fig. 1 verursacht wird, im wesentlichen gleichwertig einer Aufhebung der Bremsschuhspielräume. Somit kann eine Änderung in der Menge des Bremsströmungsmittels, das durch die-Ventilkammer 3 strömt, und die durch die Größe der Bremsschuhspielräume verursacht wird, für alle Vorhaben und Zwecke vernachlässigt werden, mit dem Ergebnis, daß das kugelige Ventil 2 in geeigneter Weise betätigt werden kann. Wenn der hydraulische Druck in der Auslaßkammer 7 ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, bewegt sich das zweite Kolbensegment 11c gegen die Spannkraft der Feder 12a nach rechts gemäß Fig, 1-. "

Der differentiell wirkende Kolben 20, der in Fig. gezeigt ist, arbeitet auf dieselbe Weise wie das entsprechende Element in Fig. 1. Obwohl sich das erste Kolbensegment 20a von dem ersten Kolbensegment 20b in der Form unterscheidet, leitet sich dieser Formunterschied von der Art und Weise ab, in der die Dichtungsteile 24 und 25 verwendet sind.

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Der differentiell wirkende Kolben 21 weist auf der Seite des Einlaßabteils ein Kolbensegment 21a und auf der Seite des Auslaßabteils ein Kolbensegment 21b auf, die hohle Abschnitte 26 bzw. 27 aufweisen. In den Anfangsstadien des Anlegens der Bremse kann das Bremsströmungsmittel im Hauptzylinder unmittelbar zur Seite der Radzylinder hindurchgeführt werden, ohne daß es durch die Ventilkammer 3 hindurchtritt. D.h., das Bremsströmungsmittel im Hauptzylinder wird in das Einlaßabteil 4 eingelassen, und gleichzeitig strömt das Strömungsmittel durch die Ventilkammer 3 und die hohlen Abschnitte 26 und 27 des Kolbens 21 zum Auslaßabteil 7. Wenn der Druckunterschied zwischen Einlaßabteil 4 und Auslaßabteil 7 eine vorbestimmte Höhe erreicht, dann wird das auf der Seite des Auslaßabteils gelegene Kolbensegment 21b unter Druck gesetzt und durch den Unterschied der druckaufnehmenden Oberfläche zwischen Kolbensegment 21a und 21b zum Einlaßabteil 4 hinbewegt, bis die beiden Kolbensegmente in Anschlag gebracht sind.

Das anschlagende Ende des Kolbensegments 21a weist ein nachgiebiges Ventilteil 29 auf, das hieran angebracht ist, um als Ventil zum Schließen der hohlen Abschnitte 26 und 27 zu dienen. In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 30a, 30b 31a,und 31b Federn.

Der Betrieb der Ausführungsbeispiele der Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck bei Kraftfahrzeugen wird nun beschrieben. In Anfangsstadien des Anlegens der Bremse wird die Menge eines Bremsströmungs-

^O mittels oder dessen Druck durch einen Ausgleichsumlauf, der dem differentiell wirkenden Kolben 11 (20, 21) umfaßt,der in Fig. 1 (Fig. 2, 3) gezeigt ist, in Übereinstimmung mit der Größe der Bremsschuhspielräume gesteuert. In diesem Betriebszustand ist das kugelige Ventil 2 in der Ventilkammer 3 an der Rückseite angeordnet, um die Ven-

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tilöffnung 9 bei den AnfangsStadien der Bremsbetätigung zu öffnen. Somit steigt, wenn der Druck des Bremsströmungsmittels im Hauptzylinder 13 allmählich zunimmt, auch der Druck des Bremsströmungsmittels in den Hinterradzylindern 14b allmählich an. Wenn der Druck im Einlaßabteil 4 gleich dem Druck im Auslaßabteil 7 wird, dann überwindet der differentiell wirkende Kolben 11 (20, 21) die Spannkraft der Feder 12a (30a, 31a) wegen des Unterschieds des druckaufnehmenden Oberflächenbereichs zwischen den Kolbenelementen an der Seite des Einlaßabteils bzw. des Auslaßabteils, mit dem Ergebnis, daß der Kolben 11 (20, 21) zum Einlaßabteil 4 hin verschoben wird. Wenn der Druck des Bremsströmungsmittels in dem Hinterradzylinder 14b allmählich zunimmt, dann erreicht die Verzögerung des Kraftfahrzeuges ein vorbestimmtes Maß. Dann wird das kugelige Ventil 2 durch die Trägheit des Kraftfahrzeuges in der Fahrzeugbewegungsrichtung (in den Figuren nach links) derart bewegt, daß die Ventilöffnung 9 verschlossen wird, um die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 13 und den Hinterradzylindern 14b zu verschließen. Nachfolgend wird ein Druckanstieg desBremsStrömungsmittels im Hauptzylinder 13 nicht unmittelbar auf die Hinterradzylinder 14b übertragen. Allerdings wird, da der Druck im Einlaßabteil 4 höher wird als der Druck im Auslaßabteil 7, der differentiell wirkende Kolben 11 zum Auslaßabteil 7 hin gedrückt, um hierbei das Bremsströmungsmittel auf der Seite des Hinterradzylinders zu komprimieren, so daß es zur Seite des Auslaßabteils hin gedrückt und in die stromabwärts gelegene Seite des kugeligen Ventils 2 gepreßt wird. Nachdem die Ventilöffnung 9 somit vom kugeligen Ventil 2 verschlossen ist, wird ein Druckanstieg im Bremsströmungsmittel im Hauptzylinder 13 indirekt auf die Hinterradzylinder 14b durch den differentiell wirkenden Kolben 11 (20, 21) übertragen, und die Größe des Druckes wird gegenüber dem Druck des Bremsströmungsmittels im

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Hauptzylinder in einem Maße verringert, das gleich ist dem Verhältnis zwischen dem druckaufnehmenden Oberflächenbereich auf der Seite des Einlaßabteils zum druckaufnehmenden Oberflächenbereich auf der Seite des Auslaßabteils. Ein Vergleich des oben erwähnten Druckanstiegs im Bremsströmungsmittel in den Hinterradzylindern 14b mit einem Druckanstieg des Bremsströmungsmittels in den Vorderradzylindern 14a, der unmittelbar vom Druckanstieg des Bremsströmungsmittels im Hauptzylinder 13 betroffen ist, zeigt, daß der Druckanstieg in der Größe gleich verläuft, bis das kugelige Ventil 2 schließt, und daß das Maß des Druckanstiegs im Bremsströmungsmittel in den Hinterradzylindern 14b niedriger ist als das Maß des Druckanstiegs im Bremsströmungsmittel in den Vorderradzylindern 14a, nachdem die Ventilöffnung 9 durch das kugelige Ventil 2 geschlossen wurde.

Zusammengefaßt, bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsdruck bei einem Kraftfahrzeug, mit einem differentiell wirkenden Kolben, der mehrere druckaufnehmende Abschnitte aufweist, die einem Einlaßabteil und einem Auslaßabteil zugewandt sind, die mit einem Hauptzylinder bzw. Hinterradzylindern einer Fahrzeugbremsanlage in Verbindung stehen. Der differentiell wirkende Kolben ist mit Kolbenabschnitten zum Ausgleich des Bremsschuhspieles ausgebildet, die eine Verringerung des Einströmens eines Bremsströmungsmittels in eine Kugelventilkammer bei den AnfangsStadien der Bremsbetätigung bewirken, wobei nachteilige Einflüsse vermieden werden können, die sonst durch die Größe der Bremsschuhspielräume auf ein kugeliges Ventil bei den Anfangsstadien der Bremsbetätigung ausgeübt würden.

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Der Winkel θ bezeichnet die Neigung der Bewegungsbahn der Ventilkugel 2 zur Horizontalen.

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Claims

Patentansprüche

Steuereinrichtung für den hydraulischen Bremsuck bei einem Kraftfahrzeug, mit

- einem Einlaßabteil und einem Auslaßabteil, die mit einem Hauptzylinder bzw. mit Hinterradzylindern in Verbindung stehen,

10 - einer Ventilkammer, die unmittelbar mit dem Einlaßabteil in Verbindung steht und durch eine Ventilöffnung mit dem Auslaßabteil in Verbindung steht,

- ein kugeliges Ventil, das schwimmend in der Ventilkammer aufgenommen ist und die Ventilöffnung durch

1 5 eine Trägheitskraft verschließt, wenn die Verzögerung des Kraftfahrzeuges ein vorbestimmtes Maß erreicht, und

- einem differentiell wirkenden Kolben, der druckauf-

Deutsche Bank (München) Kto. 5T/61070

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Posischeck (München) Kto. 670-43-B04

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nehmende Abschnitte aufweist, die dem Einlaßabteil bzw. dem Auslaßabteil zugewandt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß am differentiell wirkenden Kolben (11; 20; 21) Kolbensegmente (11a, b, c; 20a, b; 21a, b) zum Ausgleich des Bremsschuhspieles ausgebildet sind, um bei Anfangsstadien der Bremsbetätigung das Einströmen von Bremsströmungsmittel in die Ventilkammer (3) zu verringern.
2. Steuereinrichtung für hydraulischen Bremsdruck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbensegmente zum Ausgleichen des Bremsschuhspieles ein erstes Kolbensegment (11b; 20a) sowie ein zweites Kolbensegment (11c, 20b) sind, wobei das erste Kolbensegment bei AnfangsStadien der Bremsbetätigung seine Bewegung bewirkt, um die Menge des Bremsströmungsmittels, das durch die Ventilkammer (3) hindurchströmt, zu verringern.
3. Steuereinrichtung für hydraulischen Bremsdruck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbensegmente (21a, 21b) zum Ausgleich des Bremsschuhspieles in ihrem Inneren mit einem Strömungsweg (26, 27) ausgebildet sind, um bei Anfangsstadien der Bremsbetätigung einen Teil des Bremsströmungsmittels aus dem Hauptzylinder (13) unmittelbar zur Seite der Hinterradzylinder (14b) hindurchzulassen, ohne daß dieser Teil durch die Ventilkammer (3) hindurchgeführt wird.

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