DE2930208A1

DE2930208A1 - Verzoegerungsempfindliche lastabhaengige bremsdrucksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2930208A1
Application number: DE19792930208
Authority: DE
Inventors: Koji Takata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1979-01-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1980-08-07
Also published as: GB2042110A; US4253707A; JPS5599446A; GB2042110B; DE2930208C2; JPS6143222B2

Description

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Verzögerungsempfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs Λ.

Bremsdrucksteuer- oder Druckiibersetzungsventile zur Verringerung des Drucks für die hinteren Bremsen eines Kraftfahrzeugs gegenüber dem Druck für die vorderen Bremsen in höheren Bereichen des Bremsdrucks sind allgemein bekannt.

Ebenfalls bekannt sind verzögerungsempfindliche Bremsdrucksteuervorrichtungen mit einem Druckübersetzungsventil und einem im folgenden Trägheitsventil genannten Ventil mit einem Trägheitskörper, der in Abhängigkeit von einer gegebenen Verzögerung den Druckmittelkanal abschliesst, vgl. z. B. die US-PS 3 035 870.

Ebenfalls bekannt sind verzögerungsempfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtungen, die den Druckmitteldruck verwenden, der durch die Betätigung des Trägheitsventils in Abhängigkeit von einer gegebenen Verzögerung zur Steuerung des

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Drucks abgedichtet wird, bei dem das Druckübersetzungsventil zu arbeiten beginnt, wodurch der Bremsdruck gemäss der Last des Fahrzeugs auf die vorderen und hinteren Bremsen verteilt wird, vgl. z. B. die US-PS 3 825 503-

Ebenfalls bekannt sind verzögerungsempfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtungen, die die Verzögerung regeln, bei der das Trägheitsventil gemäss dem Bremsdruck arbeitet, wodurch die Verteilung des Bremsdrucks auf die vorderen und hinteren Bremsen entsprechend der i'ahrzeuglast gesteuert wird, vgl. z. B. cie US-PS 3 317 251, 3 383 139-

Diese herkömmlichen verzögerungsabhängigen DruckSteuervorrichtungen haben den Kachteil, dass die Zunahmegeschwinäigkeit des abgedichteten Drucks bei schneller Betätigung der Bremsvorrichtung zu gross ist im Vergleich zum Zeitverzug vom Bremsdruckaufbau bis zum tatsächlichen Auftreten der Verzögerung. Bevor das Trägheitsventil in Abhängigkeit von der Verzögerung tatsächlich schliesst, strömt eine übermässige Druckmittelmenge durch den Ventilsitz in die Abdichtungskammer,so dass der darin abgedichtete Druck den gegebenen Druck beträchtlich übersteigen kann, der der Verzögerung entspricht, in deren Abhängigkeit das Trägheitsventil arbeiten soll.

Zur Verhinderung eines derartigen übermässigen abgedichteten Drucks bei schneller Ausübung des Bremsdrucks wird für gewöhnlich in der zur Trägheitsventilkammer führenden Druckmittelleitung oder im Kanal zwischen der Trägheitsventilkammer und der Abdichtungskammer eine Drossel vorgesehen. Da aber die Strömungsgeschwindigkeit durch eine derartige Drossel verhältnismässig klein ist, reicht die Wirkung der Drossel nicht aus, um den abgedichteten Druck unterhalb der gegebenen Höhe zu halten.

Ein übermässiges Abdichten auf Grund einer schnellen Bremsbetätigung tritt hauptsächlich unter Bedingungen geringer Last auf, wo die Strömungsgeschwindigkeit im Abzweigkreis niedrig und somit die Drosselwirkung klein ist, da der gegebene abgedichtete

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Druck gering und die Verschiebung eines durch den abgedichteten Druck betätigten Kolbens klein ist.

Unter Bedingungen hoher Last wird der abgedichtete Druck selten übertnässig gross, da der ausgelegte abgedichtete Druck hoch ist. Auf Grund des hohen abgedichteten Drucks ist aber die Verschiebung des Kolbens gross und somit die Strömungsgeschwindigkeit im Abzweigkreis hoch. Daher ist die Erosseiwirkung gross.

Wenn das Bremssystem für die vorderen Räder ausfällt, wird der Druckmitteldruck zur Erzielung einer gegebenen Verzögerung extrem hoch, da nur die hinteren Bremsen verwendet werden. In diesem Fall ist der abgedichtete Druck eher unzureichend als übermässig gross.

Kurz zusammengefasst, die Verwendung einer Drossel im Abdichtungskreis dient ihrem Zweck nicht vollkommen, da ihre Wirkung unter Bedingungen geringer Last mit häufig auftretenden übermässigem Abdichten unzureichend ist, jedoch unter Bedingungen hoher Last mit selten auftretenden übermässigen Abdichten gross ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verzögerungsempfindlichen lastabhängigen Bremsdrucksteuervorrichtung, die diese Nachteile vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anders als bei der herkömmlichen Steuervorrichtung, bei der ein Trägheitskörper in dem Druckmittelströmungsweg angeordnet ist, der lediglich zur Abdichtungskammer führt (im folgenden als Abdichtungsstrom bezeichnet), kann bei der Erfindung der Trägheitskörper nicht nur dem Abdichtungsdruckmittelstrom,

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sondern auch dem unmittelbar zur Bremse führenden Hauptstrom unterworfen sein. Hierdurch wird der Trägheitskörper in der Ventilschliessrichtung durch die schnelle Strömung im Hauptstrom bewegt, die notwendigerweise durch den schnellen Druckaufbau bei einer schnellen Betätigung der Bremse erzeugt wird, um die zeitliche Schliessteuerung des Trägheitsventils zu beschleunigen, damit ein übermässiger abgedichteter Druck vermieden wird. Zusätzlich ist die Anordnung so getroffen, dass, wenn der Druckmitteldruck und somit die Strömungsgeschwindigkeit in die Abdichtungskammer hoch sind, die Strömung zur Abdichtungskammer dem Trägheitskörper eine Antriebskraft in der entgegengesetzten Richtung zu derjenigen durch den Hauptstrom erteilt, wodurch auch eine unzureichende Abdichtung verhindert wird.

Es wirken mit anderen Worten zwei Arten von Kräften auf den Trägheitskörper in Ventilschliessrichtung. Die erste Kmft ist die durch eine Verzögerung verursachte Trägheitskraft, während die zweite Kraft die durch den Hauptdruckmittel strom verursachte Kraft ist. Die zweite Kraft ist unabhängig von der Fahrzeuglast, jedoch abhängig von der Geschwindigkeit der Druckzunahme. Zusätzlich wirkt die vom Abdichtungsstrom zur Abdichtungskammer hin erzeugte Kraft am Trägheitskörper in der entgegengesetzten Richtung oder der Ventilöffnungsrichtung. Diese dritte Kraft hängt von der Fahrzeuglast und der Geschwindigkeit der Druckzunahme ab.

Durch diese Anordnung wird unter Bedingungen geringer Last das Schliessen des Trägheitsventils zur Verhinderung einer übermässigen Abdichtung beschleunigt, während unter Bedingungen hoher Last und bei Ausfall der vorderen Bremsen den Ventilschliesskräften zur Verhinderung einer unzureichenden Abdichtung entgegengewirkt wird.

Als Kräfte, durch die das Druckmittel einen Trägheitskörper bewegt, stehen zur Verfügung: eine den Trägheitskörper in Querrichtung drückende Kraft, eine ihn zum Umkehren veranlassende

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Kraft, eine ihn anziehende Kraft usw. Die durch den Hauptstrora in Ventilschliessrichtung erzeugte Kraft kann leicht durch Verwendung einer dieser Kräfte oder einer Kombination hiervon erhalten werden, während die antreibende Kraft durch den Abdichtungsstrom zur Abdichtungskammer mit einem einzigen Einlass für die Trägheitskörperkammer nicht so leicht erzielbar ist.

Erfindungsgemäss ist eine Vielzahl von Einlassen für die Trägheitsventilkammer vorgesehen und so angeordnet, dass der Druckmittel strom durch einige dieser Einlasse durch den Ventilsitz in die Abdichtungskammer strömt, während der Druckmittelstrom durch den Rest der Einlasse durch den Auslass der Kammer (die ebenfalls aus zwei oder mehreren bestehen kann) zu den hinteren Bremsen strömt. Dies macht es verhältnismässig leicht, den Trägheitskörper durch den Abdichtungsstrom in der Ventilöffnungsrichtung und ihn durch den Hauptstrom in der Ventilschliessrichtung anzutreiben.

Wenn die Kraft in der Ventilschliessrichtung zu gross ist im Vergleich mit der Kraft in der Ventilöffnungsrichtung, kann eine Bypaßleitung vorgesehen werden, so dass nur ein Teil des Druckmittelstroms zu den Hinterradbremsen durch die Trägheitskörperkammer hindurchtritt, während der Rest diese Kammer umgeht.

Dies kann leicht ausgeführt werden durch Versehen des Gehäuses der Steuervorrichtung mit einer Bohrung, deren Durchmesser grosser als derjenige des Trägheitskörpers ist, und durch Pressen eines Käfigs zur Führung des Trägheitskörpers in die Bohrung, wobei der Käfig in einer Wand mit Einlass- und Auslasskanälen und mit Nuten in seinem Aussenumfang versehen ist. Das Gehäuse selbst muss nur mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal versehen werden, die mit den im Käfig ausgebildeten Nuten in Verbindung stehen.

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Die Erfindung betrifft kurz zusammengefasst eine beschleunigungsempfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtung mit einem Trägheitsventil einschliesslich einem Trägheitskörper, einer Abdichtungskammer und einem Druckübersetzungsventil. Der Verlauf des Druckmittelstroms ist derart getroffen, dass der zu den Bremsen erfolgende Hauptstrom dem Trägheitskörper eine Kraft in der Ventilschliessrichtung erteilt, und der zur Abdichtungskammer verlaufende Abdichtungsstrom dem Trägheitskörper eine Kraft in der Ventilöffnungsrichtung erteilt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Die einzige Figur ist ein senkrechter Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Bremsdrucksteuervorrichtung nach der Erfindung hat ein Gehäuse 1 mit einem von einer Bremsdruckquelle gespeisten Einlass 2 und einen zu hinteren Bremsen führenden Auslass 3. Der Einlass 2 steht mit einer Trägheitskörperkammer 5 in Verbindung, die ihrerseits über einen Kanal 6 mit einer Kammer eines Druckübersetzungsventils in Verbindung steht. Der Trägheitskörper 4 in der Trägheitskörperkammer 5 und ein Ventilsitz 10 bilden ein Trägheitsventil. Das eine Ventildichtung 7 und einen Stössel 8 enthaltende Druckübersetzungsventil nimmt über den Kanal 6 unter Druck stehendes Druckmittel auf und liefert es nach Verminderung seines Drucks auf eine geeignete Höhe über den Auslass 3 zu den hinteren Bremsen. Eine erste Feder 9 drückt den Stössel 8 nach links oder in seine Ventilö ffnungsri chtung.

Die gesamte Steuervorrichtung ist unter einem Winkel θ gegenüber dem Fahrzeug befestigt, wodurch sich der Trägheitskörper 4- auf einer Steigung mit einem derartigen Gefalle befindet. Wenn die durch eine Bremsung verursachte Verzögerung einen gegebenen Wert übersteigt, rollt der Trägheitskörper 4 durch die Wirkung der Trägheitskraft in der Figur die Steigung nach rechts hinauf, stösst am Ventilsitz 10 an und unterbricht die

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Verbindung zwischen der Trägheitskörperkammer 5 und der Abdichtungskammer 11. Durch den beim Abdichten entstehenden Druckmitteldruck wird ein Kolben 12 nach links gedrückt. Der Schub des Kolbens wird über eine dritte Feder 13 und eine durch eine zweite Feder 15 nach rechts vorgespannte Platte auf den Stössel 8 übertragen. Auf diese Weise ist die auf den Stössel 8 übertragene Kraft gleich dem Schub des Kolbens 12 minus der Kraft der zweiten Feder 15·

Der Verminderungsausgangsdruck oder der sogenannte Einschaltdruck des Druckübersetzungsventils ist proportional der Kraft, die den Stössel 8 in der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt. Diese Kraft ist gleich dem abgedichteten Druck multipliziert mit der wirksamen Querschnittsfläche des Kolbens 12 plus der Kraft der ersten leder minus der Kraft der zweiten Feder.

Die obige Beschreibung ist ein Beispiel für die herkömmliche beschleunigungserapfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtung.

Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Ein Käfig 20 ist in die Trägheitskörperkammer 5 eingepresst und mit einer mit dem Einlass 2 in Verbindung stehenden Einlassnut 21 und einer mit dem Kanal 6 in Verbindung stehenden Auslassnut 22 versehen. Der Kanal 6 ist der Auslass der Trägheitskörperkamraer 5· Diese Nuten sind im Aussenumfang des zylindrischen Käfigs 20 axial verlaufend ausgebildet. Der Käfig ist auch mit einem an seinem vorderen Unterteil angeordneten Abdichtungsstromeinlass 23 und mit einem an seinem hinteren Unterteil angeordneten Hauptstromeinlass 24 versehen, von denen beide mit der Einlassnut 21 in Verbindung stehen. Das durch den Abdichtungsstromeinlass 23 hindurchtretende Druckmittel strömt hauptsächlich zur Abdichtungskammer 11, während das durch den Hauptstromeinlass 24 hindurchtretende Druckmittel hauptsächlich zum Kanal 6 durch einen Hauptstromauslass 25

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strömt, der im Käfig ausgebildet ist und mit der Aualssnut 22 in Verbindung steht. Eine nicht gezeigte Kurzschlussnut kann ebenfalls im Aussenumfang des Käfigs 20 vorgesehen sein und die Einlassnut 21 unmittelbar mit der Auslassnut 22 so verbinden, dass ein Teil des Druckmittels die Trägheitskörperkammer umgeht.

Wenn die Zunahmegeschwindigkeit des Bremsdrucks verhaltnismässig niedrig ist, stösst der Trägheitskörper 4 bei Auftreten einer gegebenen Verzögerung am Ventilsitz 10 an und dichtet dann den Druckmitteldruck in der Abdichtungskammer 11 ab. Auf Grund der Druckzunahme bewegt sich der Kolben 12 nach links und drückt die zweite Feder 15 sowie die dritte Feder 13 zusammen. Demnach nimmt das Volumen der Abdichtungskammer so zu, dass eine der Zunahme entsprechende Druckmittelmenge hauptsächlich durch den Abdichtungsstromeinlass 23 und den Ventilsitz 10 in die Abdichtungskammer strömt, bevor der Ventilsitz geschlossen wird.

Während einer schnellen Bremsbetätigung, wenn die Druckzunahmegeschwindigkeit hoch ist, ist der Druck im gesamten System einschliesslich der Abdichtungskammer 11 bereits übermässig gross geworden, bevor eine gegebene Verzögerung auftritt. Bei Bedingungen verhältnismässig leichter Last, bei denen eine übermässige Abdichtung vermieden werden soll, muss daher der Trägheitskörper 4 so bewegt werden, dass er vor dem Auftreten der gegebenen Verzögerung am Ventilsitz 10 anstösst und diesen schliesst.

Bei einer derartigen schnellen Bremsung erhöht sich die Geschwindigkeit des Hauptdruckmittelstroms durch die Einlassnut 21 und den Hauptstromeinlass 24 vorbei am Trägheitskörper 4 und durch den Hauptstromauslass 25 und die Auslassnut 22. Auf diese Weise erteilt der am Trägheitskörper 4 vorbeiströmende Druckmittelstrom dem Trägheitskörper einen gewissen Schub und ein Drehmoment, das zusammen mit der durch die Verzögerung erzeugten Trägheitskraft den Trägheitskörper

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dazu veranlasst, das Gefälle Q hinauf bis zum Ventilsitz 10 zu rollen. Um die Kraft weder zu gross, noch zu klein zu machen, sollten die Anzahl, die Stellung, der Durchmesser und der Winkel des Hauptstromeinlasses 24 und des Hauptstromauslasses 25i das Verhältnis der Querschnittsfläche der Kurzschlussnut zur Querschnittsfläche des Hauptstromeinlasses 24, das Spiel zwischen dem Trägheitskörper 4 und der Käfigwand usw. sorgfältig bestimmt werden. Diese Werte stehen auch in Beziehung zum Gewicht des Trägheitskörpers, zur Strecke, um die sich der Trägheitskörper zum Schliessen des Ventilsitzes bewegt, zur Menge des zur Betätigung der hinteren Bremsen erforderlichen Druckmittels, zum Zeitverzug bei der tatsächlichen Betätigung, zum nichtlinearen Verhalten der vorderen und hinteren Bremsen und sogar zur Steifheit der Aufhängungen für die vorderen und hinteren Räder. Diese Werte sollten daher durch Versuche neu eingestellt werden, nachdem die Daten des Fahrzeugs und der vorderen sowie hinteren Bremsen festgelegt sind.

Unter Bedingungen hoher Last oder bei Ausfall des Vorderbremssystems, wenn anstatt eines übermässigen ein unzureichender abgedichteter Druck vermieden werden muss, muss der Funktion des Hauptstroms zur Beschleunigung des Betriebs des Trägheitsventils entgegengewirkt werden. Diesem Zweck dient der Abdichtungsstromeinlass 23· Da sich die Abdichtungskammer und die Trägheitskörperkammer auf demselben Druck befinden, bis- der Ventilsitz 10 geschlossen ist, bewegt sich der Kolben 12 nach links, wenn der Druck im gesamten System zunimmt. Dies erzeugt einen Druckmittelstrom, der hauptsächlich durch den Abdichtungsstromeinlass 23 und den Ventilsitz 10 hindurchtritt. Dieser Druckmittel strom übt auf den Trägheitskörper 4 einen gewissen Schub und ein Drehmoment entgegengesetzt zum durch den Hauptstrom erzeugten Schub und Drehmoment aus, wodurch die Antriebskraft des Hauptstroms durch den Haupt stromeinlass herabgesetzt wird.

Mit anderen Worten, die die Betätigung des Trägheitsventils beschleunigende Kraft ist etwa umgekehrt proportional der Fahrzeuglast bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Druckzunahme,

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Zur Gewährleistung dieses Effekts sollten natürlich auch die Anzahl, die Stellung, der Durchmesser und der Winkel des Abdichtungsstromeinlasses 23 geeignet bestimmt werden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die Steuervorrichtung nach der Erfindung einen gewissen Grad von Lastansprechfähigkeit selbst bei einer schnellen Bremsdruckausübung beibehält, bei der die herkömmliche Steuervorrichtung dieser Art ihre Lastansprechfähigkeit verliert. Dies bedeutet, dass ein trägheitsgesteuertes Ventil oder eine beschleunigungsempfindliche lastabhängige Steuervorrichtung auf einem weiteren Gebiet als vorher anwendbar ist. Theoretisch besteht noch ein überschneller Bremsbereich, in dem selbst eine Steuervorrichtung nach der Erfindung ihre Lastansprechfahigkeit verliert. Jedoch ist die Häufigkeit, mit der eine extrem schnelle Bremsung tatsächlich ausgeübt wird, viel kleiner als die Häufigkeit, bei der ein von der Erfindung umfasstes schnelles Bremsen ausgeübt wird. Somit die Erfindung von grossem praktischem Wert.

Ferner kann die Erfindung mit geringer Kostenerhöhung ausgeführt werden, da lediglich ein mit einigen axialen Nuten und radialen Bohrungen oder Kanälen ausgebildeter Käfig in die Trägheitskörperkammer eingepresst werden muss.

Wenn auch die Ausführungsform der Erfindung eine verzögerungsempfindliche lastabhängige Steuervorrichtung von der Bauweise ist, bei der der abgedichtete Druck durch einen Kolben und mehrere Federn verstärkt wird, ist es ersichtlich, dass die Erfindung uf andere Arten von Steuervorrichtungen anwednbar ist, einsc iliesslich einer solchen, die anstelle der zweiten Feder nach der Erfindung ein Verzögerungsventil und die sogenannte Bauweise mit veränderlicher Verzögerung anwendet, bei der das Gefälle der Führungsfläche für den Trägheitskörper sich gemäss dem Druck verändert, wobei der Druckverstärkungsmechanismus wegfällt. Patenten*«·

DIpI.-Ing. E.hser Dipl.-Inn. K. Soöfeschke

»Min- --,.. Jf

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Claims

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder

Dlpl.-lng. K. Schieschke

8M»nchen40, ElisabethstraBeM

10.303

Sumitomo Electric Industries, Ltd. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Patentansprüche

Verzögerungsempfindliche lastabhängige Bremsdrucksteuervorrichtung mit einem Gehäuse, mit einem Bremsdrucksteuerventil, mit einer Abdichtungskammer und mit einem Trägheitsventil einschliesslich einem Trägheitskörper in einer Trägheitskörperkammer, wobei der Trägheitskörper in Abhängigkeit von der Verzögerung derart bewegt wird, dass er das Trägheitsventil schliesst und dann den Druckmitteldruck in der Abdichtungskammer abdichtet, wodurch der Betrieb des Bremsdrucksteuerventils unmittelbar und mittelbar durch den abgedichteten Druck gesteuert wird, dadurch gekenn'zeichnet , dass der zur Bremse verlaufende Hauptstrom den Trägheitskörper (4) in Ventilschliessrichtung betätigt, und dass der zur Abdichtungskammer (11) verlaufende Ab dichtung ε st rom den Trägheitskörper (4-) in Ventilöffnungsrichtung betätigt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, dass die Trägheitskörperkammer (5) mit einem Hauptstromeinlass (24), einem Hauptstromauslass (25) und einem Abdichtungsstromeinlasse (23) versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Trägheitskörpers (4) in der Trägheitskörperkammer (5) ein Käfig (20) angeordnet ist, der folgendes enthält: den Hauptstromeinlass (24), den Hauptstromauslass (25), den Abdichtungsstromeinlasse (23)» eine Einlassnut (21) in seinem Aussenumfang zur Verbindung des Hauptstromeinlasses (21) mit dem Abdichtungsstromeinlass (23) und eine mit dem Hauptstromauslass (25) in Verbindung stehende Auslassnut (22).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (20) in seinem Aussenumfang mit einer Kurzschlussnut versehen ist zum Kurzschliessen des Hauptstromeinlasses (24) oder der Einlassnut (21) mit dem Hauptstromauslass (25) oder mit der Auslassnut (22) zur Umgehung des Trägheitsventils (4, 10).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Fahrtrichtung der Hauptstromeinlass (24) hinten unten, der Abdichtungsstromeinlasse (23) vorn unten und der Hauptstromauslass (25) hinten oben angeordet sind.

Patentamrtte DIpI.-Ing. rf Eder Dipl.-iii Kyfi

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