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"Bremsdrucksteuereinheit für eine hydraulische
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Fahrzeugbremsanlage' Die Erfindung betrifft eine Bremsdrucksteuereinheit
für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, bei der die Fahrzeughinterräder von zwei
getrennten Bremskreisen beaufschlagt sind, mit zwei hintereinander angeordneten,
jeweils die Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einem Radbremszylinder
eines Kreises steuernden Druckmittelventilen, wobei das erste Ventil als Druckminderventil
ausgebildet und in einem Stufenkolben angeordnet ist, auf den eine von außen eingeleitete
Steuerkraft einwirkt, die kleinere Fläche des Stufenkolbens vom Druck der Druckmittelquelle
und dessen größere Fläche entgegen der Steuerknaft von dem den nachgeschalteten
Radbremsen zugeführten Druck beaufschlagt ist, das zweite Ventil ein in einem mit
dem Stufenkolben gleichsinnig verschiebbaren Folgekolben angeordneten Druckbegrenzungsventil
ist und der Folgekolben an seinen Stirnseiten vom Ausgangsdruck je eines Bremskreises
beaufschlagt ist.
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Eine solche Bremsdrucksteuereinheit ist bekannt aus der deutschen
Patentschrift 22 65 106. Dort wirken die beiden
Bremskreise auf
verschiedene Hinterräder eines Fahrzeugs im Sinne einer Verminderung der Zunahme
des Hinterachsbremsdrucks im Verhältnis zum Vorderachsbremsdruck oberhalb eines
bestimmten Umschaltdruckes. Der zweite Bremskreis ist ein Folgekreis, d.h., daß
er dem ersten Kreis folgt.
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Dieses Folgen vollzieht auch der zu diesem zweiten Bremskreis gehörende
Kolben, der hier Folgekreiskolben oder Folgekolben genannt sei. Bei Ausfall des
zweiten Bremskreises, d.h., bei starkem Druckabfall seines Ausgangsdruckes, ändert
sich am Verhalten des ersten Bremskreises nichts oder nur sehr wenig. Bei Ausfall
des ersten Kreises wird der Bremsdruck im zweiten Kreis auf einen Höchstwert begrenzt.
Diagramme, die dieses Verhalten wiedergeben, finden sich in der Literatur (siehe
"Bremsenhandbuch" 5. Auflage 1977, Bartsch-Verlag, Ottobrunn, Seite 154).
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Die Begrenzung liegt auf einem Wert, der weit unter dem Wert liegt,
der von den angeschlossenen Bremsen über die Räder wirksam in Bremskraft umgesetzt
werden könnte. Gerade bei Ausfall eines Bremskreises soll ja mit dem verbliebenen
Bremskreis möglichst wirkungsvoll gebremst werden.
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Bei Bremsanlagen anderer Art ist bereits eine derartige Verbesserung
der Wirkung des unversehrt gebliebenen Bremskreises dadurch geschaffen worden, daß
ein hydraulischer Nebenweg zum Drucksteuerorgan des unversehrt gebliebenen Kreises
vorgesehen wurde (siehe DE-AS 17 55 067). Nachteilig an diesem bekannten Steuerventil
ist die Anordnung des Nebenweges (bypass) in einem räumlich vom Ventil getrennten
Gerät. Ohne Verwendung von Federn ist die bekannte Anordnung nicht selbstrückstellend.
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Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Tandemregler der eingangs beschriebenen
Gattung bei Ausfall des ersten Bremskreises einen Nebenweg im zweiten Bremskreis
zu öffnen. Ferner soll nach Il.standsetzung der Bremsanlage eine selbsttätige Rückstellung
der Nebenwegeinrichtung in die Sperrstellung ohne zusätzliche Mittel möglich sein.
Außerdem soll die Steuereinheit im Aufbau und in der Wirkungsweise sicher und im
Betrieb widerstandsfähig sein.
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Die Steu?reinheit der eingangs beschriebenen Gattung zeichnet sich
nach der Erfindung dadurch aus, daß der Folgekolben oder Folgekreiskolben unterteilt
ist in gegeneinander verschiebbare Kolbenteile, nämlich einen Kolbenhauptkörper,
der das Ventil enthält, und einen vom Hauptkörper getragenen Ringkolben, der im
Bereich des Einlasses des zweiten Bremskreises (Folgekreis) auf dem Hauptkörper
verschiebbar ist, bei ungefähr gleichen Ausgangsdrücken sicher in einer Stellung
gehalten ist, in der er den Durchgang vom Eingang zum Ausgang des zweiten Kreises
nur über das Ventil im Folgekreis bietet, und der-bei fehlendem oder zu geringem
Ausgangsdruck des ersten Bremskreises in seiner durch den Ausgangsdruck des zweiten
Kreises bestimmten Stellung den unmittelbaren Durchgang vom Eingang zum Ausgang
des zweiten Kreises offenhält. Mit dieser Ausbildung wird ein Nebenweg in einem
Tandembremsregler gedrungener Bausweise erzielt; der Fertigungsaufwand ist gering,
zumal durchweg rotationssymmetrische Körper verwendet werden.
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In vorteilhafter AusgestaltUng der Erfindung ist der Verschiebeweg
des Ringkolbens auf dem Folgekolben durch Anschläge begrenzt. Die Sicherung der
Stellung bei ungefähr gleichen Ausgangsdrücken kann durch eine Feder geschaffen
werden, die sich einerseits auf dem Folgekolben abstützt und den Ringkolben in einer
Richtung drückt, die mit der Wirkung des Ausgangsdruckes des ersten Bremskreises
zusammenfällt. Der Ringkolben kann jedoch auch, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung,
als Stufenkolben ausgebildet sein, nämlich als ein Stufenkolben, dessen größerer
Arbeitsfläche vom Ausgangsdruck des ersten Bremskreises beaufschlagt ist. Eine zusätzliche
Unterstützung der Stufenwirkung durch eine Feder ist ebenfalls möglich.
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Statt der üblichen Ringdichtungen kann auch eine Lippendichtung auf
der Seite des Auslasses des ersten Bremskreises verwendet werden; um dies möglich
zu machen, kann der Ringkolben derart unterteilt werden, daß nicht der die Lippendichtung
tragende Ringkolbenabschnitt durch Anschlagen die Wegbegrenzung bestimmt, sondern
der verbleibende Kolbenabschnitt, dem ein entsprechender Anschlag auf dem Folgekolben
zuzuordnen ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
Achsenschnitt durch einen Tandemregler, wobei wegen der Rotationssymmetrie der Teile
zwecks Vereinfachung nur die eine, hier oberhalb der Achse gelegene Hälfte wiedergegeben
ist und auf
die zeichnerische Wiedergabe der bekannten Umschaltventile
verzichtet ist, Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Ausgangsdruck (als Ordinate>
über dem Eingangsdruck (Abszisse) in den verschiedenen Betriebszuständen dargestellt
ist, Fig. 3 eine der Fig. 1 im wesentlichen entsprechende Darstellung einer Einzelheit
in abgewandelter Form und Fig. 4 und 5 weitere Abwandlungsformen in Darstellungen,
die der Fig. 3 entsprechen.
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In einem Gehäuse 10 der Steuereinheit sind koaxial und geradlinig
ein Stufenkolben 11 und ein weiterer Kolben 12, der hier als Folgekreiskolben oder
Folgekolben bezeichnet wird, in der zur gemeinsamen Achse 13 rotationssymmetrischen
Kammer verschiebbar. Beide Kolben enthalten die obengenannten, hier nicht dargestellten
Ventile, die durch Stößel, die in der Zeichnung nach rechts weisen und dort am Nachbarkörper
anstoßen können, offengehalten werden können. Ihr Aufbau im einzelnen geht aus der
Zeichnung und Beschreibung der DE-PS 22 65 106-hervor und ist so dem Fachmanne bekannt.
Das Kolben 11 geiegene Ventil befindet sich im Verbindungsweg des ersten Bremskreises
vom einlaß 14 zum Auslaß 15, während das andere Ventil des zweiten Bremskreises
zwischen dem Einlaß 16 und dem Auslaß 17 liegt. Wegen der Gleichheit des Kolbens
11 mit dem vergleichbaren Kolben in der Zeichnung der deutschen Patentschrift 22
65 106 werden diese Einzelheiten des ersten Bremskreises hier nicht weiter beschrieben.
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Vom zweiten Bremskreis ist hier noch die Radialbohrung
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gezeigt, die zum Axial- oder Reglerventil dieses Kolbens führt. Der Folgekolben
trägt auf seinem Außenumfang eine Hülse 19, die zwischen Anschlägen 20 und 21 in
axialer Richtung um eine begrenzte Strecke verschiebbar und in bestimmten Bereichen
sowohl gegen die Innenwand des Gehauses 10 als auch die Außenwand des Kolbens 12
abgedichtet ist. In axialer Richtung ist die Hülse 19 in zwei Abschnitte unterschiedlicher
radialer Ausdehnung und demnach unterschiedlicher Querschnittsfläche ausgebildet,
nämlich einem in der Zeichnung links gelegenen Teil mit größerer Querschnittsfläche,
die der Auslaßkammer 22 des ersten Bremskreises, die mit dem Auslaß 15 in Verbindung
steht, zugewandt ist, und dem rechts gelegenen Abschnitt mit einer der Auslaßkammer
23 des zweiten Bremskreises zugewandten kleineren Stirnfläche 24. Die zwischen beiden
Abschnitten befindliche Stufe 25 ist gegenüber dem Gehäuse 10 und dem Kolbenhauptteil
12 durch Ringdichtungen 26, 27, 28 und 29 abgedichtet und durch Radialkanäle 30
und 31 in Hülse und Gehäuse mit der Atmosphäre verbunden. Die Hülse 19 bildet demnach
einen Zylinderring-Stufenkolben. Der kleinere Kolbenteil dieses Ringkolbens 19 ist
mit einem weiteren Dichtungspaar 3? und 33 nach außen gegen die Gehäusewandung 10
und nach innen gegen die Umfangsfläche des Kolbenhauptteiles 12 abgedichtet. Dieses
Dichtungspaar liegt in axialer Richtung weiter außen, - vom Dichtungspaar 27, 29
aus gesehen -, und auf der Strecke zwischen diesen beiden Dichtungspaaren befinden
sich die radialen Kanäle des Einlaßstranges des zweiten Bremskreises, also der Einlaß
16 und der zum Reglerventil führende Kanal 18 sowie die dafür notwendigen radialen
Durchlässe 34 in der-Hülse.
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Die zwischen den Dichtungspaaren 27 und 34 bzw. 29 und 33 liegenden
Ringspaltzonen zwischen dem Gehäuse 10 und der Hülse 19 einerseits und dieser Hülse
und dem Kolbenhauptteil 12 andererseits sind in radialer Richtung etwas
ausgenommen
oder erweitert, so daß bei Versetzung der Mündungen der Kanäle 16, 34 und/oder 18
eine axiale Strömung hier zwischen den Dichtungen möglich ist.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Hülse
auf dem ihr erlaubten Verschiebungsweg vom Anschlag 20 zum Anschlag 21 die Dichtung
33 verläßt, so daß ein Strömungsweg vorbei an der Innenkante 36 ihrer Stirnfläche
24 entsteht. 5s7erzugsweise steht die Kante 36 im Bereich der Ausnehmung 35, die
ihrerseits dabei noch in Verbindung mit dem Radialdurchlaß 34 bleibt.
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Auf eine zwischen Kolbenhauptteil 12 und der größeren Kolbenstirnfläche
38 der Hülse 19 liegende Schraubendruckfeder 37, die bestrebt ist, die Hülse 19
gegen den Anschlag 20 zu drücken, wird weiter unten eingegangen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Vorausgesetzt
wird die Kenntnis der Wirkungsweise des Tandemreglers nach DE-PS 22 65 106 und der
Einzelteile dieses Reglers, soweit sie denen des neuen Reglers entsprechen. Wenn
die Ausgangsdrücke beider Bremskreise gleich sind, bleibt der Ringkolben 19 infolge
seiner größeren Fläche 38 mit seiner Anschlagfläche 24 am Anschlag 20.
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Dieser Zustand bleibt während des gewollten Betriebes oberhalb und
unterhalb des Umschaltpunktes erhalten. Die Unterteilung des Folgekreiskolbens hat
bei unversehrten Bremskreisen keine besondere Wirkung. Die Regelung oberhalb des
Umschaltpunktes geschieht in der Weise, wie sie durch das Durchmesserverhältnis
des Regelkolbens 11 vorgegeben ist.
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Bei Ausfall des zweiten Bremskreises ändert sich für den
ersten
Bremskreis nichts; er arbeitet-weiter als Regelkreis, wobei lediglich der Umschaltpunkt
wegen des Wegfalls des vom Folgekreiskolben bestimmten Teil des Schließweges in
bekannter Weise geringfügig abfällt. Der Ringkolben 19 wird-hier nicht nur wegen
seiner größeren Fläche 38, sonderen auch wegen des größeren Druckes im ersten Kreis
mit Sicherheit an seinem Anschlag 20 gehalten.
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Fällt jedoch nicht der zweite, sondern der erste Bremskreis aus, überwiegt
der größere Druck 9n der Auslaßkammer 23 auch über die kleinere Stirnfläche 24 die
Reibungskraft an den Dichtungen und die Kraft den Feder 37, falls diese vorhanden
ist, und schiebt den Ringkolben 19 vom Anschlag 20 weg gegen den Anschlag 21. Dadurch
kommt eine unmittelbare hydraulische Verbindung zwischen dem Einlaß 16 und der Auslaßkammer
23 durch die Ausnehmung zwischen den Dichtungen 27 und 32, die in diesem Bereich
liegende Radialbohrung 34 und die Ausnehmung 35 vorbei an der Kante 36 zustande,
die unabhängig vom Regelventil im Folgekreiskolben offenbleibt, solange der für
die Verschiebung ursächliche Druckabfall im Ausgang des ersten Bremskreises besteht.
Von einem gewissen Druckpegel anbeginn auch der Folgekreiskolben 12, sich gegen
die Kraft F, die die Führungsgröße darstellt, zu bewegen, also auch den Regelkolben
11 (in der Zeichnung nach links) zu verschieben, und zwar so weit, bis der Reglerkolben
11 an seinem für diese Richtung vorgesehenen Anschlag 39 anschlägt. Dabei wird zwar
das Ventil des Folgekreiskolbens geschlossen, doch hat dies wegen des beschriebenen
offenen Nebenweges keine Wirkung. Eine Regelung bzw. Begrenzung tritt nicht mehr
ein.
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Das in Fig. 2 gezeigte Diagramm beschreibt diese Verhältnisse. Dort
ist der Ausgangsdruck über dem Eingangsdruck
aufgetragen. die Kurventeile
A, B und C beschreiben die Abhängigkeit im Normalbetrieb. Der Umschaltpunkt ist
mit U bezeichnet Fällt der zweite Bremskreis aus, verläuft die Abhängigkeit entsprechend
der Kurve A-D. Die Einrichtung arbeitet als Regler mit gleichem Anstieg der Kurve
oberhalb des nun etwas tiefer liegenden Umschaltpunktes U'. Fällt dagegen der erste
Bremskreis aus, arbeitet der zweite Bremskreis ohne Umschaltung, also mit stets
gleich bleibender Proportionalität zwischen den beiden Drücken, wie es die Abschnitte
A, B und E des Diagramms angeben.
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Die gezeigte Feder 37 unterstützt den Druck im Auslaß des ersten Bremskreises
und erleichtert den Ausgleich nicht erwünschter Druckdifferenzen und der Reibung
der Dichtringe. In der etwas einfacheren Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Feder
37 weggelassen. Auch hier ist die Hülse 19 als Stufenkolben ausgebildet.
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In der Ausführungsform nach Fig. 4 fehlt die Stufe 25; die Hülse 19'
ist demnach kein Stufenkolben; ihre von den Ausgangsdrücken beider Bremskreise beaufschlagten
Flächen 38 und 24' sind gleich groß. Das Vorherrschen der Wirkung des Auslaßdruckes
des ersten Bremskreises auf den Kolben 19' wird hier erzwungen durch eine entsprechend
bemessene Feder 3i', die im übrigen der Feder 37 entspricht.
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In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Abdichtung am größeren
Kolbenteil des Kolbens 19 abgewandelt gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsformen.
Hier wird eine vor der Stirnfläche 38't liegende Lippendichtung 40 benutzt und demnach
entfallen die Dichtungen 26. und 28. Der Stufenkolben ist auch körperlich zweigeteilt,
nämlich in den die größere Fläche 38" tragenden Abschnitt
19a und
einen im Bereich der hydraulischen Verbindung 16, 34, 18 liegenden Ringzylinderteil
19b. Statt des Anschlages 21 für die Stirnfläche des größeren Kolbens trägt hier
der Folgekreiskolbenhauptkörper 12 auf seinem Außenumfang einen Anschlagring 41
zur Begrenzung des Weges des Ringkolbens 19b beim Öffnen des Nebenweges.
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Wie gezeigt, ist der Einbau einer Feder nicht unbedingt nötig. Der
Regler kann sehr einfach aufgebaut sein, wie insbesondere aus- Fig. 3 hervorgeht.
In allen beschriebenen Ausführungsformen bedarf es für das Zurückstellen des Reglers
in den Normalbetrieb nach Ausfall eines Bremskreises keiner zusätzlichen Eingriffe
Die Lage der Kolben und ihrer Teile wird durch die Drücke in den angeschlossenen
hydraulischen Räumen bestimmt. Wenn diese wieder normal sind, gehen die beweglichen
Teile des Reglers wieder in ihre Normallage.
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Auch hinsichtlich des Raumbedarfs und der Herstellungskosten ist der
hier vorgestellte Regler äußerst günstig.
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Die Erfindung erlaubt sogar das Nachrüsten vorhandener Tandemregler
bzw. die Verwendung vorhandener Konstruktionselemente oder gefertigter Teil ohne
Änderung Im Zweifel sind alle hier beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale
für sich oder in beliebi-ger sinnvoller Kombination erfindungswesentlich. Schutz
wird begehrt für das, was objektiv schutzfähig ist.