DE3016363A1

DE3016363A1 - Hydraulisches druckregelventil

Info

Publication number: DE3016363A1
Application number: DE19803016363
Authority: DE
Inventors: Masami Aono; Naganori Koshimizu
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4331364A; DE3016363C2; JPS55157056U; JPS594839Y2; GB2051273A; GB2051273B; FR2455200A1

Description

Hydraulisches Druckregelventil

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, das insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen bestimmt ist.

Beim Anziehen der Bremsen wirkt üblicherweise ein Hauptteil des Gewichts des Fahrzeugs auf die Vorderrräder ein, und das auf die Hinterräder wirkende Gewicht vermindert sich nach Maßgabe des sogenannten "Eintauchens· des Wagenvorderteils". Somit blockieren die Hinterräder früher als die Vorderräder, wenn die auf die Vorder- und Hinterräder einwirkende Bremskraft gleich ist und die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert überschreitet. Demzufolge ist es erforderlich, den auf die Hinterräder wirkenden Bremsdruck im Vergleich zu dem Bremsdruck auf die Vorderräder in Abhängigkeit von der Bremsanzugskraft bzw. Bremskraft und der Verzögerung des Fahrzeugs zu reduzieren. Hierzu ist üblicherweise ein hydraulisches Druckregelventil vorgesehen, das den auf die Hinterräder wirkenden Bremsdruck derart regelt, daß der Bremsdruck für die Hinterräder im Vergleich zu dem auf die Vorderräder einwirkenden Bremsdruck mit verminderter Geschwindigkeit ansteigt.

Ein hydraulisches Druckregelventil der eingangs genannten Art weist einen Ventilkörper auf, der an einer der Stirnwände eines Zylinders angebracht ist. Ferner weist dieses hydraulische Druckregelventil einen Kolben auf, der als ein Ventilstellelement wirkt und in dem Zylinder gleitend beweglich derart angeordnet ist, daß die Wirkfläche eines in dem Kolben ausgebildeten Verbindungsdurchgangs durch den

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Ventilkörper in Abhängigkeit von der Gleitbewegung des Kolbens in dem Zylinder verändert wird. Zwischen der Stirnwand des Zylinders und dem Kolben ist eine Feder angeordnet, um denselben in Öffnungsrichtung vorzubelasten. Zur Einstellung der Federkraft der Feder in Abhängigkeit von der Verzögerung des Fahrzeugs ist ein Trägheitsventil vorgesehen. Beim Niederdrücken eines Bremspedals bewegt der Bremsdruck in den Vorderrädern den Kolben in Schließrichtung und unterbricht die Verbindung über den Verbindungsdurchgang bei einem vorbestimmten Druckwert (Abschaltdruck), wodurch der den Hinterrädern zugeführte Bremsdruck eingeregelt wird. Wenn anschließend der den Vorderrädern zugeführte Druck weiter ansteigt, wird der Durchgang wiederholt geöffnet und verschlossen, und der Druck für die Hinterräder steigt im Vergleich zu dem Druck der Vorderräder mit einer verminderten Geschwindigkeit an.

Bei einem derartigen üblichen Druckregelventil ist die Einrichtung, die die Kraft der Feder verändert, hinsichtlich ihrer Auslegung äußerst kompliziert. Ferner weist das Trägheitsventil üblicherweise ein Kugelelement auf, das auf einer geneigten Führungsbahn drehbeweglich angeordnet ist. Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten, die darin zu sehen sind, daß das Trägheitsventil bei einer Gefällstrecke zu schnell schließt, so daß eine übermäßig große Bremskraft auf die Vorderräder einwirkt, und daß das Trägheitsventil manchmal aufgrund von Staub oder dergl., der an dem Ventilsitz haftet oder um den Ventilsitz hängenbleibt und/oder eines Durchfahrens einer Steigung offenbleibt, wodurch der auf die Hinterräder wirkende Druck zu groß wird und die Hinterräder früher als die Vorderräder blockieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Druckregelventil der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß es einen vereinfachten Aufbau und insgesamt kleinere Gesamtabmessungen trotz

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Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs hat.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Druckregelventil dadurch aus, daß ein Hauptkörper mit einer darin ausgebildeten Zylinderkammer, ein erster Einlaß, der mit einem Ende der Zylinderkammer verbunden ist, ein erster Auslaß, der mit der Zylinderkammer verbunden ist, ein zweiter Einlaß, der mit dem anderen Ende der Zylinderkammer verbunden ist, ein Ventilstellelement, das in der Zylinderkammer angeordnet ist, um die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß zu regulieren, und ein zweiter Kolben vorgesehen sind, der von dem Druck des zweiten Einlasses beaufschlagt wird und eine Kolbenstange hat, die die Zylinderkammer durchzieht, um mit dem Ventilstellelement in Eingriff zu kommen, um dasselbe in Ventilschließrichtung zu verschieben. Das Druckregelventil weist ferner einen Ringkolben auf, der gleitend beweglich in einen Ringraum eingesetzt ist, der sich um die Kolbenstange bildet und der mit einer Fläche eine Druckkammer begrenzt. Ferner ist eine Feder zwischen der anderen Fläche des Ringkolbens und dem zweiten Kolben angeordnet, und ein Trägheitsventil ist in einem Durchgang vorgesehen, der den ersten Einlaß mit der Druckkammer verbindet.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem hydraulischen Druckregelventil zur bestimmungsgemäßen Verwendung bei einem Fahrzeug, das aufweist: einen Hauptkörper, in dem eine Zylinderkammer ausgebildet ist, einen ersten Einlaß, der mit einem Ende der Zylinderkammer verbunden ist, einen ersten Auslaß, der zusammen mit dem ersten Einlaß mit einem ersten Druckkreis verbunden ist, einen zweiten Einlaß, der mit einem zweiten Druckkreis und mit dem anderen Ende der Druckkammer verbunden ist, ein Ventilstellelement, das in der Zylinderkammer beweglich angeordnet ist, um die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß zu regulieren, und einem zweiten Kolben, der von dem Druck des zweiten Einlasses beauf-

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schalg wird und eine Kolbenstange hat, die mit dem ■Ventilstellelement zusammenarbeitet, um dasselbe in der Richtung zu verschieben, daß die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß unterbrochen wird. Ein Ringkolben ist in einem um die Kolbenstange gebildeten Ringraum angeordnet, der mit seiner einen Seite eine Druckkammer begrenzt. Eine Feder ist zwischen der anderen Seite des Ringkolbens und dem zweiten Kolben angeordnet. Ferner ist ein Trägheitsventil in einem Durchgang vorgesehen, der die Druckkammer mit dem ersten Einlaß verbindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines hydrauli

schen Druckregelventils nach der Erfindung; und

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Be

triebskennlinien des Ventils von Fig. 1.

Nach Fig. 1 weist das hydraulische Druckregelventil nach der Erfindung einen Hauptkörper 1 auf, der darin vorgesehene Bohrungsabschnitte 1a,1b,1c,1d,1e und 1f hat, die von rechts nach links in der Zeichnung aufeinanderfolgend verbunden sind und deren Durchmesser nacheinander kleiner werden. Die Bohrungsabschnitte 1a bis 1f bilden die Zylinderkammer nach der Erfindung. In dem Hauptkörpör 1 sind ein erster Einlaß 2, der in den Bohrungsabschnitt 1a mündet, ein erster Auslaß 3, der in dem Bohrungsabschnitt 1b mündet, ein zweiter Einlaß 4 und zweite Auslässe 5 und 18 vorgesehen, die in den Bohrungsabschnitt 1f münden. Der erste Einlaß und Auslaß 2 und 3 sind mit einem ersten Druckkreis verbunden, wobei der erste Einlaß

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2 zweckmäßigerweise mit einem Tandem-Druckzylinder (nicht gezeigt) und der · Auslaß 3 mit den Bremszylindern der Hinterräder verbunden ist. Der zweite Einlaß 4 ist mit dem Druckzylinder und die Auslässe 5 und 18 sind jeweils mit den Bremszylindern der linken und rechten Vorderräder (in der Zeichnung nicht gezeigt) verbunden.

Ein als ein Ventilstellelement nach der Erfindung wirkender Ventilkolben 6 ist in dem Bohrungsabschnitt 1b gleitbeweglich vorgesehen. Ein Durchgang 6a ist in dem Kolben 6 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 2 und dem Auslaß

3 herzustellen. Der Kolben 6 ist mittels einer Feder 8 in der Zeichnung nach links vorbelastet, die zwischen dem Kolben 6 und einem Stopfen 7 wirkt, der mittels einer Gewindeverbindung im Bohrungsabschnitt 1a eingesetzt ist, um das offene Ende desselben zu verschließen. Im unbetätigten Zustand bzw. im Ruhezustand kommt ein Umfangsflansch oder ein Anschlag 6b, der auf dem Außenumfang des Kolbens 6 ausgebildet ist, in Eingriff mit einer Schulter, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1a und 1b gebildet wird.

Ein Ventilsitz 6c wird auf dem rechtsseitigen Umfangsrand des Durchgangs 6a gebildet, der mit einem Ventilkörper 9 zusammenarbeitet. Der Ventilkörper 9 wird im Grundzustand in seiner Stellung mit Hilfe eines im allgemeinen hutförmigen Halters und einer schwachen Feder 11 gehalten. Der Halter 10 wird mit Hilfe der Feder 8 gegen das innere Ende des Stopfens 7 gedrückt. Die Feder 8 beaufschlagt einen Flanschabschnitt 10b des Halters 10. Der Ventilkörper 9 hat einen vergrößerten Durchmesserabschnitt 9a und ist entgegen der Kraft der Feder 11 nach rechts zurückziehbar angeordnet.

Ein Stufenkolben oder ein zweiter Kolben 12 ist in dem Bohrungsabschnitt 1e gleitend beweglich eingesetzt und wird von dem Druck des zweiten Einlasses 4 beaufschlagt. Der zweite

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Kolben 12 ist einstückig mit einer Kolbenstange 12a verbunden, die die Bohrungsabschnitte 1e,1d,1c und 1b durchsetzt, um in Eingriff mit dem Ventilkolben 6 zu kommen. Eine Dichtung 13 ist auf dem zweiten Kolben 12 angebracht, und eine mit einem Haltering 15 zusammenarbeitende Dichtung 13' ist zwischen den Bohrungsabschnitten 1c und 1d vorgesehen. Die Dichtung 13' steht gleitend beweglich in Eingriff mit der Kolbenstange 12a. Der Haltering 15 arbeitet mit einer Schulter zusammen, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1b und 1c gebildet wird und als ein Anschlag dient.

Ein Ringkolben 16 steht gleitend beweglich in Eingriff mit der Kolbenstange 12a und dem Bohrungsabschnitt 1c. Der Ringkolben 16 unterteilt einen zwischen dem Haltering 15 und dem Kolben 12 gebildeten Raum 14 in eine Druckkammer I4a und eine leere Kammer 14b. Dichtungsringe 17 und 17' dichten die Kammer 14a gegen die Kammer 14b ab. Eine Feder 19 ist in der Kammer 14b angeordnet und beaufschlagt den Ringkolben 16 und den zweiten Kolben 12. In dem Bohrungsabschnitt 1c ist ein Anschlag 20 ausgebildet, der die unbetätigte Stellung oder die Ruhestellung des Ringkolbens 16 bestimmt, und auf den die Federkraft der Feder 19 wirkt. Die Kammer 14b ist ständig über eine Öffnung 21 mit der Umgebung verbunden.

Die Druckkammer 14a ist mit dem ersten Einlaß 2 über Durchgänge 22,23 und eine Trägheitsventilkammer 24 verbunden, die zwischen den Durchgängen 22 und 23 ausgebildet ist. Die Trägheitsventilkammer 24 ist durch einen Stopfen 25 verschlossen.

Ein Trägheitsventil 26 ist in der Trägheitsventilkammer 24 angeordnet. Das Trägheitsventil 26 umfaßt einen ringförmigen Ventilsitz 27» der aus einem federnd nachgiebigen Material, wie z.B. Kautschuk oder Kunstharz bzw. Kunststoff, ausgebildet ist und der an einem Ende des Durchgangs 23 vorgesehen ist,

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das in die Ventilkammer.24 mündet, und eine Kugel 28, die in der Kammer 24 drehbar angeordnet ist.

Das Druckregelventil mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist an einem Fahrzeug so angebracht, daß die Längsachse der Bohrungsabschnitte nach links und oben schräg verläuft, und die linke Seite des Ventils zur Vorderseite des Fahrzeugs weist. Die Kugel 28 hat einen Abstand von dem Ventilsitz 27 im normalen Betriebszustand.

Nachstehend -wird die Arbeitsweise des hydraulischen Druckregelventils mit dem zuvor beschriebenen Aufbau erläutert.

Wenn das Fahrzeug auf einer waagerechten oder etwa waagerechten Fahrbahn fährt, hat die Kugel 28 des Trägheitsventils 26 einen Abstand von dem Ventilsitz 27 und liegt gegen den Stopfen 25 aufgrund der Schwerkraft an, wobei die Druckkammer I4a mit dem Bohrungsabschnitt 1a über den Durchgang 23, die Ventilkammer und den Durchgang 22 verbunden ist. Der Einlaß 2 und der Auslaß 3 sind über den Durchgang 6a verbunden.

Wenn ein Druckzylinder (nicht gezeigt) durch Niederdrücken eines Bremspedals betätigt wird, wird die unter Druck gesetzte Flüssigkeit den Hinterrädern über den Einlaß 2, den Durchgang 6a und den Auslaß 3 und den Vorderrädern über den Einlaß 4, den Bohrungsabschnitt 1f und die Auslässe 5 und 18 zugeführt, um die Bremsen an den Vorder- und Hinterrädern anzuziehen. Die Flüssigkeit in dem Bohrungsabschnitt 1a wird auch der Druckkammer 14a über den Durchgang 22, das Trägheitsventil 29 und den Durchgang 23 zugeleitet, so daß sich der Ringkolben 16 nach links verschiebt und die Feder 19 zusammendrückt.

Wenn die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht, kommt die Kugel 28 zur Anlage gegen den Ventilsitz 27 * um die Verbindung zwischen den Durchgängen 22 und 23 zu

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unterbrechen. Hierbei wird unter Druck gesetzte Flüssigkeit in der Druckkammer 14a eingeschlossen.

Wenn man voraussetzt, daß das Gewicht des Fahrzeugs ¥, der Bremskoeffizient des Fahrzeugs C, der Befestigungswinkel des hydraulischen Druckregelventils an dem Fahrzeug Q und der in der Druckkammer 14a eingeschlossene Druck Pq ist, ergibt sich folgende Gleichung:

^PG'"~ ^W/^{c x g tan Q}

wobei sich der Druck P_ß in Abhängigkeit von dem Gewicht des Fahrzeugs ändert.

Wenn man ferner annimmt, daß die Anfangsbelastung der Feder F., die Anfangsbelastung der Feder 8 Fp, die Querschnittsfläche des Ventilkolbens 6 A₁, die Ringfläche des Ringkolbens 16 A2» die Querschnittsfläche des zweiten Kolbens 12 A,, die Querschnittsfläche der Kolbenstange 12a Αλ und die auf den Kolben 12 von links einwirkende Kraft in der Stellung des Kolbens 12 an seiner linken Endlage F_Q ist, ergibt sich

bei P_G(A₂ - A₄) > F₁

^F0 -V^A2 -V ^{+ F}2

und bei V^A2-V=^F1

^F0 = ^Fl^{+ F}2

Wenn der Druck auf die Vorderräder ansteigt und die Kraft Fq überwindet, verschiebt sich der Kolben 12 in der Zeichnung nach rechts, und der Ventilkolben 6 verschiebt sich in Richtung auf den Ventilkörper 9. Wenn der Ventilsitz 6c des Ventilkol-

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bens 6 in Eingriff mit "dem Ventilkörper 9 kommt, wird die Verbindung zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 unterbrochen, und es tritt eine Unterbrechung zwischen dem Druck Pq und dem Druck P₁ in Fig. 2 auf.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm der Zusammenhang zwischen dem Druck des Druckzylinders und dem beim Anziehen der Bremsen den Hinterradbremszylindern zugeführten Druck gezeigt. In durchgezogener Linie ist der Druck Pq gleich dem Druck, wenn der Durchgang 6a verschlossen ist. Der den Hinterrädern zugeführte Druck nimmt anschließend mit einer verminderten Rate im Vergleich zu dem Druck des Druckzylinders zu. Wenn insbesondere der Druck des Druckzylinders durch starkes Niederdrücken des Bremspedals nach dem Schließen des Durchgangs 6a ansteigt, nimmt der die rechte Seite des Ventilkolbens 6 beaufschlagende Druck zu, um den Kolben 6 nach links zu verschieben, wodurch der Durchgang 6a geöffnet wird, eine geringe Flüssigkeitsmenge zum Auslaß 3 gelangt und der Druck in dem Auslaß 3 ansteigt, um den Durchgang 6a wiederum zu verschliessen.

Wenn man die auf den Kolben 12 einwirkende Kraft nach der Verschiebung des Kolbens 12 aus seiner Ruhestellung mit P bezeichnet, beträgt die Biegung oder das Zusammendrücken der Federn 19 und 8 1^, wobei die Feder 19 eine Federkonstante K^ und die Feder 8 eine Federkonstante Kp hat, so daß sich folgende Gleichung ergibt:

F = F₀ + (K₁. + K₂)Jl₁ (4)

Da Pq der Abschaltdruck gemäß vorstehender Beschreibung ist, bei dem der Ventilkolben 6 in Eingriff mit dem Ventilkörper 9 kommt, um eine Versorgung der Hinterräder mit unter Druck gesetzter Flüssigkeit zu unterbinden, ergibt sich aus den Gleichungen (2), (4) und (5)

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A₃-A₄

Der Abschaltdruck P_Q ändert sich in Abhängigkeit von dem ein geschlossenen Druck Ρ/τ

Bei V^A2 - V - ^Fl ergibt sich folgende Gleichung:

⁰ "

^{0 A}3 - ^A4

Beim Anziehen der Bremsen beim Durchfahren einer Steigung oder beim Anziehen der Bremsen, wenn der Eingriffszustand der Kugel 8 mit dem Ventilsitz 7 durch Staub oder dergl. behindert ist, steigt der Druck P„ in der Druckkammer 14a entsprechend dem Versorgungsdruck an. Der Ringkolben 16 bewegt sich in dem Bohrungsabschnitt 1c nach links und kommt zur Anlage gegen eine Schulter, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1c und 1d ausgebildet ist. Die Feder 19 wird am stärksten zusammengedrückt, und die ursprüngliche Federkraft F₁ ¹ ist am größten.In diesem Fall ist der Abschaltdruck nicht durch die Gleichung (6), sondern durch die Gleichung (7) bestimmt, wobei F., durch F^' ersetzt ist. In Fig. 2 ist mit P^ der maximale Abschaltdruck bezeichnet.

Die Bremsen können auch bei der Talfahrt angezogen werden, bei der die Kugel 28 zur Anlage gegen den Ventilsitz 27 kommt, wobei der Druck in der Druckkammer 14a auf einem niedrigen Wert gehalten wird und der Ringkolben 26 mit dem Anschlag 20 zusammenarbeitet. Hierbei wirkt die ursprüngliche Federkraft

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F^ auf den Kolben 12,- und die Gleichung (7) gibt den minimalen Abschaltdruck an, der in Fig. 2 mit P_Q bezeichnet ist.

Wie zuvor angegeben, ist nach der Erfindung insbesondere ein Ringkolben 16 in einer Kammer 14 vorgesehen, die vender Kolbenstange 12a durchsetzt wird, so daß sich eine Druckkammer 14a bildet, und die der Betätigung des Ventilkolbens 6 zugeordnete Federkraft der Feder 19 durch die Veränderung des Drucks in der Druckkammer 19 verstellt -wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß man die gewünschten Betriebskennlinien des hydraulischen Druckregelventils unter Einhaltung eines vereinfachten Aufbaus und mit verminderten Gesamtabmessungen erhält. Vorzugsweise sind Anschläge zur Begrenzung der Verschiebebewegung des Ringkolbens wie bei der dargestellten Ausführungsform vorgesehen, wobei der minimale und/oder der maximale Abschaltdruck wunschgemäß selbst dann bestimmt werden kann, wenn das Trägheitsventil nicht ordnungsgemäß arbeitet.

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L eerseite

Claims

LIEDL, NÖTki, ZEITLER Patentanwälte München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41 TOKICO LTD. 6-3, Fujimi 1-chome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagav;a-ken, Japan Hydraulisches Druckregelventil Patentansprüche:

1.) Hydraulisches Druckregelventil,

gekennzeichnet durch:

einen Hauptkörper (1) mit einer darin ausgebildeten Zylinderkammer (ia-1f),

einen ersten Einlaß (2), der mit einem Ende der Zylinderkammer (ia-1f) verbunden ist,

einen ersten Auslaß (3), der mit der Zylinderkammer (ia-1f) verbunden ist,

einen zweiten Einlaß (4), der mit dem anderen Ende der Zylinderkammer (ia-1f) verbunden ist,

ein Ventilstellelement (6), das in der Zylinderkammer (ia-1f) beweglich angeordnet ist, um die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß (2) und dem ersten Auslaß (3) zu regulieren,

einen zweiten Kolben (12), der von dem Druck über den zweiten Einlaß (4) beaufschlagt ist und eine Kolbenstange (12a) hat, die mit dem Ventilstellelement (6) derart zusam-

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menarbeitet, daß dasselbe in Ventilschließrichtung verschiebbar ist,

einen Ringkolben (16), der in einem um die Kolbenstange (12a) gebildeten Ringraum (14) gleitend beweglich angeordnet ist,

eine Feder (19) > die zwischen dem zweiten Kolben (12) und einer Seitenfläche des Ringkolbens (16) angeordnet ist,

eine Druckkammer (14a), die auf der anderen Seite des Ringkolbens (16) gebildet wird, und

ein Trägheitsventil (26), das in einem Durchgang (23) vorgesehen ist, der die Druckkammer (i4a) mit dem ersten Einlaß (2) verbindet.

2. Hydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (19) in einem Raum (I4b) angeordnet ist, der mit der Umgebung in Verbindung steht.

3. Hydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellelement (6) in Ventilöffnungsrichtung den Druck von dem ersten Einlaß (2) aufnimmt.

4. Hydraulisches Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägiie its ventil (26) ein auf die Verzögerung ansprechendes Ventilelement (28) aufweist, das in dem Durchgang (23) vorgesehen ist und in Richtung auf einen Ventilsitz (2?) beweglich ist, der in dem Durchgang (23) ausgebildet ist, um eine Fluidverbindung über den Durchgang (23) zu unterbrechen, wenn die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht.

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