DE3016363C2

DE3016363C2 - Hydraulisches Druckregelventil

Info

Publication number: DE3016363C2
Application number: DE3016363A
Authority: DE
Inventors: Masami Yokohama Kanagawa Aono; Naganori Koshimizu
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB2051273B; GB2051273A; DE3016363A1; JPS594839Y2; JPS55157056U; US4331364A; FR2455200A1

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das hydraulische Druckregelventil ist insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen bestimmt. Beim Anziehen der Bremsen wirkt üblicherweise ein Hauptteil des Gewichts des Fahrzeuges auf die Vorderräder 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 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 Druckregelvenlil mit den gattungsgemäßen Merkmalen ist aus der DE-OS 28 45 758 bekannt.

Bei diesem Druckregelventil ist als dritter Kolben, der einen Teil der Druckkammer bildet, ein relativ großer

ίο Tauch- oder Schwimmkolben vorgesehen, der aufgrund seiner zahlreichen unterschiedlichen Durchmesserabstufungen aufwendig herzustellen ist. Durch diesen Kolben gestaltet sich der Aufbau des gesamten Druckregelventils recht kompliziert und aufgrund der funktionell erforderliehen Größe des Kolbens sind auch relativ große Gesamtabmessungen für den Hauptkörper des Druckregelventils erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Druckregelventil der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß es auch bei vereinfachtem Aufbau und insgesamt kleineren Gesamtabmessungen einen störungsfreien Betrieb gewährleistet.

Erfindungsgemäß sind zur Lösung dieser Aufgabe die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale vorgesehen.

Durch die vorgesehene Ausbildung des dritten Kolbens als Ringkolben und der gleitend beweglichen Anordnung auf der Kolbenstange des zweiten Kolbens sowie durch das Vorsehen einer Feder zwischen dem Ringkolben und dem zweiten Kolben wird der Aufbau des hydraulischen Druckregelventils wesentlich vereinfacht. Zugleich werden hierdurch die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß das Druckregelventil insbesondere hinsichtlich der Länge seines Hauptkörpers besonders kompakt ausgebildet werden kann. Hinzu kommt, daß der fertigungstechnische Aufwand bei der Herstellung der Zylinderkammer wegen der vergleichsweise geringen Zahl der Durchmesserreduzierungen deutlich verringert werden kann.

Vorteilhafte Merkmale zur Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines hydraulischen Druckregelventils nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Betriebskennlinien des Druckregelventils nach Fig. 1.
Entsprechend Fig. 1 weist das hydraulische Druckregelventil nach der Erfindung einen Hauptkörper 1 auf, der darin vorgesehene Bohrungsabschnitte la, Ib, Ic, \d,ie und l/hat, die von rechts nach links in der Zeichnung aufeinanderfolgend verbunden sind und deren Durchmesser nacheinander kleiner werden. Die Bohrungsabschnitte 1 α bis l/bilden die Zylinderkammer. In dem Hauptkörper 1 sind ein erster Einlaß 2, der in den Bohrungsabschnitt 1 α mündet, ein erster Auslaß 3, der in den Bohrungsabschnitt 1 b mündet, ein zweiter Einlaß 4 und zweite Auslässe 3 und 18 vorgesehen, die in den Bohrungsabschnitt 1/ münden. Der erste Einlaß und Auslaß 2 und 3 sind mit einem ersten Druckkreis verbunden, wobei der erste Einlaß 2 mit einem Tandem-Hauptzylinder (nicht gezeigt) und der erste Auslaß 3 mit den Bremszylindern der Hinterräder verbunden ist. Der zweite Einlaß 4 ist mit dem Hauptzylinder und die Auslässe 5 und 18 sind jeweils mit den Bremszylindern der linken und rechten Vorderräder (in der Zeichnung nicht gezeigt) verbunden.

Ein als Ventilstellelemenl nach der Erfindung wirkender Ventilkolben 6 ist in dem Bohrungsabschnitt 1 6 gleitbeweglich vorgesehen. Ein Durchgang 6 a ist in dem Kolben 6 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 2 und dem ersten Auslaß 3 herzustellen. Der Ventilkolben 6 ist mittels einer FcUer 8, die zwischen dem Ventilkolben 6 und einem Stopfen 7 wirkt, in der Öffnungsrichtung des Regelventils 6 c, 9 vorbelastet. Der Stopfen 7 ist mittels einer Gewindeverbindung im Bohrungsabschnitt I α eingesetzt, um das offene Ende desselben zu verschließen. Im unbetätigten Zustand bzw. im Ruhezustand kommt ein Umfangsflansch oder ein Anschlag 66, der auf dem Außenumfang des Kolbens 6 ausgebildet ist, in Eingriff mit einer Schulter, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1 α und 1 6 im Hauptkörper 1 gebildet ist.

Ein Ventilsitz 6 c, der mit einem Ventilkörper 9 zusammenarbeitet, ist auf einem Umfangsrand des Durchgangs 6a gebildet. Der Ventilkörper 9 wird im Ruhezustand in seiner Stellung mit Hilfe eines im allgemeinen hutförmigen Halters 10 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 106 des Halters 10. Der Ventilkörper 9 hat einen vergrößerten Durchmesserabschnitt 9fl und ist entgegen der Kraft der Feder 11 verschieblich angeordnet.

Ein Stufenkolben oder zweiter Kolben 12 ist in dem Bohrungsabschnitt 11 e gleitend beweglich eingesetzt und wird von dem Druck des zweiten Einlasses 4 beaufschlagt. Der zweite Kolben 12 ist einstückig mit einer Kolbenstange 12a verbunden, die die Bohrungsabschniite 1 e, 1 d, 1 c und 1 b durchsetzt und sich am Ventilkolben 6 abstützt. Eine Dichtung 13 ist auf dem zweiten Kolben 12 angebracht, und eine mit einem Haltering 15 zusammenarbeitende Dichtung 15 a ist zwischen den Bohrungsabschnitten Ic und 1 d vorgesehen. Die Dichtung 15a steht gleitend beweglich in Eingriff mit der Kolbenstange 12a. Der Haltering 15 stützt sich an einer Schulter ab, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1 b und 1 c gebildet wird und als Anschlag dient.

Ein Ringkolben 16 ist in dem Bohrungsabschnitt Ic auf der Kolbenstange 12a gleitend beweglich. Der Ringkolben 16 unterteilt einen zwischen dem Haltering 15 und dem zweiten Kolben 12 gebildeten Raum 14 in eine Druckkammer 14a und einen Raum 146 unter Atmosphärendruck. Dichtungsringe 17 und 17a dichten die Kammer I4a gegen den Raum 146 ab. Eine Feder 19 ist in dem Raum 146 angeordnet und stützt sich zwischen dem Ringkolben 16 und dem zweiten Kolben 12 ab. In dem Bohrungsabschnitt 1 c ist ein Anschlag 20 ausgebildet, der die unbetätigte Stellung oder Ruhestellung des Ringkolbens 16 bestimmt und auf den die Federkraft der Feder 19 wirkt. Der Raum 146 ist ständig über eine Öffnung 21 mit der Umgebung verbunden.

Die Druckkammer 14a ist mit dem ersten Einlaß 2 über Durchgänge 22 und 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. das in die Ventilkammer 24 mündet und ein Ventilelement 28 als Kugel, die in der Kammer 24 angeordnet ist.

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

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 als Ventilelement 28 des Trägheitsventils 26 einen Abstand von dem Ventilsitz 27 und liegt gegen den Stopfen 25 aufgrund der Schwerkraft an, wobei die Druckkammer 14a mit dem Bohrungsabschnitt 1 α über den Durchgang 23, die Ventilkammer 24 und den Durchgang 22 verbunden ist. Der erste Einlaß 2 und der erste Auslaß 3 sind über den Durchgang 6o verbunden.

Wenn ein Hauptbremszylinder (nicht gezeigt) durch Niederdrücken des Bremspedals betätigt wird, wird Druckflüssigkeit den Hinterrädern über den ersten Einlaß 2, den Durchgang 6a und den ersten Auslaß 3 und den Vorderrädern über den zweiten Einlaß 4, den Bohrungsabschnitt l/und die zweiten Auslässe 5 und 18 zugeführt, um die Bremsen an den Vorder- und Hinterrädern anzuziehen. Die Druckflüssigkeit in dem Bohrungsabschnitt 1 α wird auch der Druckkammer 14a über den Durchgang 22, das Trägheilsventil 26 und den Durchgang 23 zugeleitet, so daß sich der Ringkolben 16 in der Zeichnung nach links verschiebt und die Feder 19 zusammendrückt.

Wenn aufgrund der Bremswirkung die Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht, kommt die Kugel (Ventilelement 28) zur Anlage gegen den Ventilsitz 27 und unterbricht die Verbindung zwischen den Durchgängen 22 und 23. Hierbei wird Druckflüssigkeit in der Druckkammer 14 a eingeschlossen.

Wenn man voraussetzt, daß das Gewicht des Fahrzeugs m, der Bremskoeffizient des Fahrzeugs C, der Befestigungswinkel des hydraulischen Druckregelventils an dem Fahrzeug Q und der in der Druckkammer 14a eingeschlossene Druck P₀ ist, ergibt sich mit der Erdbeschleunigung g folgende Gleichung:

P₀ = m/Cxg χ tan Q (1),

wobei sich der Druck P₀ in Abhängigkeit von dem Gewicht des Fahrzeugs ändert.
Wenn man ferner annimmt, daß die Anfangsbelastung der Feder 19F₁, die Anfangsbelastung der Feder8F₂, die Querschnittsfläche des Ventilkolbens 6A₁, die Ringfläche des Ringkolbens 16A₁, die Querschnittsfläche des zweiten Kolbens 12/I₃, die Querschniüfläche der Kolbenstange HaA₄. und die auf den Kolben 12 von links einwirkende Kraft in der Stellung des Kolbens 12 an seiner linken Endlage F₀ ist, ergibt sich bei

P₀(A₂-A^F₁

F₀ = P₀(A₁-AJ +F₂

und bei

F₀ = F,+ F₂ (3)

Wenn der Bremsdruck im Vorderradbremskreis ansteigt und die Kraft F₀ überwindet, verschiebt sich der Kolben 12 in der Zeichnung nach rechts, und der Ventilkolben 6 verschiebt sich in Richtung auf den Ventilkör-

per 9. Wenn der Ventilsitz be des Ventilkolbens 6 in Eingriff mit dem Ventilkörper9 kommt, wird die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 2 und dem ersten Auslaß 3 unterbrochen, und es tritt eine Unterbrechung zwischen dem Druck P₀ und dem Druck P₁ in Fig. 2 auf.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm der Zusammenhang zwischen dem Druck des Hauptbreniszylinders und dem beim Anziehen der Bremsen den Hinterradbremszylindern zugeführte Druck gezeigt. In durchgezogener Linie ist der Druck P_n gleich dem Druck, wenn der Durchgang da verschlossen ist. Der den Hinterrädern zugeführle Druck nimmt anschließend mit einer verminderten Rate im Vergleich zu dem Druck des Hauptbremszylinders zu. Wenn der Druck des Hauptbremszylinders durch stärkeres Niederdrücken des Bremspedals nach dem Schließen des Durchgangs 6a ansteigt, nimmt der die rechte Seite des Ventilkolbens 6 beaufschlagende Druck zu, um den Ventilkolben 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 6« wiederum zu verschließen.

Wenn man die auf den zweiten Kolben 12 einwirkende Kraft nach der Verschiebung des zweiten Kolbens 12 aus seiner Ruhestellung mit /"bezeichnet, beträgt die Zusammendriickung der Federn 19 und 8/,, wobei die Feder 19 eine Federkonstante K_x und die Feder 8 eine Federkonstante K₁ hat, so daß sich folgende Gleichung ergibt:

Bei

PfAA₂-A₄)^F_x
ergibt sich folgende Gleichung:
F₁ +F₂+ (K₁ +K,) I₁
AÄ' ' ■

= F₀

₁ +K₂)I₁

(4)

Da P₀ der Abschaltdruck gemäß vorstehender Beschreibung ist, bei dem der Ventilkolben 6 in Eingriff mit dem Ventilkörper 9 kommt, un. eine Versorgung der Hinterräder mit unter Druck gesetzter Flüssigkeit zu unterbinden, ergibt sich aus den Gleichungen (1), (2) und (3) bei

cAA₂-A₄)> F_x,

40

ρ _(A₂-A₄) F₂ + (K_X+K₂)I, ' ο — , . TT "g H —: :

(5)

Der Abschaltdruck P₀ ändert sich in Abhängigkeit von dem eingeschlossenen Druck P₀.

Beim Anziehen der Bremsen beim Durchfahren einer Steigung oder beim Anziehen der Bremsen, wenn der Eingriffszustand der Kugel (Ventilelemenl 28) mit dem Ventilsitz 27 durch Staub o. dgl. behindert ist. steigt der Druck P₀ in der Druckkammer I4a entsprechend dem Versorgungsdruck an. Der Ringkolben 16 bewegt sich in dem Bohrungsabschnitt 1 c nach links und kommt zur Anlage gegen eine Schulter, die zwischen den Bohrungsabschnitten 1 <■ und f r/ausgebildet ist. Die Fer 19 wird am stärksten zusammengedrückt, und die ursprüngliche Federkraft F₁' ist am größten. In diesem Fall ist der Abschaltdruck nicht durch die Gleichung (5), sondern durch die Gleichung (6) bestimmt, wobei F₁ durch F₁' ersetzt ist. In Fig. 2 ist mit P_x der maximale Abschaltdruck bezeichnet.

Die Bremsen können auch bei der Talfahrt angezogen werden, bei der das Ventilelement 28 zur Anlage gegen den Ventilsitz 27 kommt, wobei der Druck in der Druckkammer 14a auf einem niedrigen Wert gehalten wird und der Ringkolben 16 mit dem Anschlag 20 zusammenarbeitet. Hierbei wirkt die ursprüngliche Federkraft F₁ auf den Kolben 12, und die Gleichung (6) gibt den minimalen Abschaltdruck an, der in Fig. 2 mit P₀ bezeichnet ist.

Wie zuvor angegeben, ist nach der Erfindung insbesondere ein Ringkolben 16 in einem Raum 14 vorgesehen, der von der 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Druckregelventil mit einem Hauptkörper, in dem eine Zylinderkammer ausgebildet ist;

einem ersten Einlaß und einem ersten Auslaß, die mit der Zylinderkammer verbunden sind; einem zweiten Einlaß, der mit dem Ende der Zylinderkammer verbunden ist;

einem als Ventilstellelement arbeitenden ersten Kolben, der in der Zylinderkammer gegen einen Ventilkörper beweglich zur Regelung der Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß angeordnet ist;

einem zweiten Kolben, der von dem Druck über den zweiten Einlaß beaufschlagbar ist und eine Kolbenstange autweist, durch die der erste Kolben in Schließrichtung verschiebbar ist;

einem Trägheitsventil, das mit dem ersten Einlaß und einer Druckkammer in Verbindung steht:
und mit einem dritten Kolben, der einen Teil der Druckkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kolben als Ringkolben (16) ausgebildet und gleitend beweglich auf der Kolbenstange (12fl) des zweiten Kolbens (12) angeordnet ist;
wobei sich die Kolbenstange (12a) durch die Druckkammer (14) erstreckt,

und zwischen dem Ringkolben (16) und dem zweiten Kolben (12) eine Feder (19) vorgesehen ist.

2. Hydraulisches Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (19) in einem Raum (14 b) angeordnet ist, der mit der Umgebung in Verbindung steht.

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

4. Hydraulisches Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsyentil (26) ein auf die Verzögerung ansprechendes Ventilelement (28) aufweist, das in dem Durchgang (23) vorgesehen ist und in Richtung auf einen Ventilsitz (27) 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.