DE3016363C2 - Hydraulisches Druckregelventil - Google Patents
Hydraulisches DruckregelventilInfo
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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.
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
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 Pn 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 Kx und die Feder 8 eine Federkonstante
K1 hat, so daß sich folgende Gleichung ergibt:
Bei
PfAA2-A4)^Fx
ergibt sich folgende Gleichung:
F1 +F2+ (K1 +K,) I1
AÄ' ' ■
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)>
Fx,
40
ρ _(A2-A4) F2 + (KX+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 Px 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.
Claims (4)
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 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.
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR2455200A1 (de) |
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-
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- 1980-04-25 GB GB8013728A patent/GB2051273B/en not_active Expired
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Also Published As
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