DE3021229C2 - Verzögerungsabhängiges Druckregelventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

— mit einem Druckminderventil, dessen Ventilglied von einer Kolbenanordnung über eine Fe- Die Erfindung betrifft ein verzögerungsabhängiges deranordnung in Öffnungsrichtung beauf- Druckregelventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsschlagt wird, 10 anlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent-

— wobei auf die Kolbenanordnung in dieser Off- anspruchs 1.

nungsrichtung ein Druck wirkt, der abhängig Ein Druckregelventil dieser Art ist bekannt (DE-OS

von der Fahrzeugverzögerung mittels eines g- 23 50 551).

Ventils in einer Dichtungskammer abschließbar Es ist bei einem verzögerungsabhängigen Druckreist, 15 gelventil anderer Bauart eine Kompensationsvorrich-

— und die Federanordnung aus zwei Federn be- tung mit einer Dichtkammer bekannt, deren Volumen steht, wobei die Kraft der Kolbenanordnung über eine Elastomer-Tülle veränderbar ist (US-PS teilweise über eine erste Feder gegen das Ven- 41 13 318). Diese Kompensationsvorrichtung beantilgehäuse und teilweise über eine zweite Feder spracht zusätzlichen Bauraum im Ventilgehäuse.

als Steuerfeder gegen das Ventilglied abge- 20 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckregelventil

stützt wird, der erstgenannten Bauart so auszubilden, daß eine

Kompensationsvorrichtung ohne Vergrößerung des

gekennzeichnet durch die folgenden Merk- Bauraumes vorgesehen werden kann,

male: Diese Aufgabe ist durch Patentanspruch 1 gelöst.

25 Bei dem Druckregelventil nach der Erfindung ist die

a) die erste, gegen das Ventilgehäuse wirkende Kompensationsvorrichtung so ausgebildet, daß sie in Feder (124) ist vorgespannt, das Ventilgehäuse praktisch ohne Inanspruchnahme zu-

b) die Kolbenanordnung hat einen Kolben (137'; sätzlichen Bauraumes hineinpaßt.

§ 141), der über eine Kompensationsfeder (138'; Das Druckregelventil nach der Erfindung sorgt beim

143) an der Federanordnung abgestützt ist, 30 Abbremsen eines unter großer Last stehenden Fahr-

c) mit steigendem Druck in der Dichtungskammer zeugs für eine Vergrößerung des Bremsdruckes und (118a-l) verschiebt sich der Kolben (137'; 141) schützt dabei die Hinterräder vor einem Blockieren unter Vergrößerung der Dichtungskammer und auch bei schnellem Herabdrücken des Bremspedals und drückt dabei die Kompensationsfeder (138'; entsprechend schnellem Aufbau hoher Bremsdrücke.
143) zusammen, bevor noch die Vorspannung 35 Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer der ersten Feder (124) von der Kolbenanord- Zeichnungen am Stand der Technik (US-PS 39 22 020) nung überwunden wird. und an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelhei-

ten näher erläutert. Es zeigt

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Fi g. 1 eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage net, daß der Kolben (137') einen axialen Durchlaß 40 mit einem konventionellen verzögerungsabhängigen aufweist, der von einem Schaft 1 i9'a) eines weiteren Druckregehentil;

Kolbens (119') der Kolbenanordnung durchsetzt ist, F i g. 2 ein Diagramm, welches den Druckverlauf bei

welcher in dem Durchlaß abgedichtet und gleitbe- dem konventionellen Druckregelventil nach F i g. 1 über

weglich angeordnet ist (F i g. 3). der Zeit darstellt;

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 45 Fig.3 bis 5 Schnittansichten von verzögerungsabnet, daß das eine axiale Ende des Kolbens (141) mit hängigen Druckregelventilen in drei unterschiedlichen dem Kolben (119') des g·-Ventils in Berührung steht Ausführungen gemäß der Erfindung;

und das andere axiale Ende gleitend durch eine off- F i g. 6 in einem Diagramm einen Vergleich der

nung eines Federsitzes (123) der Federanordnung Druckverläufe bei dem verzögerungsabhängigen Ventil

paßt, daß die Kompensationsfeder (143) zwischen 50 nach der Erfindung und nach konventioneller Bauart

dem Kolben (141) und dem Federsitz (123) angeord- gemäß F i g. 1.

net und vorgespannt ist und daß ein Anschlag (Hie) Vor der detaillierten Beschreibung des Aufbaus des

zum Begrenzen der Bewegung des Kolbens (141) Druckregelventils nach der Erfindung wird ein konven-

gegen den Federsitz(123) vorgesehen ist (Fig.4). tionelles Ventil (US-PS 39 22 020) anhand der Fig. 1

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- 55 beschrieben, um die Erfindung anschließend leichter net, daß der Anschlag von einer abgesetzten Schul- klarmachen zu können.

ter (141ς) am Kolben (141) gebildet ist und daß diese In F i g. 1 ist ein verzögerungsabhängiges Fahrzeug-

Schulter in Kontakt mit dem Federsitz (123) ge- Bremssystem dargestellt, welches ein konventionelles

bracht wird, wenn der Kolben sich um den vorbe- Druckregelventil der entkoppelten Bauart hat. In dieser

stimmten Weg relativ zum Federsitz bewegt 60 Figur bezeichnen die Bezugszeichen 1, 2 und 3 ein

(F i g. 4). Bremspedal, einen bei Herabdrücken des Bremspedals 1

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- einen hydraulischen Druck erzeugenden Hauptzylinder net, daß der Kolben (141) eine zentrale Bohrung und das konventionelle verzögerungsabhängige Druck-(141a,) hat, in der ein zentraler Vorsprung (1196,) des regelventil. Die Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen die „ Kolbens (119') des ^-Ventils aufgenommen ist 65 Radbremszylinder an den Vorderrädern und an den I (F i g. 4). Hinterrädern. Die Bezugszeichen 6a, 6b, 7a, 7 b und 7c

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- bezeichnen Druckmittelleitungen zur Druckmittelvernet, daß ein Sprengring (144) am anderen axialen bindung zwischen dem Hauptzylinder 2, dem Druckre-

gelventil 3 und den Radbremszylindern 4 und 5.

Die Bezugszeichen 8,9 und 10 bezeichnen eine verzöjjerungsempfindliche Kugel, eine sogenannte ^-Kugel, eine Dichtkammer und einen Spannkolben, die Teile eines Verzögerungsmeßventils ßg·-Ventil) bilden. Die Bezugszeichen 1 i, 12,13 und 14 bezeichnen eine innere Feder, eine äußere Feder, einen Federsitz und einen Ventilkolben, die Teile eines Druckanpaßventils P bilden. Die Bezugszeichen 15 bezeichnen Entlüftungsstopfen.

Bei der beschriebenen Fahrzeugbremsanlage wird bei ausreichendem Herabdrücken des Bremspedals 1 vom Hauptzylinder 2 ein hydraulischer Druck zu den Vorderrad-Bremszylindern 4 über die Druckmittelleitungen 6a und ein hydraulischer Druck zu den Hinterrad-Bremszylindern 5 über die Druckmittelleitungen 7a, das Druckregelventil 3 und die Druckmittelleitung 7c gespeist, um dadurch das Fahrzeug abzubremsen. Wenn die Fahrzeugverzögerung eine vorbestimmte, durch einen Neigungswinkel »Θ« des verzögerungs^mpfindlichen Ventils bezüglich der Fahrzeugachse H definierte Größe überschreitet, bewegt sich die Kugel 8 in der Zeichnung gesehen nach links, um einen Durchlaß Sb in einem Ventilsitz 8a abzusperren und damit Druckmittel in der Dichtkammer 9 einzuschließen.

In Anpassung an die Größe des Drucks des in der Dichtkammer 9 eingeschlossenen Druckmittels bewegt sich der Spannkolben 10 gegen die Wirkungen der inneren und äußeren Federn 11 und 12 nach links, wobei die Feder 11 zusammengedrückt wird und sich als Wirkung der erhöhten Verspannkraft der Feder 11 der kritische hydraulische Druck P_s in dem Druckanpaßventil P ansteigt. Der kritische Druck P_s wird als derjenige Druck definiert, bei welchem sich das Verhältnis des hydraulischen Hauptzylinderdruckes und des hydraulischen Bremsdruckes an den Hinterrädern verändert. Da bei gleichem Bremsdruck die Fahrzeugverzögerung umgekehrt proportional zur Belastung des Fahrzeuges ist, vergrößert sich der kritische hydraulische Druck P_s, der durch die von der inneren Feder 11 ausgeübte Kraft definiert ist, mit zunehmender Belastung des Fahrzeugs.

Das konventionelle Druckregelventil hat jedoch die folgenden Nachteile:

(a) Wie aus dem Diagramm nach F i g. 2 hervorgeht, ist es schwierig, einen genau definierten Größenunterschied zwischen einem Dichtdruck Po 1 bei geringer Fahrzeugbelastung und einem Dichtdruck pe 2 bei hoher Belastung des Fahrzeuges zu erhalten. Deshalb hat das Druckregelventil recht begrenzte Drucksteuerfähigkeiten.

(b) Bei schnellem Herabdrücken des Bremspedals 1 steigt der Dichtkammerdruck P\ in der Dichtkammer 9, welcher Bewegung des Kolbens 10 nach links erzeugt, gemäß der gestrichelten Linie in F i g. 2 an. Deshalb wird bei schnellem Herabdrükken des Bremspedals der Dichtdruck bei geringer Fahrzeugbelastung größer als ein vorbestimmtes Druckniveau. Somit wird der zu den Hinterradbremszylindern 5 geleitete Bremsdruck unverhältnismäßig vergrößert, so daß die Hinterräder zum Blockieren tendieren.

F i g. 3 zeigt ein verzögerungsabhängiges Ventil 1105 gemäß der Erfindung. Ein Sackloch 118a'für den Dichtstopfen 118 hat einen ersten Abschnitt 118a'-l größeren Durchmessers, der eine Dichtkammer bildet und einen Kolben 119' aufnimmt, und einen zweiten Abschnitt 118a'-2 kleineren Durchmessers, der einen Kolben 137' aufnimmt Der Kolben 137' hat eine zentrale Bohrung (nicht gezeichnet) zur Aufnahme eines Schaftes 119'a am Kolben 119'. Zusätzlich hat der Kolben 137' einen Ansatz 137a'als Anschlag am Kolben 119'. Eine Kompensationsfeder 138' ist zwischen den Kolben 119' und 137' vorgespannt, um diese Kolben in entgegengesetzte Richtungen zu drücken. Die Kompensationsfeder 138' läßt den Kolben 137' sich vor dem Kolben 119' verlagern. Kolben 137', Feder 138' und Kolben 119' wirken als Kompensationsvorrichtung.

F i g. 6 zeigt einen Vergleich der Charakteristika des Ventils 1105 nach der Erfindung und des konventionellen Ventils nach Fig. 1, wobei die Beziehung zwischen dem Druck Pt in der Dichtkammer 118a-l, und der verflossenen Zeit, während welcher der Druck Pf auf Treten des Bremspedals hin anwächst, dargestellt ist Die Charakteristik des Ventils 1105 nach der Erfindung ist durch die stärkere, durchgezogene Kurve a-b-c-d dargestellt, während die Charakteristik des konventionellen Ventils durch die dünnere, unterbrochene Kurve dargestellt ist

Unter normalen Betriebsbedingungen läßt die Kugel des #-Ventils Druckmittel durch den Ventilsitz 131 (Fig.4) strömen. Als Reaktion auf Herabdrücken des Bremspedals 1 erzeugt der Hauptzylinder 2 einen hydraulischen Druck Pf für die Bremssysteme aer Vorder- und Hinterräder. Dieser Druck Pf wird über den Kanal 122 in die Dichtkammer 118a-l gespeist Wenn der Druck Pf einen Wert »a« in der Kurve gemäß F i g. 6 erreicht, beginnt der Kolben 137', der von einer schwächeren Druckfederkraft als der Kolben 119' beaufschlagt ist, sich gegen die Kompensationsfeder 138' zu bewegen, während der Kolben 119' in Ruhe bleibt. Wenn der Druck Pf weiter anwächst, bewegt sich der Kolben 137', wobei er das Volumen in der Dichtkammer vergrößert. Somit nimmt der Druck Pt mit einer verhältnismäßig geringen Drucksteigung zu, die durch den Kurvenabschnitt a-b dargestellt ist. Wenn der Druck Pf den Punkt »b« erreicht, läuft der Kolben 137' gegen einen Anschlag, so daß ein weiteres Anwachsen des Dichtkammer-Volumens verhindert ist. Unter diesen Umständen nimmt der Druck Pi schnell zu, wie durch den Kurvenabschnitt b-c gezeigt ist. Wenn der Druck Pf hinreichend angewachsen ist, um die durch die innere und äußere Feder 126 und 124 ausgeübte Kraft zu überwinden, preßt er den Kolben 119' nach rechts, um das Volumen der Dichtkammer 118a-l zu vergrößern. Wenn dieses Volumen anwächst, nimmt der Druck Pr wieder mit einer geringeren Steigung gemäß dem Kurvenabschnitt c-dzu.

Gleichzeitig wird der durch die Kurve a-b-c-d in Fig. 6 beschriebene Druck Pf zu den Hinterrad-Bremszylindern 5 gespeist

Bei einem Betriebszustand ohne Bremsen ist dieser Druck Pr&n den Vorder- und Hinterrad-Bremszylindern 4 und 5 gleich groß. Da der Druck Pf bei Treten des Bremspedals wie oben beschrieben zunimmt, resultiert dieser Druck in einer Kraft, die auf den Plunger (in Fig.3 nicht gezeigt, entspricht Spannkolben 10 in Fig. 1) unter Überwindung der Kraft der Feder 126 wirkt und somit den Plunger nach links schiebt, bis der Federsitz 125 den Federsitz 123 berührt. Vor dem gegenseitigen Anlaufen der Federsitze 123 und 125 wird ein weiterer Druckmittelstrom zu den Hinterrad-Brems^ylindern unterbunden. Der hydraulische Druck ist in diesem Moment der kritische hydraulische Druck P_s, bei welchem sich das Verhältnis des Hauptzylinderdrucks und des Bremsdruckes an den Hinterrad-Brems-

zylindern verändert

Wenn der Hauptzylinderdruck Pt weiter längs des Kurvenabschnittes c-d ansteigt, überwindet er die Kraft der Feder 124 und drückt den Kolben 119', die Federsitze 123 und 125 und den Plunger 113 als eine Einheit nach rechts. Wenn dies geschieht, wird wieder der Hauptzylinderdruck Pf über das Ventil 1 IOC zu den Hinterrad-Bremszylindern mit niedrigerem Druckanstieg gespeist, wie der Kurvenabschnitt c-d'm F i g. 6 zeigt.

Aus der bisherigen Beschreibung des lastempfindlichen Ventils 1105, Fig.3 ist deutlich, daß die Druckkraft der Feder 126 ein wesentlicher Faktor für die Bestimmung des kritischen hydraulischen Drucks P₅ ist. Das #-Ventil regelt die Wirkung der Kraft dieser Feder wie folgt.

Bei großer Verzögerung sperrt die Kugel 128 den Kanai 122 ab, so daß Druckmittel in der Dichtkammer II82-I abgeschlossen wird. Ein weiterer Druckanstieg wirkt nur noch auf den Plunger 113, um diesen gegen die Kraft der Feder 126 nach links zu drücken, bis die Federsitze 123 und 125 aneinander auflaufen, wie oben beschrieben. Wie für den Durchschnittsfachmann ohne weiteres erkennbar, ist der so bestimmte kritische Druck Pf bei durch das ^-Ventil gegen die Wirkung eines weiteren Hauptzylinder-Druckanstieges abgedichteter Dichtkammer il8a-l geringer als der kritische Druck, der entsteht, wenn der Druck in der Kammer II82-I auf eine den Kolben 119' nach rechts verschiebende Größe angewachsen ist, wodurch die Druckkraft der Feder 126 vergrößert wird, die ihrerseits den kritischen Druck P_s regelt In dem Diagramm nach Fig.6 ist t\ der Zeitpunkt bei dem die Kugel 8 in Kontakt mit dem Ventilsitz 8a kommt um die Dichtkammer 118a-l oder 9 bei geringer Fahrzeuglast abzudichten; h ist der Zeitpunkt, bei dem die ^-Kugel die Kammer bei hoher Fahrzeugbelastung abdichtet Pc 3 und Pc 1 sind in entsprechender Weise der Dichtdruck in der Dichtkammer 118a-l des Ventils nach der Erfindung und derjenige in der Kammer 9 des konventionellen Ventils nach F i g. 1 bei geringer Fahrzeuglast während Pg 4 und Pc 2 die entsprechenden Drücke bei hoher Fahrzeugbelastung repräsentieren. Der Vergleich der Druckdifferenz zwischen Pg 3 und Pc * und der Druckdifferenz zwischen Pc 1 und Pc 2 zeigt daß gemäß der Erfindung eine wesentlich größere Druckdifferenz zwischen dem Dichtdruck Pa bei geringer Fahrzeuglast und dem Dichtdruck Pga bei großer Fahrzeuglast herrscht Das Druckregelventil gemäß der Erfindung hat demgemäß eine bedeutend breitere Drucksteuercharakteristik als das konventionelle Druckregelventil gemäß F i g. 1.

Fig.4 zeigt eine zweite Ausführung eines Ventils HOC gemäß der Erfindung. Ein Kolben 141 ist in einer in einem Dichtstopfen 118 ausgebildeten Bohrung 142 aufgenommen. Der Kolben 141 umfaßt eine Bohrung 141a zur Aufnahme eines zylindrischen Vorsprungs 1196 am Kolben 119', wobei eine Bohrung 1416 kleineren Durchmessers eine Verbindung zwischen der Bohrung 141a und der Kammer lila schafft Der Kolben 141 hat einen Abschnitt 141c/ verringerten Durchmessers, der in die Kammer lila über die zentrale Öffnung des Federsitzes 123 hineinragt Eine Ringschulter 141c hat von dem Federsitz 123 einen Abstand L. Diese Ringschulter 141c wirkt so wie der Schaft 137a'der Ausführung nach F i g. 3 zur Begrenzung des Hubes des Kolbens 141. Zwischen dem Kolben 141 und dem Federsitz 123 ist eine Kompensationsfeder 143 aufgenommen, welche den Kolben 141 und den Federsitz 123 in entgegengesetzte Richtungen drängt Wie bei der früher beschriebenen Ausführung ist die Kompensationsfeder 143 so dimensioniert, daß sie die Kolben 119 und 141 sich vor dem Federsitz 123 verlagern läßt. Der Fachmann erkennt, daß die Wirkungsweise der Ausführung nach F i g. 4 gleich wie diejenige nach der F i g. 3 ist.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, die geringfügig von der zweiten Ausführung F i g. 4 abweicht. Bei dem lastempfindlichen Ventil 1 IOD der dritten Ausführung ist die linke Endstellung des Kolbens 141 durch einen Sprengring 144 bestimmt, der am Abschnitt 141c/ verringerten Durchmessers des Kolbens 141 angebracht ist, um den maximalen Kolbenhub L des Kolbens bezüglich des Federsitzes 123 zu bestimmen.

Wenngleich die beschriebenen Ausführungsformen in einer hydraulischen Bremsanlage eingesetzt werden, bei welcher der Vorderrad-Bremskreis und der Hinterrad-Bremskreis unabhängig voneinander sind, ist das Druckregelventil nach der Erfindung auch bei einer sogenannten X-Anordnung anwendbar, bei welcher die rechte Vorderradbremse und die linke Hinterradbremse einen Bremskreis bilden, während die linke Vorderradbremse und die rechte Hinterradbremse den anderen Bremskreis bilden.

In dem verzögerungsabhängigen Druckregelventil nach der Erfindung wird beim Bremsen des Fahrzeuges der Druck in der Dichtkammer 118a-l bei geringer Fahrzeugbelastung beträchtlich abgesenkt und der Druck bei hoher Fahrzeugbelastung demgegenüber beträchtlich erhöht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Ende des Kolbens (141) montiert ist, um Kontakt des

Patentansprüche: Kolbens mit dem die Bohrung des £·-Ventils aufweisenden Gehäuseteil zu vermeiden (F i g. 5).
1. Verzögerungsabhängiges Druckregelventil für

eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage 5