DE3026967A1

DE3026967A1 - Verzoegernde bremsdrucksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE3026967A1
Application number: DE19803026967
Authority: DE
Inventors: Masato Itami Hyogo Yoshino
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPS5663542A; US4382636A; DE3026967C2; JPS6211694B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. E. Eder - 2 - Dipl.-Ing. K. Schiesohke

8 München 40, Elisabethstraße 34

Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka / Japan

Verzögernde Bremsdrucksteuervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine verzögernde Bremsdrucksteuervorrichtung zur Steuerung des Bremsflüssigkeitsdrucks für die Bremsen eines Fahrzeugs.

Eine auf die Bremsen ausgeübte Bremskraft sollte mit den Belastungsverhältnissen des Fahrzeugs übereinstimmen; sie sollte sich im belasteten und im unbelasteten Zustand voneinander unterscheiden. Zu diesem Zweck ist eine lastempfindliche Bremsdrucksteuervorrichtung bekannt, welche die Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeugs anzeigt, den Flüssigkeitsdruck beim Einsetzen der vorbestimmten Geschwindigkeitsverringerung abdichtet, wobei dieser Flüssigkeitsdruck von der Belastung des Fahrzeugs abhängt, und welche den abgedichteten Flüssigkeitsdruck zur Steuerung des Anfangspunktes verwendet, bei welchem ein eingebautes Druckmischventil mit der Verminderung des Bremsdrucks für die Bremsen beginnt.

Bei dieser Art von Bremsdrucksteuervorrichtungen wird zur Abdichtung der Bremsflüssigkeit ein Trägheitsventil verwendet, welches aus einem Ventilsitz und einem auf die durch die Geschwindigkeitsverringerung auftretende Trägheitskraft reagierenden Kugelventil besteht.

Im allgemeinen wird die tatsächliche Geschwindigkeitsverringerung durch Bremsdruck mehr oder weniger verzögert. Bei der schnellen Anwendung von Bremsdruck, wie z.B. beim Spike-Bremsen (ca. 400 kg/cm /sek. oder mehr) steigt der Flüssig-

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keitsdruck zu sehr an, ehe das Trägheitsventil eine vorbestimmte Geschwindigkeitsverringerung anzeigt und die Flüssigkeit abdichtet, so daß der Druck der abgedichteten Flüssigkeit und somit der Anfangspunkt zu hoch liegen.

Dies bedeutet einen gewissen Unterschied bzw. eine Abweichung zwischen bzw. von dem tatsächlich durch das Trägheitsventil abgedichteten Flüssigkeitsdruck und dem entsprechend dem Fahr.zeuggewicht abzudichtenden gewünschten Flüssigkeitsdruck. Wird z.B. bei unbelastetem Zustand schnell gebremst, so sollte möglichst ein dem unbelasteten Zustand entsprechender Flüssigkeitsdruck abgedichtet werden. Demgegenüber kann ein dem belasteten Zustand entsprechender Flüssigkeitsdruck infolge der Verzögerung der Flüssigkeitsabdichtung abgedichtet werden. Daraus ergibt sich ein zu hoher Anfangspunkt und daher eine überschüssige Bremskraft für die Hinterbremsen, was ein Schleudern der Hinterreifen nach sich ziehen kann.

Ein derartig erheblicher Anstieg des Anfangspunktes bei schneller Bremsung ist auf die zu spät einsetzende Wirkung des Trägheitsventils im Verhältnis zur schnellen Zunahme des Bremsdrucks, d.h. auf die zu spät erfolgende Flüssigkeitsabdichtung durch das Trägheitsventil zurückzuführen. Dies ist bei der Verwendung eines Trägheitsventils nachteilig.

Bei herkömmlichen Steuervorrichtungen dieser Art steht die Trägheitsventilkammer mit der Dichtungskammer in Verbindung, so daß die darin abgedichtete Flüssigkeit auf einen am Ende der Dichtungskammer angeordneten und an eine Feder zum Drücken des Tauchkolbens eines Dosierventils in Richtung Ventilöffnung stoßenden Kolbens wirkt. Als Gegenmaßnahme zum obengenannten Problem wurde eine Öffnung im Flüssigkeitskreislauf zum Kolben (z.B. bei der Einlaßöffnung zur Dichtungskammer) vorgeschlagen, um so eine Verzögerung der Zunahme des auf den Kolben in gleichem Maße wie die Verzögerung der Geschwindigkeitsabnahme wirkenden Flüssigkeitsdrucks zu erzielen, wodurch ein unangemessener Anstieg des Anfangspunkts vermieden wird.

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Diese Lösung weist jedoch, die folgenden Nachteile auf:

Da bei herkömmlichen Anordnungen der Kolbenhub im unbelasteten Zustand Null oder beinahe Null ist, ist der Flüssigkeitsfluß·durch die Öffnung bei unbelastetem Zustand zu gering, als daß die Einrichtung einer öffnung eine vorteilhafte Wirkung erwarten ließe. Die Wirkung der öffnung wird nicht offensichtlich, ehe der Kolben nicht eine gewisse Entfernung zurückgelegt hat. Aus diesem Grund ist diese Gegenmaßnahme zur Verzögerung der Zunahme des auf den Kolben wirkenden Flüssigkeitsdrucks nicht wirksam genug.

Eine weiteie Lösung wäre das Vorhandensein einer Öffnung an der Einlaßöffnung zur Steuervorrichtung, wodurch die Zunahme des auf den Kolben wirkenden Flüssigkeitsdrucks verzögert wird. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß die öffnung eine gewisse Wirkungsverzögerung der Hinterbremsen nach sich zieht. Bei einem eventuellen Ausfall der Vorderbremsen kann diese Verzögerung der Hinterbremsen ebenso gefährlich sein wie das verzögerte Treten des Bremspedals.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verzögernde Bremsdrucksteuervorrichtung zu schaffen, bei welcher selbst bei schnellen Bremsvorgängen der Anfangspunkt nicht ansteigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Druckmischventil mit Ventilsitz und Tauchkolben, eine Ventilkammer, eine Dichtungskammer, einen durch den in der Dichtungskammer abgedichteten Druck gesteuerten Kolben zur Betätigung des Tauchkolbens als Reaktion auf den in der Dichtungskammer befindlichen Druck, ein Trägheitselement, welches als Reaktion auf die Geschwindigkeitsverr^ingerung des Fahrzeugs zum Schließen der Dichtungskammer in der Ventilkammer verschiebbar ist, eine erste Feder zum Drücken des Tauchkolbens in Richtung Ventilöffnung, und eine zweite Feder zum Standhalten der Bewegung des Kolbens in Richtung Tauchkolben, wobei der Kolben den Tauchkolben mittels der ersten Feder in Richtung Ventilöffnung drückt, gleich nachdem er sich unter Zusammendrücken der zweiten Feder eine vorbestimmte Entfernung auf den Tauchkolben zubewegt hat.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht einer ersten erfin

dungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Ein

laßöffnung der Dichtungskammer;

Fig. 3 eine Teilansicht einer zweiten Aus

führungsform;

Fig. 4 eine Teilansicht einer dritten Aus-

führungs form;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Ver

hältnisses zwischen dem abgedichteten Druck und dem Kolbenhub bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 6 eine Bremskurve für die erste Aus

führungsform nach Fig. 1, und

Fig. 7 eine Bremskurve der Ausführungsform

nach Fig. 3 und 4.

Nach Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Bremsdrucksteuervorrichtung ein im wesentlichen bekanntes, zwischen einer zum Hauptzylinder führenden Einlaßöffnung 2 und einer zu den Hinterbremsen führenden Auslaßöffnung 3 angeordnetes Mischventil 1 auf. Das Mischventil 1 weist einen Tauchkolben 4- und einen Ventilsitz 5 auf. Natürlich kann das Mischventil einen Stufenkolben und einen Kegel- oder Kugelventilsitz aufweisen, so wie z.B. in der US-PS 3,169,800 beschrieben.

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Eine Trägheitsventilkammer 6 schließt an die Ventilkammer 7 des Ventils 1 an. In der Trägheitsventilkammer ist eine Kugel 8 angeordnet.

Rechts des Mischventils 1 ist eine Federkammer 9 angeordnet, in welche der Tauchkolben 4 verschiebbar und flüssigkeitsdicht hineinragt.

Der Tauchkolben 4 trägt an seinem vorderen Ende einen Federhalter 10. Die Innenwand der Federkammer 9 weist einen ringförmigen Stopper 11 auf. Ein Federkäfig 12 greift in den Stopper 11 ein und stoppt so seine Eechtsbewegung. Eine Feder 13 wird im Federhalter 10 gehalten,und der Federkäfig 12 wird zusammengedrückt. Somit wird der Federkäfig 12 normalerweise von der End wand der Federkammer 9 durch eine Entfernung x^, abgehalten.

Eine rechts der Federkammer 9 angeordnete Kolbenkammer 14 beinhaltet einen Kolben 15· Eine am vorderen Ende des Kolbens 15 befestigte Preßplatte 16 ist rechts der Federkammer 9 angeordnet. Eine Ausgleichsfeder I7 wird zusammengedrückt zwischen .dem Stopper 11 und der Preßplatte 16 gehalten. Gewöhnlich besteht zwischen dem Federkäfig 12 und der Preßplatte ein Abstand Xp.

Die Kolbenkammer 14 steht mit der Trägheitsventilkammer 6 über eine Leitung 18 in Verbindung. Eine Dichtungskammer I9 wird durch die Leitung 18 und die Kolbenkammer 14 rechts des Kolbens gebildet.

Einer der Hauptunterschiede zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und herkömmlichen Steuervorrichtungen dieser Art ist, daß ein Abstand x^ zwischen dem Federkäfig 12 und der Preßplatte 16 besteht.

Nach Fig. 2 weist ein Einlaß 20 der Dichtungskammer eine öffnung 21 zur Verzögerung der Zunahme des abgedichteten Drucks auf.

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Nach Fig. 3 weist die zweite Ausführungsform einen Federhalter 10 auf, der viel länger ist als der bei der Ausführungsform nach Fig. 1, so daß ein Abstand X^ zwischen dem rechten Ende des Federhalters 10 und der Innenwand des Federkäfigs 13 besteht. Der Abstand χ ^ ist etwas geringer als der Abstand x^.

Nach Fig. 4 weist die dritte Ausführungsform einen von rechts mit dem gleichen Abstand x^, welcher gewöhnlich zwischen'dem hinteren Ende des Tauchkolbens 4 und der Spitze des Kolbens 15 besteht, in den Federkäfig 12 hineinragenden Kolben I5 auf.

Die Arbeitsweise der einzelnen Ausführungsformen ist wie folgt:

Zunächst wird die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 1 unter Bezugnahme auf die graphische Darstellung nach Fig. 5 beschrieben, welche das Verhältnis zwischen dem in der Dichtungskammer 19 abgedichteten Druck PG und dem Hub S des Kolbens I5 zeigt. Der Hub ist gleich Null, bis der abgedichtete Druck PG den von der Kraft der Ausgleichsfeder I7 abhängenden Ausgleichspunkt übersteigt. Nach diesem Punkt entfernt sich der Kolben 15, während die auf der Preßplatte 16 gehaltene Ausgleichsfeder 17 zusammengedrückt wird. Erreicht der Kolbenhub S ύ.^ stößt der Kolben I5 gegen den Federkäfig 12, so daß der Hub S einige Zeit lang nicht ansteigt. (Bei diesem Punkt ist der Hub S^ = Xp.)

Übersteigt der abgedichtete Druck "P^ einen Punkt, bei welchem die Kraft des Kolbens 15 gleich der der Feder 13 plus der der Ausgleichsfeder I7 ist, schiebt sich der Kolben unter Zusammendrücken dieser Federn weiter in Richtung Tauchkolben, bis das linke Ende des Federkäfigs 12 gegen die Endwand der Federkammer 9 stößt.

In anderen Worten, der Federkäfig bewegt sich um eine Entfernung x^ weiter, während der Kolbenhub S kontinuierlich ansteigt.

Vorstehendes soll verdeutlichen, daß die Feder 13 nicht eher vom Kolben zusammengedrückt wird, ehe der Kolbenhub nicht

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einen Wert S^ übersteigt. Dies bedeutet, daß die Bewegung des Kolbens bis zum Hub S^, welche bei geringerem Druck eintritt als der geplante abgedichtete Druck für den unbelasteten Zustand, keine Auswirkungen auf das Ansteigen des Ausgangspunkts des ~Mischventils hat.

Durch eine derartige, die Wirkungsweise des Mischventils nicht beeinträchtigende Kolbenbewegung steigt das Volumen der Dichtungskammer I9 selbst bei unbelastetem Zustand an. Dies bewirkt einen gewissen Druckabfall in der Dichtungskammer I9 und eine Saugkraft bei der Einlaßöffnung 20 zur Dichtungskammer. Dieser Effekt wird insbesondere dann beobachtet, wenn eine Öffnung oberstromig der Dichtungskammer vorhanden ist, wie noch in späterem Zusammenhang mit Pig. 2 beschrieben.

Die Saugkraft wirkt auf die Kugel 8 und bewirkt eine stärkere Reaktion des Trägheitsventils (bestehend aus Kugel 8 und Ventilsitz) auf die Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeugs. Dadurch werden derartige Probleme gelöst wie geringe Reaktion der Kugel 8, zu späte Abdichtung der Kammer I9, überschüssiger abgedichteter Druck bzw. ein zu hoher Anfangspunkt bei unbelastetem Zustand, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß sich der Kolben in unbelastetem Zustand überhaupt nicht bewegt, wie es der Fall bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist.

Die Steuervorrichtung dieser Art ist bekanntermaßen am Fahrzeug in einem Winkel Q hinsichtlich ihrer horizontalen Achse angeordnet. Wird das Bremspedal getreten und ein gewisser Bremsdruck im Hauptzylinder erzeugt, wirkt ein Eingangsdruck P^ auf die Einlaßöffnung 2, und der Ausgangsdruck Pq von der Ausgangsöffnung 3 ist so lange der gleiche wie bei P^, bis das Mischventil 1 seine Arbeit aufnimmt (Fig. 6).

Übersteigt der Eingangsdruck eine bestimmte Höhe, so wird der Tauchkolben 4- durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Vorspannung der Feder 13 zurückgedrängt. Danach wird der durch das Misch-

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ventil 1 in "bekannter Weise verringerte Flüssigkeitsdruck den Hinterbremsen zugeführt. Wie aus der graphischen Darstellung nach Fig. 6 ersichtlich, liegt die Kurve, die während der Druckabnahme entsteht, nicht unbedingt auf derjenigen, die während der Druckzunahme entsteht, da das Charakteristische des Ventils in der Hysterese liegt.

Der Anfangspunkt wird wie folgt festgesetzt:

Mit zunehmendem Bremsdruck vom Hauptzylinder und somit des Eingangsflüssigkeitsdrucks P^, nimmt auch der Druck PG in der Dichtungskammer zu. Erreicht der Druck PG einen bestimmten Wert, fängt der Kolben an, sich zu bewegen. -Übersteigt der Kolbenhub den Vert S^,, beginnt der Kolben, die Feder 13 zusammenzudrücken.

Mit zunehmendem Bremsdruck verlangsamt sich andererseits die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Erreicht die Geschwindigkeitsabnahme einen vorbestimmten Wert, schließt die Kugel 8 des Trägheitsventils die Dichtungskammer 19, wobei sie den Flüssigkeitsdruck darin abdichtet. Nun wird die den Tauchkolben 4 nach links bzw. in Richtung seiner Öffnung drängende Kraft festgesetzt, wodurch der Anfangspunkt bestimmt ist.

Steigt der Bremsdruck langsam an, so bewirkt die Arbeitsverzögerung des Trägheitsventils keinerlei Probleme, da ein dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs im wesentlichen genau entsprechender Druck abgedichtet wird. Bei den herkömmlichen Steuervorrichtungen jedoch steigt der Druck in der Dichtungskammer 19 vor Inbetriebnahme des Trägheitsventils zu sehr an, sobald der Bremsdruck zu schnell zunimmt, d.h. bei zu schnellem Bremsen. Das Leistungsdiagramm entspricht der gestrichelten Linie (mit dem Anfangspunkt b) anstelle der durchgezogenen Linien (mit dem Anfangspunkt a) auf der graphischen Darstellung nach Fig. 6.

Bei der vorliegenden Erfindung bewegt sich der Kolben 15» ohne auf die Wirkungsweise des Mischventils in der Anfangsphase der Zunahme des abgedichteten Drucks einzuwirken. Daher wirkt eine

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Saugkraft auf die Kugel 8. Das heißt, das aus der Kugel 8 und Ventilsitz bestehende Trägheitsventil reagiert auf die Geschwindigkeitsabnahme stärker als bei herkömmlichen Steuervorrichtungen.

Daher wird ein Abdichten überschüssigen Flüssigkeitsdrucks sowie ein zu hoher Anfangspunkt vermieden und eine genauere, der Belastung des Fahrzeugs bzw. seinem Gesamtgewicht entsprechende Bremsung erzielt.

Der Anfangspunkt C auf der graphischen Darstellung nach Fig. 6 bezeichnet den Anfangspunkt bei großer Belastung.

Wenn durch die obenbeschriebene. Anordnung ein Ansteigen des Anfangspunktes über einen gewünschten Punkt nicht verhindert wird, so kann eine öffnung 21 oberstromig der Dichtungskammer 19, vorzugsweise bei der Einlaßöffnung zu der Kammer, zur Verzögerung des Anstiegs des Flüssigkeitsdrucks vorgesehen sein (Fig. 2).

Die Kolbenbewegung bewirkt, daß selbst bei unbelastetem Zustand eine gewisse Flüssigkeitsmenge durch die Öffnung fließt. Da die Öffnung nicht in der Hauptleitung zu den Hinterbremsen angeordnet ist, besteht nicht die Gefahr einer zu spät einsetzenden Bremsung, selbst wenn die Vorderbremsen ausfallen sollten.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4, bei welchen der Hub des Kolbens I5 einen vorbestimmten Wert übersteigt (xp + χ,· für die Ausfuhrungsform nach Fig. 3 und x, für die nach Fig. 4), drückt der Kolben 15 den Tauchkolben 4 direkt. Dies bewirkt, daß sich bei überschüssigem Eingangsflüssigkeitsdruck, d.h. unter belastetem Zustand oder bei Versagen der Vorderbremsen, der Bremsdruck überhaupt nicht verringert, da das Mischventil nicht arbeitet. Ist das Fahrzeug überladen oder versagen die Vorder br ems en, erscheint gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 der Ausgangspunkt C, wohingegen er gemäß den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 nicht erscheint,

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sondern der Ausgangsflüssigkeitsdruck Pq weiter im Verhältnis zum Eingangsdruck ansteigt (Fig. 7)·

Vorstehendes soll verdeutlichen, daß durch die vorliegende Erfindung eine Bremsdrucksteuervorrichtung mit einem Trägheitsventil gegeben ist, welches besonders beim schnellen Bremsen in verbesserter Weise auf die Geschifindigkeitsverringerung reagiert, da die Bewegung des Kolbens die Wirkung des Mischventils in der Anfangsphase des Hubs nicht beeinträchtigt, was auf den Abstand Xp zxtfischen dem Kolben und dem Federkäfig zurückzuführen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß der Anfangspunkt immer an einem dem Gewicht des Fahrzeugs genauer entsprechenden Punkt erscheint. Obengenannter Effekt wird ferner durch die oberstromig der Dichtungskammer angeordnete Öffnung verstärkt.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder Dipl.-lng. K. Schieschke

8 München«, Elisabethstraße34

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Claims

Patentanwälte Pi--Ing. E. Eder Dlpl.-lng. K. Schiesohke β München 40. ElisabethstraBe Sumitomo Electric Industries, Ltd. o „^^n^ „ Osaka / Japan Verzögernde Bremsdrucksteuervorrichtung Patentansprüche :

1. Verzögernde Bremsdrucksteuervorrichtung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Druckmischventil (1) mit Ventilsitz (5) und Tauchkolben (4), eine Ventilkammer, eine Dichtungskammer (19) j einen durch den in der Dichtungskammer abgedichteten Druck gesteuerten Kolben (15) zur Betätigung des Tauchkolbens als Reaktion auf den in der Dichtungskammer befindlichen Druck, ein Trägheitselement, welches als Reaktion auf die Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeuges zum Schließen der Dichtungskammer in der Ventilkammer verschiebbar ist, eine erste Feder (13) zum Drücken des Tauchkolbens (4-) in Richtung VentilÖffnung, und eine zweite Feder (17) zum Standhalten der Bewegung des Kolbens (15) in Richtung Tauchkolben (4-), wobei der Kolben (15) den Tauchkolben (4) mittels der ersten Feder (13) in Richtung Ventilöffnung drückt, gleich nachdem.er sich unter Zusammendrücken der zweiten Feder eine vorbestimmte Entfernung auf den Tauchkolben (4-) zubewegt hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) den Tauchkolben (4) direkt in Richtung Ventilöffnung drückt, nachdem er sich um eine andere vorbestimmte Entfernung, die größer als die erste ist, auf den Tauchkolben (4) zubewegt hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberstromig der Dichtungskammer (19) eine Öffnung (21) vorgesehen ist.

Patentanwälte /p

DipUlng. E. Eder '

Dipl.-Ing. K. Schieschke

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