DE3100916A1

DE3100916A1 - "druckluftregulierventil fuer ein kraftfahrzeug-bremssystem"

Info

Publication number: DE3100916A1
Application number: DE19813100916
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Yokosuka Kanagawa Uchihara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-01-16
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1981-12-24
Also published as: FR2473438A1; GB2069637A; FR2473438B1; GB2069637B; JPS56101468A

Description

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- 4 BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf hydraulische Bremssysteme an Kraftfahrzeugen und betrifft insbesondere ein Druckregulierventil der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art für ein derartiges Bremssystem.

Ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug ist so ausgelegt, daß Bremskräfte gleichzeitig auf die Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs übertragen werden. Wenn dabei die Hinterräder früher als die Vorderräder blockiert werden, kann das Fahrzeug über die Straßenoberflache schleudern, mit dem Heck ausbrechen und gefährlich außer Kontrolle durch die Lenkung geraten. Grundsätzlich können blockierende Hinterräder größere Gefahren hervorrufen als blockierende Vorderräder.

Zur Unterbindung derartiger Gefahren ist ein hydraulisches Kraftfahrzeug-Bremssystem mit einem Druckregulierventil ausgestattet, welches so ausgelegt ist, daß es den Hinterrad-Bremsflüssigkeitsdruck in einem Verhältnis zum Anstieg des Bremsflüssigkextsdrucks für die Vorderräder ansteigen läßt. Die Hinterräder neigen eher zum Blockieren als die Vorderräder, weil bei jeder Verzögerung des Fahrzeugs eine Verlagerung seines Schwerpunktes nach vorn eintritt.

Ein herkömmliches Druckregulierventil ist eine Kombination aus einer Druckdosiereinrichtung und einer Verzögerungsfühleinrichtung. Unterhalb eines vorgegebenen kritischen Wertes beaufschlagt die Druckdosiereinrichtung die Hinterräder und die Vorderräder des Fahrzeugs mit gleich großen Preßkräften, und erst nach Überschreitung des kritischen Druckwertes begrenzt die Druckdosiereinrichtung steigende Flüssigkeitsdruckwerte in einem bestimmten Verhältnis,

Da das Idealverhältnis zwischen den Bremsflüssigkeitsdrücken

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für die Vorderräder und die Hinterräder eines Fahrzeugs sich aber mit der Belastung des Fahrzeugs ändert, sollte der erwähnte kritische Druckwert mit steigendem Fahrzeuggewicht größer werden. Zu diesem Zweck dient die oben erwähnte Verzögerungsfühleinrichtung des Druckregulierventils. Sie ist in der Lage, durch Ermittlung der Verzögerungsrate beim Abbremsen des Fahrzeugs das Gewicht zu bestimmen und damit den kritischen Druckwert gewichtsabhängig zu erhöhen. Besonders nützlich ist eine solche Einrichtung bei Kraftfahrzeugen, die der Beförderung von Lasten dienen, da deren Gewicht ladungsabhängig stark veränderbar ist.

Die Verzögerungsfühleinrichtung eines herkömmlichen Druckregulierventils ist ein Ventilelement in Form einer Kugel, die sich in einer Ventilkammer mit Flüssigkeitseinlaß- und -auslaßöffnungen befindet und deren Trägheit ausgenutzt wird. Wenn die Verzögerung einen vorgegebenen Fahrzeug-Verzögerungswert überschreitet, bewegt sich die Kugel in der Ventilkammer und verschließt die Auslaßöffnung, so daß der Druck in dem von der Auslaßöffnung weiterführenden Flüssigkeitszweig auf einem Druckwert stehenbleibt, welcher dem kritischen Druckwert in der Ventilkammer im Augenblick des Verschliessens der Auslaßöffnung durch die Kugel entspricht. Der kritische Druckwert ist folglich mit der Verzögerungsrate des Fahrzeugs und damit von der Fahrzeugbelastung abhängig variabel.

Da die Kugel in der Ventilkammer aber nicht nur den Verzögerungskräften beim Bremsen des Fahrzeugs sondern außer den dynamischen Kräften durch Flüssigkeitsströmungen, die über die Einlaß- und Auslaßöffnung in die Ventilkammer eintreten bzw. diese vor dem Abschluß durch die Kugel verlassen, ausgesetzt ist, kann diese herkömmliche Verzögerungsfühleinrichtung den kritischen Druckwert nicht exakt proportional zu der Verzögerungsrate des Fahrzeugs verändern. Daher kommt es vor, daß bei einem zusätzlichen Tritt auf das Bremspedal

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eines schwer beladenen Fahrzeugs die Verzögerungseinrichtung (Kugel) bereits schließt, bevor der Bremsflüssigkeitsdruck für die Hinterräder eine dem kritischen Druck entsprechende ausreichende Höhe erreicht hat.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, die Ein- und Auslaßöffnungen der Ventilkammer der Verzögerungsfühleinrichtung so anzuordnen, daß die dynamischen Drücke der in die Ventilkammer eintretenden und diese verlassenden Flüssigkeitsströme sich gegenseitig aufheben. Dennoch kann dieses bekannte Ventil nicht befriedigen, weil bei einem raschen Druckanstieg der Flüssigkeit in der Ventilkammer die Kugel in Richtung auf die Auslaßöffnung mitgerissen wird und dann die Auslaßöffnung vorzeitig sperrt; dadurch behalten die Hinterrad-Bremszylinder keinen ausreichenden Bremsdruck,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregulierventil der eingangs genannten Art, das entweder eine Kombination aus einer Druckdosiereinrichtung und einer Verzögerungsfühleinrichtung oder auch nur ein Verzögerungsfühlventil sein kann, so zu verbessern, daß die dem Stand der Technik anhaftenden Mangel beseitigt werden,

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüehen enthalten,

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist in der Art der Einmündung der ersten und zweiten öffnungen in die Ventilkammer auf der Kugelvorderseite zu sehen. Dadurch wird erreicht, daß sich die ein- und ausgehenden Flüssigkeitsströme zumindest teilweise gegenseitig aufheben. Ein anderes besonderes Merkmal der Erfindung ist die Anordnung einer Strömungs-

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Drosselstelle im ersten Durchgangskanal. Sie verhindert einen zu raschen Druckanstieg in der Ventilkaituner.

Die zweite öffnung liegt vorzugsweise so auf einer Linie mit der Bewegungsrichtung der Kugel in der Ventilkammer, daß die Achsen der ersten und zweiten öffnungen im wesentlichen auf den Kugelmittelpunkt gerichtet sind, wenn sich die Kugel in ihrer von der zweiten öffnung abgekehrten Endlage befindet,

Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann das Ventil so ausgebildet sein, daß die Kugel innerhalb eines in der Ventilkammer befestigten Hohlkörpers, der eine untere Wand mit einer den inneren Bodenflächenabschnitt bildenden Innenoberfläche aufweist, im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des inneren Bodenflächenabschnitts bewegbar angeordnet ist, und daß der Hohlkörper einen der zweiten öffnung zugekehrten und zu dieser hin offenen Durchbruch und mindestens ein die erste öffnung bildendes Loch, dessen dem Innenraum des Hohlkörpers zugekehrtes offenes Ende auf der Vorderseite der Kugel liegt und dessen entgegengesetztes Ende mit dem ersten Durchgangskanal in Verbindung steht, aufweist.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung mit der Kennlinie bzw. der Abhängigkeit eines

Auslaßleitungsdruckes von einem Ventilkammer-Druckanstxeg eines herkömmlichen Druckregulierventils mit Verzögerungsfühler , 35

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckregulierventils,

Fig. 3 einen maßstäblich vergrößerten Teilschnitt durch einen Durchgangskanal mit Flüssigkeitseinlaßöffnung der Verzögerungsfüh!einrichtung des Ausführungsbeispiels von Fig. 2, und 10

Fig. 4 einen abgebrochenen Teilschnitt durch

eine Abwandlung einer Verzögerungsfühleinrichtung für das Ausführungsbeispiel von Fig, 2. 15

Wie eingangs erwähnt hat der Verzögerungsfühler eines herkömmlichen Druckregulierventils den Nachteil, daß er bei einer plötzlichen Verzögerung eines Fahrzeugs bereits sperrt, bevor in dem Ventil ein ausreichend hoher Druck aufgebaut ist. Diese Erscheinung läßt sich aus der grafischen Darstellung von Fig. 1 entnehmen. Wenn der Druckanstieg pro Zeiteinheit in der Ventilkammer des Verzögerungsfühlers einen bestimmten Wert von etwa 320 kg/cm² χ s überschreitet, neigt der Druck der im Auslaßkanal des Beschleunigungsfühlventils eingeschlossenen Flüssigkeit zu einem stellen Abfall. Falls der Druckanstiegswert pro Zeiteinheit einen noch höheren Wert von etwa 800 kg/cm² χ s annimmt, sinkt der Flüssigkeitsdruck in der Auslaßleitung noch weiter ab, und zwar etwa auf die Hälfte des Wertes für 300 kg/cm² χ s. Unter diesen Umständen werden die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs bei einer plötzlichen Verzögerung des Fahrzeugs nicht ausreichend gebremst.

Nachstehend wird in Verbindung mit Fig. 2 und 3 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Druckregulierventils beschrieben, welches so verbessert ist, daß der dem Stand

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- 9 der Technik anhaftende Makel behoben wird.

In Fig. 2 ist ein Ventilgehäuse 1 des erfindungsgemäßen Druckregulierventils in einer Längsrichtung geschnitten, welche im eingebauten Zustand mit der Längsrichtung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs übereinstimmt. In Fig. 2 würde die Front des Fahrzeugs auf der linken und das Heck des Fahrzeugs auf der rechten Seite der Zeichnung liegen.

In das Ventilgehäuse 1 ist nicht genau parallel zu seiner Längsachse eine Axialbohrung eingearbeitet, deren in Fig. 2 links liegender vorderer Axialbohrungsabschnitt 1a ins Freie führt und einen etwas größeren Durchmesser als ein als Blindbohrung ausgeführter hinterer Axialbohrungsabschnitt 1b hat. Außerdem ist genau parallel zur Längsachse des Ventilgehäuses 1 in dieses ein Hohlraum 1c eingearbeitet,

In das innere Ende des vorderen Axialbohrungsabschnitts 1a ist ein Zwischenring 2 fest eingesetzt, dessen nach beiden Enden des Zwischenringes hin offene Durchgangsbohrung einen etwas kleineren Durchmesser als der hintere Axialbohrungsabschnitt 1b hat.

Ein in der Durchgangsbohrung des Zwischenringes 2 verschiebbarer Kolben 3 besitzt einen in dem hinteren Axialbohrungsabschnitt 1b verschiebbaren Ringwulst 3a, welcher den hinteren Axialbohrungsabschnitt 1b in je eine vordere Kammer 4 und eine hintere Kammer 5 mit veränderbarem Volumen unterteilt. An der inneren Stirnfläche des Zwischenringes 2 ist eine die vordere Kammer 4 flüssigkeitsdicht abdichtende elastische Ringdichtung 6 befestigt. Somit erstreckt sich die vordere Kammer 4 zwischen der Ringdichtung 6 und der Ringwulst 3a, und die hintere Kammer 5 zwischen der Ringwulst 3a und dem verschlossenen Ende des Axialbohrungsabschnitts 1b. Eine in die ümfangsoberflache der Ringwulst

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3a eingelegte Ringdichtung trennt die beiden Kammern 4 und 5 flüssigkeitsdicht voneinander.

Eine in das Ventilgehäuse 1 eingearbeitete Einlaßöffnung 7 mündet in die vordere Kammer 4, und die Kammer 4 ist über einen Durchgangskanal 8 für Flüssigkeit direkt mit dem Hohlraum 1c verbunden. In Fig. 2 mündet eine öffnung 8a des Durchgangskanals 8 in die obere linke Ecke des Hohlraums 1c. Von der hinteren Kammer 5 geht eine weiterführende Auslaßöffnung 9 aus.

In das hintere rechte Ende des Kolbens 3 ist eine bis zu dessen Mittelabschnitt führende Axialbohrung 3b eingearbeitet, und in deren hinteres Ende eine zylindrische Buchse 12 so eingepaßt, daß sie hinten aus der Bohrung 3b hinausragt. Die Axialbohrung der Buchse 12 ist nach beiden Enden hin offen. In dem zwischen der Buchse 12 und dem Bohrungsende enthält die Axialbohrung 3b einen Ventilteller 11 und eine diesen Ventilteller belastende Schraubendruckfeder 10,

Der Ventilteller 11 ist mit einem in der Zentralbohrung der Buchse 12 verschiebbaren Ventilschaft 11a fest verbunden und auf diese Weise innerhalb der Axialbohrung 3b verschiebbar. Normalerweise drückt die Druckfeder 10 den Ventilteller 11 in seine Schließstellung gegen die als Ventilsitz dienende Innenseite der Buchse 12.

Durch mindestens eine Radialbohrung 12a, deren Durchmesser etwas größer als der Ventilschaft 11a des Ventiltellers 11 ist, ist die hintere Kammer 5 verbunden. Somit ist bei von dem Ventilsitz auf der Buchse 12 abgehobenem Ventilteller 11 die hintere Kammer 5 des Ventilgehäuses 1 über die Radialbohrung (en) 12a und die Axialbohrung der Buchse 12 mit der Kolbenbohrung 3a verbunden. Wenn der Ventilteller 11 in Schließstellung auf der inneren Stirnfläche der Buchse 12 aufliegt, dann ragt das hintere Ende.

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des Ventilschaftes 11a ein Stück aus dem hinteren Ende der Buchse 12 in Richtung auf den Boden des Axialbohrungsabschnitts 1b hinaus.

Das vordere Ende des vorderen Axialbohrungsabschnitts 1a ist durch einen justierbar in das vordere Ende des Ventilgehäuses 1 eingesetzten Stopfen 13 verschlossen, so daß seine innere Stirnfläche das Ende des Axialbohrungsabschnitts 1a bildet, in welchem ein Kolben 14 axial verschiebbar ist und zwischen sich und der Innenoberfläche des Stopfens 13 eine Kammer 15 mit veränderlichem Volumen 15 bildet, in die Radialbohrungen 16 und 17 einmünden. Um die Mündungsbereiche der Radialbohrungen 16 und 17 ständig freizuhalten, besitzt der Kolben 14 einen der 5 inneren Stirnfläche des Stopfens 13 zugekehrten dünnen Kopfabschnitt. In die Radialbohrung 16 ist ein Entlüftungseinsatz 18 eingeschraubt, und die andere Radialbohrung 17 geht in einen in das Ventilgehäuse 1 eingearbeiteren Flüssigkeitskanal 19 über, welcher über eine öffnung 19a gemäß Fig. 2 in den linken Mittelabschnitt des Hohlraums 1c einmündet.

Zwischen einem in eine Umfangsnut des Kolbens 3 eingepaßten Federring 20 und dem inneren Ende des Kolbens 14 ist mit Vorspannung eine Schraubendruckfeder 21 eingesetzt. In einer Umfangsnut 14a des Kolbens 14 sind ein elastischer Dichtungsrings 22, um die Kammer 15 flüssigkeitsdicht von dem restlichen Teil des vorderen Axialbohrungsabschnitts 1a zu trennen,

Durch ein fest in das Ventilgehäuse 1 eingesetztes Verschlußstück 23 ist der eine Ventilkammer 24 bildende Hohlraum 1c flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Eine innere Bodenfläche 1d des Hohlraums 1c hat innerhalb des Gehäuses eine Längsrichtung, welche im wesentlichen parallel zu der oben definierten Längsrichtung des gesamten Ventilgehäuses 1 ver-

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läuft. Eine in der Ventilkammer 24 enthaltene Kugel 25 liegt auf der Bodenfläche 1b auf und kann sich in deren Längsrichtung relativ zu der inneren Stirnfläche des Verschlußstücks 23 vor und zurück bewegen. Die Kugel 25 unterteilt die Ventilkammer 24 in je einen vor und hinter ihr liegenden Kammerabschnitt. Diese beiden freien Kammerabschnitte sich durch eine in das Ventilgehäuse 1 eingearbeitete und sich über die gesamte Länge der Ventilkammer 24 erstreckende Rille 26 miteinander verbunden.

Ein mittels eines Halters 40 fest in den Hohlraum Ic eingefügtes ringförmiges Kugelsitzelement 27 besitzt eine Mittelöffnung, welche die Öffnung 19a für den Flüssigkeitskanal 1 9 bildet. Der Kanal 19 ist mit der öffnung 19a über eine Axialbohrung des Halters 40 verbunden, die einen kleineren Durchmesser als sowohl der Flüssigkeitskanal 19 als auch die öffnung des Kugelsitzelementes 27 hat. Wenn die pacallel zur Längsrichtung der inneren Bodenfläche Id zwischen dem Verschlußstück 23 und dem Sitzelement 27 bewegbare Kugel 25 an der inneren Stirnfläche des Verschlußstücks 23 anliegt (wie in Fig. 2 dargestellt), dann ist 'V^s Sitzelement 27 freigegeben und die öffnung 19a offen. Wenn die Kugel 25 dagegen an dem Sitzelement 27 anliegt, verschließt sie die öffnung 19a.

Wenn die Kugel 25 an der Innenoberfläche des Verschlußstücks 23 anliegt, dann sich die Achsen der in den vorderen Abschnitt der Ventilkammer 24 einmündenden Öffnungen 8a und 19a auf den Kugelmittelpunkt gerichtet, Vorzugsweise schließen die Achsen der öffnungen 8a und 19a zwischen sich einen Winkel von etwa 45° ein. Die Achse der Öffnung 19a in dem Kugelsitzelement 27 verläuft parallel zur Längsrichtung der Bodenfläche 1d und des Ventilgehäuses 1 , und die öffnung des J'lüssigkeits-Durchgangskan'als verläuft dazu unter einem Winkt; 1 von etwa 45°.

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In dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckregulierventils bilden der Kolben 3, Ventilteller 11, Buchse 12, Federring 20 und die Druckfeder 21 eine Druckdosiereinrichtung, und der Kolben 14, Flüssigkeitskanal 19, die Kugel 25 und das Kugelsitzelement 27 eine Verzögerungsfühleinrichtung. Die Durchgangskanäle 8 und 10 mit ihren öffnungen 8a bzw, 19a bilden den ersten und zweiten Ausgangskanal bzw. die erste und zweite öffnung der Verzögerungsfühleinrichtung. Die erste Öffnung 8a steht über den ersten Durchgangskanal 8 und die vordere Kammer 4 ständig mit der Einlaßöffnung 7 in Verbindung, und die zweite Öffnung 19a hat über den zweiten Durchgangskanal 19 und die Radialbohrung 17 eine ständige Verbindung mit der Kammer 15 vor dem Kolben 17.

In dem ersten Durchgangskanal 8 befindet sich eine Drosselstelle 32, deren Durchgangsquerschnitt kleiner als der Querschnitt der ersten Öffnung 8a ist, siehe Fig. 3.

Wenn in ein Kraftfahrzeug eingebaut, liegt das vordere Ende des Ventilgehäuses 1 gemäß Fig. 2 höher als dessen hinteres Ende, die Gehäuselängsachse und die innere Bodenfläche 1d verlaufen unter einem Winkel θ zu einer horizontalen Ebene 33. Folglich wird die Kugel 25 normalerweise durch eine Komponente ihrer eigenen Schwerkraft gegen die Innenoberfläche des Verschlußstücks 23 gedrückt, die zweite öffnung 19a ist damit geöffnet.

In dem Fahrzeug liegt das Ventilgehäuse 1 zwischen einem Steuerzylinder 34 und nicht dargestellten Hinterrad-Bremszylindern eines hydraulischen Bremssystems, die Eingangsöffnung 7 ist mit dem Steuerzylinder 34 und die Auslaßöffnung 9 mit den hydraulischen Bremseinheiten für die Hinterräder des Fahrzeugs verbunden. Der zweite Flüssigkeitsauslaß des Steuerzylinders 34 ist an die nicht dargestellten hydraulischen Bremseinheiten für die Vorderräder

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des Fahrzeugs angeschlossen. Bei Betätigung eines Bremspedals 35 liefert der Steuerzylinder 34 über seine Ausgangsanschlüsse einen veränderlichen Flüssigkeitsdruck Pm.
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Solange das Fahrzeug nicht verzögert wird bzw. beschleunigt wird, bleibt die Kugel 25 unter Schwerkrafteinfluß bzw. unter zusätzlichem Trägheitseinfluß an der Innenoberfläche des VerschlußStücks 23 liegen und hält die Einmündung der zweiten öffnung 19a in die Ventilkammer 24 offen, und der erste Durchgangskanal 8 ist über die Ventilkammer 24 mit dem zweiten Durchgangskanal 19 verbunden.

Im Ruhezustand des Steuerzylinders 34 ist die Flüssigkeit im hinteren Axialbohrungsabschnitt 1b des Ventilgehäuses 1 drucklos, und der Kolben 3 wird durch die Druckfeder 21 in seine hintere Endlage gegen die Bodenfläche des Bohrungsabschnitts 1b gedrückt, wie in Fig. 2 dargestellt. Der durch die Druckfeder 10 belastete Ventilteller 11 liegt ebenfalls mit dem hinteren Ende seines Ventilschaftes 11a am Boden des Axialbohrungsabschnitts 1b an, so daß der Ventilteller 11 gemäß Fig. 2 ein Stück in die Axialbohrung 3b des Kolbens 3 vorsteht und von seinem durch die Buchse 12 gebildeten Ventilsitz abgehoben ist. Schließlich liegt in dieser Situation das vordere Ende des Kolbens 14 unter der Druckwirkung der Druckfeder 21 an der Innenstirnfläche des Stopfens 13 an.

Wenn anschließend das Bremspedal 35 getreten wird, liefert der Steuerzylinder 34 aus seinen beiden Druckauslaßöffnungen einen von der Stellung des Bremspedals 35 abhängigen Flüssigkeitsdruck Pm, welcher von der einen Auslaßöffnung direkt in die nicht dargestellten hydraulischen Bremseinheiten der Vorderräder gelangt,
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Aus der zweiten Druckauslaßöffnung des Steuerzylinders 34

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gelangt der Flüssigkeitsdruck Pm direkt über die Einlaßöffnung 7 in die vordere Kammer 4 des Ventilgehäuses 1 und von dort durch Querbohrungen 3c des Kolbens 3 in die Axialbohrung 3b des Kolbens. Bei dem gemäß Fig. 2 abgehobenen Ventilteller 11 gelangt der Druck aus der Axialbohrung 3b über die Radialbohrungen 12a der Buchse 12 in die hintere Kammer 5 des Ventilgehäuses 1 und von dort über die Auslaßöffnung 9 zu den Hinterrad-Bremszylindern (nicht dargestellt) , um die Hinterräder des Fahrzeugs mit Bremskräften zu beaufschlagen.

In diesem Fall ist ein den Hinterrad-Bremszylindern zugeführter Flüssigkeitsdruck Pr dem vom Steuerzylinder 34 gelieferten Flüssigkeitsdruck Pm gleich, und folglich werden die Hinterräder des Fahrzeugs im wesentlichen mit der gleichen Bremskraft beaufschlagt wird die Vorderräder.

Angenommen, der hintere Axialbohrungsabschnitt 1b hat eine Querschnittsfläche A₁ und die Durchgangsbohrung im Zwischenring 2 eine Querschnittsfläche A_, dann kann ein Gleichgewichtszustand für den Kolben 3 durch die Gleichung Pm χ A_ = F ausgedrückt werden, F entspricht der Kraft der Feder 21. Wenn das Bremspedal 35 tiefer getreten wird und der Flüssigkeitsdruck Pm des SteuerZylinders 34 entsprechend ansteigt, dann weicht der Kolben 3 axial in Richtung auf den Kolben 14 aus. Wenn der Flüssigkeitsdruck Pm einen bestimmten kritischen Wert Ps erreicht, dann überwindet die am Kolben 3 wirksame Druckkraft Pm χ A₂ die entgegengesetzte Kraft F der Feder 21 so weit, daß der Kolben 3 gegen die Kraft F der Feder 21 so weit in Richtung auf den Kolben 14 verschoben wird, daß der durch die Druckfeder 10 belastete Ventilteller 11 auf der Buchse 12 aufliegt und deren Axialbohrung gegenüber der Axialbohrung 3a des Kolbens 3 absperrt. Der kritische Druckwert Ps des Flüssigkeitsdruckes pm, bei dem der Ventilteller 11 die Axialbohrung der Buchse 12 verschließt, ergibt sich durch Einsetzen von Ps für Pm

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in der obigen Gleichung wie folgt:

^{Ps = F/A}2 Gl. 1

Wenn der Flüssigkeitsdruck Pm des Steuerzylinders 34 weiter über den kritischen Wert Ps ansteigt, verursacht der in der vorderen Kammer 4 stehende Flüssigkeitsdruck wieder eine Verschiebung des Kolbens 3 von dem Kolben 14 weg, ausgedrückt durch Pm (A₁ - A₂), Diese Kraft drückt gemeinsam mit der Kraft F der Feder 21 den Kolben 3 in Fig. 2 wieder nach rechts, so daß der Ventilteller 11 die Axialbohrung in der Buchse 12 wieder freigibt und über die Auslaßöffnung 9 ein erhöhter Flüssigkeitsdruck Pr abgegeben wird. Wenn der Flüssigkeitsdruck Pm über dem kritischen Druckwert Ps liegt, wird der Kolben 3 nach folgender Gleichung in einer Axialposition im Gleichgewicht gehalten:

Pr χ A₁ = Pm (A - A») +F Gl. 2

Aus Gl. 2 kann der den Hinterrad-Bremszylindern zugeführte erhöhte Flüssigkeitsdruck Pr nach folgender Gleichung errechnet werden:

1 S F

Pr = ., χ pm + ^. Gl. 3

^A1 ^A1

Darin ist M = (A₁ - A₃)M₁.

Daraus geht hervor, daß der die Hinterradbremskräfte erzeugende Flüssigkeitsdruck Pr unterhalb des kritischen

Druckwertes Ps im gleichen Maß wie der Flüssigkeitsdruck Pm, aber oberhalb von Ps mit einer konstanten Rate M geringer als der Druck Pm ansteigt.

Andererseits ist die Bremskraft B von dem Flüssigkeitsdruck Pm nach folgender Beziehung abhängig:

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- 17 B = CxPm ,...Gl. 4

Darin ist C eine Konstante. Mit zunehmender Bremskraft B steigt der auf das gebremste Fahrzeug wirksame Verzögerungswert <χ· , der jedoch in Abhängigkeit von dem Gewicht W des Fahrzeugs dem Einfluß der Trägheit g unterliegt, wie in folgender Gleichung ausgedrückt ist:

= B/W Gl. 5

Wenn das Verzögerungsverhältnis oo/g einen bestimmten Wert erreicht, bei dem die Wirkung des Neigungswinkels θ des Ventilgehäuses 1 gegenüber der Horizontalebene 33 in Fig. 2 aufgehoben wird, dann bewegt sich die Kugel 25 von dem Verschlußstück 23 fort und verschließt die zweite Öffnung 19a in dem Kugelsitzelement 27 unter dem Einfluß seiner Massenträgheit g. In Abhängigkeit von dem Winkel θ wird sich die Kugel 25 nach folgender Gleichung in Bewegung setzen:

(OC/g)_e = ί(θ) Gl. 6

Darin ist f(Θ) eine Funktion des Winkels Θ.

Sobald die Kugel 25 die zweite Öffnung 19a des Ventilgehäuses 24 verschlossen hat, kann der über die erste Öffnung 8a in die Ventilkammer 24 gelangende Flüssigkeitsdruck Pm nicht mehr auf den zweiten Durchgangskanal 19 übertragen werden. Wenn danach der vom Steuerzylinder 34 erzeugte Flüssigkeitsdruck Pm weiter ansteigt, bleibt der Druck in der Kammer 15 auf dem Druckwert stehen, welcher im Augenblick des Abschlusses der Öffnung 19a durch die Kugel 25 vorhanden war. Unter diesen Bedingungen wird der Druck in der Kammer 15 und dem zweiten Durchgangskanal 19 auf einen Druckwert Pg begrenzt, der sich auf der Grund lage von Gl. 4 und Gl. 5 auf folgende Weise errechnet:

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- 18 -Pg = xw Gl. 7

Nach Gl. 7 ist der auf den Kolben 14 wirksame Flüssigkeitsdruck Pg gleich der Kraft F der Feder 21, und bei einer Querschnittsfläche A₃ des vorderen Axialbohrungsabschnitts 1a gilt folgende Gleichung:

F = Pg χ A₃,

Durch Einsetzen dieses Ausdrucks in Gl. 7 ergibt sich folgende Gleichung:

Gl. 8

In Verbindung mit Gl. 8 kann Gl. 1 wie folgt geschrieben werden: (f(e)/C) χ A, x W

Ps = - Gl. 9

^A2

Daraus läßt sich entnehmen, daß der kritische Druckwert Ps des Flüssigkeitsdruckes Pm sich direkt proportional mit dem Gewicht des Fahrzeugs W ändert.

Wenn der an die Hinterrad-Bremszylinder des Fahrzeugs abzugebende Flüssigkeitsdruck Pr über dem kritischen Wert Ps liegt und Pr > Ps ist, dann kann Gl. 3 durch Einsetzen von Gl. 8 wie folgt geschrieben werden:

(f(6)/C) X A-, X W - _in

Pr = M χ Pm + _s 1 ·"' ^G1* ¹⁰

Folglich ändert sich der die Bremskräfte an den Hinterrä-₃q dem beeinflussende Flüssigkeitsdruck Pr sowohl mit dem vom Steuerzylinder 34 gelieferten Flüssigkeitsdruck Pm als auch mit dem Gewicht W des Fahrzeugs, nachdem die zweite Öffnung 19a des Verzögerungskühlventils durch die Kugel 25 verschlossen worden ist,

Bei einem raschen Tritt auf das Bremspedal 35 des fahren-

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den Fahrzeugs erzeugt der Steuerzylinder 34 einen scharf ansteigenden Flüssigkeitsdruck Pm, der über die Einlaßöffnung 7 und die vordere Kanuner 4 in den Durchgangskanal 8 der Verzögerungsfühleinrichtung gelangt. Die in dem ersten Durchgangskanal 8 befindliche Drosselstelle 32 sorgt aber dafür, daß der Flüssigkeitsdruck in der Ventilkammer 24 in Relation zu dem Ursprungsdruck Pm nur mit einer begrenzten Rate ansteigen kann. Versuche haben gezeigt, daß diese Drosselstelle 32 den Druckanstieg pro Zeiteinheit in der Ventilkammer 24 auf einen Wert von etwa 320 kg/cm² χ s begrenzt, während beim Stand der Technik (siehe Anfang der Figurenbeschreibung) dieser Wert bei etwa 800 kg/cm² χ s lag. Bei einer Versuchsausführung der Ventilanordnung hatte die Öffnung 8a einen Durchmesser A von etwa 0,8 mm und die Drosselstelle 32 (Fig. 3) einen Durchmesser B von etwa 0,6 mm.

Der begrenzte Druckflüssigkeitsanstieg pro Zeiteinheit in der Ventilkammer bei einem plötzlichen Bremsvorgang des Fahrzeugs hat ferner den Vorteil, daß die Kugel 25 in der Kammer 24 keinen Saugkräften durch eine Strömung unterworfen wird, die sonst von der schnell in die öffnung 19a strömenden Flüssigkeit erzeugt würden. Erfindungsgemäß sind ferner die Achsen der ersten und zweiten öffnungen 8a,19a so in die Ventilkammer 24 gerichtet, daß die dynamischen Strömungskräfte des aus der ersten öffnung 8a in die Ventilkammer 24 eintretenden Stromes und des die Kammer über die zweite öffnung 19a verlassenden Flüssigkeitsstromes sich gegenseitig praktisch aufheben. Aus diesen zwei Gründen wird die Kugel 25 bei einer plötzlichen Verzögerung des Fahrzeugs lediglich durch ihre Trägheit und fernder durch die Gewichtskomponente aufgrund des Winkels θ gegenüber der Horizontalebene 33 beeinflußt und schließt die Öffnung 19a exakt dann, wenn das Fahrzeug einen der Gl. 6 entsprechenden Verzögerungswert erreicht. Oberhalb des kritischen Druckwertes Ps wird der den Bremszylindern für die

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Hinterräder zugeführte Flüssigkeitsdruck Pr zuverlässig in dem Maße erhöht, wie die Last auf dem Fahrzeug zunimmt. Folglich werden die Hinterräder eines schwer beladenen Fahrzeugs mit geeigneten Kräften gebremst, ohne zu blockieren.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung der die Kugel 25 enthaltenden Ventilkammer gegenüber dem zuvor in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellt. 10

Bei dem Ausführungsbeispiel· in Fig. 4 befindet sich die Kugel 25 innerhalb einer in die Ventilkammer 24 eingesetzten zylindrischen Buchse 29, deren hinteres offenes Ende 29a der Innenwand des Verschlußstücks 23 zugekehrt ist und αεί 5 ren untere und obere Wandabschnitte mit 29b bzw. 29c bezeichnet und an entsprechenden Innenwänden der Ventilkammer 24 anliegen. Der untere Wandabschnitt 29b entspricht hier der inneren Bodenfläche 1d der Ausführung von Fig. 2 und 3. Eine vordere durchbrochene Endwand 29d der Buchse 29 liegt eng an dem das vordere Ende der Kammer bildenden Kugelsitzelement 27 an. In Fig. 4 ragt dieses Sitzelement 27 etwas axial in die Ventilkammer 24 vor, so daß zwischen der vorderen Innenwand der Ventilkammer 24 und der vorderen Endwand 29b der Buchse 29 ein Spalt gebildet wird, der über die vorstehend erwähnte Rille 26 in der oberen Kammerinnenwand mit der Öffnung 8a in ständiger Verbindung steht,

In der vorderen Endwand 29d der Buchse 29 ist konzentrisch zu der öffnung des Kugelsitzelements 27 eine Zentralöffnung 29e eingearbeitet, welche den Innenraum der Ventilkammer 24 mit der Öffnung des Kugelsitzelementes 27 verbindet. Ferner ist der Innenraum der Ventilkammer über mehrere kleiner Löcher 29f mit dem zuvor erwähnten Spalt verbunden, so daß der Flüssigkeitsdruck aus dem Durchgangskanal· 8 über diese Löcher 29f zu der Kugel 25 in der

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Ventilkanuner 24 gelangen kann. Die Löcher 29f entsprechen der Öffnung 8a der Verzögerungsfühleinrichtung von Fig. 2 und 3. Im vorliegenden Fall ist die Querschnittsfläche der Drosselstelle 32 in dem Durchgangskanal 8 kleiner gewählt als die Summe der Querschnittsflächen dieser Löcher 29f. Vorzugsweise liegen die Löcher 29f symmetrisch um die gemeinsame Mittelachse der Buchse 29 und der Öffnung 19a.

Im wesentlichen ist das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsfühleinrichtung demjenigen von Fig. 2 und 3 ähnlich.

Das beschriebene erfindungsgemäße Druckregulierventil ist praktisch eine Kombination aus einer Druckdosiereinrichtung und einer Verzögerungsfühleinrichtung. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auch auf solche Druckregulierventile anwendbar, die im Prinzip nur als Verzögerungsfühlventil· arbeiten.
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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office europeen des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl.-Ing, F. E. Müller „. , „ _

Triftstrasse A, S.ekerwall 7,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

1-0410-013
St/Gt/ri

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD,
No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku,
Yokohama-shi, Kanagawa-ken,
Japan

DRUCKREGULIERVENTIL FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG-BREMSSYSTEIi

PRIORITÄT: 16. Januar 1980, Japan, No. 4043/1980

PATENTANSPRÜCHE

' 1.) Druckregulierventil für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, dessen Ventilgehäuse in dem Bremssystem zwischen einem Steuerzylinder und einem Hinterradbremszylinder angeordnet ist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß

- in dem Ventilgehäuse (1) eine Ventilkammer (24) mit einem durch einen inneren Bodenflächenabschnitt (1d) des Ventilgehäuses gebildeten Boden, der in einer Längsrichtung nach vorn relativ zu einer Horizontalebene (33) schräg nach oben verläuft, ausgebildet ist und in diese Ventilkam-

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mer im Bereich einer ersten öffnung (8a) ein erster Durchgangskanal (8) und im Bereich einer zweiten öffnung (19a) ein zweiter Durchgangskanal· (19) einmünden,

- auf dem inneren Bodenflächenabschnitt (1d) in der Ventilkammer (24) eine Kugel (25) mit vorgegebenem Gewicht in einer im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Bodenflächenabschnitts verlaufenden Richtung bewegbar angeordnet ist,

- die erste und die zweite Öffnung (8a,19a) so auf der Vorderseite der Kugel in die Ventilkammer (24) einmünden, daß durch sie in die bzw. aus der Ventilkammer fließende Flüssigkeitsströme sich zumindest teilweise gegenseitig aufheben und die zweite öffnung (19a) durch die Kugel geschlossen wird, wenn die Kugel innerhalb der Ventilkammer sich im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung nach vorn bewegt, und daß

- der erste Durchgangskanal (8) eine Durchströmbegrenzung (32) enthält, deren Querschnittsfläche (B) kleiner als die

Querschnittsfläche (A) der ersten Öffnung ist. 20
2. Druckregulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der zweiten öffnung (19a) im wesentlichen auf einer Linie mit der Bewegungsrichtung der im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des inneren Bodenflächenabschnitts in der Ventilkammer bewegbaren Kugel liegt.
3. Druckregulierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der ersten und der zweiten öffnung (8a,19a) im wesentlichen auf den Kugelmittelpunkt gerichtet sind, wenn die Kugel (25) ihre von der zweiten Öffnung am weitesten entfernten Endlage in der Ventilkammer einnimmt.
4. Druckregulierventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der ersten und zwei-

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ten öffnungen zwischen sich einen Winkel von etwa 45° um den Kugelmittelpunkt einschließen.
5. Druckregulierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet, daß das Ventilgehäuse (1) eine im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des inneren Bodenflächenabschnitts (1b) verlaufende Längsrichtung hat.
6. Druckregulierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (25) innerhalb eines in der Ventilkammer befestigten Hohlkörpers (29), der eine untere Wand (29b) mit einer den inneren Bodenflächenabschnitt bildenden Innenoberfläche aufweist, im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des inneren Bodenflächenabschnitt'= bewegbar angeordnet ist; und daß der Hohlkörper einen der zweiten öffnung (19a) zugekehrten und zu dieser Öffnung hin offenen Durchbruch (29e) und mindestens ein die erste öffnung bildendes Loch (29f), dessen dem Innenraum des Hohlkörpers zugekehrtes offenes Ende auf der Vorderseite der Kugel liegt und dessen entgegengesetztes Ende mit dem ersten Durchgangskanal (8) in Verbindung steht, aufweist.

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