DE3222798A1

DE3222798A1 - Bremskraftregler fuer eine hydraulische fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE3222798A1
Application number: DE19823222798
Authority: DE
Inventors: Uwe 5400 Koblenz Wloczyk
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1983-12-22
Also published as: JPS596165A; US4511185A; FR2528779A1; GB8315643D0; GB2122295A; GB2122295B

Description

PATENTANWÄLTE- -* -- "- ·- ·

WUESTHOFF - ν. PECHMAN N - BEHRENS - GOETZ

EUROPEAN PATENTATTORNEYS

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UR.-lNCi. ΓΚΑΝ7 «UESTIH)I f DR. I'll Il .PillIM VIII SI I Kl IT [l<Jl/ 1 ;>)<■·' DIPL.-tNG. CERHAItD PULS (l 9 J 2- 1 y/ l) O! PL-CII EM. DR. T. FKFlHERR VON ITC Il MANN DR.-INC. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-TIRTSCH.-ING. RUPFRT GOFTZ

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE

TE LE fön : (089) 66 10 51 TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 5 24070

18.Juni 1982

Patentanme !dung

Anmelderin: LUCAS INDUSTRIES public limited company Great King Street,
Birmingham 19, West Midlands, England

Titel:

Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

PATEN TAN WAIsTE *·· *--""«.^{w w}*w — dr.-ing. franz wuesthofp

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ dr^hil-freda-tuesthop

DiPL.-iNG. Gerhard puls (1952-1971) EUROPEAN PATENT ATTORNEYS ^ ^ ^ dipl.-chem. dr. ε. preiherr von pechmann

DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-I NG. RUPERT GOET3

796 D-8000 MÜNCHEN 90

Lucas Industries Schweigerstrasse ι

telefon: (089) 66 20 Ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX! 524070

Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse, in dem

- eine erste Einlaßkammer und eine Auslaßkammer für einen ersten Bremskreis sowie eine zweite Einlaßkammer zum Anschließen an einen zweiten Bremskreis ausgebildet sind,

- die erste Einlaßkammer und die Auslaßkammer durch verschieden große Kolbenflächen eines Stufenkolbens begrenzt sind,

- der Stufenkolben ein Ventil in einer Verbindungsleitung zwischen der ersten Einlaßkammer und der Auslaßkammer steuert,

- eine Federkraft bestrebt ist, den Stufenkolben in einer Stellung zu halten, in der das Ventil die Verbindungsleitung offenläßt,

- die zweite Einlaßkammer von einem ringförmigen Steuer— kolben begrenzt ist, der von einer Federkraft in gleicher Richtung wie der Stufenkolben, entgegen dem Druck in der zweiten Einlaßkammer, belastet ist,

- und der Stufenkolben, unterstützt durch den Steuerkolben, bei Überschreitung eines ersten Schaltdruckes in beiden Bremskreisen eine Stellung einnimmt, in der das Ventil schließt,

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- der Stufenkolben diese Stellung aber erst bei einem höheren, zweiten Schaltdruck einnimmt, wenn er infolge Druckausfalls im zweiten Bremskreis vom Steuerkolben nicht beim überwinden der Federkraft unterstützt wird.

Ein Bremskraftregler dieser Gattung ist aus der DE-PS 1 655 294 bekannt. Dort ist der Stufenkolben in einer Stufenbohrung des Gehäuses geführt. Die erste Einlaßkanuner ist zwischen einer Stufe des Stufenkolbens und einer Stufe der Stufenbohrung angeordnet und von zwei Dichtungen begrenzt. Die Auslaßkammer ist einerseits von der großen Stirnfläche des Stufenkolbens und andererseits von einem in das Gehäuse eingeschraubten Stopfen begrenzt. Der ringförmige Steuerkolben ist auf einem Abschnitt des Stufenkolbens geführt und gegenüber diesem sowie gegenüber dem Gehäuse durch eine radial innere bzw. äußere Ringdichtung abgedichtet. In einem rohrförmigen Ansatz des Gehäuses sind konzentrisch zueinander zwei Schraubenfedern angeordnet, von denen die innere über ein schalenförmiges Zwischenglied gegen das von der Auslaßkammer abgewandte Ende des Stufenkolbens drückt, während die äußere Feder über ein ringförmiges Zwischenglied gegen die von der zweiten Einlaßkammer abgewandte Stirnfläche des Steuerkolbens drückt und sich mit ihrem radial inneren Rand auch an einer Schulter des Stufenkolbens abstützen kann. Das Ventil besteht aus einem im Stufenkolben ausgebildeten Ventilsitz und einem im Stufenkolben geführten, federbelasteten Schließkörper mit einem durch den Ventilsitz axial hindurchragenden Schaft, der in der Ruhestellung des Stufenkolbens gegen den eingeschraubten Stopfen stößt, wodurch das Ventil offengehalten wird.

Wenn die beiden mit diesem bekannten Bremskraftregler verbundenen Bremskreise in Ordnung sind und somit in beiden

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Einlaßkammern beim Bremsen im wesentlichen der gleiche Druckanstieg stattfindet, komprimiert der Steuerkolben die äußere Feder, indem er das ringförmige Zwischenglied von der Schulter des Stufenkolbens wegschiebt. Infolgedessen braucht dieser, wenn er sich infolge des gleichzeitigen Druckanstiegs in der ersten Einlaßkammer und in der Auslaßkammer von dem Stopfen wegbewegt, nur den Widerstand der inneren Feder zu überwinden, um eine Stellung zu erreichen, bei der das in ihm angeordnete Ventil die durch den Stufenkolben hindurchführende Verbindungsleitung zwischen der ersten Einlaßkammer und der Auslaßkammer unterbricht. Bei weiterem Druckanstieg in den beiden Einlaßkammern steigt der Druck in der Auslaßkammer nicht im gleichen Maß sondern, infolge hin- und hergehender Bewegungen des Stufenkolbens, nur noch weniger steil an als in den Einlaßkammern. Beim Ausfall des Bremskreises, an den die zweite Einlaßkammer angeschlossen ist, muß der Steuerkolben den Widerstand beider Federn überwinden, ehe er infolge Druckanstiegs in der ersten Einlaßkammer eine Stellung erreichen kann, in der das Ventil schließt. Infolgedessen findet die Umschaltung auf einen weniger steilen Druckanstieg in der Auslaßkammer erst dann statt, wenn der Druck in dieser einen höheren Betrag erreicht hat als dies zuvor, bei intaktem zweiten Bremskreis, der Fall gewesen ist.

Mit einem Bremskraftregler der beschriebenen Gattung läßt sich somit ein Uberbremsen eines oder mehrerer Hinterräder vermeiden, wenn deren Radbremszylinder zu einem Bremskreis gehört bzw. gehören, der über die Auslaßkammer des Bremskraftreglers mit Bremsflüssigkeit gespeist wird, während von den beiden Einlaßkammern die erste beispielsweise unmittelbar an einen Hauptbremszylinder angeschlossen ist und die zweite an einen vom Hauptbremszylinder getrennt

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gespeisten Vorderradbremskreis. Bei einem Ausfall des Vorderradbremskreises kann im Hinterradbremskreis infolge des verzögerten Umschaltens des Bremskraftreglers ein höherer Druck und dementsprechend eine zusätzliche Bremsleistung erreicht werden, die den Ausfall der Bremsleistung des zweiten Bremskreises teilweise kompensiert. In jedem Fall - bei ausgefallenem wie bei intaktem zweiten Bremskreis ist es erwünscht, daß der Stufenkolben nach einer Bewegung, in der sich das Ventil geschlossen hat, gegen möglichst geringen Widerstand und somit rasch eine Rückzugsbewegung in Richtung auf seine Ausgangsstellung beginnen kann, wenn der Druck in der ersten Einlaßkammer weiter angestiegen ist. Damit soll erreicht werden, daß auch der Druck in der Auslaßkammer, und somit in den angeschlossenen Hinterradbremszylindern, möglichst ohne Verzögerung mit der vorgesehenen verminderten Steigerungsrate weiter ansteigt.

Bei dem beschriebenen bekannten Bremskraftregler wird dieser weitere Druckanstieg in der ^Hretoiy Auslaßkammer dadurch erschwert und verzögert, daß der Stufenkolben den Bewegungswiderstand von drei Dichtungen zu überwinden hat, nämlich der beiden Dichtungen, mit denen er selbst gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist und der weiteren Dichtung, mit der er gegen den Steuerkolben abgedichtet ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftregler der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß der Stufenkolben, nachdem er die Schließstellung des Ventils erreicht hat, auf weitere Druckanstiege in der ersten Einlaßkammer feinfühliger reagieren kann als dies bei dem beschriebenen bekannten Bremskraftregler der Fall ist.

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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerkolben den Stufenkolben berührungsfrei umschließt und radial nach innen gegen einen in das Gehäuse eingesetzten Stopfen abgedichtet ist, der seinerseits den Stufenkolben abdichtend umschließt.

Damit wird erreicht, daß der Stufenkolben nur durch zwei Dichtungen gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Stopfen abgedichtet zu sein braucht, der Steuerkolben aber den Bewegungen des Stufenkolbens in Richtung auf die Stellung, in der das Ventil geöffnet ist, keinen Reibungswiderstand entgegensetzen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Steuerkolben eine gegen den Stopfen abgedichtete, radial äußere Schürze sowie einen dem Stopfen vorgelagerten Anschlagteil, welcher zwischen einer Stufe des Stufenkolbens und einer Feder angeordnet ist, die einen zwischen der ersten Einlaßkammer und der Auslaßkammer angeordneten Schaft des Stufenkolbens umschließt und über den Anschlagteil des Steuerkolbens auch den Stufenkolben belastet.

Diese Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß für beide Kolben nur eine gemeinsame Feder erforderlich ist; in bezug auf diese Feder sind der Steuerkolben und der Stufenkolben hintereinander geschaltet. Bei dem beschriebenen bekannten Bremskraftregler sind die beiden Kolben dagegen von je einer eigenen Feder belastet und insoweit einander parallel geschaltet.

Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann noch dadurch weitergebildet sein, daß der Außendurchmesser der Schürze größer und ihr Innendurchmesser kleiner

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als der Außendurchmesser des Anschlagteils ist, an welchem der Steuerkolben gegen das Gehäuse abgedichtet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigt:

Fig.l einen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Bremskraftregler und

Fig.2 ein Diagramm des Druckanstiegs in einem Hinterradbremskreis, der über dem Druckanstieg in einem Vorderradbremskreis aufgetragen ist.

Der dargestellte Bremskraftregler hat ein Gehäuse 10, das aus Profilstahl von quadratischem Querschnitt hergestellt ist. An dem in Fig.l linken Ende des Gehäuses 10 ist ein erster Gewindestutzen 12 ausgebildet, der sich unmittelbar in eine Gewindebohrung eines nicht dargestellten Hauptbremszylinders derart einschrauben läßt, daß eine erste Druckmittelkammer HzI des Hauptbremszylinders mit einer innerhalb des ersten Gewindestutzens 12 ausgebildeten, zylindrischen ersten Einlaßkammer 14 des Bremskraftreglers verbunden ist.

Das andere, in Fig.l rechte Ende des Gehäuses 10 ist mit einem Stopfen 16 verschlossen, der durch eine Dichtung abgedichtet ist. Der Stopfen 16 weist eine zylindrische Auslaßkammer 20 auf, die zum linken, in bezug auf das Gehäuse 10 inneren Ende des Stopfens offen ist und deren Achse mit der Achse A des Gehäuses 10 fluchtet. Die Auslaßkammer 20 ist mit einer von außen in den Stopfen 16 eingearbeiteten Gewindebohrung 22 verbunden, die an Radbremszylinder RzI eines oder mehrerer Hinterräder angeschlossen ist.

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Hinter der Dichtung 18 ist im Gehäuse 10 eine zweite Einlaßkammer 24 vorgesehen, die im wesentlichen von einem Ringraum zwischen dem Stopfen 16 und der Wand des Gehäuses 10 gebildet ist. Diese zweite Einlaßkammer 24 ist mit einem zweiten Gewindestutzen 26 verbunden, der an eine Verbindungsleitung zwischen einer zweiten Druckmittelkammer HzII des Hauptbremszylinders und den Radbremszylindern RzII eines oder mehrerer Vorderräder angeschlossen ist. Hinter, in Fig.l links neben der zweiten Einlaßkammer 24 ist eine Zylindrbohrung 28 ausgebildet, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses im Bereich der zweiten Einlaßkammer 24, jedoch erheblich größer als der Durchmesser der ersten Einlaßkammer 14.

Im Gehäuse 10 ist ein insgesamt rohrförmiger Stufenkolben 30 angeordnet, dessen linkes Ende in der zylindrischen ersten Einlaßkammer 14 geführt und mit einer Dichtung 32 abgedichtet ist. Daran schließt sich ein verhältnismäßig schlanker Schaft 34 an; dieser geht mit einer Stufe 36 in ein rechtes Ende von größerem Durchmesser über, das in der zylindrischen Auslaßkammer 20 geführt und mit einer Dichtung 38 abgedichtet ist.

Im rechten, den größeren Außendurchmesser aufweisenden Endbereich des Stufenkolbens 30 ist ein Ventil 40 angeordnet, zu dem ein im Stufenkolben 30 befestigter Ventilsitz 42, ein beweglicher Ventilschließkörper 44 und eine Ventilfeder 46 gehören, welche bestrebt ist, den Ventilschließkörper 44 gegen den Ventilsitz 42 zu drücken. Am Ventilschließkörper 44 ist ein Zapfen 48 ausgebildet, der mit Spiel durch den Ventilsitz 4 2 hindurchragt und in der abgebildeten Ruhestellung des Bremskraftreglers gegen den Stopfen 16 stößt, wodurch das Ventil 40 offengehalten ist.

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Innerhalb der zweiten Einlaßkammer 24 und der Zylinderbohrung 28 ist ein ringförmiger Steuerkolben 50 angeordnet. Dieser besteht aus einem massiven Anschlagteil 52, der in der Zylinderbohrung 28 geführt und dort mit einer Dichtung 54 abgedichtet ist und den Schaft 34 des Stufenkolbens 30 mit radialem Spiel umschließt ohne gegen diesen Schaft abgedichtet zu sein. Zum Steuerkolben 50 gehört ferner eine verhältnismäßig dünne ringförmige Schürze 56, die in die zweite Einlaßkammer 24 hineinragt und eine zylindrische Innenfläche aufweist, welche gegen den Stopfen 16 durch eine in diesen eingelassene Dichtung 58 abgedichtet ist. Der gesamte Steuerkolben 50 ist von einer innerhalb der Zylinderbohrung 28 rings um den Schaft 34 angeordneten, schraubenförmigen Feder 60 mit einer Druckkraft belastet, die den Steuerkolben -5-6 in der abgebildeten Ruhestellung des Bremskraftreglers am inneren, in Fig.l linken Ende des Stopfens 16 und zugleich an der Stufe 36 des Stufenkolbens 30 anliegend hält.

Bei Betätigung des Hauptbremszylinders steigt der Druck in dessen voneinander getrennten Zylinderräumen HzI und HzII und in gleicher Weise steigt auch der Druck in den Radbremszylindern RzI und RzII. In Fig.2 ist der Druckanstieg in den Hinterradbremszylindern RzI längs der Ordinate und der Druckanstieg in den Vorderradbremszylindern RzII längs der Abszisse aufgetragen. Der anfängliche Druckanstieg in den beiden Bremskreisen HzI-RzI einerseits und HzII-RzII andererseits findet im Verhältnis 1:1 statt und ist deshalb in Fig.2 durch eine unter 45° ansteigende Gerade O-B gekennzeichnet. Am Punkt B hat der Druck in den Einlaßkammern 14 und 24 sowie in der Auslaßkammer 20 den Betrag pl erreicht; dabei besteht Gleichgewicht zwischen der Summe der nach links gerichteten, auf den Stufenkolben 30 und den Steuerkolben 50 einwirkenden Druckkräfte einer-

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seits und der Vorspannkraft der Feder 60 andererseits. Die beiden Kolben 30 und 50 sind somit im labilen Gleichgewicht und infolgedessen bewirkt ein kleiner weiteren Druckanstieg, daß die beiden Kolben sich gemeinsam nach links bewegen und das Ventil 40 schließt.

Ein weiterer Druckanstieg wird dann zunächst nicht mehr von der ersten Einlaßkammer 14 zur Auslaßkammer 20 übertragen, so daß der Druck dort eine Weile konstant bleibt, wie die waagerechte Gerade BC in Fig.2 zeigt. Am Punkt C ist der Druck in der ersten Einlaßkammer 14 so viel größer als der Druck in der Auslaßkammer 20, daß der Stufenkolben 30 nach rechts verschoben und dadurch das Ventil 40 vorübergehend wieder geöffnet wird. Der Steuerkolben 50 hält der Kraft der Feder 60 nun ohne Unterstützung durch den Stufenkolben 30 stand, da der Druck in der zweiten Einlaßkammer 24 ebenfalls gestiegen ist. Das Ventil 40 schließt wieder, sobald am Stufenkolben 30 erneut ein Gleichgewicht der von den Flüssigkeitsdrucken hervorgerufenen Kräfte herrscht, so daß die Kraft der Ventilfeder 46 genügt, um den Stufenkolben 30 nach links zu verschieben. Die beschriebenen Bewegungen des Stufenkolbens 30 finden bei weiterem Druckanstieg in kurzen Zyklen immer wieder statt, so daß der Druck in der Auslaßkammer 20 entsprechend der Geraden CD in Fig.2 im Verhältnis i = 0,6 zum Druckanstieg in den beiden Einlaßkammern 14 und 24 weiter ansteigt. Währenddessen wird der Bewegungsraum für den Stufenkolben 30 vom Steuerkolben 50 freigehalten, da dieser von dem weiterhin ansteigenden Druck in der zweiten Einlaßkammer 24 stetig nach links verschoben wird.

Wenn jedoch der zweite Bremskreis HzII-RzII ausfällt und infolgedessen der Druck in der zweiten Einlaßkammer 24 auf Umgebungsdruck absinkt, kann der Steuerkolben 50 den Stu-

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fenkolben 30 beim Zusammendrücken der Feder 60 nicht unterstützen. Die nach links gerichtete Differenzkraft, die bei dem Druck pl auf den Stufenkolben 30 einwirkt, ist alleine noch nicht imstande, den Steuerkolben 50 gegen den Widerstand der Feder 60 nach links zu verschieben. Eine solche Verschiebung geschieht erst, wenn der Druck in der ersten Einlaßkammer -to sowie in der Aus]aßkammer 20 den Betrag p2 erreicht hat; infolgedessen steigt der Druck in der Auslaßkammer 20 über den Punkt B hinaus bis zu dom Punkt E im Verhältnis 1:1 zum Druck in der ersten Einlaßkammer 14. Erst bei diesem Druck p2 verschiebt sich der Stufenkolben 30 soweit nach links, daß das Ventil 40 zu schließen beginnt. Bei weiterem Druckanstieg in der ersten Einlaßkammer 14 steigt der Druck in der Auslaßkammer 20 nur noch im Verhältnis i - 0,6 zum Druck in der ersten Einlaßkammer 14, wie die Gerade EF in Fig.2 zeigt.

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Claims

Patentansprüche :

\1.)Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse (10) , in dem

- eine erste Einlaßkammer (14) und eine Auslaßkammer (20) für einen ersten Bremskreis (HzI-RzI) sowie eine zweite Einlaßkammer (24) zum Anschließen an einen zweiten Bremskreis (HzII-RzII) ausgebildet sind,

- die erste Einlaßkammer (14) und die Auslaßkammer (20) durch verschieden große Kolbenflächen eines Stufenkolbens (30) begrenzt sind,

- der Stufenkolben (30) ein Ventil (40) in einer Verbindung zwischen der ersten Einlaßkammer (14) und der Auslaßkammer (20) steuert,

- eine Federkraft bestrebt ist, den Stufenkolben (30) in einer Stellung zu halten, in der das Ventil (40) die Verbindung offenläßt,

- die zweite Einlaßkammer (24) von einem ringförmigen Steuerkolben (50) begrenzt ist, der von einer Federkraft in gleicher Richtung wie der Stufenkoben (30) , entgegen dem Druck in der zweiten Einlaßkammer (24), belastet ist,

- und der Stufenkolben (30), unterstützt durch den Steuerkolben (50), bei Überschreitung eines ersten Schaltdruckes (pl) in beiden Bremskreisen (HzI-RzI, HzII-RzII) eine Stellung einnimmt, in der das Ventil (40) schließt,

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- der Stufenkolben (30) diese Stellung aber erst bei einem höheren, zweiten Schaltdruck (p2) einnimmt, wenn er infolge Druckausfalls im zweiten Bremskreis (HzII-RzII) vom Steuerkolben (50) nicht beim überwinden der Federkraft unterstützt wird,

dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (50) den Stufenkolben (30) berührungsfrei umschließt und radial nach innen gegen einen in das Gehäuse (10) eingesetzten Stopfen (16) abgedichtet ist, der seinerseits den Stufenkolben (30) abdichtend umschließt.
2. Bremskraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (50) eine gegen den Stopfen (16) abgedichtete, radial äußere Schürze (56) sowie einen dem Stopfen (16) vorgelagerten Anschlagteil (52) hat, welcher zwischen einer Stufe (36) des Stufenkolbens (30) und einer Feder (60) angeordnet ist, die einen zwischen der ersten Einlaßkammer (14) und der Auslaßkammer (20) angeordneten Schaft (34) des Stufenkolbens (30) umschließt und über den Anschlagteil (52) des Steuerkolbens (50) auch den Stufenkolben (30) belastet.
3. Bremskraftregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Schürze (56) größer und ihr Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Anschlagteils (52) ist, an welchem der Steuerkolben (50) gegen das Gehäuse (10) abgedichtet ist.