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Bremsdrucksteuereinheit für eine hydraulische
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Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft eine Bremsdrucksteuereinheit
für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einer mit einer Druckmittelquelle
verbundenen Einlaßkammer, mit einer mit mindestens einem Radbremszylinder verbundenen
Auslaßkammer, mit einer die Verbindung zwischen Eintaß- und Auslaßkammer steuernden
Ventileinrichtung mit einem Druckbahängig gegen die Steuerkraft einer ersten Steuereinrichtung
verschiebbaren Ventilkolben, und mit einem druckabhängig gegen die Steuerkraft einer
zweiten Steuereinrichtung entgegengesetzt zum Ventilkolben verschiebbaren Kolben,
der mit einer Anschlageinrichtung gegen einen Axialanschlag des Ventilkolbens anlegbar
ist.
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23remsdrucksteuereinheiten dieser Art werden eingesetzt, um das Bremsverhalten
der Hinterachse zu verbessern.
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Bei einer bekannten Bremsdrucksteuereinheit dieser Art (GB 2,042,114
A) sind in einem Gehäuse ein erster Kolben, der Ventilkolben, und ein zweiter Kolben
angeordnet, die beide Abschnitte aufweisen, die an entgegengesetzten Seiten aus
dem Gehäuse hinausragen und an Steuereinrichtungen in Form von Federelementen anliegen.
Beide olb sind als Stufenkolben ausgebildet. Kolben und Venti ikQibe! sind an Anschlägen
gegeneinander anlegbar, wobei der Ventilkolben eine Sackloch-Hohlbohrung hat, in
der der im Gehäuse liegende Endabschnitt des Kolbens
dichtend geführt
ist und an deren Ende eine Schraubhülse als Anschlag angcordnet ist In die Sacklochbollruny,
ditz an dem einen Ende durch die Stj.rnfläche des Kolbens druckmitteldicht abgeschlossen
ist, münden zwei Radialbohrungen, von denen die eine in die Einlaßkammer und die
andere in der Ruhestellung des Ventils in die Auslaßkammer im Gehäuse führt. Einlaß-
und Auslaßkammer sind durch eine den Ventilkolben außen umschließende und an der
Gehäusebohrung innen anliegende Dichtung getrennt.
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Die Verbindung zwischen Einlaßkammer und Auslaßkammer wird bei Verschiebung
des Ventilkolbens gegen die Kraft seiner Steuereinrichtung getrennt durch das Eintauchen
des mit der ausgangsseitigen Radialbohrung versehenen Umfangsabschnitts des Ventilkolbens
in die umgebende Dichtung, wodurch diese Radialbohrung verschlossen wird.
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Bei der bekannten Bremsdrucksteuereinheit teilt sich die Druckphase
mit gemindertem Bremsdruck am Ausgang in zwei Abschnitte, einen ersten Druckininderabschnitt
und einen zweiten Angleichabschnitt, wobei in dem letzteren Abschnitt der Bremsdruck
am Ausgang dem Druck der Bremsdruckquelle angeglichen wird. Zunächst bewegt sich
druckabhängig der Ventilkolben unter Einwirkung der Kraft seiner Steuereinrichtung,
während der Kolben aufgrund der Kraft der zugehörigen Steuereinrichtung in Ruhestellung
bleibt. Nach den erstmaligen Schließen des Ventilkolbens er folgt aufgrund der Flächenverhältnisse
der druckbeaufschlagbaren
Fischen am gestuften Ventilkolben ein
geminclerter Druckaufbau am Ausgang. Mit zunehmendem Bremsdruck verschiebt sich
auch der Kolben bis zum Anschlag am Veni:ilkolben; dadurch bilden Kolben und VentilkoLben
eine Wirkeinheit, die aufgrund ihrer nun wirksamen druckaufschlagbaren Flächen den
Druckverlauf in dem zweiten Abschnitt1 dem Angleichabschnitt, bestimmt; das Verhältnis
vom Bremsdruckanstieg am Ausgang zu dem am Eingang wird größer als 1, der Bremsdruck
am Ausgang erreicht schließlich den Wert des Bremsdrucks am Eingang.
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Durch die Bemessung der wirksamen druckbeaufschlagbaren Flächen am
Ventilkolben und Kolben läßt sich ctcr Anstieg der Bremsdruckkurve im Angleichabschnitt
festlegen.
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Bei dieser bekannten Bremsdrucksteuereinheit ist die Vielzahl der
dynam sehen Abdichtungen am Kolben und am Ventilkolben als nachteilig anzusehen,
da die Reibungskrafte dieser Dichtungen das Regelverhalten verschlechtem. Die abgedichtete
Führung des Kolbens im Ventilkolben bedingt eine genaue Fertigung hinsichtlich Ober
flächenbeschaf fenhe it und Fluchtung der Bohrungen bzw. der geführten Kolbenabschnitte
beider Kolben. Eine Änderung des Verlaufs der Bremsdruckkurve für den Angleichabschnitt
ist bei der bekannten Bremsdrucksteuereinheit nur über eine Änderung von Flächenverhältnissen
der Kolben möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine baulich
einfache Drucksteuereinheit mit gutem Regelverhalten zu schaffen, bei der das Verhältnis
von
Bretnsdruckanstieg am Ausgang zu dem am Eingang für einen Abschnitt
der Bremsphase mit geminderten Druck am Ausgang mit einfachen Mitteln festgelegt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geö.st, daß die Anschlageinrichtung
durch ein Ende eines elastischen Elements gebildet ist, das mit seinem anderen Ende
am Kolben abgestützt ist. Durch die Kupplung des Ventilkolbens mit dem Kolben über
das elastische Element wird im Angleichabschnitt eine einfache änderung des Verhältnisses
von Bremsdruckanstieg am Ausgang zu dem am Eingang erreicht; das Verhrjltnis wird
größer als 1, so daß der Ausgangsdruck schließLich den Eingangsdruck erreicht. Da
die Kennlinie des elastischen Elements den Anstieg der Bremsdruckkurve im Angleichabschnitt
festlegt, ist eine äußerst einfache Festlegung des Anstiegs der Bremsdruckkurve
in diesem Bereich möglich. Die Zahl der dynamischen Dichtungen ist verringert. Während
des Druckminderabschnittes arbeitet der Ventilkolben völlig unbeeinflußt von dem
Kolben, da keine Dichtelemente zwischen beiden Teilen erforderlich sind.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Axialanschlag
des Ventilkolbens an dem der ersten Steuereinrichtung abgewandten Ventilkolbenende
angeordnet ist und von dem der zweiten Steuereinrichtung abgewandten Endabschnitt
des koaxial zum Ventilkolben angeordnete Kolbens umgeben ist und daß in dem Endabschnitt
des Kolbens das als Federelement ausgebildte, elastische Element angeordnet ist.
Mnn erhält dadurch eine besonders kompakt bauende Drucksteuereinheit.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das elastische
Element zwischen radialen Vorsprüngen des Kolbens eingespannt ist. Das elastische
Element stützt sich ausschließlich am Kolben ab, so daß eine Beeinflussuncj cte.s
Ventilkolbens während des Druckninderabschnitts scher unterbunden ist.
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Besonders zweckmäßig ist eine Ausbildung, bei der zwischen einem radialen
Vorsprung des Kolbens und dem einen Ende des elastischen Elements ein ringscheibenförmiges
Element angeordnet ist.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der das @@@stisch@ @@@@@@t
auf@@hmende Endabschnitt des Kolbens eine zweite Anschlageinrichtung aufweist, die
gegen einen zweiten Axialanschlag des Ventilkolbens anlegbar ist, bevor der Federweg
des Federelements erschöpft ist.
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zweckmäßig wird der Axialanschlag des Ventilkolbens durch die Stirnflüclie
eines gestuften Ventilkolbenabschnitts gebildet.
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Dadurch, daß der Ventilkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, dessen
kleinere Wirkfläche vom Druck in der Einlaßkammer beaufschlagbar ist, wird erreicht,
daß im Druckminderabschnitt eine proportionale Druckminderung des Ausgangsdrucks
gegenüber dem Eingangsdruck erfolgt.
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Weiter ist vorgesehen, daß eine teilkugelförmige Mantelfläche des
Ventilkolbens dichtend gegen einen gehäusefesten Ventilsitz anlegbar ist In einer
zweckmäßigen Ausbildung ist der Schließweg So des Ventilkolbens kleiner oder gleich
dem Abstand x der ersten Anschlageinrichtung vom ersten Axialanschlag des Ventilkolbens,
bezogen auf die drucklose Bremsdrucksteuereinheit.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Fig.
1. und der Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine Dremsdrucksteuereinheit
im Schnitt, Fig. 2 den Druckverlauf bei einer Bremsdrucksteuereinheit nach Fig.
1.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Bremsdrucksteuereinheit sind ein Ventilkolben
1 und ein weiterer Kolben 2 in einem mit 3 bezeichneten Gehäuse angeordnet. Das
Gehäuse 3 weist eine Gehäusebohrung 4 auf, die als Stufenbohrung ausgebildet ist
und einen von einem Ende des Gehäuses ausgehenden ersten Abschnitt 5 größeren Durchmessers
und einen sich anschließenden, zum anderen Ende des Gehäuses 3 offenen zweiten Abschnitt
6 kleineren Durchmessers hat.
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In die Gehäusebohrung 4 münden im ersten Abschnitt 5 ein mit der Bremsdruckquelle
verbundener Einlaßanschluß 8 und ein Auslaßanschluß 9, der zu einem Radzylinder
der Hinterachse führt.
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Das Gehäuse 3 weist einen becherförmigen Einsatz 10 auf, der an seinem
Boden mit einer Öffnung 11 versehen ist.
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Das offene Ende des becherförmigen Einsatzes 10 schließt ein Deckel
13 ab, der in dem ersten Abschnitt 5 der Gehäusebohrung 3 befestigt ist. Der Einsatz
10 weist an seinem Außenumfang ein als Rückschlagventil ausgebildetes Dichtelement
14 auf, durch das eine Einlaßkammer 15 und eine Auslaßkammer 16 begrenzt sind. Der
Auslaßanschluß 9 ist über eine Radialbohrung 17 in dem Einsatz 10, der Einlaßanschluß
8 über die Öffnung 11 mit dem Innenraum des Einsatzes 10 verbunden, in dem di beiden
Kolben (Ventilkolben l, Kolben 2) angeordiiet sind.
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@@@ V@nti@@@@@@en 1 ist @@hrfach gestuft. Ein erster zylindrischer
Endabschnitt 37 durchsetzt die Öffnung 11 im Boden des Einsatzes 10 und ragt abgedichtet
durch den zweiten Abschnitt 6 der Gehäusebohrung aus dem Gehäuse 3 heraus und wird
von der Steuerkraft einer ersten Steuereinrichtung 28 beaufschlagt. An diesen Endabschnitt
37 schließt sich ein teilkugelförmiger, zweiter Abschnitt 18 an, der als Ventilschließglied
mit einem am Boden des Einsatzes 10 ausgebildeten Ventilsitz 19 zur Trennung von
Einlaßkammer 15 und Auslaßkammer 16 dient; der Durchmesser des Ventilsitzes 19 ist
größer als der abgediclatete Durchmesser des Endabschnitts 37. Am anderen
Ende
ist der Ventilkolben l zweimal ringbundförmig im Durchmesser vergrößert; der Bund
20 größeren Durchmessers liegt am Ende, der Bund 21 kleineren Durchmessers schließt
sich an den letzteren an. Die diesem Ende abgewandten Stirnflächen bilden einen
ersten und einen zweiten Axialanschlag 22 bzw. 23.
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Der Kolben 2 weist einen zylindrischen Endabsehnitt 24 auf, der abgedichtet
aus dem von dem Deckel 13 verschlossenen Gehäuse 3 ragt und durch die Steuerkraft
einer zweiten Steuereinrichtung 25 beaufschlagt wird. An diesen Endabschnitt 24
schließt sich ein im Durchmesser größerer Abschnitt an, der eine Sacklochbohrung
26 aufweist. Die axial verlaufende Sacklochbohrung 26 geht vom Bohrungsbereich 29
größeren und daran anschließend einen Bohrungsbereich 27 kleineren Durchmessers
auf, zwischen denen ein Absatz 30 liegt.
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In der Sacklochbohrung 26 des Kolbens 2 ist das den Bud 20 und den
Bund 21 aufweisende Ende des Ventilkolbens 1 angeordnet.
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Am Absatz 30 der Sacklochbohrung 26 liegt ein ringscheibenförmiges
Element 31 an, das einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser
des größeren Bundes 20 des Ventilkolbens 1; das Element 31 wird durch ein als Druckfeder
ausgebildetes elastisches Element 32 gegen den Absatz 30 der Sacklochbohrung 26
gedrückt, wobei sich die Di@ckfeder @m Kolben 2 abstützt.
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Das Element 30 und die Druckfeder bilden eine erste
Anschlageinrichtung
33 für den Ventilkolben 1. Zur Abstützung der Druck feder dient eine am Kolbenende
befestigte Ringscheibe 34, die darüberhinaus eine mit dem lXund 21 kleineren Durchmessers
zusammenwirkende, zweite Anschlageinrichtung 35 für den Ventilkolben 1 bildet.
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Die Funktion wird nachfolgend anhand der Bremsdruckkurve in Fig. 2
erläutert, die den Bremsdruck PHA an einem Radzylinder der Hinterachse in Abhängigkeit
vom Druck VA der Druckmittelquelle zeigt.
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Bei nicht betätigter Bremsanlage (Punkt O in Fig. 2) befinden sich
die Teile in der in Fig. 1 dargestellten lage; der Kolben 2 wird durch die zugeordnete
Steuerein-@ @@@@@ @@@@@@f der Ventilkolben 1 liegt aufgrund der Steuerkraft seiner
Sj:euereinrl ehtung 28 am Boden der Sacklochbohrung 26 des Kolbens 2 an. Der Ventilschließweg
So ist kleiner gewählt als der Abstand X der ersten Anschlageinrichtung 33 vom ersten
Axialanschlag 22 des Ventilkolbens 2. Der Abstand Y der zweiten Anschlageinrichtung
35 vom zweiten Axialanschlaq 23 Ist so gewählt, daß die gegenseitige Anlage vor
Erschöpfung des Federwegs des elastischen Elements 32 (Druckfeder) erfolgt und ist
deutlich größer als der Abstand X.
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Uei Bremsdruckaufbau durch die Bremsdruckquelle erfolgt zunächst ein
ungeminderter Aufbau des Bremsdrucks in dem mit der Auslaßkammer 16 verbundenen
Radzylinder der Hinterachse. Nach @rreichen des Umschaltpunktes A (Fig.
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2), bei den. der Ventilkolben erstmalig schließt, ist der B@emsdruck
am Radzylinder aufgrund der Wirkflächendifferenz
am Ventilkolben
1 gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle gemindert. Die Steuerkraft der zweiten
Steuereinrichtung 25 ist so gewählt lt, daß der Kolben erst bei Druckaufbau his
zum Punkt 13 mit seiner ersten Anschlageinrichtung 33 gegen den ersten Axialanschlag
22 des Ventilkolbens 1 anschlägt. Bei weite cm Druckaufbau bewegt sich der Kolben
2 gegen die Kraft der ihm zugeordneten Steuereinrichtung 25 vom Ventilkolben 1 weg,
wobei das elastische Element 32 (Druckfeder) der ersten Anschlageinrichtung 33 zusammengedrückt
wird und eine sich beim Zusammendrücken vergrößernde Kraft auf den Ventilolben 1
aufbringt, die die Steuerkraft der Steuereinrichtung 28 des Ventflkolbens 1 vergrößert.
Der sich einstellende Druckverlauf entspricht dem Abschnitt B C der @remsdruckk@@@@
in Fig. 2 Bei Erreichen des Punktes C schlägt der den zweiten Axialarischlag 23
bildende Bund des Ventilkolbens 1 an der Anschlageinrichtung 35 des Kolbens 2 an;
der Ventilkolben ] wird bei weiterer Verschiebung des Kolbens 2 vom Ventilsitz 19
weggezogen, und es erfolgt der Bremsdruckaufbau an der Rlnterachse ungemindert entsprechend
dem weiteren Druckaufbau durch die Druckmittelquelle.
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Bei Druckabsenkung des Druckes der Druckmittelquelle c-rfolgt der
Druckabbau im Radzylinder der Hinterachse über die durch das Dichtelement 14 gebildete
Rückschlagventileinrichtung. Der Verlauf ist durch den gestrichelte Kurvenabschnitt
in Fig. 2 charakterisiert.