DE3329499A1 - Lastabhaengiger bremskraftregler fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

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DR.-ING. DIETER BEHRENS QQOQ / QQ DIPL.-ING.; DIPL.-TIRTSCH.-ING. RLTFRT GOET

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SCHNX'EIGERSTRASSE 2

telefon: (0S9) 66 20 51 telegramm: protecti'atent telex: 5 14070

16. August 1983

Patentanmeldung

Anmelder: LUCAS INDUSTRIES public limited company

Great King Street
Birmingham 19, West Midlands England

Titel: · Lastabhängiger Bremskraftregler

für Fahrzeuge

PATENTANWÄLTE πκ.-ing. fkanv ti isthoff

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ »«•"»LF.mmm.opf

DIPL.-ING. GERHAKD PULS

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DR.-ING. DIETER BEHRENS
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Telex: 524070

Lastabhängiger Bremskraftregler für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen lastabhängigen Bremskraftregler für Fahrzeuge mit

- einer Einlaßkammer, die an eine gesteuerte Druckmittelquelle, insbesondere einen Hauptbremszylinder, anschließbar ist,

- einer Auslaßkammer, die an mindestens einen Radbremszylinder anschließbar ist,

- zwei Verdrängerkolben, von denen einer die Einlaßkammer und der andere die Auslaßkammer begrenzt,

- einem Getriebe, das die beiden Verdrängerkolben miteinander verbindet und ein lastabhängig veränderbares
Übersetzungsverhältnis hat,

- und einem Ventil, das die Auslaßkammer mit der Einlaßkammer verbindet, solange der von der Druckmittelquelle
gelieferte Druck eine vorbestimmte Größe nicht überschreitet.

Bei Fahrzeugen, deren Hinterachse in unbeladenem Zustand
des Fahrzeugs nur gering belastet wird, ist es üblich,
die Radbremszylinder der Vorderräder unmittelbar an einen Hauptbremszylinder anzuschließen, während die Radbremszylinder der Hinterräder über einen gemeinsamen oder über je einen lastabhängigen Bremskraftregler an den Hauptbremszylinder angeschlossen sind. Solche Bremskraftregler

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sind gewöhnlich so ausgelegt, daß der Druck in den Hinterradbremszylindern bis zu einem Umschaltdruck in gleicher Weise ansteigt wie der Druck im Hauptbremszylinder, daß der Druck in den Hinterradbremszylindern jedoch oberhalb des Umschaltdruckes nur noch um einen bestimmten Bruchteil des Druckanstiegs im Hauptbremszylinder ansteigt= Damit wird eine Annäherung an den idealen Druckverlauf angestrebt, bei dem der Druck in den Hinterradbremszylindern im Verhältnis zum Druck in den Vorderradbremszylindern im allgemeinen annähernd parabelförmig ansteigt.

Bei manchen Fahrzeugen ist die Steigung des idealen Druckverlaufs in beladenem Zustand des Fahrzeugs eine andere als in leerem Zustand» Für solche Fahrzeuge sind lastabhängige Bremskraftregler der eingangs beschriebenen Gattung geschaffen worden, die den Druck in den Hinterradbremszylindern gegenüber dem Druck im Hauptbremszylinder bei beladenem Fahrzeug verhältnismäßig weniger herabsetzen als bei leerem Fahrzeug.

So sind aus der DE-OS 30 41 879 und der DE-OS 29 48 839 Bremskraftregler der beschriebenen Gattung bekannt, bei denen die beiden Verdrängerkolben parallel zueinander angeordnet sind und das Getriebe, das diese Kolben miteinander verbindet, eine Wippe aufweist. Die Schwenkachse der Wippe ist abhängig vom Beladungszustand des Fahrzeugs mittels eines Gestänges derart verstellbar, daß die Hebelarme der beiden Kolben in bezug auf die Schwenkachse sich entsprechend dem Beladungszustand gegensinnig ändern. Das zwischen Ein- und Auslaßkammer angeordnete Ventil ist ein Druckminderventil, das von dem die Auslaßkammer begrenzenden Verdrängerkolben gesteuert wird. Gemäß der DE-OS 30 41 879 ist das Druckminderventil mit einem gewissen Totgang an einem Stufenkolben aufgehängt,

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der zwei verschieden große wirksame Stirnflächen aufweist, von denen die kleinere ständig dem Druck in der Einlaßkammer und die größere über einen getrennten Anschluß ständig dem Druck in einem Vorderradbremskreis ausgesetzt ist. Bei intaktem Vorderradbremskreis läßt der Stufenkolben dem Druckminderventil die Freiheit zu schließen, wenn es von dem zugehörigen, die Auslaßkammer begrenzenden Verdrängerkolben entsprechend gesteuert wird. Wenn jedoch der Vorderradbremskreis ausgefallen ist, hält der Stufenkolben das Druckminderventil in einer Stellung, in der es nicht schließen kann, so daß der Druck des Hauptbremszylinders ungemindert zu den Hinterradbremszylindern gelangt.

Es ist jedoch in keinem Fall möglich, den Druck in den Hinterradbremszylindern stärker ansteigen zu lassen als im Hauptbremszylinder. Dies gilt auch für einen weiteren gattungsgemäßen Bremskraftregler, der schon durch die DE-AS 1 240 421 bekannt geworden ist. Bei diesem Bremskraftregler sind die beiden Verdrängerkolben im rechten Winkel zueinander angeordnet und das Getriebe, das sie miteinander verbindet, weist einen Winkelhebel auf, der sich mit je einem Schenkel an den beiden Verdrängerkolben abstützt. An dem von den beiden Schenkeln gebildeten Scheitel ist eine Rolle gelagert, die auf einer ebenen, schräg zu den Achsen beider Kolben angeordneten Wälzfläche abwälzbar ist. Die Wälzfläche ist entsprechend dem Beladungszustand des Fahrzeugs um eine Schwenkachse schwenkbar, die sich im rechten Winkel zu den Achsen beider Verdrängerkolben durch den Schnittpunkt dieser Achsen erstreckt. Das übersetzungsverhältnis dieses Getriebes läßt sich zwar zwischen etwa 1:2 und 2:1 verändern; der Druck in der Auslaßkammer kann den Druck in der Einlaßkammer jedoch niemals überschreiten, da das Ventil zwischen diesen beiden Kammern dies nicht zuläßt. Bei den angegebenen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes, und

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wenn die Fläche des auslaßseitigen Kolbens doppelt so groß ist wie die Fläche des einlaßseitigen Kolbens, läßt sich das Druckverhältnis dieses bekannten Bremskraftreglers zwischen etwa lsi und 4s1 variieren.

Ein Druckanstieg in den Hinterradbremszylindern, der stärker ist als der Druckanstieg im Hauptbremszylinder, kann bei Fahrzeugen wünschenswert sein, deren Nutzlast vorwiegend die Hinterachse belastet. Dies gilt für die meisten Lastkraftwagen,, aber auch für Personenkraftwagen, die hinter der Hinterachse einen großen Kofferraum haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen lastabhängigen Bremskraftregler der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß er sich besser als bekannte Bremskraftregler an unterschiedliche Achslastverteilungen anpassen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

- daß die wirksamen Flächen der beiden Verdrängerkolben zumindest annähernd gleich groß sind

- und das Ventil unabhängig von beiden Verdrängerkolben durch einen Ventilkolben gesteuert ist, der vom Druck in der Einlaßkammer abhängig und gegenüber dem Druck in der Auslaßkammer zumindest annähernd indifferent ist.

Damit läßt sich ein Druckverhältnis zwischen Ein- und Auslaßkammer erreichen, das je nach dem lastabhängig eingestellten mechanischen übersetzungsverhältnis des Getriebes größer oder kleiner als lsi sein kann und sich dadurch besonders gut an die Belastung derjenigen Achse anpassen läßt, deren Bremse oder Bremsen der erfindungsgemäße Bremskraftregler vorgeschaltet ist. Wegen seines wahlweise über oder unter dem Verhältnis 1:1 liegenden Druckverhältnisses kann der erfindungsgemäße Bremskraftregler wahlweise Vorder- oder Hinterradbremsen vorgeschaltet sein.

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Zweckmäßigerweise ist die Erfindung dadurch weitergebildet,

- daß das Ventil einen am Ventilkolben ausgebildeten Schließkörper und einen ringförmigen Ventilsitz aufweist, innerhalb dessen stets der Druck in der Einlaßkammer, und außerhalb dessen stets der Druck in der Auslaßkammer herrscht,

- der Ventilkolben nahe dem Schließkörper gegen den Druck in der Auslaßkammer an einem Querschnitt abgedichtet ist, der zumindest annähernd so groß wie der Querschnitt des Ventilsitzes ist,

- und der Ventilkolben eine vom Ventilsitz abgewandte wirksame Fläche aufweist, die ständig dem Druck in der Einlaßkammer ausgesetzt und größer als der Querschnitt des Ventilsitzes ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:
Fig.1 einen lastabhängigen Bremskraftregler in einem

axialen Schnitt und
Fig.2 den Querschnitt II-II in Fig.l.

Der dargestellte Bremskraftregler hat ein Gehäuse 10 mit einer Anschlußbohrung 12 für eine Leitung, die von einem nicht dargestellten Hauptbremszylinder kommt. Die Anschlußbohrung 12 ist mit einer Vorkammer 14 verbunden, die durch ein Druckbegrenzungsventil 16 mit einem Zylinder 18 verbunden ist. In dem Zylinder 18 ist ein Kolben 20 geführt, der von einer Feder 22 abgestützt und dadurch normalerweise in der abgebildeten Stellung gehalten ist, in der ein Fortsatz 24 des Kolbens 20 das Druckbegrenzungsventil 16 offenhält. Nur wenn im Zylinder 18 ein bestimmter, höchstzulässiger Druck erreicht wird, verschiebt dieser Druck den Kolben 20 gegen den Widerstand der Feder 22 derart, in der Zeichnung nach links, daß das Druckbegrenzungsventil 16 schließt.

NACHGEREiCHT j

Der Zylinder 18 ist durch einen Kanal 26 ständig mit einer zylindrischen Einlaßkammer 28 verbunden, die durch einen ersten Verdrängerkolben 30 begrenzt ist. An die Einlaßkammer 28 ist ein Ventil 32,34 angeschlossen, das von einem im Gehäuse 10 angeordneten Ventilsitz 32 sowie einem Schließkörper 34 gebildet und im Ruhezustand offen ist, wie in Fig.l und 2 dargestellt. Der Schließkörper 34 bildet ein pilzförmiges Ende eines Ventilkolbens 36 und ist einer im Gehäuse 10 befestigten Büchse 38 benachbart, in der ein Abschnitt 40 des Ventilkolbens 36 abdichtend geführt ist» Am Ventilkolben 36 ist ferner ein Bund 42 ausgebildet, der unmittelbar im Gehäuse 10 abdichtend geführt ist, und schließlich ein Abschnitt 44, der in einem Stopfen 46 ebenfalls abdichtend geführt ist.

Der Ventilsitz 32 hat eine Querschnittsfläche A32, die im dargestellten Beispiel genauso groß ist wie die Querschnittsfläche A40 des Abschnittes 40. Falls diese Flächengleichheit sich aus konstruktiven Gründen nicht ganz einhalten läßt, soll sie jedenfalls möglichst annähernd

eingehalten werden, und es ist dann vorzuziehen, daß A32 eher etwas kleiner als A40 ist. Der Bund 42 hat eine Querschnittsfläche A42, die erheblich größer ist als A32 und A40. Schließlich hat der Abschnitt 44 eine Querschnittsfläche A44, die mit A40 möglichst genau übereinstimmt; die Büchse 38 und der Stopfen 46 haben also Bohrungen von möglichst genau übereinstimmenden Durchmesser. Bei der Bemessung des Bundes 42 ist von Bedeutung, daß die Flächendifferenz Ä42 - A44 merklich größer als A32 ist.

Zwischen dem Bund 42 des Ventilkolbens 36 und dem Stopfen 46 ist ein Baum 48 ausgebildet, der durch einen Kanal 50 ständig mit dem Kanal 26 verbunden ist, so daß im Raum 48 stets der gleiche Druck herrscht wie in der Einlaßkammer 28. Dieser Druck übt auf den Bund 42 eine Kraft aus, die

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bestrebt ist, den Ventilkolben 36 zur Einlaßkammer 2& hin zu verschieben und dadurch das Ventil 32,34 zu schließen. Deir. wirkt eine Ventilfeder 52 entgegen, die zwischen der Büchse 38 und dem Bund 42 eingespannt ist und erst dann überwunden wird, wenn der Druck in der Einlaßkammer 28, und somit auch im Raum 48, einen bestimmten Betrag überschritten hat.

In den Ventilkolben 36 ist ein Längskanal 54 eingearbeitet, der zwischen dem Schließkörper 34 und der Büchse 3 8 beginnt und in eine Ringnut 56 mündet, die in den Abschnitt 44 des Ventilkolbens 36 eingearbeitet und mit einem Verbindungskanal 58 im Stopfen 46 sowie im Gehäuse 10 ständig verbunden ist. Der Längskanal 54 ist an dem vom Schließkörper 34 abgewandten Ende des Ventilkolbens 36 verschlossen, so daß er mit einem hinter diesem Ende im Stopfen 46 gebildeten Raum 60 nicht verbunden ist. Der Raum 60 ist jedoch durch einen Ausgleichskanal 62 im Ventilkolben 36 mit dem Raum zwischen der Büchse 38 und dem Bund 42 verbunden, in dem die Ventilfeder 52 angeordnet ist.

Der Verbindungskanal 58 verbindet die Ringnut 56 mit einer Auslaßkammer 64, die durch einen zweiten Verdrängerkolben 66 begrenzt und ständig mit einer zweiten Anschlußbohrung 68 verbunden ist. An die Anschlußbohrung 68 lassen sich nicht dargestellte Radbremszylinder anschließen, die je nach Anwendungsfall Vorderrad- oder Hinterradbremszylinder sein können.

Der zweite Verdrängerkolben 66 ist durch eine in die Auslaßkammer 64 eingebaute Feder 70 im Sinne einer Vergrößerung dieser Kammer vorgespannt. Die beiden Verdrängerkolben 30 und 66 stützen sich gelenkig an je einem Schenkel 72 bzw. 74 eines Winkelhebels ab. An dem von den beiden Schenkeln 72 und 74 gebildeten Scheitel des Winkelhebels ist eine Rolle 76 gelagert, die an einer ebenen Wälzflä che 78 abwälzbar ist. Die Wälzfläche 78 ist an einem ga-

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belförmigen Stellglied 80 ausgebildet, das entsprechend der Beladung des zugehörigen Fahrzeugs um eine Achse 82 schwenkeinstellbar ist. Die Achse 82 erstreckt sich im rechten Winkel zu den geometrischen Achsen der beiden Verdrängerkolben 30 und 66 und verläuft durch den Schnittpunkt dieser beiden geometrischen Achsen, mit denen die Wälzfläche 78 bei mittlerer Belastung des Fahrzeugs, wie dargestellt, einen Winkel von je 45° einschließt. Mit anderen Worten erstreckt sich die Wälzfläche 78 bei mittlerer Belastung des Fahrzeugs im rechten Winkel zur Winkelhalbierenden zwischen den geometrischen Achsen der beiden Verdrängerkolben 30 und 66.

Wenn zu Beginn einer Bremsung Druckmittel mit mäßigem Druck in die Anschlußbohrung 12 eingeleitet wird, strömt es weiter durch das Druckbegrenzungsventil 16, die Einlaßkammer 28, das Ventil 32,34, den Längskanal 54 und den Verbindungskanal 58 in die Auslaßkammer 64 und gelangt von dort über die Anschlußbohrung 68 mit unvermindertem Druck in den oder die angeschlossenen Radbremszylinder. Die Querschnittsflächen A40, A42 und A44 sowie die Ventilfeder 52 sind so bemessen, daß das Ventil 32,34 etwa dann schließt, wenn der Druck groß genug ist, um die Bremsbeläge an die Bremsscheibe oder -trommel der oder jeder angeschlossenen Bremse sanft anzulegen. Nach dem Schließen des Ventils 32,34 kann weiteres Druckmittel der Auslaßkammer 64 auf dem beschriebenen Weg nicht mehr zugeführt werden, da bei weiter ansteigendem Druck in der Einlaßkammer 28 der Ventilkolben 36 seinen Schließkörper 34 nur noch fester gegen den Ventilsitz 32 drückt. Weiterer Druckanstieg in der Einlaßkammer 28 hat jedoch zur Folge, daß der erste Verdrängerkolben 30 im Gehäuse 10 nach außen verschoben wird, wodurch bei der gezeichneten Normalstellung des Stellgliedes 80 der zweite Verdrängerkolben 66 um eine gleichgroße Strecke nach innen verschoben wird =

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Wenn die beiden Verdrängerkolben 30 und 66, wie dargestellt, gleiche Querschnitte haben, verdrängt der zweite Verdrängerkolben 66 aus der Auslaßkammer 64 das gleiche Druckmittelvolumen, das der Einlaßkammer 28 zugeführt worden ist, um den ersten Verdrängerkolben 30 zu verdrängen. Dieses aus der Auslaßkammer 64 verdrängte Volumen kann durch das geschlossene Ventil 32,34 nicht zurückströmen und kann dieses auch nicht öffnen, da der Ventilkolben 36 sich wegen der beschriebenen Verhältnisse der wirksamen Querschnittsflächen gegenüber Drucksteigerungen im Bereich hinter dem Ventil 32,34 indifferent verhält. Das aus der Auslaßkammer 64 verdrängte Druckmittelvoluraen gelangt also vollständig in die Zylinder der angeschlossenen Bremsen. In der abgebildeten Mittelstellung des Stellgliedes 80 verhält sich der Bremskraftregler also nach dem Schließen des Ventils 32,34 nicht anders als vorher; das Druckübersetzungsverhältnis des Bremskraftreglers ist 1:1.

Wenn jedoch das Stellglied 80 aus seiner abgebildeten Mittelstellung nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt wird, verändert sich das mechanische Übersetzungsverhältnis des vom Winkelhebel 72,74, der Rolle 76 und dem Stellglied 80 mit seiner Wälzfläche 78 gebildeten Getriebes entsprechend. In gleicher Weise verändert sich bei der dargestellten Übereinstimmung der Querschnittsflächen der beiden Verdrängerkolben 30 und 66 auch das Druckverhältnis. Wenn das Stellglied 80 beispielsweise um 32 ° in der einen oder anderen Richtung aus seiner Mittelstellung ausgelenkt wird, ändert sich das Druckverhältnis auf 1:1,6 bzw. 1:0,6.

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Claims (2)

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1.JLastabhängiger Bremskraftregler für Fahrzeuge mit

'einer Einlaßkammer (28), die an eine gesteuerte Druckmittelquelle, insbesondere einen Hauptbremszylinder, anschließbar ist,

- einer Auslaßkammer (64) , die an mindestens einen Radbremszylinder anschließbar ist,

- zwei Verdrängerkolben (30,66), von denen einer die Einlaßkammer (28)" und der andere die Auslaßkammer (64) begrenzt,

- einem Getriebe (72-80), das die beiden Verdrängerkolben (30,66) miteinander verbindet und ein lastabhängig veränderbares Übersetzungsverhältnis hat,

- und einem Ventil (32,34) , das die Auslaßkammer (64) mit der Einlaßkammer (28) verbindet, solange der von der Druckmittelquelle gelieferte Druck eine vorbestimmte Größe nicht überschreitet,

dadurch gekennzeichnet ,

- daß die wirksamen Flächen der beiden Verdrängerkolben (30,66) zumindest annähernd gleich groß sind

- und das Ventil (32,34) unabhängig von beiden Verdrängerkolben (30,66) durch einen Ventilkolben (36) gesteuert ist, der vom Druck in der Einlaßkammer (28) abhängig und gegenüber dem Druck in der Auslaßkammer (64) zumindest annähernd indifferent ist.

2. Bremskraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,

- daß das Ventil (32,34) einen am Ventilkolben (36) ausgebildeten Schließkörper (34) und einen ringförmigen Ventilsitz (32) aufweist, innerhalb dessen stets der Druck in der Einlaßkammer (28) und außerhalb dessen stets der Druck in der Auslaßkammer (64) herrscht,

- der Ventilkolben (36) nahe dem Schließkörper (34) gegen den Druck in der Auslaßkammer (64) an einem Querschnitt (A40) abgedichtet ist, der zumindest annähernd so groß wie der Querschnitt (A32) des Ventilsitzes (32) ist,

- und der Ventilkolben (36) eine vom Ventilsitz (32) abgewandte wirksame Fläche (A42 - A44) aufweist, die ständig dem Druck in der Einlaßkammer (28) ausgesetzt und größer als der Querschnitt (A32) des Ventilsitzes (32) ist.

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