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Bresdrueksteuereinheit
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Die Erfindung bezieht sich auf eine lastabhängige Bremsdrucksteuereinhei
t für eine druckmitteibettigbare Fahrzeug-Bremsanlage, mit einem zwischen einem
mit einer Bremsdruckquelle verbundenen Eingang und einem mit eine Radbremszylinder
verbundenen Ausgang in einem Gehäuse angeordneten Steuerventil mit einem Steuerkolben,
der druckabhängig gegen eine Steuerkraft in Schließrichtung des Steuerventils verschiebbar
ist und der einen mit Öffnungen zum Eingang und zum Ausgang versehenen Hohlraum
aufweist, in dem der Ventilsitz angeordnet ist, der einem Ventilschiießgiied zugeordnet
ist, das zwischen Ventilsitz und eingangsseitiger Öffnung im Hohlraum am Ende eines
axial verschiebbaren Ventilstößels angeordnet ist, der mit diesem Ende den Ventilsitz
durchragt und der mit dem anderen, abgedichtet aus dem Gehause ragenden Ende gegen
eine lastabhärIgig verstellbare Ansteuereinrichtung anlegbar und durch diese axial
verschiebbar ist.
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bxemsdrucksteuereinheiten dieser Art dienen zur Minderung des Bremsdrucks
an den Hinterradbremsen eines Fahrzeugs gegenüber dem an den Vorderradbremsen herrschenden
Druck;.
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Um das Bremsverhalten bei verschiedenen Beladungszuständen ,eines
Fahrzeugs unter Berücksichtigung der dynamischen Achslastverteilung während des
Bremsvorganges optimal an das durch die ideale Bremsdruckkennlinie charakterisierte
Bremsverhalten anzupassen, werden lastabhängige Bremsdrucksteuereinlleiter. verwendet,
bei denen der Umschaltdruck, dvh. der Druck, bei dem die Druckminderung einsetzt,
verändert wird.
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Eine rcmsdrucksteuereinheit der eingangs genannten Art ist aus der
DF-AS 26 58 353 bekannt. Diese Bremsdruck steuereinheit weist einen mit einem Ende
aus einem Gehäuse herausragenden Ventilstößel auf, der an einer lastabhängig vexstellbaren
Ansteuereinrichtung in Form einer Kurvenscheibe anliegt. Bei Drehung der Kurvenscheibe
um ihre Drehachse wird der anliegende Ventilstößel axial verschoben. Der Ventilstößel
weist am anderen Ende ein Ventilschließglied auf, das einem Ventilsitz im Innern
eines Steuerkolbens, der gegen eine Steuerkraft in Schließrichtung verschiebbar
ist, zugeordnet ist. Durch die Verschiebung des Ventilstößels ändert sich der Abstand
Ventilschließglied-Ventilsitz in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung; d.h., daß
der Ventilschließweg und damit ueber die Änderung der Vorspannung der Steuerkraft
der Umschaltdruck verändert wird.
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Bei der bekannten Bremsdrucksteuereinheit liegt der Ventilstößel auch
bei nicht betätigter Bremsanlage ständig an der Kurvenscheibe an. Im Fahrbetrieb
ergeben sich jedoch, beispielsweise durch Unebenheiten auf der Fahrbahn oder Geschwindigkeitsänderungen
des Fahrzeugs, Drehungen der Kurvenscheibe sowohl in der einen als auch in der anderen
Drehrichtung, so daß der Ventilstößel axial verschoben wird. Der dadurch an den
Bauteilen der Bremsdrucksteuereinheit, insbesondere an der Ventilstößelabdichtung
und an den gegenseitigen Anlageflächen der Ansteuereinrichtung und des Ventilstößels
auftretende Verschleiß beeinträchtigt die Funktionssicherheit der Drucksteuereinheit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lastabgängige Premsdrucksteuereinheit
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Lebensdauer der Drucksteuereinheit
und die Funktionssicherheit verbessert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im drucklosen
Zustand der Bremsanlage ein Abstand zwischen der Ansteuereinrichtung und dem Ventilstößel
eingestellt ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist bei nicht betätigter Bremsanlage
ein Abstand zwischen der Ansteuereinrichtung und dem Ventilstößel vorhanden. Verstellungen
der Ansteuereinrichtungen, die im Fahrbetrieb ohne Bremsung auftreten, haben keine
Verschiebung des Ventilstößels zur Folge.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß zwischen Gehäuse und Ventilstößel eine Federeinrichtung angeordnet ist, durch
die der Abstand einstellbar ist.
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Eine besonders kompakte und leicht zu montierende Ausführung erhält
man dadurch1 daß der Ventilstößel in einer in das Gehäuse einschraubbaren Einschraubhülse
angeordnet ist, daß beide Enden des Ventilstößels an Lagerstellen in der Einschraubhülse
geführt sind, und daß zwischen der der Ansteuereinrichtung zugewandten Lagerstelle
und einem in der Einschraubhülse angeordneten Bund des Ventilstößels die als Druckfeder
ausgebildete Federeinrichtung angeordnet ist
Vorteilhaft ist eine
Ausführungsform, bei der der Ventilstößel bei Verschiebung in Schließrichtung des
Steuerkolbens mit dem Bund gegen einen an der Lagerstelle angeordneten Anschlag
anlegbar ist. Dieser Anschlag legt durch die Begrenzung der Verschiebebewegung des
Ventilstößels die maximale Vorspannung der Steuer feder und damit den maximal möglichen
Umschaltdruck fest. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Erfindug, bei
der der Ahstand des Bundes von der der Ansteuereinrichtung zugeordneten Anlagefläche
des Ventilstößels bei am Anschlag anliegendem Bund veränderbar ist. Durch diese
Ausbildung wird erreicht, daß übermäßige Fahrzeugeinfederungen nicht zu einer Veränderung
des maximalen Umschaltdrucks führen können.
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Zwecksmäßig ist eine Dichtung für den Ventilstößel an der zweiten
Lagerstelle vorgesehen.
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Eine besonders einfache Einstellung eines Mindestumschaltdrucks erhalt
man durch eine Weiterbildung, bei der der Ventilstößei bei Verschiebung in Öffnungsrichtung
des Steuerkolbens gegen einen an der Lagerstelle angeordneten Anschlag anlegbar
ist.
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Weiter kann vorgesehen werden, daß der Steuerkolben vor Erreichen
der Schließstellung gegen einen gehäusefesten Anschlag anlegbar ist. Auf diese Weise
wird erreicht, daß das Steuerventil nicht schließt und eine Minderung nicht erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß ein zweites, zwischen einem
mit einer Bremsdruckquelle eines zweiten Brcskreises verbundenen Eingang und einem
mit einem Radbremszylinder verbundenen Ausgang in dem Gehäuse angeordnetes Steuerventil
mit einem Steuerkolben vorgesehen ist, der druckabhängig gegen eine Steuerkraft
in Schließrichtung des Steuerventils verschiebbar ist und der einen mit Öffnungen
zum Eingang und zum Ausgang des zweiten Bremskreises versehenen Hohlraum aufweist,
in dem der Ventilsitz angeordnet ist, der einem Ventilschließglied zugeordnet ist,
das zwischen Ventilsitz und eingangsseitiger Öffnung im Hohlraum am Ende eines axial
unverschieblichen Ventilstößels angeordnet ist, der mit diesem Ende den Ventilsitz
durchragt, wobei die Steuerkraft durch eine beiden Steuerkolben gemeinsame Federeinrichtung
aufgebracht wird. Diese Bremsdrucksteuereinheit ist z.B. für eine Bremsanlage mit
sogenannter "Diagonalaufteilung" der beiden Bremskreise vorgesehen, bei denen eine
Hinterradbremse auf einer Fahrzeugseite mit einer Vorderradbremse auf der anderen
Fahrzeugseite jeweils an einen Bremskreis angeschlossen ist. Durch die Veränderung
der axialen Lage nur eines Ventilstößels wird auf einfache Art eine gleichmäßige
Umschaltdruckveränderung in beiden Bremskreisen erreicht.
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Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, daß der axial unverschiebliche Ventilstößel
Teil eines die Bohrung im Gehäuse verschließenden Verschlußstopfens ist.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Bremsdrucksteuereinheit
im Längsschnitt, Fig. 2 eine Bremsdrucksteuereinheit für eine Zweikreis-Bremsanlage.
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Eei den verschiedenen Ausführungsformen sind einander entsprechende
Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Bremsdrucksteuereinheit für eine druckmittelbetätighare
Fahrzeugbremsaniage ist das Genäuse mit 1 gekennzeichnet. In einer Bohrung 2 des
Gehäuses 1 ist der Steuerkolben 3 eines Steuerventils 4 abgedichtet verschiebbar.
In die Bohrung 2 münden Querbohrungen, die jeweils einen Eingang 5 und einen Ausgang
6 für das Druckmittel bilden. Der Eingang 5 ist mit einer Druckmittelquelle und
mit Radbremszylindern der Bremsen an der Vorderachse des Fahrzeugs verbunden, während
der Ausgang 6 zu Radbremszylindern der Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs
führt.
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Die das Gehäuse 1 durchsetzeride Bohrung 2 ist gestuft und weist einen
ersten, mit Gewinde versehenen Abschnitt einen zweiten, im Durchmesser kleineren
Abschnitt 8 und einen dritten Abschnitt 9 mit weiter verringertem
Durchmesser
auf. Die den Eingang 5 bildende Querbohrung mündet im mittleren Bereich des zweiten
Abschnitts 8 der Bohrung 2, während die den Ausgang 6 bildende Querbohrung an der
Stufe zwischen erstem Abschnitt 7 und zweitem Abschnitt 8 mündet.
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Der Steuerkolben 3 ist außen gestuft und mit einem Abschnitt größeren
Durchmessers im zweiten Abschnitt 8 und mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers
im dritten Abschnitt 9 der Bohrung 2 gedichtet verschiebbar, das durch den Abschnitt
9 der Bohrung 2 aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende des Steuerkolbens 3 wird von
einer Steuer feder 31 beaufschlagt, die sich mit dem anderen Ende an einem gehäusefesten
Federtopf abstützt. Zwischen den beiden gedichtet geführten Abschnitten des Steuerkolbens
3 ist ein Zwischenabschnitt angeordnet. Die am Übergang vom Zwischenabschnitt zum
Abschnitt kleinsten Durchmessers des Steuerkolbens 3 gebildete Schulter 35 ist gegen
einen gehäusefesten Anschlag 36 anlegbar, der durch die Stufe an dem Übergang vom
Abschnitt 8 zum Abschnitt 9 der Bohrung 2 gebildet ist.
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Der Steuerkolben 3 weist einen von der Stirnfläche des größeren Abschnitts
ausgehenden Hohlraum 10 in Form einer Sackbohrung auf. In einer Nut 11 der Sackbohrung
ist ein Ringelement angeordnet, das den Ventilsitz 12 des Steuerventils 4 bildet.
Die Sackbohrung ist über radiale Ausnehmungen 13, die über die Stirnfläche des Steuerkolbens
verlaufen, mit dem Ausgang 6 verbunden. Über eine Radialbohrung 14 nahe dem Boden
der Sackbohrung steht der
Hohlraum 10 mit einem Raum 24 und über
diesen mit dem Eingang 5 in Verbindung. Der Raum 24 liegt radial zwischen Außenumfangsflächen
des Steuerkolbens 3 und der Wandung der Bohrung 2 sowie axial zwischen der Schulter
an der Stufe der Bohrung 2 und Schulterbereichen am Steuerkolben 3.
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In den Gewindeabschnitt der Bohrung 2 ist eine Einschraubhülse 15
eingeschraubt, die mit einer Stufenbohrung 21 einen sie durchsetzenden Ventilstößel
16 umschließt. An dem einschraubseitigen Ende der Einschraubhülse 15 ist im Teil
mit dem größeren Durchmesser der Stufenbohrung 21 eine erste Lagerstelle 17 in Form
eines Lagerrings 23 angeordnet, der seinerseits unter Zwischenschaltung einer Dichtung
18 von einem Befestigungsring 19 in der Einschraubhülse 15 gehalten ist. Am anderen,
äußeren Ende der Einschraubhülse 15 ist eine zweite Lagerstelle 20 für den Ventilstößel
16 angeordnet, die durch den Teil der Stufenbohrung 21 mit kleinerem Durchmesser
gebildet ist.
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Der Ventilstößel 16 ist mehrfach gestuft. Ausgehend von dem Durchmesser
der zweiten Lagerstelle 20 schließt sich unter Bildung einer Stufe 25 ein Abschnitt
mit größerem Durchmesser an, dem ein Bund 26 noch größerem Durchmessers folgt. Ein
sich anschließender Abschnitt kleineren Durchmessers durchsetzt den Lagerring 23
und ragt aus der Einschraubhülse 15 heraus. Das Ende 27 dieses Abschnitts ist im
Durchmesser weiter verringert und durchragt bei eingeschraubter Hülse 15 den Ventilsitz
12; an seinem Ende ist das Ventilschließglied 28 angeordnet, das durch ein
am
Boden des Hohlraums 10 des Steuerkolbens 3 sich abstützendes Federelement in Anlage
am Ende 27 des Ventilstößels 16 gehalten ist.
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Zwischen einem an der zweiten Lagerstelle 20 gebildeten Anschlag 29
der Einschraubhülse 15 und dem Bund 26 des Ventilstößels 16 ist eine Federeinrichtung
39 in Form einer Druckfeder angeordnet, die den Ventilstößel 16 bei nichtbetätigter
Bremsanlage in Anlage an einem Anschlag 22 an dem Lagerring 23 hält, der eine gehäusefeste
Abstützung für den Ventilstößels 16 bildet.
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Die Ansteuereinrichtung 40 besteht aus einer bei Veränderung der Fahrzeugbeladung
um eine senkrecht zur Ventilstößelachse verlaufende Achse drehbaren Kurvenscheibe
50, deren Halbmesser R sich längs eines Umfangsabschnitts ändert. Die Änderung des
Halbmessers R der bei Bremsbetätigung mit ihrem Umfang am Ventilstößel 16 anliegenden
Kurvenscheibe 50 bewirkt bei Verdrehung eine Axialverschiebung des Ventilstößels
16 und damit eine Änderung des Ventilschließweges des Steuerventils 4.
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Eine Vergrößerung des Halbmessers R bedeutet eine Vergrößerung des
Schließweges des Steuerventils 4 und damit letztlich eine höhere Vorspannkraft der
Steuer feder 31 und einen höheren Umschaltdruck.
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Bei nicht betätigter Bremsanlage weist der Umfang der Kurvenscheibe
50 einen Abstand zum Ventilstößel 16 auf, da der Ventilstößel 16 durch die Federeinrichtung
30 in Anlage am gehäuse festen Ar.schlag 22 am Lagerring 23
gehalten
ist. die bedereinrichtung 30 ist als Druckfeder ausqebildct; die Druckfeder bringt
die geringe Federkraft auf, die zur Überwindung der Reibungskräfte an den Lagerstellen
17,20 und an der Dichtung 18 benötigt wird.
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Bei druckloser Bremsanlage und unbeladenem Fahrzeug befinden sich
die Teile in der in Fig. 1 dargestellten Lage. In Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung
wird die Kuvenscheibe 50 verdreht, wodurch bei Betätigung der Stöße 16 mehr oder
weniger in das Gehäuse 1 eingeschoben wird. Aufgrund der so vorgenommenen Veränderung
des Schließweges ergibt sich in der Schließstellung des Steuerventils 4 für die
Steuerfeder 31 lastabhängig jeweils eine bestimmte Vorspannung.
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Bei Druckaufbau durch die Bremsdruckquelle wird der Querschnitt des
an der ersten Lagerstelle 17 abgedichteten Ventilstößels 16 druckbeaufschlagt; die
entstehenden'Kraft verschiebt den Ventilstößel 16 bei einem geringen Druck gegen
die Federeinrichtung 30 nach außen bis zur Anlage am Umfang der Kurvenscheibe 50.
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Bei weiterem Druckaufbau durch die Bremsdruckquelle bleibt das Steuerventil
4 bis zum Erreichen des Umschaltdrucks offen; der Bremsdruck an den Hinterradbremsen
entspricht dem Druck der Druckmittelquelle. Erreicht der Druck den durch die Vorspannung
der Steuer feder 31 und die Ausleguny des Steuerkolbens 3 bestimmten Umschaltdruck,
so verschiebt sich der Steuerkolben 3 in die Schließstellung und es beginnt die
Druckminderungsphase. Der den Hinterradbremsen zugeführte Bremsdruck ist gegenüber
dem Druck der Druckmittelquelle gemindert, wobei der M.inderungsfaktor sich aus
dem Verhältnis der druckbeaufschlagbaren Flächen am Steuerkolben 3 ergibt.
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Da die Verschiebung des Ventilstößels 16 in der Auswärtsriclltung
durch einen Anschlage 29 begrenzt ist, ist ein minimaler Umschaltdruck (Ventilstößel
16 liege am Anschlag 29 an) gewährleistet.
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Begrenzt man den Verschiebeweg des Steuerkolbens 3 in Schließrichtung
durch einen Anschlag 36 am Gehäuse 1, so wird, sofern der Verschiebeweg bis zum
Anschlag 36 kleiner ist als der Schließweg, verhindert, daß das Steuerventil 4 schließt.
Auf diese Weise ist die Minderungsfunktion der Bremsdrucksteuereinheit außer Kraft
gesetzt und der Bremsdruck an den Hinterradbremsen entspricht dem Druck der Druckmittelquelle.
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Bei eingangsseitigem Druckabbau erfolgt der Druckabbau in den Radbremszylindern
der Hinterräder durch Verschieben des Steuerkolbens mit nachfolgendem Abheben des
Ventilschließgliedes 28 von dem ringförmigen Ventilsitz 12.
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Statt einer Druckminderungsfunktion der Bremsdrucksteuereinheit kann
durch geeignete Wahl der druckbeaufschlagbaren Flächen am Steuerkolben in bekannter
Weise auch eine Druckbegrenzungsfunktion eingestellt werden In der Fig. 2 ist eine
Bremsdrucksteuereinheit für eine Zweikreis-Bremsaniaae mit einem Steuerventil dargestellt,
das im wesentlichen dem Steuerventil der Fig. 1 entspricht. Um Wiederholungen zu
vermeiden, wird nur auf die Unterschiede näher eingegangen.
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Die Brelnsdxucksteuereinheit nach Fig. 2 ist für eine Bremsanlage
mit sogenannter "Diagonalaufteilung" der beiden Bremskreise I und II vorgesehen,
bei denen eine Hinterradbrenlse auf einer Fahrzeugseite mit einer Vorderradhremse
auf der anderen Fahrzeugseite jeweils an einen Bremskreis angeschlossen ist.
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In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 1 mehrteilig
ausgeführt und besteht aus zwei gleich ausgebildeten Gehäuseteilen 1',l'', die über
ein rohrförmiges Zwischenstück fest miteinander verbunden sind. Die Gehäuseteile
1' und 1' weisen dazu zylindrische Ansätze auf, auf die das Zwischenstück aufgeschoben
und befestigt wird. In dem Gehäuseteil 1' ist der Eingang 5 und der Ausgang 6 des
ersten Bremskreises I angeordnet, während das Gehauseteil 1'' den Eingang 5' und
den Ausgang 6' des zweiten Bremskreises II aufweist. In dem durch die Stirnflächen
der Ansätze und das Zwischenstück begrenzten Raum ist eine Steuerfeder 31 angeordnet.
In den beiden Gehäuseteilen 1', 1'' ist jeweils ein Steuerventil 4,X4 mit einem
Steuerkolben 3,3' angeordnet, der mit einem Ende aus dem Gehäuseteil 1', 1'' herausragt.
An diesem Ende liegt unter Zwischenschaltung einer Scheibe die beiden Steuerventilen
4,44 gemeinsame Steuerfeder 31 an.
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Beide Steuerkolben 3,3' entsprechen im wesentlichen dem Steuerkolben
3 in Figur 1.
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Bei dem Steuerventil 44 ist die axiale Lage des Ventilschließgliedes
28' nicht veränderbar, während bei dem Steuerventil 4 der Ventilstößel 16 mitsamt
dem Ventilschließglied 28 axial verschiebbar ist. Der Ventilstößel 16 durchsetzt
abgedichtet die Einschraubhülse 15 und ist am außenliegenden Ende von der Ansteuereinrichtung
40 beaufschlagbar. Der Verschiebeweg des Ventilstößels 16 ist in der Auswärtsrichtung
(Festlegung des minimalen Umschaltdrucks) durch einen Anschlag 29 begrenzt. Bei
dem Steuerventil 44 ist der Ventilstößel 16' Teil eines diese Bohrung 2 im Gehäuse
verschließenden Verschlußstopfens.
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Bei druckloser Bremsanlage und unbeladenem Fahrzeug befinden sich
die Teile in der in Fig. 2 dargestellten Lage. In Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung
wird die Kurvenscheibe 50 verdreht, wodurch der Ventilstößel 16 bei Bremsdruckaufbau
mehr oder weniger in das Gehäuse 1 eingeschoben ist. Aufgrund der so vorgenommenen
Veränderung des Schließweges ergibt sich in der Schließstellung der Steuerventile
4,44 für die Steuerfeder 31 lastabhängig eine bestimmte Vorspannung.
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Bei. Druckaufbau durch die Bremsdruckquelle bleiben die Steuerventile
4,44 bis zum Erreichen des Umschaltdrucks offen; der Bremsdruck an den Hinterradbremsen
entspricht dem Druck der Druckmittelquelle. Erreicht der Druck den durch die Vorspannung
der Steuer feder 31 und die Auslegung der Steuerkolben 3,3' bestimmten Umschaltdruck,
so
.C'.chließt zuerst das Steuerventil, das den geringeren Ventilschiießweg
aufweist. Aufgrund der sich bei Verschiehen des noch nicht geschlossenen Steuerventils
ergebenden steuerkraftzunahme öffnet dieses Steuerventil jedoch wieder, ohne daß
eine Minderung des Bremsdrucks erfolgt. Dieser Vorgang wiederholt sich solange,
bis auch das bisher noch nicht in die Schließstellung gelangte Steuerventil erstmalig
schließt. Es beginnt die Druckminderungsphase. Der den Hinterradbremsen zugeführte
Bremsdruck ist gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle gemindert, wobei der Minderungsfaktor
sich aus dem Verhältnis der druckbeaufschlagbaren Flächen am Steuerkolben 3,3 ergibt.
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Bei eingangsseitigem Druckabbau erfolgt der Druckbbau an den Radbremszylindern
der Hinterräder durch Verschieben der Steuerkolben mit nachfolgendem Abheben der
Ventilschließglieder 28,28' von den ringförmigen Ventilsitzen 12,12'.
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Statt einer Druckminderungsfunktion der Bremsdrucksteuereinheit kann
durch geeignete Wahl der druckbeaufschlagbaren Flächen an den Steuerkolben in bekannter
Weise auch eine Druckbegrenzungsfunktion eingestellt werden.
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