DE3424103C2

DE3424103C2 - Tandem-Bremsdruckregler für eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage

Info

Publication number: DE3424103C2
Application number: DE3424103A
Authority: DE
Inventors: Teruhisa Itami Hyogo Kohno
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1986-12-04
Also published as: GB2144502A; JPH0241461B2; JPS6012364A; GB2144502B; GB8416374D0; US4603917A; DE3424103A1

Abstract

Ein Strömungsmitteldruck-Steuerventil für eine Zweikreis-Bremsanlage ist vorgesehen, mit einer kleinen Anzahl von Teilen, kompaktem Aufbau, niedrigen Kosten und hoher Zuverlässigkeit. Das Ventil weist ein Druckreduzierventil auf, um einen Eingangsströmungsmitteldruck des ersten Systems abzugeben, und ein nachfolgendes Ventil, um einen Strömungsmitteldruck des zweiten Systems abzugeben, der im wesentlichen gleich ist jenem des ersten Systems und der dem Ausgangsströmungsmitteldruck des ersten Systems nacheilt. Das nachfolgende Ventil ist mit dem Druckreduzierventil in Reihe verbunden und hat einen ersten Druckaufnahmeabschnitt, der einen Ausgangsströmungsmitteldruck des ersten Systems in einer Ventilöffnungsrichtung aufnimmt, sowie einen zweiten Druckaufnahmeabschnitt, der einen Ausgangsströmungsmitteldruck des zweiten Systems aufnimmt, der in Ventilschließrichtung wirksam ist, mit einer Fläche, die gleich ist jener des ersten Druckaufnahmeabschnitts. Das nachfolgende Ventil weist einen auf Druck ansprechenden Kolben auf, der einen dritten Druckaufnahmeabschnitt aufweist, der den Eingangsströmungsmitteldruck des zweiten Systems in Ventilöffnungsrichtung aufnimmt, sowie einen vierten Druckaufnahmeabschnitt, der den Eingangsströmungsmitteldruck des ersten Systems aufnimmt, der durch einen Strömungsmittelverbindungskanal eingeleitet wird, der im Kolben ausgebildet wird, unter Wirkung in Ventilschließrichtung. Die Druckaufnahmeflächen des ersten bis vierten ...

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tandem-Bremsdruckregler fur eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solcher Tandem-Bremsdruckregler ist aus der DE-OS 31 33 995 bekannt

Dieser Druckregler enthält einen frei verschieblichen Kolben in einem einem der beiden Bremskreise zugeordneten ersten Ventükolben, der außerdem ein mittels des frei verschieblichen Kolbens betätigbares Tellerventil enthält. Ein verschieblich in einem Endstück des ersten Ventükolben geführter zweiter Ventükolben enthält ein weiteres, mittels des frei verschieblichen Kolbens betätigbares Tellerventil. Der zweite Ventükolben ist durch eine aus einem Betätigungskolben und wenigstens einer Feder gebildete, durch ein auf negative Beschleunigungen ansprechendes Ventil gesteuerte Anordnung in Richtung auf den ersten Ventükolben belastet. Zur Steuerung des Bremsdrucks bewegt sich der frei verschiebliche Kolben mit hoher Geschwindigkeit hin und her, um die beiden Tellerventile öffnend und schließend zu betätigen.
Bei Ausfall des einen der beiden Bremskreise bewegen sich die beiden Ventükolben in der gleichen Richtung bis in eine Endstellung, in welcher das eine Tellerventil offengehalten ist, so daß keine Drucksteuerung stattfindet. Bei Ausfall des anderen Bremskreises steigt der Druck in dem noch arbeitenden Bremskreis beträchtlich an, um die zum Schließen des auf negative Beschleunigungen ansprechenden Ventils notwendige Verzögerung zu bewirken und damit die Drucksteuerung einzuleiten. Durch den Ausfall der auf das eine Ende des frei verschieblichen Kolbens einwirkenden Belastung verschiebt sich darüber hinaus der Punkt, an welchem die Drucksteuerung durch das andere Tellerventil einsetzt, in Richtung auf einen höheren Wert, so daß ein ausreichend hoher Bremsdruck sichergestellt wird.

Dieser Druckregler hat allerdings die folgenden Nachteile. Da der eine Ventükolben den verschieblichen Kolben konzentrisch umgibt, ist die Anordnung relativ voluminös. Wenn ein Ausfall im ersten Bremskreis auftritt, wird der Ventükolben zur Ausfallseite hin bewegt. Daher wird der Umfang der Kompensation im zweiten Bremskreis gesteigert. Als Folge davon wird die Hublänge der den Bremsdruck zuführenden Vorrichtung, nämlich des Hauptbremszylinders verringert. Wegen der endseitigen Tellerventile ist zudem die Baulänge des Reglers relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tandem-Bremsdruckregler der eingangs genannten Art anzugeben, der eine vergleichsweise geringe Baugröße aufweist und bei Ausfall eines Bremskreises keine merkliche Rückwirkung auf den Hubweg des Hauptbremszylinders hat.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Tandem-Bremsdruckregler für eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage dargestellt.
Wie in der einzigen Figur der Zeichnung gezeigt, ist ein Druckreduzierventil 4 innerhalb der Bohrung eines Bremsdruckreglergehäuses 1 angeordnet. Das Druckreduzierventil 4 ist dazu vorgesehen, den hydraulischen Eingangsdruck des ersten Bremskreises nach Erreichen eines druch die Vorspannung einer Federanordnung 15, 16 definierten Schaltdruckes proportional zu reduzieren und den so verringerten Druck an eine der Hinterradbremsen abzugeben. Der Hydraulikdruck wird in die Bohrung des Bremsdruckreglergehäuses 1 durch eine Eingangsöffnung 2 eingeleitet und wird durch eine Ausgangsöffnung 3 abgegeben. Ferner ist ein Folgeventil 7 in

so der Bohrung angeordnet, das dem Druckreduzierventil 4 nachgeschaltet ist. Das Folgeventil 7 dient dazu den Eingangs-Hydraulikdruck des zweiten Bremskreises in Abhängigkeit vom Ausgangsdruck des ersten Bremskreises derart zu steuern, daß der Druck gleich ist dem Ausgangsdruck des ersten Bremskreises, und den gesteuerten Druck an die andere Hinterradbremse abzugeben. Der Eingangsdruck des zweiten Bremskreises wird durch eine Eingangsöffnung 5 zugeführt und wird durch eine Ausgangsöffnung 6 abgegeben.

Das Druckreduzierventil 4 weist einen Ventükolben 9 auf, der einen rückwärtigen, mit einer Querschnittsfläche A versehenen Abschnitt aufweist, der gegen die Kammer 8 deren Innendruck der Atmosphärendruck ist. Das Druckreduzierventil 4 ist auch mit einem Ventilsatz 10 versehen, welcher dazu eingerichtet ist, wahlweise einen Kanal zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdruckkammer zu öffnen und zu schließen, und zwar durch

|| die wahlweise Berührung eines Ventilkopfes (Abschnitt B) mit dem Ventilsitz 10. Der Ventilkolben 9 ist mit

% einem Kanal 9a versehen, der mit dem einen Ende zur Eingangsdruckkammer und dem anderen Ende zum

Il abgelegenen Ende des Ventilkolbens hin offen ist

;i| Das Folgeventil 7 umfaßt einen auf Druck ansprechenden Ventilkolben 11, sowie einen Ventilsatz IZ Der

'fe Ventilkolben 11 hat eine Außenumfangsfläche, die an ihrem vorderen und hinteren Abschnitt abgedichtet ist

p (Abschnitt F bzw. D). Der Ventilsatz 12 kann abdichtend in Berührung mit einem Ventilkopf (Abschnitt E)

•;i gelassen. Ferner ist der vordere Abschnitt (Abschnitt C) der äußeren Umfangsfläche des Ventilkolbens 9 des

P Druckreduzierventiles 4 verschieblich und abgedichtet in einem rückwärtigen Abschnitt des Ventilkolbens 11

fs geführt Der Ventilkolben 11 des FolgeventUes 7 ist innen mit einem Verbindungskanal 11a versehen, in

■ Verbindung mit dem Kanal 9a des Ventilkolbens 9 steht. Der Verbindungskanal 11a dient dazu, den Eingangs-

Ji; druck des ersten Bremski eises dem vorderen Ende des Ventilkolbens 11 zuzuleiten. Der zugeleitete Hydraulik-

s| druck wirkt auf einen vierten Druckaufnahmeabschnitt ein, der unten beschrieben wird.

4> Der Ventilkolben 11 des Folgeventils 7 hat einen ersten Druckaufnahmeabschnitt mit einer Querschnittsfläche

|;^; a = D-C, auf welche der Ausgangsdruck des ersten Bremskreises in Ventil-Öffnungsrichtung einwirkt, einen

Ja zweiten Druckaufnahmeabschnitt mit einer Querschnittsfläche b = E-F, aufweiche der Ausgangsdruck des

|g zweiten Bremskreises in Ventil-Öffnungsrichtung einwirkt, einen dritten Druckaufnahmeabschnitt an einem

I* mittleren Abschnitt des Ventilkolbens 11 mit einer Querschnittsfläche C = E-D, auf welche der Eingangsdruck

P| des zweiten Bremskreises in Ventil-Öffnungsrichtung einwirkt, und einem vierten Druckaufnahmeabschnitt mit

P' einer Querschnittsfläche d = F-Q auf welchen der Eingangsdruck des ersten Bremskreises in Ventii-Schließ-

f| richtung einwirkt Bei den Querschnittsflächen des ersten bis vierten Druckaufnahmeabschnitts, die durch a,b,c

fr bzw. ddargestellt sind, ist in Obereinstimmung mit der Erfindung die Fläche a gleich der Fläche b, die Fläche eist

"■ gleich der Fläche d, und die Fläche b ist kleiner als die Fläche c oder gleich dieser. Ferner ist der Hub /1 des

:· Ventilkolbens 9 größer als der Hub I₂ des Ventilkolbens 11 oder gleich diesem. Um die obigen Zuordnungen

;i"' a = b und c = dzu erhalten, sollten die Querschnittsflächen C, D, Eund Fder verschiedenartigen Abschnitte des

j· Kolbens D-C= E— Fbetragen, d. h, E— D = F-C Die Gründe hierfür werden unten beschrieben.

ν Es ist innerhalb der auf Atmosphärendruck liegenden Kammer 8 des Reglergehäuses 1 eine den Schaltdruck

f steuernde Feder 15 vorgesehen, welche zwischen einem Federhalter 13 und einem Federkäfig 14 angebracht ist,

jji und zwar in Achsrichtung über eine Hubstrecke X beweglich, um die beiden Ventilkolben 9 und 11 in Ventil-Öff-

$; nungsrichtung vorzuspannen. Ferner ist am rückwärtigen Abschnitt des Federkäfigs 14 ein Steuerkolben 18

'■■). vorgesehen, der dazu dient die Vorspannung der Feder 15 einzustellen, und durch die Kraft einer Feder 16 über

I eine Federaufnahme 17 beaufschlagt wird. Es i»t auch ein Trägheitsventil 21 vorgesehen, um das Hydraulikfluid

^;i\ in einer Kammer 19 durch Schließen eines Kanals 20 einzuschließen, welcher die Kammer 19 mit der Eingangs-

% Druckkammer des ersten Bremskreises verbindet. Die verzögerungsabhängige Einstellung der Federvorspannung mit Trägheitsventil 21 und Kolben 18 ist, für sich alleine betrachtet, bekannt.

Wenn das Steuerventil unter einem Winkel Θ bezüglich der Horizontalachse angebracht ist, dann berührt

nach Erreichen einer bestimmten Bremsverzögerung eine Kugel 22 des Trägheitsventiles 21 einen Ventilsitz 24 mit einer Drossel 23 und verschließt den Kanal 20. Der Hydraulikdruck, der zu diesem Zeitpunkt innerhalb der Kammer 19 vorliegt, bestimmt die Steuerlage des Steuerkolbens 18. Der Steuerkolben 18, der sich nämlich in

I., Abhängigkeit von der Eingangsdruckzunahme bewegt, wird in einer Lage zum Stillstand gebracht, an welcher

die Kraft die durch den Druck auf die Fläche G des Dichtungsabschnittes erzeugt wird, durch die Gesamtkräfte der Federn 15 und 16 ausgeglichen wird. Deshalb wird ein Schaltdruck erzielt, der proportional ist zum Gewicht : des Fahrzeugs.

Die Drossel 23 ist dazu vorgesehen, einen unerwünscht schnellen Anstieg des Hydraulikdruckes zu verhindern, und zwar durch eine Verzögerung beim Beginn der Bremsverzögerung infolge plötzlichen Aufbringens einer Bremskraft Der Leerhub S des Steuerkolbens 18 ist vorgesehen, um wirksam eine Verzögerung der Änderung des Hydraulikdrucks zu erhalten, der durch die Drossel 23 begrenzt wird, selbst im Fall eines leeren Fahrzeugs. Da diese Wirkung für den Fachmann bekannt ist, wird auf eine detaillierte Erklärung verzichtet.
;v Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Bremsdruckreglers wird nachfolgend beschrieben.

j,, Beim Normalbetrieb, bei welchen der Eingangs-druck Pm, des ersten Bremskreises gleich ist dem Eingangs-

|; druck Pm, des zweiten Bremskreises, bewegt sich dann, wenn das Bremspedal niedergedrückt wird, der Steuer-

$ kolben 18 voran, um die Feder 15 über die Feder 16 zusammenzudrücken. Der Schaltdruck, der proportional

f; zum Gewicht des Fahrzeuges ist, ergibt sich wie folgt:

■ P /Ci tang J^ _w K\ χ F₂- K₂ χ Fi

f ^Hs~ K₁ + K₂ * β ^x A * ^w A(Kx + K₂) ' V>

w wobei Fi die eingestellte Vorspannung der Feder 15 ist, K\ die Federkonstante der Feder 15, F₂ die eingestellte

t| Vorspannung der Feder 16, K₂ die Federkonstante der Feder 16, Wdas Gewicht des Fahrzeugs, Θ der Montage-

|> winkel des Bremsdruckreglers und /ider gesamte Bremswirkungs-Koeffizient für alle vier Räder.

l| Bei Einleiten des Bremsvorgangs, nämlich dann, wenn der Eingangsdruck unter dem Schaltdruck liegt, wird

j|t der Vep.tükoiben 9 des Druckreduzierventils 4 nicht betätigt, wei! die Kraft (Pm, * A) kleiner ist als die Kraft I

^!> (Ps χ A). Der Ventilkolben 11 des Folgeventils 7 wird ebenfalls in unbetätigter Lage gehalten, weil die Kraft in

! Ventilöffnungsvorrichtung ausgeglichen ist durch die Kraft in Ventilschließrichtung, so daß gleicher Druck auf

den ersten bis zum vierten Druckaufnahmeabschnitt einwirkt.

Wenn als nächstes der Eingangsdruck den Schaltdruck erreicht wie er durch die Gleichung (1) bestimmt ist, dann bewegt sich der Ventilkolben 9 in Ventilschließrichtung, weil die Kraft (Pm, χ /V die Federkraft übersteigt, wie aus der Gleichung (P_s χ A) = (Fi + K\AX) ersichtlich ist, wobei AYdas Maß der Bewegung des Steuerkolbens 18 nach der Beendigung des Leerhubes ist, und somit wird die Druckminderung in Gang gesetzt. Wenn die

Zunahme des Eingangsdruckes, nachdem Pm, = Ps geworden ist, ΔΡμ, beträgt und die Zunahme des Ausgangsdrucks APr, ist, dann ist die Gleichgewichtsgleichung der Druckzunahme, die auf den Ventilkolben 9 einwirkt wie folgt:
AP_M, (B-A) = AP_R, (B-C) + AP_M, χ C.

Deshalb wird der Hinterradbremse des ersten Bremskreises ein Hydraulikdruck zugeführt, der proportional im folgenden Verhältnis verringert wurde:

ίο -■-· --■ ■

Andererseits wird auf der Seite des zweiten Bremskreises der Ausgangsdruck des ersten Bremskreises, der auf den ersten Druckaufnahmeabschnitt (D-C) des Ventilkolbens 11 einwirkt, gleichzeitig mit dem Beginn des Druckverminderungsvorganges des Druckreduzierventiles 4 derart verringert, daß die Kraft in Ventilschließrichtung größer wird als die Kraft in Ventilöffnungsrichtung. Deshalb bewegt sich der Ventilkolben 11 etwa zur

is gleichen Zeit wie der Ventilkolben 9 in Ventilschließrichtung. Damit ist der Weg zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdruckkammer getrennt, weil zu dieser Zeit k <, k ist. Dann ist mit der Zunahme des Eingangsdrucks des zweiten Bremskreises, die dargestellt ist durch APm„ und die Zunahme des Ausgangsdruckes um APr₁, die Gleichgewichtsgleichung der Zunahme des Drucks, der auf den Ventilkolben 11 einwirkt, die folgende:
APm, x(E-D) + APr, χ (D - C) = APr₂ χ (E - F) + APm, χ (F-C).

Hierbei wird bei normalem Betrieb der Eingangsdruck in beiden Bremskreisen in gleicher Weise erhöht, so = APm₁ - APm ist und die folgende Gleichung (2) gilt:

APr, X(D-C)- APr₁ (E -F) = APm χ [(D -C)-(E-F)] (2)

Wenn man in Gleichung (2) das folgende einsetzt:

D-C=E-F (3)

dann wird die rechte Seite der Gleichung (2) zu Null und die linke Seite kann als die folgende Gleichung (4) umgeschrieben werden:

[APr, - APr₁) X(D-C) = O.

Wenn deshalb die Flächen D, Q E und F so eingestellt sind, daß sie der Gleichung (3) genügen, dann kann die Zuordnung von APr, = APr₁ beibehalten werden.

Der Betrieb infolge des Auftretens eines Ausfalls beispielsweise im zweiten Bremskreis wird nun erörtert
Falls der zweite Bremskreis versagt, der das Folgeventil 7 aufweist, dann arbeiten z. B. bei einem Bremssystem mit Diagonalaufteilung nur zwei der vier Bremsen an Vorder- und Hinterrädern. Dementsprechend ist der Bremswirkungskoeffizient ß, der aus dem

Ausdruck

für den Normalzustand ableitbar ist, wobei Pc der begrenzte Hydraulikdruck am Steuerkolben 18 ist, halbiert. Deshalb ist der begrenzte Druck P'c am Steuerkolben 18 zu diesem Zeitpunkt

Pg =-^—-W= 2 P_g.

Dementsprechend wird der Bremsdruck für ein konstantes Fahrzeuggewicht ^zweimal so groß wie jener im Normalzustand. Wenn ferner der begrenzte Druck erhöht wird, dann berührt der Federkäfig 14, der vom Steuerkolben 18 geschoben wird, den Federhalter 13, nachdem er die Hubstrecke X zurückgelegt hat, wobei die Bewegung des Ventilkolbens 9 in Ventil-Schließrichtung verhindert wird. Wenn deshalb die Federvorspannung so eingestellt wird, daß der begrenzte Druck Pc₁ dann P_c > Pc₁ beträgt, dann wird die Druckminderung im ersten Bremskreis bei Ausfall des zweiten Bremskreises nicht ausgeführt, und die Verringerung der Bremskraft wird insgesamt ausgeglichen.

Im Fall eines Ausfalls auf der Seite des Folgeventils 7 wird der Druck des ersten Bremskreises, der an dem ersten und vierten Druckaufnahmeabschnitt wirkt, zu Null, so daß der Ventilkolben 11 in der nicht betätigten Stellung eine Kraft (F\ + P_Ml χ F) in Ventilöffnungsrichtung sowie eine Kraft (Pm₁ χ D) in der Ventilschließrichtung aufnimmt, wobei die Fläche b des zweiten Druckaufnahmeabschnitts so bemessen ist, daß (b < c) ist Die beiden Druckaufnahmeflächen sind somit (E — F)und (E — D), wobei (D < F) ist Deshalb überwindet bei Ausfall im ersten Bremskreis die Kraft in der Ventilöffnungsrichtung die Kraft der über die Feder 15 eingestellten Vorspannung in der Ventilschließrichtung, so daß der Ventilkolben 11 des zweiten Bremskreises in der Ventilöffnungslage verbleibt, ungeachtet der Zunahme des Eingangsdrucks, so daß somit die Zuordnung Pm₁ = Pr, beibehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch

Tandem-Bremsdruckregler für eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage, mit einem einen Ventilkolben aufweisenden Druckreduzierventil zur Abgabe eines Eingangsfluiddrucks an den ersten Bremskreis, einem Folgeventil, das mit dem Druckreduzierventil in Reihe geschaltet ist und einen Fluiddruck des zweiten Bremskreises abgibt, der im wesentlichen gleich dem des ersten Bremskreises ist und dem genannten Ausgangsfluiddruck des ersten Bremskreises folgt, wobei das Folgeventil einen Ventükolben mit einem ersten Druckaufnahmeabschnitt, der den Ausgangsfluiddruck des ersten Bremskreises in Ventilöffnungsrichtung aufnimmt, und einen zweiten Druckaufnahmeabschnitt, der den Ausgangsfluiddruck des zweiten Bremskreises in Ventilschließrichtung aufnimmt, aufweist, wobei beide Druckaufnahmeabschnitte gleiche Flächengröße haben, und mit einer auf den Kolben des Folgeventils und den Kolben des Druckreduzierventils in Ventilöffnungsrichtung wirkenden Steuerfeder, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (11) des Folgeventils (7) einen möglichen Bewegungshub aufweist, der kleiner als der des Druckreduzierventils (4) ist, und weiterhin einen dritten Druckaufnahmeabschnitt (E—D) zur Aufnahme des Eingangsfluiddrucks des zweiten Bremskreises in Ventilöffnungsrichtung und einen vierten Druckaufnahmeabschnitt (F-Q zur Aufnahme des durch einen im Ventükolben (U) ausgebildeten Verbindungskanal (iia) zugeführten Eingangsfluiddrucks des ersten Bremskreises in Ventilschließrichtung aufweist, und daß die Druckaufnahmeflächen (a, b, c und d)des ersten (D-C), zweiten (E-F), dritten (E-D) und vierten (F- C) Druckaufnahmeabschnitts derart bemessen sind, daß a = b,c = dundb < csind.