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Bremsdruckseuereinheit
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsdrucksteuereinheit für ein
druckmittelbetätigtes Fahrzeugbremssystem mit einem eine mit einer Druckmittelquelle
verbundene Einlaßöffnung und eine mit einem Radbremszylinder verbundene Auslaßöffnung
aufweisenden Gehäuse, mit einer mit der Einlaßöffnung verbundenen Ventilkammer,
in der ein Ventilsitz einer ersten, eine Verbindung zur Auslaßöffnung steuernden
Ventileinrichtung angeordnet ist, dem ein in der Ventilkammer beweglicher, trägheitsgesteuerter
Verschlußkörper zugeordnet ist, und mit einer zweiten eine Verbindung zur Auslaßöffnung
druckabhängig steuernden Ventileinrichtung mit Verschlußkörper und Ventilsitz.
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Eine derartige Bremsdrucksteuereinheit ist durch die DE-AS 28 10 531
bekannt. Die bekannte Einheit weist eine erste, trägheitsgesteuerte Ventileinrichtung,
eine zweite druckabhängig gesteuerte Ventileinrichtung sowie eine Druckmindereinrichtung
mit einem gegen eine Federeinrichtung verschiebbaren Stufenkolben auf. Mit dieser
Einheit ist es möglich, entweder - abhängig von dem vor dem Schließen des Trägheitsventils
im Einlaß- und Auslaßraum aufgebaute Druck - eine mit einem durch das Trägheitsventil
bestimmten Umschaltdruck einsetzende Druckbegrenzung mit anschließendem ungeminderten
Druckanstieg oder eine mit Erreichen eines höheren Umschaltdrucks einsetzende Druckminderung,
eine anschließende Druckbegrenzung und einen sich weiter anschließenden ungeminderten
Druckanstieg des Auslaßdrucks zu erreichen.
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Aus der DE-AS 22 13 463 ist ferner eine Bremsdrucksteuereinheit bekannt,
bei der ein trägheitsgesteuerter Verschlußkörper einen Axialkanal in einem Stufenkolben
an einem Ventilsitz verschließt. Nach einem verzögerungsabhängig erfolgten erstmaligen
Schließen des Ventildurchgangs wirkt der begrenzt bewegliche Verschlußkörper durch
das Zusammenwirken mit dem auf seiner kleineren Wirkfläche vom Einlaßdruck und auf
seiner größeren Wirkfläche vom Auslaßdruck beaufschlagten Stufenkolben als Druckminderventil-Einrichtung.
Aufgrund von wiederholtem Öffnen und Schließen des Axialkanals ergibt sich eine
Druckminderung des Auslaßdrucks.
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Die bekannten Bremsdrucksteuereinheiten weisen eine aufwendige Bauweise
auf, besitzen ein beträchtliches Volumen bzw. Gewicht und müssen wegen der Verwendung
von abgedichtet verschiebbaren Stufenkolben präzise gefertigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdrucksteuereinheit
der eingangs genannten Art zu schaffen, die wesentlich einfacher aufgebaut ist und
die kostengünstiger herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ventilsitz
der ersten Ventileinrichtung an dem druckabhängig verschiebbaren Verschlußkörper
der zweiten Ventileinrichtung ausgebildet ist. Nach dem verzögerungsabhängigen Schließen
des trägheitsgesteuerten Ventils ist eine Erhöhung des den Radbremszylindern zugeführten
Auslaßdrucks aufgrund der geschlossenen druckabhängig gesteuerten zweiten Ventileinrichtung
solange verhindert,
bis bei einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen
Einlaß- und Auslaßöffnung die zweite Ventileinrichtung öffnet. Mit der erfindungsgemäß
ausgebildeten Bremsdrucksteuereinheit erhält man bei geringstem Bauaufwand einen
ausreichend genau an die idealen Bremsdruckkennlien angepaßten Verlauf der Bremsdruckkennlinien.
Mit der derart ausgebildeten Bremsdrucksteuereinheit ist sowohl die Xnderung der
Fahrzeugbeladung als auch der Ausfall eines Bremskreises, beispielsweise des ungesteuerten
Vorderachs-Bremskreises erfaßt. Aufgrund ihrer kleinen Abmessung läßt sich sich
an beliebigen Stellen des Bremssystems anordnen. Vorzugsweise erfolgt eine Verwendung
als in den Hauptzylinder des Bremssystems eingeschraubte Einheit. Es sind keine
dynamisch beanspruchten Dichtungen an axial verschieblichen Bauteilen erforderlich,
was aufgrund der fehlenden Reibung die Steuergenauigkeit und die Betriebssicherheit
erhöht.
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Bei einer besonders einfach aufgebauten Weiterbildung der Erfindung
ist ein gehäusefest angeordnetes, mit einer Öffnung zur Verbindung von Einlaß- und
Auslaßöffnung versehenes und den Ventilsitz der zweiten Ventileinrichtung bildendes
Stützelement vorgesehen, an dem einerseits der von einem Federelement beaufschlagte
verschlußkörper der zweiten Ventileinrichtung und andererseits der Verschlußkörper
der ersten Ventileinrichtung abstützbar ist.
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Ferner ist vorgesehen, daß bei ain Stützelement anliegendem Verschlußkörper
der zweiten Ventileinrichtung der am zugeordneten Ventilsitz anliegende Verschlußkörper
der ersten Ventileinrichtung einen Abstand zu Randbereichen der Öffnung im Stützelement
aufweist.
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Käfig 8. Der Trägerkörper 2 weist die Auslaßöffnung 9 auf, die mit
einer Druckmittelbohrung 10 sowie mit einer sich anschließenden Bohrung 11 größeren
Durchmessers in Verbindung steht. Am Ende der Bohrung 11 sind in einer Ringnut das
Stützelement 6 und der Käfig 8 durch plastische Formung eines Umfangsbereichs des
Trägerkörpers 2 festgehalten.
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Im Gehäuse 1 sind eine erste trägheitsgesteuerte Ventileinrichtung,
die einen Verschlußkörper 13 in Form einer Kugel 14 und einen zugeordneten Ventilsitz
15 umfaßt sowie eine zweite druckgesteuerte Ventileinrichtung mit einem Verschluß
körper 16 und einem am Stützelement 6 ausgebildeten Ventilsitz 17 angeordnet.
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Der Verschlußkörper 13 der ersten Ventileinrichtung ist in dem am
Träger körper 2 befestigten Käfig 8 beweglich angeordnet. Der Käfig 6 weist Einlaßöffnungen
20 auf, die längs des Umfangs angeordnet si'nd oder - je nach vorgesehenem Strömungseffekt
auf die Kugel 14 - eine Einlaß-Öffnung 20 in der Achse der Bremsdrucksteuereinheit.
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Der Verschlußkörper 16 der zweiten Ventileinrichtung ist ringförmig
ausgebildet, besteht aus einem elastomeren Material und ist in eine Ringnut an der
Stirnfläche einer Hülse 22 mit einem Axialdurchgany eingesetzt. Die Hülse 22 weist
einen Abschnitte mit kleinerem Durchmesser auf, der zur Führung einer Druckfeder
23 dient, die zwischen Hülse 22 und dem Gehäuse 1 eingespannt ist und die den Verschluß
körper 16 gegen den am Stützelement 6 ausgebildeten Ventilsitz 17 drückt.
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bildeten Verschlußkörpers der ersten Ventileinrichtung sicherstellt.
Dabei kann die Einlaßöffnung sich aus mehreren längs des Umfangs des Käfigs verteilten
Löchern zusammensetzen oder es kann nur eine in der Achse der Bremsdrucsteuereinheit
liegende Einlaßöffnung im Käfig vorgesehen sein.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Bremsdrucksteuereinheit
im Schnitt, Fig. 2 in einen Tandemhauptzylinder eines Zweikreis-Bremssystems eingeschraubte
Bremsdrucksteuereinheiten nach Fig. 1, Fig. 3 Bremsdruckkennlinien der Bremsdrucksteuereinheit
nach Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Bremsdrucksteuereinheit ist als inschraubpatrone.ausgebildet.
Sie läßt sich mit einem am Außenumfang eines einen Teil eines Gehäuses 1 bildenden
Trägerkörpers 2 angeordneten Gewinde 3 in eine mit einer Druckkammer einer Druckmittelquelle
in Form eines Hauptzylinders 4 verbundene Öffnung 5 einsetzten.
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Das Gehäuse 1 setzt sich aus drei konzentrisch angeordneten Teilen
zusammen, dem TragerLörper 2, einem Stützelement 6 und einem eine Ventilkammer 7
begrenzenden
Eine besonders einfache Herstellungsmöglichkeit des
Stützelementes z. B. als Stanzteil ergibt sich, wenn die Öffnung im Stützelement
im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und der Rand der Öffnung zumindest einen
radial vorspringenden, eine Aussparung bildenden Bereich aufweist.
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Zweckmäßigerweise weist der am Stützelement abgestütze Verschlußkörper
der ersten Ventileinrichtung einen Abstand zur Aussparung der Öffnung im Stützelement
auf.
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Fertigungs- und montagegünstig ist eine Ausführungsform der Erfindung,
bei der vorgesehen ist, daß das Gehäuse mehrteilig aufgebaut ist und einen mit einem
Gewinde versehenen Trägerkörper zum Einschrauben in einen Abschnitt der Bremsleitung
oder in das Gehäuse der Bremsdruckquelle, das Stützelement und einen die Ventilkammer
bildenden Käfig aufweist, wobei Stützelement und Käfig durch plastische Verformung
des Endbereichs des Trägerkörpers in letzterem gehalten sind. Die Bremsdrucksteuereinheit
ist aus einfach aufgebauten, eine Massenfertigung begünstigenden Dreh- bzw. Blechteilen
herstellbar.
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Eine einfache Abdichtung und eine sichere Halterung des Stützelementes
und des Käfigs im Trägerkörper ist bei einer Ausführungsform gewährleistet, bei
der der verformte Endbereich eine Dichtkante für den in das Gehäuse der Bremsdruckquelle
eingeschraubten Trägerkörper bildet.
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Ferner ist vorgesehen, daß die Anordnung der Einlaßöffnung ein vorbestimmtes
Anströmen des als Kugel ausge-
Das kreisscheibenförmig ausgebildete
Stützelement 6 ist mit einer mittigen, im wesentlichen kreisförmigen Öffnung 25
versehen, die längs des Umfangs verteilt radial vorspringende Aussparungen 26 aufweist.
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Die Kugel 14 gelangt aufgrund des zur Horizontalen um den Winkel (Fig.
2) geneigten Einbaus der Bremsdrucksteuereinheit erst bei einer bestimmten Fahrzeugverzögerung
in Anlage an den zugeordneten Ventilsitz 15, der am Verschlßkörper 16 der zweiten
Ventileinrichtung ausgebildet ist.
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Sind beide Ventileinrichtungen geschlossen, d.h. liegt der Verschlußkörper
16 am Ventilsitz 17 und die Kugel 14 am Ventilsitz 15 an, so ist die Verbindung
zwischen Einlaßöffnung 20 und Auslaßöffnung 9 unterbrochen; bei einem Anstieg des
Einlaßdrucks PE bleibt der Auslaßdruck zunächst unverändert. Die Kugel 14 weist
in dieser Stellung noch einen Abstand zum Rand der Öffnung 25 im Stützelement 6
auf. Sind beide Ventileinrichtungen geöffnet, so befindet sich die Kugel 14 entfernt
von ihrem Ventilsitz 15 in Anlage an der Kante der öffnung25 im Stützelement 6 und
der Verschlußkörper 16 ist vom Ventilsitz 17 dbgehoben. Eine Verbindung zwischen
Einlaßöffnung 20 und Auslaßöffnung 9 besteht über die Aussparungen 26 und die geöffneten
Ventileinrichtungen.
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Bei der Bremsdrucksteuereinheit nach Fig. 1 ergibt sich folgende Funktionsweise:
Die
Bremsdrucksteuereinheit ist, wie in Fig. 2 für ein Zweikreis-Bremssystem dargestellt,
unter dem Winkel zur Horizontalen in den Hauptzylinder 4 eingebaut. Im drucklosen
Zustand des Bremssystems nehmen die Bauteile ihre in Fig. 1 dargestellte Lage ein.
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Zunächst seien die Verhältnisse für ein unbeladenes Fahrzeug betrachtet.
Bei einer bestimmten, aufgrund des Bremsdruckaufbaus sich einstellenden Fahrzeugverzögerung
rollt die Kugel 14 die unter dem Winkel geneigte Führungsbahn im Inneren des Käfigs
8 entlang bis zur Anlage am zugeordneten Ventilsitz 15. Die Verbindung zwischen
Einlaßöffnung 20 und Auslaßöffnung 9 ist unterbrochen (Punkt A in Fig. 3); bei einlaßseitiger
Druckerhöhung bleibt der Auslaßdruck PA zunächst unverändert.
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Wenn der Einlaßdruck PE soweit angestiegen ist, daß der auf die durch
die Öffnung 25,26 des Stützelements 6 definierte Fläche wirkende Druck ausreicht,
die auf den Verschlußkörper 16 der zweiten Ventileinrichtung wirkende, durch den
Auslaßdruck erzeugte Kraft sowie die Kraft der Druckfeder 23 zu überwinden, öffnet
die zweite Ventileinrichtung und läßt einen weiteren ungeminderten Druckaufbau am
Auslaß zu (Punkt B in Fig. 3).
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Bei beladenem Fahrzeug wird die erforderliche Fahrzeugverzögerung
erst bei einem höheren einlaßseitigen Bremsdruck erreicht (Punkt A* in Fig. 3);
das Öffnen der zweiten Ventileinrichtung erfolgt bei der durch die Kraft der Druckfeder
23 vorgegebenen Druckdifferenz zwischen Einlaß- 20 und Auslaßöffnung 9 (Punkt B*
in Fig. 3).
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Bei Ausfall eines der Bremskreise eines Zweikreis-Bremssystems (des
Vorderachskreises bei sogenannter Schwarz-Weiß-Aufteilung oder eines der beiden
Bremskreise bei sogenannter Diagonal-Aufteilung) wird die erforderliche Fahrzeugverzögerung
erst bei einem noch höheren Eingangsdruck beim Punkt A** in Fig. 3 und das Öffnen
der zweiten Ventileinrichtung beim Punkt B** erreicht.
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In Fig. 2 ist der Tandemhauptzylinder 4 eines diagonal geteilten Zweikreis-Bremssystems
gezeigt, bei dem jeweils ein Rad der Vorderachse mit ungemindertem Bremsdruck und
das diagonal gegenüberliegende Rad mit gemindertem Bremsdruck versorgt wird. In
dem ersten der beiden Bremskreise ist die Bremsdrucksteuereinheit 40 angeordnet,
während in dem anderen Bremskreis die Bremsdrucksteuereinheit 41 angeordnet ist;
die Minderung setzt in beiden Bremskreisen verzögerungsabhängig ein.
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Die Durchbrüche oder Öffnungen 20 müssen so angeordnet sein, daß die
Strömungskräfte über einen möglichst weiten Viskositäts-, Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeitsbereich
die Kugel 13 nicht wesentlich beeinflussen; andererseits die Kugel 13 aber in einer
Art Schwebezustand halten, so daß sie auf die bei Bremsen wirkende Verzögerungskraft
gut reagiert. Eine zusätzliche Beeinflussung kann dadurch erfolgen, daß der Fluidstrom
vor dem Kugelsitz umgelenkt wird, wobei eine geringe Strömungskraft gegen die Schließrichtung
erzeugt wird.