DE4125842A1 - Lastabhaengiger bremskraftregler mit elektromagnetischer steuerung des schliessdruckes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskraftregler ge­ mäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 30 02 006 ist ein gattungsgemäßer Bremskraft­ regler bekannt. Dieser weist eine Gehäusebohrung mit einem axial verschiebbaren Stufenkolben auf, welcher mit seinem kleineren Durchmesser abgedichtet in einen druckmittelfreien Raum ragt und mit seinem größeren Durchmesser dichtend an der Bohrungswand anliegt. Dadurch unterteilt der Stufenkolben die Bohrung in einen Einlaß- und einen Auslaßraum, welche über ein Regelventil im Stufenkolben miteinander verbindbar sind. Bei drucklosem Einlaßraum wird das Ventil von einem Ventil­ stößel offengehalten, der an einer die Bohrung begrenzenden Stirnwand im Anschlag ist.

Der in den druckmittelfreien Raum ragende Abschnitt des Stu­ fenkolbens wird von der Druckkraft einer Regelfeder zur Bohrung hin beaufschlagt. Auf der dem Stufenkolben abge­ wandten Seite der Steuerfeder ist ein Elektromagnet mit einem Stößel angeordnet, von welchem - abhängig von der an die Mag­ netspule angelegten Spannung - die Vorspannung der Regelfeder variiert werden kann, in dem diese mehr oder weniger durch den Stößel zusammengedrückt wird.

Bei stark komprimierter Regelfeder wirkt auf den Stufenkolben eine große Druckkraft, so daß er sich erst bei großem Druck gegen diese Druckkraft verschiebt und ein Schließen des Re­ gelventils erlaubt. Bei nur schwach komprimierter Regelfeder liegt der Schließdruck entsprechend niedriger.

Allerdings sind zum Zusammendrücken der Regelfeder ver­ gleichsweise große Stellkräfte erforderlich, die nur durch ein starkes Magnetfeld aufgebracht werden können. Die Folge sind hohe Spannungen und große Spulen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Bremskraftregler mit elektromagnetischer Steuerung des Schließdruckes zu schaffen, bei welchem nur niedrige Stell­ kräfte des Elektromagneten benötigt werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeich­ nenden Teils des Hauptanspruchs.

Das Prinzip der Erfindung liegt also darin, daß das Stell­ glied nicht gegen die Druckkraft der Regelfeder arbeiten muß, so daß schon kleine Stellkräfte zur lastabhängigen Einstellung des Schließdruckes ausreichen.

Die Anordnung der Regelfeder zwischen zwei gehäusefesten An­ schlägen stellt eine einfache konkrete Ausgestaltung dar.

In dem für die Regelfeder eine progressive Kennlinie gewählt wird und der Regelkolbenhub bis zur Beaufschlagung durch die Regelfeder durch das Stellglied variierbar ist, ist je nach Beladung des Fahrzeugs ein unterschiedlicher Kolbenhub gegen die Regelfeder erforderlich, bis der Ventilschließweg über­ wunden ist. Das heißt, daß die Regelfederspannung beim Schließen des Ventils und somit auch der erforderliche Schließdruck von der Position des Stellglieds abhängen.

Vorteilhafterweise werden Ventilschließweg, Regelkolbenhub und Anordnung der gehäusefesten Anschläge so gewählt, daß der Regelkolben immer spätestens unmittelbar vor Überwindung des Ventilschließweges von der Regelfeder beaufschlagt wird, so daß auch ein Defekt der elektrischen Ansteuerung nicht dazu führen kann, daß das Regelventil sich schon bei kleinen Drüc­ ken schließt. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form anhand von drei Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Bremskraftregler;

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt desselben Bremskraftreglers in drucklosem Zustand bei schwerbeladenem Fahrzeug;

Fig. 3 zeigt denselben Ausschnitt des drucklosen Bremskraft­ reglers bei leicht beladenem Fahrzeug.

Fig. 1 stellt die Anordnung der Funktionselemente dar, unmit­ telbar nachdem die Beaufschlagung des Regelkolbens durch die Kraft der Regelfeder eingesetzt hat. Die linke Bildhälfte entspricht einer schweren Beladung mit erhöhtem Schließdruck, während die rechte Bildhälfte einer leichten Beladung zuzu­ ordnen ist.

Der Bremskraftregler 1 weist im Gehäuse 2 eine dem Stand der Technik entsprechende Regeleinheit auf. Diese besitzt in der Bohrung 3 den gestuften Regelkolben 4, der mit seinem dicker­ en Abschnitt 5 den Einlaßraum 7 vom Auslaßraum 8 abdichtet und mit seinem dünneren Abschnitt 6 vom Einlaßraum 7 abge­ dichtet in den druckmittelfreien Raum 9 ragt. Im Abschnitt 5 besitzt der Regelkolben 4 eine Axialbohrung 10, in welcher das Ventilschließglied 11 angeordnet ist und von der Druckfe­ der 12 zum Ventilsitz 13 hin beaufschlagt wird. Ventil­ schließglied 11 und Ventilsitz 13 bilden das Regelventil. So­ lange der Druck im Einlaßraum 7 unter dem Schließdruck des Regelventils liegt, hält der Ventilstößel 14 das Ventil­ schließglied 11 auf Abstand vom Ventilsitz 13.

Alle zur Einstellung des Schließdruckes dienenden Elemente kommen nicht mit Druckmittel in Berührung.

Der dargestellte Bremskraftregler ist in Twin-Bauweise ge­ fertigt, das heißt eine zweite identische Regelanordnung be­ findet sich nicht sichtbar hinter der ersten. Beide Regel­ kolben werden durch den gemeinsamen Waagebalken 15 angesteu­ ert, der zwischen den Regelkolben kippbar am Steuerstößel 16 anliegt. Bei Einfachreglern erübrigt sich der Waagebalken 15, und Steuerstößel 16 wirkt dann direkt auf den Regelkolben 4 ein. Soweit ist dieser Bremskraftregler durch den Stand der Technik nachgewiesen.

Mit dem Steuerstößel 16 ist der Hohlzylinder 17 fest verbun­ den. Die Innenwand des Holzylinders 17 besitzt zum offenen Ende hin die konische Erweiterung 18. Der Hohlzylinder 17 ragt in den Federtopf 19, der sich aus der inneren zylin­ drischen Wand 20, der äußeren zylindrischen Wand 21, dem ringförmigen Boden 22, der die Wände 20 und 21 an ihrem dem Regelkolben 4 abgewandten Ende verbindet, sowie dem Teller­ rand 23, der am anderen Ende der äußeren Wand 21 angebracht ist und welcher von der Regelfeder 24 belastet wird, zusammen.

Im Ruhezustand wird die axiale Länge der Regelfeder 24 durch die an das Gehäuse 2 angestemmte Gehäusehülse 25 einerseits und die zwischen Gehäusehülse 25 und Gehäuse 2 eingeklemmte Ringplatte 26 andererseits anschlagmäßig begrenzt.

Die innere Wand 20 des Federtopfes 19 besitzt radiale Durch­ brüche 27, in denen radial beweglich die Kugeln 28 gelagert sind.

In die Mitte des Federtopfes 19 ragt der Ankerstößel 29, der am Magnetanker 30 befestigt ist. Dieser liegt axial ver­ schiebbar im Innern der Spule 31 und wird bei stromloser Spu­ le 31 durch die Druckfeder 33 vom verstemmten Magnetkern 32 weg in Richtung auf den Regelkolben 4 hingedrückt. Verglichen mit der Regelfeder 24 ist die Druckfeder 33 sehr schwach und kann durch die bei stromdurchflossener Spule auf den Magnet­ anker 30 ausgeübte Kraft leicht zusammengedrückt werden.

Der Ankerstößel 29 setzt sich zusammen aus einem dicken zy­ lindrischen Abschnitt 34, dessen Durchmesser nahezu dem In­ nendurchmesser der inneren Wand 20 entspricht, einer ko­ nischen Verjüngung 35, deren Neigungswinkel zur Achse 36 kleiner ist als der der konischen Erweiterung 18 des Hohl­ zylinders 17, und aus einem dünnen zylindrischen Abschnitt 37, dessen Abstand zum Hohlzylinder 17 etwa so groß ist wie der Durchmesser der Kugeln 28.

Diese räumliche Anordnung ermöglicht die im folgenden be­ schriebene Funktionsweise. Dazu werden zunächst Fig. 2 und die linke Bildhälfte von Fig. 1 betrachtet, welche beide für eine schwere Fahrzeugbeladung gelten.

Bei unbetätigter Bremse - entsprechend Fig. 2 -, das heißt bei drucklosem Einlaßraum 7, ist der Regelkolben 4 ganz zu­ rückgefahren, und mit ihm der Steuerstößel 16 mitsamt dem Hohlzylinder 17. Der Tellerrand 23 des Federtopfes 19 wird von der Regelfeder 24 an der Ringplatte 26 im Anschlag gehal­ ten. Bei schwerer Beladung führt die Spule 31 nur schwachen Strom, so daß der Magnetanker 30 sich mit dem Ankerstößel 29 weit aus der Spule 31 in den Federtopf 19 hineinschiebt. Dem­ entsprechend liegen die Kugeln 28 in einem dickeren Axialbe­ reich der Verjüngung 35.

Sobald im Einlaßraum 7 Druck aufgebaut wird, setzt sich der Regelkolben 4 - nach Überwindung möglicher Reibkräfte - zur Spule 31 hin in Bewegung, da die Regelfeder 24 im Anschlag liegt und noch nicht auf den Regelkolben 4 wirkt. Weil die Kugeln 28 radial weit außen liegen, kommt die Erweiterung 18 des Hohlzylinders 17 aber schon nach kurzem Weg in Eingriff mit dem Federtopf 23. Ab dieser Position gemäß Fig. 1 wirkt auf den Regelkolben 4 die Regelfeder 24 sowie die gegen die Regelfeder 24 zu vernachlässigende Druckfeder 33. Bis der Re­ gelkolben 4 den Ventilschließweg zurückgelegt hat, das heißt den Weg, bis der Ventilstößel 14 das Ventilschließglied 11 nicht mehr vom Ventilsitz 13 abhebt, muß die Regelfeder 24 weiter zusammengedrückt werden. Ihre progressive Kennlinie bewirkt, daß auf den Regelkolben 4 nach zurückgelegtem Ven­ tilschließweg eine wesentlich größere Druckkraft einwirkt als unmittelbar nach dem Eingriff von Hohlzylinder 17 mit Feder­ topf 23. Der Schließdruck ist somit erhöht. Dadurch, daß die Verjüngung 35 und die Erweiterung 18 in Richtung der Kraft der Regelfeder 24 spitzwinklig aufeinander zulaufen - bedingt durch die unterschiedlichen Neigungswinkel zur Achse 36 -, wird ein Formschluß erzielt, der ein Durchrutschen der Kugeln 28 mit dem Federtopf 19 auf den Steuerstößel 16 zu verhindert.

Bei schwach beladenem Fahrzeug ist der Spulenstrom stärker. Der Magnetanker 30 wird ins Innere der Spule 31 gezogen, so daß die radiale Verschiebung der Kugeln 28 nach innen von ei­ nem dünneren Bereich der Verjüngung 35 begrenzt wird. Bei drucklosem Einlaßraum entsprechen hier die axialen Positionen gemäß Fig. 3 von Kugeln 28, Federtopf 23, Regelfeder 24 und Hohlzylinder 17 samt Steuerstößel 16 denen in Fig. 2.

Bei Druckaufbau fährt auch hier der Regelkolben bis zum Ein­ griff mit der Regelfeder 24 gemäß der rechten Hälfte von Fig. 1. Durch die weiter innen liegenden Kugeln 28 ist dieser Weg aber länger als bei schwer beladenem Fahrzeug und nur um weniges kürzer als der Ventilschließweg. Daher ist die auf den Regelkolben einwirkende Federkraft beim Schließen des Regelventils 11/13 nur wenig größer als die durch die Position der Ringplatte 26 definierte Vorspannung der Regel­ feder 24. Der Schließdruck ist demzufolge niedrig.

Die Bedeutung der als Anschlag dienenden Ringplatte 26 wird klar, wenn man sich einen Lastwechsel von leichter zu schwe­ rer Fahrzeugbeladung vorstellt. Angenommen, der Einlaßraum 7 sei drucklos, der Regelkolben 4 und der Ankerstößel 29 seien auf größtmöglichem Abstand voneinander. Ohne die Ringplatte 26 würde der Federtopf 13, der Kraft der Regelfeder 24 fol­ gend, bis auf Anschlag am Hohlzylinder 17 fahren. Die Kugeln 28 lägen, wenn sie nicht sogar aus ihren Durchbrüchen 27 her­ ausfielen, so eng zusammengerückt, daß es unmöglich wäre, bei einer folgenden Fahrzeugbeladung den Ankerstößel 29 der Beladung entsprechend in das Innere des Federtopfes 19 zu schieben. Nur durch die Ringplatte 26 wird diese Schwierig­ keit behoben.

Bezugszeichenliste

 1 Bremskraftregler
 2 Gehäuse
 3 Bohrung
 4 Regelkolben
 5 Abschnitt
 6 Abschnitt
 7 Einlaßraum
 9 Raum
10 Axialbohrung
11 Ventilschließglied
12 Druckfeder
13 Ventilsitz
14 Ventilstößel
15 Waagebalken
16 Steuerstößel
17 Hohlzylinder
18 Erweiterung
19 Federtopf
20 Wand
21 Wand
22 Boden
23 Tellerrand
24 Regelfeder
25 Gehäusehülse
26 Ringplatte
27 Durchbrüche
28 Kugeln
29 Ankerstößel
30 Magnetanker
31 Spule
32 Magnetkern
33 Druckfeder
34 Abschnitt
35 Verjüngung
36 Achse
37 Abschnitt

Claims (6)

1. Lastabhängiger Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit mindestens einem in einem Gehäu­ se verschiebbar angeordneten, gestuften Regelkolben, mit einem Regelventil zwischen einem Einlaßraum und einem Auslaßraum, welches bei drucklosem Einlaßraum geöffnet ist und unter Druck durch Hub des Riegelkolbens über ei­ nen Ventilschließweg hinaus schließbar ist, mit einer vorgespannten Druckfeder als Regelfeder, die dem Schlie­ ßen des Regelventils entgegen wirkt, und mit einem elek­ tromagnetisch betätigten Stellglied, durch dessen Posi­ tion der Schließdruck des Regelventils lastabhängig ein­ stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei drucklosem Einlaßraum (7) unabhängig vom Beladungszu­ stand des Fahrzeugs das Stellglied (29) zu keiner Zeit von der Kraft der Regelfeder (24) beaufschlagt ist, son­ dern nur von Kräften, die ausschließlich der lastabhäng­ igen Positionierung des Stellglieds (29) dienen.

2. Bremskraftregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Regelfeder (24) unabhängig vom Beladungszustand des Fahr­ zeugs ist und durch zwei gehäusefeste Anschläge (25, 26) bestimmt ist.

3. Bremskraftregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (24) eine progressive Kennlinie besitzt und daß das Stellglied (29) durch Verschiebung festlegt, bei welchem Hub des Regel­ kolbens (4) eine axiale Beaufschlagung des Regelkolbens (4) durch die Kraft der Regelfeder (24) einsetzt.

4. Bremskraftregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Re­ gelkolbens (4) bis zur Beaufschlagung durch die Regelfe­ der (24) immer größer als null und kleiner der Ventil­ schließweg des Regelventils (11/13) ist.

5. Bremskraftregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß das elektromagnetisch betätigte Stellorgan eine elektrische Spule (31) aufweist, in deren Kern ein Mag­ netanker (30) verschiebbar geführt ist, an welchem ein Steuerstößel (29), bestehend aus einem ersten zylin­ drischen Abschnitt (34), einer konischen Verjüngung (35) und einem zweiten zylindrischen Abschnitt (36) mit klein­ erem Durchmesser als dem des ersten befestigt ist,
• b) daß dieser Steuerstößel (29) zum Teil in einen Feder­ topf (19) ragt, der eine innere und eine äußere zylin­ drische Wand (20, 21) besitzt, welche Wände (20, 21) über einen ringförmigen Boden (22) an ihren spulenseitigen En­ den miteinander verbunden sind, wobei die äußere Wand (21) an dem der Spule (31) abgewandten Ende einen nach außen gerichteten Tellerrand (23) besitzt, auf den die Regelfeder (24) einwirkt und der bei drucklosem Einlaß­ raum (7) an einem der gehäusefesten Anschläge (25, 26) anliegt, und wobei die innere zylindrische Wand (20) mit radialen Durchbrüchen (27) versehen ist, in denen jeweils eine Kugel (28) radial beweglich gelagert ist und
• c) daß in den Zwischenraum zwischen äußerer Wand (21) und innerer Wand (20) zumindest zum Teil ein Hohlzylinder (17) ragt, dessen Innendurchmesser sich zur Spule hin ko­ nisch erweitert (Erweiterung 18) und welcher Hohlzylinder (17) an seinem der Spule (31) abgewandten Ende fest mit einem Steuerstößel (16) zur Beaufschlagung des Regelkol­ bens (4) verbunden ist.

6. Bremskraftregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der konischen Verjüngung (35) des Steuerstößels (29) kleiner ist als der Winkel der konischen Erweiterung (18) des Hohl­ zylinders (17).