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DE7222238U - Hydraulisches steuerventil fuer blockierregelsysteme bzw. gleitschutzeinrichtungen fuer kraftfahrzeuge

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Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1976-07-08
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PATENTANWÄLTE

DR.- ING. H. FINCKE Dl PL.- ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER DR. rer. nat. R. KNEiSSL

Patentanwälte Dr Findce Bohr Slaeger 8 München S · MOllerilraOe 31

8 MÖNCHEN 5, MOIIerslraße 31 Fernruf. (089) "16 60 iO Telegramme: Claims München Te!». 523?03 claim d

29. Januar 1976

Mappe No. 9151 " B/H. BiIIe in dor Antwort angeben

1«· 1 Α τ Söciecä per Azioni Corso Giovanni Agnelli 200, Turin / ITALIEN

"Hydraulisches Steuerventil rfr Blockierregelsysteme bzw. Gleitschutzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge"

PRIORITÄT: ITALIEN Nr. 69OI8-A/7I vom 1k .Juni 1971

Die Neuerung betrifft ein hydraulisches Steuerventil für Blockierregelsysteme bzw. Gleitschutzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge von besonders gedrängter und wirksamer Bauform.

Hydraulische Blockierregelsysteme bzw. Gleitschutzeinrichtungen für die Räder eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Bei einem solchen System sind gesonderte hydraulische Verteilervorrichtungen vorgesehen^ welche durch Leitungen so verbunden sind, daß zwei

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Betriebsarten der Bremsanlage in Abhängigkeit von dem Grad der Haftung der Pahrzeugräder auf dem Boden, über welchen sich das Fahrzeug bewegt, erhalten werden, so daß ein zufriedenstellendes Verhalten der Bremsanlage über verschiedenen Arten von Boden erzielt v/erden kann und ein übermäßig ruckartiges Fahren auf trockenem Boden vermieden wird, jedoch gleichzeitig eine ausreichende Empfindlichkeit auf nassem und schlüpfrigem Boden erreicht wird.

Bei den bisherigen Bauformen sind jedoch zahlreiche Ventile vorgesehen, die eine große Zahl von Verbindungsleitungen und verschiedene Dämpfungseinrichtungungen und andere Bauelemente erfordern, so daß sie kompliziert und sperrig sind und außerdem viel Zeit für den Zusammenbau notwendig machen, so daß sie teuer sind. Darüber hinaus unterliegen die bekannten Bauformen einem starken Verschleiß, so daß die Gefahr einer Beschädigung ziemlich groß ist.

Aufgabe der Neuerung ist daher die Ausbildung eines hydraulischen Steuerventils der vorliegenden Art, das in zwei Arten je nach dem Straßenzustand betrieben werden kann, verhältnismäßig klein ist und bei herabgesetzten Herstellungskosten leicht in eine Bremsanlage mit kurzer Einbauzeit eingebaut werden kann. Außerdem soll das Steuerventil sich leicht in bestehende Bremsanlagen einbauen lassen, die noch nicht mit einem Blockierregelsystem bzw. einer Gleitschutzeinrichtung ausgerüstet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Neuerung aus von einem hydraulischen Steuerventil für Blockierregelsysteme bzw. Gleitschutzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einer Einlaßöffnung zur Verbindung mit einer Druckmittelquelle, einer Auslaßöffnung zur Verbindung mit einer Radbremse, einer Verdrängungsöffnung zur Verbindung mit einem Druckmittelbehälter,

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und einem Steuereingang zur Verbindung mit einer Gleitschutzregeleinrichtung, die in Tätigkeit tritt, wenn sich das gebremste Rad in einem beginnenden Blockierzustand befindet, um ein Signal an den Steuereingang des Verteilers abzugeben, ferner mit einem Kolben, der in der einen Richtung längs eines Zylinders durch eine Feder bestimmter Steifigkeit in einer ersten Stellung gehalten und der in eine zweite Stellung beweglich ist j wenn der Bremsdruck die erwähnte bestimmte Steifigkeit der Feder überweindet, und mit einer Kammer, die mit der Verdrängungsöffnung in Verbindung steht.

Die Neuerung kennzeichnet sich bei einem derartigen Steuerventil durch ein Ventilverschlußstück, das durch eine Belastungsfeder zum Schließen der Verbindung zwischen der Kammer und der Verdrängungsöffnung beweglich ist und in einer solchen Stellung gehalten wird, daß die erwähnte Verbindung durch den Kolben in dessen erster Stellung ermöglicht wird, ein erstes Ventil, das durch eine Magnetspule gesteuert wird, mit dem Steuereingang verbunden ist und normalerweise eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung, der Auslaßöffnung und dem Zylinder, in welchem der Kolben gleitbar ist, ermöglicht und das in Tätigkeit tritt, um die erwähnten Verbindungen zu unterbrechen und eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung und der erwähnten Kammer bei der Erregung der Magnetspule herzustellen, ein Drosselorgan zwischen der Einlaßöffnung und dem ersten Ventil, eine Dämpfungseinrichtung in unmittelbarer Verbindung mit der Kammer und in gedrosselter Verbindung mit der Verdrängungsöffnung, und ein zweites Ventil, welches durch eine Magnetspule gesteuert wird, mit dem Steuereingang in Verbindung steht, normalerweise eine unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer und der Verdrängungsöffnung zuläßt und bei der Erregung der Magnetspule in Wirkung tritt, um eine solche Verbindung zu verhindern.

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'. Vorteilhaft v/eist dabei die Dämpfungseinrichtung eine Kammer

, auf, die ein mit einem kompressiblen Medium gefülltes Kissen

j enthält.

I Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung in

I > Verbindung mit den schematischen Zeichnungen näher beschrie-

J₁ ben.

J; In den Zeichnungen zeigen:

I
i
j Fig. 1 eine im wesentlichen, schematische Darstellung einer

I Gleitschutzeinrichtung,

I Fig. 2 eine Aeisicht teilweise in schematischer Darstellung J und teilweise im axialen Schnitt einer hydraulischen

j Gleitschutzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform

j der Neuerung,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, welcher einen Teil der Ausführungsform riach Fig. 2 zeigt,

Fig. 4 und 5 die Erläuterung der Änderung des Bremsdruckes des in Fig. 1 dargestellten Systems in Abhängigkeit von. der Zeit anhand einiger typischer Fälle.

In den Zeichnungen ist mit 10 eine Druckmittelquelle bezeich-

net, die Druckmittel aus einem Behälter 11 über eine Leitung ; aufnehmen und an eine Leitung Ik unter der Steuerung eines Pe-

¹ dals l6 weitergeben kann, dessen Betätigung den erzeugten Druck

regelt. In der Praxis kann die Druckmittelquelle 10 durch einen ' hydraulischen Hauptzylinder gebildet werden, wie er in den

' meisten herkömmlichen hydraulischen Bremsanlagen vorgesehen

j ist.

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Der Druck in der Leitung 14 wird einem hydraulischen Verteiler 20 zugeführt, der normalerweise das Druckmittel über eine Leitung 101 einem Bremsbetätigungsorgan 100 zuführt, welches mit einer Bremstrommel oder -scheibe 102 zusammenwirkt, die zur Drehung mit einem Rad (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Verteiler 20 ist betätigbar, um das Druckmittel aus der Leitung 101 zum Behälter 11 über eine Leitung 19 zu verdrängen, wenn er ein elektrisches Steuersignal von einer Gleitschutzregeleinrichtung 103 erhält, die mit einem Signal_? welches die Augenblicksgeschwindigkeit des Rades darstellt, von einem tachometrischen Organ 10*! gespeist wird.

Die Gleitschutzregeleinrichtung 103 kann von beliebiger geeigneter Art sein, die in Tätigkeit tritt, um immer dann ein elektrisches Signal abzugeben, wenn das Rad, mit welchem das tachometrische Organ 104 verbunden ist, sich in einem Zustand beginnenden Blockierens befindet, wobei die Kriterien für das Erkennen dieses Zustandes an sich bekannt sind und daher hier nicht weiter beschrieben werden. Ein Beispiel für eine elektronische Gleitschutzregeleinrichtung wie die Einrichtung 103 ist in dem italienischen Patent ... (italienische Patentanmeldung Nr. 67 O85-A/7O) beschrieben. In Fig. 2 und 3, welche eine Ausführungsform des Verteilers 20 von Fig. 1 im axialen Schnitt bzw. im Querschnitt mit Einzelheiten darstellen, kann die Leitung 14 mit einer Öffnung 21 verbunden werden, welche über eine feste Drosseleinrichtung 22 mit einem Kanal 23 verbunden ist, der zu einem Eingangskanal eines elektrisch betätigbaren Dreikanalventils 24 führt. Solche Ventile werden nachfolgend als "Magnetventile" bezeichnet. Die normale ("entregte") Stellung des Magnetventils 24 ist der-

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art, daß der Kanal 23 mit einem Auslaßkanal des Magnetventils verbunden ist, der mit der Leitung 101 verbunden werden kann, welche zum Bremsbetätigungsorgan 100 führt, so daß die Leitung 14 normalerweise mit dem Bremsbstätigungsorgan 100 verbunden ist, wie in Pig. I beschrieben.

Das Magnetventil 24 besitzt zwei weitere Eingangskanäle 2^a und 25· Der Kanal 25 ist normalerweise geschlossen und steht über einen Kanal 26 mit einer oberen Kammer 27 eines Zylinders 28 in Verbindung. Innerhalb des Zylinders 28 befindet sich ein Ventilverschlußstück ¹JO, dessen Durchmesser kleiner als der des Zylinders ist, wodurch ein ringförmiger Kanal 29 zwischen dem Verschlußstück und der Wandung des Zylinders erhalten wird. Der ringförmige Kanal 29 bildet einen Teil eines Weges aus dem Kanal 26 über eine ringförmige Kammer 30 und einen Kanal 31 zu einem Verdrängungskanal 32, der mit dem Behälter 11 über die Leitung 19 verbunden ist.

Die obere Kammer 27 steht ferner mit einer Dämpfungseinrichtung 34a in Verbindung, die ein Kissen 34 aus Kunststoff auf v/eist, das ein Medium von noher Kompressibilität enthält₃ das beispielsweise das Material sein kann, welches unter der Warenbezeichnung FREON 20 in den Handel gebracht v/ird, odej¹ Stickstoff, ein anderes

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Fluid von ähnlichen Eigenschaften kann auch in Frage kämmen. Die Verbindung der oberen Kammer 27 mit der Dämpfungseinrichtung besteht durch eine perforierte Scheibe 27a. Das Kissen 3^ ist von einem Deckel 3^b begrenzt, der durch einen Dichtungsring 3^c abgedichtet und in seiner Stellung durch eine ringförmige Scheibe 3^d gehalten wird, die durch Schrauben 3^e befestigt ist. Die Kammer, in

T.r Ct- ~l t~* f"» Λ ">o Λ *-\ c· "\Z -ι ο C" Ct. >-» "^. /1 c*. V* "i~ Vi elf o. V\ -» c 4- r» *4~ λ V» -f- -f* /■% -vi *-^ *^ -y^ i-r» -ι -f*

r» ν- _»_ viiv JL üüu ü. _^ O O-»j. i i ^^-: -^,iiviiiii vuii _z_o %-■ ^ C UCj-ü; J-Ox üv i iii-i. \/ dem Verdrängungskanal 32 durch einen Kanal 35 in Verbindung, der eine der Drosselstelle 22 ähnliche Drosselstelle 33 enthält.

In der normalen Stellung des Magnetventils 2h steht der Kanal 23, der mit dem Bremsbetätigungsorgan 100 verbunden ist, ferner mit einem Kanal 37 in Verbindung, welcher über eine Öffnung 38 mit einem Zylinder 28 verbunden ist, in welchem ein Kolben 39 gleitbar ist, dessen eines Ende 40a am Ventilverschlußstück 40 anliegt, welches gegen das Ende 40a durch eine schwache Feder hl belastet ist. Die Feder hl stützt jich unter Druckvorspannung zwischen dem Verschlußstück ho und der perforierten Scheibe 27a ab. Das andere Ende des Kolbens ist mit einem erweiterten Kopf h2 ausgebildet, der gegen die Innenseite des Endes einer Hülse hj> anliegt, welche mit einem ringförmigen radialen Flansch hj»a ausgebildet ist, der gegen eine Wand Ί^ des Verteilers durch eine Feder 145 von hoher

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Federsteifigkeit gehalten wird. Die Feder 145 steht unter Druckvorspannung zwischen dem Flansch 43a und dem Grund eines Napfes 146, welcher an den Körper des Verteilers durch Schrauben 147 angeschraubt ist.

Das Druckmittel kann aus dem Kanal 37 durch die Öffnung 38 frei in den Zylinder 23 strömen, da der Kolben 39 in diesem Teil des Zylinders einen Durchmesser hat., der kleiner als derjenige des Zylinders 28 ist. Das Druckmittel kann daher auf die Ringflächen 39a des enveiterten Kopfes 42 des Kolbens 39 wirken.

Ein normales Bremsen, d.h. wenn die Gleitschutzregeleinrichtung 103 während des Bremsvorgangs nicht in Tätigkeit tritt, hat eine Druckerhöhung in der Leitung 14 infolge der Betätigung der Druckquelle 10 unter der Steuerung des Pedals 16 zur Folge. Druckmittel tritt daher in den Verteiler 20 durch die Öffnung 21 und das Drosselorgan 2."? ein und gelangt durch den Kanal 23 des Magnetventils 24 zur Leitung 101, was eine allmähliche Druckerhöhung am Bremsbetätigungsorgan 100 zur Folge hat. Gleichzeitig nimmt das Druckmittel über die Leitungen 24a und 37 seinen 'Weg durch die öffnung 38 und wirkt auf die ringförmige Fläche 39a des Kopfes 22 des Kolbens 39· Wenn der Druck des Druckmittels auf die Fläche 39a, der gleich dem auf das bremsbetätigungsorgan 100 ausgeübten Druck ist, unterhalb

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eines Schwellenwertes bleibt, der durch die Steifigkeit der Feder 145 bestimmt wird, ist die Veränderung des Bremsdruckes,wie in Fig. 4 durch die Linie AB gezeigt.

Wenn das Pedal l6 freigegeben wird, kehrt das Druckmittel aus dein Bremsbetätigungscrgan 100 über die Leitung 10I₃ das Magnetventil 2¹I, den Kanal 23, das Drosselorgan 22, die öffnung 21, die Leitung 14 zur Druckmittelquelle 10 und über die Leitung 12 zum Behälter 11 zurück. Der Druck verringert sich daher mit einer ähnlichen Geschwindigkeit wie die, mit v/elcher d Iv Druck beim Anziehen der Bremsen zunahm, wie durch die Linie BC in Fig. 4 gezeigt.

Wenn während eines Bremsvorgangs der Druck des Druckmittels auf das Bremsbetatigungsorgan 100 und damit auch auf die Fläche 39a des Kopfes 42 des Kolbens 39 den mit P bezeichneten Schwellenwert der Feder 1*15 übersteigt, der beispielsweise bei etwa 25 Atmosphären liegen kann, wird durch den Druck des Druckmittels auf den Kopf 42 der Kolben 39 nach unten (gesehen in Fig. 2) entgegen der Wirkung der Feder 145 gedrückt. Durch diese Bewegung des Kolbens 39 wird, das Fassungsvermögen des Zylinders 28 wirksam erweitert, so daß dieser teilweise als Dämpfungszylinder arbeitet. Gleichzeitig ermöglicht die Bewegung des Kolbens 39, daß das Ventilverschlußstück 40 durch die Feder 41 so bewegt wird, daß die ringförmige Kammer 31

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geschlossen wird. Daher nimmt der Bremsdruck, nachdem er in der gleichen Weise wie beim normalen Bremsen auf den Druck P zugenommen hat, wie durch die Linie DE in Fig. '! gezeigt, nachfolgend oberhalb dieses Druckes mit einer geringeren Geschwindigkeit zu, wie durch die Linie EP in Fig. *t gezeigt.

Wenn die Bremse gelöst wird, kehrt das Bremsmittel in der gleichen V/eise wie vorangehend beschrieben zurück und fällt der Druck ab, wie durch die Linie FG in Fig. gezeigt. Wenn der Druck unter den Schwellenwert P der Feder 1^5 abfällt, bewegt die Kraft der letzteren den Kolben 39 und die Hülse ^l3 in die ursprüngliche Stellung zurück.

Wenn die Gleitschutzregeleinrichtung 103 beim Bremsen in Tätigkeit tritt, wird der Verteiler 20 in einer von zwei verschiedenen Arten je nachdem wirksam, ob der Bremsdruck höher als der Schwellenwert P ist. Der Druck

P ist so gewählt, daß er höher als der Bremsdruck ist, der normalerweise erforderlich ist, um die Räder des Fahrzeugs beim Bremsen über Flächen geringer Haftung, wie nasse oder eisige Flächen, zum Gleiten zu bringen. Diese Eichung muß natürlich für den Typ des Fahrzeugs bestimmt werden, das mit der Gleitschutzeinrichtung ausgerüstet werden soll.

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Wenn der Bremsdruck unterhalb des Schwellenwertes P

liegt und das tachometrische Organ 104 einen Zustand beginnenden Blockierens des Rades anzeigt, arbeitet der Verteiler wie folgt:

Die Regeleinrichtung 103 gibt ein Signal an die Magnetspulen der Ventile 24, 45 ab, wodurch die beiden Ventile in ihre zweiten Stellungen gebracht werden, wobei durch die Bewegung des Ventils 24 der Kanal 23 geschlossen wird und die Kanäle 25 und 24a mit der Leitung 101 verbunden werden, so daß das Druckmittel aus dem Bremsbetätigungsorgan 100 über das Magnetventil 24, den Kanal 25, den Kanal 26, die obere Kammer 27, den ringförmigen Kanal 29, die Ringkammer 30 und über den Kanal 31 zum Verdrängungskanal 32 und damit zum Behälter 11 austritt. Der Durchlaß durch das Magnetventil 45 von der Leitung 46 zur Leitung 47 wird in der Tat durch das Signal aus der Gleitschutzregeleinrichtung 103 unterbrochen, jedoch wird hierdurch der Druckaustritt in diesem Falle nicht beeinträchtigt, welcher Austritt daher in direkter Weise stattfindet, wie durch die Linie LM in Fig. 5 gezeigt .

Wenn ein Blockieren des Rades beim Bremsen stattfindet und der Druck auf die Bremsen den Eichschwellenwert P der Feder 145 überschreitet, arbeitet der Verteiler in anderer Weise, wie nachfolgend beschrieben. Wie er-

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wähnt j wird aer Kolben 3'J abwärts bewegt, wenn der Druck

P überschritten wird und verschließt das Ventilverschlußo

stück 4ü die ringförmige öffnung 29.

Wenn die Gleitschutz-Regeleinrichtung IO3 in Tätigkeit tritt, wird der Bremsdruck in die Kammer 27 abgeleitet, jedoch gelangt, da die direkte Verbindung mit dem Ver— ürängungskanal 32 nun durch das Ventilverschlußstück 40 unterbrochen ist, das Druckmittel zur Dämpfungseinrichtung, \ielche durch das Kissen 3'I gebildet wird, und füllt die Kammer, in der sich das Letztere befindet. Dies hat einen raschen Druckabfall um einen gegebenen Teilbetrag im Bremsdruck zur Folge. Das Druckmittel tritt daher durch das Drosselorgan 33 zum Behälter 11 über den Kanal 32 aus, wie vor.

Der Druck fällt daher ab, wie durch die Linie PR in Fig. gezeigt, bis er den Schwellenwertdruck P erreicht, welcher der Eichschwelle der Feder l45 entspricht. Die Feder 145 streckt sich daher und drückt den Kolben 39 nach oben, so daß das Verschlußstück 40 erneut geöffnet und wieder eine unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer 27 und dem Verdrängungskanal· 32 aufgenommen wird. Vom Punkt R in Fig. 5 ab nimmt der Bremsdruck wieder extrem rasch ab, wie durch die Linie RS gezeigt.

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ns kommt natürlich bei beiden Betriebsarten oft vor, daß die Ableitung des Bremsdruckes durch die Gleitsehutzregeleinrichtung nicht so lange andauert, bis ein vollständiges Lösen des Bremsdruckes erhalten wird, wie in den Zeichnungen gezeigt, da, wenn das Rad nicht mehr in Gefahr ist, zu gleiten, das Steuersignal zu den Magnetventilen 24 und 45 unterdrückt wird und die anfänglichen Bedingungen wieder hergestellt werden. Das Bremsen kann daher jederzeit nach dem anfänglichen Tätigwerden der Gleitschutzeinrichtung wieder aufgenommen v/erden.

Bei der zweiten Betriebsart ermöglicht die Unterbrechung des Steuersignals durch die Gleitschutzregeleinrichtung und das erneute Öffnen des Ventils 45, daß das Druckmittel in der Kammer 3¹Ia mit dem Dämpfungski ssen J>k durch die perforierte Zwischenwand 27a der Kammer 27, die Leitung 46, das Ventil 45, die Leitung 47 und den Verdrängungskanal 32 zum Behälter 11 austritt.

Schutzansprüche:

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Claims

FIAT Soeietä per Azioni

SCHUT.Z AN SPRÜCHE

Hydraulisches Steuerventil für Blockierregelsysteme bzw. Gleitschutzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einer Einlaßöffnung zur Verbindung mit einer Druckmittelquelle, einer Auslaßöffnung zur Verbindung mit einer Radbremse_s einer Verdrängungsöffnung zur Verbindur^ mit einem Druckmittelbehälter j und einem Steueremgang zur Verbindung mit einer Gleitschutzregeleinrichtung, ferner mit einem Kolben, uer unter der Wirkung einer Feder bestimmter Steifigkeit sieht, und mit einer Kammer, die mit der Verdrängungsöffnung verbunden ist. gekennzeichnet durch ein Ventilverschlußstück (40), das unter der Wirkung einer Belastungsfeder (4l) zum Schließen der Verbindung zwischen der Kammer (27) und der Verdrängungsöffnung (32) steht, ein erstes durch eine Magnetspule gesteuertes und mit dem Steuereingang (42) in Verbindung stehendes Ventil (24), ein Drosselorgan (22) zwischen der Einlaßöffnung (21) und dem ersten Ventil (24), eine Dämpfungseinrichtung (27a, 34, 34a) in unmittelbarer Verbindung mit der Kammer (27) und in gedrosselter Verbindung mit der Verdrängungsöffnung (32), und ein zweites durch eine Magnetspule gesteuertes und mit dem Steuereingang (42) in Verbindung stehendes Ventil (45).
2. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß-die Dämpfungseinrichtung (27a, 34, 34a)

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eine Kammer (34a) aufweist ₃ die ein mit einem kompressiblen Medium gefülltes Kissen (34) enthält.

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