WO1995014594A1 - Bremskraftregler in twin-bauweise mit elektromagnetisch betätigter sperrvorrichtung - Google Patents

Bremskraftregler in twin-bauweise mit elektromagnetisch betätigter sperrvorrichtung Download PDF

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Dalibor Zaviska
Dieter FÜLLER
Rudolf Cezanne
Kurt Saalbach
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    • B60T8/3675—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems integrated in modulator units

Definitions

  • the present invention is based on a braking force controller in a twin design with an electromagnetic locking device in accordance with the type mentioned in the preamble of the main claim.
  • a generic brake force regulator is known from DE 40 30 686 AI.
  • One end of the two stepped pistons protrudes into a pressure-free space and the end faces lie against the arms of a balance beam, which is acted upon centrally by a control tappet towards the stepped piston.
  • the electromagnet When viewed from the stepped piston, the electromagnet is arranged beyond the balance beam and the control plunger, its axis running parallel to the stepped piston. So that no high axial actuating forces are required to actuate the locking device, a locking device is proposed in the known document in which, by means of a special ramp arrangement, an extension of the magnet armature radially displaces a plurality of locking balls, which block the stroke of the control plunger toward the magnet.
  • the object of the present invention is to equip a generic brake force controller in a twin design with an electromagnetically actuated locking device in which only a few functional elements are required, but no large axial forces are exerted on the electromagnetic locking device, so that the arrangement can be manufactured inexpensively.
  • the principle of the invention thus consists in radially arranging the locking member with respect to the axes of the stepped pistons and simultaneously engaging one piston step in both stepped pistons.
  • this has the advantage that the lifting forces of the stepped pistons act perpendicularly on the magnetic actuating forces.
  • a lock for both control pistons is achieved by the joint engagement on the piston stages. Since only one locking member and no other locking elements are required, the assembly effort is kept low.
  • the reduction in the number of parts and the radial arrangement of the locking device also enable a compact design.
  • the term piston step on which the locking device acts can be understood to mean all suitable radial projections on the step piston, for example also end faces, which are guided in a sealed manner into a pressure-free space.
  • a flat design of the locking member according to claim 2 requires particularly little axial space.
  • the locking device can engage in the pressure-free zone, in which a. n the compression spring determining the closing pressure is arranged.
  • a lever transmission according to claim 7, however, allows the use of an inexpensive electromagnet which has only a small stroke.
  • FIG. 1 shows a first sectional view of a brake force regulator according to the invention in a twin construction with an electromagnetically actuated lock
  • Figure 2 the same brake force controller according to the invention in a different sectional plane.
  • both stepped pistons 4 run in the image plane.
  • the housing block 1 made of plastic, two metal housings, each consisting of a housing sleeve 2 and a housing plug 3, are embedded.
  • a pressure medium inlet 5 leads to each of these metal housings from the upper edge of the image, the associated pressure medium outlet 6 of which is arranged opposite each other on the lower edge of the image.
  • the stepped piston 4 is arranged, which on the inlet side with its smaller circumference against the housing sleeve 2 and on the outlet side with its larger scope is sealed against the housing plug 3.
  • the stepped piston 4 has a continuous axial bore 7, through which a valve tappet 8 is guided, which is supported on the outlet side on the housing plug 3 and on which the closing element of the control valve 9 rests on the inlet side.
  • the valve seat of the control valve 9 is integrally formed on the inlet-side end of the stepped piston 4.
  • the closing member of the control valve 9 is centered with respect to the valve seat by the guide body 10, which is acted upon by the valve spring 11 toward the valve seat on the stepped piston 4.
  • the pressure-medium-free spring chamber 14 is the pressure-medium-free spring chamber 14, in which the compression spring 15 is arranged.
  • This compression spring 15 has at its end pointing towards the pressure medium inlet 5 a stop fixed to the housing in the form of an annular disk 16 abutting a housing stage.
  • the outlet-side end of the compression spring 15 acts on a further annular disk 17, which transmits the spring force to the stepped piston 4, so that the control valve 9 is open when depressurized.
  • a horizontal slot 18 is created in the housing block 1, which extends over the full width of both stepped pistons 4 and continues into the housing sleeves 2.
  • the locking slide 19 is inserted into the housing block 1 and the housing sleeves 2 so that it can abut against the piston stages 20, which are arranged axially between the annular disks 16 and the seals 12 in the rest position of the stage piston 4.
  • Figure 2 in which a section along the line AA is shown.
  • an electromagnet is fastened to the housing block 1, which has an electrical coil 21, an immovable magnetic core 22, a magnet armature 23 movable relative to it and an armature plunger 24 attached to it, which has the magnetic core 22 protrudes and is attached to the gate valve 19.
  • a return spring 25 is used to remove the blocking slide 19 from the piston stages 20 when the coil 21 is de-energized and to release a movement of the stage piston 4.
  • the expansion of the locking slide 19 transversely to its direction of movement, that is to say in the direction of the connecting plane of the two step pistons 4, is greater than the distance between the center axes of the step pistons 4 from one another.
  • the width of the slot 18 is also designed accordingly.
  • the depth of the slot is also designed accordingly. The depth of the slot
  • the stroke of the magnet armature 23, which is the same as that of the locking slide 19, is dimensioned somewhat larger than is required to release the piston steps 20 on the stepped piston 4.
  • Pressure reduction function can take place through the control valves 9. If the pressure at the pressure medium inlet 5 in each case exceeds a switching pressure defined by the pressure springs 15 and the area ratio -.e on the stepped piston 4, the stepped piston 4 sets in motion towards the respective pressure medium inlet 5, so that the valve 9 can close for the first time and if the pressure rises further, the pressure is reduced. When the pressure is reduced, the stepped piston moves back into the rest position shown, the valve spring 11 giving way even at a slight excess pressure at the pressure medium outlet 6 and giving the control valve S an additional check valve function.

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Abstract

Die Erfindung schlägt einen Twin-Bremskraftregler mit elektromagnetischer Sperre vor, welcher dadurch besonders kompakt und preiswert wird, daß ein Elektromagnet (21) senkrecht zu den Achsen der Stufenkolben (4) angeordnet wird, welcher einen Sperrschieber (19) betätigt, der durch Anlage an je einer Kolbenstufe (20) zugleich beide Stufenkolben (4) sperren kann, so daß eine Druckminderung verhindert wird. Ein solcher Bremskraftregler zeichnet sich zum einen durch kurze axiale Baulänge und zum anderen dadurch aus, daß ein verhältnismäßig preiswerter Elektromagnet verwendet werden kann, da keine axialen Kräfte auf den Sperrschieber (19) ausgeübt werden.

Description

Bremskraftregler in Twin-Bauweise mit elektromagnetisch betätic*•er Sperrvorrichtung
Die vorliegende Erfindung geht von einem Bremskraftregler in Twin-Bauweise mit elektromagnetischer Sperrvorrichtung aus entsprechend der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Gattung.
Ein gattungsgemäßer Bremskraftregler ist aus der DE 40 30 686 AI bekannt. Die zwei Stufenkolben ragen jeweils mit einem Ende in einen druckmittelfreien Raum und liegen dcrt mit den Stirnseiten an den Armen eines Waagebalkens an, welcher zentrisch von einem Steuerstößel zu den Stufenkolben hin beaufschlagt ist. Der Elektromagnet ist von den Stufenkolben aus betrachtet jenseits des Waagebalkens und des Steuerstößels angeordnet, wobei seine Achse parallel zu den Stufenkolben verläuft. Damit zur Betätigung der Sperrvorrichtung keine hohen axialen Stellkräfte erforderlich sind, wird in der bekannten Schrift eine Sperrvorrichtung vorgeschlagen, bei welcher durch eine spezielle Rampenanordnung ein Fortsatz des Magnetankers bei axialer Verschiebung mehrere Verriegelungskugeln radial verschiebt, welche den Hub des Steuerstößels zum Magneten hin blockieren. Dadurch werden ohne Axialkräfte auf den Elektromagneten die Regelkolben gesperrt, so daß keine Regelung erfolgen kann. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß ein hoher Montageaufwand erforderlich ist, weil eine große Zahl gegeneinander beweglicher Elemente ineinander gefügt werden müssen. Außerdem ergibt sich eine erhebliche Baulänge des Bremskraftreglers, bedingt durch die axiale Aneinanderreihung von Stufenkolben, Waagebalken, Steuerstößel, Rampenanordnung und Elektromagnet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Bremskraftregler in Twin-Bauweise mit einer elektromagnetisch betätigten Sperrvorrichtung auszurüsten, bei der nur wenige Funktionselemente benötigt werden, jedoch auf die elektromagnetische Sperrvorrichtung keine großen Axialkräfte ausgeübt werden, so daß die Anordnung preiswert herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs. Das Prinzip der Erfindung besteht also darin, das Sperrglied in Bezug auf die Achsen der Stufenkolben radial anzuordnen und mit jeweils einer Kolbenstufe beider Stufenkolben zugleich in Eingriff zu bringen. Das hat einerseits den Vorteil, daß die Hubkräfte der Stufenkolben senkrecht auf die magnetischen Stellkräfte wirken. Andererseits wird durch den gemeinsamen Eingriff an den Kolbenstufen eine Sperre für beide Regelkolben erzielt. Da nur ein Sperrglied und keine sonstigen Riegelelemente erforderlich sind, wird der Montageaufwand gering gehalten. Die Verringerung der Teilevielfalt und die radiale Anordnung der Sperrvorrichtung ermöglichen zudem eine kompakte Bauform. Unter dem Begriff Kolbenstufe, an welcher die Sperrvorrichtung angreift, können übrigens alle geeigneten radialen Vorsprünge an den Stufenkolben verstanden werden, beispielsweise auch Stirnseiten, die abgedichtet in einen druckmittelfreien Raum geführt sind.
Eine flächige Ausführung des Sperrgliedes nach Anspruch 2 erfordert besonders wenig axialen Bauraum.
Eine Ausführung der Stufenkolben und der Regelventile nach Anspruch 3, entsprechend dem Aufbau eines gebräuchlichen Bremskraftreglers in Patronenform ergibt eine besonders kompakte und preiswerte Lösung.
Dabei kann, wie in Anspruch 4 beschrieben, die Sperrvorrichtung in der druckmittelfreien Zone eingreifen, in welcher a. n die den Schließdruck bestimmende Druckfeder angeordnet ist.
Die Einbettung von zwei getrennten Metallgehäusen in einem Kunststoff-Gehäuseblock ermöglicht die Verwendung von kompletten herkömmlichen Einschraubpatronen, welche zusätzlich mit der Sperrvorrichtung ausgerüstet werden.
Besonders wenige Teile werden benötigt, wenn das Sperrglied nach Anspruch 6 mit dem Magnetanker starr gekoppelt ist.
Eine Hebelübersetzung nach Anspruch 7 hingegen ermöglicht die Verwendung eines preiswerten Elektromagneten, welcher nur geringen Hub besitzt.
Da der Elektromagnet selbst keinen großen axialen Kräften ausgesetzt ist, ist eine Befestigung am Kunststoff-Gehäuseblock völlig ausreichend. Die flächige Ausführung des Sperrgliedes erfordert lediglich einen Gehäuseschlitz als Zugang zur Kolbenstufe. Größere bauliche Veränderungen sind also nicht notwendig.
Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels mittels einer Zeichnung bestehend aus 2 Figuren.
Es zeigt:
Figur 1 eine erste Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bremskraftreglers in Twin-Bauweise mit elektromagnetisch betätigter Sperre;
Figur 2 denselben erfindungsgemäßen Bremskraftregler in einer anderen Schnittebene.
Sowohl in Figur 1 als auch in Figur 2 sind jeweils die linke und die rechte Bildhälfte spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut. Beim Längsschnitt nach Figur 1 verlaufen die Achsen beider Stufenkolben 4 in der Bildebene. Im Gehäuseblock 1 aus Kunststoff sind zwei Metallgehäuse, bestehend aus jeweils einer Gehäusehülse 2 und einem Gehäusestopfen 3 eingebettet. Zu jedem dieser Metallgehäuse führt vom oberen Bildrand her ein Druckmitteleinlaß 5, dessen zugeordneter Druckmittelauslaß 6 jeweils gegenüberliegend am unteren Bildrand angeordnet ist. Zwischen Druckmitteleinlaß 5 und Druckmittelauslaß 6 ist jeweils der Stufenkolben 4 angeordnet, welcher einlaßseitig mit seinem kleineren Umfang gegen die Gehäusehülse 2 und auslaßseitig mit seinem größeren Umfang gegen den Gehäusestopfen 3 abgedichtet ist. Die nun folgende Beschreibung, welche sich auf die rechte Bildhälfte bezieht, gilt analog für die linke Bildhälfte.
Der Stufenkolben 4 besitzt eine durchgehende Axialbohrung 7, durch welche ein Ventilstößel 8 geführt ist, welcher sich auslaßseitig am Gehäusestopfen 3 abstützt und an welchem einlaßseitig das Schließglied des Regelventils 9 anliegt. Der Ventilsitz des Regelventils 9 ist am einlaßseitigen Ende des Stufenkolbens 4 angeformt. Vom Führungskörper 10, welcher von der Ventilfeder 11 zum Ventilsitz am Stufenkolben 4 hin beaufschlagt ist, wird das Schließglied des Regelventils 9 bezüglich des Ventilsitzes zentriert. Zwischen der Dichtung 12, welche mit dem dünneren Stufenkolbenende den Druckmitteleinlaß 5 begrenzt, und der Dichtung 13, welche mit dem dickeren Stufenkolbenende den Druckmittelauslaß 6 begrenzt, liegt die druckmitt-lfreie Federkammer 14, in welcher die Druckfeder 15 angeordnet ist. Diese Druckfeder 15 besitzt an ihrem zum Druckmitteleinlaß 5 hinweisenden Ende einen gehäusefesten Anschlag in Form einer an einer Gehäusestufe anliegenden Ringscheibe 16. Das auslaßseitige Ende der Druckfeder 15 beaufschlagt eine weitere Ringscheibe 17, welche die Federkraft auf den Stufenkolben 4 überträgt, so daß das Regelventil 9 in drucklosem Zustand geöffnet ist.
Zwischen den Ringscheiben 16 und den Dichtungen 12 ist im Gehäuseblock 1 ein horizontaler Schlitz 18 angelegt, der sich über die volle Breite beider Stufenkolben 4 erstreckt und bis in die Gehäusehülsen 2 fortgeführt ist. Durch diesen Schlitz 18 ist der Sperrschieber 19 in den Gehäuseblock 1 und die Gehäusehülsen 2 eingeführt, so daß er sich an die Kolbenstufen 20, welche in Ruhelage der Stufenkolben 4 axial zwischen den Ringscheiben 16 und den Dichtungen 12 angeordnet sind, anlegen kann. Dies wird besonders deutlich in Figur 2, in welcher ein Schnitt gemäß der Linie A-A dargestellt ist. Auf dem Gehäuseblock 1, also senkrecht zu den Achsen der Stufenkolben 4 ist am Gehäuseblock 1 ein Elektromagnet befestigt, welcher eine elektrische Spule 21, einen unbeweglichen Magnetkern 22, einen relativ dazu beweglichen Magnetanker 23 und einen daran befestigten Ankerstößel 24 aufweist, welcher den Magnetkern 22 durchragt und am Sperrschieber 19 befestigt ist. Eine Rückstellfeder 25 dient dazu, bei stromloser Spule 21 den Sperrschieber 19 von den Kolbenstufen 20 zu entfernen und eine Bewegung der Stufenkolben 4 freizugeben. Die Ausdehnung des Sperrschiebers 19 quer zu seiner Bewegungsrichtung, also in Richtung der Verbindungsebene der beiden Stufenkolben 4, ist größer, als der Abstand der Mittelachsen der Stufenkolben 4 zueinander. Dementsprechend ist auch die Breite des Schlitzes 18 ausgelegt. Die Tiefe des Schlitzes
18 bezüglich der Bewegungsrichtung des Sperrschiebers 19 geht um weniges weiter als der Anschlag des Sperrschiebers
19 an den Stufenkolben 4. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Hub des Magnetankers 23, welcher derselbe ist wie der des Sperrschiebers 19, etwas größer bemessen, als zur Freigabe der Kolbenstufen 20 an den Stufenkolben 4 erforderlich ist.
Es ist jedoch auch möglich, um die Verwendung eines preiswerten Elektromagneten mit nur geringem Hub zu ermöglichen, eine Übersetzung zwischen Magnetanker 23 und Sperrschieber 19 vorzusehen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Hebelübersetzung handeln, wobei der vom Magnetanker betätigte Hebelarm kürzer ist als der Hebelarm, welcher den Sperrschieber 19 betätigt. Die Funktionsweise eines Bremskraftreglers ist hinlänglich bekannt. Erfindungsgemäß werden bei stromloser Spule 21 die Kolbenstufen 20 freigegeben, so daß eine
Druσkminderfunktion durch die Regelventile 9 erfolgen kann. Übersteigt der Druck am Druckmitteleinlaß 5 jeweils einen durch die Druckfedern 15 und die Flächenverhältni -.e an den Stufenkolben 4 festgelegten Umschaltdruck, so setzen sich die Stufenkolben 4 zum jeweiligen Druckmitteleinlaß 5 hin in Bewegung, so daß sich das F jelventil 9 erstmalig schließen kann und bei weiterem Druckanstieg eine Druckminderung erfolgt. Bei Druckabbau bewegen sich die Stufenkolben in ihre dargestellte Ruhelage zurück, wobei die Ventilfeder 11 schon bei einem geringen Überdruck am Druckmittelauslaß 6 nachgibt und dem Regelventil S ine zusätzliche Rückschlagventilfunktion verleiht.
In der dargestellten Ruhelage kann durch Bestromung der Spule 21 der Sperrschieber 19 an die Kolbenstufen 20 fahren, so daß eine Λufwärtsbewegung der Stufenkolben 4 in Schließrichtung des Regelventils 9 gesperrt ist. Eine Druckminderung kann in diesem Falle nicht erfolgen. Bei der konstruktiven Auslegung kann zwischen dem Sperrschieber 19 und den Kolbenstufen 20 in der Ruhelage der Stufenkolben 4 ein geringes Spiel vorgesehen sein, so daß sich auch in gesperrtem Zustand die Stufenkolben 4 bei jeder Annäherung des Druckes an den Druckmitteleinlässen an den Umschaltdruck etwas in Bewegung setzen und damit ein Fes.„_leben der Dichtungen 12 und 13 verhindern. Diese Bewegung wird durch den Anschlag der Kolbenstufen 20 am Sperrschieber-19 begrenzt. Dabei ist darauf zu achten, daß in Ruhelage der Stufenkolben 4 der Abstand zwischen den Kolbenstufen 20 und dem Sperrschieber 19 kleiner ist als der Schließweg der Regelventile. Bezugszeichenliste
1 Gehäuseblock
2 Gehäusehülse
3 Gehäusestopfen
4 Stufenkolben
5 Druckmitteleinlaß
6 Druckraittelauslaß
7 Axialbohrung
8 Ventilstößel
9 Regelventil
10 Führungskörper
11 Ventilfeder
12 Dichtung
13 Dichtung
14 Federkammer
15 Druckfeder
16 Ringscheibe
17 Ringscheibe
18 Schlitz
19 Sperrschieber
20 Kolbenstufe
21 Spule
22 Magnetkern
23 Magnetanker
24 Ankerstößel
25 Rückstellfeder

Claims

Patentansprüche
1. Bremskraftregl-"- in Twin-Bauweise für druckmittelbetä-.igte Bremsanlagen, mit zwei parallel angeordneten, in je einem Gehäusehohlraum axial verschiebbaren Stufenkolben, welche druckabhängig durch Axialbewegung je ein Regelventil betätigen, das jeweils eine Verbinαung zwischen einem Druckmitteleinlaß und einem Druckmittelauslaß kontrolliert, und mit einer elektromagnetisch betätigten Sperrvorrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sperrvorrichtung ein Sperrglied (Sperrschieber 19) aufweist, welches senkrech zu der durch die Achsen der Stufenkolben (4) definierten Ebene beweglich ist und durch ■ läge an je einer Kolbenstufe (20) beider Stufenkolber. (4) eine Axialbewegung beider Stufenkolben (4), welche zum Schließen der Regelventile (9) führt, verhindert.
2. Bremskraftregler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Sperrglied (Sperrschieber 19) im wesentlichen als flächiges Teil ausgebildet ist, dessen Ausdehnungsebene sich senkrecht zu den Stufenkolbenachsen erstreckt und dessen Abmessung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung mindestens so groß ist wie der Abstand der Stufenkolbenachsen zueinander.
3. Bremskraftregler nach einem de. .orhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stufe.Jolb- (4) jeweils eine durchgehende Axialbohrung (7) aufweis«__ι, die den Druckmitteleinlaß (5) mit dem Druckmittelauslaß (6) verbindet, wenn die Regelventile (9) geöffnet sind, wobei die Enden der Stufenkolben (4) an ihrem Umfang jeweils mit einer Dichtung (12, 13) versehen sind, die die Druckmitteleinlässe (5) und die Druckmittelauslässe (6) von einer den mittleren Axialbereich der Stufenkolben umgebenden druckmittelfreien Zone (Federkammer 14) abdichten.
4. Bremskraftregler nach Anspuch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der druckmittelfreien Zone (Federkammer 14) das Sperrglied (Sperrschieber 19), die Kolbenstufen (20) sowie pro Stufenkolben (4) eine Druckfeder (15) angeordnet ist, welche jeweils den Stufenkolben (4) zu einer Ruhestellung hin beaufschlagt, bei welcher das zugeordnete Regelventil (9) geöffnet ist.
5. Bremskraftregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gehäusehohlräume sich in zwei getrennten Metallgehäusen (je Gehäusehülse 2 und Gehäusestopfen 3) befinden, welche von einem Gehäuseblock (1) aus Kunststoff aufgenommen werden.
6. Bremskraftregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Sperrglied (Sperrschieber 19) starr mit einem Magnetanker (23) eines Elektromagneten (Spule 21) gekoppelt ist.
7. Bremskraftregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Sperrglied (19) über eine mechanische Übersetzung mit einem Magnetanker (23) eines Elektromagneten (Spule 21) gekoppelt ist.
8. Bremskraftregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Elektromagnet (Spule 21, Magnetkern 22) am Gehäuseblock (1) montiert ist.
9. Bremskraftregler nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß für das Sperrglied (19) ein Schlitz (18) vorgesehen ist, durch welchen das Sperrglied an die Stufenkolben (4) herangeführt ist.
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