DE2522929A1

DE2522929A1 - Bremsventil fuer eine hydraulische bremsanlage von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2522929A1
Application number: DE19752522929
Authority: DE
Inventors: James D Pembleton; Keith C Pratt
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1975-05-23
Publication date: 1975-12-18
Also published as: AU7927975A; CA1020044A; GB1471826A; JPS512881A; US3950037A; DE2522929C2

Description

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 5 KÖLN-DEüTZ, OTTOPLATZ 2

Bremsventil für eine hydraulische Bremsanlage von Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft ein Bremsventil für eine hydraulische Bremsanlage von Kraftfahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, das in die von deren Hauptbremszylinder zu den Hinterradbremsen führende Bremsleitung eingebaut ist und einen in seinem Durchflußkanal für das Druckmittel angeordneten, den Auslaßdruck des Ventils in Abhängigkeit von seinem Einlaßdruck steuernden Druckverteilerkolben hat.

Bei den aus der US-PS 3 423 936 bekannten Bremsventilen der

509851/0736

\RKASSE MÖNCHEN NR. 169 227

STADTISCHE SPARKASSE MÖNCHEN NR. 169 227 BLZ 701 500 00

vorgenannten Art ist für den DrucIrverteilerkolDen eine so justierte Regelfeder vorgesehen, daß während des anfänglichen Druckaufbaus im Hauptbremszylinder an die Hinterradbremsen eine gleiche Druckzuteilung erfolgt wie an die Vorderradbremsen, so daß also beide Bremsen einen gleichen Anzug haben. Ab einer bestimmten Höhe des Einlaßdruckes, welche den sogenannten Teilungspunkt des Ventils festlegt, wird dann bei einer weiteren Drucksteigerung im Hauptbremszylinder die Druckzuteilung an die Hinterradbremsen begrenzt, so daß dann nur noch die Vorderradbremsen eine solche Drucksteigerung ausnutzen.

Der Einbau ein§s derartigen Bremsventils in die hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges dient dem hauptsächlichen Zweck, bestehende Unterschiede in der Wirksamkeit der vorderen und hinteren Radbremsen auszugleichen. Solche Unterschiede sind beispielsweise auf unterschiedliche Bremstypen zurückzuführen, indem beispielsweise für die Vorderräder Scheibenbremsen und für die Hinterräder Trommelbremsen verwendet sind, und weiterhin auf dynamische Veränderungen in der Belastung der Radachsen, indem bei einer Bremsung die Vorderachse eine fortschreitend höhere Belastung erfährt, während gleichzeitig die Hinterachse entlastet wird. Es ist insbesondere diese Gewichtsverlagerung, die hauptsächlich bei Lastkraftwagen die Verwendung eines solchen Bremsventils erfordert, wobei davon ausgegangen werden lenn, daß bei einem mit einer maximalen Last beladenen Lastkraftwagen die Hinterradbremsen wegen des auf der Hinterachse lastenden Gewichts eine praktisch gleiche Bremskapazität haben müssen wie die Vorderradbremsen. Ist die Bremsanlage zur Erfüllung dieser Forderung ausgelegt, dann kann dies nachteilig zur Folge haben, daß es bei unbelader\em Fahrzeug besonders dann zu einer Sehleuderbewegung des Fahrzeuges an den Hinterrädern kommt, wenn im Hauptbremszylinder eine für eine massige bis schnelle Bremsverzögerung ausreichende Druckerhöhung erzeugt wird.

— 3 —

S09851/073S

Das in die hydraulische Bremsanlage von Personenkraftwagen eingebaute Bremsventil hat gewöhnlich den bereits erwähnten Teilungspunkt, nach dessen Erreichen jede weitere Druckst,eigerung im Hauptbremszylinder unter Vermittlung des Druckverteilerkolbens für eine weitere Zuteilung an die Hinterradbremsen begrenzt wird, so daß dann nur an den Vorderradbremsen eine entsprechende Drucksteigerung stattfindet. Diese Regelcharakteristik reicht für einen Personenkraftwagen Töllig aus, weil dabei im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fahrzeuges gewöhnlich nur geringe Mehrbelastungen durch die Fahrzeuginsassen auftreten, die durch eine geeignete Wahl des fixen Teilungspunktes im Sinne einer gleichbleibenden Wirksamkeit der vorderen und hinteren Radbremsen beherrscht werden können. Die meistens innerhalb weiter Grenzen unterschiedliche Belastbarkeit eines Kraftfahrzeuges lässt jedoch wegen des erwähnten Gefahrenpunktes die Verwendung eines Bremsventils mit nur einem solchen fixen Teilungspunkt höchst unratsam erscheinen^und es müsste statt dessen ein bis heute noch nicht bekanntes Bremsventil eingesetzt werden, bei dem eine praktisch lastabhängige und praktisch stufenlose Veränderung des Teilungspunktes stattfindet, um eine optimale Wirksamkeit aller Fahrzeugbremsen zu erhalten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein diese Forderung zumindest in weitestgehender Annäherung erfüllendes Bremsventil zu schaffen, das also besonders für die hydraulische Bremsanlage von Lastkraftwagen geeignet ist und dazu dienlich sein kann, in allen unterschiedlichsten Beladung szuständen des Fahrzeuges jeweils optimale Bremsleistungen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird mit einem Bremsventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an dessen Durchflußkanal für das Druckmittel ein zu einer Druckkammer führender Zweigkanal mit einem darin linear versehieblichen Trägheitsgewicht angeschlossen ist, das einen Ventilkörper trägt, mittels welchem bei der von der jeweiligen Bremsverzögerung des Fahrzeuges abhängigen Verschie-

609851/0736

bung des Trägheitsgewichts die Druckkammer für eine weitere Druckmittelzufuhr verschliessbar ist, wobei in der Druckkammer ein in Abhängigkeit von dem dort vorherrschenden Druck beweglicher und mit dem Druckverteilerkolben gekoppelter Modulierkolben angeordnet ist. Sofern dabei der DruckverteilerkoIben unter der erwähnten Lastbeaufschlagung einer Regelfeder steht, die dabei dann für den erwähnten fixen Teilungspunkt maßgeblich ist, kann die Koppelung des Modulierkolbens mit dem Druckverteilerkolben zweckmässig über diese Regelfeder erfolgen, derart, daß durch die Verschiebung des Modulierkolbens die Vorspannkraft dieser Regelfeder eine Erhöhung und damit der Teilungspunkt eine Verschiebung in einen höheren Druckbereich erfährt.

Erfindungsgemäß wird damit ein Bremszylinder zur Verfügung gestellt, bei dem zunächst wie bisher ausschliesslich der Druckverteilerkolben für die Festlegung eines fixen Teilungspunktes maßgebend ist, bis zu dessen Erreichen also eine gleichmässige Druckzuteilung an die vorderen und hinteren Radbremsen stattfindet. Bei weiteren Druckerhöhung im Hauptbremszylinder beginnt dann die Wirkung des Trägheitsgewichts, das lastabhängig arbeitet und die jeweilige Bremsverzögerung des Fahrzeuges derart umsetzt, daß beispielsweise bis zum Erreichen einer Bremsverzögerung in der Grössenordnung von etwa 0,4 G jede Druckerhöhung im Hauptbremszylinder eine entsprechende Druckerhöhung in der Druckkammer auslöst, so daß der darin angeordnete Modulierkolben für eine Verschiebung des Druckverteilerkolbens in eine Stellung verschoben wird, die praktisch diesen fixen Teilungspunkt umgehen lässt, um auch dann noch eine entsprechende Erhöhung des an den Hinterradbremsen wirksamen Druckes zu erhalten, wird dann bei einer Überschreitung dieses Wertes der Bremsverzögerung das Trägheitsgewicht in die Schliesslage seines Ventilkörpers gebracht, dann wirkt sich eine weitere Druckerhöhung im Hauptbremszylinder nicht mehr in der Druckkammer

SÖ9851/073S

des Modulierkolbens aus sondern statt dessen nur noch an dem Druckverteilerkolben, so daß dieser dann also ab einem somit geschaffenen weiteren Teilungspunkt erst dann die Druckzuteilung an die Hinterradbremsen begrenzt, während gleichzeitig der erhöhte Druck an den Vorderradbremsen zur Wirkung kommt.

Es ist noch allgemein bekannt, daß bei den hydraulischen Bremsanlagen der vorliegend interessierenden Art eine sogenannte Totzeit auftritt, die während des anfänglichen Druckaufbaus in der Bremsanlage für die Bewegung der Bremsschuhe aus ihrer Ruhestellung in die Berührungsstellung mit den Bremstrommeln anfällt. Diese Totzeit kann bei dem erfindungsgemäßen Bremsventil dadurch äußerst einfach kompensiert werden, daß der Modulierkolben gemäß einem weiteren Teilmerkmal der Erfindung durch eine Feder in eine Ruhelage vorgespannt ist, so daß er also erst dann zur Ergänzung der Vorspannkraft des Druckverteilerkolbens verschoben werden kann, wenn in der zugehörigen Druckkammer ein höher als diese Federkraft liegender Druckmitteldruck aufgebaut, ist.

Weiterhin tritt bei solchen Bremsanlagen noch ein sogenanntes Nacheilen des Fahrzeuges besonders bei einer durchgeführten Gewaltbremsung auf, worunter praktisch die Zeitdauer verstanden wird, die ab erfolgter Druckbeaufschlagung der Bremsen bis zur einsetzenden Bremsverzögerung des Fahrzeuges eintritt. Auch dieser Zb t and kann dadurch beim erfindungsgemässen Bremsventil auf einfachste Weise kompensiert werden, daß in dem Zweigkanal eine Drosselstelle ausgebildet ist, und zwar vor— . 2-ugsweise in der Strömungsrichtung des Druckmittels zu der Drufekkammer hin an einer stromaufwärts gelegenen Stelle von dieser, wodurch dann ein entsprechend verzögerter Druckaufbau in der Druckkammer des Modulierkolbens erreicht und damit besonders für die Verhältnisse eines unbeladenen Fahrzeuges ver-

S09851/0736

hindert wird, daß das Fahrzeug wegen einer zu rasch erfolgenden Druckbeaufschlagung der Hinterradbremsen an den Hinterrädern zu schleudern beginnt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Bremsventil mit integriertem Druckverteilerventil gemäß Erfindung,

Figur 2 eine Schanadarstellung der Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges, bei der das Bremsventil gemäß Figur 1 verwirklichbar ist,

Figur 3 in vergrössertem Maßstab eine Einzelheit des Druckverteilerventils, das in das Bremsventil gemäß Figur 1 eingebaut ist,

Figur 4 in weiter vergrössertem Maßstab und teilweise im Schnitt eine Einzelheit des in Figur 3 gezeigten Druckverteilerventils,

Figur 5 eine" Teilansicht von der Seite der in Figur 4 gezeigten Einzelheit,

Figur 6 eine Schnittansicht nach der Linie 6-6 in Figur 4,

Figur 7 eine Schnittansicht nach der Linie 7-7 in Figur 4 und

Figur 8 ein Schaubild zur Veranschailichung des vergleichbaren Einlaß- und Auslaßdruckes bei dem Bremsventil gemäß Figur i unter verschiedenen Bedingungen des Druckaufbaus und der Fahrzeugbelastung.

509851/0738 - 7 -

Die Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges, bei der das erfindungsgemäßse Bremsventil 10 verwirklicht werden kann, umfasst die eigentlichen Vorderradbremsen 15 und die Hinterradbremsen 17, die über Bremsleitungen 13, 14 und 16 mit einem Hauptbremszylinder 12 Verbindung haben, der durch das Bremspedal 11 des Fahrzeuges betätigt werden kann. Das Bremsventil 10 umfasst ein Druckverteilerventil 18, das in Abhängigkeit von dem vom Hauptbremszylinder 12 zugeteilten Druck arbeitet und weiterhin abhängig ist von dem Ausmaß der Abbremsung des Fahrzeuges, wodurch die Druckverteilung an die Bremsen 15 und 17 entspre-r chend moduliert wird.

Das Bremsventil 10 hat ein zweiteiliges Gehäuse 19, dessen beide Teile durch Bolzen 22 zusammengehalten sind. Eine an die Bremsleitung 13 angeschlossene Einlaßbohrung 23 hat Verbindung mit einer Längsbohrung 24, in welcher ein Trägheitsgewicht 26 angeordnet ist. Dieses Trägheitsgewicht 26 ist in der Bohrung 24 durch zwei Kugellager 27 abgestützt und durch eine Feder 28 gegen das in Figur 1 rechte Ende der Bohrung 24 vorgespannt, wobei diese Feder 28 in einem kleineren Fortsatz 29 der Bohrung 24 angeordnet ist und durch einen in diese kleinere Bohrung eingesehraubten Federsitz 31 abgestützt wird, durch dessen Verstellung folglieh die Vorspannung der Feder28 verändert werden kann. An diesem federseitigen Ende des Trägheitsgewichtes 26 ist weiterhin ein aus Gummi bestehender Ventilkörper 32 angeordnet, der mit seinen Dichtungslippen normalerweise auf Abstand zu der Schulter 33 gehalten ist, die im Übergang der beiden Bohrungen 24 und 29 ausgebildet ist. Sobald aber die Trag·» heitskraft des Gewichtes 26 die Vorspannkraft der Feder 28 überwiegt, so daß dann also das Gewicht 26 eine Bewegung nach links erfahren kann, wird der Ventilkörper 32 an die Schulter 33 zum Anschlag kommen, so daß dann die Bohrung 24 gegen die Bohrung 29 gesperrt ist.

S09851 /0738

An die Bohrung 29 ist eine Querbohrung 34 angeschlossen, über die eine Verbindung mit einer weiteren Längsbohrung 36 hergestellt ist. Die beiden Bohrungen 34 und 36 sind endseitig durch einen jeweiligen Stopfen 37 bzw. 38 verschlossen, wobei letzterer einen in einer Ringnut angeordneten O-Ring 39 umfasst, um diese Bohrungen 34, 36 genügend nach außen abzudichten. Der Stopfen 38 ist mit einem längeren Schaftteil versehen, der an der Kreuzungsstelle der beiden Bohrungen 3^ und 36 einen verringerten Durchmesser hat und im anschliessenden Abschnitt mit einem Verstärkungsbund versehen ist, dessen Durchmesser nur geringfügig kleiner ist als die Bohrung 36, wodurch in diesem Bereich eine Drosselstelle für die Druckmittelströmung geschaffen ist.

In der Bohrung 36 ist weiterhin ein Modulierkolben 42 angeordnet, der durch einen aus Gummi bestehenden und in eine Ringnut der umgebenden Gehäusewandung eingesetzten Dichtungsring 43 axial geführt ist. Zwischen dem einen Ende dieses Kolbens 42 und dem Bund 41 am Schaft des Stopfens 38 ist folglich eine Druckkammer 44 gebildet, deren Druckhöhe für das Ausschieben des Kolbens 42 maßgebend ist.

Praktisch in der Achsverlängerung der Bohrung 36 ist in dem Gehäuse 19 eine weitere Bohrung 47 ausgebildet, die mehrere abgestufte Durchmesserbereiche aufweist und der Aufnahme des Druckverteilet-ventils 18 dient. Diese Bohrung 47 steht über eine Querbohrung 48 mit de Einlaßbohrung 23 in Verbindung und weiter mit einer Auslaßbohrung 49, an die also die zu den Hinterradbremsen 17 führende Bremsleitung i6 angeschlossen ist, In die Bohrung 47 ist ein zylindrischer Hohlkörper 52 eingesehraubt, der somit am in Figur 1 rechten Ende des Gehäuseinnenraumes 46 angeordnet ist und der einen Schaftteil mit unterstützung einer eingesetzten Ringdichtung 56 eines Kolbens 53 des Druckverteilerventils 18 axial führt. Der Kolbenschaft 54 steht über den Hohlkörper 52 vor, und auf das vorstehende Schaftende ist ein topfförmiger Federnsitz

509851/0736 " ⁹ "

aufgesteckt, der an einem Flansch 58 eine Feder 59 abstützt. Das andere Ende dieser Feder 59 stützt sich an einem ebenfalls topfförmigen Federnsitz 62 ab, der auf einen im Durchmesser reduzierten Vorsprung 6l des Modulierkolbens 42 aufgesteckt ist, wobei zur Abstützung der Feder 59 an dem Sitz 62 eine Art Schulter 63 ausgebildet ist. Im übrigen stützt der Federnsitz 62 an einem Flansch 64 noch eine weitere Feder 66 ab, deren anderes Ende an dem Gehäuse i9 abgestützt ist, wodurch der Federnsitz 62 und damit der Modulierkolben 42 durch diese Feder 66 nach links vorgespannt werden. Der Kolbenschaft 54 bildet im übrigen im Zusammenwirken mit dem Hohlkörper 52 eine Ventilkammer 70, an welche die Bohrung 48 angeschlossen ist und welche weiterhin Verbindung hat mit einer im Durchmesser reduzierten Auslaßkammer 71» in deren Übergang der Kolbenschaft mit einem Abschnitt 72 vorgrösserten Durchmessers versehen ist. Neben diesem Abschnitt 72 ist ein Abschnitt verringerten Durchmessers ausgebildet und neben diesem ein Abschnitt 74 wiederum vergrösserten Durchmessers, wobei dieser letztere Abschnitt in der besagten Auslaßkammer 71 angeordnet ist. Der Abschnitt 73 ist von einem elastomeren Ventiikörper 76 umgeben, der an der Wandung der Bohrung 47 anliegt und weiterhin an der Schulter 77, die im Übergang der beiden Kammern 70 und 71 ausgebildet ist. Im übrigen sind an Ende des Kolbenschaftes 54 noch Kanäle 78 ausgebildet, über welche die Auslaßkammer 71 mit der Auslaßbohrung 49 und damit weiter mit der Bremsleitung l6 verbunden ist.

Der im grösseren Detail in den Figuren 4 bis 7 gezeigte Ventilkörper 76 ist sowohl mit der an dem Bund 72 grösseren Durchmessers des Kolbenschaftes 54 ausgebildeten Schulter 79 als auch mit der abgerundeten Schulter 81 des Bundes 74 in Berührung bringbar, und zwar abhängig von einer betreffenden Axiallage des Kolbens. Dabei bildet die abgerundete Schulter

- 10 -

509851/0738

des Bundes 7k einen an dem Kolben 53 ausgebildeten Ventilkopf, der entweder eine ungedrosselte Druckmittel-Strömung aus der Kammer 70 in die Kammer 71 erlaubt oder diese Verbindung völlig schliesst, so daß dann der Druck an der Auslaßbohrung 49 bezüglich des Druckes in der Kammer 70 begrenzt ist, wobei dieser letztere Druck demjenigen des Ilauptbremszylinders entspricht. Der Ventilkörper 76 ist im einzelnen mit einer Dichtungslippe 82 versehen, die im unbeanspruchten Zustand schräg nach außen angestellt ist und radial einwärts verformt wird, wenn der Dichtungskörper in der Bohrung 47 montiert ist. Dadurch wird mit grösster Sicherheit eine Leckage des Druckmittels um diese Dichtungslippe 82 herum aus der Kammer 70 in die Kammer 71 verhindert. Der Ventilkörper 76 ist weiterhin nahe dieser Dichtungslippe 82 mit einer Vielzahl umfangsseitig auf Abstand zueinander angeordneter und sich axial erstreckender Rippen 83 versehen, die alle einen jeweils etwa halbkreisförmigen Querschnitt haben und ebenfalls mit der umgebenden Wandung der Bohrung 47 in Berührung stehen. Weiterhin hat der Ventilkörper 76 eine Vielzahl etwa halbkugeliger Vorsprünge 84, mit denen die Schulter 79 des Bundes 72 in Berührung stehen, der im übrigen auf der Seite dieser Schulter 79 von der Dichtungslippe 82 des Ventilkörpers 76 übergriffen wird, deren Innendurchmesser etwas grosser ist als der Durchmesser des Bundes 72, so daß das Druckmittel aus der Kammer 70 über die zwischen den Vorsprüngen 84 ausgebildeten Zwischenräume in den ringförmigen Raum gelangen kann, der zwischen der Mantelfläche des Abschnittes 73 verringerten Durchmessers des Kobenschaftes 04 und der Innenwand 86 des insgesamt im wesentlichen kreisringförmigen Ventilkörpers 76 ausgebildet ist. Der Ventilkörper 76 hat schliesslich noch an seiner der Schulter 77 zugewandten Seite weitere Rippen 87, die fluchtend zu den Rippen 83 ausgebildet sind und zwischen sich Rückströmkanäle bilden, über welche das Druckmittel aus der Kammer 71 zurück in die Kammer 70 strömen kann, sofern der in dieser Kammer 71

- 11 -

509351 /0738

vorherrschende Druck genügend gross ist, um die Dichtungslippe 82 gegen den Druck in der Kammer 70 von der umgebenden Wand der Bohrung 47 abzuheben. Schliesslich hat der Ventilkörper 76 noch einen abgerundeten Ventilsitz 88, der mit dem an dem Ventilschaft 54 ausgebildeten Ventilkopf 8i zusammenwirkt, wobei die Kraft der Feder 59 der Kolbenbewegung nach links entgegenwirkt, durch welche also der Ventilkopf 81 dann mit dem Ventilsitz 86 in Berührung kommt.

Für die Arbeitsweise des Druckverteilerventils 18 ist damit von folgenden Voraussetzungen auszugehen. Das Druckverteilerventil 18 ist so ausgebildet, daß es eine Strömung des Druckmittels von der Einlaßbohrung 23 zu der Auslaßbohrung 49 hin erlaubt. Dabei ist in diesem Strömungsweg der vergrösserte Bund 72 des Ko Ib en schaft es 5** angeordnet, hinter welchem dann das Druckmittel über die zwischen den Vorsprüngen 84 ausgebildeten Zwischenräume und den Spalt zwischen dem Ventilsitz 88 und dem Ventilkopf 81 in die Auslaßkammer 71 fliessen kann, um von dort über die Kanäle 78 die Auslaßbohrung 49 zu erreichen. Dieser Strömungsweg bleibt solange geöffnet, feis in der Ventilkammer 70 eine bestimmte Druckhöhe aufgebaut ist, die teilweise von der Kraft der Feder 59 beeinflusst wird und den sogenannten Teilungspunkt des Bremsventils bildet. Die Druckhöhe bei diesem Teilungspunkt ist außer von der Kraft der Feder 59 auch noch abhängig von der Grosse der an dem Kolben 53 ausgebildeten Angriffsfläche für das der Federnkraft entgegenwirkende Druckmittel, die praktisch gleich der Querschnittsfläche des Schaftes 54 ist, da die Dichtung 56. das Ende dieses Schaftes gegen das zuströmende Druckmittel abschirmt .

Für die niedrigeren Druckbereiche des Hauptbremszylinders gilt, daß dabei die Drücke in den Kammern 70 und 71 ausgeglichen sind, weil dann die an dem Kolben 53 angreifende Kraft des

- 12 509851/0738

Druckmittels nicht ausreicht, die Vorspannkraft der Feder 66 zu überwinden. Wird in diesem Zusammenhang der in der Kammer 70 vorherrschende Druck mit P. eingeführt und weiter mit A die Querschnittsfläche des Kolbenschaftes 5^ sowie mit S die Vorspannkraft der Feder 66, dann wird der Kolben 53 in dem Augenblick schliessen, also den Ventilkopf 81 mit dem Ventilsitz 88 in Berührung bringen, wenn das Produkt P.A grosser wird als S . Wenn danach ein weiterer Druckanstieg in der Kammer 70 stattfindet, dann wird der verstärkte Druck an einer Kreisfläche des Kolbens 53 angreifen, deren Durchmesser gleich dem mittleren Durchmesser^ des Ventilkopfes 81 ist, wobei gilt, daß diese nachfolgend mit B bezeichnete Kreisfläche kleiner ist als die Fläche A. Dadurch wird auf den Kolben 53 eine die Feder 59 unterstützende Kraft ausgeübt, wodurch eine Öffnungstendenz des Kolbens 53 Desteht, aufgrund von welcher wenigstens eine Teilmenge des vermehrten Druckmittels zu der Auslaßbohrung 59 hin abfliessen kann. Dabei gilt gleichzeitig, daß auf die Fläche B des Kolbens 53 eine Gegenkraft einwirkt, die wieder ein Schliessen des Kolbens gegen den Ventilkörper auszulösen versucht. Γ

Diese einander entgegenwirkenden Kräfte sind damit also bestrebt, den Ventilkopf 81 ziemlich nahe an dem Ventilsitz 88 zu halten, so daß aus der Kammer 70 zu der Kammer 71 hin eine entsprechend gedrosselte Druckmittelströmung stattfindet. Aufgrund derselben wird an der Auslaßbohrung 49 ein Druck aufgebaut, der mit einer geringeren Rate ansteigt im Vergleich zu dem Druckanstieg, der in der Kammer 70 während eines Druckaufbaus durch den Hauptbremszylinder stattfindet. Dabei ist das Verhältnis der Drücke durch das Verhältnis der beiden vorerwähnten Flächen A und B festgelegt. Sobald der Kolben 53 schliesst, wird jeder weitere Druckanstieg ^ P. in der Kammer 70 einen Druckanstieg ^ P„ an der Auslaßbohrung 49 bewirken, der die folgende Gleichung erfüllt:

509851/0736

- Δ

Wird gleichartig ait P₂ der Druck an der Auslaßbohrung 49 angenommen, dann erhält man die Beziehung

P₂B = P₁ (B-A) + S

für die Betriebsstellung des Kolbens 53. Daraus folgt, daß an den Vorderradbremsen 15 ein grösserer Druck wirken wird als an den Hinterradbremsen 17 sobald der Hauptbremszylinder 12 die Druckhöhe übertrifft, die zur Bewegung des Kolbens 53 gegen die Kraft der Feder 66 notwendig ist.

Sofern bei einer betreffenden Bremsbetätigung die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft dann nachgelassen wird, sobald der Kolben 53 in seine die gedrosselte Druckmittelströmung ergebende Stellung gebracht worden ist, wird entsprechend der auf die Fläche B - - wirkende Druck P. reduziert. Es werden folglich auch die Kräfte reduziert, welche den Kolben 53 gegen die Auslaßbohrung 49 zu bewegen versuchen, so daß jetzt der Kolben 53 durch den in der Auslaßkammer 71 vorherrschenden und auf die fläche B einwirkenden Druck nach links bewegt wird. Dadurch tritt eine gewisse Vergrösserung des Volumens auf, das für das an den Hinterradbremsen 17 wirkende Druckmittel zur Verfügung steht, so daß eine entsprechende Verringerung des Druckes P₂ stattfindet. Diese Druckverringerung dauert solange an, wie es infolge der vorerwähnten Gleichung für das Produkt PgB vorgeschrieben ist, wobei aber diese Gleichung wegen des begrenzten Verschiebeweges des Kolbens 53 nicht völlig erfüllt werden kann. Hierbei gilt insbesondere, daß während einer solchen Druckverringerung am Einlaß der Druck an der Auslaßbohrung 49 niemals grösaer werden kann als der Druck in der Kammer 70, weil nämlich das Druckmittel um den Ventilkörper 76 herum aus der Kammer 71 zurück in die Kammer 70 strömen kann, sollte die

809851/0738

Druckhöhe derselben geringer als die Druckhöhe der Kammer-71 sein. Der Ventilkörper 76 wirkt deshalb als eine Art Rückschlagventil, das verhindert, daß an den Hinterradbremsen 17 ein grösserer Druck wirkt als an den Vorderradbremsen 15, wobei weiterhin gilt, daß dann, wenn der mit dem Hauptbremszylinder 12 übereinstimmende Druck in der Kammer 70 unter den Druck abfällt, bei dem das Druckverteilerventil 18 erstmalig geschlossen wurde, der Kolben 53 durch die Feder 59 in eine Stellung bewegt wird, in welcher dann wieder der Durchgang zwischen dem Ventilkopf 81 und dem Ventilsitz 88 geöffnet ist.

Für die Betriebweise des Druekverteilerventils 18 kann damit kurz zusammengefasst werden, daß dieses Ventil eine direkte Verbindung zwischen der Einlaßbohrung 23 und der Auslaßbohrung 49 des Bremsventils 10 schafft, solange nicht in der Kammer 70 die Druckhöhe erreicht ist, bei welcher der sogenannte Teilungspunkt vorliegt. Wird dieser Teilungspunkt erreicht und die Druckhöhe in der Kammer 70 überschritten, dann begrenzt das Druckverteilerventil 18 die Druckzuteilung an die Auslaßbohrung 49, wobei in Abhängigkei von verschieden grossen Angriffsflächen für das Druckmittel an dem Kolben 53 auch ein gewisses Verhältnis in dem Ausmaß besteht, mit welchem der Druckaufbau in der Kammer 70 und am Auslaß 49 fortschreitet.

Das Bremsventil 10 ist nun weiterhin so konstruiert, daß bei Überschreitung eines bestimmten Druckes im Hauptbremszylinder der an den Hinterradbremsen 17 bei einer Bremsung zur Yirkung gebrachte Druck und derjenige an den Vorderradbremsen 15 innerhalb bestimmter Grenzen moduliert wird, die abhängig sind von dem Ausmaß der jeweiligen Abbremsung bzw. Verlangsamung der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit.

509851/0736

Während jeder Bremsbetätigung liefert der Hauptbremszylinder 12 sowohl an die Vorderradbrerasen 15 wie auch über das Bremsventil lü an die Hinterradbremsen 17 Druckmittel, wobei während des anfänglichen Druckaufbaus ein gleicher Druck an beiden Bremsen vorherrscht. Sobald der genannte Teilungspunkt erreicht ist, findet eine Begrenzung des weiteren Druckaufbaus an den Hinterradbremsen statt, wobei diesbezüglich, wie vorerwähnt, das Druckverteilerventil 18 und darin hauptsächlich die Feder 59 maßgeblich sind. Als eine weitere Einflußgrösse tritt dabei auch der Modulierkolben 42 auf, der in Abhängigkeit von dem in der Kammer 44 wirkenden Druck die von der Feder 59 auf den Kolben 53 ausgeübte Kraft ergänzt.

In der Kammer 44 herrscht nun anfänglich derselbe Druck vor wie am Hauptbremszylinder 12, da dann noch eine direkte Verbindung zwischen der Einlaßbohrung 23 und dieser Kammer 44 über die Bohrungen 24, 29, 34 und 36 besteht. Der steigende Druck an der Einlaßbohrung 23 wird sich daher in gleichem Ausmaß fortpflanzen bis in die Kammer 44 und im übrigen auch, wie bereits beschrieben, bis in die Kammer 70 des Ventils 18, wobei aber der Kolben 42 wegen der auf ihn einwirkenden Feder 66 stehen bleiben wird. Sobald dann das Ventil 18 seinen Teilungspunkt erreicht hat, bei dem also der Ventilkopf 81 gegen den Ventilsitz 88 bewegt und dadurch der dazwischen ausgebildete Strömungskanal zunehmend gedrosselt wird, wird beim weiteren Druckanstieg vom Hauptbremszylinder 12 der Druck in der Kammer 44 schliesslich einen Wert erreichen, bei dem dann der Kolben 42 gegen die Kraft der Feder 66 in Figur 1 nach rechts bewegt wird. Da die Feder 66 wesentlich stärker ausgelegt ist als die Feder 59 ist folglich ausschliesslich sie für die Höhe des Druckes in der Kammer 44 maßgebend, der die Verschiebung des Kolbens 42 auslöst, was andererseits bedeutet, daß die Feder 66 die bei der Bremsbetätigung auftretende sogenannte Totzeit kompensiert. Die Feder 66 garantiert damit, daß die Bremsschuhe bereits voll an der jeweiligen Bremstrommel greifen, bevor es zu einer Verschiebung des Modulierkolbens

509851/0736

- 16 -

kommt, und wenn sehliesslieh dieser Kolben verschoben wird, dann wird dadurch die von der Feder 59 auf den Kolben 53 des Ventils 18 ausgeübte Kraft verstärkt, so daß dann eine entsprechend beschleunigte Schliessung des Kolbens 53 stattfindet. Damit erhöht der Modulierkolben 42 praktisch den Teilungspunkt des Druckvertexlerventils 16 auf eine Druckhöhe, die höher als diejenige an der Einlaßbohrung 23 und damit auch am Hauptbremszylinder 12 ist, was die Wirkung bringt, daß der Modulierkolben 42 in Abhängigkeit von dem Druckaufbau an der Einlaßbohrung 23 eine verzögerte Betätigung des Druekverteilerventils 18 steuert.

Der Druck in der Kammer 44 wird praktisch durch die durch den Bund 41 des Stopfens 38 im Zusammenwirken mit der umgebenden Wandung derBohrung 36 geschaffene Engstelle geregelt und weiterhin durch das Trägheitsgewicht 26, an welchem der Ventilkörper 32/angeordnet ist. Dabei gilt für das Trägheit sgewicht 26, daß dasselbe in Figur 1 nach links bewegt wird, sobald bei einer Bremsbetätigung die Abbremsung des Fahrzeuges einen bestimmten Wert übersteigt, dessen Grosse dabei durch die auf das Gewicht 26 einwirkende Feder 28 festgelegt ist. Sobald das Gewicht 26 nach links bewegt wird, kommt der Ventilkörper 32 zum Anschlag an die Schulter 33, wodurch dann kein weiteres Druckmittel zu der Kammer 44 hin fliessen kann. Zu diesem Zeitpunkt wird dann also eine betreffende Stellung des Modulierkolbens 42 und auch des Kolbens 53 des Druekverteilerventils 18 stabilisiert sein, so daß jede nachfolgende Druckerhöhung im Hauptbremszylinder nur noch direkte Auswirkungen auf das Druckverteilerventil 18 hat. Sofern ein Bremsventil dieser Ausbildung in die Bremsanlage eines Lastkraftwagens eingebaut wird, sollte das Trägheitsgewicht 26 so ausgelegt sein, daß es bei einer Bremsverzögerung von etwa 0,4 G die Druckkammer 44 von einer weiteren Druckmittelzufuhr abschliesst, da bei einer gegenüber diesem Wert kleineren Bremsverzögerung der Modulierkolben

- 17 509851/073S

die Betätigung des Druckverteilerventils 18 verzögern würde, während bei einem höheren Wert eine zu frühe Aufhebung der Beeinflussung des Druckverteilerventils durch den Modulierkolben 42 die Folge wäre.

In diesem Zusammedaag ist nun klar, daß die vorgenannte Bremsνerzögerung, also die bei der Bremsung eines Fahrzeuges fortschreitende Verringerung der Fahrgeschwindigkeit, abhängig ist von der von dem Fahrzeug getragenen Last, so daß auch diese die Verschiebung des Trägheitsgewichtes 26 beeinflusst. Diesbezüglich kann nun davon ausgegangen werden, daß jeder massige Druckaufbau in dem Hauptbremszylinder 12 eine Begrenzung des Druckaufbaus in der Kammer 44 auslösen wird, weil dann durch die vorgescho.Ltete Engstelle, die also durch den Bund 41 des Stopfens 38 im Zusammenwirken mit der umgebenden Wandung der Bohrung 36 gebildet wird, eine gewisse Verzögerung in der Zuströmung des Druckmittels zu der Kammer 44 auftritt. Dieser verzögerte Druckaufbau in der Kammer 44 kompensiert die sogenannte Nacheilung des Fahrzeuges, d. h. es wird dadurch verhindert, daß der Modulierkolben 42 zu rasch und bereits dann betätigt wird, wenn nach einer Druckerhöhung im Hauptbremszylinder die Abbremsung des Fahrzeuges noch gar nicht begonnen hat.

In dem Schaubild der Figur 8 sind die vorbeschriebenen Zusammenhänge nochmals graphisch dargestellt, wobei mit P₁ der Druck an der Einlaßbohrung 23 des Bremsventils und litit P ο der Druck an dessen Auslaßbohrung 49 bezeichnet ist. Diese Drücke stimmen überAn bzw. sind verhältnisgleich mit den Drücken, die an den Vorderradbremsen 15 und an den Hinterradbremsen 17 wirken. Der Koordinatenursprung 89 stellt damit also den Ausgangspunkt der Druckkurve dar, wo bei unbetätigter

509851 /073S

Bremsanlage an den Bremsen 15 und 17 kein Druck wirkt. So-· bald durch Niederdrücken des Bremspedals 11 die Bremsanlage betätigt und dabei dann der Druck im Hauptbremszylinder £ fortschreitend erhöht wird, findet dabei entsprechend der Strecke zu dem Punkt 90 hin eine entsprechend gleichmässige Druckerhöhung an den Bremsen 15 und 17 statt, die danach wegen der dann beginnenden Wirkung des Druckverteilerventils 18 B.U den Hinterradbremsen 17 langsamer ansteigt als an den Vorderradbremsen 15» wie es durch den Streckenverlauf zu dem Punk%9i hin ausgewiesen wird. Bis zum Erreichen dieses Punktes 91 wird auch infolge des sich ständig erhöhenden Einlaßdruekes P^ der Modulierkolben 42 die Kraft der Peder66 überwinden und in eine Stellung verschöben, in welcher er die auf den Eoltoea 53 de· Ventils IS ausgeübte Vorspaankraft der Feder 59 unterstützt, wodurch der Teilungspunkt des Ventils 18 auf einen gegenüber der Druckkammer 70 höher em iferi gebracht wird, so daß das Ventil 18 bis zum Erreichen dieses höheren Teilutigspunktes vorübergehend nicht eine Begrenzung des Auslaßdruokes P„ bewirkt, wenn aber dieser höhere Teilungspunkt erreicht ist, dann findet ansehliessend ein sehr rascher Anstieg dieses Auslaßdruckes stefct, bis schliesslich eine Gleichheit mit dem Einiaßdruck P. erreicht ist. Diese Phase ist in dem Schaubild der Figur 8 durch die Strecke zu dem Punkt 92 hin dargestellt, die damit also gleichbedeutend ist mit einer während dieser Zeit stattfindenden Verschiebung des Modulierkolbens 42, die im Punkt 91 beginnt und im Punkt 92 endet. Gemäß dem anschliessenden Streckenverlauf zu dem Punkt 93 hin findet anschliessend wieder eine gleichmässige Druckerhöhung statt.

Der Streckenverlauf zwischen den Punkten 90 und 91 weist die durch die Feder 66 kompensierte Totzeit aus, die völlig unabhängig ist von der maßgeblichen Belastung des Fahrzeuges. Ist das Fahrzeug maximal belastet, dann wird in dem Augenblick, wo

- 19 «- 509851/0738

die Bremsverzögerung den Wert von etwa 0,4 G erreicht, durch die dann stattfindende Verschiebung des Trägheitsgewichtes 26 ein weiterer Druckaufbau in der Kammer 44 verhindert, so daß dann also der maximale Teilungspunkt des Druckverteilerventils 18 erreicht ist. In dem Schaubild der Figur 8 entspricht der Punkt 93 diesem maximalen Teilungspunkt des Druckverteilerventils 18, wobei der anschliessende Streckenabschnitt zu dem Punkt 94 hin gleichzeitig ausweist, daß danach jede weitere Erhöhung des Einlaßdruckes P₁ eine Begrenzung des Auslaßdruckes P₂ durch das Ventil 18 zur Folge hat, also dann der Druck an den Hinterradbremsen 17 nicht weiter erhöht wird, während andererseits eine Druckerhöhung an den Vorderradbremsen 15 stattfindet.

Bei einem unbelasteten Fahrzeug ist andererseits davon aus-, zugehen, daß ein gleicher Druck im Hauptbremszylinder eine schnellere Bremsverzögerung auslöst als bei einem maximal belasteten Fahrzeug. Weil im Falle eins Lastkraftwagens dann die Hinterräder entsprechend schwächer belastet sind, und daher auch eine geringere Bremskapazität haben, müssen folglich Vorkehrungen getroff ei/sein, daß in diesem Fall eine andere Arbeitsweise des ModulierkoIbens 42 auftritt, der ja bei belastetem Fahrzeug entlang des Streckenabschnittes zwischen den Punkten 91 und 92 eine Umgehung des Druckverteilerventils 18 bewirkt. Diese Umgehung des Druckverteilerventils 18 findet nun deshalb bei einem unbelasteten Fahrzeug nicht statt, weil dann wegen der viel rascheren Bremsverzögerung nach dem Erreichen des Punktes 91 das Trägheitsgewieht 26 praktisch sofort in die Sehliesstellung des Ventilkörpers 32 an der Schulter 33 gebracht wird, so daß jede weitere Erhähmg des Einlaßdruckes P, nur eine entsprechende Druckerhöhung in der Kammer 70 des Druckverteilerventils 18 auslöst, nicht dagegen auch eine Druckerhöhung in der Druckkammer 44. Dadurch ist dann nur das DruckverteLlerventil Ig füj/die weitere Erhöhung des Auslaß-

- 20 -

509851/0736

drucks Ρ« maßgebend, so daß entsprechend, dem Streckenverlauf zwischen den Punkten 91 und 95 in dem Schaubild der Figur 8 dann eine weitere Druckerhöhung an den Hinterradbremsen 17 nur massig vorangchreitet, während gleichzeitig ein steiler Druckanstieg an den Vorderradbremsen 15 stattfindet. Bei einem unbelasteten Fahrzeug tritt daher nur der einzige Teilungspunkt 90 auf, während bei einem belasteten Fahrzeug noch der weitere Teilungspunkt 93 auftritt.

Werden abschliessend noch die Verhältnisse bei einer Gewaltbremsung betrachtet, so gilt dabei, daß wegen des dann sehr raschen Druckanstieges im Hauptbremszylinder dann auch ein entsprechend rascher Druckanstieg in der Kammer 44 stattfinden könnte, wodurch der Modulierkolben 42 sofort verschoben werden würde und damit eine Umgehung des Druckverteilerventils 18 praktisch nur dann nicht stattfindet, wenn der Leitungsdruck sehr hoch ist. Fei einem unbelasteten Fahrzeug könnte es dadurch zu einem Schleifen der Hinterradbremsen 17 kommen, was also ursächlich darauf zurückzuführen wäre, daß bei einer solchen Gewaltbremsung eine gewisse Verzögerung in der Verschiebung des Trägheitsgewichts 26 auftritt, so daß das Druckmittel noch schnell zu der Kammer 44 hin fliessen kann, ehe der Ventilkörper 32 in seine Schliesstellung gebracht wird. Indem nun im Strömungsweg zu dieser Kammer 44 hin die durch den Bund 41 des Verschlußstopfens 38 im Zusammenwirken mit der umgebenden ί/andung der Bohrung 36 gebildete Engstelle angeordnet ist, wird dadurch bei einer solchen Gewaltbremsung eine vorzeitige Verschiebung des Modulierkolbens 42 verhindert, weil der Druckaufbau in der Kammer 44 entsprechend verzögert wird. Daher kann andererseits dann auch das Druckverteilerventil 18 die Druckzuteilung an die Hinterradbremsen 17 so steuern, daß mit Sicherheit ein solches Schleifen dieser

5098 5 1/0 736

Bremsen unterbleibt. Die der Druckkammer kk vorgeschaltete Engstelle stellt somit für ein unbelastetes Fahrzeug sicher, daß auch bei einer Gewaltbremsung die Kurve entlang der Punkte 89, 90, 91 und 95 des Schaubildes gemäß Figur 8 verfolgt wird, während ohne eine solche Engstelle die andere Kurve entlang der Punkte 89, 90, 91, 92, 93 und 9^ verfolgt werden würde, jedenfalls solange, bis das Trägheitsgewicht 26 auf eine Bremsverzögerung von etwa 0,4G angesprochen hätte.

Es sollte abschliessend noch darauf hingewiesen werden, daß bei einem nur teilweise belasteten Fahrzeug in dem Schaubild der Figur 8 eine Kurve verfolgt werden würde, die hinter dem Punkt 9i oberhalb der strecke zu dem Punkt 95 hin verläuft. Dabei würde dann neben dem Teilungspunkt 90 ein weiterer Teilungspunkt auftreten, der irgendwo entlang der Streckenabschnitte zwischen den Punkten 91» 92 und 93 liegt, und hinter diesem weiteren Teilungspunkt würde dann die Kurve parallel zu den Stecken zwischen den Punkten 91 und 95 bzw. 93 und 94 verlaufen.

509851/0736

Claims

Ansprüche

/V ±/ Br ems ventil für eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen_? das in die von deren Hauptbremszylinder zu den Hinterradbreasea führende Bremsleitung eingebaut ist und einen in, seinem Durchflußkanal für das Druckmittel angeordneten, den Auslaßdruck des Ventils in Abhängigkeit von seinem Einlaßdruck steuernden Druckverteilerkolben hat, dadurch gekennzeichnet, daß an den Durchflußkanal (23, 48, 47, 49) für das Druckmittel ein zu einer Druckkammer (44) führender Zweigkanal (24, 29, 34, 36) mit einem darin linear verschieblichen Trägheitsgewicht (26) angeschlossen ist, das einen Ventilkörper (32) trägt, mittels welchem bei der von der jeweiligen Bremsverzögerung des Fahrzeuges abhängigen Verschiebung des Trägheitsgewichts (26) die Druckkammer (44) für eine weitere Druckmittelzufuhr verschliessbar ist, wobei in der Druckkammer (44) ein in Abhängigkeit von dem dort vorherrschenden Druck beweglicher und mit dem Druckverteilerkolben (53) gekoppelter Modulierkolben (42) angeordnet ist.
2. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn et, daß das Trägheitsgewicht (26) durch eine vorzugsweise einstellbare Feder (28) in eine Ruhelage vorgespannt ist.
3. Bremsventil .nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß in dem Zweigkanal (24, 29, 3^, 36) eine Drosselstelle (36, 41) für das durchfliessende Druckmittel ausgebildet ist.
4. Bremsventil nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (36, 41) in der Strömungsrichtung des Druckmittels zu der Druckkammer (44) hin stromaufwärts von dieser angeordnet ist.

5098S1/0736

_ 23 —
5. Bremsventilnach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Modulierkolben (42) durch eine vorzugsweise einstellbare Feder (66) in eine Ruhelage vorgespannt ist.
6. Bremsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Modulierkolben (42) zur Ergänzung der Vorspannkraft einer den Druckverteikerkolben (53) beaufschlagenden Regelfeder (59) angeordnet ist.
7. Bremsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet , daß das Trägheitsgewicht (26) für ein Erreichen der Schliesslage seines Ventilkörpers

(32) bei einer Bremsverzögerung von etwa 0,4 G ausgelegt ist.

509851/0736