DE2637278C2 - Drucksteuereinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents
Drucksteuereinheit für eine hydraulische FahrzeugbremsanlageInfo
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Description
a) das erste Drucksteuerventil als Druckminderventil ausgebildet ist, das in an sich bekannter
Weise einen axial verschiebbaren Stufenkolben aufweist auf den die Steuerkraft einwirkt und
dessen kleinere Fläche vom Druck der Druckmittelquelle und dessen größere Fläche entgegen
der Steuerkraft von dem den nachgeschalteten Radbremsen zugeführten Druck beaufschlagt
ist und mit dem das Schließglied oberhalb des Umschaltpunktes in die Schließstellung
bewegbar ist;
b) das Schließglied des ersten, als Druckminderventil ausgebildeten Drucksteuerventils gegensinnig
zum Schließglied des zweiten, als Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Drucksteuerventils
schließt:
c) die beiden Stirnflächen des Zwischenkolbens vom jeweiligen Ausgangsdruck der beiden
Drucksteuerventile beaufschlagt sind, nach Patent 22 36 294,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschiebeweg
des Zwischenkolbens (15) in Richtung des Druckminderventils (3, 8, 9) durch einen
gehäusefesten Anschlag (21) begrenzt ist und der Zwischenkolben (15) eine axiale Bohrung (16) hat, in
der ein ebenfalls vom jeweiligen Ausgangsdruck beaufschlagter Hilfskolben (18, 18') angeordnet ist,
welcher einerseits am Stufenkolben (3) und/oder Schließglied (9) des Druckminderventils (3,8,9) und
andererseits am Schließglied (14) des Druckbegrenzungsventils (10, 12, 14) abstützbar ist und dessen
Verschiebbarkeit im Zwischenkolben (15) in Riehtung des Druckminderventils (3, 8, 9) durch einen
Anschlag (17) am Zwischenkolben (15) begrenzt ist.
2. Drucksteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (16) im Zwischenkolben
(15) als Stufenbohrung und der Hilfskolben (18, 18') stufenförmig ausgebildet ist, wobei dessen
größere Stirnfläche vom Ausgangsdruck des Druckbegrenzungsventils (10, 12, 14) und dessen kleinere
Stirnfläche vom Auspangsdruck des Druckminderventils (3, 8, 9) beaufschlagt ist, und daß die w>
Abstufung der Stufenbohrung (16) der Anschlag (17) am Zwischenkolben (15) ist.
3. Drucksteuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (19) am
Hilfskolben (18, 18') in Richtung des Druckbegren- f>">
zungsventils (10,12,14) und am Zwischenkolben (15)
in Richtung des Druckminderventils (3, 8, 9) abgestützt ist.
4. Drucksteuereinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Hilfskolben (18,
18') durch zwei Kolben (18 und 18') unterschiedlichen Durchmessers gebildet ist die sich aneinander
abstützen.
Die Erfindung betrifft eine Drucksteuereinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie im Hauptpatent 22 36 294 beschrieben ist
Bei der Drucksteuereinheit des Hauptpatents wird, wenn beide Bremskreise intakt sind, mittels des
Zwischenkolbens der Ausgangsdruck des Druckbegrenzungsventils oberhalb des Umschaltpunktes dem Ausgangsdruck
des Druckminderventils nachgeführt Dies wird dadurch bewirkt daß sich der Zwischenkolben bei
einer Druckdifferenz verschiebt und dabei die Schließglieder der beiden Ventile derart beeinflußt daß sich die
Ausgangsdrücke aneinander angleichen, wobei die Ausgangsdrücke vom Druckminderventil bestimmt
werden.
Durch den Reibungswiderstand der Dichtungen des Zwischenkolbens ist zu dessen Verschiebung eine
Druckdifferenz erforderlich, die durch die Querschnittsfläche des Zwischenkolbens und dessen Reibwiderstand
bestimmt ist. Diese Druckdifferenz soll so klein wie möglich sein, um einen möglichst gleichmäßigen Verlauf
der beiden Ausgangsdrücke zu erreichen. Dies führt zur Forderung, den Durchmesser des Zwischenkolbens
möglichst groß zu wählen, weil mit zunehmendem Durchmesser das Verhältnis Querschnittsfläche Reibungswiderstand
günstiger wird und sich damit der Zwischenkolben schon bei einer geringeren Druckdifferenz
verschiebt, die durch die Reibung der Dichtungen bedingte Hysterese also kleiner wird.
Bei der Dimensionierung des Zwischenkolbens muß jedoch auch der Fall betrachtet werden, daß der vom
Druckminderventil beeinflußte Bremskreis ausfällt In diesem Fall wirkt dem Ausgangsuruck des Druckbegrenzungsventils
nur noch die Steuerkraft des Druckminderventils entgegen, wodurch der Ausgangsdruck
des Druckbegrenzungsventils echt begrenzt wird. Die Höhe des begrenzten Ausgangsdruckes ist dabei von
der Größe der Steuerkraft und der Queischnittsfläche
des Zwischenkolbens abhängig. Da man in diesem Fall einen möglichst hohen Ausgangsdruck erreichen will,
bevor das Druckbegrenzungsventil schließt, muß die Querschnittsfläche und damit der Durchmesser des
Zwischenkolbens für diesen Fall möglichst klein gewählt werden.
Man hat also bei der Dimensionierung des Zwischenkolbens zwei sich direkt widersprechende Forderungen,
zwischen denen normalerweise ein Mittelweg begangen wird. Dieser Mittelweg befriedigt jedoch nicht vollständig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Drucksteuereinheit des Hauptpatents derart weiterzubilden, daß
einerseits bei intakten Bremskreisen nur eine geringe Differenz zwischen den beiden Ausgangsdrücken
auftritt und daß andererseits bei Ausfall des vom Druckminderventil beeinflußten Bremskreises ein hoher
Ausgangsdruck des Druckbegrenzungsventils erreicht wird, bevor dessen Schließglied in Schließstellung
gelangt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein
Verschiebeweg des Zwischenkolbens in Richtung des Druckminderventils durch einen gehäusefesten Anschlag
begrenzt ist und der Zwischenkolben eine axiale Bohrung hat, in der ein ebenfalls vom jeweiligen
Ausgangsdruck beaufschlagter Hilfskolben angeordnet ist, welcher einerseits am Stufenkolben und/oder
Schließglied des Druckminderventils und andererseits am Schließglied des Druckbegrenzungsventils abstützbar
ist und dessen Verschiebbarkeit im Zwischenkolben in Richtung des Druckminderventils durch einen
Anschlag am Zwischenkolben begrenzt ist
Damit braucht bei der Dimensionierung des Zwischenkolbens keine Rücksicht mehr auf den Fall
genommen werden, daß der vom Druckminderventil beeinflußte Bremskreis ausfällt. Sein Durchmesser kann
somit groß genug gewählt werden, um eine sehr geringe Hysterese zu erreichen. Bei Ausfall dieses Bremskreises
wird der Ausgangsdruck des Druckbegrenzungsventils neben der Steuerkraft nur von dem dem Druckbegrenzungsventil
zugewandten Querschnitt des ebenfalls frei dimensionierbaren Hilfskolben bestimmt, weil der
Zwischenkolben in diesem Fall direkt am Gehäuse und nicht gegen die Steuerkraft abgestützt ist. Der Anschlag
am Zwischenkolben sorgt dafür, daß zum Aufstoßen des Ventilgliedes zum Druckbegrenzungsventil die vom
Zwischenkolben auf den Hilfskolben übertragbare Kraft nicht durch den Reibungswiderstand zwischen
Hilfskolben und Zwischenkolben begrenzt wird. Solange der Zwischenkolben und der Hilfskolben rein
hydraulisch kraftbeaufschlagt sind, bewegen sie sich 3Ü
stets gemeinsam, weil, wie eingangs dargelegt, dn großer Kolben sich schon bei geringerer Druckdifferenz
bewegt als ein kleinen
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Bohrung im Zwischenkolben als Stufenbohrung und der
Hilfskolben als Stufenkolben ausgebildet ist, dessen größere Stirnfläche vom Ausgangsdruck des Druckbegrenzungsventils
und dessen kleinere Stirnfläche vom Ausgangsdruck des Druckminderventils beaufschlagt
ist, und daß die Abstufung der Stufenbohrung der w Anschlag am Zwischenkolben ist. Damit wird erreicht,
daß bei normaler Funktion mit intakten Bremskreisen der Zwischenkolben eine genau definierte Position
gegenüber dem Hilfskolben einnimmt und nicht erst während des Regelvorganges in die vom Anschlag am 4-,
Zwischenkolben bestimmte Stellung gelangt.
Dadurch, daß eine Rückstellfeder am Hilfskolben in Richtung des Druckbegrenzungsventils und am Zwischenkolben
in Richtung des Druckminderventils abgestützt ist, wird erreicht, daß der Zwischenkolben in -,0
Ruhestellung am gehäusefesten Anschlag gehalten wird. Er verschiebt sich erst bei beginnendem Druckaufbau
gegen die Abstufung des Hilfskolben. Damit werden bei Normalfunktion alle Teile bewegt, so daß keine
Dichtungen während längerer Nichtbetätigung verkle- <λ
ben können; und wenn sich im vom Druckminderventil beeinflußten Bremskreis kein Druck aufbaut, braucht
der Zwischenkolben nicht erst zum gohäusefesten Anschlag hin verschoben werden, was einen Volumenverbrauch
aus dem intakten Bremskreis zur Folge hätte.
Eine in fertigungstechnischer Hinsicht besonders günstige Weiterbildung besteht darin, daß der Stufenkolben
durch zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers gebildet ist, die gegeneinander abgestützt sind.
Damit wird vermieden, daß die beiden Kolbenlaufflä- bs
chen in der Stufenbohrung und am Hilfskolben genau konzentrisch sein müssen, was einerseits bei geringen
Durchmessern von besonderer Bedeutung ist. andererseits erhöhten Fertigungsaufwiind für dann einzuhaltende
geringere Toleranzen bedingt.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In einen» Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 vorgesehen, in
der in der Zeichnung gesehen links ein Stufenkolben 3 angeordnet ist Das Ende geringeren Durchmessers ragt
durch eine Hülse 4 aus der Bohrung Z Auf dieses Ende geringeren Durchmessers wirkt eine durcii einen Pfeil 5
angedeutete Steuerkraft Q, die beispielsweise achslastabhängig sein kann. Der Stufenkolben 3 isi in der
Bohrung 2 und der Hülse 4 dichtend verschiebbar geführt, wodurch an seiner Abstufung ein Ringraum 6
begrenzt ist Dieser Ringraum 6 ist über einen Druckmittelanschluß mit einem ersten Bremskreis einer
Bremsdruckquelle verbindbar. Von der größeren Stirnfläche des Stufenkolbens 3 wird eine Seite eines
Auslaßraums 7 begrenzt, der über einen Druckmittelanschluß
mit Radbremsen verbindbar ist Im Stufenkolben 3 ist ein Druckmitteldurchgang 8 vorgesehen, durch den
der Ringraum 6 mit dem Auslaßraum 7 verbunden ist und der durch ein federbelastetes Schließglied 9
verschließbar ist.
In der Zeichnung gesehen rechts ist die Bohrung 2 durch ein mit dem Gehäuse 1 fest verbundenem
Element 10 verschlossen, welches einen Druckmitteianschluß U aufweist, der über einen Druckmitteldurchgang
12 mit einem vom Element 10 einerseits begrenzten Auslaßraum 13 verbunden ist Im Druckmitteldurchgang
12 ist ein federbelastetes Schließglied 14 angeordnet Der Auslaßraum 13 ist mit Radbremsen
verbindbar, während der Druckmittelanschluß 11 mit einem zweiten Bremskreis einer Bremsdruckquelle
verbindbar ist.
Zwischen dem Auslaßraum 7 und dem Auslaßraum 13 ist ein Zwischenkolben 15 angeordnet, der in der
Bohrung 2 dichtend verschiebbar ist und die beiden Auslaßräume 7 und 13 druckmitteldicht voneinander
trennt. Der bisher beschriebene Aufbau der Drucksteuereinheit enspricht vollständig dem Aufbau der
Drucksteuereinheit des Hauptpatents.
Über das Hauptpatent hinausgehend hat der Zwischenkolben 15 eine axiale Bohrung 16, die stufenförmig
ausgebildet ist und eine einen Anschlag 17 bildende Abstufung hat. Die Bohrung 16 ist in bekannter Weise
im Bereich der Abstufung für eine Schnüffelbohrung mit der Atmosphäre verbunden. In der Bohrung 16 ist
dichtend verschiebbar ein Hilfskolben 18, 18' angeordnet, der aus zwei gegeneinander abgestützten Kolben 18
und 18' besteht, die somit einen Stufenkolben bilden, dessen größere Stirnfläche dem Auslaßraum 13 und
dessen kleinere Stirnfläche dem Auslaßraum 7 zugewandt ist. Die beiden Enden des Hilfsk&lbens 18, 18'
ragen über den Zwischenkolben 15 hinaus. Um das somit in den Auslaßraum 13 ragende Ende des
Hilfskolben 18,18' ist eine Rückstellfeder 19 angeordnet, die sich einerseits am Zwischenkolben 15 und
andererseits an einem am Ende des Hilfskolben 18, 18' befestigten Sicherungsring 20 abstützt.
Durch die Steuerkraft Q ist der Stufenkolben 3 in der Zeichnung gesehen nach rechts beaufschlagt und stützt
sich am Kolben 18' ab, wodurch gleichzeitig das Schließglied 9 in OFfenstellung gehalten ist. Der Kolben
18 des Hilfskolben 18, 18' stützt sich seinerseits am Element 10 und am Schließglied 14 ab, wodurch auch
das Schließglied 14 in Offenstellung gehalten ist. Durch die Rückstellfeder 19 wird der Zwischenkolben 15 nach
links gedrängt und stützt sich an einem am Gehäuse 1 im
Auslaßraum 7 ausgebildeten gehäusefesten Anschlag 21 ab.
Wenn beide Bremskreise intakt sind und somit dem Ringraum 6 und dem Druckmittelanschluß 11 Druckmittel
zugeführt wird, ergibt sich folgende Funktion. Bei beginnendem Druckaufbau gelangt zunächst das Druckmittel
vom Ringraum 6 zum Auslaßraum 7 und vom Druckmittelanschluß 11 zum Auslaßraum 13. In den
Auslaßräumen 7 und 13 herrscht somit ein Ausgangsdruck, der dem Druck der Bremsdruckquelle entspricht.
Diese Aushangsdrücke beaufschlagen den Zwischenkolben 15, dessen dem Auslaßraum 13 zugewandte
Stirnfläche infolge seiner stufenförmigen Bohrung 16 kleiner ist als seine dem Auslaßraum 7 zugewandte
Stirnfläche, weshalb er sich gegen die Rückstellfeder 19 nach rechts verschiebt, bis er mit dem Anschlag i7 am
Kolben 18 des Hilfskolbens 18,18' anliegt. Dabei hat er
sich vom gehäusefesten Anschlag 21 entfernt. Der Hilfskolben 18, 18' bleibt zunächst noch zwischen dem
Stufenkolben 3 und dem Element 10 durch die Steuerkraft Q eingespannt.
Mit zunehmendem Druck im Ringraum 6 und Auslaßraum 7 wird jedoch auch am Stufenkolben 3 in
bekannter Weise eine der Steuerkraft Q entgegenwirkende Kraft immer stärker. Sobald diese die Steuerkraft
überwindet, ist der Umschaltpunkt erreicht, wobei sich der Stufenkolben 3 nach links verschiebt, das Schließglied
9 in Schließstellung gelangt und im Auslaßraum 7 nur noch ein geminderter Druckaufbau gegenüber dem
Ringraum 6 stattfindet. Ab diesem Zeitpunkt ist der Hilfskolben 18, 18'' im Auslaßraum 7 nur noch
hydraulisch beaufschlagt Er verschiebt sich daher bei zunehmendem Druck im Auslaßraum 13 gemeinsam mit
dem Zwischenkoiben 15 nach links, so daß auch das Schließglied 14 in Schließstellung gelangt. Der Hilfskolben
18, 18' und der Zwischenkolben 15 werden wegen ihrer unterschiedlichen Stirnflächen hydraulisch stets in
gegenseitiger Anlage am Anschlag 17 gehalten und bilden so bei normaler Funktion eine Einheit, deren dem
Auslaßraum 7 zugewandte Gesamtstirnfläche der dem Auslaßraum 13 zugewandte Gesamtstirnfläche entspricht
Damit sorgt der Zwischenkolben 15 gemeinsam mit dem Hilfskolben 18, 18' stets für gleichen Druck in
den beiden Auslaßräumen 7 und 13 wie beim Hauptpatent. Nach beendeter Bremsung, das heißt
wenn der Druck der Bremsdruckquelle wieder auf Null zurückgeht, gelangen alle Teile wieder in die gezeichnete
Position. Der Hilfskolben 18, 18' wird wieder durch die Steuerkraft Q zwischen dem Stufenkolben 3 und
dem Element 10 mechanisch eingespannt. Der Zwischenkolben 15 wird durch die Rückstellfeder 19 wieder
gegen den gehäusefesten Anschlag 21 geschoben.
Fällt der vom Druckminderventil 3, 8, 9 beeinflußte Bremkreis. aus, so ergibt sich folgende Funktion. In
diesem Fall herrscht im Ringraum 6 und im Auslaßraum 7 kein Druck, so daß weder der Zwischenkolben 15 noch
der Hilfskolben 18, 18' hydraulisch nach rechts beaufschlagt ist. Es ist lediglich der Kolben 18 des
Hilfskolbens 18, 18' über den Stufenkolben 3 und den Kolben 18' mechanisch mit der Steuerkraft Q belastet.
Im Auslaßraum 13 baut sich der vom zweiten intakten Bremskreis der Brernsdruckqueile zugeführie Druck
auf. Dieser beaufschlagt die dem Auslaßraum 13 zugewandte Stirnfläche des Zwischenkolbens 15 und
des Kolbens 18 des Hilfskolbens 18, 18'. Der Zwischenkolben 15 wird dadurch immer stärker gegen
den gehäusefesten Anschlag 21 gedrückt und bleibt in seiner Stellung. Der Kolben 18 des Hilfskolbens 18, 18'
wird entgegen der Steuerkraft Q gedrückt und bei einem durch die Steuerkraft
<?und die dem Auslaßraum 13 zugewandte Stirnfläche bestimmten Druck im
Auslaßraum 13 nach links verschoben. Damit gelangt das Schließglied 14 in Schließstellung, so daß im
Auslaßraum 13 kein weiterer Druckaufbau mehr möglich ist. Der Abschaltdruck des Druckbegrenzungsventils
10, 12, 14 wird also nur durch die dem Auslaßraum 13 zugewandte Stirnfläche des Kolbens 18
des Hilfskolbens 18, 18' bestimmt und nicht durch die Stirnfläche des Zwischenkolbens 15. Die Stirnfläche des
Zwischenkolbens 15 einschließlich der des Hilfskolbens 18, 18' ist nur bei intakter Bremsanlage für den
Druckausgleich zwischen den beiden Auslaßräumen 7 und 13 maßgebend.
Bei Ausfall des über das Druckbegrenzungsventil 10, 12, 14 geführten Bremskreises arbeitet das Druckminderventil
3, 8, 9 völlig normal. Es wird lediglich der Zwischenkolben 15 durch den Druck im Auslaßraum 7
mit seinem Anschlag 17 gegen den Kolben 18 des Hilfskolbens 18, 18' nach rechts verschoben und an
diesem abgestützt. Der Kolben 18 seinerseits bleibt am Element 10 abgestützt, da sich ja in diesem Fall im
Auslaßraum 13 kein Druck aufbaut.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Bremsdrucksteuereinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, bei der die Bremsen an den
Fahrzeughinterrädern von zwei getrennten Bremskreisen beaufschlagt sind, welche Steuereinheit von
zwei koaxial hintereinander angeordneten, jeweils die Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle
und den Radbremszylindern eines Kreises steuernden Drucksteuerventilen gebildet ist,
wobei auf das erste Drucksteuerventil in Öffnungsrichtung eine Steuerkraft einwirkt und wobei ferner
zwischen dem ersten Drucksteuerventil und dem zweiten, als Druckbegrenzungsventil ausgebildeten
Drucksteuerventil ein Zwischenkolben angeordnet ist, wobei
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