DE3643925A1 - Druckregeleinrichtung, insbesondere fuer druckmittelbetaetigbare kraftfahrzeugbremssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinrichtung, insbe­ sondere für druckmittelbetätigbare Bremssysteme, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Druckregeleinrichtungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Verteilung des Brems­ druckes zwischen Vorder- und Hinterachse in Abhängigkeit von der Belastung vorzunehmen. Aus der DE-OS 30 01 415 ist ein derartiger lastabhängiger Bremskraftregler bekannt, bei welchem die Reduzierung der Kraft aus der Fahrwerks­ feder über ein eingeschlossenes Kautschukelement erreicht werden soll, daß mit einem bestimmten Flächenanteil ein Übertragungsglied beaufschlagt, welches wiederum das Ventil in Öffnungsrichtung betätigt. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß durch die Belastung der Aufhängungsfeder zwar das Kautschukelement die Ventileinrichtung in Öffnungsrichtung bewegt, aber daß keine Rückbewegung zum Schließen des Ventils mehr möglich ist, da das einge­ schlossene Kautschukelement hierfür keine Ausweichbewegung machen kann. Als weiterer Nachteil ist zu sehen, daß das Kautschukelement im Laufe der Zeit seine Kennlinie ändert und dadurch keine genaue Regelung mehr möglich ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Regelgenauig­ keit einer gattungsgemäßen Druckregeleinrichtung zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfin­ dungsgemäße Lösung wird die Ventileinrichtung stets mit einer der Einleitungskraft genau proportionalen Ansteuer­ kraft angesteuert. Außerdem ist beim Druckabbau eine nahe­ zu hysteresefreie Kennlinie möglich.

Zu einer optimalen Regelgenauigkeit trägt außerdem bei, daß die Ventileinheit aus einem in einem Regelkolben ange­ ordneten Ventilsitz mit einem diesem zugeordneten federbe­ lasteten Ventilschließglied besteht.

Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membrane als Rollmembrane ausgebildet ist und zwischen allen relativ zueinander verschiebbaren, die Membrane beaufschlagenden Teilen, beispielsweise einem Federsitz, einem Stützring und einem Kolbenstützteller, radial umlaufende Ausstülpungen aufweist; die Rollmembran ist dabei so konzipiert, daß eine einwandfreie Abroll­ bewegung erfolgen kann. Dadurch werden Verspannungen oder gar Beschädigungen der Membrane verhindert.

Um die Umschaltdrücke exakt auf unterschiedliche An­ forderungen einstellen zu können ist vorgesehen, daß zwischen dem Gehäuse und dem Kolbenstützteller eine Regel­ feder angeordnet ist. Dadurch kann bei Verwendung der Druckregeleinrichtung als Bremskraftregler in einem Kraft­ fahrzeug der lastabhängige Umschaltdruck exakt nach den spezifischen Fahrzeugdaten eingestellt werden.

Eine Verringerung störender Reibungseinflüsse auf das Regelverhalten wird dadurch erreicht, daß zwischen Feder­ sitz und Stützring ein Gleitring vorgesehen ist.

Die Funktion und weitere vorteilhafte Merkmale der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Hierzu zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungs­ form der Erfindung als Einfachregler,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung als Twinregler

Die in Fig. 1 dargestellte Druckregeleinrichtung weist ein Gehäuse 1 mit gestufter Außenkontur auf, das mit einer ebenfalls gestuften Zentralbohrung sowie der Anschluß­ bohrung für den Einlaß 2 und einer Anschlußbohrung für den Auslaß 3 versehen ist. Das Gehäuse 1 ist mit dem ge­ federten Fahrzeugaufbau verbunden. In der axialen Zentral­ bohrung des Gehäuses befindet sich der größte Teil des Regelkolbens 5, der axial verschiebbar und gedichtet zum einen in dem Abschnitt der Zentralbohrung mit geringerem Durchmesser gelagert ist, und zum andern durch ein Ver­ schlußstück 6 geführt ist, welches in der Zentralbohrungs­ stufe mit größerem Durchmesser druckdicht mit einem Sprengring befestigt ist. Das dem Auslaß zugewandte Ende des Regelkolbens 5 ist mit einer Axialbohrung 7 versehen, welche mit einer Querbohrung 8 in Verbindung steht; durch diese beiden Bohrungen ist der Einlaß mit dem Auslaß verbunden. An dem der Anschlußbohrung für den Aus­ laß 3 zugewandten Ende der gestuften Axialbohrung 7, ist ein Ventilsitz 10 in bekannter Weise druckdicht verstemmt. Durch den Ventilsitz 10 wird ein Ventilschließglied 11, das durch die Ventilfeder 13 in Richtung Ventilsitz vorgespannt ist, in der mittleren Stufe der Axialbohrung 7 eingeschlossen.

Der Ventilsitz 10 ragt teilweise aus dem Steuerkolben heraus, wobei in diesem herausragenden Abschnitt eine Querbohrung angebracht ist, welche mit der axialen Durch­ gangsbohrung des Ventilsitzes in Verbindung steht, in welcher sich ein Betätigungsstift 12 befindet. Die axiale Durchgangsbohrung des Ventilsitzes 10 und der Betätigungs­ stift 12 weisen jeweils an ihrem dem Ventilschließglied 11 zugewandten Ende eine Querschnittsvergrößerung auf, durch welche der Betätigungsstift gegen ein Herausfallen ge­ sichert ist.

Zwischen der Querbohrung 8 und dem dem Auslaß zugewandten Regelkolbenende ist in einer entsprechenden Ringnut der Regelkolbenmantelfläche ein Nutring 15 vorgesehen, welcher den Regelkolben 5 gegenüber dem Gehäuse 1 abdichtet. Innerhalb des Verschlußstückes 6 ist der Regelkolben 5 durch einen weiteren Nutring 16, der durch einen Sicherungsring 17 gegen Herausfallen geschützt ist, abge­ dichtet. Der Sicherungsring 17 wirkt zusammen mit dem zwischen Letzterem und der Querbohrung 8 am Regelkolben 5 angebrachten Anschlagring 18 als Rückhubbegrenzung für den Regelkolben 5.

Das aus dem Gehäuse 1 herausragende Ende des Regelkolbens 5 ist durch eine Schweißnaht mit dem Kolbenstützteller 20 verbunden. Der Kolbenstützteller 20 ist ein hutförmig ge­ zogenes Blechteil, welches das aus dem Gehäuse ragende Regelkolbenende teilweise umgreift und in dessen schalen­ förmig ausgebildeten, radial außenliegenden Randbereich die Regelfeder 21 gelagert ist. Diese stützt sich mit ihrem anderen Ende an einer äußeren Gehäusestufe ab und ist als schraubenförmige Druckfeder ausgeführt. Mit seiner außenliegenden Bodenseite beaufschlagt der Kolbenstütz­ teller 20 eine als Rollmembrane ausgeführte Membrane 22, welche an ihrem Rand einen Wulst aufweist, mit welchem sie an dem Federsitz 23 mittels eines Halteringes 24 befestigt ist. Der topfförmige Federsitz 23 umgibt die komplette Druckregeleinrichtung weitgehend und wird an seinem flanschartig nach außen gebogenen Rand axial durch die Aufhängungsfeder 25 beaufschlagt, deren anderes Ende sich an einem (nicht dargestellten), ungefederten Aufhängungs­ teil abstützt.

Eine an ihrem einen Ende mit dem Gehäuse 1 verstemmte Stützhülse 30 führt axial in den Federsitz 23 hinein und weist an ihrem anderen Ende eine kragenförmig zurückge­ stülpte, U-förmige Abschlußrundung auf, welche die Membrane 22 beaufschlagt, die sich um diese Abschluß­ rundung anlegt. In dem abgeschlossenen Raum 29, der durch die Membrane 22 und den Boden des Federsitzes 23 gebildet wird, ist ein geeignetes Fluid, beispielsweise ein Silikonöl, eingeschlossen. Die Membrane 22 ist zwischen den sie beaufschlagenden U-förmigen Endstücken des Halterings 24 und der Stützhülse 30, sowie zwischen dem Kolbenstützteller 20 und dem diesen umgebenden U-förmigen Endabschnitt der Stützhülse 30 bogenförmig vom Boden des Federsitzes 23 wegzeigend ausgestülpt. Dadurch kann die Membrane bei einer Relativbewegung zwischen den vorgenannten Teilen eine Abrollbewegung durchführen. Die äußere Ringfläche der Membrane 22 zwischen dem zylin­ drischen Mantelabschnitt des Federsitzes 23 und dem Endabschnitt der Stützhülse 30 ist durch entsprechende Verjüngung der Stützhülse in diesem Bereich innerhalb eines bestimmten Rahmens frei wählbar, wodurch die Relation von der Ansteuerkraft auf die Ventileinrichtung zur Einleitungskraft aus der Aufhängungsfeder 25 variiert werden kann.

Die zylindrische Mantelfläche der Stützhülse 30 ist zum Teil von einem Gleitring 31 umgeben, der zwischen der Stützhülse 30 und dem Federsitz 23 angeordnet ist, um bei einer Bewegung des Federsitzes relativ zur Stützhülse die Reibung zu vermindern. Der Gleitring 31 weist einen zweiten Abschnitt 32 auf, der in einer geringeren Wandstärke ausgeführt ist und an welchem der diesen Abschnitt 32 umgebende Haltering 24 verstemmt ist. Ein Mittelbereich 33 des Gleitringes 31 weist die geringste Wandstärke auf und ist mit um den Umfang verteilten Ausnehmungen versehen.

Um ein Eindringen von Wasser oder Schmutz zu verhindern, ist der Ringspalt zwischen Federsitz 23 und Stützhülse 30 mit einem Dichtring 34 verschlossen.

In drucklosem Zustand der Bremsanlage befindet sich die Druckregeleinrichtung in der Lage, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Wird durch eine Druckmittel­ quelle über die Anschlußbohrung für den Einlaß 2 der Bremskreis unter Druck gesetzt, so gelangt das Druckmittel über die Querbohrung 8, die Axialbohrung 7 und die durch den Betätigungsstift 12 geöffnete Ventileinrichtung 10, 11 zur Anschlußbohrung für den Auslaß 3, bzw. in die daran angeschlossenen Bremsen. Durch den Druck auf die Stirn­ fläche des Regelkolbens wird eine Kraft erzeugt, die ver­ sucht den Regelkolben aus der Zentralbohrung des Gehäuses zu verdrängen. Ab einem bestimmten Weg des Regelkolbens 5 hebt der Betätigungsstift 12 vom Gehäuse 1 ab und ist nicht mehr in der Lage das Ventil 10, 11 offen zu halten. Das Ventilschließglied 11 wird durch die Kraft der Ventil­ feder 13 auf den Ventilsitz 10 gepreßt und verschließt somit den Durchgang zwischen Einlaß und Auslaß. Der Regel­ kolben weist in seinem Bereich zwischen Kolbenstützteller 20 und Anschlagring 18 einen geringeren Durchmesser auf als in dem Bereich zwischen Anschlagring 18 und dem dem Auslaß zugewandten Kolbenende. Dadurch wird bei weiterem Druckaufbau über die Anschlußbohrung für den Einlaß am Regelkolben eine Kraft erzeugt, welche ihn wieder etwas in die Zentralbohrung des Gehäuses hineindrückt. Dabei öffnet der Betätigungsstift 12 wieder das Ventil 10, 11. Während des Druckaufbaus bewegt sich also der Regelkolben 5 in sehr rascher Folge vor und zurück, wobei die Ventilein­ richtung 10, 11 ständig öffnet und schließt, und der Auslaßdruck gegenüber dem Einlaßdruck im Verhältnis der druckbeaufschlagten Flächen gemindert wird.

In Abhängigkeit von der Radlast wird über die Aufhängungs­ feder 25 der Federsitz 23 mehr oder weniger stark in Richtung auf das Gehäuse 1 gedrückt. Dabei wird das im Raum 29 eingeschlossene Fluid lastabhängig unter Druck gesetzt. Der im Raum 29 erzeugte Druck entspricht dem Quotienten aus der über die Aufhängungsfeder 25 einge­ leiteten Kraft aus der Radlast und der Querschnittsfläche A.

Durch diesen Druck wird der Kolbenstützteller und damit der Regelkolben mit einer Reaktionskraft beaufschlagt, welche dem Produkt dieses Druckes und der Querschnitts­ fläche B entspricht. Es findet also eine Kraftuntersetzung der Radlast auf die Ansteuerkraft des Regelkolbens 5 statt. Durch diese Ansteuerkraft wird der Regelkolben 5 lastabhängig in Öffnungsrichtung des Ventils 10, 11 beauf­ schlagt. Dies führt zu einer Umschaltdruckerhöhung, welche durch die Wahl der Federsteifigkeit der Regelfeder 21 und das Verhältnis der druckbeaufschlagenden Flächen an die jeweils für ein bestimmtes Fahrzeug erforderlichen Ver­ hältnisse angepaßt werden kann.

Bei Druckabbau im Einlaß verschiebt sich zunächst der Regelkolben 5 soweit aus der Zentralbohrung des Gehäuses 1 heraus, bis der Anschlagring 18 an den Sicherungsring 17 anliegt, wodurch der Auslaßdruck durch Volumenvergrößerung des Auslaßraums abgebaut wird. Von da an geschieht der Druckabbau im Auslaß dadurch, daß der Überdruck im Auslaß das Ventilschließglied 11 gegen die Kraft der Ventilfeder 13 verschiebt und damit das Ventil 10, 11 öffnet, bis das Ventil 10, 11 durch den dann am Gehäuse 1 anliegenden Betätigungsstift 12 in geöffneter Stellung gehalten wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Twinregler weist den prinzipiell gleichen Aufbau und dieselbe Funktion auf, so daß im folgenden nur die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden. Für einander entsprechende Teile werden in beiden Figuren dieselben Bezugszeichen gewählt.

Das Gehäuse 1 weist hierbei zwei Hauptbohrungen auf, in denen jeweils ein Regelkolben 5 vorgesehen ist, und an die jeweils eine Anschlußbohrung für den Einlaß 2 und eine Anschlußbohrung für den Auslaß 3 angeschlossen ist. Die Beaufschlagung der Regelkolben 5 geschieht nicht wie in Fig. 1 direkt über den Kolbenstützteller 20, sondern über ein wippenförmig auf einem Stößel 36 gelagertes Verteilerelement 35.

Die auf dem Gehäuse 1 herausragenden Enden der Regelkolben 5 sind zum Verteilerelement 35 hin abgesetzt, wobei sich an diesem Absatz jeweils eine Feder 37 abstützt, deren anderes Ende das Verteilerelement 35 beaufschlagt.

Das Verteilerelement 35 dient zum Ausgleichen von Schließwegtoleranzen; um eine reibungsfreie Schwenk­ bewegung des Verteilerelementes 35 zu gestatten, ist zwischen dem Regelkolbenende und dem Angriffspunkt des Verteilerelements 35 jeweils eine Kugel 38 als Zwischen­ element vorgesehen. Der Stößel 36, der mit einem Ende am Kolbenstützteller 20 verschweißt ist, weist an seinem anderen Ende eine konisch in eine Rundung übergehende Form auf. Der zugehörige Ausschnitt 39 seines Widerlagers am Verteilerelement 35 weist in seinem konischen Bereich eine größere Steigung auf. Die Steigung ist dabei so gewählt, daß bei Ausfall eines Bremskreises, - wobei der Regelkolben 5 dieses Kreises in seiner Ausgangsstellung verbleibt, während der andere in Schließstellung des Ventils 10, 11 bewegt wird - die beiden konischen Flanken des Stößels 36 und des Verteilerelementes 35 aneinander anschlagen und von diesem Zeitpunkt an die gesamte Ansteuerkraft des Stößels 36 auf den noch intakten Kreis übertragen wird, wodurch sich der Umschaltdruck des intakten Kreises erhöht.

Claims (5)

1. Druckregeleinrichtung, insbesondere für druckmittel­ betätigbare Kraftfahrzeugbremssysteme mit einem Ge­ häuse, das mindestens einen Druckmitteleinlaß und einen Druckmittelauslaß aufweist, deren Verbindung durch jeweils eine Ventileinheit gesteuert wird, die durch eine, einer Einleitungskraft proportionalen Ansteuer­ kraft angesteuert wird, wobei die Druckregeleinrich­ tung im wesentlichen im Innenraum einer Aufhängungs­ feder angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Transformation von Ein­ leitungskraft auf Ansteuerkraft ein durch eine Membrane (22) eingeschlossenes Fluid dient, wobei die Ventileinrichtung (10, 11) durch eine Teilfläche (B) der Membrane (22) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist.

2. Druckregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit aus einem in einem Regelkolben (5) angeordneten Ventilsitz (10) mit einem diesem zugeordneten, federbelasteten Ventilschließglied (11) besteht.

3. Druckregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (22) als Rollmembran ausgeführt ist und zwischen allen relativ zueinander verschiebbaren, die Membrane (22) beaufschlagenden Teilen, beispielsweise einem Federsitz (23), einer Stützhülse (30) und einem Kolbenstützteller (20), radial umlaufende Ausstülpungen aufweist.

4. Druckregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1) und dem Kolbenstützteller (20) eine Regelfeder (21) angeordnet ist.

5. Druckregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Federsitz (23) und Stützhülse (30) ein Gleitring (31) vorgesehen ist.