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Bremskraftregler
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für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft
einen Bremskraftregler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse,
in dem - eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer ausgebildet sind, - zwischen Ein-
und Auslaßkammer ein verzögerungsabhängiges Ventil angeordnet ist, das einen Ventilsitz
aufweist und von einem gegen eine Rückstellkraft bewegbaren trägen Körper gesteuert
ist - und die Auslaßkammer von einem Kolben begrenzt ist, der normalerweise an einem
Anschlag anliegt, bei Uberschreitung eines bestimmten, auf eine seiner Stirnflächen
einwirkenden Druckes jedoch seine Anschlagstellung verläßt und dadurch das verzögerungsabhängige
Ventil zusätzlich von diesem Druck abhängig macht.
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Ein solcher Bremskraftregler ist Gegenstand der Patentanmeldung P
32 05 482.3. Dort bilden die Ein- und Auslaßkammern für einen Bremskreis eine Stufenbohrung,
deren Achse in Fahrtrichtung um etwa 300 ansteigt. Der träge Körper ist eine in
der Einlaßkammer aufgenommene Kugel, die zugleich den Schließkörper des trägheitsabhängigen
Ventils bildet. Der zugehörige Ventilsitz ist an einem in der Stufenbohrung geführten
Stufenkolben angeordnet, der mit
einem in ihm ausgebildeten axialen
Kanal die Ein- und Auslaßkammer miteinander verbindet, solange die Kugel nicht am
Ventilsitz anliegt. In den axialen Kanal ragt von der Auslaßkammer her ein im Gehäuse
abgestützter Stift hinein, der solange wirkungslos ist, wie der Stufenkolben eine
Ruhestellung einnimmt, in der eine an ihm ausgebildete Stufe zwischen seinem die
Aus]aßkammer begrenzenden Abschnitt größeren Durchmessers und seinem die Einlaßkammer
verbindenden Abschnitt kleineren Durchmessers an einer entsprechenden Stufe der
Stufenbohrung anliegt. Wenn ein Fahrzeug, in das dieser Bremskraftregler eingebaut
ist, so stark abgebremst wird, daß es eine bestimmte Verzögerung erreicht, dann
rollt die Kugel in der Einlaßkammer nach vorne aufwärts und legt sich an den im
Stufenkolben angeordneten Ventilsitz, so daß die Verbindung zwischen Ein-und Auslaßkammer
durch das trägheitsabhängige Ventil unterbrochen wird. Infolgedessen steigt der
Druck in der Auslaßkammer und in einer an diese angeschlossenen Hinterradbremse
nicht mehr im gleichen Maß wie in der Einlaßkammer; ein Druckanstieg in der Auslaßkammer
findet nur noch im Verhältnis der wirksamen Flächen des Stufenkolbens statt, der
sich bei weiterem Druckanstieg in der Einlaßkammer zur Auslaßkammer hin verschiebt.
Überschreitet diese Verschiebung eine vorbestimmte Strecke, so stößt der im axialen
Kanal des Stufenkolbens angeordnete Stift gegen die Kugel und hebt diese von ihrem
Ventilsitz ab, so daß sich der Druck in der Auslaßkammer demjenigen in der Einlaßkammer
wieder annähern kann, bis er so groß ist, daß er den Kolben zurückschiebt, wodurch
das Ventil wieder geschlossen wird. Dadurch ist auch bei stark beladenem Fahrzeug
eine im allgemeinen ausreichende Hinterradbremsung gewährleistet, wobei ein Hinterradblockieren
verhindert wird, das bei unvermindertem Druckanstieg in der Auslaßkammer zu befürchten
wäre.
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Bei dem bekannten Bremskraftregler sind die genannte Ein-und Auslaßkammer
einem ersten Bremskreis zugeordnet, um bei einer bestimmten Fahrzeugverzögerung
den Druckanstieg in einer ersten Hinterradbremse zu mindern. Für einen zweiten Bremskreis
ist im Gehäuse desselben Bremskraftreglers ein druckabhängiges Ventil angeordnet,
das von einem weiteren Stufenkolben gesteuert ist und in geöffnetem Zustand ebenfalls
eine Einlaßkammer mit einer Auslaßkammer verbindet. Der weitere Stufenkolben ist
innerhalb eines Ausgleichskolbens untergebracht, der zwischen den beiden Auslaßkammern
angeordnet ist und ständig dafür sorgt, daß in diesen beiden Kammern stets gleiche
Drucke herrschen, auch dann, wenn das druckabhängige Ventil früher oder später schließen
sollte als das trägheitsabhängige Ventil.
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Dennoch sind durch den Ausgleichskolben die beiden Bremskreise derart
voneinander getrennt, daß jeder von ihnen betriebsfähig bleibt, wenn der andere
ausfallen sollte.
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Der beschriebene Bremskraftregler erfüllt somit alle bisher erhobenen
Forderungen in bezug auf jeden einzelnen Bremskreis und auch in bezug auf eine Zweikreisbremsanlage,
an deren Bremskreise je eine Hinterradbremse und eine oder zwei Vorderradbremsen
angeschlossen sind.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die mögliche Bremsleistung
der Hinterradbremsen bei Verwendung des beschriebenen trägheitsabhängigen Ventils
dann nicht voll ausgenützt wird, wenn das Fahrzeug, in das der beschriebene Bremskraftregler
eingebaut ist, besonders stark beladen ist und wenn die Beladung einen verhältnismäßig
weit hinten liegenden Schwerpunkt hat, wie dies bei Personenkraftwagen mit hinten
angeordnetem Kofferraum die Regel ist. In einem solchen Fall sind die Hinterräder
im allgemeinen noch weit davon entfernt zu blockieren, wenn das Fahrzeug eine Verzögerung
erreicht hat, bei der das beschriebene
trägheitsabhängige Ventil
schließt und einen weiteren Druckanstieg in den Hinterradbremsen nicht mehr oder
nurmehr in einem gegenüber dem Druckanstieg in den Vorderradbremsen verminderten
Maß zuläßt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftregler
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß das verzögerungsabhängige
Ventil bei stark beladenem Fahrzeug erst bei einer höheren Verzögerung schließt
als bei leicht beladenem Fahrzeug.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß - der Ventilsitz
des verzögerungsabhängigen Ventils getrennt von dem Kolben angeordnet ist - und
der Kolben eine Feder abstützt, welche die auf den trägen Körper einwirkende Rückstellkraft
erzeugt und diese mit zunehmendem Abstand des Kolbens von seiner Anschlag stellung
erhöht.
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In leicht beladenem Zustand eines Fahrzeugs verhält sich das verzögerungsabhängige
Ventil des erfindungsgemäßen Bremskraftreglers ebenso wie beim vorausgesetzten Stand
der Technik: Wenn eine verhältnismäßig geringe, vorbestimmte Verzögerung des Fahrzeugs
erreicht ist, schließt das Ventil und verhindert oder vermindert einen weiteren
Druckanstieg in der bzw. jeder an die Auslaßkammer angeschlossenen Hinterradbremse.
Wenn das Fahrzeug jedoch stark beladen ist, wird die vorgegebene Verzögerung erst
dann erreicht, wenn der Druck in der Auslaßkammer einen höheren Betrag erreicht
hat als derjenige, der bei leicht beladenem Fahrzeug zum Erreichen der vorgegebenen
Verzögerung erforderlich ist. Der erhöhte Druck bewirkt, daß der Kolben sich verschiebt
und dadurch die Rückstellkraft auf den trägen Körper erhöht, so daß dieser sich
erst dan an den zugehörigen Ventilsitz anlegen kann, wenn das
schwer
beladene Fahrzeug eine Verzögerung erreicht hat, die höher ist als diejenige, die
für das leicht beladene Fahrzeug als Kriterium für das Schließen des verzögerungsabhängigen
Ventils festgelegt ist.
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Zweckmäßigerweise ist der Kolben durch eine zusätzliche Feder gegen
seinen Anschlag vorgespannt. Dadurch ist es möglich, derjenigen Feder, welche die
Rückstellkraft auf den trägen Körper ausübt, eine andere Charakteristik zu geben
als der zusätzlichen Feder.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt der Kolben
mit seiner Feder auf ein Pendel ein, an dem der träge Körper angeordnet ist.
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Dabei wirkt der Kolben zweckmäßigerweise mit seiner Feder auf das
eine Ende eines Querbalkens ein, der mit dem Pendel fest verbunden ist und an seinem
anderen Ende einen Schließkörper trägt, welcher zusammen mit dem Ventilsitz, der
im Gehäuse angeordnet ist, das verzögerungsabhängige Ventil bildet.
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Der erfindungsgemäße Bremskraftregler kann mit demjenigen gemäß der
älteren Anmeldung zusätzlich zu den eingangs beschriebenen Merkmalen die weiteren
Merkmale gemeinsam haben, daß die genannten Kammern als erste Einlaßkammer bzw.
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erste Auslaßkammer einem ersten Bremskreis zugeordnet sind und im
Gehäuse eine zweite Einlaßkammer und eine zweite Auslaßkammer für einen zweiten
Bremskreis ausgebildet und durch ein druckabhängig von einem Stufenkolben gesteuertes
Ventil miteinander verbunden sind. In diesem Fall besteht eine besonders vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung darin, daß der Stufenkolben eine große Stirnfläche aufweist,
die dem Druck in der ersten Auslaßkammer ausgesetzt ist, eine von der großen Stirnfläche
abgewandte Ringfläche,
die dem Druck in der ersten Einlaßkammer
ausgesetzt ist und eine ebenfalls von der großen Stirnfläche abgewandte kleine Stirnfläche,
die dem Druck in der zweiten Einlaßkammer ausgesetzt ist und einen Schließkörper
abstützt, der zusammen mit einem am Gehäuse angeordneten Ventilsitz das druckabhängige
Ventil bildet.
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Ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten der Erfindung wird
im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt
einen Bremskraftregler für eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage eines Fahrzeugs
in einem senkrechten Schnitt in Längsrichtung des Fahrzeugs.
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Der dargestellte Bremskraftregler hat ein mehrteiliges Gehäuse 10,
in dem eine erste Einlaßkammer 12 ausgebildet und einerseits mit einem ersten Hauptzylinderanschluß
14 sowie andererseits über eine Leitung 16 mit einer ersten Auslaßkammer 18 und
über diese mit einem ersten Bremszylinderanschluß 20 verbunden ist. Im Einbauzustand
ist der erste Hauptzylinderanschluß 18 mit einem ersten Hauptbremszylinder HzI verbunden,
während der erste Bremszylinderanschluß 20 mit einem ersten Hinterrad-Bremszylinder
RzI verbunden ist. An den ersten Hauptbremszylinder HzI ist außerdem mindestens
ein nicht dargestellter Vorderrad-Bremszylinder angeschlossen.
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In der Leitung 16, die von der ersten Einlaßkammer 12 zur ersten Auslaßkammer
18 führt,- ist ein Ventilsitz 22 ausgebildet, der zusammen mit einem in dem Gehäuse
10 verschiebbar geführten Schließkörper 24 ein verzögerungsabhängiges Ventil 22,24
bildet. Diesem Ventil 22,24 ist eine Umgehungsleitung 26 parallelgeschaltet; sie
enthält ein Rückschlagventil 28, das bei Überdruck in der ersten Auslaßkammer
18
eine Rückströmung zur ersten Einlaßkammer 12 ermöglicht.
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In der ersten Auslaßkammer 18 ist am Gehäuse 10 eine Achse 30 befestigt,
die sich waagerecht und quer zur Fahrtrichtung 32 des Fahrzeugs erstreckt. Auf der
Achse 30 ist ein Pendel 34 gelagert, an dem ein träger Körper 36 derart befestigt
ist, daß er bei Stillstand und bei gleichförmiger Bewegung des Fahrzeugs an einem
einstellbaren Anschlag 38 anliegt, jedoch bei Verzögerung des Fahrzeugs durch einen
Ausschlag des Pendels 34 nach vorne bewegbar ist. Am Pendel 34 ist außerdem ein
Querbalken 40 befestigt, der sich zumindest annähernd in Fahrtrichtung erstreckt.
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Vor dem-Pendel 34 ist im Gehäuse 10 quer zur Fahrtrichtung eine Zylinderbohrung
42 angeordnet, deren inneres-Ende einen Anschluß 44 an die Atmosphäre aufweist.
In der Zylinderbohrung 42 ist ein Kolben 46 geführt, der über einen an ihm ausgebildeten
ersten Vorsprung 48 und eine erste Feder 50 auf den vorderen Arm des Querbalkens
40 drückt und mit einem an ihm ausgebildeten zweiten Vorsprung 52 eine erheblich
kräftigere zusätzliche Feder 54 eingespannt hält, die normalerweise dafür sorgt,
daß das obere Ende des Kolbens 46 mit einer Vorspannung an einem am Gehäuse 10 ausgebildeten
Anschlag 56 anliegt.
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Am hinteren Arm des Querbalkens 40 ist der Schließkörper 24 mit solchem
Spiel gelagert, daß er bei einer pendelnden Bewegung des trägen Körpers 36 in Fahrtrichtung
32 gegen den Ventilsitz 22 gedrückt wird, ohne irgendwelchen Verkantungskräften
ausgesetzt zu sein..
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Im Gehäuse 10 ist ferner eine zweite Einlaßkammer 58 ausgebildet,
die einerseits mit einem zweiten Hauptzylinderanschluß 60 und andererseits über
eine Bohrung 62 mit
einer zweiten Auslaßkammer 64 und über diese
mit einem zweiten Bremszylinderanschluß 66 verbunden ist. Im Einbauzustand ist der
zweite Hauptzylinderanschluß 60 mit einem zweiten Hauptbremszylinder HzII verbunden,
während der zweite Bremszylinderanschluß 66 mit einem zweiten Hinterrad-Bremszylinder
RzII verbunden ist. Der zweite Hauptbremszylinder HzII ist außerdem mit mindestens
einem nicht dargestellten Vorderrad-Bremszylinder verbunden.
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Am Übergang von der zweiten Einlaßkammer 58 zur Bohrung 62 ist ein
Ventilsitz 68 ausgebildet, der zusammen mit einem Schließkörper 70 ein druckabhängiges
Ventil 68,70 bildet.
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Der Schließkörper 70, im dargestellten Beispiel eine Kugel, ist von
einer Feder 72 zum Ventilsitz 68 hin vorgespannt, im normalen Betrieb jedoch durch
einen in einer engeren Bohrung 74 verschiebbar geführten Stößel 76 daran gehindert,
sich an den Ventilsitz anzulegen. Der Stößel 76 bildet den schlankeren Teil eines
Stufenkolbens 78, dessen Hauptteil einen erheblich größeren Druchmesser aufweist
und in der entsprechend zylindrisch gestalteten ersten Einlaßkammer 12 verschiebbar
geführt ist. Das untere Ende der ersten Einlaßkammer 12 ist durch einen Kanal 80
mit der ersten Auslaßkammer 18 verbunden und enthält eine Feder 82, die kräftiger
als die Feder 72 und somit bestrebt ist, dem Stufenkolben 78 in einer oberen Anschlagstellung
zu halten, in welcher der Stößel 76 das druckabhängige Ventil 68,70 offenhält.
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Der beschriebene Bremskraftregler arbeitet folgendermaßen: Wenn beide
Bremskreise HzI-RzI und HzII-RzII intakt sind, herrschen beim Bremsen in den beiden
Einlaßkammern 12 und 58 stets gleiche Drucke. Bei leicht beladenem Fahrzeug genügt
ein verhältnismäßig geringer Druckanstieg in den beiden Auslaßkammern 18 und 64,
um das Fahrzeug so zu verzögern,
daß der träge Körper 36 das Pendel
34 gegen die mäßige Vorspannung der ersten Feder 50 in Fahrtrichtung 32 nach vorne
schwingen läßt, wodurch der Schließkörper 24 in den Ventilsitz 22 gedrückt, das
verzögerungsabhängige Ventil 22,24 also geschlossen wird. Bei weiterem Druckanstieg
in den beiden Einlaßkammern 12 und 58 steigt der Druck in der zweiten Auslaßkammer
64 zunächt in gleichem Maß, während der Druck in der ersten Auslaßkammer 18 ebenfalls,
wenn auch in etwas geringerem Maß noch ansteigt, da der Stufenkolben 78 Bremsflüssigkeit
durch den Kanal 80 in die erste Auslaßkammer 18 drückt. Der Unterschied des dabei
entstehenden Druckanstiegs in der ersten Auslaßkammer 18 gegenüber dem Druckanstieg
in der ersten Einlaßkammer 12 ist vernachlässigbar gering, da der Stößel 76 einen
im Verhältnis zum Hauptteil des Stufenkolbens 78 sehr kleinen Querschnitt hat. Der
Druckanstieg in der ersten Auslaßkammer 18 hört bei weiter ansteigendem Druckanstieg
in der ersten Einlaßkammer 12'erst dann auf, wenn der Stufenkolben 78 seine untere
Endstellung erreicht hat. Bis dahin hat aber der Stößel 76 sich soweit nach unten
zurückgezogen, daß die Feder 72 den Schließkörper 70 gegen den Ventilsitz 68 drückt
und somit das druckabhängige Ventil 68,70 geschlossen hat. Insgesamt findet somit
nach dem Schließen des verzögerungsabhängigen Ventils 22,24 noch ein geringer, gleich
großer Druckanstieg in beiden Auslaßkammern 18 und 64 statt, bis auch das druckabhängige
Ventil 68,70 geschlossen und der Stufenkolben 78 seine untere Endstellung erreicht
hat. Von nun an kann bei weiterem Druckanstieg in den beiden Hauptzylindern HzI
und HzII nur noch der Druck in den an diese angeschlossenen Vorderrad-Bremszylindern
ansteigen.
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Bei stark beladenem Fahrzeug ist im Vergleich zu leichter Beladung
ein höherer Druckanstieg in den beiden Aus daß kammern 18 und 64 erforderlich, um
dem Fahrzeug diejenige
Verzögerung zu erteilen, die bei leicht
beladenem Fahrzeug genügt hat, um das verzögerungsabhängige Ventil 22,24 zu schließen.
Der höhere Druck in der ersten Auslaßkammer 18 führt nun, bei stark beladenem Fahrzeug,
jedoch dazu, daß der Kolben gegen den Druck der zusätzlichen Feder 54 von seinem
Anschlag 56 weg bewegt wird, wodurch er mit seinem ersten Vorsprung 48 der ersten
Feder 50 eine vergrößerte Vorspannung erteilt, da das Pendel 34 wegen des Anschlags
38 nicht nach hinten ausweichen kann. Wegen dieser vergrößerten Vorspannung der
ersten Feder 50 ist nun eine größere Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich, um
das Pendel 34 in Fahrtrichtung 32 nach vorne schwingen zu lassen. Somit wird die
erwünschte Wirkung erzielt, daß bei stark beladenem Fahrzeug eine größere Verzögerung
als bei leicht beladenem Fahrzeug erforderlich ist, um das verzögerungsabhängige
Ventil 22,24 zu schließen.
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Bei Ausfall des zweiten Bremskreises HzII-RzII arbeitet der erste
Bremskreis HzI-RzI im wesentlichen wie bisher beschrieben, abgesehen davon, daß
ein etwas größerer Druck in der ersten Einlaßkammer 12 erforderlich ist, um den
Stufenkolben 78 gegen den Druck der Feder 82 in seine untere Anschlagstellung zu
verschieben; der Unterschied im Verhalten des Stufenkolbens 78 gegenüber dem intakten
Zustand beider Bremskreise ist jedoch wegen der geringen Querschnittsfläche des
Stößels 76 vernachlässigbar gering.
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Vorallem behält der erste Bremskreis HzI-RzI die beschriebene Eigenschaft,
daß das verzögerungsabhängige Ventil 22,24 zum Schließen eine umso größere Fahrzeugverzögerung
erfordert, je größer die Beladung des Fahrzeugs ist.
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Fällt dagegen der erste Bremskreis HzI-RzI aus, so muß der Druck in
der zweiten Auslaßkammer 64 auf einen sehr hohen Betrag steigen, ehe er in Verbindung
mit der kleinen Querschnittsfläche des Stößels 76 imstande ist, eine Kraft zu
erzeugen,
die imstande ist, gemeinsam mit der Kraft der Feder 72 den Widerstand der Feder
82 gegen eine Verschiebung des Stufenkolbens 78 zu überwinden und somit das druckabhängige
Ventil 78,70 zu schließen. Auch diese Wirkung ist erwünscht, da nach dem Ausfall
des ersten Bremskreises HzI-RzI die an den zweiten Bremskreis HzII-RzII angeschlossene
Hinterradbremse bis an die Grenze der Bodenhaftung des zugehörigen Rades wirksam
sein soll.