DE2805895B2 - Hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche hydraulische Bremsanlage ist bekannt (DE-AS 21 56 115). Bei dieser bekannten Bremsanlage ist die andere Stirnseite des Vcntilkolbens des Bypass-Ventils mit dem Druck im anderen Bremskreis beaufschlagt. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß dann, wenn der Druck im anderen Bremskreis aufgrund eines Ausfalls desselben auf annähernd Atmosphärendruck sinkt, der Ventilkolben des Bypass-Venlils vom Einlaß-(Iruck in seine Offenstellung verschoben wird, so daß bei Ausfall des anderen Bremskreises im ersten Bremskreis keine Druckminderung erfolgt. Damit die bekannte Zweikreisbremsanlage diese günstige Wirkungsweise haben kann, muß das Bypass-Ventil auch an den anderen Bremskreis angeschlossen sein. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn das Druckminderventil im Bereich der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, was bei lastgesteuerten Druckminderventilen in der Regel der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zweikreisbremsanlage so auszubilden, daß mit Hilfe des Bypass-Ventils auch ohne die Notwendigkeit eines Anschlusses des Bypass-Ventils an

ίο beide Bremskreise bei Ausfall des anderen Bremskreises mit dem das Druckminderventil enthaltenden Bremskreis noch eine wirkungsvolle Bremsung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die andere Stirnseite des Ventilkolbens mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist und daß der Ventilkolben durch eine dem Einlaßdruck entgegenwirkende Vorspanneinrichtung bis zu einem vorbestimmten Einlaßdruckwert die Bypassverbindung geschlossen hält und oberhalb dieses Druckwertes in seine Offenstellung bewegbar ist

Bei der erfindungsgemäßen Zweikreisbremsanlage ist das Bypass-Ventil nur an den das Druckminderventil enthaltenden Bremskreis angeschlossen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Wirkung des Druckminderventils bei Ausfall des anderen Bremskreises in folgender Weise aufgehoben werden. Wenn der Ventilkolben des Bypass-Ventils von der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in seiner Schließstellung gehalten wird, in der er in der Bohrung des Gehäuses in Richtung zum Einlaß verschoben ist, besteht über die Bohrung keine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, so daß die einzige Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß über das Druckminderventil besteht und im Auslaß der vom Druckminderventil gesteuerte Druck herrscht. Wenn dagegen auf das eine Ende des Ventilkolbens ein hydraulischer Druck wirkt, der die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung überwindet, wird der Ventilkolben in Richtung zum Auslaß verschoben, wobei über die Bohrung eine Strömungsverbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß hergestellt wird, so daß das Druckminderventil umgangen und dessen Wirkung aufgehoben wird. Der Druck, oberhalb dessen das Bypass-Ventil öffnet, kann auf einfache Weise durch entsprechend kräftige Betätigung eines Bremspedals erzeugt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

A b b. I einen senkrechten Schnitt durch eine aus dem Druckminderventil und dem Bypass-Ventil bestehende Einheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

A b b. 2 ein Diagramm, das die durch die Ausführungsform gemäß Abb. 1 hervorgerufene Kennlinie wiedergibt;

A b b. 3 eine A b b. 1 ähnliche Darstellung, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt; und

Abb.4 ein Diagramm, das die Kennlinie der Ausführungsform gemäß A b b. 3 wiedergibt.

Zunächst wird auf A b b. 1 eingegangen, in der eine erste Ausführungsform einer Einheit 10 dargestellt ist, die ein Druckminderventil 16, ein Gehäuse 12 für das Druckminderventil und ein Bypass-Ventil 14 umfaßt, das ebenfalls im Gehäuse 12 angeordnet und ausgebildet ist. Beim dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich beim hydraulischen Druckminder-

ventil 16 um ein in seiner Art bekanntes, lastgesteuertes Ventil. Das Druckminderventil 16 umfaßt eine zylindrische Bohrung bzw. Kammer 22, die in Verbindung mit einem Einlaß (Einiaßleitung) 18 sowie einem Auslaß (Auslaßleitung) 20 steht. Der Einlaß 18 und der Auslaß 20 sind im Gehäuse ausgebildet Ferner umfaßt das Druckminderventil einen in der zylindrischen Kammer 22 angeordneten Kolben 24, eine Schraubenfeder 26, die auf den Kolben 24 eine in Richtung zum Auslaß 20 gerichtete Vorspannkraft erzeugt, sowie ein Ventilelement 28. Das Ventilelement 28 befindet sich dort, wo die zylindrische Kammer 22 in den Auslaß 20 übergeht, und kann, vom Kolben 24 verstellt, die Verbindung zwischen der Kammer 22 sowie dem Auslaß 20 mehr oder weniger öffnen und schließen. Auf das eine Ende des Kolbens 24 wirkt eine Stellkraft F, die von der Fahrzeuglast abhängt und über einen als Feder ausgebildeten Lastfühler 29 aufgebracht wird, der die Fahrzeuglast feststellt

Der Einlaß 18 ist an den für den hinteren Bremskreis bestimmten Auslaß eines nicht dargestellten Tandem-Hauptbremszylinders angeschlossen, und der Auslaß 20 steht in Verbindung mit nicht dargestellten Radbremszylindern für die Hinterräder. Wenn der vom Tandem-Hauptbremszylinder auf den Einlaß 18 gegebene hydraulische Druck verhältnismäßig gering ist, wird dieser Druck — wie allgemein üblich — unmittelbar und ohne jede Druckverminderung aus der zylindrischen Kammer 22 über den Auslaß 20 zu den jeweiligen hinteren Radbremszylindern weitergeleitet. Wenn dagegen der am Einlaß 18 anliegende hydraulische Drück auf einen so hohen Wert ansteigt, daß der Kolben 24 das Ventilelement 28 verstellt, gelangt der hydraulische Druck aus dem Einlaß 18 nicht mehr unmittelbar zum Auslaß 20, sondern der hydraulische Druck wird so weit vermindert, bis der Kolben 24 eine neue Gleichgewichtslage erreicht hat, der ein verminderter Druck im Auslaß 20 zugeordnet ist, so daß auf die hinteren Radbremszylinder verminderter Druck gegeben wird. Der Wert des hydraulischen Drucks im Einlaß 18, von dem an eine Druckverminderung erfolgt, ist um so höher, je stärker die der Fahrzeuglast entsprechende Stellkraft F ist, die unmittelbar auf den Kolben 24 einwirkt

Das Bypass-Ventil 14 umfaßt eine zylindrische Bohrung 30, die parallel zur zylindrischen Kammer 22 und quer zum Einlaß 18 sowie zum Auslaß 20 in der Weise verläuft, daß sie sowohl mit dem Einlaß 18 als auch dem Auslaß 20 in Verbindung steht. Ferner umfaßt das Bypass-Ventil einen in der zylindrischen Bohrung 30 angeordneten Ventilkolben 32. Der Kolben 32 hat über seine gesamte Länge gleichen Durchmesser und ist an seinen beiden Enden jeweils mit einem Dichtungsring 34 versehen. In demjenigen Bereich der zylindrischen Bohrung 30, in dem diese in Verbindung mit dem Auslaß 20 sieht, weist die Bohrung 30 einen erweiterten Abschnitt 36 mit größerem Durchmesser auf. Aufgrund dieses erweiterten Abschnitts der zymdiischen Bohrung 30 besteht zwischen der Innenseite der zylindrischen Bohrung 30 und der Außenseite des Kolbens 32 ein Ringraum, der in Verbindung mit dem Auslaß 20 steht.

Am einen Ende des Kolbens 32 ist eine Platte 38 befestigt, die in der zylindrischen Bohrung 30 verschiebbar ist und auf einer Schulter 40 der Bohrung 30 aufsitzen kann. Unterhalb des Kolbens 32 bildet die zylindrische Bohrung 30 eine Kammer 42, die in Verbindung mit dem Einlaß 18 steht. Wenn der Kolben 32 seine (in Abb. 1) untere Stellung einnimmt, in der die Platte 38 auf der Schulter 40 aufsitzt besteht keine Verbindung zwischen der Kammer 42 und dem erweiterten Abschnitt 36. Auf der Platte 38 stützt sich unmittelbar ein Ende einer Schraubenfeder 44 ab, die am Kolben 32 eine Vorspannkraft erzeugt, die diesen in Richtung zum Einlaß zu schieben versucht

Im Bypass-Ventil 14 wirkt auf das untere Ende des Kolbens 32 ständig der Druck im Einlaß 18, und zwar unabhängig von der Einstellung des Druckminderventils 16. Dieser Druck bewirkt auf den Kolben 32 eine Vorspannkraft, die den Kolben nach oben (in Abb. 1) bzw. in Richtung zum Auslaß 20 zu schieben versucht. Der im Auslaß 20 herrschende Druck führt zu keiner am Kolben 32 angreifenden Kraft in dessen Axialrichtung. Somit steht der Kolben 32 lediglich an seinem einen Ende unter der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44. die ihn (in Abb. 1) nach unten zu schieben versucht, wogegen an seinem anderen Ende der hydraulische Druck im Einlaß 18 wirkt, der ihn (in A b b. 1) nach oben zu schieben versucht. Zu einer Verschiebung des Kolbens 32 nach oben kommt es daher lediglich dann, wenn der am Kolben angreifende hydraulische Druck die Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 überwindet. Solange dies nicht der Fall ist, besteht keine Verbindung über die zylindrische Bohrung 30 zwischen dem Einlaß 18 und dem Auslaß 20. Wenn dagegen der hydraulische Druck im Einlaß 18 so weit angestiegen ist, daß der am Kolben 32 angreifende Druck die Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 überwindet, wird der Kolben 32 (in Abb. 1) nach oben in seine obere Stellung in der zylindrischen Bohrung 30 verschoben, wobei dann zwischen der Kammer 42 und dem erweiterten Abschnitt 36 ein hydraulischer Weg für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet ist. Dies hat zur Folge, daß der Einlaß 18 und der Auslaß 20 kurzgeschlossen sind, d. h. über die zylindrische Bohrung 30 unter Umgehung des Druckminderventils 16 in Verbindung stehen.

Durch Wahl bzw. Einstellung der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 wird dafür gesorgt, daß der Einlaß 18 und der Auslaß 20 über die zylindrische Bohrung 30 nur dann miteinander in Verbindung stehen, wenn der hydraulische Druck im Einlaß 18 einen bestimmten Wert übersteigt, und zwar unabhängig von der Stellung des Druckminderventils 16. Die Erhöhung des hydraulischen Drucks im Einlaß über diesen Wert kann praktisch dadurch erreicht werden, daß der Fahrer des Kraftfahrzeuges das Bremspedal der Bremsanlage kräftig niedertritt, wobei dies insbesondere dann erforderlich ist, wenn durch einen Unfall der vordere Bremskreis beschädigt wird bzw. Flüssigkeit aus diesem Bremskreis austritt. Durch das kräftige Niedertreten des Bremspedales wird dann das hydraulische Druckminderventil 16 umgangen bzw. wirkungslos gemacht, so daß verhältnismäßig hoher Druck über den Auslaß 20 zu den hinteren Radbremszylindern gelangt und ausreichend starke Bremswirkung an den Hinterrädern des Fahrzeuges erreicht wird.

Bei dem vorstehend unter Bezugnahme auf A b b. 1 erläuterten Bypass-Ventil bewirkt der hydraulische Druck im Auslaß 20 am Kolben 32 keine in dessen Axialrichtung wirkende Kraft. V/enn der Druck im Einlaß 18 ansteigt, geht das Gleichgewicht zwischen der vom Druck im Einlaß 18 erzeugten Kraft und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 schlagartig verloren, so daß der Kolben 32 nach oben (in A bb. 1) verschoben wird und die Bypass-Verbindung zwischen dem Einlaß 18 und dem Auslaß 20 freigibt, auf dem der

hydraulische Druck aus dem Einlaß 18 in den Auslaß 20 gelangt. Wie Abb.2 zeigt, steigt der hydraulische Druck im Auslaß bzw. in den hinteren Radbrcmszylindcrn schnell an, wenn die Druckverminderung durch das Druckminderventil 16 aufgehoben wird. In Abb.2 ist auf der Abszisse X der hydraulische Druck im Einlaß und auf der Ordinate Y der hydraulische Druck im Auslaß 20 aufgetragen; beim Punkt 46 beginnt die Druckverminderung durch das Druckminderventil 16, und beim Punkt 48 beginnt die Überbrückung bzw. Umgehung des Druckminderventils 16.

In Abb.3 ist eine weitere Ausführungsform des Bypass-Ventils dargestellt. Bei dieser Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Elemente wie bei der Ausführungsform gemäß Abb. 1. Der Ventilkolben 32' der Ausführungsform gemäß A b b. 3 weist an seinem dem Einlaß zugewandten Ende einen dickeren Abschnitt mit der Querschnittsfläche Si und an seinem anderen, dem Auslaß zugewandten Ende einen schlankeren Abschnitt mit einer Querschnittsfläche S₂ auf. Aufgrund dieser Ausbildung wirkt am Kolben 32' auch der Druck im Auslaß 20, wobei die in Axialrichtung erzeugte Kraft proportional zur Flächendifferenz (S1-S2) ist. Da der am Kolben 32' wirkende hydraulische Druck im Auslaß proportional zum Druck im Einlaß 18 ansteigt, geht das Gleichgewicht aufgrund der Kraft des hydraulischen Drucks im Auslaß 20 und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44, die den Kolben 32' nach unten zu schieben versuchen, und der Kraft aufgrund des Drucks im Einlaß 18, die den Kolben nach oben (in A b b. 3) zu schieben versucht, bei einem Druckanstieg im Einlaß 18 nicht so schnell verloren, wie bei der Ausführungsform gemäß Abb. 1. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn das Druckminderventil 16 umgangen wird, der hydraulische Druck im Auslaß 20 mit im Vergleich geringerer Steigung ansteigt, wie dies die A b b. 2 entsprechende A b b. 4 zeigt. Dieser durch die Ausführungsform gemäß A b b. 3 erreichbare relativ langsame Anstieg des hydraulischen Drucks wird für günstiger gehalten, um eine gleichmäßigere und nicht zu schlagartige Bremswirkung zu erzielen.

Die Ausbildung der Ausführungsform gemäß A b b. 3, die zur langsameren Überbrückung des Druckminderventils führt, ist auch im Hinblick auf das Lösen der Bremsen vorteilhaft. Aufgrund der Funktion des herkömmlichen Druckminderventils 16, wie er bei den Ausführungsformen gemäß Abb. 1 und Abb.3 verwendet wird, kann selbst dann, wenn das Bremspedal vollständig freigegeben wird, kein schneller Abfall des Drucks im Auslaß entlang der theoretischen, idealen Kennlinie erreicht werden. Um den gewünschten schnellen Abfall des hydraulischen Drucks im Auslaß zu erreichen, wird vorgeschlagen, zum Zeitpunkt der Freigabe des Bremspedales das wirksame Volumen der Bremsleitung, die hier vom Auslaß selber gebildet wird, wesentlich zu vergrößern. Bei der Ausführungsform gemäß A bb. 1 hat der Kolben 32 über seine gesamte Länge gleichen Durchmesser. Dies führt dazu, daß dann, wenn das Bremspedal freigegeben wird und der Kolben 32 von der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 in Richtung zum Einlaß verschoben wird, keine Änderung des wirksamen Volumens der Bremsölleitung im Bereich des Auslasses erfolgt. Im Gegensatz dazu hat der Kolben 32' der Ausführungsform gemäß Abb. 3 einen schlankeren Abschnitt und einen dickeren Abschnitt, der am einlaßseitigen Ende angeordnet ist. Wenn der Kolben 32' von der Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 in Richtung zum Einlaß verschoben wird, tritt aufgrund dieses Kolbenprofiles eine nennenswerte Vergrößerung des wirksamen Volumens der Bremsleitung im Auslaß auf, wobei diese Vergrößerung proportional zur Flächendifferenz (S₁-S₂)OeS Kolbens 32' ist. Dadurch wird beim Lösen der Bremse bzw. bei der Freigabe des Bremspedales ein schneller Abfall des hydraulischen Drucks im Auslaß gemäß der theoreiisehen, idealen Kennlinie annähernd erreicht.

Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der hydraulische Druckminderventil ein lastgesteuertes Ventil. Es liegt jedoch auf der Hand, daß auch zahlreiche andere Druckminderventile statt des beschriebenen zur Anwendung kommen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge, bei der in dem einen Bremskreis zwischen einem Hauptbremszylinder und zumindest einem Radbremszylinder ein Druckminderventil angeordnet ist und bei der im Gehäuse des Druckminderventils ein Bypass-Ventil mit einem in einer Bohrung des Gehäuses verschiebbar geführten Ventilkolben angeordnet ist, mit dem eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Druckminderventils steuerbar ist und dessen eine Stirnseite vom Einlaßdruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnseite des Ventilkolbens (32; 32') mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist und daß der Ventilkolben durch eine dem Einlaßdruck entgegenwirkende Vorspanneinrichtung (Schraubenfeder 44) bis zu einem vorbestimmten Einlaßdruckwert die Bypassverbindung geschlossen hält und oberhalb dieses Druckwertes in seine Offenstellung bewegbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Druckminderventil (16) führende Einlaßleitung (18) und die vom Druckminderventil zur zumindest einen Radbremse führende Auslaßleitung (20) im Gehäuse (12) des Druckminderventils im wesentlichen parallel verlaufen und daß die den Ventilkolben (32; 32') aufnehmende Bohrung (30) im wesentlichen rechtwinkelig zu beiden Leitungen (18 und 20) verläuft und beide miteinander verbindet, und daß die Bohrung an ihrem einen Ende zur Atmosphäre hin offen ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (32) einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist und daß die Bohrung im Verbindungsbereich zwischen ihr und dem Auslaß (20) mit einem erweiterten Abschnitt (36) versehen ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (32) im Durchmesser abgesetzt ist und daß die Bohrung im Verbindungsbereich zwischen ihr und dem Auslaß (20) mit einem erweiterten Abschnitt (36) versehen ist, wobei sich der durchmesserkleinere Kolbenabschnitt vom erweiterten Bohrungsabschnitt bis zum offenen Ende der Bohrung erstreckt und die Kolbenabstufung mit dem Auslaßdruck beaufschlagbar ist.