DE3881395T2 - Eingangsdruckgesteuertes proportionierventil. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionierventil, das in Verbindung mit einem Hauptzylinder verwendet wird, insbesondere ein Proportionierventil, dessen Kolben durch Strömungsmitteldruck betätigt wird, der direkt von der Primärdruck- und Sekundärdruckkammer des Haupt Zylinders empfangen wird.
• Allgemein benutzen Proportionierventile einen Differenzflächenkolben im Sekundärkammerbremssystem, so daß sich beim Erreichen eines vorgegebenen Druckniveaus der Kolben in Richtung des Endes des Proportionierventilkolbens mit kleinerer Fläche verschiebt. Wenn sich der Kolben verschiebt, tritt er mit einem Vorsprung oder einer Dichtung in Kontakt und sorgt somit für eine Druckbegrenzung. Bei einem weiteren Anstieg des dem Kolben des Proportionierventiles zugeführten Sekundärdruck steigt der Auslaßdruck mit einer durch die Differenzflächen an jedem Ende des Kolbens festgelegten Geschwindigkeit an.
• Die EP-A 2-0 163 268 beschreibt ein Proportionierventil, das Druck von der Primär- und Sekundärkammer des Haupt Zylinders empfängt, so daß der Kolben des Ventils während der Wirkung des Proportionierventiles in eine im wesentlichen ausgeglichene Position verschoben wird.
• Ein Proportionierventil kann über eine Schraubverbindung mit dem Hauptzylinder gekoppelt werden. Das Proportionierventil führt eine Bypaß-Funktion aus, so daß bei einem Versagen des Drucks in einer Kammer des Haupt Zylinders das Proportionierventil in angemessener Weise anspricht und es ermöglicht, daß Strömungsmittel frei zu den Hinterrädern des Fahrzeuges geleitet wird. Solche vorhandenen Konstruktionen besitzen zahlreiche Nachteile: Die Primär- und Sekundärdruckkammern des Hauptzylinders müssen umgekehrt werden, wodurch das Hauptzylindergehäuse verlängert wird; der Hauptzylinder ist hubempfindlich und nicht druckempfindlich; Einsatz einer mechanischen Betätigung anstelle einer hydraulischen Betätigung; für den Zusammenbau werden zahlreiche Teile benötigt, die zu hohen Kosten führen; und bei dem Bypaß-Mechanismus müssen viele Herstelltoleranzen beachtet werden, und der Mechanismus ist möglicherweise Beschädigungen ausgesetzt. Es ist daher besonders wünschenswert, eine Proportionierventileinheit mit einem Bypaß-Merkmal zu schaffen, bei der es nicht erforderlich ist, die Position der Primär- und Sekundärkammern im Hauptzylinder umzuschalten. Es ist ferner wünschenswert, die Proportionierventileinheit zu betätigen, indem inan Druck direkt von der Primärdruckkammer des Hauptzylinders zur Proportionierventileinheit führt.
• Bei der vorliegenden Erfindung findet ein Differenzflächenkolben Verwendung, wobei der vom Hauptzylinder empfangene Primärdruck direkt auf ein Ende des Kolbens einwirkt. Auf das andere Ende des Kolbens mit größerem Durchmesser wirkt direkt Druck ein, der von der Sekundärkammer des Hauptzylinders empfangen wird. Der Strömungsmitteldruck der Sekundärkammer wird während der Betätigung des Proportionierventiles proportioniert. Das Ende mit großem Durchmesser des Kolbens ist infolge des hierauf einwirkenden Sekundärauslaßdrucks und des auf das Ende mit kleinem Durchmesser des Kolbens einwirkenden Primärdrucks nach dem Erreichen des Knickpunktes im wesentlichen druckausgeglichen. Da der auf den Kolben einwirkende Primärdruck und Sekundärdruck des Hauptzylinders im wesentlichen gleich sind, weil der Primärdruck Zum Ausgleich des Proportionierventilkolbens eingesetzt wird, werden die Kolbenkräfte ungleich, wenn der Primärdruck ausfällt, so daß der Kolben in eine Position verschoben wird, in der ein Bypaß-Kreis errichtet wird, so daß der Sekundärdruck frei durch den Sekundärauslaß geführt wird.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Proportionierventil, das in einer Bohrung angeordnet ist, mit Verbindung seinrichtungen zur Aufnahme von Strömungsmitteldruck, der der Bohrung zugeführt wird, wobei die Bohrung an einem Ende eine erste Druckaufnahmekammer und am anderen Ende eine zweite Druckaufnahmekammer aufweist und die Zweite Druckaufnahmekammer eine Auslaßöffnung besitzt, einem Differenzflächenkolben, der in der Bohrung angeordnet ist und ein erstes Ende, das in der ersten Druckaufnahmekammer angeordnet ist, sowie ein zweites Ende, das in der zweiten Druckaufnahmekammer vorgesehen ist, aufweist, wobei am ersten Ende eine Dichtung angeordnet ist, die einen Teil der ersten Druckaufnahmekammer bildet, und wobei am zweiten Ende Dichtungseinrichtungen angeordnet sind, den Kolben vorspannenden elastischen Einrichtungen und einer abgestuften stationären Hülse, die in der Bohrung angeordnet ist und sich um den Kolben erstreckt, um einen Abschnitt einer Zwischenkammer zu bilden, wobei die Beaufschlagung der entsprechenden Druckaufnahmekammern mit Strömungsmitteldruck bewirkt, daß der Differenzflächenkolben während der Betätigung des Proportionierventiles in eine im wesentlichen ausgeglichene Position verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzflächenkolben einen ersten Kolbenteil und einen Zweiten Kolbenteil aufweist, der erste Kolbenteil eine Verlängerung besitzt, die in einer Durchgangsöffnung des Zweiten Kolbenteiles angeordnet ist und an der sich ein Dichtungselement befindet, das Dichtungselement benachbart zu einer Zweiten Öffnung im Zweiten Kolbenteil angeordnet ist und in abdichtender Weise mit einem Teil des zweiten Kolbenteiles in Eingriff steht, die Zwischenkammer eine belüftete Zwischenkammer umfaßt und ein Druckausfall in der ersten Druckaufnahmekammer eine Verschiebung des ersten Kolbenteiles und des Dichtungselementes bewirkt, so daß Strömungsmittel durch die Durchgangsöffnung dringen und in wirksamer Weise die Dichtungseinrichtungen umgehen kann.
• Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert. Die einzelnen Figuren zeigen:
• Figur 1 eine Schnittansicht des Proportionierventiles und Hauptzylinders der vorliegenden Erfindung;
• Figur 2 eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
• Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der Figur 2.
• Der Hauptzylinder ist in Figur 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Es handelt sich hierbei um einen als "Recessed Cartridge Master Cylinder" bezeichneten Typ, der in der US-PS 44 74 005 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei vielen anderen Arten von Hauptzylindern Anwendung finden und ist nicht auf einen Hauptzylinder des vorstehend angegebenen Typs beschränkt. Der Hauptzylinder 10 besitzt eine Primärkammer (nicht gezeigt), die im Inneren von einem Ende 12 angeordnet ist, sowie eine Sekundärkammer (nicht gezeigt), die im Inneren eines Endes 14 vorgesehen ist. Ein Kanal oder eine Verbindungseinrichtung 16 erstreckt sich von der Primärkammer bis zu einer primären Druckaufnahmekammer 26, die im Hauptzylindergehäuse 11 angeordnet ist. Ein Kanal oder eine Verbindungseinrichtung 18 erstreckt sich zwischen der sekundären Druckkammer und einer sekundären Druckaufnahmekammer 28, die im Gehäuse 11 angeordnet ist. Eine Entlüftungsöffnung 19 kann sich entweder zur Atmosphäre oder zu einem Speicher (nicht gezeigt) des Hauptzylinders erstrecken. Die Proportionierventileinheit ist allgemein mit dem Bezugszeichen 40 versehen und umfaßt einen Ventilgehäuseteil 42, der in eine Querbohrung 13 des Gehäuses 11 geschraubt ist. Die Bohrung 13 umfaßt eine Stufenbohrung, die sich von der primären Druckaufnahmekammer 26 zur sekundären Druckaufnahmekammer 28 erstreckt. Die Proportionierventileinheit 40 besitzt einen Ventilgehäuseteil 43, der mit Hilfe eines Flansches 44 am ersten Gehäuseteil 42 festgeklammert ist. Die Stufenbohrung 13 besitzt eine Schulter 15 zum Eingriff mit einer Dichtung 46, die um den Differenzflächenkolben 50 angeordnet ist. Der Differenzflächenkolben 50 weist einen ersten Kolbenteil 52 und einen zweiten Kolbenteil 54 auf. Der erste Kolbenteil 52 besitzt eine Verlängerung 53, die in einer Durchgangsöffnung 56 des zweiten Kolbenteiles 54 angeordnet ist. Die Verlängerung 53 weist eine um sie herum angeordnete Dichtung 55 auf, die die Strömungsmittelverbindung zwischen einer radialen Öffnung 57 und der Durchgangsöffnung 56 im zweiten Kolbenteil 54 blockiert. Der zweite Kolbenteil 54 weist eine um ihn herum angeordnete Dichtung 45 auf, die mit dem Inneren des zweiten Gehäuseteiles 43 in Eingriff steht. Elastische Einrichtungen 70 erstrecken sich zwischen einer zweiten Gehäuseschulter 48 und einem Flansch 61 des zweiten Kolbenteiles 54. Eine Dichtung 47 ist um das Äußere des zweiten Gehäuseteiles 43 angeordnet und steht mit einer Schulter 17 des Gehäuses 11 in Eingriff. Der zweite Gehäuseteil 54 besitzt ein Ende 58, das gegen die Schulter 49 des Gehäuseteiles 42 stößt. Das Kolbenende 58 umfaßt eine darum angeordnete Dichtungseinrichtung 72. Die Dichtungseinrichtung 72 besitzt einen flexiblen Pumparm 73, Radialkanäle 74 und beabstandete Umfangsanschläge 75. Der Innendurchmesser der elastischen Dichtungseinrichtung 72 ist von der Außenfläche der Umfangsnut 59 des zweiten Kolbenteiles 54 radial beabstandet. Jede der um das Äußere der Einheit 40 angeordneten Dichtungen ist eine statische Dichtung, die mit einem Abschnitt der Stufenbohrung 13 in Eingriff steht, wenn die Ventileinheit 40 in das Gehäuse 11 geschraubt ist.
• Die Proportionierventileinheit 40 ist in einer Ruhelage dargestellt. Wenn der Hauptzylinder 10 durch den Fahrzeuglenker betätigt wird, indem dieser das Bremspedal des Fahrzeuges durchdrückt, wird Strömungsmitteldruck der Primärkammer und Sekundärkammer über die Kanäle 16 und 18 den entsprechenden Druckaufnahmekammern 26 und 28 zugeleitet. Infolge der Durchmesser des Differenzflächenkolbens 50 verschiebt der Sekundärdruck den Kolben 50 geringfügig in Figur 1 nach links gegen die Kraft der elastischen Einrichtungen 70, und der Primärdruck in der Kammer 26 wirkt auf den ersten Kolbenteil 52 ein. Bei einem Anstieg der Strömungsmitteldrücke in den Kammern 26 und 28 wird der Kolben 50 nach links verschoben, bis der Außendurchmesser des Kolbenendes 58 mit der Dichtungseinrichtung 72 in Eingriff tritt. Hierdurch wird eine Drosselung oder Dosierung des zwischen dem Kanal 18, der Druckaufnahmekammer 28 und dem Sekundärauslaß 21 kommunizierenden Strömungsmitteldrucks erreicht. Vor der Bewegung des Kolbens 50 nach links stellen die Anschläge 75 an der Dichtungseinrichtung 72 sicher, daß sich der Strömungsmitteldruck frei zwischen dem Innendurchmesser der Dichtungseinrichtung 72 und der Umfangsnut 52 bis zum Sekundärauslaß 21 fortpflanzen kann. Wie in größeren Einzelheiten in Figur 3 gezeigt, ist die Dichtung 55 im Schnitt allgemein L-förmig ausgebildet und steht mit der Schulter 51 des zweiten Kolbenteiles 54 in Eingriff. Die Dichtung 55 vermeidet einen Kontakt mit der radialen Öffnung 57, so daß die Öffnung 57 keine Teile der Dichtung 55 abtrennen oder herauslösen kann. Die Dichtung ist somit an der Schulter 51 angeordnet, so daß Strömungsmittel nicht aus der Öffnung 56 herausströmt. Falls der Druck in der Primärkammer des Hauptzylinders 10 versagen sollte, wird ein Kräfteungleichgewicht erzeugt, und der erste Kolbenteil 52 bewegt sich in der Kammer 26 unmittelbar nach links, wodurch die Verlängerung 53 die Dichtung 55 aus ihrem Dichtungseingriff mit der Schulter 51 herausbewegt. Hierdurch kann der Strömungsmitteldruck innerhalb der sekundären Druckaufnahmekammer 28 durch die radiale Öffnung 57 und durch die Öffnung 56 zum Auslaß 21 geleitet werden, so daß eine Bypaß-Funktion erreicht wird und der volle Bremsdruck an die hinteren Bremsen des Fahrzeuges gelegt werden kann. Infolge der direkten Beaufschlagung des Drucks der Primärkammer des Hauptzylinders auf den Differenzflächenkolben der Proportionierventileinheit ist es nicht mehr erforderlich, den Primärdruck zu benutzen, um auf indirekte Weise einen Bypaß mit Hilfe von anderen Zwischenmechanismen zu erreichen. Der Strömungsmitteldruck von der Primärkammer des Hauptzylinders wirkt direkt auf den Proportionierventilkolben ein, so daß keinerlei Bedarf nach einer Umschaltung der Primärkammer und Sekundärkammer des Hauptzylinders besteht. Keine äußeren mechanischen Mechanismen sind erforderlich, um die Proportionierventileinheit zu betätigen und die Bypaß- Funktion zu erreichen. Der Primärdruck ist zur Betätigung der Proportionierventileinheit erforderlich. Falls jedoch der Strömungsmitteldruck im Primärbremskreis ausfallen sollte, setzt die Proportionierventileinheit den Bypaß unmittelbar in Betrieb und ermöglicht eine direkte Leitung des gesamten Strömungsmitteldrucks zum sekundären Auslaß 21 und zu den hinteren Bremsen des Fahrzeuges.
• Die Proportionierventileinheit und der Hauptzylinder der vorliegenden Erfindung stellen eine wesentliche Verbesserung gegenüber den Konstruktionen des Standes der Technik dar. Da der Strömungsmitteldruck der Primärkammer zur Betätigung und zum direkten Betreiben der Proportionierventileinheit eingesetzt wird, werden Zwischenmechanismen und derartige Vorrichtungen sowie eine Umkehr der Druckkammern des Hauptzylinders vermieden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Proportionierventileinheit und der Hauptzylinder die Leitung eines größeren Strömungsmitteldrucks zu den hinteren Bremsen des Fahrzeuges ermöglichen, wenn ein solcher toleriert werden kann. Mit anderen Worten, der Umschlagpunkt der Druckkurve kann je nach den Konstruktionsmodifikationen vorbewegt oder verzögert werden. Im tatsächlichen Betrieb sind die von der Primärkammer und der Sekundärkammer des Hauptzylinders zugeführten Strömungsmitteldrücke geringfügig verschieden, und zwar in einer Größenordnung von etwa 1,38 bis 2,07 bar. Die Strömungsmitteldruckschwankungen, die von der Primärdruckkammer des Hauptzylinders zugeführt werden, sind etwa 1,38 bis 2,07 bar niedriger als der von der Sekundärdruckkammer zugeführte Strömungsmitteldruck. Dies ist auf den Unterschied in den Federlasten und der Dichtungsreibung zurückzuführen. Somit nehmen beim tatsächlichen Bremsen die vorderen Bremsen des Fahrzeuges einen geringfügig niedrigeren Druck auf als die hinteren Bremsen des Fahrzeuges anfänglich aufnehmen. Daher sind die vorderen Bremsen geringfügig weniger wirksam, und es ergibt sich keine Lastverschiebung von den Hinterrädern weg, d.h. der hintere Abschnitt des Fahrzeuges wird nicht in dem Ausmaß verschwenkt, wie dies der Fall wäre, wenn die von der Primärdruckkammer und der Sekundärdruckkammer übertragenen Drücke tatsächlich gleich wären. Aufgrund des reduzierten Verschwenkens des Fahrzeuges können die Hinterräder des Fahrzeuges einen größeren Strömungsmitteldruck tolerieren. Erfindungsgemäß kann durch die anfängliche geringfügige Bewegung des Differenzflächenkolbens nach links ein größerer Druck auf die hinteren Bremsen aufgebracht werden. Hierdurch steigt der Knickpunkt der charakteristischen Ausgangsdruckkurve an.

Claims (10)

1. In einer Bohrung (13) angeordnetes Proportionierventil (40) mit Verbindungseinrichtungen (16, 18) zur Aufnahme von der Bohrung (13) zugeführtem strömungsmitteldruck, wobei die Bohrung (13) an einem Ende eine erste Druckaufnahmekammer (26) und am anderen Ende eine zweite Druckaufnahmekammer (28) aufweist und die zweite Druckaufnahmekammer (28) eine Auslaßöffnung (21) besitzt, einem Differenzflächenkolben (50), der innerhalb der Bohrung (13) angeordnet ist und ein in der ersten Druckaufnahmekammer (26) aufgenommenes erstes Ende sowie ein in der zweiten Druckaufnahmekammer (28) aufgenommenes zweites Ende aufweist, wobei am ersten Ende eine Dichtung (46) angeordnet ist, die einen Teil der ersten Druckaufnahmekammer (26) begrenzt, und am zweiten Ende Dichtungseinrichtungen (72) angeordnet sind, elastischen Einrichtungen (70), die den Kolben (50) vorspannen, und einer abgestuften stationären Hülse (43), die in der Bohrung (13) und um den Kolben (50) herum angeordnet ist sowie einen Abschnitt einer Zwischenkammer (19) bildet, wobei durch die Zuführung von Strömungsmitteldruck zu den entsprechenden Druckaufnahmekammern (26, 28) der Differenzflächenkolben (50) während der Betätigung des Proportionierventiles (40) in eine im wesentlichen ausgeglichene Position verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzflächenkolben (50) einen ersten Kolbenteil (52) und einen zweiten Kolbenteil (54) umfaßt, daß der erste Kolbenteil (52) eine an einer Durchgangsöffnung (56) des zweiten Kolbenteiles (54) aufgenommene Verlängerung (53) aufweist, an der sich ein Dichtungselement (55) befindet, daß das Dichtungselement (55) benachbart zu einer zweiten Öffnung (57) im zweiten Kolbenteil (54) angeordnet ist und dichtend mit einem Teil (51) des zweiten Kolbenteiles (54) in Eingriff steht, daß die Zwischenkammer eine entlüftete (19) Zwischenkammer umfaßt und daß bei einem Druckversagen in der ersten Druckaufnahmekammer (26) der erste Kolbenteil (52) und das Dichtungselement (55) verschoben werden, so daß Strömungsmittel durch die Durchgangsöffnung (56) strömen und in wirksamer Weise die Dichtungseinrichtungen (72) umgehen kann.

2. Proportionierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) eine zweite Dichtung (47) aufweist, die im Abstand von der Dichtung (46) am ersten Ende angeordnet ist und einen Abschnitt der Zwischenkammer begrenzt, der mit einer Entlüftungsöffnung (19) in Verbindung steht.

3. Proportionierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (19) mit einem Speicher in Verbindung steht.

4. Proportionierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer und die Entlüftungsöffnung (19) mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.

5. Proportionierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtungen (72) um das zweite Ende einen flexiblen Arm (73) an einer Seite und eine Vielzahl von radialen Schlitzöffnungen (74) an der anderen Seite umfassen, welche einen Durchtritt von Strömungsmittel durch die Öffnungen und am flexiblen Arm (73) vorbei während einer Bremsdruckabnahme ermöglichen.

6. Proportionierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elastischen Einrichtungen (70) zwischen einem Flansch (61) am zweiten Kolbenteil (54) und Schultereinrichtungen (48) in der Bohrung (13) erstrecken.

7. Proportionierventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gehäuse (42, 43) aufweist, daß in die Bohrung (13) geschraubt ist, die in einem Hauptzylinder (10) angeordnet ist.

8. Proportionierventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (42, 43) zwei Elemente (42, 43) umfaßt, die über einen Flansch (44) zusammengehalten werden.

9. Proportionierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zwischenkammer im Inneren der Hülse (43) erstreckt.

10. Proportionierventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsmechanismus (45) zwischen dem zweiten Kolbenteil (54) und der Hülse (43) angeordnet ist und einen Teil der Zwischenkammer begrenzt.