DE1550610C - Ventilanordnung, bestehend aus zwei Steuerventilen, insbe sondere fur die Steuerung von Fahrzeugbremsen - Google Patents
Ventilanordnung, bestehend aus zwei Steuerventilen, insbe sondere fur die Steuerung von FahrzeugbremsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, bestehend aus zwei Steuerventilen, insbesondere für die
Steuerung von Fahrzeugbremsen, wobei jedes Ventil in einem eigenen Zweig eines Druckmittelsystems und
beide Ventile in einem gemeinsamen, aus mehreren übereinander angeordneten Gehäuseteilen bestehenden
Gehäuse angeordnet sind, mit einem von Hand betätigbaren Mechanismus für beide Ventile, wobei
jedem Ventil ein eigener Einlaß- und Auslaßkanal sowie eine Entlüftungsöffnung zugeordnet sind und
das erste Ventil im oberen Gehäuseteil, der auf der Seite des Betätigungsmechanismus sitzt, und das
zweite Ventil im unteren Gehäuseteil angeordnet ist, wobei in der Ruhestellung zwischen dem Auslaßkanal
des ersten Ventils und der Entlüftungsöffnung und in jeder Betriebsstellung des ersten Ventils zwischen
seinem Einlaß- und Auslaßkanal eine Strömungsverbindung besteht.
In bekannten Druckmittelsystemen für Fahrzeuge od. dgl. wird ein Steuerventil betätigt, um wahlweise
einen an einer Druckmittelquelle des Systems herrschenden Betriebsdruck eines Arbeitsmittels an einer
vorbestimmten Stelle wirksam werden zu lassen, um von Hand ein auf den Arbeitsmitteldruck des Systems
ansprechendes Betriebselement einer Vorrichtung zu betätigen, in der beispielsweise eine Reibungskraft
erzeugt wird und die mit dem Betriebselement in Wirkverbindung steht. Dabei ist der
Arbeitszylinder der die Reibungskraft erzeugenden Vorrichtung, beispielsweise einer Bremse, Kupplung
od. dgl. meist gleichzeitig mit einem federbelasteten Hilfselement oder Notorgan versehen, das auf einen
Not- oder Reservedruck anspricht, der unter einem vorherbestimmten Wert liegt und von einer weiteren,
sogenannten Not-Druckmittelquelle zugeführt wird,
um das Betriebsorgan zu betätigen und dadurch die mechanische Notbetätigung der Vorrichtung zu bewirken.
Eines der unerwünschten oder nachteiligen Merkmale dieser bekannten Druckmittelsysteme ist
3 4
das Fehlen einer Kontrolle über die Größe oder dem Ventilsteuerelement zugekehrten Stirnseite die
Stärke der Notbetätigung der beispielsweise eine Rei- eine Ventilsitzfläche des ersten Ventils trägt, die der
bungskraft ausübenden Vorrichtung. Mit anderen anderen, ortsfest angeordneten Ventilsitzfläche des
Worten, die Größe oder Stärke der Notbetätigung der ersten Ventils zugeordnet ist, wobei der bewegbaren
betätigten Vorrichtung war bisher von der Größe des 5 Ventilsitzfläche eine weitere bewegbare Ventilsitz-Arbeitsmitteldruckabfalls
unter den vorbestimmten sitzfläche zugeordnet ist, die sich am Ventilsteuer-Grenzwert
abhängig. Wenn der Druck beispielsweise element befindet.
nur bis auf den vorbestimmten Wert abgefallen war, Die erfindungsgemäße Ventilanordnung läßt sich
erfolgte die Notbetätigung der Reibungsvorrichtung sehr vorteilhaft anwenden, wenn die Druckkammer
normalerweise nur langsam und schwach, während io ein auf der einen Seite eines Arbeitskolbens liegender
sie bei vollständiger Druckerschöpfung sofort und Innenraum des Arbeitszylinders ist und das über das
sehr stark erfolgte. In diesem Zusammenhang muß zweite Ventil zugeführte Druckmittel über diesen
es als ein weiteres unerwünschtes oder nachteiliges Arbeitskolben eine Druckfeder vorspannt, wobei
Merkmal der bekannten Druckmittelsysteme ange- diese Druckfeder bei Betätigung des zweiten Ventils
sehen werden, daß sie keine bemessene Reduzierung 15 infolge der zwischen dem Auslaßkanal und der Aus-
des Arbeitsmitteldrucks im Not- bzw. Hilfssystem Strömöffnung hergestellten Verbindung einen Mecha-
und damit eine kontrollierte Notbetätigung der zu nismus im Notbetrieb betätigt,
betätigenden Vorrichtung ermöglichen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfin-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vor- dungsgemäßen Ventilanordnung und ein damit zustehend
beschriebenen Nachteile zu beseitigen und 20 sammenhängender Mechanismus wird an Hand der
damit ein Steuerventil der eingangs erläuterten Art Zeichnungen im folgenden beschrieben. Es zeigt
vorzusehen, mit dem eine arbeitsmittelbeaufschlagte schematisch
Vorrichtung auch bei Ausfall des Arbeitsmitteldrucks F i g. 1 ein Druckmittelsystem unter Verwendung
kontrolliert betätigt werden kann, ohne daß der Wert der Ventilanordnung,
des abgefallenen Arbeitsmitteldrucks die solcher- 25 F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen im
maßen erfolgende Notbetätigung beeinflußt. Druckmittelsystem nach F i g. 1 vorgesehenen Mecha-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs be- nismus zur Betätigung eines Mechanismus, beispielsschriebene
Ventilanordnung derart ausgebildet, daß weise einer Fahrzeugbremse, und
in jeder Stellung des unter Betriebsdruck stehenden F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine erersten Ventils zwischen dem Einlaßkanal und dem 30 findungsgemäße Ventilanordnung, wie sie im Druck-Auslaßkanal des zweiten Ventils eine Strömungs- mittelsystem gemäß Fig. 1 verwendet ist.
verbindung besteht, aus der die Beaufschlagung einer F i g. 1 zeigt ein Druckmittelsystem 1 mit einem Druckkammer resultiert, und daß bei Ausfall des Druckerzeuger, beispielsweise ein Kompressor 2, der durch das erste Ventil gesteuerten Druckmittelzweigs über eine Leitung 3 mit einem Hauptbehälter 4 vermittels des Betätigungsmechanismus diese Verbin- 35 bunden ist. Der Kompressor 2 und der Hauptbehäldung unterbrochen und dabei eine Verbindung zwi- ter 4 bilden zusammen die Druckmittelquelle des sehen dem Auslaßkanal des zweiten Ventils und der Systems, das einen Betriebs- und einen Notzweig Entlüftungsöffnung hergestellt wird, wobei die ge- aufweist, die als solche mit 5 bzw. 6 bezeichnet sind·, nannte Unterbrechung des Einlaß- und Auslaßkanals Der Betriebszweig 5 weist eine Leitung 7 zwischen des zweiten Ventils mittels einer zum Betätigungs- 40 dem Hauptbehälter 4 und einem Einlaßkanal 8 mechanismus gehörigen Steuerstange über einen zum (F i g. 3) eines Steuerventils 9 auf, in die ein Betriebszweiten Ventil gehörigen Steuerkolben erfolgt, wel- odei Zweigbehälter 10 geschaltet ist sowie ein Eincher zwei sich axial gegenüberliegende, unterschied- weg- oder Rückschlagventil 11 zwischen Haupt- und Hch große Druckflächen besitzt und wobei die klei- Betriebsbehälter, um den Betriebsbehälter 10 gegen nere Druckfläche mit dem Auslaßkanal und die 45 Druckverlust zu schützen, wenn im Hauptbehälter größere Druckfläche mit dem Einlaßkanal des zwei- Leckverluste auftreten oder es zu einer Druckerten Ventils verbunden ist. Schöpfung kommt. Durch eine Betriebsleitung 12 ist
in jeder Stellung des unter Betriebsdruck stehenden F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine erersten Ventils zwischen dem Einlaßkanal und dem 30 findungsgemäße Ventilanordnung, wie sie im Druck-Auslaßkanal des zweiten Ventils eine Strömungs- mittelsystem gemäß Fig. 1 verwendet ist.
verbindung besteht, aus der die Beaufschlagung einer F i g. 1 zeigt ein Druckmittelsystem 1 mit einem Druckkammer resultiert, und daß bei Ausfall des Druckerzeuger, beispielsweise ein Kompressor 2, der durch das erste Ventil gesteuerten Druckmittelzweigs über eine Leitung 3 mit einem Hauptbehälter 4 vermittels des Betätigungsmechanismus diese Verbin- 35 bunden ist. Der Kompressor 2 und der Hauptbehäldung unterbrochen und dabei eine Verbindung zwi- ter 4 bilden zusammen die Druckmittelquelle des sehen dem Auslaßkanal des zweiten Ventils und der Systems, das einen Betriebs- und einen Notzweig Entlüftungsöffnung hergestellt wird, wobei die ge- aufweist, die als solche mit 5 bzw. 6 bezeichnet sind·, nannte Unterbrechung des Einlaß- und Auslaßkanals Der Betriebszweig 5 weist eine Leitung 7 zwischen des zweiten Ventils mittels einer zum Betätigungs- 40 dem Hauptbehälter 4 und einem Einlaßkanal 8 mechanismus gehörigen Steuerstange über einen zum (F i g. 3) eines Steuerventils 9 auf, in die ein Betriebszweiten Ventil gehörigen Steuerkolben erfolgt, wel- odei Zweigbehälter 10 geschaltet ist sowie ein Eincher zwei sich axial gegenüberliegende, unterschied- weg- oder Rückschlagventil 11 zwischen Haupt- und Hch große Druckflächen besitzt und wobei die klei- Betriebsbehälter, um den Betriebsbehälter 10 gegen nere Druckfläche mit dem Auslaßkanal und die 45 Druckverlust zu schützen, wenn im Hauptbehälter größere Druckfläche mit dem Einlaßkanal des zwei- Leckverluste auftreten oder es zu einer Druckerten Ventils verbunden ist. Schöpfung kommt. Durch eine Betriebsleitung 12 ist
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Auslaßkanal 13 (F i g. 3) des Steuerventils 9 mit
der Steuerstange ein Ventilsteuerelement vorgeordnet einem Betriebskanal 14 (F i g. 2) eines eine Vorrich-
ist und beide über eine vorbestimmte Länge relativ 5° tung zur Ausübung einer Reibungskraft betätigenden
zueinander bewegbar sind, wobei das Ventilsteuer- Mechanismus, beispielsweise eines federeingestellten
element das erste Ventil und über die Steuerstange Bremszylinders 15, verbunden. Der Notzweig 6 weist
das zweite Ventil betätigt. eine Leitung 16 zwischen dem Hauptbehälter 4 und
Gemäß einer weiteren vorteilhaften konstruktiven einem Einlaßkanal 17 (Fig. 3) des Steuerventils 9
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilanord- 55 auf, in die ein Reserve- oder Zweigbehälter 18 ein-
nung ist vorgesehen, daß die Steuerstange die durch gesetzt ist sowie ein Einweg- oder Rückschlagventil
den Ventilsitz des zweiten Ventils gebildete Bohrung 19 zwischen Haupt- und Reservebehälter, um den
durchsetzt und an ihrem unteren Ende eine auf der Reservebehälter 18 gegen Druckverlust zu schützen,
Steuerstange gleitende, mit einer Feder beaufschlagte wenn es im Hauptbehälter 4 zu Leckverlusten oder
Hülse aufweist, die die eine Ventilsitzfläche des 6o einer Druckerschöpfung kommt. Eine weitere^ Lei-
zweiten Ventils trägt, und daß innerhalb der ge- tung 20 ist zwischen einem Auslaßkanal 21 (F i g. 3)
nannten Bohrung eine kreisringförmige breitere, aber des Steuerventils 9 und einem Noteinlaßkanal 22
ortsfeste Ventilsitzfläche vorhanden ist, die ebenfalls (F i g. 2) des Bremszylinders 15 vorgesehen, in die ein
der Sitzfläche zugeordnet ist. Gegentaktventil 23 eingeschaltet ist. Das Gegentakt-
Eine weitere vorteilhafte konstruktive Maßnahme 65 ventil 23 ist von bekannter Bauart und kann von
besteht darin, daß das erste Ventil ein hülsenförmi- Hand in eine Verbindungsstellung, in der die Druck-
ges, axial bewegbares und durch eine Feder beauf- mittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 21 und
schlagtes Einlaßventilelement aufweist, das auf seiner dem Noteinlaßkanal 22 hergestellt wird, und in eine
Entlüftungsstellung, in der die Druckmittelverbindung zwischen diesen Kanälen unterbrochen und der Noteinlaßkanal
22 zur Außenluft geöffnet und damit entlüftet wird, eingestellt werden.
Der Bremszylinder 15 ist mit einer druckabhängigen Antriebsvorrichtung, beispielsweise, wie aus
F i g. 2 ersichtlich, mit einer mit dem Druckmittel beaufschlagbaren Membran 24 versehen. Die Membran
24 ist zwischen einem Arbeitszylinder 25 und einem daran angesetzten Gehäuse 26 angeordnet und
bildet zusammen mit dem Arbeitszylinder 25 eine ausdehnbare Betriebskammer 27. Der Betriebskanal
14, in den die Betriebsleitung 12 mündet, ist ebenfalls
in dem Arbeitszylinder 25 vorgesehen und steht mit der Betriebskammer 27 in Verbindung. Die Membran
24 wirkt auf eine federbelastete Schubstange 28, die ihrerseits mit einer nicht dargestellten, eine Reibungskraft
ausübenden Vorrichtung, z. B. eine Fahrzeugbremse, betriebsfähig verbunden ist. Ein abgesetzter
Arbeitskolben 29 ist gleitend in dem Arbeitszylinder 25 geführt und bildet mit diesem zusammen
eine im Volumen veränderbare Not- oder Druckkammer 30. Der Arbeitskolben 29 erstreckt sich zum
Zwecke einer mechanischen Antriebsverbindung mit der Membran 24 ebenfalls in die Betriebskammer 27.
In dem Arbeitszylinder 25 ist ferner der Noteinlaßkanal 22 vorgesehen, durch den die Leitung 20 mit
der Druckkammer 30 verbunden ist. Zwischen dem Arbeitszylinder 25 und dem Arbeitskolben 29 ist eine
Druckfeder 31 angeordnet, die den Arbeitskolben in Richtung einer mechanischen Antriebsverbindung zur
Membran 24 beaufschlagt.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, besitzt das Steuerventil 9 ein oberes, mittleres und unteres Gehäuse
32, 33, 34. Die Gehäuse sind hier durch Schrauben 35, 36 verbunden, wobei zwischen dem mittleren und
dem unteren Gehäuse eine Dichtung 37 vorgesehen ist.
Das obere Gehäuse 32 besitzt eine Bohrung 38, an der eine ringförmige Trennwand 39 ausgebildet ist,
die in axialer Richtung zwischen einer Bohrung 40 und einer abgesetzten, eine Einlaß- und Auslaßkammer bildenden Bohrung 41 liegt, wobei die Trennwand
in einer die Bohrung 38 umgebenden Ventilsitzfläche 42 ausläuft. Der Einlaßkanal 8, in den die
Leitung 7 einmündet, ist in dem oberen Gehäuse 32 vorgesehen und mit der Bohrung 40 verbunden, und
der ebenfalls in dem oberen Gehäuse angeordnete Auslaßkanai 13, von dem die Betriebsleitung 12 abgeht,
steht mit der Bohrung 41 in Verbindung. Im oberen Teil des mittleren Gehäuses 33 ist unterhalb
der Bohrung 40 eine Aussparung 43 vorgesehen, die zusammen mit einem Ausströmdurchlaß 44 und einer
damit in Verbindung stehenden Entlüftungsöffnung 45, die in dem oberen Gehäuse 32 vorgesehen ist,
eine Entlüftungskammer bilden. Das untere Ende der Bohrung 40 nimmt einen Ventilkörper 46 auf, der auf
einem Absatz 47 aufliegt, welcher an dem mittleren Gehäuse 33 in dessen Aussparung 43 vorgesehen ist.
Der Ventilkörper 46 besitzt eine Bohrung 48, in der ein Einlaßventilelement 49 gleitend geführt ist,
sowie Dichtungen 50, 51 zu dessen Abdichtung gegen die Bohrung 40 bzw. das Einlaßventilelement 49. Das
Einlaßventilelement 49 ist mit einer axialen Durchgangsbohrung oder Ausströmöffnung 52 versehen und
mit einer auf dem oberen Ende angeordneten, die Ausströmöffnung 52 umgebenden ringförmigen Ventilsitzfläche
53, die normalerweise von einer zwischen dem Einlaßventilelement 49 und dem Ventilkörper
46 vorgesehenen Feder 54 dichtend gegen die Ventilsitzfläche 42 des oberen Gehäuses 32 gedrückt wird.
Ein Betätigungs- oder Ventilsteuerelement 55 ist gleitend in der Bohrung 41 geführt und durch eine
Dichtung 56 abgedichtet. Am unteren Ende des kolbenförmigen Ventilsteuerelements 55 ist eine mit der
Bohrung 38 des oberen Gehäuses koaxiale Ventilsitzfläche 57 vorgesehen, die normalerweise von einer
ίο zwischen dem Kolben und dem oberen Gehäuse 32
angeordneten Rückholfeder 58 von der Ventilsitzfläche 53 abgehoben ist. In dem Ventilsteuerelement
55 ist eine Bohrung 59 vorgesehen, in der eine vorgespannte Meßfeder 60 von einem Befestigungselement
oder die auftretende Kraft aufnehmenden Halteteller 61 gehalten wird, der gegen einen Sprengring
62 gedrückt wird, welcher in einer Nut am oberen Ende der Bohrung 59 angeordnet ist.
Das mittlere Gehäuse 33 ist mit einer sich radial bzw. quer zur Längsachse erstreckenden Wand 63
zwischen der an die Oberseite dieser Wand angrenzenden Aussparung 43 und einer weiteren, in dem
mittleren Gehäuse vorgesehenen und an die Unterseite der Wand 63 angrenzenden Aussparung 64 versehen,
wobei der in dem mittleren Gehäuse 33 angeordnete Auslaßkanal 21, von dem, wie bereits erwähnt,
die Leitung 20 abführt, mit der Aussparung 64 in Verbindung steht. Eine an der Unterseite der
Wand 63 einstückig mit dieser ausgebildete axiale Verlängerung 65 bildet an ihrem freien Ende eine
Ventilsitzfläche 66, und eine Stufenbohrung 67 durchsetzt in axialer Richtung die Wand 63, deren Verlängerung
65 und die Ventilsitzfläche 66. In der Wand 63 ist außerdem ein Durchlaß 68 vorgesehen,
der den weitesten Teil der Stufenbohrung 67 mit der oberen Aussparung 43 des mittleren Gehäuses 33
verbindet.
Das untere Gehäuse 34 weist eine axiale Bohrung 69 auf, die mit der Aussparung 64 des mittleren Gehäuses
33 in Verbindung steht. Der in dem unteren Gehäuse vorgesehene Einlaßkanal 17, in den, wie
bereits erwähnt, die Leitung 16 einmündet, steht mit der Bohrung 69 in Verbindung, und zwar nahe der
unteren Stirnwand des unteren Gehäuses 34. Ein Steuerkolben 70 ist gleitend zwischen dem Einlaßkanal
17 und dem Auslaßkanal 21 in der Bohrung 69 geführt, wobei er gegenüber der Bohrung 69 mit
einer an seinem Umfang vorgesehenen Dichtung 71 versehen ist. In dem Steuerkolben 70 ist eine
einen Durchlaß bildende Bohrung 72 und eine Ausnehmung 73 vorgesehen, die diesen koaxial durchsetzen,
wobei an der Übergangsstelle zwischen der Bohrung 72 und der Ausnehmung 73 eine Ventilsitzfläche
74 ausgebildet ist. Mehrere in dem Steuerkolben70 vorgesehene Querkanäle 75 verbinden die
Ausnehmung 73 desselben ständig mit der Bohrung 69 des unteren Gehäuses und mit dem Einlaßkanal
17. Eine kraftaufnehmende Platte 76 ist in der Ausnehmung 73 des Steuerkolbens durch einen Sprengring
77, der nahe dem unteren Ende der Ausnehmung in einer Nut angeordnet ist, gegen Verschiebung gesichert.
Eine zwischen dem Boden des unteren Gehäuses 34 und der Platte 76 zusammengedrückte
Rückstellfeder 78 drückt den Steuerkolben 70 normalerweise gegen einen Anschlag oder ein Widerlager
79 an der Unterseite der Wand 63 des mittleren Gehäuses 33. Die Bohrung 72 und die Ausnehmung
73 sind normalerweise konzentrisch und koaxial zur
Verlängerung 65 der Wand 63 des mittleren Gehäuses 33 angeordnet, wobei sich die Verlängerung 65 normalerweise
koaxial durch die Ventilsitzfläche 74 des Steuerkolbens 70's erstreckt. Die Aussparung 64 des
mittleren Gehäuses 33 und der über dem Steuerkolben 70 liegende Abschnitt der Bohrung 69 bilden eine
Auslaßkammer 80, die mit dem Auslaßkanal 21 ständig in Druckmittelverbindung steht, während die Ausnehmung
73 des Steuerkolbens und der unterhalb dieser liegende Teil der Bohrung 69 des unteren Gehäuses
34 eine Einlaßkammer 81 bilden, die mit dem Einlaßkanal 17 in ständiger Druckmittelverbindung
steht.
Eine in der Ausnehmung 73 des Steuerkolbens 70 vorgesehene Hülse 82 ist mit einer axialen Bohrung
83 versehen. Am oberen Ende der Hülse 82 ist eine die Bohrung 83 umgebende ringförmige Ventilsitzfläche
84 vorgesehen, die von einer zwischen der Hülse 82 und der Platte 76 zusammengedrückten
Feder 85 abdichtend gegen die Ventilsitzfläche 66 gedrückt wird, wodurch die Druckmittelverbindung
zwischen dem Auslaßkanal 21 und der Entlüftungsöffnung 45 unterbrochen wird. Wenn der Steuerkolben
70 am Anschlag 79 anliegt, ist die Ventilsitzfläche 74 des Steuerkolbens von der Hülse 82 abgerückt, so
daß eine offene Druckmittelverbindung zwischen der Auslaß- und der Einlaßkammer 80, 81 und dem Einlaß-
und dem Auslaßkanal 17, 21 hergestellt ist. Der Steuerkolben 70 ist zu beiden Seiten der Dichtung 71
mit entgegengesetzten, eingangsseitigen und ausgangsseitigen Wirkflächen A1, A2 von im wesentlichen gleicher
Abmessung versehen, die, wenn der Steuerkolben 70 in seiner normalen, in F i g. 3 dargestellten Stellung
gegen den Anschlag 79 anliegt und die Hülse 82 von der Ventilsitzfläche 74 abgehoben ist, mit dem am Einlaßkanal
17 bzw. am Auslaßkanal 21 herrschenden Arbeitsmitteldruck beaufschlagt werden.
Die kleinere der Bohrungen der Stufenbohrung 67 in der Wand 63 des mittleren Gehäuses 33 und die
Bohrung 83 nehmen eine Betätigungseinrichtung in Form einer darin gleitenden, als Ventilsteuerelement
dienenden Steuerstange 86 auf. Die Steuerstange 86 weist eine an ihrem Umfang vorgesehene, mit der
Bohrung 83 zusammenwirkende Dichtung 87 auf. Das untere Ende der Steuerstange 86 bildet eine Stoßfläche
88, die treibend gegen die kraftaufnehmende Platte 76 des Steuerkolbens 70 anliegt. Die Steuerstange
86 erstreckt sich weiter koaxial durch die Ausströmöffnung 52 des Einlaßventilelements 49, und ihr
oberes Ende ist gleitend in einer mittig angeordneten Bohrung 89 geführt, die die Ventilsitzfläche 57 des
Ventilsteuerelements 55 durchsetzt und mit der Bohrung 59 in Verbindung steht. An ihrem oberen Ende
ist die Steuerstange 86 mit einer Anschlagfläche 90 versehen, die in vorbestimmtem Abstand vom unteren
Ende des Ventilsteuerelements 55 angeordnet ist.
Wenn die einzelnen Teile des Steuerventils 9 im Betrieb in ihrer vorstehend beschriebenen Stellung
sind und sich das Gegentaktventil 23 in Durchlaßstellung befindet, strömt das Arbeitsmittel unter dem
vom Kompressor 2 erzeugten Druck durch die Leitung 3 in den Hauptbehälter 4 und von. dort durch
die Leitung 7, das Rückschlagventil 11, den Betriebsbehälter 10 des Betriebszweigs 5 und durch den Einlaßkanal
8 in die Bohrung 40 des Steuerventils 9. Aus dem Hauptbehälter 4 strömt das Arbeitsmittel
weiterhin durch die Leitung 16, das Rückschlagventil 19 und den Reservebehälter 18 des Notzweigs 6 in
den Einlaßkanal 17 des Steuerventils 9 und von dort durch die Bohrung 69 des unteren Gehäuses 34, den
Querkanal 75, die Ausnehmung 73 und die Bohrung 72 des Steuerkolbens 70, die Leitung 20 und das Gegentaktventil
23 in den Noteinlaßkanal 22 und die Druckkammer 30 des Bremszylinders 15. Wenn der
in der Druckkammer 30 des Bremszylinders 15 die wirksame Fläche des abgesetzten Arbeitskolbens 29
beaufschlagende Druck einen vorbestimmten Wert
ίο überschreitet, wird der Arbeitskolben 29 gegen die
Wirkung der Druckfeder 31 nach links in seine Normalstellung gedrückt, in der die durch das Zurückdrücken
der Druckfeder geleistete Arbeit in der Druckfeder 31 gespeichert wird, wie aus F i g. 2 ersichtlich
ist.
Wenn es sich um eine über das Druckmittelsystem betätigte Fahrzeugbremse handelt und der Fahrer
unter normalen Betriebsbedingungen die Bremse betätigt, wird eine von Hand auf den Halteteller 61 des
Steuerventils 9 ausgeübte Kraft über die Meßfeder 60 auf das Ventilsteuerelement 55 übertragen und dieses
gegen die Druckkraft der Rückholfeder 58 nach unten bewegt. Bei dieser Bewegung wird zunächst die Ventilsitzfläche
57 gegen das Einlaßventilelement 49 gepreßt und dadurch die Ausströmöffnung 52 geschlossen
und die Bohrung 41 gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen. Bei der weiteren Abwärtsbewegung
des Ventilsteuerelements 55 wird dann das Einlaßventilelement 49 gegen die Wirkung der Feder 54 von
der Ventilsitzfläche 42 des oberen Gehäuses 32 hinweg in eine Stellung bewegt, in der eine Druckmittelverbindung
zwischen dem Einlaßkanal 8 und dem Auslaßkanal 13 hergestellt ist. Im Betriebszweig 5
strömt das unter Druck befindliche Arbeitsmittel vom Einlaßkanal 8 durch die Bohrungen 40 und 38, die
Bohrung 41, den Auslaßkanal 13, die Betriebsleitung 12 und durch den Betriebskanal 14 des Bremszylinders
15 in dessen Betriebskammer 27. Der so in der Betriebskammer 27 wirkende Druck beaufschlagt den
Wirkungsquerschnitt der Membran 24 und erzeugt eine Betätigungskraft, welche die Membran 24 und
die Schubstange 28 nach rechts bewegt, wodurch z. B. die Fahrzeugbremse betätigt wird.
Wenn die durch den Druck in der Bohrung 41 erzeugte, auf den Wirkungsquerschnitt des Ventilsteuerelements
55 wirkende Reaktionskraft die von Hand ausgeübte Kraft übersteigt, bewegt sich dieses gegen
die Kraft der Meßfeder 60 nach oben, wobei das Einlaßventilelement 49 in dichtende Anlage mit der
Ventilsitzfläche 42 des oberen Gehäuses 32 und mit der Ventilsitzfläche 57 gelangt. Die über die Meßfeder
60 wirkende Reaktionskraft gibt dem Betätigenden ein unmittelbares und genaues Gefühl von der
Größe der Bremskraft und damit der Bremswirkung.
Wenn ein stärkeres Anziehen der Bremsen erwünscht ist, wird die von Hand ausgeübte Kraft erhöht, um
die Bremsvorrichtung stärker zu betätigen, wodurch auch die Reaktionskraft zunimmt. Dabei arbeiten die
Teile des Steuerventils 9 in der vorstehend beschriebenen Weise, so daß die Teile wieder in ihre vorbeschriebenen
Eingriffsstellungen bewegt werden.
Wenn die gewünschte Bremswirkung erreicht ist, wird die von Hand ausgeübte Kraft vom Ventilsteuerelement 55 weggenommen. Die Rückholfeder
58 bewegt dann das Ventilsteuerelement 55 nach oben in seine Ausgangsstellung. Da das Einlaßventilelement 49 von der Ventilfeder 54 gegen die Ventilsitzfläche
42 des oberen Gehäuses 32 gedrückt wird
und die Druckmittelverbindung zwischen dem Einlaßkanal 8 und dem Auslaßkanal 13 unterbrochen ist,
wird bei der Abwärtsbewegung des Ventilsteuerelements 55 dessen Ventilsitzfläche 57 von dem Einlaßventilelement
49 abgehoben und dessen Ausströmöffnung 52 wieder geöffnet und dadurch wieder die
Druckmittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 13 und der Ausströmöffnung 45 hergestellt. Dadurch
wird der Druck in der Betriebskammer 27 des Bremszylinders 15 durch Verbindung mit der Außenatmosphäre
über den Betriebskanal 14, die Betriebsleitung 12, den Auslaßkanal 13, die Bohrung 41, die Ausströmöffnung
52 des Einlaßventilelements 49, die Aussparung 43 des mittleren Gehäuses 33, den Ausströmdurchlaß
44 und die Ausströmöffnung 45 des oberen Gehäuses 32 verringert. Bei dieser Druckentlastung
der Betriebskammer 27 wird selbstverständlich die Betätigungskraft aufgehoben, und die Membran
24 sowie die Schubstange 28 kehren in die Ausgangsstellung zurück, so daß die zugeordnete Bremsvorrichtung
in die Ruhestellung gebracht wird.
Bei einem Versagen des Betriebszweigs 5 und daraus sich ergebenden Druckverlust in dem Betriebsbehälter 10 wird das Ventilsteuerelement 55 zum Ingangsetzen
des Notbetriebs durch die von Hand ausgeübte Kraft nach unten bewegt, damit das Einlaßventilelement
49 betätigt wird. Da — wie angenommen — der Betriebszweig ausgefallen ist und dadurch
Notbedingungen ausgelöst worden sind, wird der Aufbau von Druck in diesem Betriebszweig für eine in
der vorstehend beschriebenen Weise erfolgende normale Betriebsbetätigung der Bremsvorrichtung verhindert.
Wenn in diesem Falle das normale Ansprechen der Bremsvorrichtung auf Grund des erwähnten
Versagens des Betriebszweigs ausbleibt, so reagiert die Bedienungsperson darauf automatisch in der
Weise, daß sie die ausgeübte Kraft verstärkt, d. h. stärker auf das auf das Ventilsteuerelement 55 einwirkende
Pedal tritt, wodurch ersteres weiter nach unten gegen die Anschlagfläche 90 der Steuerstange
86 bewegt wird und diese zusammen mit dem Steuerkolben 70 mitnimmt. Durch diese gemeinsame Abwärtsbewegung
des Ventilsteuerelements 55, der Steuerstange 86 und des Steuerkolbens 70 wird die
Ventilsitzfläche 74 des letzteren zunächst dichtend gegen die Hülse 82 gedrückt und der Arbeitsmitteldruck
am Einlaßkanal 17 von dem Arbeitsmitteldruck am Auslaßkanal 21 getrennt. Daraufhin wird
das Einlaßventilelement in eine von der Ventilsitzflache 66 abgedrückte Stellung bewegt, so daß eine in
vorbestimmter Weise bemessene Druckmittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 21 und der Entlüftungsöffnung
45 hergestellt wird. Die bemessene Druckverringerung in der Druckkammer 30 des
Bremszylinders 15 zur Außenluft erfolgt durch den Noteinlaßkanal 22, die Leitung 20, das Gegentaktventil
23, den Auslaßkanal 21, die Auslaßkammer 80, die größere Stufenbohrung 67 und den Durchlaß 68
des mittleren Gehäuses 33, die Aussparung 43, den Ausströmdurchlaß 44 sowie die Entlüftungsöffnung
45. Wenn der in der Druckkammer 30 den Wirkungsquerschnitt des abgesetzten Arbeitskolbens 29
beaufschlagende Druck unter einen vorbestimmten Wert abfällt, bewegt die gespeicherte Kraft der.zusammengedrückten
Druckfeder 31 den Arbeitskolben 29, die Membran 24 und die Schubstange 28 nach rechts, wodurch eine mechanische Betätigung der
nicht dargestellten Bremsvorrichtung unter den Not-:
bedingungen bewirkt wird. Wenn die Hülse 82 von der Ventilsitzfläche 66 wegbewegt wird, um eine bemessene
Druckreduzierung in der Druckkammer 30 des Bremszylinders 15 zu bewirken, addiert sich der
Wirkungsquerschnitt As der Hülse 82 und der Steuerstange
86, der im wesentlichen der Querschnittsfläche der Ventilsitzfläche 66 entspricht, zur eingangsseitigen
Fläche A1, so daß die eingangsseitig wirksame Fläche jetzt Ai+As ist, während die ausgangsseitig
ίο wirksame Fläche nach wir vor A% ist. Deshalb wirkt
der am Einlaßkanal 17 abgeschlossene, im wesentlichen konstante, die wirksame eingangsseitige Fläche
Ai+A3 beaufschlagende Druck dem die ausgangsseitige
Fläche beaufschlagenden verminderten Druck
t5 am Auslaßkanal 21 entgegen, wodurch eine Differenzkraft
an dem Steuerkolben 70 erzeugt wird, die gegen die von Hand auf diesen ausgeübte Kraft über
die Steuerstange 86 und das Ventilsteuerelement 55 auf die Meßfeder 60 übertragen wird.
Wenn die Größe der Differenzkraft die der ausgeübten Kraft übersteigt, werden das Ventilsteuerelement
55 und der Steuerkolben 70 sowie die Steuerstange 86 gegen die Kraft der Meßfeder 60 gemeinsam
nach oben bewegt, wobei die Hülse 82 in dichtende Anlage mit der Ventilsitzfläche 66 an der Verlängerung
65 der Wand 63 und der Ventilsitzfläche 74 des Steuerkolbens 70 gebracht wird. Die über die
Meßfeder 60 wirkende Differenzkraft gibt dem Bedienenden ein direktes und genaues Gefühl der Größe
oder Stärke der Bremskraft unter Notbedingungen. Wenn unter diesen Bedingungen eine größere Bremskraft
ausgeübt werden soll, wird die von Hand ausgeübte Kraft verstärkt, was zu einer Vergrößerung
der Differenzkraft führt, wobei die Bauteile des Steuerventils 9 in der gleichen Weise wie oben beschrieben
arbeiten, so daß die Teile wieder in ihre Anlagestellungen gebracht werden, und wobei die
Kraft der Druckfeder 31 auf die entsprechend größere Druckabführung aus der Druckkammer 30 des
Bemszylinders 15 mit einer Verstärkung der mechanischen Betätigung der Bremsvorrichtung unter Notbedingungen
reagiert.
Wenn unter den Notbedingungen die gewünschte Bremskraft erreicht ist, wird die von Hand ausgeübte
Kraft von dem Ventilsteuerelement 55 weggenommen, und die Differenzkraft, zuzüglich der Kraft der
Federn 54,58,78, bewegt die Teile des Steuerventils 9
nach oben in ihre Ausgangsstellung. Da die Hülse 82 von der Feder 85 gegen die Ventilsitzfläche 66 gedrückt
und dadurch die Druckmittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 21 und der Entlüftungsöffnung
45 unterbrochen wird, wird bei der Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 70 gegen den Anschlag
79 die Ventilsitzfläche 74 von der Hülse 82 wegbewegt, so daß die Druckmittelverbindung zwischen
dem Einlaßkanal 17 und dem Auslaßkanal 21 wieder hergestellt wird. Die Steuerstange 86 sowie
das Ventilsteuerelement 55. werden bei der Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 70 ebenfalls gemeinsam
,6o nach oben in ihre Ausgangsstellung bewegt. Dadurch
strömt wieder Druckmittel vom Einlaßkanal 17 durch die Ein- und Auslaßkammern 81, 80, den Auslaßkanal
21, die Leitung 20 und den Noteinlaßkanal 22 in die Druckkammer 30 des Bremszylinders 15. Wenn
der Druck in der Druckkammer 30 wieder einen r~. Wert erreicht, der über dem vorbestimmten Wert
• liegt, dann wird der Arbeitskolben 29 wieder nach jinks in seine Normal- oder Ruhestellung gebracht,
wodurch wieder Druckkraft in der Druckfeder 31 gespeichert wird und die Membran 24 und die Schubstange 28 zusammen mit dem Arbeitskolben 29 ebenfalls
in ihre Normal- oder Ruhestellung bewegt werden.
Wenn nun der Bedienende das Fahrzeug zu parken wünscht, wird das Gegentaktventil 23 von Hand
in die Entlüftungsstellung gebracht, in der die Druckmittelverbindung zwischen dem Auslaßkanal 21 des
Steuerventils 9 und dem Noteinlaßkanal 22 des Bremszylinders 15 unterbrochen und der Noteinlaßkanal
22, wie bereits erwähnt, mit der Außenatmosphäre verbunden ist. Auf diese Weise wird der Arbeitsmitteldruck
in der Druckkammer 30 des Bremszylinders 15 durch den Noteinlaßkanal 22, die Leitung
20 und das Gegentaktventil 23 zur Außenatmosphäre abgeleitet, um die Notwirkungsweise des
Bremszylinders 15 zu simulieren, wobei der Arbeits-
kolben 29, die Membran 24 und die Schubstange 28 durch die Druckkraft der Feder 31 wieder gemeinsam
nach rechts bewegt werden, um die mechanische Betätigung der Bremsvorrichtung zu bewirken. Obwohl
es vorzuziehen ist, das Gegentaktventil 23 nur zum Parken zu betätigen, wie vorstehend beschrieben,
kann es auch unabhängig von dem Steuerventil 9 betätigt werden, um die Betätigung der Bremsvorrichtung
unter Notbedingungen zu bewirken, doch
ίο ist es auf Grund der vorangegangenen Ausführungen
zu erkennen, daß bei Betätigung des Steuerventils der Druck unter Notbedingungen bemessen abgeführt
wird, um eine kontrollierte Betätigung der Bremse zu erreichen, während bei Betätigung des Gegentaktventils
23 der Druck schlechthin abgeleitet wird, was selbstverständlich zu einer plötzlichen, unregelmäßigen
und unkontrollierten Betätigung der Bremsvorrichtung führt.
Claims (5)
1. Ventilanordnung, bestehend aus zwei Steuerventilen,
insbesondere für die Steuerung von Fahrzeugbremsen, wobei jedes Ventil in einem eigenen Zweig eines Druckmittelsystems und
beide Ventile in einem gemeinsamen, aus mehreren übereinander angeordneten Gehäuseteilen bestehenden
Gehäuse angeordnet sind, mit einem von Hand betätigbaren Mechanismus für beide Ventile, wobei jedem Ventil ein eigener Einlaß-
und Auslaßkanal sowie eine Entlüftungsöffnung zugeordnet sind und das erste Ventil im oberen
Gehäuseteil, der auf der Seite des Betätigungsmechanismus sitzt, und das zweite Ventil im
unteren Gehäuseteil angeordnet ist, wobei in der Ruhestellung zwischen dem Auslaßkanal des
ersten Ventils und der Entlüftungsöffnung und in jeder Betriebsstellung des ersten Ventils zwischen
seinem Einlaß- und Auslaßkanal eine Strömungsverbindung besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder Stellung des unter Betriebsdruck stehenden ersten Ventils (42, 43, 49,
57) zwischen dem Einlaßkanal (17) und dem Auslaßkanal (21) des zweiten Ventils (70, 74, 84)
eine Strömungsverbindung besteht, aus der die Beaufschlagung einer Druckkammer (30) resultiert,
und daß bei Ausfall des durch das erste Ventil (42, 43, 49, 57) gesteuerten Druckmittelzweigs
(7, 8, 13; 12) mittels des Betätigungsmechanismus (55, 86) diese Verbindung unterbrochen
und dabei eine Verbindung zwischen dem Auslaßkanal (21) des zweiten Ventils (70,
74, 84) und der Entlüftungsöffnung (45) hergestellt wird, wobei die genannte Unterbrechung
des Einlaß- und Auslaßkanals des zweiten Ventils (70, 74, 84) mittels einer zum Betätigungsmechanismus
(55, 86) gehörigen Steuerstange (86) über einen zum zweiten Ventil (70, 74, 84) gehörigen
Steuerkolben (70) erfolgt, welcher zwei sich axial gegenüberliegende, unterschiedlich große Druckflächen
(A1, A2, As) besitzt und wobei die kleinere
Druckfläche (A2) mit dem Auslaßkanal (21) und die größere Druckfläche (A1, A3) mit dem
Einlaßkanal (17) des zweiten Ventils (70, 74, 84) verbunden ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstange (86) ein
Ventilsteuerlement (55) vorgeordnet ist und beide über eine vorbestimmte Länge relativ zueinander
bewegbar sind, wobei das Ventilsteuerelement (55) das erste Ventil (42, 43, 49, 57) und
über die Steuerstange (86) das zweite Ventil (70, 74, 84) betätigt.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (86) die
durch den Ventilsitz (74, 84) des zweiten Ventils (70, 74, 84) gebildete Bohrung durchsetzt und an
ihrem unteren Ende eine auf der Steuerstange (86) gleitende, mit einer Feder (85) beaufschlagte
Hülse (82) aufweist, die die eine Ventilsitzfläche (84) des zweiten Ventils (70, 74, 84) trägt, und
daß innerhalb der genannten Bohrung eine kreisringförmige breitere, aber ortsfeste Ventilsitzfläche
(66) vorhanden ist, die ebenfalls der Sitzfläche (84) zugeordnet ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil
(42, 43, 49, 57) ein hülsenförmiges, axial bewegbares und durch eine Feder (54) beaufschlagtes
Einlaßventilelement (49) aufweist*, das auf seiner dem Ventilsteuerelement (55) zugekehrten Stirn-
■ seite die eine Ventilsitzfläche (53) des ersten Ventils (42, 43, 49, 57) trägt, die der anderen, ortsfest
angeordneten Ventilsitzfläche (42) des ersten Ventils zugeordnet ist, wobei der bewegbaren
Ventilsitzfläche (53) eine weitere bewegbare Ventilsitzfläche (57) zugeordnet ist, die sich am Ventilsteuerelement
(55) befindet.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (30)
ein auf der einen Seite eines Arbeitskolbens (29) liegender Innenraum des Arbeitszylinders (25) ist
und daß das über das zweite Ventil (70, 74, 84) zugeführte Druckmittel über diesen Arbeitskolben
(29) eine Druckfeder (31) vorspannt.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US51186065 | 1965-12-03 | ||
US511860A US3309149A (en) | 1965-12-03 | 1965-12-03 | Combined service and emergency brake system |
DEW0042899 | 1966-12-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1550610A1 DE1550610A1 (de) | 1970-03-05 |
DE1550610B2 DE1550610B2 (de) | 1972-07-20 |
DE1550610C true DE1550610C (de) | 1973-02-15 |
Family
ID=
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