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Hydraulisches Bremsventil
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremsventil, insbesondere
für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse verschiebbaren
Verstärkerkolben und einem von Fahrer betätigbaren, im Verstärkerkolben beweglich
angeordneten Steuerschieber, bei dem über Steuerdurchlässe in Abhängigkeit von der
relativen Stellung des Steuerschiebers zum Verstärkerkolben ein vom Verstärkerkolben
begrenzter Verstärkerraum mit einer Druckmittelquelle oder mit einem drucklosen
Rücklaufbehälter verbindbar ist, wobei mindestens der Steuerdurchlaß für die Verbindung
zur Druckmittelquelle asymmetrisch angeordnet ist. Ein solches Bremsventil ist durch
die DE-OS 26 02 050 bekannt.
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Durch die asymmetrische Anordnung der Steuerdurchlässe wird beim bekannten
Bremsventil erreicht, daß bei dem jeweils geschlossenen Steuerdurchlaß zwischen
den beiden zusammenwirkenden Teilen, das heißt, zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben
eine die beiden Teile zusammenpressende Kraft wirkt. Diese Kraft entsteht dadurch,
daß auf der Seite des Steuerdurchlasses das Druckmittel drucklos abfließen kann,
während auf der gegenüberliegenden Seite des Steuerschiebers ein hydraulisches Druckfeld
aufgebaut wird, wodurch der Steuerschieber in Richtung des Steuerdurchlasses gedrückt
wird. Damit wird, auch wenn zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben ein gewisses
Spiel vorhanden ist, stets eine gute Abdichtung
des Steuerdurchlasses
erreicht, so daß eine Ausnutzung dieses Effekts zu erheblichen Einsparungen bei
der Fertigung führt, weil die Teile mit gröberen Toleranzen hergestellt werden können.
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Ein gravierender Dachteil der bekannten Anordnung besteht jedoch darin,
daß durch diesen an eich nützlichen Effekt der Steuerschieber im Verstärkerkolben
radial angepreßt wird. Dadurch steigt die erforderliche Betätigungskraft für den
Steuerschieber nicht nur um das durch die erhöhte Anpreßkraft am Steuerdurchlaß
bestimmte Maß an, sondern es treten an allen Führungen des Steuerschiebers stark
erhöhte Reibungskräfte auf. Unter Umstanden kommt es dabei sogar zum vollständigen
Verklemmen des Steuerschiebers, wodurch das Bremsventil dann funktionsunfähig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bremsventil der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, daß ein Verklemmen des Steuerschiebers durch einseitige
Druckbelastung vermieden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerschieber
im Bereich des Steuerdurchlasses zur Druckmittelquelle von einem im Verstärkerkolben
radial beweglichen und auf dem Steuerschieber axial verschiebbaren Ventilring umgeben
ist, durch den der Steuerdurchlaß verschließbar ist. Damit wird erreicht, daß der
Steuerschieber in seinen Führungen frei von Radialkräften ist. Außerdem ist dabei
der Verstärkerkolben beim Steuerdurchlaß zur Druckmittelquelle nicht mehr mit einer
Ventilkante versehen.
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Für die besonders hohe Belastung gerade an dieser Steuerkante des
Steuerdurchlasses zur Druckmittelquelle braucht daher der Verstärkerkolben materialmäßig
nicht ausgelegt werden. Der Einsatz solch teuren Materials beschränkt sich auf den
Steuerschieber und den Ventilring0 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen beschrieben. Deren Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der anhängenden Zeichnung.
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In der Zeichnung zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Bremsventil; Figur 2 einen Querschnitt durch den Steuerschieber und den Ventilring
des Bremsventils der Figur 1 entsprechend der Linie II.
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In Figur 1 ist in einem Gehäuse ein Verstärkerkolben 1 axial verschieblich
angeordnet. Im Verstärkerkolben 1 ist ein durch den Fahrer betätigbarer Steuerschieber
2 angeordnet. Das Gehäuse hat einen Druckmitteleinlaß 3, der ständig mit einer Druckmittelquelle
verbunden ist und der im Bereich eines von zwei Dichtungen 5 begrenzten, am Verstärkerkolben
ausgebildeten Ringraumes 6 mündet. Ein ständig mit einem drucklosen Rücklaufbehälter
verbundener Auslaßanschluß 4 mündet in einen Raum 7 vor dem Verstärkerkolben. Im
Raum 7 ist am Verstärkerkolben 1 ein Stößel 8 abgestützt, über den beispielsweise
ein nicht dargestellter Hauptzylinder betätigbar ist. Der Ver-
stärkerkolben
1 begrenzt mit seiner gegenüberliegenden, dem Pedal zugewandten Seite einen Verstärkerraum
9.
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Der Steuerschieber 2 ist aus dem Verstärkerkolben 1 durch den Verstärkerraum
9 und durch das Gehäuse zu einem nicht dargestellten Bremspedal geführt.
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Der Steuerschieber 2 hat in seinem vorderen, im wesentlichen im Verstärkerkolben
1 verschiebbaren Bereich eine axiale Bohrung 10, die ständig mit dem Verstärkerraum
9 verbunden ist und gleichzeitig in einen vor dem Steuerschieber 2 liegenden Ventilraum
11 mündet. Der Ventilraum 11 ist über vom Steuerschieber verschließbare Steuerdurchlässe
12 mit dem Raum 7 verbunden.
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Im Verstärkerkolben 1 ist ein mit dem Ringraum 6 verbundener, den
Steuerschieber 2 umgebender Druckraum 15 vorgesehen, der von zwei mit dem Steuerschieber
2 zusammenwirkenden Dichtungen 16 begrenzt ist. Von der axialen Bohrung 10 des Steuerschiebers
2 mündet ein Steuerdurchlaß 17 in den Druckraum 15. Der Steuerschieber 2 ist im
Bereich des Steuerdurchlasses 17 von einem Ventilring 18 umgeben. Der Ventilring
18 ist im Verstärkerkolben 1 - soweit der Ventilschieber 2 dies zuläßt - radial
beweglich, das heißt, er wird vom Verstärkerkolben 1 radial in keiner Weise gehalten.
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In axialer Richtung ist er zwischen zwei Anschlägen 19, 20 begrenzt
verschiebbar.
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In Figur 2 ist dargestellt, welche radiale Lage der Ventilring 18
relativ zum Steuerschieber 2 durch die asymmetrische Anordnung des Steuerdurchlasses
17 einnimmt, wenn der Steuerdurchlaß 17 vom Ventilring 18 verschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Bremsventil hat folgende Funktionsweise: In Ruhestellung
befinden sich alle Teile in der gezeichneten Position. Der Verstärkerraum 9 ist
über die Bohrung 10, den Ventilraum 11, die Steuerdurchlässe 12 und den Raum 7 mit
dem Rücklaufbehälter drucklos verbunden. Der Steuerdurchlaß 17 wird vom Ventilring
18 überdeckt, so daß der mit der Drucknitelquelle verbundene Druckraum 15 von der
Bohrung 10 abgetrennt ist.
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Dabei tritt der besondere Effekt auf, daß der Ventilring 18 auf seiner
Innenfläche auf der Seite des Steuerdurchlasses 17 völlig druckentlastet ist. Auf
seiner gegenüberliegenden Seite baut sich zwischen Steuerschieber 2 und Ventilring
18 ein Druckfeld auf. Die gesamte Außenfläche des Ventilringes 18 wird gleichmäßig
vom Druck der Druckmittelquelle beaufschlagt. Insgesamt wirkt somit auf den Ventilring
18 eine Kraft in Richtung des Steuerdurchlasses 17. Damit wird der Ventilring 18
auf den Steuerdurchlaß 17 gedruckt, so daß auch bei groben Toleranzen eine besonders
gute Abdichtung erreicht wird.
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Diese Anpreßkraft wird aber am Steuerschieber 2 hydraulisch kompensiert.
Der Steuerschieber 2 überträgt daher keinerlei durch diesen Effekt bedingte Querkräfte
auf seine Führungen und ist ohne die Gefahr des-Verklemmens leicht axial beweglich.
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Bei einer Betätigung des Bremsventils wird der Steuerschieber in der
Zeichnung gesehen nach links verschoben.
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Dadurch werden die Steuerdurchlässe 12 verschlossen, der Ventilring
18 gelangt an den Anschlag 19, so daß er vom
Steuerdurchlaß 17 mehr
oder weniger weit abgestreift wird. Damit gelangt Druckmittel von der Druckmittelquelle
in den Verstärkerraum 9, wodurch der Verstärkerkolben 1 betätigt wird. Es wird dabei
in bekannter Weise ein bestimmter, von der Betätigungskraft abhängiger Druck in
den Verstärkerraum 9 eingesteuert.
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Von Bedeutung ist dabei jedoch, daß durch die maxiale Beweglichkeit
des Ventilringes 18 zwischen den Anschlägen 19, 20 eine Dämpfung erreicht wird,
weil zur Veränderung des Querschnittes am Steuerdurchlaß 17 in die jeweils entgegengesetzte
Richtung stets eine Relativbewegung zwischen Steuerschieber 2 und Verstärkerkolben
1 stattfinden muß, die größer als das Spiel des Ventilringes 18 zwischen den Anschlägen
19, 20 ist.
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Nach Beendigung der Bremsung kehren alle Teile wieder in die gezeichnete
Position zurück und der Verstärkerraum wird wieder vollständig druckentlastet.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß selbstverständlich auch die Verbindung
des Verstärkerraumes 9 zum Rücklaufbehälter mit asymmetrischen Steuerdurchlässen
und einem Ventilring gesteuert werden kann. Dies ist nur in der Regel deshalb nicht
erforderlich, weil während der verhältnismäßig kurzen Zeit der Bremsbetätigung eine
gewisse Undichtigkeit und die damit verbundenen Leckverluste ohne weiteres in Kauf
genommen werden können.
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Im Gegensatz dazu muß der die meiste Zeit geschlossene Steuerdurchlaß
17 zur Druckmittelquelle möglichst dicht sein, damit keine ständige Leckage und
der damit verbundene Leistungsverlust auftritt.