DE2926576C2

DE2926576C2 - Ventil, insbesondere in einem Fahrzeug-Bremskraftregler

Info

Publication number: DE2926576C2
Application number: DE19792926576
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 6234 Hattersheim Berisch; Jochen Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Burgdorf
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1979-06-30
Publication date: 1987-02-26
Also published as: DE2926576A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere in einem Fahrzeug-Bremskraftregler, das mit seinem Ventilsitz die mit einer ringförmigen Dichtfläche versehene Mündung eines Kanals in einem gegen den Ventilsitz bewegbaren Regelkolben verschließt oder öffnet, wobei der Ventilsitz eine axial verschiebbare Dichtscheibe ist.
Aus der DE-AS 20 28 608 ist ein Ventil in einem Fahrzeug-Bremskraftregler bekannt, durch das eine Druckmittelverbindung von einem Hauptbremszylinder durch einen Kanal im Regelkolben zu den Radbremszylindern verschließbar ist. Der Regelkolben ist als Stufenkolben ausgebildet, der auf der der Dichtscheibe zugewandten Seite auf einer kleineren wirksamen Querschnittsfläche vom Betätigungsdruck und auf der entgegengesetzten, den Radbremszylindern zugewandten Seite auf einer größeren Querschnittsfläche vom Druck im Bremskreis beaufschlagt wird. Wird der Regelkolben mit Druck beaufschlagt, so bewegt er sich gegen die Kraft einer Regelfeder bis der Ventilsitz auf der Seite der kleineren wirksamen Querschnittsfläche an der Dichtscheibe anliegt, so daß der Kanal geschlossen wird.
Ein weiterer Druckanstieg im Bremskreis ist von da an nur noch in einem dem Verhältnis der Wirkflächen des Regelkolbens entsprechenden geminderten Maße möglich, wobei das Ventil bei weiterem Anstieg des Betätigungsdrucks intermittierend öffnet und schließt.
Wird am Ende eines Betätigungsvorgangs der Betätigungsdruck auf der Eingangsseite des Ventils gesenkt, so verschiebt sich der Regelkolben unter der Wirkung des Druckes im Bremskreis in Schließrichtung des Ventils, wobei die Regelfeder und die auf die Dichtscheibe einwirkende Ventilfeder gespannt werden. Erst wenn der Betätigungsdruck auf der Eingangsseite den Druck im Bremskreis erheblich unterschritten hat, hebt die Dichtscheibe schließlich vom Ventilsitz ab und gibt den Weg für den Druckabbau im Bremskreis frei.
Durch diese Wirkungsweise ergibt sich bei dem bekannten Ventil eine erhebliche Hysterese zwischen dem Verlauf des Druckanstiegs und des Druckabbaus auf der Ausgangsseite des Ventils, durch die eine Anpassung des Ausgangsdrucks an den Eingangsdruck in der Druckabbauphase und damit ein schnelles Nachlassen der Bremswirkung beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bereits bei einer geringen Unterschreitung des Ausgangsdrucks durch den Eingangsdruck die Verbindung zwischen Ausgang und Eingang öffnet, um dadurch einen schnellen Abbau des Ausgangsdrucks zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale a) bis f) gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil kann sich der Ventilsitzträger relativ zur Dichtscheibe axial bewegen und dadurch einen zweiten Ventildurchgang, der zwischen dem Ventilsitzträger und der Dichtscheibe ausgebildet ist, öffnen. Dieser zweite Ventildurchgang ist in der Druckaufbauphase geschlossen und seine Abdichtfläche hat einen größeren wirksamen Durchmesser als die ringförmige Dichtfläche des am Regelkolben ausgebildeten Ventilsitzes. Hierdurch ergeben sich höhere Druckkräfte in Ventilöffnungsrichtung, durch die schon bei geringem Unterschreiten des Ausgangsdrucks durch den Eingangsdruck der Ventilsitzträger von der Dichtscheibe abhebt und dadurch den Ventildurchgang öffnet. Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich daher durch eine äußerst geringe Hysterese zwischen Druckanstieg und Druckabbau aus.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 in einem axialen Längsschnitt das erfindungsgemäße Ventil in seiner Ausgangsstellung,
Fig. 2 das Ventil gemäß Fig. 1 in seiner Regelstellung und
Fig. 3 das Ventil gemäß Fig. 1 in der Stellung bei Rücknahme des Eingangsdruckes nach vollem Entspannungshub.
Die Figuren zeigen in drei Darstellungen die erfindungsgemäß zusammenwirkenden Teile, nämlich einen Ventilsitzträger 1, eine Dichtscheibe 2 und eine Kanalmündung 3. Das im wesentlichen rotationssymmetrische Ventil sitzt dabei in einer zylindrischen Kammer eines Gehäuses, in der es in Längsrichtung, also in Richtung einer Achse 4 durch seinen Außenumfang geführt ist. Der Außenumfang 5 des Ventilsitzträgers 1 ist im wesentlichen zylindrisch, jedoch mit Längsnuten 6 versehen, die dafür sorgen, daß der mit P _E bezeichnete Einlaß- oder Betätigungsdruck der Flüssigkeit auf beide Seiten des Ventilsitzträgers 1 gelangen kann. Der Ventilsitzträger 1 wird von einer Schraubendruckfeder in Richtung der Achse 4 gegen eine Anschlagfläche 7 des Gehäuses gedrückt. Die dieser Anschlagfläche 7 zugewandte Stirnfläche des Ventilsitzträgers 1 ist mit Einschnitten versehen, so daß seine Anlage an der Anschlagfläche 7 die Bewegung der Flüssigkeit nicht behindert. Das Ventil regelt durch Öffnen und Schließen den Ausgangsdruck P _A in einem Kanal 8, der als Längsbohrung in einem Stufenkolben 9 ausgebildet ist, dessen kleinere, druckwirksame Querschnittsfläche durch den gezeigten Teil gegeben sein mag und der sich in der Zeichnung weiter links mit einem größeren Durchmesser dem dort anstehenden Druck P _A darbietet. Wenn also die beiden Drücke P _A und P _E gleich sind, etwa weil das Ventil offen ist, steht der Stufenkolben 9 in seiner auslaßseitigen, d. h. der am weitesten links gelegenen Stellung.
Die Dichtscheibe 2 besteht aus gummielastischem Werkstoff. Sie hat die Form eines Zylinderringes mit planparallelen Stirnflächen, sitzt in einer besonders gestalteten Ausnehmung 12 im Ventilsitzträger 1 und ist durch einen auf der Stirnseite eingelassenen, hydraulisch unwirksamen Ring 11 gegen Herausfallen gesichert. Die lichte Weite des Ringes 11 ist also kleiner als der Außendurchmesser der Dichtscheibe 2. In axialer Richtung bleibt der Dichtscheibe 2 gegenüber dem Ring 11 ein gewisses Spiel. Der Boden der die Dichtscheibe 2 aufnehmenden Ausnehmung 12 des Ventilsitzträgers 1 hat von der Mitte ausgehend radiale Nuten 13, die sich bis zu einem Durchmesser d ₂ erstrecken. Durch die radialen Nuten 13 wird erreicht, daß die Dichtscheibe 2 den angreifenden Druckkräften nicht durch ein Durchbiegen ausweichen kann.
Der Durchmesser d ₂ ist kleiner als der Durchmesser der Dichtscheibe 2. Außerhalb der radialen Nuten 13 ist der Boden der Ausnehmung 12 glatt und bildet so eine ringförmige Dichtfläche 14. Anstelle der Dichtfläche 14 könnte auch eine ringförmige Dichtkante vorgesehen sein.
Die Ausnehmung 12 umschließt die Dichtscheibe 2 auch am Außenumfang führend, jedoch nicht dicht. Die Gehäusewand hat hier axial gerichtete Nuten 15. Der axiale Durchgang in der Scheibe 2 ist mit 16 bezeichnet.
Um die Kanalmündung 3 herum ist die Stirnseite des Stufenkolbens 9 als Dichtkante 18 ausgebildet; wenn diese zu einem Ring geschlossene Dichtkante 18 an der Dichtscheibe 2 anliegt, dichtet sie an der Anlagestelle ab.
Die Wirkung des beschriebenen Ventils in seiner Verwendung als Bremskraftregelventil ist folgende:
In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung, in der der Ausgangsdruck p _A, multipliziert mit der Differenz der beiden Kolbenflächen, kleiner als die Kraft der genannten Feder ist, ist der Stufenkolben 9 durch eine an ihm angreifende, nicht gezeigte Feder in Richtung des Pfeiles 10 so weit weggedrückt, daß seine Dichtkante 18 nicht an der Dichtscheibe 2 anliegen kann.
Wenn der Betätigungsdruck p _E gesteigert wird, strömt die Bremsflüssigkeit an der Dichtscheibe 2 und an der Dichtkante 18 vorbei in den Kanal 8 und baut an dessen Gegenende den Druck p _A auf, der gleich dem Druck p _E bleibt. Bei Erreichen des Umschaltpunktes des Ventils geht der Stufenkolben 9 aufgrund seiner wirksamen Querschnittsverhältnisse nach rechts und kommt zur Anlage an der Dichtscheibe 2, da der Ventilsitzträger 1 bereits durch die Ventilfeder gegen die Anschlagfläche 7 gedrückt ist und dort steht. Die Dichtscheibe 2 liegt an der Dichtfläche 14 an. Sie nimmt somit die in Fig. 2 gezeigte Regelstellung ein. Dabei steht der Bremsdruck p _A auf dem Durchmesser d ₂ und selbstverständlich in dem Kanal 8 mit dem Durchmesser d ₁ an. Von außen wirkt auf die Dichtscheibe 2 und den Träger 1 der Druck p _E, jedoch mit Ausnahme der dem Durchmesser d ₁ entsprechenden Querschnittsfläche des Kanals 8. In dieser Stellung arbeitet das Ventil in bekannter Weise als Bremskraftregelventil.
Wenn bei der bekannten Anordnung zur Verringerung der Bremswirkung der Druck p _E gesenkt wird, bleibt die Dichtwirkung noch erhalten, weil das Volumen des Bremskreises abgeschlossen ist und die am Stufenkolben angreifenden Druckkräfte in Schließrichtung überwiegen. Erst bei einer sehr deutlichen Abnahme von p _E, also bei einem hohen Druckgefälle öffnet das Ventil. Dies wird jedoch mit der Erfindung vermieden.
Es hat sich gezeigt, daß durch den Raum auf der der Kanalmündung 3 abgewandten Seite der Dichtscheibe 2 mit einer hydraulisch wirksamen Querschnittsfläche, die größer als die Querschnittsfläche d ₁ der Kanalmündung 3 ist, das Öffnen des Ventils erheblich erleichtert wird, so daß schon eine geringe Druckdifferenz zum Lösen und Öffnen des Ventils ausreicht. Für den Abbau des Druckes ist Zeit erforderlich, woraus folgt, daß das Öffnen schneller geschieht, wenn der dafür erforderliche Druckabbau, also die Druckdifferenz, klein ist. Durch diese Maßnahme wird auch vermieden, daß beim Reduzieren des Hauptzylinderdruckes (Verringerung der Kraft am Bremspedal) der Druck im Radbremszylinder weiter ansteht und möglicherweise eine Blockiergefahr für die Räder der Hinterachse hervorruft.
Der gezeigte Ventilsitzträger 1 ist dafür geeignet und ausgebildet, mit einem Druckfühlerkolben auf seiner rückwärtigen (rechten) Seite gekoppelt zu werden, dessen Stellung bei entsprechender Anordnung vom Druck in einem anderen Bremskreis einer Zweikreisbremsanlage bestimmt wird. In einer praktischen Ausführung führt der Kanal 8 zum Hinterachsbremskreis, während der Ventilsitzträger 1 so mit dem vom Druck aus einem Vorderachsbremskreis beaufschlagten Fühlerkolben gekoppelt ist, daß der Ventilsitzträger 1 bei scharfem Druckabfall im Vorderachsbremskreis entgegen der Richtung des Pfeiles 10 bewegt wird, so daß der Hinterachskreis sofort unter vollen Betätigungsdruck gelangt.

Claims

1. Ventil, insbesondere in einem Fahrzeug-Bremskraftregler, das mit seinem Ventilsitz die mit einer ringförmigen Dichtfläche versehene Mündung eines Kanals in einem gegen den Ventilsitz bewegbaren Stufenkolben verschließt oder öffnet, wobei der Ventilsitz eine axial verschiebbare Dichtscheibe ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Dichtscheibe (2) ist in einem axial verschiebbaren Ventilsitzträger (1) angeordnet und in diesem axial beweglich;

b) die Dichtscheibe (2) weist einen axialen Durchgang (16) auf, der durch die ringförmige Dichtkante (18) des Stufenkolbens (9) abdeckbar ist, die eine Dichtfläche mit dem Durchmesser (d&sub1;) definiert;

c) der axiale Durchgang (16) führt zu einem Raum zwischen der Dichtscheibe (2) und dem Ventilsitzträger (1);

d) der Raum ist durch eine ringförmige Dichtfläche (14) gegenüber der Ausnehmung (12), in der die Dichtscheibe (2) angeordnet ist, abdichtbar, wobei die Dichtfläche (14) eine abgedichtete Fläche mit dem Durchmesser (d&sub2;) definiert;

e) die durch die Dichtfläche (14) definierte abgedichtete Fläche (Durchmesser d&sub2;) ist größer als die durch die ringförmige Dichtkante (18) definierte Dichtfläche (Durchmesser d&sub2;);

f) die Dichtscheibe (2) ist von der Dichtfläche (14) begrenzt abhebbar, wodurch ein Durchgang (z. B. axiale Nuten (15)) freigegeben wird, der ein Rückströmen der Bremsflüssigkeit ermöglicht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Dichtfläche (14) umschlossene Raum radiale Nuten (13) zur axialen Abstützung der Dichtscheibe (2) aufweist, die bis an die innere Begrenzung der Dichtfläche (14) reichen.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch axiale Nuten (15) in der die Dichtscheibe (2) in Achsrichtung führenden Wandfläche der Ausnehmung (12) im Ventilsitzträger (1).

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (13) in der Dichtscheibe (2) angeordnet sind.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzträger (1) federnd abgestützt ist.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzträger (1) ein Druckfühlerkolben ist.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (2) in dem Ventilsitzträger (1) mit radialem Spiel angeordnet ist.