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Drucksteuerventil filr einen hydraulischen Bremskreis
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil für einen hydraulischen
Bremskreis, bei dem die Relativbewegung zwischen einem mit Schließfeder versehenen
Verschlußstück und einem Ventilsitz von einem durch etne Vorspannkraft belasteten
Stufenkolben und gegebenenfalls zusätzlich von einem durch den Druck in einem zweiten
hydraulischen Bremskreis gegen die Kraft einer Gegenfeder belasteten Störfallkolben
gesteuert wird.
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Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art (DE-PS 19 58 398) weist
der Abschnitt größeren Durchmessers des Stufenkolbens eine Bohrung aur, in der sich
das Verschlußstück nebst Schließfeder befindet und in welche ein den Ventilsitz
tragender Einsatz eingeschraubt ist. Der Störfallkolben weist einen Stößel auf,
der in der Ruhestellung das Verschlußstück vom Sitz abhebt und beim Auftreten eines
Drucks im zweiten hydraulischen Kreis vom Stufenkolben wegbewegt wird. Der Stufenkolben
ist sowohl im Bereich größten Durchmessers als auch im Bereich seines'Schaftes je
mittels eines Dichtringes abgedichtet. Wegen der unvermeidlichen Reibung, die insbesondere
bei der Dichtung gegen die Atmosphäre ins Gewicht fällt, weist das Arbeitsverhalten
des Stufenkolbens eine Hysterese auf, die zu Ungenauigkeiten bezüglich des Umschaltpunktes
führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksteuerventil der
eingangs beschriebenen Art anzugeben, das infolge kleinerer Hysterese genauer arbeitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz
gehäusefest ausgebildet, der Stufenkolben auf der dem Verschluß stück gegenüberliegenden
Seite des Ventilsitzes angeordnet und das Verschlußstück mittels eines den Ventilsitz
durchdringenden Stößels am Stufenkolben betätigbar ist.
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Bei dieser Konstruktion sind Ventilsitz und Verschlußstück vom Stufenkolben
getrennt. Es entfällt eine Bohrung im Stufenkolben.
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Der Größtdurchmesser kann daher kleiner gehalten werden. Wegen des
vorgegebenen Flächenverhältnisses des Stufenkolbens ist dann auch der Schaftdurchmesser
kleiner. Damit haben auch beide Dichtringe einen entsprechend kleineren Dichtumfang.
Insbesondere weil die Dichtung gegendie Atmosphäre einen kleineren Durchmesser hat,
wird die Reibung und damit die Hysterese kleiner. Die Toleranzen des Umschaltpunktes
verringern sich ensprechend.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß ein einen
Schaftabschnitt des Stufenkolbens umgebender Ringraum über einen Gehäusekanal mit
einem das Verschlußstück aufnehmenden Raum verbunden ist. Es ist daher nicht erforderlich,
im Stufenkolben Verbindungskanäle vorzusehen, so daß der Durchmesser des Stufenkolbens
noch weiter herabgesetzt werden kann.
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Des weiteren kann der Ringraum durch eine Vertiefung in der Gehäuseaußenwand
gebildet sein, die durch einen vom Schaftabschnitt durchsetzten Einsatz verschiossen
ist und von der eine zum Gehäusekanal gehörende Verbindungsbohrung ausgeht. Diese
Verbindungsbohrung kann von außen her gebohrt werden. Der Durchmesser der Vertiefung
braucht hierbei nicht größer zu sein als der Durch messer eines bekannten Stufenkolbens.
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Des weiteren kann an der Innenseite des Einsatzes eine Lippendichtung
vorgesehen sein, deren Außenlippe am Vertiefungsumfang
und deren
Innenlippe am Schaftabschnitt anliegt. Mit einem Dichtelement wird daher eine Doppeldichtung
erzielt. Hiermit kann am Schaftumfang auch die Reibung noch weiter herabgesetzt
werden.
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Wenn die Relativbewegung zusätzlich von einem durch den Druck in einem
zweiten hydraulischen Bremskreis gegen die Kraft einer Gegenfeder belasteten Störfallkolben
gesteuert ist, empfiehlt es sich, daß der Störfallkolben auf der dem Verschlußstück
abgewandten Seite vom Druck im zweiten Bremskreis belastet ist und einen Anschlag
aufweist, der die Bewegung des Verschlußstücks in Schließrichtung begrenzt. Ist
der Störfallkolben durch den Druck im zweiten Bremskreis belastet, verschiebt er
sich soweit in Richtung auf den Stufenkolben, daß das Verschlußstück unbehindert
vom Stufenkolben betätigt werden kann. Fehlt dagegen der Druck im zweiten Bremskreis
hält der Anschlag das Verschluß stück zwangsläufig in einer Öffnungsstellung.
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Empfehlenswert ist es, wenn der Störfallkolben ebenfalls gestuft ist
und mit seinem Abschnitt kleineren Durchmessers direkt dem Druck in dem das Verschlußstück
aufnehmenden Raum ausgesetzt ist.
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Durch die Stufung ist sichergestellt, daß der Störfallkolben bei jeder
Bremsbetätigung bewegt wird. Da dessen Dichtungen durch die Bewegung geschmeidig
bleiben, tritt auch kein Verkleben der Dichtungen ein. Es entfallen zusätzliche
Abdichtungen zur Trennung der beiden Bremskreise, weil die für den Störfallkolben
ohnehin benötigten Dichtringe diese Abdichtung übernehmen. Diese Dichtringe können
verhältnismäßig reibungsarm ausgelegt werden, da sie lediglich im Störfall einem
größeren Druckunterschied ausgesetzt sind.
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Ferner kann sich die Schließfeder am Störfallkolben oder dessen Anschlag
abstützen. Dies ergibt einen einfachen Aufbau. Des wei teren sollte die Gegenfeder
das Verschlußstück umgeben. Es wird daher keine zusätzliche Bauhöhe benötigt. Vorteilhafterweise
sitzt die Gegenfeder auf einem Stützring auf, der sowohl auf dem Gehäuse außerhalb
des Ventilsitzes als auch auf einem Widerlager des Verschlußstücks abstützbar ist.
Dies ergibt eine definierte
Ruhestellung des Verschlußstücks bei
fehlendem Druck im zweiten Bremskreis. Andererseits ist die freie Beweglichkeit
des Verschlußstücks nicht behindert, wenn der Störfallkolben in Richtung auf den
Stufenkolben verlagert ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung
dargestellten Ausfülmngsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt einen
Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Drucksteuerventil und schematisch die beiden
zugehörigen Bremskreise.
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Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der Druck in zwei Bremskreisen
1 und 2 durch einen üblichen Tandem-Hauptzylinder 3 erzeugt, wenn ein Bremspedal
4 betätigt wird. Der Bremskreis 1 umfaßt eine Leitung 5, ein Drucksteuerventil.6,
eine Leitung 7 und zwei Radzylinder 8 und 9 für die Hinterräder 10 und 11. Der zweite
Bremskreis 2 umfaßt eine Leitung 12, einen Druckraum 13, eine Leitung 14 und zwei
Radzylinder 15 und 16 für die Vorderräder 17 und 18. Während der Druck in den letztgenannten
Radzylindern 15 und 16 dem Bremsdruck im Tandem-Hauptzylinder 3 direkt folgt, steigt
der Druck in den Radzylindern 8 und 9 für die Hinterräder nach Uberschreiten eines
vorbestimmten Umschaltdruckes langsamer als der Bremsdruck im Tandem-Hauptzylinder
3.
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In einem Gehause 19 ist in einer ersten Bohrung 20 ein Stufenkolben
21 angeordnet, dessen Abschnitt 22 größeren Durchmessers einen in eine Nut eingesetzten
O-Dichtring 23 aufweist. Von der Gehäuseseitenwand geht eine Vertiefung 24 aus,
die einen grösseren Durchmesser als die Bohrung 20 hat. Die Vertiefung ist durch
einen Einsatz 25 abgeschlossen, durch welchen ein Schaftabschnitt 26-des Stufenkolbens
21 nach auße +efUhrt ist. Dort wird er unter Zwischenschaltung einer Stützplatte
27 von einer Vorspannfeder 28 belastet, die sich an einer auf das Gehäuse 19 aufgeschnappten
Haube 29 abstützt. An der Innenseite rBs Einsatzes 25 befindet sich eine Lippendichtung
30, deren Außenlippe 31 am Umfang der Vertiefung 24 und deren Innenlippe 32 am Schaftabschnitt
26 anliegt. Der den Schaftabschnitt umgebende Ringraum 33 steht
über
eine Bohrung 34 mit der Leitung 5 in Verbindung. Die Stirnseite des Stufenkolbens
2l'ist einem Raum 35 zugewandt, der über eine Bohrung 36 mit der Leitung 7 in Verbindung
steht.
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Im Gehäuse 19 ist ein Ventilsitz 37 vorgesehen, der mit einem Verschlußstück
38 zusammenwirkt. Dieses Verschlußstück ist durch eine Schließfeder 39 belastet,
die sich an einem Anschlag 40 eines Störfallkolbens 41 abstützt. Ein Schließen des
Ventils kann einerseits durch einen Stößel 42 am Stufenkolben 21 und andererseits
durch den von Federarmen 43 des Verschlußstücks 38 übergriffenen Anschlag 40 des
Störfallkolbens 41 verhindert werden. Der das.Verschluß stück aufnehmende Raum 44
steht über eine achsparallele' Bohrung 45, welche von der Vertiefung 24 her gebohrt
worden ist, und über eine Radialbohru E 46, die zusammbn einen Gehäusekanal bilden,
mit dem Ringraum 33 in Verbindung. Eine Entlüftungsvorrichtung 47 am Ende des Radialkanals
46 erlaubt das Entlüften des Raumes 44.
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Der Druckraum 13 ist durch einen mit einer Dichtung 48 versehenen
Stopfen 49 nach außen hin abgeschlossen. Ihm ist die Stirnfläche des Abschnitts
50 größeren Durchmessers des Störfallkolbens 41 zugewandt. Die Stirnfläche des Abschnitts
51 kleineren Durchmessers ist durch eine Gegenfeder 52, welche das Verschlußstück
umgibt belastet und dem Druck im Raum 44 ausgesetzt. Das andere Ende der Gegenfeder
52 ruht auf einem Stützring 55, der sowohl auf der Gehäusefläche 53 außerhalb des
Ventilsitzes 37 als auch mit einem Innenflansch auf einem Widerlager 54 des Verschlußstücks
38 abstützbar ist.
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Bei dieser Konstruktion ergibt sich die folgende Betriebsweise: Wenn
das Bremspedal 4 kontinuierlich niedergedrückt wird, pflanzt sich der erzeugte Druck
im Bremskreis 1 Uber die Leitung 5, die Bohrung 34, die Verbindungsbohrung 45, die
Radialbohrung 46, den Raum 44, das geöffnete Ventil 6, den Raum 35, die Bohrung
36 und die Leitung 7 zu den beiden hinteren Radzylindern 8 und 9 fort.
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Gleichzeitig gelangt der Druck im zweiten Bremskreis 2 über die Leitung
12, den Druckraum 13 und die Leitung 14 zu den beiden
vorderen Radzylindern
15 und 16. Da letzterer auf den größeren Durchmesser des Störfallkolbens 41 wirkt,
verschiebt sich dieser nach links, so daß sich das Verschlußstück 38 unter dem Einfluß
der Feder 39 bis zur Anlage an den Stößel 42 verschieben kann.
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Der Druck im Bremskreis 1 wirkt auf die Stirnfläche des Abschnitts
22 des Stufenkolbens und in der entgegengesetzten Richtung auf die dem Ringraum
33ausge9etzte Fläche. In gleicher Richtung wirkt auch die Feder 28. Sobald der Druck
einen vorgegebenen Wert erreicht, verschiebt sich der Stufenkolben nach links, so
daß das Ventil6 schließt. Nunmehr ergibt sich eine Druckuntersetzung dergestalt,
daß der Druck in den Radzylindern 8 und 9 nicht mehr mit dem Eingangsdruck in der
Leitung 5 .identisch ist, sondern langsamer ansteigt, wie sich dies in der Praxis
bewährt hat.
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Wird das Breis es 4 2 zurückgenommen, kehrt der Stufenkolben 21 aer.reaer
unter dem Einfluß/28 in seine veranschaulichte Stellung zurück.
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Der Störfallkolben 41 wird durch die Gegenfeder 52 so lange nach rechts
gedrückt, bis der Anschlag 40 das Verschlußstück 38 mitnimmt und dieses mit den
Widerlagern 55 am Stützring 53 anliegt.
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Hierdurch ist die Ruhestellung dieses Störfallkolbens 41 bestimmt.
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Wenn der zweite Bremskreis 2 ein Leck hat und sich in ihm kein Druck
aufbaut, behält der Störfallkolben 41 bei Betätigung des Bremspedals 4 seine veranschaulichte
Ruhestellung. Das Verschlußstück 38 wird daher festgehalten. Das Ventil 6 schließt
daher nicht, auch wenn sich der Stufenkolben 21 nach links bewegt. In erstrebter
Weise wird daher die Bremskraft in den hinteren Radzylindern nicht reduziert, wenn
die vorderen Radzylinder ausgefallen sein sollten.
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Der Vorteil der kleinen Durchmesser des Stufenkolbens 21 sowohl im
Abschnitt 22 größeren Durchmessersals auch im Schaftabschnitt 26, nämlich die entsprechend
kleine Reibungsfläche der Dichtringe 23 und 30, gilt auch für solche DrUcksteuerventile,
bei denen ein Strfallkolben fehlt.