DE3311816C1 - Druckbegrenzungsventil fuer Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckbegrenzungsventil für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse und einem darin begrenzt verschiebbar angeordneten Regelkolben, der mit dem Gehäuse oder einem damit verbundenen Teil ein Durchlaßventil für die Druckbegrenzung bildet und von einer in ihrer Kraft einstellbaren Feder beaufschlagt ist, wobei zwischen dem Außendurchmesser des Regelkolbens im Bereich des Kolbenbodens und dem zugehörigen Innendurchmesser des Gehäuses des Druckbegrenzungsventils ein die Durchslrömung nicht behindernder Ringraum vorgesehen ist, und mit einem ebenfalls von einer Feder beaufschlagten Sicherheitsventil für die ausgesteuerte Druckluft. Derartige Druckbegrenzungsventile werden in Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, und zwar in der Regel dem Luftbehälter nachgeschaltet angeordnet, um einen im Luftbehälter herrschenden höheren Luftdruck ausgangsseitig auf einen vergleichsweise niederen Druck zu begrenzen, der insbes. als Bremsdruck benutzt wird.

Ein Druckbegrenzungsventil der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-OS 26 19 769 oder auch aus der DE-OS 30 26 283 bekannt. Dabei ist in einem Gehäuse ein von der Kraft einer einstellbaren Feder belasteter Regelkolben begrenzt beweglich angeordnet und geführt. Der Regelkolben bildet mit einem vorspringenden Rand an ihm und einem vorspringenden Gehäuserand ein Durchlaßventil für die zu mindernde Druckluft. Der Regelkolben ist an der der Entlüftungsöffnung des Gehäuses zugekehrten Seite mit einer Dichtung gehäuseseitig geführt und gelagert, während er an seinem anderen Ende über das Durchlaßventil in axialer Richtung hinaus verlängert und dort ohne eine solche Dichtung in einer Bohrung vergleichsweise großen Durchmessers des Gehäuses geführt ist. Im Bereich dieser oberen Führung, die gegen das Verkanten des Regelkolbens im Gehäuse erforderlich ist, ist die Ausströmöffnung für den geminderten Druck gehäuseseitig vorgesehen. Diese Ausströmöffnung kann auch unterhalb der oberen Führung angreifen. Nachteilig ist bei derartigen Druckbegrenzungsventilen, daß sie bei unterschiedlich großen durchfließenden Luftmengen pro Zeiteinheit ein unterschiedliches Regelverhalten zeigen, also ein unterschiedliches dynamisches Regelverhalten auftritt dergestalt, daß sie beispielsweise bei kleinen fließenden Luftmengen relativ genau den Druck begrenzen, während die Genauigkeit bei großen fließenden Luftmengen insofern schlechter wird, da das Durchlaßventil dynamisch im Öffnungssinne beaufschlagt wird. Da bei Bremsungen sogar am gleichen Fahrzeug je nach Intensität der Bremsung und baulicher Ausgestaltung der Bremsanlage ganz unterschiedlich große Luftmengen erforderlich sind, wirken sich Fehler im dynamischen Regelverhalten des Druckbegrenzungsventils so aus, daß auch der zur Verfügung stehende Bremsdruck in gewissen Bereichen schwankt. Dies ist nachteilig. Da der Regelkolben der bekannten Druckminderventile in seinem oberen Bereich geführt werden muß, also vergleichsweise enges Spiel zu der betreffenden Bohrung im Gehäuse des Druckbegrenzungsventils erforderlich ist, wirkt diese Verbreiterung bzw. dieser Führungskragen des Regelventils ähnlich wie ein Kolben und ist damit Grund für das unterschiedliche dynamische Regelverhalten. Macht man das Spiel hier größer, dann ist das dynamische Regelverhalten zwar vergleichsweise besser, jedoch leidet die Führung des Regelkolbens in diesem oberen Bereich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckbegrenzungsventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die obere Führung des Regelkolbens keine nachteiligen Wirkungen auf das dynamische Regelverhalten bei unterschiedlich großem Luftverbrauch, z. B. beim Bremsen, hat.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das

bo Sicherheitsventil ein hohles, außen zylindrisch begrenztes Gehäuse aufweist, mit dem es ortsfest am Gehäuse des Druckbegrenzungsventils gelagert ist und in den Bewegungsbereich des Regelkolbens einragt, und daß der Regelkolben im Kolbenboden eine Bohrung aufweist und über eine Dichtung am Gehäuse des Sicherheitsventils gleitend geführt ist. Die Erfindung verlagert damit die obere Kolbenführung des Regelkolbens von außen nach innen, so daß Flächen am Regelkolben, an

denen sich der dynamische Druck auswirken könnte, sehr klein gehalten werden oder gänzlich verschwinden können, wobei gleichzeitig der Vorteil auftritt, daß die Führung und damit auch die Reibung an einem kleineren Durchmesser, also auf insgesamt kleinerer Fläche erfolgen. Zwar erscheint es zunächst widersinnig, diesen Schritt zu unternehmen, weil gleichzeitig mit der Verlagerung des Ortes der Führung die Notwendigkeit hinzutritt, eine Dichtung anzuordnen, die beim Stand der Technik nicht erforderlich ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die von dieser Dichtung auf kleinem Durchmesser verursachte Reibung durchaus in Kauf genommen werden kann und im Gegenteil hierdurch eine vergleichsweise exaktere Führung des Regelkolbens erzielt wird, die nicht nur Selbstzweck ist, sondern sich auch in einer erhöhten Genauigkeit des Schließens und Öffnens des Durchlaßventils des Druckbegrenzungsventils äußert. Dies ist insbes. deshalb von Bedeutung, weil derartige Druckbegrenzer bei verschieden hohen Eingangsdrükken auf den gleichen Ausgangsdruck mindern sollen, also eine Abhängigkeit des geminderten Druckes von der absoluten Druckhöhe des Eingangsdruckes nicht mehr vorhanden sein soll. Auch in dieser Hinsicht wirkt sich die vorliegende Erfindung vorteilhaft aus. Der Regelkolben kann an seinem Außendurchmesser im oberen Bereich, also im Bereich des Kolbenbodens bzw. der oberen Führung, wegen der verlagerten Führung beliebig gestaltet werden, d. h. es kann ein großes Spiel zwischen dem Außendurchmesser an dieser Stelle und dem Innendurchmesser des Gehäuses vorgesehen sein. Auch brauchen keine Sicken am Regelkolben oder sonstige, die Durchströmung behindernde Fortsätze angeordnet werden, da hier die Verlängerung und die Führung des Regelkolbens wegen der inneren Führung nicht erforderlich ist.

Es ist möglich, daß das Gehäuse des Sicherheitsventils einstückig mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäusedeckel des Druckbegrenzungsventils ausgebildet ist. Selbstverständlich kann auch eine Herstellung in zwei Stücken erfolgen, wobei diese dann miteinander fest verbunden werden.

Bei allen Ausführungen überbrückt das hohl ausgebildete Gehäuse des Sicherheitsventils die Abdichtung des Kolbenbodens des Regelkolbens, d. h. das Sicherheitsventil ist eingangsseitig an den ausgesteuerten Druck angeschlossen, weil es diesen Druck ja absichern soll. Ausgangsseitig führt das Sicherheitsventil zu der gleichen öffnung im Gehäuse des Druckbegrenzungsventils, über die auch der Federraum der den Regelkolben belastenden Feder mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Dies bedeutet, daß das Gehäuse des Druckbegrenzungsventils nur eine einzige in die Atmosphäre führende Öffnung besitzen muß, die zweckmäßig in bekannter Weise durch ein Rückschlagventil oder ein Flatterventil abgedeckt ist, um das Eindringen von Schmutz in den Innenraum des Gehäuses zu verhindern.

Das Gehäuse des Sicherheitsventils kann über den Bewegungsbereich des Kolbenbodens des Regelkolbens hinaus einen Fortsatz aufweisen, der außen als Führung für die Feder des Regelkolbens und innen als Führung für die Feder des Sicherheitsventils ausgebildet ist. Beim Anmeldungsgegenstand müssen getrennte Federn für die Druckbegrenzung und das Sicherheitsventil vorgesehen sein, die auf die beschriebene Art und Weise untergebracht und geschützt sein können. Die Feder des Sicherheitsventils kann damit unabhängig von der den Regelkolben belastenden Feder in ihrer Kraft einstellbar ausgebildet sein. Diese Einstellung wird besonders einfach zugänglich, wenn das Gehäuse des Sicherheitsventils einstückig mit einem Gehäusedeckel des Druckbegrenzungsventils ausgebildet ist.
Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch das Druckbegrenzungsventil in einer ersten Ausführungsform und

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch das Druckbegrenzungsventil in einer zweiten Ausführungsform.

ίο Das in F i g. 1 dargestellte Druckbegrenzungsventil besitzt ein Gehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 2, der durch einen Sicherungsring 3 festgelegt ist. Im Gehäuse 1 ist ein Anschluß 4 für den eingangsseitigen ungeminderten Druck und ein Anschluß 5 für den ausgangsseitigen geminderten Druck vorgesehen. Im Gehäuse 1 ist eine abgesetzte Bohrung 6 angeordnet, in die ein rohrförmiger Einsatzkörper 7 eingeschoben ist, der mit Hilfe von Dichtungen 8 und 9 auf seiner Außenseite abgedichtet gelagert ist. Der Einsatzkörper 7 weist zwischen den beiden Dichtungen 8 und 9 einen Kanal 10 auf, der mit dem Anschluß 4 in dauernder Verbindung steht. Der Einsatzkörper 7 ist hohl ausgebildet und dient zur Aufnahme eines Regelkolbens 11, der von einer gehäuseseitig abgestützten Feder 12 beaufschlagt ist. Die Kraft der Feder 12 ist über eine Stellschraube 13 einstell- und feststellbar. Der Regelkolben 11 ist an seinem unteren Ende mit Hilfe der Dichtung 9 dichtend und gleitend gelagert, während er an seinem oberen Ende einen Kolbenboden 14 aufweist, der eine Bohrung 15 besitzt, mit

jo der bzw. einer dort vorgesehenen Dichtung 16 die obere Führung des Regelkolbens 11 verwirklicht wird. An dieser Stelle ist ein Sicherheitsventil 17 vorgesehen, welches im einzelnen ein hohles, außen zylindrisch begrenztes Gehäuse 18 besitzt, welches mit einem Gewindean-

J5 Schluß 19 in das Gehäuse 1 des Druckbegrenzungsventils eingeschraubt und ortsfest gelagert ist. Selbstverständlich kann das Gehäuse 1 und das Gehäuse 18 auch als ein Teil ausgebildet sein. Im Gehäuse 18 ist ein Ventilkörper 20 in der dargestellten Weise auf einer Feder 21 abgestützt, deren Kraft mit Hilfe einer Stellschraube 22 einstellbar ist. Das Gehäuse 18 besitzt weiterhin axial durchgehende abgesetzte Bohrungen 23 und 24, an die Querbohrungen 25 und 26 anschließen. Die Querbohrung 25 schließt an eine Ausströmkammer 27 an, die zum Anschluß 5 führt, während die Querbohrung 26 in dauernder Verbindung mit einem Federraum 28 steht, der wiederum über einen Kanal 29 und ein Rückschlagventil 30 an die Atmosphäre angeschlossen ist. Der Kanal 29 stellt die einzige Öffnung bzw. Verbindung zur Atmosphäre dar.

Der Regelkolben 11 besitzt im Bereich der oberen Führung einen Bund 31 mit einer Schrägfläche 32, die mit einer Dichtung 33, die insbesondere auf die Stirnfläche des Einsatzkörpers 7 aufvulkanisiert ist, ein Durchlaßventi! 32, 33 bildet. Zur Anströmung dieses Durchlaßventils 32,33 besitzt der Regelkolben Ii eine umlaufende breite Nut 34, die an den Kanal 10 angeschlossen ist. In drucklosem Zustand, wie in F i g. 1 dargestellt, ist der Regelkolben 11 von der Kraft der Feder 12 beaufschlagt und wird somit in seiner oberen Endstellung an Anschlägen 35 am Gehäuse 1 gehalten.

Die Funktion des Druckbegrenzungsventils ist folgende:

In der Ausgangsstellung befinden sich die Teile in der in F i g. 1 dargestellten Relativlage, d. h. das Durchlaßventil 32, 33 ist geöffnet. Die Feder 12 ist auf eine bestimmte Kraft eingestellt, die sich aus der gewünschten geminderten Druckhöhe des Druckes am Anschluß 5

bezogen auf die davon beaufschlagte Fläche des Regelkolbens 11 ergibt. Wird eingangsseitig, also am Anschluß 4, Druckluft angeliefert, so fließt diese über das geöffnete Durchlaßventil 32,33 in die Ausströmkammer 27 und damit in nachgeschaltete Leitungsteile, und zwar so lange, bis der eingestellte begrenzte Druck dort erreicht ist. Dabei schließt das Durchlaßventil 32, 33 und auch ein evtl. weiter ansteigender Eingangsdruck am Anschluß 4 ist nicht in der Lage den Druck ausgangsseitig am Anschluß 5 zu erhöhen. Erfolgt am Anschluß 5 beispielsweise ein Druckluftverbrauch infolge der Durchführung einer Bremsung, dann wird der Druck dort sinken und die Fläche des Regelkolbens 11 weniger stark belastet, so daß die Kraft der Feder 12 das Durchlaßventil 32,33 in die Offenstellung überführen kann, so daß vom Anschluß 4 her weitere Druckluft überströmt, und zwar so lange, bis der begrenzte Druck wieder erreicht ist. Für das Regelverhalten des Regelkolbens ist es dabei weitgehend gleichgültig, ob am Anschluß 4 eine große oder eine relativ kleine Luftmenge zur Verfugung steht. Der Bund 31 bietet kaum eine Fläche für das Angreifen eines dynamischen Drucks, so daß das dynamische Regelverhalten wesentlich verbessert ist. Wie man sieht, ist zwischen dem Bund 31 und der abgesetzten Bohrung 6 ein relativ großer, die Durchströmung nicht behindernder Ringraum 36 vorgesehen.

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Gehäusedeckel 2 oben angeordnet ist. Das Gehäuse 18 des Sicherheitsventils 17 ist einstückig mit dem Gehäusedeckel 2 ausgebildet. Ein Einsatz im Gehäuse 1 fehlt hier. Stattdessen ist der Regelkolben 11 unmittelbar gleitend in der abgesetzten Bohrung 6 des Gehäuses 1 geführt. Der Bund 31 am Regelkolben Il trägt einen aufgeknüpften Ventilkörper 37 aus gummielastischem Material, der mit einem Absatz 38 der Bohrung das Durchlaßventil 37,38 bildet.

Die Funktion dieses Druckbegrenzungsventils ist analog. Auch hier ist das dynamische Regelverhalten wesentlich verbessert, weil die Führung des Regelkolbens auf kleinem Durchmesser mit Hilfe der Dichtung 16 erfolgt und damit der äußere Durchmesser im Bereich des Bundes 31 bzw. des Ventilkörpers 37 konstruktiv frei wählbar ist, so daß insbes. ein Ringraum 36 angeordnet werden kann, der die Durchströmung des Durchlaßventils 37, 38 und des Regelkolbens U nicht behindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckbegrenzungsventil für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse und einem darin begrenzt verschiebbar angeordneten Regelkolben, der mit dem Gehäuse oder einem damit verbundenen Teil ein Durchlaßvenlil für die Druckbegrenzung bildet und von einer in ihrer Kraft einstellbaren Feder beaufschlagt ist, wobei zwischen dem Außendurchmesser des Regelkolbens im Bereich des Kolbenbodens und dem zugehörigen Innendurchmesser des Gehäuses des Druckbegrenzungsventils ein die Durchströmung nicht behindernder Ringraum vorgesehen ist, und mit einem ebenfalls von einer Feder beaufschlagten Sicherheitsventil für die ausgesteuerte Druckluft, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (17) ein hohles, außen zylindrisch begrenztes Gehäuse (18) aufweist, mit dem es ortsfest am Gehäuse (1, 2) des Druckbegrenzungsventils gelagert ist und in den Bewegungsbereich des Regelkolbens (11) einragt, und daß der Regelkolben (11) im Kolbenboden (14) eine Bohrung (15) aufweist und über eine Dichtung (16) am Gehäuse (18) des Sicherheitsventils (17) gleitend geführt ist.

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) des Sicherheitsventils (17) einstückig mit dem Gehäuse (1) bzw. einem Gehäusedeckel (2) des Druckbegrenzungsventils ausgebildet ist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das hohl ausgebildete Gehäuse (18) des Sicherheitsventils (17) die Abdichtung des Kolbenbodens (14) des Regelkolbens (11) überbrückt.

4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) des Sicherheitsventils (17) über den Bewegungsbereich des Kolbenbodens (14) des Regelkolbens (11) hinaus einen Fortsatz (39) aufweist, der außen als Führung für die Feder (12) des Regelkolbens (11) und innen als Führung für die Feder (21) des Sicherheitsventils (17) ausgebildet ist.

5. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21) des Sicherheitsventils (17) unabhängig von der den Regelkolben (11) belastenden Feder (12) in ihrer Kraft einstellbar ausgebildet ist.