DE3440292C1 - Nichtdruckausgeglichene hydraulische Ventilvorrichtung,insbesondere fuer Kraftfahrzeugbremsanlagen - Google Patents

Description

oder Fluchtungsfehlern (zwischen Steuerschieber und Reaktionskoiben) keine Zentriereffekte auftreten und daher auch keinerlei Undefinierte Querkräfte auf den Steuerschieber ausgeübt werden. Demgegenüber kann es bei bekannten Ventilvorrichtungen, bei denen Steuerschieber und Reaktionskolben in Druckrichtung in der Weise miteinander gekoppelt sind, daß ein im Steuerschieber angeordneter Stift mit einer quer zum Stift verlaufenden Schneide des Steuerschiebers zusammenwirkt, die herstellungsbedingt (Bohrungen) eine — in Längsrichtung des Stifts gesehen — kreisförmige Kontur besitzt zumindest bei etwas größeren Fluchtungsfehlern bzw. Mittenversätzen zu spürbaren Zenriereffekten und damit zu das Regelverhalfen beeinträchtigenden Querkräften auf den Steuerschieber kommen.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird der Kennlinienverlauf der Ventilvorrichtung im oberen Aussteuerbereich verbesssert. Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der einzigen Figur ist ein nichtdruckausgeglichenes hydraulisches Verstärkerventil dargestellt, das insbesondere innerhalb der hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs als Bremskraftverstärker eingesetzt werden kann. Dieses hydraulische Verstärkerventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1, einem in einer zylindrischen Axialbohrung 9 des Ventilgehäuses axial verschiebbar gelagerten Verstärkerkolben 2 sowie einem Steuerschieber 3, welcher in einer sacklochförmigen Axialbohrung 14 des Verstärkerkolbens 2 gelagert ist und mittels einer in der Zeichnung nicht weiter dargestellten, rechts an ihr angreifenden Pedalanordnung gegen die Wirkung einer zwischen Verstärkerkolben 2 und Steuerschieber 3 wirksamen Federvorrichtung 17 innerhalb des Verstärkerkolbens axial verschoben werden, kann. Die Pedalkraft der nicht weiter dargestellten Pedalanordnung wird über einen als Reaktionskolben wirkenden Druckkolben 18 übertragen, welcher innerhalb eines das Ventilgehäuse 1 nach außen abschließenden, nicht weiter bezifferten Abschlußstopfens axial verschiebbar gelagert ist und mit dem pedalseitigen freien Ende des Steuerschiebers 3 in Druckrichtung mittels zvyeier kreuzförmig quer zueinander angeordneter und sich nur punktförmig berührender Stifte 19 und 27 gekoppelt ist, von denen der eine im Reaktionskolben 18 und der andere im Steuerschieber 3 eingeschlagen ist. Durch diese Art der Stiftkopplung ergibt sich ein allseitiger Bewegungsausgleich zwischen Steuerschieber und Reaktionskolben, so daß selbst bei einem größeren Fluchtungsfehler bzw. Mittenversatz zwischen Steuerschieber und Reaktionskolben vom Reaktionskolben keine das Regelverhalten beeinträchtigende Querkraft auf den Steuerschieber übertragen werden kann. Beide Stifte sind mittels einer Federvorrichtung 29 miteinander verspannt, die im freien Ende des Steuerschiebers innerhalb einer durchgehenden Axialbohrung 25 des Steuerschiebers angeordnet ist und einenends am Steuerschieber 3 und anderenends am im Reaktionskolben eingeschlagenen Stift 19 anliegt. Die Anlage am Stift erfolgt dabei über eine ebene Fläche eines Druckstücks, im Ausführungsbeispiel über die Stirnfläche einer Zylinderrolle 30.

Der Steuerschieber 3 und der Verstärkerkolben 2 sind in bekannter Weise unter Verwendung grob tolerierter Passungen, die eine gewisse — im Vergleich zur axialen Verschiebbarkeit sehr geringfügige — radiale Verlagerung des Steuerschiebers innerhalb des Verstärkerkolbens ermöglichen, als nichtdruckausgeglichene Einheit ausgebildet, indem die eine druckmäßige Verbindung zur Druckleitung 10 bzw. zur Rücklaufleitung 11 herstellenden Steuerdurchlässe 4 und 7 — auf den Umfang der beiden Schieberelemente bezogen — asymmetrisch angeordnet sind.

In bekannter Weise ist der Steuerschieber 3 im Verstärkerkolben 2 ohne Verwendung sonst beiderseitig der Steuerdurchlässe üblicher axialer Ringdichtungen gelagert, so daß eine besonders reibungsarme und leichtgängige Anordnung vorliegt. Um trotzdem die gewünschte hochdichte Abdichtung der Steuerdurchlässe bei geschlossenen Steuerdurchlässen zu erzielen, ist ein ständig vom Systemdruck der Druckquelle beaufschlagter Querkraftkolben 5 vorgesehen, welcher in der Wandung des Verstärkerkolbens 2 radial verlagerbar angeordnet ist und den Steuerschieber 3 zwangsweise mechanisch derartig radial verschiebt, daß er im Bereich der Steuerdurchlässe 4 und 7 gegen die Wandung des ihn umschließenden Verstärkerkolbens gedrückt wird, so daß bei entsprechender Relativstellung des Steuerschiebers zum Verstärkerkolben, d. h. wenn der in Betracht genommene Steuerdurchlaß gerade verschlossen ist, durch diese Andrückung des Steuerschiebers eine hochdichte zuverlässige Abdichtung erzielt wird.

Der Querkraftkolben 5 ist mit dem Steuerschieber 3 kraftschlüssig über ein Kugelglied 6 verbunden, welches auf einer in axialer Richtung ebenen Lauffläche 31 abrollen kann, die Teil einer durchgehenden Axialbohrung 25 des Steuerschiebers 3 ist. In axialer Richtung ist der mögliche Rollweg des Kugelgliedes einerseits durch einen radial in die Axialbohrung 25 hineinragenden Stift 32 und andererseits durch einen sich durch Verringerung des Bohrungsdurchmessers der Axialbohrung 25 ergebenden Axialanschlag 33 begrenzt.

Die dem Kugelglied 6 abgewandte Kolbenfläche des Querkraftkolbens 5 steht über die ringnutförmige Druckkammer 12 des Verstärkerkolbens 2 druckmäßig ständig mit dem Druckanschluß 10 in Verbindung, so daß der Querkraftkolben ständig eine radial gerichtete Kraft auf den Steuerschieber 3 ausübt, deren Größe durch entsprechende Bemessung der wirksamen Flächen in einfacher Weise den Erfordernissen der Ventilvorrichtung angepaßt werden kann.

Es ist leicht erkennbar, daß über das Kugelglied 6, das sowohl auf der Laufbahn 31 als auch auf der Kolbenfläche des Querkraftkolbens 5 abrollen kann, nur reine Radialkräfte, jedoch keinerlei Axialkräfte auf den Steuerschieber 3 übertragen werden. Im Vergleich zu bekannten Anordnungen, bei denen vom Querkraftkolben gewisse Axialkraftkomponenten auf den Steuerschieber übertragen werden, ergibt sich eine sehr geringe Hysterese der Betätigungskraft und somit ein spürbar verbessertes Regelverhalten.

Um den Kennlinienverlauf im oberen Aussteuerbereich zu verbessern, ist in der Axialbohrung 14 des Verstärkerkolbens 2 ein elastischer Axialanschlag 28 vorgesehen, gegen den das als Steuerkante mit dem Steuerdurchlaß 7 zusammenwirkende freie Ende des Steuerschiebers 3 weich zur Anlage kommt, nachdem der Drucksteuerdurchlaß 4 voll geöffnet und damit der volle Systemdruck in der Arbeitskammer 8 des Verstärkerventils ansteht, also die volle Verstärkeraussteuerung vorliegt. Dadurch ergibt sich in der Verstärkerkennlinie P= f(F) in dem Bereich, in dem die Drucksteueröffnung voll geöffnet ist, ein weicher Übergang, wobei P die vom Verstärkerkolben 2 über ein Kraftübertragungsglied 24 an einer nicht weiter dargestellten hydrauli-

sehen Hauptbremszylinder abgegebene Ausgangskraft und F die am Reaktionskolben 18 von der ebenfalls nicht dargestellten Pedalanordnung aufgebrachte Eingangskraft bedeutet.

Durch die Verwendung zweier quer zueinander verlaufender radialer Stifte 19 und 27 zur Kopplung des Steuerschiebers 3 und des Arbeitskolbens 18 in Druckrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die im Steuerschieber 3 vorgesehene Axialbohrung 25 als durchgehende, wenn auch im Radius abgesetzte Bohrung auszuführen, was bei der bekannten Ventilvorrichtung wegen der dort mit dem Stift 19 zusammenwirkenden Schneide nicht möglich ist. Durch die durchgehende Axialbohrung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die das Steuerschieberende aufnehmende sacklochartige Kammer des Reaktionskolbens 18 in einfacher Weise entlüftet wird, wodurch das Regelverhalten des Verstärkerventils weiter verbessert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nichtdruckausgeglichene hydraulische Ventilvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen, bei der ein über einen mit ihm gekoppelten Reaktionskolben mit einem Betätigungspedal verbundener Steuerschieber in der Axialbohrung eines Verstärkerkolbens ohne Verwendung axialer Ringdichtungen axial verschiebbar und durch Wahl entsprechend grober Passungen — im Vergleich zur axialen Verschiebbarkeit sehr geringfügig — radial verlagerbar gelagert ist, wobei der Steuerschieber den Zufluß von Hydraulikflüssigkeit aus einer unter Systemdruck stehenden Druckquelle in eine Arbeitskammer steuert und durch einen im Verstärkerkolben radial verschiebbar gelagerten und vom Systemdruck beaufschlagten Querkraftkolben im Bereich eines — bezogen auf den Umfang des Steuerschiebers bzw. Verstärkerkolbens — asymmetrisehen Steuerdurchlasses gegen die Wandung des Verstärkerkolbens gedrückt ist, gekennzeichnetdurch nachstehende Merkmale:

a) Der Querkraftkolben (5) greift am Steuerschieber (3) unter Zwischenschaltung eines Kugelgliedes (6) an, welches auf einer in axialer Richtung ebenen Laufbahn (31) abrollt, die Teil einer durchgehenden Axialbohrung (25) des Steuerschiebers (3) ist.

b) Die Kopplung zwischen dem pedalseitigen Ende des Steuerschiebers (3) und dem Reaktionskolben (18) erfolgt in Druckrichtung zwecks allseitigen Bewegungsausgleichs mittels zweier kreuzförmig quer zueinander angeordneter und sich punktförmig berührender Stifte (19, 27), von denen der eine im Reaktionskolben (18) und der andere im Steuerschieber (3) eingeschlagen ist, wobei beide Stifte (19, 27) mittels einer Federvorrichtung (29), welche einenends am Steuerschieber (3) und anderenends über eine ebene Fläche eines Druckstücks, insbesondere einer Zylinderrolle (30), am im Reaktionskolben (18) eingeschlagenen Stift (19) anliegt, miteinander verspannt sind. '

2. Nichtdruckausgeglichene hydraulische Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Axialbohrung (14) des Verstärkerkolbens (2) ein elastischer Axialanschlag (28) vorgesehen ist, gegen den das freie Ende des Steuerschiebers (3) nach voller Öffnung des Drucksteuerdurchlasses (4), d. h. nach Erreichen der vollen Verstärkeraussteuerung, zur Anlage kommt.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine nichtdruckausgeglichene hydraulische Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 30 23 027 bekannt ist.

Um den fertigungstechnischen Aufwand, insbesondere bezüglich der notwendigen Paßgenauigkeit zwischen den ineinander gelagerten, axial relativ zueinander verschiebbaren Schieberelementen für hydraulische Ventilvorrichtungen, insbesondere hydraulische Verstärkerventile, ohne Beeinträchtigung deren Steuer- bzw. Verstärkerfunktion zu verringern, ist es bekannt (ÖE-AS 26 02 050), die ineinander axial verschiebbar gelagerten Schieberelemente, nämlich Verstärkerkolben und Steuerschieber, als nichdruckausgeglichene Einheit auszubilden, indem der Steuerschieber durch Wahl entsprechend grob bemessener Passungen innerhalb des Ver' Stärkerkolbens im gewissen Umfang — im Vergleich zu seiner axialen Verschiebbarkeit nur sehr geringfügig — radial verlagerbar und die Steuerdurchlässe — bezogen auf den Umfang des Steuerschiebers bzw. des VeVstärkerkolbens — asymmetrisch angeordnet sind.

Diese bekannten nichtdruckausgeglichenen hydraulischen Verstärkerventile haben sich in der Praxis bewährt.

Um eine gewisse Schwergängigkeit dieser bekannten nichtdruckausgeglichenen hydraulischen Verstärkerventile zu beseitigen, die auf zwischen dem Steuerschie* ber und dem Verstärkerkolben wirksame Ringdichtung gen beiderseits des Druck-Steuerdurchlasses zurückzuführen ist, sind nichtdruckausgeglichene hydraulische Ventilvorrichtungen entwickelt worden 1(DE^PS 30 23 027), bei denen der axial verschiebbare und radial verlagerbare Steuerschieber in der AxialBohrtihg des Verstärkerkolbens ohne Verwendung axialer Ringdichtungen gelagert ist und der Steuerschieber durch eirien im Verstärkerkolben radial verschiebbar gelagerten und vom Arbeitsdruck beaufschlagten Querkraftkolben im Bereich des — bezogen auf den Umfang des Steuer* Schiebers bzw. Verstärkerkolbens — asymmetrischen Steuerdurchlasses gegen die Wandung des ihn umschließenden Verstärkerkolbens gedrückt ist. Trotz fehlender Ringdichtungen beiderseitig der Steuerdurchlässe und trotz grober Passungen zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben ist dadurch bei geschlossenen Steuerdurchlässen jeweils eine zuverlässige urtd hoch* dichte Abdichtung gegeben.

Ausgehend von einer nichtdruckausgeglicheneri hydraulischen Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese bezüglich ihres Regelverhaitens und ihres Kennlinienverlaufs weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 ge* löst.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Kugelgliedes zur Querverspannung des Steuerschiebers im Arbeitskolben wird das Regelverhalten der Ventilvorrichtung spürbar verbessert, da die Hysterese der Betätigungskraft verringert wird, was darauf zurückzuführen ist, daß durch die Verwendung des Kugelgliedes während der Verstärkerbetätigung völlig konstante und stellungs- sowie fertigungsunabhängige Kraftverhältnisse gewährleistet werden und daß hierbei insbesondere keinerlei Axialkraftkomponenten auf den Steuerschieber übertragen werden, wie dies bei der bekannten Ventilvorrichtung der Fall ist, bei welcher dei Querkraftkolben über einen Stößel am Steuerschieber angreift, dessen beide kugelige Enden jeweils in kalottenartige Lagerpfannen des Steuerschiebers bzwi Querkraftkolbens eingreifen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung zweier kreuzförmig quer zueinander angeordneter und sich daher stets nur punktförmig berührender Stifte zur Koppelung des pedalseitigen Endes des Steuerschiebers und des Reaktionskolbens in Druckrichtung werden eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens und ferll· gungstechnische Vorteile erreicht, da dadurch selbst bei größeren, z. B. fertigungsbedingten Mittenversätzen