DE3527371C2 - Druckbetätigtes Umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckbetätigtes Umschaltventil, insbesondere für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Schlupfregelung, mit zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß, mit einem ersten und einem zweiten Ventildurchgang, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Ventilver­ schlußstück und einen ersten und einen zweiten Ventil­ sitz begrenzt sind, von denen der erste Ventilsitz an einem gegen die Kraft einer Feder in einer Bohrung des Ventilgehäuses abgedichtet verschiebbaren Kolben ausgebildet ist.

Bei einem bekannten Umschaltventil dieser Art (DE 33 28 104 A1) wird der eine Eingangsanschluß mit dem an­ deren Eingangsanschluß oder der andere Eingangsan­ schluß mit dem Ausgangsanschluß in Abhängigkeit vom jeweiligen Eingangsdruck verbunden.

Aus der DE-AS 15 00 035 ist ein druckbetätigtes Ventil bekannt, mit zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß, mit einem ersten und einem zweiten Ventildurchgang, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Ventilverschlußstück und einen ersten und einen zweiten Ventilsitz begrenzt sind, mit Federn zwischen Ventilverschlußstück und Gehäuse, mit einer die Federn durchsetzenden Stange zwischen den Ventilverschlußstücken, die sich an den Endwänden des Gehäuses abstützen und jeweils in einer Einlaßkammer angeordnet sind. Bei diesem Ventil handelt es sich um ein Gleichdruckventil, das bei gleichen Eingangsdrücken einen der beiden Eingangsdrücke durchläßt und bei unterschiedlichen Eingangsdrücken gesperrt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Um­ schaltventil der gattungsgemäßen Art anzugeben, das den jeweils höheren der beiden Eingangsdrücke zum Aus­ gangsanschluß durchschaltet, wenn der betreffende Ein­ gangsdruck einen vorbestimmten, ihm zugeordneten Wert überschreitet.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Ventilsitz an einem gegen die Kraft der Feder in der Bohrung des Ventilgehäuses abgedich­ tet verschiebbaren zweiten Kolben ausgebildet ist, daß die Feder zwischen den Kolben angeordnet ist, daß die Kolben jeweils eine von zwei koaxialen Bohrungen aufweisen, daß die Bohrungen und die Feder von einer einen Durchgang freilassenden Stange durchsetzt sind, deren Länge etwas kleiner als der Abstand der Ventil­ verschlußstücke bei geschlossenen Ventildurchgängen ist, daß die Ventilsitze auf den der Feder abgekehrten Seiten der Kolben ausgebildet sind, daß die Ventilver­ schlußstücke an Endwänden der Gehäusebohrung abstütz­ bar und jeweils in einer Einlaßkammer der Gehäuseboh­ rung angeordnet sind, daß die Feder in einer mit dem Ausgangsanschluß verbundenen Auslaßkammer angeordnet ist, und daß die dem jeweiligen Eingangsdruck P₁ bzw. P₂ ausgesetzten Ringflächen A₁ und A₂ der Kolben so gewählt sind, daß für vorbestimmte Eingangsdrücke P_{1 v} und P_{2 v} gilt P_{1 v} · A₁ = P_{2 v} · A₂ = F, wobei F die Kraft der Feder bei geschlossenen Ventildurchgängen ist.

Wenn hierbei der Eingangsdruck P₁ den ihm zugeordneten vorbestimmten Eingangsdruck P_{1 v} überschreitet und größer als der Eingangsdruck P₂ ist, wird der Ein­ gangsdruck P₁ zum Ausgangsanschluß durchgeschaltet, und umgekehrt. Hierbei kommt man mit nur zwei Ventil­ verschlußstücken, zwei Kolben, einer Feder und einer Stange aus.

Die Stange kann im Querschnitt etwa sternförmig sein. Hierbei kommt man mit geringem Materialaufwand für die Stange aus. Dennoch kann sie in den Kolbenbohrun­ gen geführt werden und das jeweils durchzuschaltende Fluid ungehindert durchlassen. Enge Herstellungstole­ ranzen sind ebenfalls nicht erforderlich.

Vorzugsweise sind die Ventilverschlußstücke als Kugeln ausgebildet. Hierbei handelt es sich um einfache han­ delsübliche Bauelemente, die ebenfalls leicht her­ stellbar sind.

Die Kugeln können jeweils in einem Käfig gelagert sein, der eine radiale Verschiebung der Kugeln relativ zum Ventilsitz verhindert, so daß die seitliche Füh­ rung der Kugeln nicht durch das Ventilgehäuse übernom­ men zu werden braucht und das Ventilgehäuse entspre­ chend einfach ausgebildet sein kann.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß für P _{v 1} = P_{v 2} die Kolben gleich und die Ventilverschlußstücke gleich ausgebildet sind. Dies vereinfacht die Herstellung und Montage, da man für beide Ventildurchgänge gleiche Bauteile verwenden kann und eine Verwechslung der Bauteile unbeachtlich ist.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ dend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Umschaltventil, teilwei­ se im Axialschnitt und im Maßstab von etwa 2 : 1, und

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1.

Das dargestellte Umschaltventil besteht aus einem Ge­ häuse 1 mit einem Deckel 2, zwei gleichen Kolben 3 und 4, zwei gleichen Ventilverschlußstücken 5 und 6 in Form von Kugeln, zwei jeweils eines der Ventilver­ schlußstücke 5 und 6 aufnehmende gleiche Käfigen 7 und 8 in Form von Hülsen mit radialem Flansch 9, einer Feder 10 als Druckfeder und einer Stange 11.

Die Bauteile 3 bis 11 sind in einer Bohrung 12 des Gehäuses 1 axial verschiebbar gelagert, wobei die Kol­ ben 3 und 4 durch O-Ringe 13 und 14 gegen die Bohrung 12 abgedichtet sind.

Die Kolben 3 und 4 haben jeweils eine axiale Bohrung 15 und 16, die zueinander koaxial sind und in denen die Stange 11 axial verschiebbar gelagert ist. Die axial äußeren Kanten der Bohrungen 15 und 16 dienen als Ventilsitze 17 und 18, die jeweils zusammen mit einem der Ventilverschlußstücke 5 und 6 einen Ventil­ durchgang begrenzen.

Die Feder 10 stützt sich an den einander zugekehrten, mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Federenden versehe­ nen Stirnseiten der Kolben 3 und 4 ab und umgibt die Stange 11 schraubenlinienförmig.

Die Stange 11 hat nach Fig. 2 im Querschnitt etwa die Form eines dreizackigen Sterns, so daß er drei axiale, einen Durchgang bildende Kanäle zwischen sich und den Bohrungen 15 und 16 freiläßt. Die Länge der Stange 11 ist etwas kürzer als der Abstand der Ventilver­ schlußstücke 5 und 6 bei geschlossenen Ventildurchgän­ gen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Eingangsanschlüsse 19 und 20 in Form von die Gehäuse­ wand radial durchsetzenden Bohrungen stehen jeweils mit einer Einlaßkammer 21 und 22 in Verbindung, in denen jeweils die Ventilverschlußstücke 5, 6 und Käfi­ ge 7, 8 angeordnet sind. Eine Auslaßkammer 23 steht über einen Ausgangsanschluß 24 mit einem nicht darge­ stellten Druckraum, z. B. der Arbeitskammer der Rad­ bremse einer hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, in Verbindung.

Der Deckel 2 ist mittels strichpunktiert dargestell­ ter Schrauben 25 mit dem Gehäuse 1 verbunden.

Im Betrieb wird die Eingangskammer 21 über den Ein­ gangsanschluß 19 durch einen Eingangsdruck P₁ und die Eingangskammer 22 über den Eingangsanschluß 20 durch einen Eingangsdruck P₂ beaufschlagt. Hierbei kann es sich bei dem Eingangsdruck P₁ durch den von einem Tan­ dem-Hauptzylinder einer hydraulischen Kraftfahrzeug- Bremsanlage mit Schlupfregelung ausgeübten Bremsdruck und bei dem Eingangsdruck P₂ um einen geregelten Druck der Bremsanlage handeln, wobei der Eingangsdruck P₁ vom Tandem-Hauptzylinder und andernfalls der dann hö­ here geregelte Eingangsdruck P₂ zur Radbremse durch­ geschaltet wird.

Wenn beispielsweise noch kein Ausgangsdruck P₃ in der Ausgangskammer 23 und kein Eingangsdruck P₂ in der Eingangskammer 22 herrscht, aber sich der Eingangsdruck P₁ in der Eingangskammer 21 aufbaut, werden alle Bauteile durch den Eingangsdruck P₁ nach rechts verschoben, bis der Kolben 4 das Ventilverschlußstück 6 gegen den Deckel 2 drückt. Eine weitere Steigerung des Eingangsdruckes P₁, die über einen vorbestimmten Druck P_{1 v} hinausgeht, für den die Beziehung gilt: P_{1 v} · A₁ = F, wobei A₁ die die Eingangskammer 21 begrenzende Ringfläche des Kolbens 3 und F die Kraft der Feder 10 sind, wird der Kolben 3 weiter gegen die Kraft der Feder 10 verschoben, bis das Ventilverschlußstück 5 durch die Stange 11 vom Ventilsitz 17 abgehoben und der Durchgang zwischen der Eingangskammer 21 und der Ausgangskammer 23 frei wird. Der sich daraufhin in der Ausgangskammer 23 aufbauende Ausgangsdruck P₃ bewirkt schließlich, daß der Ventildurchgang zwischen dem Ventilverschlußstück 5 und dem Ventilsitz 17 wieder geschlossen wird, sobald der Ausgangsdruck P₃ etwa gleich dem Eingangsdruck P₁ ist. Wenn dagegen der Eingangsdruck P₁ und der Ausgangsdruck P₃ noch nicht vorhanden sind, aber der Eingangsdruck P₂ aufgebaut wird, wird der Eingangsdruck P₂ in die Ausgangskammer 23 durchgeschaltet, sobald der Eingangsdruck P₂ einen vorbestimmten Druck P_{2 v} überschreitet, für den die Beziehung P_{2 v} · A₂ = F gilt, wobei A₂ die die Eingangskammer 22 begrenzende Ringfläche des Kolbens 4 ist. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ringflächen A1 und A2 gleich sind, sind auch die vorbestimmten Drücke P_{1 v} und P_{2 v} gleich.

Wenn in der Ausgangskammer 23 der Ausgangsdruck P₃ durch den Eingangsdruck P₁ aufgebaut worden ist und erst jetzt der Eingangsdruck P₂ aufgebaut wird, bleibt der Ventildurchgang zwischen dem Ventilverschlußstück 6 und dem Ventilsitz 18 solange geschlossen, bis der Eingangsdruck P₂ eine Verschiebung des Kolbens 4 gegen die Kraft der Feder 10 und den Ausgangsdruck P₃ be­ wirkt und damit den Ventildurchgang öffnet, so daß nunmehr der Eingangsdruck P₂ in die Ausgangskammer 22 durchgelassen wird.

Bei unterschiedlicher Ausbildung der Kolben 3 und 4, so daß ihre Ringflächen A₁ und A₂ voneinander abwei­ chen, öffnen die Ventildurchgänge bei entsprechend unterschiedlichen vorbestimmten Eingangsdrücken P_{1 v} und P_{2 v}.

Claims (5)

1. Druckbetätigtes Umschaltventil, insbesondere für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Schlupfregelung, mit zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß, mit einem ersten und einem zweiten Ventildurchgang, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Ventilverschlußstück und einen ersten und einen zweiten Ventilsitz begrenzt sind, von denen der erste Ventilsitz an einem ge­ gen die Kraft einer Feder in einer Bohrung des Ventilgehäuses abgedichtet verschiebbaren Kolben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (18) an einem gegen die Kraft der Feder (10) in der Bohrung (12) des Ventilge­ häuses abgedichtet verschiebbaren zweiten Kolben (4) ausgebildet ist, daß die Feder (10) zwischen den Kolben (3, 4) angeordnet ist, daß die Kolben (3, 4) jeweils eine von zwei koaxialen Bohrungen (15, 16) aufweisen, daß die Bohrungen (15, 16) und die Feder (10) von einer einen Durchgang frei­ lassenden Stange (11) durchsetzt sind, deren Länge etwas kleiner als der Abstand der Ventilverschluß­ stücke (5, 6) bei geschlossenen Ventildurchgängen ist, daß die Ventilsitze (17, 18) auf den der Fe­ der (10) abgekehrten Seiten der Kolben (3, 4) aus­ gebildet sind, daß die Ventilverschlußstücke (5, 6) an Endwänden der Gehäusebohrung (12) abstützbar und jeweils in einer Einlaßkammer (21; 22) der Gehäusebohrung (12) angeordnet sind, daß die Feder (10) in einer mit dem Ausgangsanschluß (24) ver­ bundenen Auslaßkammer (23) angeordnet ist und daß die dem jeweiligen Eingangsdruck P₁ bzw. P₂ aus­ gesetzten Ringflächen A₁ und A₂ der Kolben so ge­ wählt sind, daß für vorbestimmte Eingangsdrücke P_{1 v} und P_{2 v} gilt: P_{1 v} · A₁ = P_{2 v} · A₂ = F, wobei F die Kraft der Feder (10) bei geschlossenen Ventil­ durchgängen ist.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange im Querschnitt etwa sternförmig ist.

3. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilverschlußstücke (5, 6) Kugeln sind.

4. Umschaltventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (5, 6) jeweils in einem Käfig (7, 8) gelagert sind.

5. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für P_{v 1} = P_{v 2} die Kolben (3, 4) gleich und die Ventilverschlußstücke (5, 6) gleich ausgebildet sind.