DE4239364A1

DE4239364A1 - Hydraulisches Druckminderventil

Info

Publication number: DE4239364A1
Application number: DE4239364A
Authority: DE
Inventors: Juergen Rausch
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1994-05-26

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Druck minderventil der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Gattung.

Ein solches Druckminderventil ist aus der DE-42 04 416 A1 bekannt. Dort ist es in Fig. 6 mit den Bezugszeichen 43, 53 und 54 versehen. An seinem Druckmitteleinlaß ist ein Hoch druckspeicher angeschlossen, während der Auslaß den gemin derten Druck an einen hydraulischen Verstärker weitergibt. Zur Steuerung des Schließdrucks des Ventils wirkt über den Steueranschluß auf die Differenzfläche zwischen größerem und kleinerem Durchmesser des Regelkolbens ein geregelter Ver stärkerdruck in Öffnungsrichtung des Ventils. In Ventil öffnungsrichtung wirkt außerdem der über den Einlaß zuge führte Speicherdruck, welcher auf die Ventilfläche ausgeübt wird. Die vom Auslaßdruck in Ventilschließrichtung beauf schlagte Fläche ist genauso groß wie die Summe der vom Ein laßdruck und vom Steuerdruck in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagten Flächen. Der Regelkolben wird in Öffnungs richtung des Druckminderventils von der Kraft einer Steuer feder beaufschlagt, so daß im drucklosen Zustand das Druck minderventil geöffnet ist. Eine zweite Druckfeder, welche von einem Schraubstopfen gehalten wird, dient nur als Montagehilfe für eine Führungshülse und beaufschlagt den Regelkolben nicht. Dadurch ist dieses Druckminderventil in drucklosem Zustand geöffnet.

Mit diesem Druckminderventil wird ein von einem Hochdruck speicher kommender Speicherdruck für einen hydraulischen Verstärker so gemindert, daß möglichst kleine Ansprechkräfte erreicht werden. Der Druck des Hochdruckspeichers wird dem Druckmitteleinlaß zugeführt und abhängig von den Flächen verhältnissen am Regelkolben und von der Feder gemindert und dann über den Druckmittelauslaß einem sogenannten Ringraum des Verstärkers zugeführt. Der so geminderte Auslaßdruck dient als Speisedruck für den Verstärker und wird abhängig von einer auf ein Bremspedal ausgeübten Fußkraft als Ver stärkerdruck eingeregelt. Dieser geregelte Druck wird dann wieder dem Steueranschluß des Druckminderventils zugeführt und dient dort als Steuerdruck für die Druckminderung. Somit liegt der geminderte Druck am Druckmittelauslaß immer um einen bestimmten Wert über dem geregelten Steuerdruck.

Der dem Druckmitteleinlaß zugeführte Speicherdruck geht mit dem Querschnitt des Ventilsitzes als öffnend wirkende Größe in die die Kräftebilanz auf den Regelkolben beschreibende Gleichung ein. Zwar kann man normalerweise von einem relativ konstanten Druck im Hochdruckspeicher ausgehen, es gibt jedoch Fälle, in denen die Leitung zwischen Speicher und Ventilsitz, große Strömungswiderstände enthält, so daß bei jedem Öffnen des Ventils der Speicherdruck kurzzeitig zusammenbricht. Wenn der Einlaßraum aber kurzzeitig einem niedrigeren Druck ausgesetzt ist als der Auslaßraum, kann dies zu einem schnellen Schließen des Ventils führen, wobei sich das Ventil gleichermaßen wieder öffnet, wenn sich der niedrigere Druck bis zum großen Kolbendurchmesser fort gepflanzt hat. Dies führt zu einem Aufschaukeln des Regel kolbens. Durch die so angeregten Schwingungen kommt es zu einer starken Geräuschentwicklung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein gattungsgemäßes Druckminderventil zu schaffen, bei welchem ein kurzzeitiger Druckabfall am Druckmitteleinlaß nicht zum plötzlichen Schließen des Ventils führt, so daß ein Aufschaukeln verhindert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Das Prinzip der Erfindung besteht demnach darin, durch den Einsatz eines Hilfskolbens und einer Druckfeder die in Öffnungsrichtung vom Einlaß her auf das Ventilschließglied wirkenden Kräfte zumindest unter normalen Betriebsbedingungen konstant zu halten. Genau in dem Maße, in welchem bei Druckabfall am Druckmitteleinlaß die Druckbeaufschlagung des Ventilschließgliedes in Öffnungsrichtung abnimmt, nimmt die vom Stößel auf das Ventilschließglied ausgeübte Kraft zu, da der an die Atmosphäre geführte Querschnitt des Hilfskolbens genau dem Öffnungsquerschnitt des Ventilsitzes entspricht.

Für eine zuverlässige Geräuschdämpfung wäre es im Prinzip ausreichend, die Druckkraft der Druckfeder so auszulegen, daß sie oberhalb des Schließdruckes des Druckminderventils liegt. Da jedoch der Schließdruck außer von festen Größen - wie Verhältnis der Kolbendurchmesser und Federhärte der Regelfeder - auch von einer variablen Stellgröße, nämlich der Höhe des Steuerdruckes abhängt, empfiehlt es sich, die Federhärte der auf den Hilfskolben wirkenden Druckfeder so auszulegen, daß der Hilfskolben allen üblicherweise am Ein gang anstehenden Drücken standhält.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen hydraulischen Druckminderventils anhand einer Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt das erfindungsgemäße Druckminder ventil 1 in seiner drucklosen Grundstellung. Die zugehörigen Funktionselemente sind von zwei gegenüberliegenden Seiten in das Gehäuse 2 eingebaut. Die Stufenbohrung 4, in der Zeichnung von links in das Gehäuse 2 geführt, ist mit dem Gewindestopfen 6, welcher einen Innensechskant 8 aufweist, druckdicht verschlossen. Die von der rechten Seite geführte Hilfsbohrung 10, welche an ihrer engsten Stelle auf die Stufenbohrung 4 trifft, ist mit dem Gewindestopfen 12, welcher den Außensechskant 14 besitzt, druckdicht verschraubt.

Bei der Montage des Ventils wurde in die Hilfsbohrung 10 zunächst die Hülse 16 bis zur engsten Stelle, d. h. bis zum Übergang der Hilfsbohrung 10 in die Stufenbohrung 4 zusammen mit dem Dichtring 18 eingeführt. Der an die Hülse 16 ange formte Ventilsitz 20 ragt leicht in die Stufenbohrung 4 hinein. Links von ihm, also in der Stufenbohrung 4, befinden sich ausschließlich Elemente, die schon beim Stand der Technik Verwendung gefunden haben. Allerdings wurde auf eine zusätzliche Hülse zur Führung des Stufenkolbens 22 ver zichtet. Der Stufenkolben 22 ist vor Einbau in die Stufen bohrung 4 vormontiert worden. Dazu wurde das Ventil schließglied 26 an der Kolbenstirnseite kleinerer Wirkfläche angebracht und verstemmt. Des weiteren wurden die Ringdich tungen 28 und 30 in Ringnuten des Stufenkolbens 22 einge spannt. In der Abbildung werden die Ringdichtungen 28 und 30 von O-Ringen gebildet, es ist jedoch auch möglich, anders geformte Manschetten zu verwenden. Nach Einführung der Regelfeder 24 in die Stufenbohrung 4 wurde der Stufenkolben 22 nachgeschoben und die Stufenbohrung 4 mit dem Gewinde stopfen 6 verschraubt.

Im eingebauten Zustand unterteilen die Ringdichtungen 28 und 30 die Stufenbohrung 4 in die drei Bohrungsabschnitte 34, 36 und 38. Dabei sind der Bohrungsabschnitt 34, welcher vom Gewindestopfen 6 und von der Ringdichtung 30 begrenzt wird, und der Bohrungsabschnitt 38, welcher vom Ventilsitz 20 und von der Ringdichtung 28 begrenzt wird, durch die den Stufen kolben 22 durchlaufende Innenbohrung 40 miteinander verbun den. Der zwischen den Ringdichtungen 28 und 30 befindliche mittlere Bohrungsabschnitt 36 ist mit dem Steueranschluß 41 versehen. Vom Bohrungsabschnitt 34 zweigt der Druckmittel auslaß 42 ab. Da der Bohrungsabschnitt 34 aber ständig mit dem Bohrungsabschnitt 38 verbunden ist, wäre es auch möglich, den Druckmittelauslaß 42 an den Bohrungsabschnitt 38 zu legen.

Jenseits der Hülse 16, also in der Hilfsbohrung 10, finden sich die erfindungsgemäß neuen Funktionselemente. Diese wurden vor Einbau in das Gehäuse 2 im Gewindestopfen 12 vormontiert. Der Gewindestopfen 12 erstreckt sich tief in die Hilfsbohrung 10 hinein, bis nahe an die Hülse 16. In einem axialen Hohlraum, der Federkammer 43 ist die Druck feder 44 angeordnet, welche über eine Anschlagscheibe 46 und den Sprengring 48 den Hilfskolben 50 in Richtung auf das Ventilschließglied 26 beaufschlagt. Dazu stützt sich die Druckfeder 44 an einer auslaßseitigen stufigen Verjüngung der axialen Ausnehmung ab, mit welcher die Federkammer 42 in die Ausgleichsbohrung 52 übergeht. Die Querschnittsfläche A_v der Ausgleichsbohrung 52 entspricht genau der des Ventilsitzes 20. In dieser Ausgleichsbohrung 52 ist abge dichtet das Ende des Hilfskolbens 50 geführt. Von der Aus gleichsbohrung 52 führt der Atmosphärenanschluß 54 nach außen. Hierdurch ist das Kolbenende immer dem Atmosphären druck ausgesetzt. An das ventilsitzseitige Ende des Hilfs kolbens 50 ist der Stößel 55 angeformt, welcher aufgrund der Federkraft der Druckfeder 44 ständig am Ventilschließglied 26 anliegt.

Die Hilfsbohrung weist einen radialen Druckmitteleinlaß 56 auf, von welchem die Druckmittelzufuhr von einem Hochdruck speicher oder einer anderen Hochdruckquelle vorgesehen ist. Die Federhärte der Druckfeder 44 ist so gewählt, daß bei üblichen Arbeitsdrücken vom Druckmitteleinlaß 56 her der Hilfskolben 50 nicht allein durch den Einlaßdruck zur Atmosphäre hin verschoben werden kann. Ein Schließen des Druckminderventils 1 erfolgt allein dadurch, daß der Druck am Druckmittelauslaß 56 einen durch die Kräfte der Regel feder 24 und der Druckfeder 44 sowie durch die Flächen verhältnisse an der Ringdichtung 30 und der Ringdichtung 28 festgelegten Umschaltdruck überschreitet.

Bezugszeichenliste

1 Druckminderventil
2 Gehäuse
4 Stufenbohrung
6 Gewindestopfen
8 Innensechskant
10 Hilfsbohrung
12 Gewindestopfen
14 Außensechskant
16 Hülse
18 Dichtring
20 Ventilsitz
22 Stufenkolben
24 Regelfeder
26 Ventilschließglied
28 Ringdichtung
30 Ringdichtung
34 Bohrungsabschnitt
36 Bohrungsabschnitt
38 Bohrungsabschnitt
40 Innenbohrung
41 Steueranschluß
42 Druckmittelauslaß
43 Federkammer
44 Druckfeder
46 Anschlagscheibe
48 Sprengring
50 Hilfskolben
52 Ausgleichsbohrung
54 Atmosphärenanschluß
55 Stößel
56 Druckmitteleinlaß

Claims

1. Hydraulisches Druckminderventil
mit einem Gehäuse,
mit einer gestuften Gehäusebohrung,
mit einem darin axialbeweglich geführten Stufenkolben, der jeweils mit seinem kleineren und seinem größeren Durchmesser mit einer Ringdichtung gegen die Gehäuse bohrung abgedichtet ist,
mit einer die Bohrungsabschnitte an den Enden des Stufenkolbens verbindenden Innenbohrung im Stufenkolben, mit einem im Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers angeordneten, am Ende des Stufenkolbens befestigten Ventilsehließglied,
mit einem zugehörigen gehäusefesten Ventilsitz, der den Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers auf der dem Stufenkolben abgewandten Seite des Ventilschließgliedes begrenzt,
mit einem Druckmitteleinlaß, der auf der dem Ventil schließglied abgewandten Seite des Ventilsitzes angelegt ist,
mit einem Druckmittelauslaß, der mit den Bohrungs abschnitten an den Enden des Stufenkolbens verbunden ist und mit einem Steueranschluß, der mit dem zwischen den Ringdichtungen befindlichen, mittleren Bohrungsabschnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einlaßseitig vom Ventilsitz (20) ein axial verschiebbarer Hilfskolben (50) angeordnet ist, welcher mit einer den Querschnitt (A_v) des Ventilsitzes (20) aufweisenden Stirnseite abgedichtet an die Atmosphäre (Atmosphärenanschluß 54) geführt ist, welcher von der dem Ventilsitz (20) zugewandten Seite dem Druck am Druckmitteleinlaß (56) ausgesetzt ist, welcher zum Ventilschließglied (26) hin von einer Federkraft (Druckfeder 44) beaufschlagt ist und welcher einen den Ventilsitz (20) durchragenden Stößel (55) aufweist, der am Ventilschließglied (26) anliegt.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Hilfskolben (50) wirkende Federkraft (Druckfeder 44) etwa dem Produkt aus dem Querschnitt (A_v) des Ventilsitzes und dem höchsten üblicherweise am Druckmitteleinlaß (56) anstehenden Druckmitteldruck entspricht.