DE2804278A1 - Steuerventil fuer einen hydraulischen bremskraftverstaerker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für hydraulische Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei diesen Steuerventilen leitet das Ventilteil Druckmittel zu einer Druckkammer. Dieser Druck drückt den Kolben gegen die Betätigungseinrichtung für die Bremse. Diese Betätigungseinrichtung enthält typischerweise einen Hauptbremszylinder. Das Ventilteil selbst wird innerhalb der Kolbenbohrung durch ein vom Fahrer gesteuertes Betätigungsglied, z.B. über ein Bremspedal, bewegt. Ein Steg am Ventilteil wirkt als Abmeßventil, welhes die Hochdruckströmung zur Druckkammer regelt. Im Ergebnis tritt ein erheblicher Druckabfall an dem Steg auf, der zu erheblichem, hörbarem Geräusch führt.

Aufgabe der vorliegenden Derfindung ist es, ein Steuerventil der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art zu schaffen, bei dem das Druckmittel ruhig zur Druckkammer geleitet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wird das erfindungsgemäße Ventilteil vom Fahrer betätigt, so wird der zweite Abschnitt innerhalb der Kolbenbohrung in eine Stellung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung gebracht, wodurch die Strömung dazwischen gedrosselt wird. Das Ventilteil kann außer-

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dem so bewegt werden, daß der zweite Abschnitt und der Rücksprung innerhalb der Bohrung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung liegen. In dieser Stellung trifft die gedrosselte Strömung aus der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung auf die Rückseite des zweiten Abschnittes und erfährt eine statische Druckerholung, bevor sie weiter zur Auslaßöffnung gelangt. Wenn das Ventilteil sich weiterbewegt, wirkt auch der erste Abschnitt mit der Kolbenbohrung zusammen und drosselt die Strömung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist der erste Abschnitt einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt auf; gleichzeitig ist sein Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Kolbenbohrung, so daß sich ein Abmeßsteg mit konstanter Fläche ergibt. Der Rücksprung umfaßt eine Kegelstumpffläche, die radial vom zweiten Abschnitt zum ersten Abschnitt nach außen verläuft. Der Konuswinkel der Kegelstumpffläche liegt bei ca. 3o°.

Bei einer weiteren Ausführungsform enthält der Rücksprung eine Zylinderfläche zwischen dem zweiten Abschnitt und der Kegelstumpffläche. Der Rücksprung kann auch eine gekrümmte Fläche enthalten, wobei diese an den ersten Abschnitt unter einem Winkel von etwa 6o° oder darunter und an den zweiten Abschnitt unter einem Winkel von etwa 7o° oder darüber, bezogen auf das Ventilteil, angrenzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 einen Querschnitt durch einen hydraulischen Bremskraftverstärker, der mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil versehen ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 eingekreisten Teiles;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der FIg. 2, in der eine weitere-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, in der eine weitere-Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß Linie 5-5 von Fig, I.

In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit derselben Bezugszahl versehen. Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Bremskraftverstärker ist mit der Bezugszahl Io versehen. Der Bremskraftverstärker Io enthält ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einer Längsbohrung 14. Das Gehäuse 12 kann an der Feuerwand im Motorraum befestigt werden; es ist mit einer Einlaßöffnung 16 versehen, welche mit einer Druckmittelquelle (nicht gezeigt) kommuniziert. Eine Rückführöffnung 18 kommuniziert mit einem Reservoir/ welches an der Druckmittelquelle befestigt ist; eine Auslaßöffnung 2o kommuniziert mit einem (nicht dargestellten) Lenkhilfegetriebe.

Ein Kolben 22 ist verschiebbar in der Gehäusebohrung 14 angebracht und enthält axiale Schlitze 24,26,28, die mit der Rückführöffnung

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18, der Einlaßöffnung 16 bzw. der Auslaßöffnung 2o verbunden sind. Eine Bohrung 3o im Kolben 22 enthält ein verschiebbares Ventilteil 32. Eine Einlaßöffnung 34, eine Rückführöffnung 36 und eine Auslaßöffnung 38 am Kolben 22 kommunizieren mit der Bohrung 3o und mit den entsprechenden Kolbenschlitzen 26,24 bzw. 28. Auf diese Weise wird Druckmittel durch den hydraulischen Bremskraftverstärker über die Einlaßöffnung 16, den Schlitz 26, die Einlaßöffnung 34, die Bohrung 3o, die Auslaßöffnung 28, den Schlitz 28 und die Auslaßöffnung 2o geleitet. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung kommuniziert die Kammer 4 2 über einen Kanal 44 und die öffnung mit der Rückführöffnung 18. Nur Leckfluß erreicht die Kammer 42 über den Steg 68. Auf diese Weise befindet sich die Kammer 4 2 im wesentlichen auf dem Druck der Rückführöffnung.

Der Kolben 22 trägt einen Dichtring 4o, der zusammen mit der Gehäusebohrung 14 an deren einem Ende eine Druckkammer 4 2 bildet. Ein Kanal 44 verläuft durch das Ventilteil 32 und verbindet die Bohrung 3o mit der Druckkammer 42 und, über einen Zweig 46 mit kleinerem Durchmesser, zusätzlich mit einer Kompensationskammer 48. Das andere Ende der Gehäusebohrung 14 enthält ein verschiebbares Trennteil 5o, welches zusammen mit dem Kolben 22 und einem Endstopfen 52 zwei Hauptbremszylinderkammern 54,56 bildet.Die Kammern 54,56 kommunizieren über entsprechende öffnungen 58,59 mit Hydraulikzylindern, die den vorderen und hinteren Rädern eines Motorfahrzeuges in bekannter Weise zugeordnet sind.

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Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Ventilteil 32 mit einem Abmeßsteg 6o versehen, der den Strömungsmittelfluß von der Einlaßöffnung 34 zur Auslaßöffnung 38 kontrolliert. Der Abmeßsteg 6o enthält einen Abschnitt 6 2 mit einem ersten Durchmesser, einen Abschnitt 64 mit einem zweiten Durchmesser und einen dazwischenliegenden Rücksprung 66. Der Durchmesser Cl des ersten Abschnittes 6 2 ist größer als der Durchmesser D2 des zweiten Abschnittes 64, während der Durchmesser DB der Kolbenbohrung 3o größer als der Durchmesser Dl des ersten Abschnittes 6 2 ist. Wenn also der erste Abschnitt 6 2 sich teleskopartig innerhalb der Bohrung 3o links von der Einlaßöffnung 34 befindet, wird eine Strömungsmitteldrosselung konstanter Fläche zur Auslaßöffnung 38 erhalten, allerdings mit wesentlicher Drosselung.

Da die Druckmittelversorgung über die Einlaßöffnung 16 im wesentlichen konstant ist, treten die Strömungsdrosselung und Druckvariationen in der öffnung 34 und den verbundenen Kammern auf, sobald der Abschnitt 64 sich der Kante 8 2 nähert.

Der Abschnitt 64 ist so berechnet, daß der maximal resultierende Druckabfall einen Wert besitzt, der hinsichtlich der Lärmerzeugung annehmbar ist, wenn sich der Abschnitt 64 teleskopartig vollständig in der Bohrung 3o befindet. Wenn die Rampe 7o und der Abschnitt 6 2 sich der Kante 8 2 nähern, was eine zusätzliche Gesamtdrosselung hervorruft, findet der gesamte Druckabfall zwischen der öffnung 34 und der Bohrung 3o in zwei Stufen statt. Durch geeignete Aufteilung kann das Verhältnis des stromaufwärtigen Drucks zum strom-

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abwärtigen Druck bei jedem Druckabfall auf einem Wert gehalten werden, der sich im Versuch für ein bestimmtes Druckmittel als brauchbar herausgestellt hat. Der Mechanismus unterdrückt Strömungsmittelkavitationen dadurch, daß die maximale dynamische Druckverringerung, die in der den Druckabfall bewirkenden Drosselzone auftritt, kontrolliert wird; gleichzeitig werden weitere Lärmquellen, z.B. an Kanten entstehende Töne, vermieden.

Während diese Strömungsfläche gedrosselt ist, schließen die Kanten 61,63 die Kommunikation aus der Kammer 4 2 über den Kanal 44 und die öffnung 36 zur Rückführöffnung 18 ab. Die von einem zweiten Abmeßsteg 68 gesteuerte Fläche wächst außerdem allmählich, was einen Druckaufbau in der Kammer 4 2 zuläßt. Da nur eine kleine Strömung notwendig ist, auch wenn sich der Kolben 22 nach links bewegt und den Hauptzylinder-Mechanismus betätigt, vermeidet der sich verjüngende Durchmesser des zweiten Abmeßsteges 68 Geräuschentwicklung, die auf dieser Strömung beruht (ein ähnlicher Konus anstelle der beschriebenen, zweistufigen öffnung unter Verwendung von D2 und Dl ergäbe für den verfügbaren Hub nicht genug Strömungsfläche) .

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Rücksprung 66 mit einer Kegelstumpffläche 7o versehen, die vom Abschnitt 64 mit dem zweiten Durchmesser zum Abschnitt 6 2 mit dem ersten Durchmesser verläuft. Die Fläche 7o verläuft konisch und bildet einen Winkel A mit der Achse des Ventilteiles 32 von ca. 3o°.

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Ein Betätigungsglied 80 für den Fahrer ist mit einem Bremspedal (nicht gezeigt) verbunden; es wird in die Gehäusebohrung hineinbewegt, wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt. In Ruhe befindet sich das Ventilteil 32 innerhalb der Gehäusebohrung, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, so daß das Druckmittel aus der Einlaßöffnung 34 zur Auslaßöffnung 38 ohne Drosselung gelangt, wobei sehr wenig Druckmittel von der Einlaßöffnung 34 zum Kanal 44 und zur Rückführöffnung 36 über den gedrosselten Weg zwischen dem zweiten Abmeßsteg 68 und der Bohrung 3o gelangt.

Wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt, berührt das Betätigungsglied 80 das Ventilteil 32 und bewegt dieses in der Zeichnung nach links. Demzufolge schiebt sich der Abschnitt 64 mit zweitem Durchmesser teleskopartig in die Bohrung 3o in der Nähe der Kante 82. Es ergibt sich eine Drosselöffnung, durch welche etwas Druckmittel strömt, während der Druck oberhalb dieser öffnung anwächst. Die Bewegung des Ventilteiles nach links schließt außerdem die Rückführöffnung 36 und bewegt den zweiten Abmeßsteg 68 auf die linke Seite der Kante 84. Da der zweite Abmeßsteg geringfügig konisch ist, wird die Drosselung der Strömung zur Auslaßöffnung 38 begleitet durch eine Öffnung der Drosselung zwischen dem zweiten Abmeßsteg 68 und der Bohrung 3o. Auf diese Weise wird der angewachsene Druck zur Druckkammer 42 geleitet. Wenn der Abmeßsteg 60 links von der Kante 82 liegt, fließt das Druckmittel, welches durch die Drosselöffnung gelangt, zum Teil parallel zur Fläche 7o und stößt gegen die Rückseite des Abschnitts 64. Dies führt zu einer Veränderung der Strömungsrichtung des Druckmittels, was eine Drucker-

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holung hervorruft, bevor das Druckmittel weiter zwischen dem Abschnitt 64 und der Bohrung 3o fließt.

Die Kommunikation des Druckmittels zur Druckkammer 4 2 drückt den Kolben 22 nach links. Dies wiederum verringert das Volumen der Kammern 54,56 und komprimiert das darin befindliche Strömungsmittel. Diese Kompression der Kammern 54,56 erhöht den Druck in jeder Kammer; dieser erhöhte Druck wird zu den Hydraulikzylindern an den Vorder- und Hinterrädern übermittelt, was die Bremsung bewirkt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform ist der Abmeßsteg 86 mit einer Zylinderfläche 88 zwischen dem Abschnitt 64 mit dem zweiten Durchmesser und der Kegelstumpffläche 7o versehen. Diese Ausführungsform funktioniert im wesentlichen ebenso wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 enthält das Ventilteil 32 einen Abmeßsteg 9o, der eine kontinuierlich gekrümmte Fläche 9 2 zwischen dem Abschnitt 6 2 mit erstem Durchmesser und dem Abschnitt 64 mit zweitem Durchmesser enthält. Die gekrümmte Fläche 92 ist im wesentlichen konkav; diese ist den Abschnitten 62,64 benachbart und schließt mit diesen die Winkel A,B ein. Um die Strömung entlang der gekrümmten Fläche zu leiten und den Strömungsfluß gegen die Rückseite des Abschnittes 64 mit zweitem Durchmesser anstoßen zu lassen, liegt der Winkel A vorzugsweise bei oder unter 6o°; der Winkel B ist ungefähr gleich oder größer als 7o°, bezogen auf die Längsachse des Ventilteiles 32.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Steuerventil für einen hydraulischen Bremskraftverstärker mit einem Gehäuse, in dem eine Bohrung ausgebildet ist; mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung, die mit der Bohrung kommunizieren; mit einem Kolben, der verschiebbar in der Bohrung angebracht ist und in sich eine weitere Bohrung besitzt, die mit der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung über entsprechende Öffnungen in dem Kolben kommuniziert, wobei der Kolben eine Druckkammer in der Gehäüsebohrung bildet und mit einer Einrichtung zusammenwirkt, welche die Bremsbetätigung bei Bewegung des Kolbens innerhalb der Gehäusebohrung hervorruft; mit einem Ventilteil, das verschiebbar innerhalb der Kolbenbohrung angebracht ist und bei Bewegung das Anlegen der Bremsen dadurch einleitet, daß die Verbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung gedrosselt und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Druckkammer geöffnet wird, wodurch der Kolben innerhalb der Gehäusebohrung bewegt wird, wobei das Ventilteil einen Steg enthält, der mit der Kolbenbohrung zu-

   sammen die Kommunikation zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung drosselt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (60,86, 9o) einen Abschnitt (6 2) mit erstem Durchmesser, einen Abschnitt (64) mit zweitem Durchmesser und einen Rücksprung (66) zwischen den beiden Abschnitten enthält, wobei der erste Abschnitt einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt besitzt und der zweite Abschnitt und der Rücksprung mit der Kolbenbohrung (3o) die Kommunikation zwischen der Einlaßöffnung (16) und der Auslaßöffnung (2o) drosseln.
2. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksprung (66) eine Kegelstumpffläche (7o) umfaßt, die vom zweiten Abschnitt (64) zum ersten Abschnitt (62) unter einem Winkel von ca. 3o°, bezogen auf das Ventilteil, verläuft.
3. 3. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksprung eine zylindrische Nut (88) in der Nähe des zweiten Abschnittes (64) und eine Kegelstumpffläche (7o) umfaßt,die von der zylindrischen Nut zum ersten Abschnitt (62) unter einem Winkel von ca. 3o°, bezogen auf das Ventilteil, verläuft.
4. 4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksprung eine im wesentlichen gekrümmte Fläche (92) umfaßt, welche an den ersten Abschnitt (62) unter einem Winkel von ca. gleich oder weniger als 6o° anschließt und an den zweiten Abschnitt (64) unter einem Winkel von im wesentlichen gleich oder mehr als 7o°, bezogen auf das Ventilteil, anschließt.

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5. 5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,daß der erste Abschnitt (6 2) einen Durchmesser aufweist, der geringfügig kleiner als derjenige der Kolbenbohrung (3o) ist und mit dieser die Kommunikation zwischen der Einlaßöffnung (16) und der Auslaßöffnung (2o) drosselt.

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