DE3040282C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 23 10 383 ist ein Druck-Rückhalteventil für Kraftfahrzeuge mit Scheibenbremsen an der Vorderachse und Trommelbremsen an der Hinterachse bekannt, das den Ausgangs­ druck in Abhängigkeit vom Eingangsdruck moduliert.

Da die Rückstellkräfte bei Trommelbremsen wesentlich größer sind als bei Scheibenbremsen, soll durch die bekannte Anordnung eine Bremsdrucksteuerung in der Weise vorgenommen werden, daß der Bremsdruck an den Scheiben­ bremsen erst dann wirksam wird, wenn der Ansprechdruck der Trommelbremsen erreicht ist. Zu diesem Zweck ist in einer Ausführungsform zwischen dem Hauptzylinder und den Scheibenbremsen ein Drucksteuerventil mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse und einem Einlaß und einem Auslaß eingesetzt, in dem ein von einer Hauptfeder in Richtung Einlaß kraftbeaufschlagter Ventilkolben dichtend geführt ist, der in der unbe­ tätigten Ruhelage an einem Gehäuseanschlag anliegt. Der Ventilkolben ist mit einem oder mehreren axialen Durchlaßkanälen versehen. Im Einlaß befindet sich ein durch eine Hilfsfeder am Ventilkolben gelagerter Federteller, durch den die Durchlaßkanäle verschlossen sind, wenn die beiden Teile aneinander zur Anlage ge­ bracht sind.

Bei einer eingangsseitigen Drucksteigerung sind die Durchlaßkanäle zunächst offen, so daß die Druckver­ hältnisse im Einlaß und im Auslaß einander entsprechen. Beim Erreichen einer ersten Schaltschwelle reicht die durch den Eingangsdruck auf den Ventilteller ausgeübte Kraft zur Überwindung der Kraft der Hilfsfeder aus, so daß der Ventilteller am Ventilkolben zur Anlage kommt und die Durchlaßkanäle schließt. Der Druck im Auslaß bleibt nun bei weiterer Drucksteigerung konstant, bis die auf die wirksame Fläche des Ventilkolbens ausgeübte Kraft die Kraft der relativ stark ausgelegten Hauptfeder überwinden kann. Von dieser zweiten Schaltschwelle an wird der Ventilkolben mit dem angelegten Ventilteller verschoben, so daß eine Volumenverminderung und ein Druckaufbau im Auslaß stattfindet, durch den die Scheiben­ bremsen betätigt werden.

Bei der beschriebenen Vorrichtung muß die Federrate der Hauptfeder sehr groß sein. Dies hat zur Folge, daß die Hauptfeder innerhalb enger Toleranzgrenzen liegen muß, da sich ansonsten der zweite Schaltpunkt erheblich verschieben könnte. Durch die steile Kraft-Weg-Kennlinie der Hauptfeder ist auch eine genaue Maßhaltigkeit der mit ihr in axialer Richtung in Kontakt tretenden Teile, wie Gehäuse und Ventilkolben, erforderlich. Ferner ist es bei dem be­ kannten Druck-Rückhalteventil nachteilig, daß die Dichtungen des Ventilkolbens bei Druckschwankungen oberhalb der zweiten Schaltschwelle ständig in Bewegung sind, wodurch sich ein entsprechend hoher Dichtungsver­ schleiß einstellt.

Aus der GB 12 58 733 ist ein gattungsgemäßes Drucksteuerventil bekannt, bei welchem jedoch der Ausgangsdruck bei Druckabbau im Einlaß erst dann zurück­ gehen kann, wenn der Einlaßdruck bereits deutlich niedriger ist als der Druck im Auslaß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes, exakt schaltendes Drucksteuerventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die erste Ventileinrichtung bei einlaßseitigem Druckabbau bereits öffnet, wenn der Eingangsdruck dem Ausgangsdruck entspricht und bei dem Verschiebungen der Schaltschwelle durch Federun­ genauigkeiten weitgehend ausgeschlossen sind.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Wenn zwischen einem Einlaß und einem Auslaß ein Ventil­ sitz am Gehäuse angeformt ist, an den Schließflächen eines Ventilkolbens anlegbar sind, gelangt man zu einer vorteilhaften Ausführungsform, bei welcher der Ventil­ kolben nur eine beliebig klein einstellbare Bewegung bis zum Erreichen der ersten Schaltschwelle ausführt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventil­ kolben mindestens auf einem Teil seiner Länge mit einer in einen Einlaßraum mündenden Bohrung ver­ sehen, wobei die Bohrung gegenüber dem Einlaßraum von einem Sitzventil verschlossen ist, über das seiner­ seits eine Verbindung zwischen Einlaßraum und Auslaß­ raum herstellbar ist, so daß eine fertigungstechnisch leicht zu beherrschende, kostengünstige zweite Ventil­ anordnung entsteht, insbesondere wenn ein Kugelsitz­ ventil eingesetzt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in Fig. 1 bis Fig. 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Schnitt eines ersten Ausführungs­ beispiels,

Fig. 2 ein Druckdiagramm und

Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites Aus­ führungsbeispiel.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse, mit 2 ein Einlaß, mit 3 ein Auslaß, mit 4 ein Einlaßraum und mit 5 ein Aus­ laßraum bezeichnet. Das Schnittbild zeigt ferner einen Ventilkolben 6, dessen eine Stirnfläche 7 in den Einlaßraum 4 hineinragt und an einer Druckfeder 8 und einem, als Anschlag wirkenden Spreizelement 30 gelagert ist. Der Ventilkolben 6 weist in seinem weiteren Ver­ lauf eine kegelige Fläche 9 auf, die im Zusammen­ wirken mit einem am Gehäuse 1 angeformten Ventilsitz 10 eine erste Ventilanordnung bildet. Der dem Einlaß­ raum 4 abgewandte Bereich des Ventilkolbens 6 ist so im Gehäuse 1 geführt, daß Durchlaßkanäle 11 gebildet werden. In die dem Einlaßraum 4 zugewandte Stirnfläche 7 des Steuerkolbens 6 ist eine Sackbohrung 12 einge­ bracht, in der durch einen Absatz ein Ventilsitz 13 für eine Ventilkugel 14 gebildet ist. Die Ventilkugel 14 wird in der dargestellten Ruhelage durch eine Druckfeder 15 gegen den Ventilsitz 13 gedrückt. Der Ventilkolben 6 weist ferner vom Auslaßraum 5 aus­ gehende Radialbohrungen 16 auf, welche in dem Bereich der Sackbohrung 12 mit größerem Durchmesser münden.

Die dem Einlaßraum 4 abgewandte Stirnfläche 17 des Steuerkolbens 6 liegt in der Ruhelage an einem Hilfs­ kolben 18, der durch Gehäusevorsprünge 19 geführt ist und in einen Raum 20 hineinragt, der über einen An­ schluß 21 eine Verbindung zu einem drucklosen Rück­ laufbehälter 22 aufweist. Der Hilfskolben 18 ist durch eine Druckfeder 23 in Richtung zum Einlaßraum 4 kraftbeaufschlagt. Zwischen den Gehäusevorsprüngen 19 ist ein Dichtring 24 angeordnet, der den Einlaß­ raum 5 und den Raum 20 druckmitteldicht vonein­ ander trennt.

In der dargestellten Ruhelage des Drucksteuerventils in der im Einlaßraum 4 kein Druck herrscht, befinden sich alle Teile in der gezeichneten Stellung. Wird über den Einlaß 2 ein Eingangsdruck P _E in den Einlaß­ raum 4 eingesteuert, so gelangt dieser vorbei am Ventilsitz 10 in den Auslaßraum und zum Auslaß 3. Der Ausgangsdruck P _A , der in diesem Betriebszustand dem Eingangsdruck entspricht, pflanzt sich ferner über die Durchlaßkanäle 11 fort und beaufschlagt die Stirnfläche 25 des Hilfskolbens 18. Bei einem be­ stimmten Eingangsdruck reicht die auf den Hilfs­ kolben 18 ausgeübte Kraft aus, die Kraft der Druck­ feder 23 zu überwinden, so daß der Hilfskolben 18 in den Raum 20 verschoben wird. Durch die Kraft der Druckfeder 8 wird der Ventilkolben 6 dieser Bewegung so lange folgen, bis die kegelige Fläche 9 am Ventil­ sitz 10 zur Anlage gebracht ist. In diesem Moment ist eine erste Schaltschwelle erreicht, von der an der Ausgangsdruck auch dann konstant bleibt, wenn eine weitere Erhöhung des Eingangsdrucks erfolgt, da alle Verbindungen zwischen Einlaß 2 und Auslaß 3 unterbrochen sind.

Wenn der Eingangsdruck ein bestimmtes Niveau erreicht hat, wird die auf die Ventilkugel 14 ausgeübte Kraft so groß, daß die Kraft der Druckfeder 15 überwunden wird. Nun strömt Druckmittel vom Einlaßraum 4 vorbei am Ventilsitz 13 und gelangt über die Radialbohrungen 16 in den Auslaßraum 5 und zum Auslaß 3. Durch das Abheben der Ventilkugel 14 vom Ventilsitz 13 ist eine zweite Schaltschwelle definiert. Steigt der Eingangs­ druck nun weiter an, so wird auch der Ausgangsdruck proportional in einem Verhältnis erhöht, das im wesentlichen durch die Abmessungen des Ventilsitzes 13 und die Federrate der Druckfeder 15 bestimmt ist.

Bei einer Druckabsenkung im Einlaßraum 4 bleibt die Ventilkugel 14 in Anlage am Ventilsitz 13. Der Druck im Auslaßraum 5 bleibt so lange konstant, bis eine Druck­ gleichheit im Einlaßraum 4 und im Auslaßraum 5 erreicht ist. Bei weiterer Druckabsenkung im Einlaßraum 4 hebt die kegelige Fläche 9 vom Ventilsitz 10 ab, so daß eine Verbindung zwischen Einlaßraum 4 und Auslaßraum 5 herge­ stellt ist. Bis zum vollständigen Druckabbau entspricht der Ausgangsdruck unmittelbar dem Eingangsdruck.

Die Kennlinie des beschriebenen Drucksteuerventils ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist mit P _E der Eingangsdruck und P _A der Ausgangsdruck bezeichnet. Der durchgezogene Teil der Kennlinie gibt die Druckverhältnisse beim Druckaufbau im Einlaßraum 4 wieder, während die strich­ punktierte Kennlinie für eine Druckabsenkung im Ein­ laßraum maßgeblich ist. Entsprechend den vorstehenden Funktionserläuterungen wächst der Ausgangsdruck P _A bis zur ersten Schaltschwelle wie der Eingangsdruck P _E an, bis ein Eingangsdruck P _{E 1} erreicht ist. Der dem Ein­ gangsdruck P _{E 1} zugeordnete Ausgangsdruck P _{A 1} ist gleich groß. Nun legt sich die kegelige Fläche 9 des Ventilkolbens 6 an den Ventilsitz 10 an. Der Eingangs­ druck P _E kann nun bis zu einem Betrag P _{E 2} gesteigert werden, ohne daß der Betrag des Ausgangsdrucks P _{A 1} eine Veränderung erfährt. Nun öffnet das Ventil 13, 14, so daß auch der Ausgangsdruck P _A weiter ansteigen kann. Zwischen den Eingangsdrücken P _{E 2} und P _{E 4} weist der Ausgangsdruck P _A jeweils eine konstante Differenz P _{E 2}-P _{E 1} zum Eingangsdruck P _E auf.

In dem Diagramm ist angenommen, daß bei einem Ein­ gangsdruck P _{E 4} eine Drucksenkung im Einlaßraum 4 einsetzt. Der Ausgangsdruck P _A möge in diesem Punkt den Wert P _{A 2} angenommen haben. Da beide Ventilan­ ordnungen 9, 10; 13, 14 geschlossen sind, kann der Eingangsdruck P _E bis auf einen Wert P _{E 3} abgebaut werden, ohne daß der Ausgangsdruck P _{A 2} fällt. In diesem Punkt sind Ausgangsdruck P _{A 2} und Eingangsdruck P _{E 3} gleich. Bei einer weiteren Senkung des Eingangs­ drucks P _E öffnet die Ventilanordnung 9, 10 und verharrt in dieser Stellung, bis ein völliger Druckausgleich im Ventil hergestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist einen Ventil­ kolben 6 mit einer durchgehenden, in den Auslaßraum 5 mündenden Bohrung 12 auf. Der Ventilkolben ist durch Vorsprünge 26 im Gehäuse 1 geführt und weist ein ver­ jüngtes Ende 27 auf, welches in einem gleitbar im Ge­ häuse 1 angeordneten Ringkolben 28 gelagert ist. Der Rinkolben 28 liegt in der dargestellten Ruhelage mit seiner dem Auslaßraum 5 zugewandten Stirnfläche 29 an einem als Anschlag wirkenden Spreizelement 30. Die zweite Stirnfläche 31 des Ringkolbens 28 bildet ein Lager für eine Druckfeder 32, die sich ihrerseits an den Vorsprüngen 26 des Ventilkolbens 6 abstützt. Im Bereich der Druckfeder 32 bildet der Ventilkolben 6 mit dem Ringkolben 28 einen Ringraum 33, der über einen Anschluß 21 eine Verbindung zu einem drucklosen Rück­ laufbehälter 22 aufweist. Die Druckfeder 15 ist einer­ seits an der Ventilkugel 14 und andererseits an einem weiteren Spreizring 34 gelagert.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist nach­ folgend näher erläutert, wobei wiederum vom druck­ losen Zustand ausgegangen wird, bei dem alle Teile die dargestellte Lage einnehmen. Beim Druckaufbau im Einlaßraum 4 strömt Druckmittel über den Ventilsitz 10, die Radialbohrungen 16 in die Bohrung 12 und ge­ langt über den Auslaßraum 5 zum Auslaß 3. Der in der Anordnung befindliche Druck wirkt auf die nun wirk­ same Fläche 35 des Ventilkolbens 6 und versucht, diesen zum Auslaßraum 5 zu verschieben. Der im Aus­ laßraum 5 befindliche Druck beaufschlagt jedoch gleich­ falls die Stirnfläche 29 des Ringkolbens 28 und ver­ schiebt ihn in entgegengesetzter Richtung. In diesem Zustand gleiten die Kolben 6, 28 in entgegenge­ setzter Richtung aneinander vorbei, bis die kegelige Fläche 9 des Ventilkolbens 6 am Ventilsitz 10 zur An­ lage kommt. Nun ist die erste Schaltschwelle erreicht, in der sämtliche Durchgänge vom Einlaß 2 zum Auslaß 3 gesperrt sind. Eine weitere Druckerhöhung im Einlaßraum 4 kann sich erst dann zum Auslaßraum 5 fortpflanzen, wenn das erreichte Druckniveau so groß ist, daß es die Ventilkugel 14 gegen die Kraft der Druckfeder 15 ver­ schiebt und ein Druckmitteldurchgang zwischen dem Ventilsitz 13 und der Ventilkugel 14 hergestellt wird. In diesem Betriebszustand ist die zweite Schaltschwelle des Drucksteuerventils erreicht. Entsprechend den Ab­ messungen des Ventilsitzes 13 und der Federrate der Druckfeder 15 wird fortan bei weiterer Drucksteigerung der Eingangsdruck um einen bestimmten Betrag vermindert an den Auslaß 3 weitergeleitet.

Bei einer Druckabsenkung im Einlaßraum 4 bleibt der Ausgangsdruck P _A so lange unverändert, bis der Ausgangs­ druck P _A unterschritten wird. Nun öffnet die Ventil­ anordnung 9, 10, so daß bis zum Erreichen der Ausgangs­ lage ein ständiger Druckausgleich zwischen Eingangsraum 4 und Ausgangsraum 5 hergestellt ist.

Claims (6)

1. Drucksteuerventil zur Modulation eines Ausgangsdruckes, insbesondere eines Radzylinderdruckes, in Abhängigkeit von einem Eingangsdruck mit einer durch eine elastische Einrichtung in Öffnungsrichtung vorgespannten ersten Ventileinrichtung zur Vorgabe einer ersten Schaltschwelle und einer zweiten, durch ein Federelement in Schließstellung vorgespannten Ventileinrichtung zur Vorgabe einer zweiten Schaltschwelle, wobei die erste Ventileinrichtung vom Eingangsdruck in Schließrichtung und die zweite Ventileinrichtung vom Eingangsdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist und wobei die Schaltüberdeckung der beiden Ventileinrichtungen positiv ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil einen Hilfskolben (18; 28) aufweist, der vom Ausgangsdruck belastet die elastische Einrichtung (23; 32) komprimiert.

2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Einlaß (2) und einem Auslaß (3) ein Ventilsitz (10) am Gehäuse (1) angeformt ist, an den Schließflächen (9) eines Ventilkolbens (6) anlegbar sind.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (6) mindestens auf einem Teil seiner Länge mit einer in einen Einlaßraum (4) mündende Bohrung (12) versehen ist, daß die Bohrung (12) gegenüber dem Einlaßraum (4) von einem Sitzventil (13, 14, 15) verschiebbar ist und daß über das Sitzventil (13, 14, 15) eine Verbindung (12, 16) zwischen Einlaßraum (4) und Auslaßraum (5) herstellbar ist.

4. Drucksteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventil (13, 14, 15) ein Kugelsitzventil ist.

5. Drucksteuerventil nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Hilfskolbens (18) größer als der Hub des Ventilkolbens (6) bemessen ist.

6. Drucksteuerventil nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Einlaßraum (4) abgewandte Ende des Ventilkolbens (6) dichtend in einem Ringkolben (28) geführt ist, der sich seinerseits federnd am Ventilkolben (6) abgestützt und an einem Anschlag (30) gegengelagert ist.