DE3217060A1

DE3217060A1 - Steuerventil fuer eine hydraulische lenkbremsanlage eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE3217060A1
Application number: DE19823217060
Authority: DE
Inventors: Joseph 5472 Plaidt Pickenhahn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1982-11-25
Also published as: IN156811B; GB2098291B; GB2098291A

Description

Steuerventil für eine hydraulische Lenkbremsanlage eines Fahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine hydraulische Lenkbremsanlage eines Fahrzeuges, das je ein Paar vordere und hintere Räder, Radsätze oder Ketten hat, die im folgenden einfach als Vorder- bzw. Hinterräder bezeichnet werden, und bezieht sich insbesondere auf ein Steuerventil für die hydraulischen Vorderradbremsen eines Fahrzeuges mit getrennt betätigbaren hydraulischen Hinterradbremsen.

Bestimmte Fahrzeuge, insbesondere landwirtschaftliche Schlepper und Baufahrzeuge, haben unabhängig voneinander betätigbare hydraulische Hinterradbremsen, damit das Lenken durch Bremsen des einen oder des anderen Hinterrades durchgeführt oder unterstützt werden kann. Solche Fahrzeuge haben üblicherweise zwei getrennte Bremspedale, die je einen Hauptzylinder betätigen, von denen jeder auf eine der Hinterradbremsen wirkt. Mit einem mechanischen Verbindungsglied lassen sich die beiden Bremspedale gemeinsam betätigen, wenn, beispielsweise beim Fahren auf einer Straße, mit beiden Hinterradbremsen zusammen gebremst werden soll. Im Hinblick auf ihre Benutzung auf öffentlichen Straßen können solche Fahrzeuge zusätzlich mit hydraulischen Vorderradbremsen ausgestattet

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sein. Dann ist es wünschenswert, daß sich die Vorderradbremsen mit einer selbsttätigen Vorrichtung außer Betrieb setzen lassen, wenn die Hinterradbremsen zum Lenken des Fahrzeuges getrennt benutzt werden. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 3 459 000 bekannt. Diese Vorrichtung ist jedoch sehr verwickelt aufgebaut und daher teuer in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein wirtschaftlich herstellbares Steuerventil zu schaffen, das beim getrennten Betätigen der Hinterradbremsen eines Fahrzeuges die Vorderradbremsen selbsttätig außer Betrieb setzt.

Gemäß einem Lösungsgedanken der Erfindung hat ein Steuerventil für die Zufuhr von hydraulischem Fluid aus zwei getrennt betätigbaren Hauptzylindern zu Vorderradbremsen in einer hydraulischen Lenkbremsanlage eines Fahrzeuges eine erste und eine zweite Einlaßöffnung, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Einlaßkammer in Verbindung stehen, eine erste und eine zweite Auslaßöffnung, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Auslaßkammer in Verbindung stehen, ein erstes Ventil, das sich zum Herstellen der Verbindung zwischen der ersten Einlaßkammer und der ersten Auslaßkammer öffnen und zum Unterbrechen dieser Verbindung schließen läßt, ein zweites Ventil, das sich zum Herstellen der Verbindung zwischen der zweiten Einlaßkammer und der zweiten Auslaßkammer öffnen und zum Unterbrechen dieser Verbindung schließen läßt, und ein die erste Auslaßkammer von der zweiten Auslaßkammer trennendes Steuerglied, das in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen den Auslaßkammern verstellbar ist und dasjenige Ventil schließt, das der Auslaßkammer mit dem höheren Druck zugeordnet i st.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerglied ein in einer Bohrung im Gehäuse des Steuerventils

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verschiebbarer Kolben. Der Kolben ist von einer Feder in eine stabile Mittelstellung vorgespannt, in der aus entgegengesetzten Seiten des Kolbens herausragende Zapfen sowohl das erste als auch das zweite Ventil geöffnet halten. Wenn der Druckunterschied zwischen den Auslaßkammern einen vorbestimmten Betrag übersteigt, bewegt sich der Kolben gegen die Vorspannkraft der Feder und schließt dasjenige Ventil, das der Auslaßkammer mit dem höheren Druck zugeordnet ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerventil von besonders einfachem Aufbau und hat als einziges bewegliches Steuerglied einen Kolben, der getrennten Bremskreisen zugeordnete getrennte Ventile betätigt. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung läßt sich besonders einfach unter Verwendung eines Ventilgehäuses herstellen, das eine im Querschnitt kreisrunde Bohrung aufweist, die eine einzige Stufe zwischen einem Abschnitt von relativ großem Durchmesser und einem Abschnitt von relativ kleinem Durchmesser hat. Aule Bauteile des Steuerventils können in die gestufte Bohrung eingebaut werden, so daß die Fertigung eines besonders einfach aufgebauten und billigen Steuerventils vereinfacht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer einzigen schematischen Zeichnung näher erläutert, die einen axialen Schnitt durch ein Steuerventil gemäß der Erfindung zeigt.

Das dargestellte Steuerventil 1 hat ein Gehäuse 2 mit einer Bohrung 3, die aus einem Abschnitt 4 von verhältnismäßig großem Durchmesser und einem Abschnitt -5 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser zusammengesetzt ist. Die Abschnitte 4 und 5 sind durch eine Stufe oder Schulter 6 getrennt. Zur Vereinfachung der Fertigung erstreckt sich von der Außenseite des Gehäuses 2 zum Abschnitt 5 von kleinerem Durchmesser der

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Bohrung 3 ein Durchlaß 7 von kleinem Durchmesser, der jedoch für die Betätigung des Steuerventils 1 keine Rolle spielt. Die Bohrung 3 könnte als Sackbohrung mit einer Stirnwand ausgebildet sein, die ein Ende des Abschnittes 5 von kleinerem Durchmeser verschließt.

In das Gehäuse 2 sind für den Anschluß an das Gehäuseinnere eine erste Einlaßöffnung 8, eine erste Auslaßöffnung 9, eine zweite Einlaßöffnung 10 und eine zweite Auslaßöffnung 11 eingearbeitet.

Im Ende der Bohrung 3 sitzt ein erster Verschlußstopfen 12, der O-Ringe 13 trägt, welche gegen die Wand des Abschnitts 5 von kleinerem Durchmesser der Bohrung 3 abdichten. Der Verschlußstopfen 12 weist eine eine erste Einlaßkammer 14 bildende Bohrung auf, die mit der ersten Einlaßöffnung 8 über einen radialen Durchlaß 15 und eine Umfangsnut 16 im Verschlußstopfen 12 in Verbindung steht. Am Verschlußstopfen ist ein Ventilsitz 17 befestigt, durch den in der ersten Einlaßkammer 14 ein beim gezeigten Beispiel als Kugel ausgebildeter Ventilkörper 18 unverlierbar gehalten ist, welcher von einer in der ersten Einlaßkammer 14 angeordneten Feder zum Ventilsitz 17 hin vorgespannt ist.

Das entsprechend der Zeichnung linke Ende der Bohrung 3 ist mit einem zweiten Verschlußstopfen 20 verschlossen, der von einem Feder- bzw. Sprengring 21 in Stellung gehalten ist und O-Ringe 13A trägt, die gegen die Wand des Abschnitts 4 von größerem Durchmesser der Bohrung 3 abdichten. Im Verschlußstopfen 20 ist eine zweite Einlaßkammer 14A ausgebildet, in der, ähnlich wie beim Verschlußstopfen 12, ein als Kugel ausgebildeter Ventilkörper 18A und eine Ventilfeder 19A von einem Ventilsitz 17A unverlierbar gehalten sind. Die zweite Einlaßkammer 14A und die zweite Einlaßöffnung 10 sind durch einen radialen Durchlaß IbA und eine Umfangsnut 16A ständig miteinander verbunden.

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In der Nähe der Schulter 6 ist im Abschnitt 5 von kleinerem Durchmesser der Bohrung 3 ein Steuerglied 22 in Gestalt eines Kolbens verschieblich angeordnet. Das Steuerglied 22 wird normalerweise in der gezeichneten Stellung, in der seine linke Stirnfläche 23 in einer Ebene mit der Schulter 6 liegt, von einer Druckfeder 24 gehalten, die zwischen einer Zwischenscheibe 25 und einem mit Flansch versehenen Bauteil 26 eingespannt ist. Die Zwischenscheibe 25 liegt an der Schulter an, das Bauteil 26 am rechten Ende des Verschlußstopfens 20 und an einem Flansch 27, der an einem Zapfen 28 ausgebildet ist, welcher in das Steuerglied 22 eingeschraubt ist. Der Abstand zwischen dem Flansch 27 und der Stirnfläche 23 des Steuergliedes 22 ist mittels der Schraubverbindung zwischen dem Zapfen 28 und dem Steuerglied 22 zumindest annähernd auf den gleichen Betrag wie der Abstand zwischen der Schulter 6 und der rechten Stirnfläche des Verschlußstopfens 20 einstellbar. Somit ist das Steuerglied 22 unter normalen Betriebsbedingungen von der Druckfeder 24 zumindest annähernd in der gezeichneten Stellung gehalten.

In der Bohrung 3 sind beiderseits des Steuergliedes 22 eine erste und eine zweite Auslaßkammer 29 bzw. 30 ausgebildet. In Nuten im Steuerglied 22 sind O-Ringe 31 angeordnet, die ein Verschieben des SteuergliPdes ?2 im Abschnitt 5 von kleinerem Durchmesser dor Bohrung, 3 unter HeibehaJ tung der FJuicitrennung zwischen den Auslaßkammern 29 und 30 ermöglichen.

Die beiden Einlaßöffnungen 8 und 10 sind an getrennte hydraulische Hinterrad-Bremskreise eines Fahrzeuges anschließbar, die beiden Auslaßöffnungen 9 und 11 in ähnlicher Weise an zugehörige hydraulische Vorderrad-Bremskreise. Die Auslaßöffnungen 9 und 11 sind mit den Vorderradbremsen auf derselben Fahrzeugseite wie die den Einlaßöffnungen 8 und 10 entsprechenden Hinterradbremsen oder, zur diagonalen oder X-förmigen Aufteilung der Gesamtbremsanlage, mit den Bremsen der diametral gegenüberliegenden Räder verbindbar.

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In der gezeichneten Stellung des Steuergliedes 22 ist der Ventilkörper 18A durch den Zapfen 28 in genügendem Abstand von seinem Ventilsitz 17A gehalten und der Ventilkörper 18 ist von seinem Ventilsitz 17 durch den mit dem Steuerglied starr verbundenen Zapfen 32 ferngehalten. In der linken Stirnfläche des Bauteils 26 und/oder in der rechten Stirnfläche des Verschlußstopfens 20 sind radiale Nuten ausgebildet, und zwischen dem Bauteil 26 und der Bohrung 3 besteht radiales Spiel, so daß, wenn der Ventilkörper 18A in genügendem Abstand vom Ventilsitz 17A gehalten ist, eine unbehinderte Verbindung zwischen der zweiten Einlaßkammer 14A und der zweiten Auslaßkammer 30 hergestellt ist. Wenn der Ventilkörper 18 genügenden Abstand von seinem Ventilsitz 17 hat, besteht in ähnlicher Weise eine unbehinderte Verbindung zwischen der ersten Einlaßkammer 14 und der ersten Auslaßkammer 29.

Wenn somit die beiden Bremspedale des Fahrzeuges zusammen betätigt und folglich beide hydraulische Hinterrad-Bremskreise gleichzeitig unter Druck gesetzt werden, werden den beiden Einlaßöffnungen 8 und 10 zumindest annähernd gleiche Drücke zugeführt und es strömt hydraulisches Fluid von den Einlaßöffnungen 8 und 10 über die zugehörigen Einlaßkammern 14 und 14A und Auslaßkammern 29 und 30 zu den Auslaßöffnungen 9 und 11. Dementsprechend wird hydraulisches 'Fluid an die Vorderradbremsen des Fahrzeuges abgegeben und der Druck in den Bremskreisen nimmt entsprechend zu. Unter diesen Bedingungen bleiben die Drücke in den Auslaßkammern 29 und 30 im wesentlichen gleich, und das Steuerglied 22 behält die gezeichnete Stellung im wesentlichen bei.

Um sicherzustellen, daß die beiden Einlaßöffnungen 8 und 10 bei einer gemeinsamen Betätigung der Bremspedale zumindest annähernd gleiche Drücke erhalten, sind die zu den Bremspedalen gehörenden Hauptzylinder vorzugsweise durch eine Fluiddruck-Ausgleichleitung miteinander verbunden und zu

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diesem Zweck vorzugsweise entsprechend der GH-PS 1 211 047 ausgebildet.

Wenn die Bremspedale des Fahrzeuges nicht miteinander verbunden sind und zum Bremsen nur eines der Hinterräder nur das zugehörige eine Bremspedal betätigt wird, wird hydraulischer Bremsdruck nur der einen Einlaßöffnung 8 oder 10 zugeführt.

Wenn Druck der Einlaßöffnung 8 zugeführt wird, wird Fluid aus der Einlaßöffnung 8 über die Einlaßkammer 14, die Auslaßkammer 29 und die Auslaßöffnung 9 zu einander Vorderradbremsen geleitet. Bevor jedoch die betreffende Vorderradbremse angelegt ist, entsteht wegen Bremsbacken-Rückstellfedern, Reibung etc. ein kleiner Gegendruck, der nicht durch einen entsprechenden Druck in der Auslaßkammer 30 ausgeglichen wird. Somit wird am Steuerglied 22 ein Differentialdruck erzeugt, der das Steuerglied 22 entsprechend der Zeichnung nach links bewegt, wobei letzterer die Zwischenscheibe 25 von der Schulter 6 abhebt und die Druckfeder 24 zusammendrückt. Diese Bewegung verstellt den Zapfen 32 nach links und ermöglicht es der Feder 19, den Ventilkörper 18 an den Ventilsitz 17 anzulegen, wodurch die Einlaßkammer 14 von der Auslaßkammer getrennt wird. Durch ein weiteres Ansteigen des der Einlaßöffnung 8 zugeführten Bremsdruckes wird der Ventilkörper am Ventilsitz 17 nur noch fester in Anlage gehalten, und es wird keiner der Vorderradbremsen ein Bremsbetätigungsdruck zugeleitet.

Wenn das andere Bremspedal betätigt und hydraulischer Druck nur der Einlaßöffnung 10 zugeführt .wird, kommt es in der Auslaßkammer 30 anfänglich zu einem ähnlichen Druckanstieg und es wird ein Differentialdruck erzeugt, der das Bestreben hat, das Steuerglied 22 nach rechts zu bewegen. Sobald der Differentialdruck ausreichend groß ist, bewegt sich das

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Steuerglied 22 nach rechts und der Flansch 27 legt ,sich an das Bauteil 26 an, welches er nach rechts verstellt und dabei die Druckfeder 24 zusammendrückt. Diese Bewegung des Zapfens 28 ermöglicht es, daß der Ventilkörper 18A von der Feder 19A an seinen Ventilsitz 17A angelegt wird. Dementsprechend wird die Fluidverbindung zwischen der unter Druck gesetzten Einlaßöffnung IO und der zugehörigen Auslaßöffnung 11 unterbrochen.

Die beschriebene Ausführungsform ist von verhältnismäßig einfachem Aufbau, weil sie sich zum Öffnen und Schließen getrennter, zwei voneinander völlig unabhängigen Bremskreisen zugeordneter Ventile auf ein einziges Steuerglied 22 verläßt, das von einer einzelnen Druckfeder 24 in Stellung gehalten ist. Ein Fluidübergang zwischen den Bremskreisen wird durch die O-Ringe 31 verhindert. Wenngleich ferner das Gehäuse 2 des Steuerventils 1 besonders einfach ausgebildet ist und nur eine einzige Stufe bzw. Schulter 6 zwischen einem Bohrungsabschnitt 4 von relativ großem Durchmesser und einem Bohrungsabschnitt 5 von relativ kleinem Durchmesser aufweist, wird eine symmetrische Arbeitsweise des Steuerventils 1 erreicht, weil die Ventilkörper 18 und 18A mittels eines Fluiddruckuntersohiedes geöffnet und geschlossen werden, der auf zwei Stirnflächen von gleicher wirksamer Fläche des Steuergliedes 22 einwirkt, und trotz der auf entgegengesetzten Seiten des Steuergliedes 22 unsymmetrischen Bohrung 3, in der die Bauteile angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche :

1J Steuerventil für die Zufuhr von hydraulischem Fluid aus zwei getrennt betätigbaren Hauptzylindern zu Vorderradbremsen in einer hydraulischen Lenkbremsanlage eines Fahrzeuges, mit einer ersten und einer zweiten Einlaßöffnung, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Einlaßkammer in Verbindung stehen, einer ersten und einer zweiten Auslaßöffnung, die mit einer ersten bzw. zweiten Auslaßkammer in Verbindung stehen, einem ersten Ventil, das sich zum Herstellen der Verbindung zwischen der ersten Einlaßkammer und der ersten Auslaßkammer öffnen und zum Unterbrechen dieser Verbindung schließen läßt, und einem zweiten Ventil, das sich zum Herstellen der Verbindung zwischen der zweiten Einlaßkammer und der zweiten Auslaßkammer öffnen und zum Unterbrechen dieser Verbindung schließen läßt, dadurch gekennzeichnet , daß ein die erste Auslaßkammer (29) von der zweiten Auslaßkammer (30) trennendes Steuerglied (22) in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen den Auslaßkarnmern (29,30) verstellbar ist und dasjenige Ventil (17,18 oder 17A.18A) schließt, das der Auslaßkammer (29 oder 30) mit dem höheren Druck zugeordnet ist.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Steuerglied (22) ein in einer Bohrung (3) im Gehäuse (2) des Steuerventils (l) verschiebbarer Kolben ist.

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3. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Bohrung (3) gestuft ist und einen Abschnitt (4) von größerem Durchmesser und einen Abschnitt (5) von kleinerem Durchmesser hat, wobei der Kolben (22) im Abschnitt (5) von kleinerem Durchmesser verschiebbar ist und eine der Querschnittsfläche des Abschnitts (5) gleiche wirksame Fläche hat, die zu beiden Auslaßkammern (29,30) hin freiliegt.
4. Steuerventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet , daß die Bohrung (3) an jedem ihrer Enden mit einem Verschlußstopfen (12,20) verschlossen ist und die Einlaßkammern (14,14A) von Bohrungen in den zugehörigen Verschlußstopfen (12,20) gebildet sind.
5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (22) durch Federkraft in eine Mittelstellung zwischen den Auslaßkammern (29,30) vorgespannt ist, in der mit ihm fest verbundene Zapfen (28,32) die Ventilkörper (18,18A) jedes Ventils (17,18 bzw. 17A,18A) in genügendem Abstand vom zugehörigen Ventilsitz (17 bzw. 17A) halten.
6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch g'e k e η η zeichnet , daß der Kolben (22) von einer einzigen Druckfeder (24) in seine Mittelstellung vorgespannt ist und eine Bewegung des Kolbens (22) in jeder axialen Richtung zu einer Zusammendrückung der Druckfeder (24) führt.