-
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Drucksteuerventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Ein derartiges Drucksteuerventil ist aus der US-PS 40 49 323 bekannt.
-
Bei einer in der GB-PS 20 76 091 beschriebenen und dargestellten Konstruktion ist das Drucksteuerventil als eigenständiges Element ausgebildet und muß über besondere Leitungen mit dem Bremshauptzylinder in Verbindung gebracht werden. Dies verhindert eine kompakte Ausgestaltung des Gesamtsystems einschließlich Drucksteuerventil und Bremshauptzylinder. Das Drucksteuerventil selbst ist zwar relativ kompakt ausgestaltet, erfordert jedoch ein Auseinandernehmen des gesamten Systems, wenn die beiden Drucksteuerventilmechanismen ausgetauscht oder gewartet werden müssen. Dieselben Nachteile ergeben sich bei der Lösung gemäß der DE-OS 28 38 280.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei Gewährleistung einer wirksamen Ausnutzung der auf das Bremspedal aufgebrachten Kraft und der ausreichenden Minderung des den Hinterradbremsen zugeführten Druckes, eine hydraulische Drucksteuerventilanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfacher und kompakter Ausbildung im Zusammenhang mit dem Bremshauptzylinder ein leichtes Entnehmen der senkrecht angesetzten Ventilmechanismen ermöglicht, um diese auszutauschen oder zu warten.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Entsprechend dieser Lösung befindet sich der Steuerkolben in einer Umfangswand des Bremshauptzylinders so, daß dieser parallel zur Achse des Bremshauptzylinders ausgerichtet ist. Innerhalb der entsprechenden Bohrung ist dieser mit Abschnitten verschiedenen Durchmessers versehene Steuerkolben verschiebbar. Eine Steuerung der senkrecht angeordneten Ventilmechanismen über die Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers dieses Steuerkolbens erfolgt über die Beaufschlagung von deren Steuerglied, indem dieses Steuerglied an der Umfangswand des Steuerkolbens anliegt. Dies ermöglicht ein einfaches senkrechtes Ansetzen, d. h. Anschrauben der Ventilmechanismen an das Gehäuse des Hauptzylinders, so daß diese Ventilmechanismen leicht zur Wartung entnommen werden können.
-
Das Ventilglied des Drucksteuerventils bewegt sich bei Axialverschiebung des im Normalfall druckausgeglichenen Steuerkolbens zwangsweise in Richtung des Trennens vom entsprechenden Ventilsitz, welcher auf dem Differentialkolben ausgebildet ist, wenn ein Ausfall in einem der Druckkreise auftritt. So ist es möglich, den Druck des dem Hinterrad mit intakter Bremse zugeführten Strömungsmittels ausreichend anzuheben. Die Sicherheit des Fahrzeuges kann so gewährleistet werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
-
Fig. 1 ein Fahrzeugbremssystem mit einer hydraulischen Drucksteuerventilanordnung und
-
Fig. 2 eine Längsschnittansicht der hydraulischen Drucksteuerventilanordnung der Fig. 1.
-
In Fig. 1 umfaßt ein Tandembremshauptzylinder 1 zwei Kolben 2 und 3 zum Erzeugen von Druck in Druckräumen 4 und 5. Beim Niederdrücken eines Bremspedals 6 wird das in dem Druckraum 4 unter Druck stehende Strömungsmittel direkt in einen Bremszylinder eines linken Vorderrades 7 und über ein Drucksteuerventil 9 einer Drucksteuerventilanordnung 8 einem Bremszylinder eines rechten Hinterrades 10 zugeführt. Das im Druckraum 5 unter Druck stehende Strömungsmittel wird direkt einem Bremszylinder eines rechten Vorderrades 11 und über ein weiteres Drucksteuerventil 9 a der Drucksteuerventilanordnung 8 einem Bremszylinder eines linken Hinterrades 12 zugeführt.
-
Der Tandemhauptzylinder 1 umfaßt ein Gehäuse 13, welches gemäß Fig. 2 im Bodenabschnitt eine Längsbohrung 14 aufweist. Ein Steuerkolben 15 wird von der Längsbohrung 14 aufgenommen, ist in der Bohrung in der Richtung der Pfeile A und B verschiebbar und bildet zwei abgedichtete Kammern 16 und 17 an entgegengesetzten Endabschnitten der Längsbohrung 14. Die Kammer 16 steht über einen Durchlaß 18 mit dem Druckraum 4 und die Kammer 17 über einen Durchlaß 19 mit dem Druckraum 5 in Verbindung. An dem Endabschnitt des Steuerkolbens 15, der in die Kammer 16 ragt, ist ein konischer Abschnitt 21 vorgesehen, welcher zwischen einem Endabschnitt 22 kleinen Durchmessers und einem Innenabschnitt 23 großen Durchmessers ausgebildet ist. In gleicher Weise ist auf dem anderen Endabschnitt (dem rechten Endabschnitt bei Betrachtung der Fig. 2) des Steuerkolbens 15, der in die Kammer 17 ragt, ein konischer Abschnitt 25 zwischen einem Endabschnitt 26 kleinen Durchmessers und einem Innenabschnitt 27 großen Durchmessers ausgebildet. Der Steuerkolben 15 ist druckausgeglichen.
-
Für das Vorspannen des Steuerkolbens in die neutrale Stellung ist ein Federmechanismus vorgesehen, welcher bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei Ringflanschen 28 und 29 gebildet ist, die an dem Abschnitt 22 kleinen Durchmessers vorgesehen sind. Zwei ringförmige Halter 30 und 31 sind zwischen den Flanschen 28 und 29 vorgesehen. Eine Feder 32 verläuft zwischen den Haltern 30 und 31. Normalerweise stößt der Halter 30 am Flansch 28 und an dem inneren Ende eines Stopfens 33 an, welcher das linke Ende der Längsbohrung 14 verschließt. Der Halter 31 stößt am Flansch 29 und an einer Ringschulter an, die in der Längsbohrung 14 ausgebildet ist und zum Stopfen 33 gerichtet ist. Eine Ausnehmung 35 ist im Stopfen 33 ausgebildet, damit eine Bewegung des Steuerkolbens 15 nach links (bei Betrachtung der Fig. 2) möglich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Halter 30 und 31 vom sogenannten aufgeteilten Typ und bestehen aus zwei halbkreisförmigen Stücken. Alternativ ist der Ringflansch 28 abnehmbar durch ein Schraubengewinde am Steuerkolben 15 befestigt. Wenn der Steuerkolben 15 aus der neutralen Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, verschoben wird, versucht die Feder 32 den Steuerkolben 15 in die neutrale Stellung zurückzubringen.
-
Die Drucksteuerventile 9 und 9 a sind gleich ausgebildet, so daß nachfolgend nur das Drucksteuerventil 9 beschrieben wird. Gleiche Teile beim Drucksteuerventil 9 a sind mit denselben Bezugszeichen versehen, jedoch mit dem Zusatz a.
-
Das Drucksteuerventil 9 umfaßt ein Gehäuse 36, welches mit einem Schraubgewinde im Gehäuse 13 befestigt ist. Ein Stufenkolben 37 wirkt als ein Differentialkolben, welcher vom Gehäuse 36 aufgenommen wird und in Richtung der Achse des Drucksteuerventils 9 verschiebbar ist, und zwar senkrecht zur Achse der Längsbohrung 14 in Richtung der Pfeile C und D. Der Stufenkolben 37 teilt das Innere des Gehäuses 36 in zwei Kammern 38 und 39 auf. Die Kammer 38 steht permanent mit der Kammer 16 des Gehäuses 13 über eine im Gehäuse 36 befindliche Öffnung 40 und eine im Gehäuse 13 befindliche Öffnung 41 in Verbindung. Eine Durchgangsbohrung 42 ist im Stufenkolben 37 ausgebildet, um dadurch eine Strömungsmittelpassage zu bilden. Die Kammer 39 ist durch eine Kappe 43 geschlossen, welche auf das Gehäuse 36 aufgeschraubt ist. Ein Abschnitt 45 großen Durchmessers des Stufenkolbens 37 wird verschiebbar von einer in der Kappe 43 befindlichen Bohrung 44 aufgenommen, so daß die Kammer 39 in eine Luftkammer 391 und eine Strömungsmittelkammer 392 aufgeteilt ist, welche in der Bohrung 44 ausgebildet und auf die Endfläche des Abschnittes 45 großen Durchmessers des Stufenkolbens 37 gerichtet ist. Ein Ringflansch 46 ist am Abschnitt 45 großen Durchmessers des Stufenkolbens 37 ausgebildet. Eine Schraubenfeder 47 verläuft zwischen dem Ringflansch 46 und einer Ringschulter auf dem Gehäuse 36, um den Stufenkolben 37 in Richtung des Pfeiles C vorzuspannen, so daß der Ringflansch 46 normalerweise an einer Ringschulter 48 der Kappe 43 anstößt. An einer Endfläche eines Abschnittes 49 kleinen Durchmessers des Stufenkolbens 37 und an dem oberen Ende der Durchgangsbohrung 42 ist ein Ventilsitz 491 ausgebildet. Der Ventilsitz 491 wirkt mit einem Ventilabschnitt 50 zusammen, welcher integriert mit einem zylindrischen Abschnitt 51 ausgebildet ist, um ein Ventilglied 52 zu bilden. Eine Vielzahl von Öffnungen 53 ist an einem Flanschabschnitt des Ventilgliedes 52 vorgesehen, welches den Ventilabschnitt 50 und den zylindrischen Abschnitt 51 integriert verbindet. Das Ventilglied 52 wird durch eine Schraubenfeder 61 in Richtung auf den Ventilsitz 491 vorgespannt. Normalerweise befindet sich der Ventilabschnitt 50 im Abstand vom Ventilsitz 491.
-
Ein Steuerglied 56 ist in das Gehäuse 36 eingesetzt und in Richtung der Pfeile C und D verschiebbar. Das Steuerglied 56 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 57, welcher verschiebbar mit dem Gehäuse 36 im Eingriff steht. Weiterhin umfaßt das Steuerglied 56 einen vorstehenden Abschnitt 59, dessen äußeres Ende im Normalbetrieb am Innenabschnitt 23 großen Durchmessers des Steuerkolbens 15 neben dem konischen Abschnitt 21 anstößt. Die Schraubenfeder 61 befindet sich zwischen dem Ventilglied 52 und dem Steuerglied 56, um das Ventilglied 52 in Richtung auf den Ventilsitz 491 in Richtung des Pfeiles C vorzuspannen und um das Steuerglied 56 in Richtung auf den Steuerkolben 15 in Richtung des Pfeiles D vorzuspannen. Eine Schraubenfeder 58 befindet sich zwischen dem unteren Ende des Steuergliedes 56 und einem Ringhalter 55, welcher einen Dichtring 54 hält. Der Dichtring 54 dichtet einen Bohrungsabschnitt kleinen Durchmessers des Gehäuses 36 ab, welcher verschiebbar den Abschnitt 59 kleinen Durchmessers des Stufenkolbens 37 aufnimmt. Eine Vielzahl von Öffnungen 60 sind im Steuerglied 56 vorgesehen. Normalerweise stößt der zylindrische Abschnitt 51 des Ventilglieds 52 gegen den Ringhalter 55. Weiterhin sind ein Vorsprung 62 an der Außenfläche des zylindrischen Abschnittes 51 des Ventilgliedes 52 und ein Vorsprung 63 an der Innenfläche des zylindrischen Abschnittes 57 des Steuergliedes 56 ausgebildet, der mit dem Vorsprung 62 so zusammenwirkt, daß, wenn das Steuerglied 56 sich in Richtung des Pfeiles D bewegt, das Ventilglied 52 vom Steuerglied 56 getragen wird, um sich in Richtung des Pfeiles D zu bewegen. Im nichtbetätigten Zustand des Drucksteuerventils 9 gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist zwischen einer Ringschulter 64 auf einem diametralen Schritt zwischen den Abschnitten 49 und 45 kleinen und großen Durchmessers des Steuerkolbens 37 und dem Gehäuse 36 zum Beschränken der Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 37 ein Abstand l vorgesehen. Der Abstand l ist kleiner als der Radialunterschied h zwischen den Abschnitten 23 und 22 großen und kleinen Durchmessers des Steuerkolbens 15. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 sind bei 65 Dichtungsringe eingebaut.
-
Im normalen Betriebszustand ist der in den Druckräumen 4 und 5 des Tandemhauptzylinders 1 durch Niederdrücken des Bremspedals 6 erzeugte Druck gleich. So ist der Druck in der Kammer 16 gleich dem Druck in der Kammer 17 und der Steuerkolben 15 bleibt in der neutralen Stellung, in der die Steuerglieder 56 und 56 a jeweils an die Abschnitte 23 und 27 großen Durchmessers des Steuerkolbens 15 anstoßen. Das unter Druck stehende Strömungsmittel in der Kammer 16 wird über die Öffnung 41, die Kammer 38, die Öffnungen 60 im Steuerglied 56, die Öffnungen 53 im Ventilglied 52, den Spalt zwischen dem Ventilabschnitt 50 des Ventilgliedes 52 und dem Ventilsitz 491 am Stufenkolben 37, die Durchgangsbohrung 42 im Stufenkolben 37, die Strömungsmittelkammer 392 in der Kappe 43 und eine nichtdargestellte Leitung, die am Innengewindeabschnitt 431 der Kappe 43 angeschlossen ist, dem rechten Hinterrad 10 zugeführt.
-
Wenn der Druck in der Kammer 16 durch weiteres Niederdrücken des Bremspedals 6 zunimmt, bewegt sich der Stufenkolben 37 aufgrund des Querschnittsunterschiedes im Druckaufnahmebereich der Abschnitte 45 und 49 großen und kleinen Durchmessers des Stufenkolbens 37 graduell in Richtung des Pfeiles D und gegen die Federkraft der Schraubenfeder 47. Bei einem vorbestimmten Schaltdruck gelangt der Ventilsitz 491 auf dem Stufenkolben 37 mit dem Ventilabschnitt 50 des Ventilgliedes 52 in Berührung und unterbricht die Druckversorgung des Bremszylinders des Hinterrades 10.
-
Danach nimmt der dem Hinterrad 10 zugeführte Druck mit einer reduzierten Rate im Vergleich zur Druckzunahme in der Kammer 16 oder dem dem Vorderrad 7 zugeführten Druck zu, wenn der Ventilsitz 491 wiederholt mit dem Ventilabschnitt 50 des Ventilgliedes 52 in Berührung gelangt oder sich von diesem trennt. So kann das Blockieren des Hinterrades 10 wirksam verhindert werden.
-
Beim Loslassen der Bremsen wird zunächst der Druck in dem Druckraum 4 verringert, so daß der Druck in der Kammer 38 abnimmt. Der Druck in der Strömungsmittelkammer 392 wirkt auf den Ventilabschnitt 50 und verschiebt das Ventilglied 52 gegen die Kraft der Schraubenfeder 61 nach oben, wodurch der dem Hinterrad 10 zugeführte Druck abnimmt. Schließlich überwindet die Schraubenfeder 47 den Druck in der Strömungsmittelkammer 392, um den Stufenkolben 37 nach unten zu verschieben.
-
Das Drucksteuerventil 9 a arbeitet auf gleiche Weise und steuert den dem Bremszylinder des linken Hinterrades 12 zugeführten Druck.
-
Wenn ein Ausfall auftritt, wie eine Strömungsmittelleckage beispielsweise in dem Druckkreis zu den Rädern 11 und 12, kann der Druck in der Kammer 17 nicht wirksam angehoben werden, wenn der Tandemhauptzylinder 1 betätigt wird. Der Steuerkolben 15 bewegt sich in Richtung des Pfeiles A gegen die Kraft der Feder 32 aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den Kammern 16 und 17. Der vorstehende Abschnitt 59 des Steuergliedes berührt dann aufgrund der Verschiebung des Steuerkolbens 15 den Abschnitt 22 kleinen Durchmessers des Steuerkolbens 15. Das Steuerglied 56 bewegt sich aufgrund der Kraft der Schraubenfeder 58 um den Abstand h in Richtung des Pfeiles D. Der Stufenkolben 37 kann sich nicht in Richtung des Pfeiles D über den Abstand l hinaus verschieben. Da der Abstand l kleiner ist als der Abstand h, kann der Ventilsitz 491 des Stufenkolbens 37 nicht mit dem Ventilabschnitt 50 des Ventilgliedes 52 in Berührung gelangen, so daß die Verbindung zwischen der Kammer 38 und der Strömungsmittelkammer 392 über die Durchgangsbohrung 42 permanent aufrechterhalten wird, obwohl der Schaltdruck in der Kammer 38 ausreichend überschritten wird. Der dem Hinterrad 10 zugeführte Druck ist gleich dem dem Vorderrad 7 zugeführten Druck. Als Resultat kann die Bremskraft am Hinterrad 10 im Vergleich zum normalen Betriebszustand erhöht werden. So ist es möglich, die Abnahme der insgesamt wirksamen Bremskraft zu kompensieren, die durch den Ausfall im anderen Druckkreis auftritt.
-
Wenn ein Ausfall im an dem Druckraum 4 und den Rädern 7 und 10 angeschlossenen Druckkreis auftritt, verschiebt sich der Steuerkolben 15 zum Beaufschlagen der Bremsen in Richtung des Pfeiles B. Das Drucksteuerventil 9 a arbeitet gleicherweise dahingehend, den zum Bremszylinder des Hinterrades 12 zugeführten Druck nicht zu unterbrechen.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform bildet der Stufenkolben 37 mit den Abschnitten 49 und 45 kleinen und großen Durchmessers den Differentialkolben. Weiterhin sind auf dem Steuerkolben 15 die Abschnitte 23 und 27 großen Durchmessers, die Abschnitte 22 und 26 kleinen Durchmessers und die konischen Abschnitte 21 und 25 ausgebildet, um die Steuerglieder 56 und 56 a bei Axialverschiebung des Steuerkolbens 15 radial zu verschieben. Die gleiche Wirkung kann jedoch durch Ringnuten erzielt werden, die im Abschnitt großen Durchmessers des Steuerkolbens ausgebildet sind, wobei der Boden jeder Nut den Abschnitt kleinen Durchmessers bildet, welcher mit dem Abschnitt großen Durchmessers durch einen gekrümmten Flächenabschnitt verbunden ist. Weiterhin steht bei einer solchen Ausführungsform das Ventilglied 52 mit dem Steuerglied 56über die Vorsprünge 62 und 63 im Eingriff. Solche Vorsprünge können jedoch durch zwei oder mehr winkelmäßig beabstandete und axial verlaufende Schlitze ersetzt sein, die in Ventilglied 52 und Steuerglied 56 ausgebildet sind. Stifte, die an dem anderen der beiden Glieder befestigt sind, werden verschiebbar von den jeweiligen Schlitzen aufgenommen.