DE1244505B - Steuerventil - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F16k

Deutsche Kl.: 47 g -29

Nummer: 1 244 505

Aktenzeichen: L 41323 XII/47 g

Anmeldetag: 24. Februar 1962

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein einfach wirkendes, vorzugsweise hydraulisches Stellglied, insbesondere eine Bremse.

Bei der Konstruktion eines mit pneumatischem oder hydraulischem Druck wirkenden Bremssystems für Fahrzeuge od. dgl. soll dem Fahrer des Fahrzeuges ein »Gefühl« für die richtige Wirkung des Bremssystems gegeben werden; mit anderen Worten, es ist wichtig, Vorkehrungen zu treffen, die dem Fahrer die Möglichkeit geben, die Kraft zu beurteilen, mit der die Bremsen angezogen werden. Darüber hinaus ist es wichtig, das Verschlußstück des Steuerventils ohne ein spezielles Entlastungsventil zu Beginn der Öffnungsbewegung zu entlasten. Die erste Bedingung, dem Fahrer des Fahrzeuges ein »Gefühl« für die Kraft zu geben, mit der die Bremsen angelegt werden, wird von bekannten Steuerventilen bereits erfüllt.

Bei einem bekannten Steuerventil für ein einfach wirkendes, vorzugsweise hydraulisches Stellglied, insbesondere eine Bremse, mit einem Gehäuse, das eine axiale Bohrung besitzt, in die je eine Einlaß- und Rücklauföffnung sowie eine zum Stellglied führende Leitung einmünden, und mit einem in Schließrichtung unter Federdruck stehenden, mit einem ortsfesten Sitz zusammenwirkenden Verschlußteil, der in der geschlossenen Stellung die Verbindung von der Einlaßöffnung zum Stellglied trennt, während das Stellglied über einen hohlen Stößel mit der Rücklauföffnung verbunden ist, welcher Verschlußteil beim Niederdrücken des hohlen Stößels unter Trennung der Verbindung zwischen Stellglied und Rücklauföffnung vom Sitz abgehoben wird und dabei den Druckmittelweg von der Einlaßöffnung zum Stellglied freigibt, wird durch Rillen Druckmittel auf die Rückseite des Verschlußteiles geleitet. Dadurch vermag sich auf der Rückseite des Verschlußteiles ein Druck aufzubauen, der bei der Betätigung des Steuerventils eine entsprechende Gegenkraft ausübt, so daß die Bedienungsperson des Steuerventils ständig gegen den rückseitig entstehenden Druck das Ventil zu bewegen hat und damit weiß, welcher Druck der Bremse zugeführt wird. Dieses bekannte Steuerventil umfaßt jedoch ein zusätzliches Entlastungsventil für den Verschlußteil, was nicht nur die Konstruktion kompliziert, sondern darüber hinaus die Störanfälligkeit des Ventils erhöht.

Ferner ist ein Steuerventil, insbesondere Druckluft-Bremsventil, für Kraftfahrzeugbremsen bekannt, das ohne eigenes Entlastungsventil den Verschlußteil zu Beginn der Öffnungsbewegung dadurch entlastet, Steuerventil

Anmelder:

Lambert Brake Corporation,

St. Joseph, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Mentzel und Dipl.-Ing. W. Dahlke,

Patentanwälte,

Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Als Erfinder benannt:
Osborn Arthur Kershner,
St. Joseph, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. März 1961 (92 608) - -

daß die bei geöffnetem Ventil plan aufeinanderliegenden Gegenflächen von Stößel und Ventilteller in der Schließlage unter einem spitzen Winkel geringer Größe gegeneinandergeneigt sind. Dieses bekannte Steuerventil erübrigt zwar ein eigenes Entlastungsventil für den Verschlußteil, vermittelt dem Fahrer jedoch kein »Gefühl«, mit welchem Druck die Bremsen angelegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil mit einfacher Entlastung bei Beginn der Öffnungsbewegung zu schaffen, das gleichzeitig eine fühlbare Gegenkraft bewirkt.

Diese Aufgabe wird bei einem Steuerventil der besagten Art dadurch gelöst, daß der Verschlußteil eine etwa axial gerichtete Bohrung aufweist, die einen hinter dem Verschlußteil liegenden, durch

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diesen abgeschlossenen Raum mit der Einlaßöffnung verbindet, wenn der Verschlußteil vom Sitz abgehoben ist und mit der Rücklauföffnung verbindet, wenn der Stößel vom Verschlußteil abgehoben ist.

Durch diese Anordnung steht die auf der Rückseite des Verschlußteils liegende Kammer vor der Betätigung des Ventils mit der Rücklauföffnung in Verbindung, so daß der Verschlußteil anfänglich schnell und leicht ohne einen wesentlichen Widerstand durch das Druckmedium heruntergedrückt werden kann, während sich erst nach der ersten Öffnung des Verschlußteils auf dessen Rückseite ein Druck aufbaut.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils dargestellt. In dieser Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Bremssystems mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil, F i g. 2 einen Schnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Steuerventil,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein geöfnetes Ventil in größerem Maßstab und

F i g. 4 den gleichen Teilschnitt durch das Ventil, jedoch in einer anderen, während des Bremsens auftretenden Stellung.

Das in F i g. 1 dargestellte Bremssystem 10 besitzt ein Steuerventil 12, ferner eine Hochdruckpumpe 14, die mit einem Behälter 16 verbunden ist und über eine Druckleitung 18 mit dem Einlaß 20 des Steuerventils 12 in Verbindung steht. Dazu gehört eine Bremse 22 bekannter Bauart. Der Betätigungszylinder 24 dieser Bremse ist durch eine Leitung 26 mit einer Auslaßöffnung 28 des Steuerventils 12 verbunden.

Das Ventil 12 selbst besitzt ein Gehäuse 30 mit den Öffnungen 20 und 28. Eine weitere Öffnung 32 steht über eine Rücklaufleitung 34 mit dem Behälter 16 in Verbindung.

Im Gehäuse 30 ist eine axiale Bohrung 36 vorgesehen, die mit einer mit ihr fluchtenden Bohrung 38 geringeren Durchmessers verbunden ist. Diese Bohrung 38 geht in eine weitere, ebenfalls fluchtende Bohrung 40 mit noch geringerem Durchmesser über, die in eine Bohrung 42 mündet. Das eine Ende der axialen Bohrungen 36,38, 40 und 42 ist durch einen Stopfen 44 verschlossen, der durch einen Federring 46 befestigt ist. Ein hohler Stößel 48 ist axial beweglich in der Bohrung gelagert und weist einen die Bohrung 42 überragenden Endteil auf.

An einem Ende des Gehäuses 30 ist an diesem ein Deckel SO durch Schrauben 52 lösbar befestigt, der einen den Endteil des Stößels 48 umgebenden Hals 54 besitzt. Der in seinem Durchmesser verringerte äußere Endteil 56 des Stößels erstreckt sich durch den Hals 54 des Deckels 50 hindurch, ist jedoch durch eine Kappe 58 abgedeckt. Diese Kappe weist eine gewölbte Stirnwand 60 und eine zylindrische Seitenwand 62 auf, die in einem offenen Ende des Halses 54 beweglich gelagert ist. Der Hals 54 und die zylindrische Seitenwand 62 der Kappe 58 sind mit Flanschen 64 bzw. 66 versehen, die sich zur Begrenzung der Auswärtsbewegung der Kappe gegeneinanderlegen.

Der Stößel 48 ist normalerweise in einer angehobenen Stellung, wie in F i g. 2 dargestellt, durch eine Druckfeder 68 gehalten, die zwischen dem Boden der Bohrung 42 und einem Flansch 70 des Stößels angeordnet ist. Eine weitere Druckfeder 72 stützt sich gegen die entgegengesetzte Seite des Flansches 70 und einen von einem Federteller 74 getragenen Flansch. Dieser Federteller ist in der Nähe des äußeren Endes des Stößels vorgesehen und axial beweglich auf seinem äußeren Endteil 56 gelagert, so daß dieser sich axial zum Federteller und zur Kappe 58 relativ bewegen kann. Zur Begrenzung der Auswärtsbewegung des Federtellers 74 relativ ίο zum Stößel trägt dieser einen Sprengring 76.

Nach F i g. 2, 3 und 4 steht die Einlaßöffnung 20 mit einer Ringkammer 78 in der Bohrung 36 in Verbindung. Diese Ringkammer ist zwischen dem Stopfen 44 und einem Einsatz 80 gebildet, der in der Bohrung 38 angeordnet ist. Der Einsatz weist eine Mittelbohrung 82 auf, durch die sich der untere Endteil 84 des Stößels 48 verschiebbar erstreckt. Weiterhin weist der Einsatz 80 eine Gegenbohrung 86 auf, die mit der Kammer 78 in Verbindung steht. Querbohrungen 88 erstrecken sich von der Bohrung 86 zu einer äußeren Ringnut 90, die mit der Verbraucheröffnung 28 in Verbindung steht.

Der untere Endteil 84 des Stößels 48 besitzt einen inneren Kanal 92, der mit der Rücklauf öffnung 32 über Querbohrungen 94 in Verbindung steht, die mit einem Teil der Bohrung 40 in Verbindung stehen, der durch die Rücklauföffnung 32 durchschnitten ist. In der Kammer 78 ist ein Verschlußteil 96 axial verschiebbar angeordnet. Ein Ende dieses Verschlußteils 96 erstreckt sich axial in eine im Stopfen 44 vorgesehene Bohrung 98. Zwischen den Verschlußteil 96 und das Ende der Bohrung 98 ist eine Druckfeder 100 geschaltet, um den Verschlußteil in eine angehobene Stellung zu drücken.

Der Verschlußteil 96 trägt einen äußeren Ringflansch 102 an seinem oberen Ende, der eine Oberfläche 104 zur Anlage an einem flachen ringförmigen Ventilsitz 106 (Fig. 3) aufweist, der am Einsatz 80 vorgesehen ist.

Zwischen dem unteren Ende 108 des Stößels 48 und dem oberen Ende des Verschlußteils 96 entsteht ein Zwischenraum, wenn sich der Stößel in seiner angehobenen Stellung befindet. Auf diese Weise steht der Kanal 92 im Stößel mit dem Kanal 86 und der Verbraucheröffnung 28 in Verbindung, so daß der Betätigungszylinder 24 der Bremse 22 mit der Rücklaufleitung 34 verbunden ist.

Das untere Ende 108 des Stößels 48 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise abgeschrägt, um eine Ventilfläche zu bilden. Der Verschlußteil 96 weist eine zentral gelegene, einwärts konisch ausgebildete Dichtfläche 110 auf, die mit dem unteren Ende 108 des Stößels, zusammenwirkt. Um das Steuerventil zu öffnen, wird der Stößel 48 niedergedrückt. Während der Anfangsbewegung des Stößels 48 wird der Zwischenraum zwischen dem Ende 108 des Stößels und der Dichtfläche 110 des Verschlußteils 96 geschlossen, so daß der Rücklauf versperrt ist. Eine weitere Abwärtsbewegung des Stößels 48 hebt den Verschlußteil 96 vom Ventilsitz 106 ab (F i g. 3), um eine Verbindung zwischen der Einlaß- und der Verbraucheröffnung 20 bzw. 28 herzustellen und die Bremse mit Druckmittel zu beschicken.

Zum Niederdrücken des Stößels 48 dient ein Pedal 112, das durch einen Stift 114 schwenkbar an einem aufwärts gerichteten Arm 116 des Deckels 50 angeordnet ist. Eine mit der Kappe 58 in Berührung

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stehende Rolle 118 wird von einem Stift 120 getragen, der sich zwischen zwei Augen erstreckt, die vom Pedal vorstehen.

Um dem Fahrer des Fahrzeuges ein Gefühl für die richtige Wirkung der Bremse oder eines anderen durch dieses Ventil gesteuerten Verbrauchers zu geben, ist der Verschlußteil 96 mit einem engen Kanal 124 versehen, der im wesentlichen axial zwischen den Flächen 104 und 110 verläuft. Dadurch kann die hinter dem kolbenartigen Verschlußteil 96 ίο liegende Bohrung 98 mit Druckmittel angefüllt werden, das den gleichen Druck aufweist wie das, das in den Kanal 86 eindringt. Wenn das Ventil gemäß Fig. 3 geöffnet ist, bedeckt das Ende 108 des Stößels einen wesentlichen Teil der Mittelfläche des oberen Endes des Verschlußteils 96, der mit der Rücklauföffnung 32 in Verbindung steht. Daraus ergibt sich, daß die Fläche des oberen Endes des Verschlußteils 96, die von dem Druckmedium beaufschlagt wird, geringer ist als die Fläche des unteren Endes des Verschlußteils einschließlich der unteren Fläche des Flansches 102. Auf diese Weise addiert sich der Druck, der sich in der Bohrung 98 hinter dem Verschlußteil ausbildet, zu der Kraft der Federn 68 und 100 und zwingt den Verschlußteil 96 und den Stößel 48 in die in F i g. 4 dargestellte Stellung, in der das Ventil geschlossen ist. Ist das Ventil auf diese Weise geschlossen worden, so wird die weitere Zuführung von Druckmittel von der Hochdruckpumpe 14 aus unterbrochen, um eine Überbeanspruchung der Bremse 22 zu verhindern.

Wenn sich der Stößel 48 und der Verschlußteil 96 aus der in F i g. 3 dargestellten offenen Stellung in die in F i g. 4 gezeigte geschlossene Stellung während des Bremsens bewegen, wird das Pedal 112 normalerweise in einer annähernd unbeweglichen Stellung vom Fahrer gehalten. Dadurch werden die Kappe 58 und der Federteller 74 ebenfalls in einer etwa unbeweglichen Stellung gehalten, so daß der Stößel axial relativ zum Federteller verschoben wird, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Auf diese Weise wird die Feder 72 progressiv zusammengedrückt, und die von dem Fahrer wahrgenommene, daraus resultierende Gegenkraft wird ansteigen. Die Größe dieser Kraft steht in einem direkten Verhältnis zu dem Druck, der zur Betätigung der Bremse benutzt wird, so daß dem Fahrer der Druck angezeigt wird, der die Bremse angelegt hat.

Der Zwischenraum zwischen dem Ende des Stößels 48 und dem Verschlußteil 96 wird durch einen verstellbaren Anschlag 126 eingestellt, der vom Deckel 50 getragen wird (Fig. 1 und 2).

Wenn die Bremse 22 angelegt werden soll, wird das Pedal 112 vom Fahrer in üblicher Weise niedergedrückt. Für eine geringere Bremsung kann das Pedal von seiner voll angehobenen, in F i g. 1 und 2 dargestellten Stellung aus in eine in F i g. 3 gezeigte, etwas tiefer liegende Stellung niedergedrückt werden, was den Stößel 48 abwärts zwingt, so daß dieser den Verschlußteil 96 in die in F i g. 3 dargestellte geöffnete Stellung verschiebt. Vor dem Öffnen des Ventils 96 ist der Kanal 86 entleert, da er mit der Rücklauföffnung 32 in Verbindung steht, ebenso die Bohrung 98.

Vor dem Öffnen des Ventils 96 wird der Rücklauf durch das Anlegen der Ventilfläche 108 an die Dichtfläche 110 verschlossen. Beim Öffnen des Ventils 96 fließt das Druckmittel von der Öffnung 20 durch die Kammer 78 und die Verbraucheröffnung 28 zum Betätigungszylinder 24 der Bremse.

Ist der Bremszylinder 24 mit Druckmittel beschickt und steigt der Druck in der Nähe des Kanals 124 im Verschlußteil 96 an, so fließt das Druckmittel durch den Kanal 124, so daß sich der Druck in der Bohrung 98 aufbaut oder progressiv ansteigt, und zwar in Übereinstimmung mit dem zu dem Bremszylinder übertragenen Druck und in dem Grad, mit dem die Bremse angelegt wird. Als Ergebnis dieses Differentialkolbeneffektes, der hervorgerufen wird, wenn sich das Ende 108 des Stößels 48 gegen den Verschlußteil 96 legt, hebt sich dieses und kehrt in seine geschlossene Stellung zurück, wenn der Druck in der Bohrung 98 ansteigt. Belaßt der Fahrer das Pedal 112 in der in F i g. 3 dargestellten, etwas heruntergedrückten Stellung, so werden sich der Verschlußteil 96 und der Stößel 48 aufwärts relativ zur Kappe 58 und zum Federteller 74 (F i g. 4) bewegen, bis das Ventil 96 vollständig geschlossen ist. Durch diesen Vorgang wird die Druckfeder 72 zusammengedrückt. Diese Feder ist wesentlich stärker und schwerer als die Federn 68 und 100 zusammen. Ist das Ventil 96 vollkommen geschlossen, umfaßt der vom Fahrer wahrgenommene Gegendruck die durch die teilweise zusammengepreßte Feder 72 hervorgerufene aufwärts gerichtete Kraft gegen die Kappe 58, und der Grad, bis zu dem diese Feder zusammengepreßt wird, entspricht dem Druck, der sich hinter dem Verschlußteil 96 entwickelt, und damit dem Druck, der zum Anlegen der Bremse verwendet worden ist.

Um stärker zu bremsen, braucht nur Pedal 112 weitergedrückt zu werden. Dann werden der Stößel und der Verschlußteil 96 wieder in ihre geöffnete Stellung bewegt. Dann wird die Bremse stärker angelegt, ein größerer Druck hinter dem Verschlußteil 96 aufgebaut und der Verschlußteil wieder in seine geschlossene Stellung verschoben. Gleichzeitig wird die Feder 72 weiter zusammengepreßt, so daß der Gegendruck, der vom Fahrer wahrgenommen wird, weiter ansteigt. Um die Bremse zu lösen, ist der Druck auf das Pedal 112 zu mindern, damit die Feder 68 den Stößel 48 vom Verschlußteil 96 abhebt und dadurch den Bremszylinder mit dem Rücklauf verbindet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für ein einfach wirkendes, vorzugsweise hydraulisches Stellglied, insbesondere eine Bremse, mit einem Gehäuse, das eine axiale Bohrung besitzt, in die je eine Einlaß- und eine Rücklauföffnung sowie eine zum Stellglied führende Leitung einmünden, und mit einem in Schließrichtung unter Federdruck stehenden, mit einem ortsfesten Sitz zusammenwirkenden Verschlußteil, der in der geschlossenen Stellung die Verbindung von der Einlaßöffnung zum Stellglied trennt, während das Stellglied über einen hohlen Stößel mit der Rücklauföffnung verbunden ist, welcher Verschlußteil beim Niederdrücken des hohlen Stößels unter Trennung der Verbindung zwischen Stellglied und Rücklauföffnung vom Sitz abgehoben wird und dabei den Druckmittelweg von der Einlaßöffnung zum Stellglied freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil (96) eine etwa axial gerichtete Bohrung (124) aufweist, die einen hinter dem Verschlußteil (96) liegenden, durch

diesen abgeschlossenen Raum (98) mit der Einlaßöffnung (20) verbindet, wenn der Verschlußteil (96) vom Sitz (106) abgehoben ist und mit der Rücklauföffnung (32) verbindet, wenn der Stößel (48) vom Verschlußteil (96) abgehoben ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zur Bewegung des Stößels (48) dienenden Hebel (112) und dem Stößel selbst eine Feder (72) eingeschaltet ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Feder (68), die den

Stößel (48) in seine geöffnete, vom Sitz (110) abgehobene Stellung drückt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 099 813; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 820 611; französische Patentschriften Nr. 1 156 653, 191 034;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 47 ίο französischen Patent Nr. 807 196; USA.-Patentschriften Nr. 2 477 237, 2 718 876.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 610/264 7. 67 Bundesdruckerei Berlin