DE1755947B2

DE1755947B2 - Druckrückhalteventil für druckmittelbetätigbare. insbesondere hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE1755947B2
Application number: DE1755947A
Authority: DE
Inventors: Kenneth B. Bannister Mich. Swanson (V.St.A.)
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1967-08-31
Filing date: 1968-07-13
Publication date: 1974-05-16
Also published as: GB1192868A; DE1755947A1; FR1596506A; DE1755947C3; US3453029A

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckrückhalteventil für druckmittelbetätigbare, insbesondere hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem Ventilgehäuse und einer darin vorgesehenen Kam-

mer, mit der eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung in Verbindung stehen, ferner mit einem federbelasteten Ventilkörper, der ein auf einen Ventilsitz um die Einlaßöffnung aufsetzbares Dichtelement trägt und den Durchfluß zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung steuert, sowie mit einem Rückschlagventil für den Rückfluß von der Aulaß- zur Einlaßöffnung. Ein Druckrückhalteventil der vorstehend erläuterten Art ist bekannt (französische Patentschrift 1 438 906). Es dient dazu, bei einem mit Scheibenbremsen an den Vorderrädern und Trommelbremsen an den Himerrädern ausgestatteten Fahrzeug in der zu den — schon bei niedrigerem Druck als die Trommelbremsen ansprechenden — Scheibenbremsen führenden Bremsleitung den Druck bis zu einer bestimmten Druckhöhe langsamer ansteigen zu lassen als den den Trommelbremsen zugeführten Druck. Zu diesem Zweck weist dieses bekannte Rückhalteventil einen den Ventilkörper bildende, Differentialkolben auf, der in Richtung seiner Anlage an den Ventilsitz von der Kraft einer Feder sowie vom Auslaßdruck und in der Gegenrichtung von-: Einlaßdrutk beaufschlagt ist. Übersteigt die durch den Einlaßdruck erzeugte Kraft die in Schließrichtung wirkenden Kräfte, so hebt der Kolben kurzzeit:, von dem "Ventilsitz ab, so daß Bremsflüssigkeit \.-n der Einlaß- -ur Auslaßöffnung strömen kann. Dadurch steigt der Auslaßdruck an, wodurch der Kolben die Einlaßöffnung wieder verschließt.

Da die Federkraft konstant ist und der Auslaßdruck höchstens gleich schnell, in der Regel aber langsamer steigt als der Einlaßdruck, ist die Schließkraft nur bis zu einem vorbestimmten Wert des Einlaßdruckes größer als die durch den liinlaßdruck erzeugte Öffnungskraft. Wird dieser vorbestimmte Wert überschritten, so wird der Kolben dauernd gegen die Federwirkung offengehalten. Der Einlaßdruck ist dann gleich dem Auslaßdruck. Es wird somit dort ein Druckverlauf erreicht, bei dem sich proportional zum Einlaßdruck das Gefälle zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßdruck mit steigendem Einlaßdruck bis zum Wert Null verringert.

Dieses bekannte Druckrückhalteventil kann nur durch Veränderung der Differentialkolbenflächen an die bei den verschiedenen Kraftfahrzeugtypen unterschiedlichen Bremscharakteristiken angepaßt werden. Da dies aus Wirtschaftlichkeitsgründen allenfalls stufenweise erfolgen kann, bedeutet dies, daß eine genaue Abstimmung des Druckrückhalteventils auf einen bestimmten Kraftfahrzeugtyp in der Regel nicht möglich ist. Außerdem ist das bekannte Druckrückhalteventil auf Grund der Wahl des Differentialkolbenprinzips aufwendig.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,

ein Druckrückhalteventil der eingangs erläuterten Art konstruktiv zu vereinfachen und mit geringem Aufwand eine beliebig genaue Abstimmung seines Ansprechverhaltens auf gewünschte Druckcharakteristiken zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur zum steigenden Einlaßdruck proportionalen Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung bis zum Wert

einem ersten Bremsstadium anlegt, so daß bei einer weiteren Drucksteigerung eine Wechselwirkung ζλι-schen der Lage des Kolbens und der Spannung der Ventilfeder sich nicht mehr einstellt. Demzufolge ist 5 auch dort eine zum steigenden Einlaßdruck proportionale Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung bis zum Wert Null nicht vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Druckrückhalteventil ist

Null bei einem festgelegten Einlaßdruck die das io sehr einfach aufgebaut. So weist es beispielsweise zur Dichtelement an den Ventilsitz drückende Ventilfe- Steuerung der Druckdifferenz zwischen Einlaß und der sich auf ebiem in seiner Lage vom Druck in der Auslaß nur einen einzigen Ventilsitz auf und ist da-Kammer abhängigen Element abstützt, das sich bei her wenig störanfällig.

steigendem Kammerdruck in eine die Ventilfeder Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung er-

entiastende Richtung verstellt und das seinerseits 15 geben sich aus den Unteransprüchen, durch eine weitere Feder, deren Federkraft minde- *" Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfinstens gleich der der Ventilfeder is*, in eine die Ven- dung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung nätiJfeder belastende Richtung gedruckt ist. her erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Schließ- Fig. 1 den Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2

kraft, die das Dichtdement an die Einlaßöffnung 20 bei dem außer der Darstellung des erfindungsgemädrückt, nur durch den in der Kammer herrschenden ßen Ventils auch noch der Hauptzylinder, das Brems-Dnick und durch die Federkräfte bestimmt. Durch pedal und die Verbindungsleitungen zu den Bremeine Veränderung der Federkräfte, beispielsweise sen schematisch dargestellt sind, durch Austausch der Federn und oder durch Verän- F1 g. 2 eine Seitenansicht der gleichen Vorrichtung

derung der Vorspannung, kann jede gewünschte An- 25 in Richtung des Pfeiles 2 in F i g. 1 gesehen und jpRvhcharakteristik, z.B. eine bestimmte Neigung Fig. 3 den sich mit dem erfindungsgemäß ausge-

des Pruckanstieges in der Kammer, erzeugt werden. bildeten Druckrückhalteventil ergebenden Druckver-Bei geraden Federkennlinien erhält man s^mit ein Ii- lauf in Abhängigkeit vom Einlaßdruck, nearcs Absinken der Druckdifferenz zwischen Ein- Gemäß Fig. 1 und2 weist das Druckrückhalte-

laß- und Auslaßöffnung mit steigendem Einlaßdruck. 30 ventil ein Ventilgehäuse Il auf, an dem oben ein Es ist bereits ein Druckrückhalteventil vorgeschla- Schrägteil 12 vorgesehen ist. Seitlich am Ventilgegen worden (deutsches Patent 1630 642), bei dem häuse"ll sind außerdem zwei einander gegenüber ansicli die Ventilfeder auf einem Element abstützt, das geordnete Ansaizteile 13 und 14 vorgesehen. Eine in seiner Lage vom Druck in einer — in Sirömungs- Bohrung 15 führt von der Unterseite des Ventilgerichumg bei einer bremsbeiätigung gesehen — hinter 35 häuses zu dem Schrägteil 12. Im Schrägteil \l ist dem Ventilkörper befindlichen Raum abhängig ist. eine Einlaßöffnung 16 ausgebildet, die über schemawobei auf dieses Element ferner entgegen der Wir- tisch angedeutete Rohrleitungen 17 mit einem kuiiü der Ventilfeder die Kraft einer "weiteren Feder Hauptbremszylinder 18 verbunden ist. Im Hauptzyeimurkt. Diesem älteren Vorschlag liegt jedoch eine linder 18 wird der Druck durch ein herkömmliches andere Aufgabe zugrunde als dem Gegenstand der 40 Bremspedal 19 eines Kraftfahrzeugs erzeugt. Der Erfindung, nämlich ein Druckrückhalteventil mit Hauptzylinder 18 weist außerdem eine Auslaßleitung

20 auf, die zu zwei einander paarweise zugeordneten Bremsen des Kraftfahrzeuges, beispielsweise zu den an den Hinterrädern befindlichen Bremsen führt. Die

Diuckübersetzungsventil und die diesen Differential- 45 Vorderradbremsen können dabei Scheibenbremsen kolben entgegen der Wirkung üer Ventilfeder beauf- und die Hinterradbremsen Trommelbremsen sein, schlagende"Feder ist so ausgelegt, daß sie erst dann Das Druckrückhalteventil bewirkt dann, daß zuzusammensedrückt wird, wenn "das Druckrückhalte- nächst nur den Hinterradbremsen Bremsdruck zugeventil sich" bereits in seiner Offenstellung befindet. führt wird, bis die Kraft der Pückhaltefedern in den Eine zum steigenden Einlaßdruck proportionale Ver- 50 Trommelbremsen überwunden ist. rinüerung des Druckgefälles zwischen der Einiaßöff- Die Einlaßöffnung 16 ist von einem Ventilsitz 22

am oberen Ende der Bohrung 15 umgeben. In den Ansatzteilen 13 bzw. 14 sind zwei Auslässe 23 ausgebildet, durch welche die Verbindung mit den Vorderen anderes bereits vorgeschlagenes Druckrück- 55 radbremsen 24 hergestellt wird. Die Auslässe führen haltevcntil (deutsche Offcnlegungs"schrift 1 480 346) unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes 22 vorn obeweist ebenfalls in einem Gehäuse eine Kammer auf, ren Ende der Bohrung 15 nach außen. Zur Erleichtemit der eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung in Ver- rung des Anschlusses entsprechender Leitungen sind bindung stehen, ferner einen federbelasteten Ventil- sich konisch erweiternde Anschlußstücke 25 an den körper, der auf einem die Einlaßöffnung umeeben- 60 Auslaßöffnungen 16 bzw. 23 vorgesehen. In der den Ventilsitz aufsetzbar ist. Die Ventilfeder"stützt Bohrung 15 ist ein Kolben 26 verschiebbar, der an sich dabei auf einem in seiner Lage vom Druck in seinem oberen Ende eine Dichtung 27 tragt, welche der Kammer abhängigen Kolben ab, der seinerseits derart ausgestaltet ist, daß ihre Dichtungwirkung durch eine weitere Feder, deren Federkraft geringer größer wird, wenn von der Kammer 28 am oberen ist als die der Ventilfeder, in eine Richtung aedrückt 65 Ende der Bohrung 15 aus ein Druck auf sie ausgcuDt wird, in der die Ventilfeder belastet wird. Bei diesem wird. Mit der Kammer 28 stehen die Einlaliotrnung älteren Vorschlag ist jedoch für den Kolben ein An- 16 sowie die Auslaßöffnungen 23 111 Verbindung, schlag vorgesehen, an den sich der Kolben schon in Des weiteren ist am Kolben 26 auch eine untere

ein.Mn Druckübersetzungsventil baulich zu vereinige; . Dementsprechend ist das die Ventilfeder abstützende Element dort ein Differentiaikolben für das

nung und der Auslaßöffnung bis zum Wert Null ist somit bei diesem älteren Vorschlag nicht beabsichtigt.

Dichtung 29 angebracht, deren Aufgabe es ist, et- geübt wird, steigt der Hauptzylinderauslaßdruck ent-

ivaige Leckverluste auf ein Mindestmaß herabzuset- sprechend der in F i g. 3 gestrichelten Linie an, wobei

zen. der den Hinterradbremsen zugefühite Druck gleich

Am unteren Ende der Bohrung 15 befindet sich dem Auslaßdruck des Hauptzylinders ist.

ein Halteelement 31, welches seinerseits durch einen 5 Demgegenüber steigt der Druck in der Auslaßöff-

Sprengring 32 festgehalten wird. In die Bohrung 15 nung des Druckrückhalteventils nicht an, da das

ist eine verhältnismäßig starke Schraubenfeder 33 Dichtelement 38 am Ventilsitz anliegt. Sobald der in

eingesetzt, deren unteres Ende am Halteelement 31 F i g. 3 mit A bezeichnete Punkt erreicht ist, bewirkt

anliegt, während ihr oberes Ende gegen die Unter- eine weitere Erhöhung des Hauptzylinderdruckes an

seite des Kolbens 26 wirkt. Der Kolben selbst hat io der Einlaßöffnung 16 eine Kompression der Feder

eine Verlängerung 34, welche durch eine in dem 46 und das Ventil 37 wird infolgedessen vom Sitz 22

Halteelement 31 ausgebildete Führungsausnehmung abgehoben. Nunmehr kann eine bestimmte Menge

35 hindurchgeführt ist, und am unteren Ende des des hytlrauliscner. Strömungsmittels in die Kammer Ventilgehäuses 11 ist eine kappenartige Abdeckung 28 einströmen, wodurch sich der Druck in den Aus-

36 vorgesehen, die d^;e Verlängerung 34 umschließt 15 laßöffnungen 23 erhöht. Durch dieses Einfließen von und somit das Eindringen von Schmutz in die Boh- Strömungsmittel in die Kammer 28 wird jedoch dem rung 15 verhindert. Druck am Einlaß 16 entgegengewirkt, so daß die Fein der Bohrung 15 ist oberhalb des Kolbens 26 ein der 46 wiederum eine Schließung des Ventils 37 beinsgesamt mit 37 bezeichnetes Ventil angeordnet. wirkt. Dann ist der beispielsweise durch die Punkte Dieses Ventil besteht aus einem aus einem Werkstoff ao F₁ und A₁ in Fig.3 angezeigte Zustand gegeben, wie beispielsweise Gummi bestehenden scheibenför- Das heißt also, es wird etwas Druck mit dem Wert F₁ migen Dichtelement 38 und einem entsprechenden an den Vorderbremsen zur Wirkung gebracht, jedoch Halterungsteil 39 für dieses Dichtelement. Um der· ist dieser Druck geringer als der auf die rückwärtigen Außenumfang des Dichtelementes 38 verläuft ein Bremsen einwirkende Druck A₁. Bei erhöhter Druck-Dichtungswulst 41, der an den Ventilsitz 22 anlecba* 25 wirkung im Hauptzylinder wird wiederum ein öffnen ist; des weiteren hat das Dichtelement 38 eine mittig des Ventils 37 veranlaßt, so daß zusätzliches Ströangeordnete Durchlaßöffnung 42. Die Unterseite des mungsmittel vom Einlaß 16 her in dip Kammer 28 Dichtelementes 38 ist tlach und eben ausgebildet und und da»nit zu den Auslaßöffnunger. 23 gelangen kann, befindet sich normalerweise in Anlage an einer Hieidurch wird der an den Vorderradbremsen gleichfalls ebenen Oberfläche des Halterungsteiles 30 wirksame Druck auf den mit dem Funkt F₂ angezeig-39, so daß kein Strömungsmittel von de. Eiulaßöff- ten Wert heraufgesetzt. Zwischenzeitlich hat der an nung 16 durch den Durchlaß 42 gelangen Vann, ob- den Hinterradbremsen wirkende Druck den Wert /?., gleich in dem Halterurgneil 39 eise "_1ü schmale erreicht. Dabei ist jedoch zu bemerken, daß der Un-Ausnehmune 43 vorgesehen ist, durch die der Am- terschied zwischen F₂ und A₂ beträchtlich geringer bau eines Unterdruckes in der Anlage "~rhindert 35 ist als der Unterschied zwischen F₁ und R₁. Dieser werden soll. Unterschied wird dadurch verursacht, daß in dem

Das Halterungsteil 39 weist seinerseits außerdem Maße, in dem der Druck in der Kammer 28 zueine Ringnut auf, in die ein entsprechender Teil 44 nimmt, dieser eine der Kraft der Feder 33 entgegendes Dichtelementes 38 eingreift und damit das Eic- wirkende Kraft erzeugt und damit eine nach unten ment festhält. Das Halterungsteil 39 ist etwas schmä- 40 gerichtete Verschiebung des Kolbens 26 bedingt, ler ausgebildet als die Bohrung 15, sr »aß beim Ab- Hierdurch wird wiederum die Feder 46 entspannt, so heben des Dichtelementes 38 vom Ventilsitz 22 das daß die auf das Ventil 37 einwirkende erhöhte Kraft. j Strömungsmittel von der Einlaßöffnung 16 am Ventil die einem Öffnen des Ventils Widerstand entgegen- I

37 vorbei und in die Kammer 28 strömen kann. In setzt, wenn am Durchlaß 16 ein Druck zur Wirkung dem Teil 39 ist weiter eine Vielzahl von jeweils im 45 gelangt, in dem Maße kleiner wird, in welchem der ; Abstand voneinander angeordneten Durchlaßöffnun- absolute Druck am Einlaß 16 zunimmt. j gen 45 vorgesehen, die in bezug auf den Durchlaß 42 Mit anderen Worten wird dadurch, daß auf den ' versetzt angeordnet sind. Wenn der Druck in der Kolben 26 mit zunehmendem Druck am Einlaß 16 | Kammer 28 — beispielsweise beim Loslassen des eine progressiv zunehmende Kraft einwirkt, der : > Bremspedals — höher ist als am Durchlaß 16, wird 50 Druckunterschied zwischen dem Einlaß 16 einerseits \ durch diesen Druck das Dichtelement 38 von seinem und den Ausiaßöffnungen 23 andererseits geringer. ! Halterungsteil 39 abgehoben und das Strömungsmit- Hierbei wird schließlich ein Punkt B erreicht, bei i tel kann durch die Durchlässe 45 und 42 hindurch dem das Ventil 37 offenbleibt, so daß der an den

zur Einlaßöffnung 16 gelangen. Auslaßöffnungen 23 wirksam werdende Druck gleich Zwischen dem Kolben 26 und dem Halterungsteil 55 demjenigen am Einlaß 16 (und damit auch dem Hin-39 ist eine Feder 46 angeordnet. Diese Feder ist als terrad-Bremsdruck) ist. Bei Verwendung von Federn Schraubenfeder ausgebildet und ist bei der darge- mit gleichbleibender Federkonstante geht die Verstellten Ausführungsform etwas schwächer als die minderung des Druckunterschieds linear vor sich, und Feder 33. Werden auf den Kolben 26 keine hydrauli- der Punkt S, bei dem dieser Druckunterschied völlig sehen Kräfte zur Einwirkung gebracht, so ist die 60 ausgeglichen ist, kann durch Auswahl entsprechen-Federanordnung derart, daß das Ventil 37 gegen den der Federn mit vorbestimmten Federeigenschaften \ Sitz 22 gehalten wird. von vornherein nach Belieben festgelegt werden. !

Wird kein Druck auf das Bremspedal ausgeübt, so Durch entsprechendes Variieren der relativen Feder-

befindet sich das Ventil in der in F i g. 1 dargestellten konstanten der Federn 33 und 46 läßt sich jeder ge- j

Stellung. Dieser Zustand entspricht dem Ausgangs- 65 wünschte Öffnungspunkt, jede beliebige Kurvenstei- !

oder Nullpunkt in der grafischen Darstellung gemäß gung und auch jeder gewünschte Ausgleichspunkt j

F i g. 3. bestimmen.

Sobald jedoch auf das Bremspedal ein Druck aus- Beim Nachlassen des Bremspedaldruckes kann das j

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Strömungsmittel infolge der verminderten Druckwirkung am Einlaß 16 von den Auslaßöffnungen 23 und durch die Durchlässe 45 und 42 zum Einlaß 16 zurückströmen.

Die veränderliche Druckdifferenz zwischen den Vorderrad- und den Hinterradbremsen setzt somit nicht notwendigerweise die Verwendung von Federn mit veränderlichen Federkonstanten voraus. Der

Grund hierfür Hegt in der besonderen Anordnung der einzelnen Bauteile der Ventilvorrichtung, bei welcher die Federn 33 und 46 hintereinander auf das Ventil 37 einwirken, wobei der Kolben 26 zwischen den Federn angeordnet ist und auf einen in der Kammer 28 wirkenden erhöhten Druck in der Weise reagiert, daß die einem öffnen des Ventils 37 entgegenwirkende Kraft vermindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckrückhalteventil für druckmittelbetätigbare, insbesondere hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem Ventilgehäuse und einer darin vorgesehenen Kammer, mit der eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung in Verbindung stehen, ferner mit einem federbelasteten Ventilkörper, der ein auf einen Ventilsitz urn die Einlaßöffnung aufsetzbares Dichtelement trägt und den Durchfluß zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung steuert, sowie mit einem Rückschlagventil für den Rückfluß von der Auslaßzur Einlaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß zur zum steigenden Einiaßdruck proportionalen Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaßöffnung (16) und der Auslaßöffnung (23) bis zum Wert Null bei einem festgelegten Einlaßdruck die das Dichtelement (38) an den Ventilsitz drückende Ventilfeder (46) sich auf einem in seiner Lage vom Druck in der Kammer (28) abhängigen Element (Kolben 26) abstützt, das sich bei steigendem Kammerdruck in eine die Ventilfeder (46) entlastende Richtung verstellt und das seinerseits durch eine weitere Feder (33), deren Federkraft mindestens gleich der der Ventilfeder ist, in eine die Ventilfeder (46) belastende Richtung gedrückt ist.

2. Druckrückhalteventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (38, 39) ein Teil des Dichtelementes (38) ist.

3. Druckrückhalteventil nach Ansprach 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (38) aus einer Scheibe aus kcuitschukähnlichem Werkstoff besteht, die sich auf einem Träger (39) abstützt und daß das Dichtelement (38) und der Träger (39) gegenseitig versetzte Durchtrittsöffnungen (42 bzw. 45) aufweisen und mit ihren Oberflächen so gegeneinander fliegen, daß d<"r Durchfluß gesperrt ist. wenn der Finlaßdruck höher ah der Kammerdruck i«t s^ jedoch voneinander abheben, wenn der Einlaßdruck geringer als der Kammerdruck ist.

4. Druckrückhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (28) zylindrisch ist und in ihr das als Kolben (26) ausgebildete druckabhängige Element verschiebbar angeordnet ist, und daß der Ventilkörper (37) in der Nähe eines Endes der Kammer (28) beweglich angeordnet ist, wobei mindestens einige Teile des Ventilkorpers (37) einen Abstand von der zylindrischen Wandung (15) der Kammer (28) aufweisen, so daß im abgehobenen Zustand des Ventilkörpers (37) ein Durchfluß möglich ist.

5. Druckrückhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (46) und die weiteie Feder (33) SchraubenJiuckfedern unterschiedlicher Federkonstante sind.

6. Druckrückhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kammer (28) aus einer in dem Ventilgehäuse (11) ausgebildeten Bohrung (15) besteht, welche sich von einem Ende des Ventilgehäuses (11) her nach innen erstreckt, daß die am anderen Ende des Ventilgehäuses (11) ausgebildete Einlaßöffnung (16) mit dem ebenen inneren Ende der Bohrung (15) in Verbindung steht, welches den Ventilsitz (22) um die Einlaßöffnung (16) bildet und daß die Auslaßöffnung (23) im Bereich des inneren Endes (22) von der Bohrung (15) wegführt.