DE1755947C3

DE1755947C3 - Druckrückhalteventil für druckmittelbetätigbare, insbesondere hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE1755947C3
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: 1975-01-02
Also published as: DE1755947B2; US3453029A; GB1192868A; FR1596506A; DE1755947A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckrückhalteventil für druckmittclbetätigbare, 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 Vcntiikörper, der ein auf einen Ventilsitz um die Einlaßöffnung aufsetzbares Dichtelement trägt und den Durchfluß zwischen der Einlaß- und der Auslaööffnung steuert, sowie mit einem Rückschlagventil für den Rückfluß von der Aulaß- zur Einlaßöffnung

Fin Druckrückhalteventil der vorstehend erläuterten Art ist bekannt (französische Patentschrift 1 43X906). Fs dient dazu, bei einem mit Scheibenbremsen an den Vorderrädern und Trommelbremsen an den Hinterrädern ausgestatteten Fahrzeug in der zu den — schon bei niedrigerem Druck ais die Trommelbremsen ansprechenden — Scheibenbremsen führenden Bremsleitung den Druck bis zu einer b.stimmten Druckhöhe langsamer ansteigen zu lassen als den den Trommelbremsen zugeführten Druck. Zu diesem Zweck weist dieses bekannte Rückhalteventil einen den Ventilkörper bildenden Differentialkolbcn auf, der in Richtung seiner Anlage an den Ventilsitz von der Kraft einer Feder sowie vom Auslaßdruck und in der Gegenrichtung vom Einlaßdruck beaufschlagt ist. Übersteigt die durch den Einlaßdruck erzeugte Kraft die in Schlicßrichtung wirkenden Kräfte, so hebt der Kolben kurzzeitig von dem Ventilsitz ab, so daß Bremsflüssigkeit von der Einlaß- zur 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 E'nlaßdruck erzeugte Öffnungskraft. Wird dieser vorbestimmte Wert überschritten, so wird der Kolben dauernd gegen die Federwirkung offengehalten. Der Einlaßdruck ist dann gieich 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 Druckrückhalteventüs 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 erüiuterien Art konstruktiv zu vereinfachen und mil ger-ngem Aufwand sine beliebig genaue Abstimmung seines Anspicchverhakens auf gewünschte Druckchaniktcristiken zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelissl, daß zur zum steigenden Einlaßdruck proportionalen Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung bis zum "sVert Nu!l bei einem festgelegten Einlaßdruck die das Diehtelcmcnl an den Ventilsitz drückende Ventilfeder sich auf einem in seiner Lage vom Druck in der Kammer abhängigen Element abstützt, das sich bei sieigendem Kammerdruck in eine die Ventilfeder entlastende Richtung verstellt und das seinerseits durch eine weitere Feder, deren Federkraft mindestens gleich der der Ventilfeder ist, in eine die Ventilfeder belastende Richtung gedrückt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Schließkfiift, die das Dichtelemcnt an die Einlaßöffnung drückt, nur durch den in der Kammer herrschenden Druck und durch die Federkräfte bestimmt. Durch eine Vcrändcrjng der Federkräfte, beispielsweise durch Austausch der Federn und/oder durch V'erändi-iung der Vorspannung, kann jede gewünschte Ansprechekarakierislik, z. B. eine bestimmte Neigung des Druckanstieges in der Kammer, erzeugt werden. Bei geraden FederkcnnHnien erhält man somit ein lineares Absinken der Druckdifferenz zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung mit steigendem Linlaßdruck.

Ls isi bereit* ein Druckrückhalteventil vorgeschlagen worden (deutsches Patent 1 (>30 642), bei dem sich die Ventilfeder auf einem Element abstützt, das in seiner Lage vom Druck in einer — in Sirömungsnditung bei einer Bremsbctätigung gesehen — hinter dem Ventilkörper befindlichen Raum abhängig ist. wobei auf dieses Element ferner entgegen der Wirkung eier Ventilfeder die Kraft einer weiteren Feder einwirkt. Diesem älteren Vorschlag liegt jedoch eine andere Aufgabe zugrunde als dem Gegenstand der Erfindung, nämlich ein Druckrückhalteventil mit einem Druckübersetzungsventil baulich zu vereinigen. Dementsprechend ist das die Ventilfeder abstützende Element dort ein Differentiaikolben für das Druckübersetzungsvenlil und die diesen Diflercntialkcibcn entgegen der Wirkung der Ventilfeder beaufschlagende Feder ist so ausgelegt, daß sie erst dann zusammengedrückt wird, wenn das Druckrückhalteventil sich bereits in seiner Offenstellung befindet. Eine zum steigenden Einlaßdruck proportionale Vertingcrung des Druckgefälles zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung bis zum Wert Null ist somit bei diesem älteren Vorschlag nicht beabsichtigt.

Ein anderes bereits vorgeschlagenes Druckrückhalteventil (deutsche Offenlegungsschrift 1480 346) weist ebenfalls in einem Gehäuse eine Kammer auf. init der eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung in Verbindung stehen, ferner einen federbelasteten Ventilkörper, der auf einem die Einlaßöffnung umgebenden Ventilsitz aufsetzbar ist. Die Ventilfeder stützt sich dabei auf einem in seiner Lage vom Druck in der Kammer abhängigen Kolben ab, der seinerseits durch eine weitere Feder, deren Federkraft geringer ist als die der Ventilfeder, in eine Richtung gedruckt wird, in der die Ventilfeder belastet wird. Bei diesem älteren Vorschlag ist jedoch für den Ko.ben ein Anschlag vorgesehen, an den sich der Kolben schon in einem eisten ßremsstadium anlegt, so daß bei einer weiteren Drucksteigerung eine Wechselwirkung zwischen der Lage des Kolbens und der Spannung der Ventilfeder sich nicht mehr einstellt. Demzufolge ist auch dort eine zum steigenden Einlaßdruck proportionale Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung bis zum Wert Null nicht vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Druck rückhalteventil ist

ίο sehr einfach aufgebaut. So weist es beispielsweise zur Steuerung der Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß nur einen einzigen Ventilsitz auf und ist daher wenig störanfällig.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 den Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2 bei dem außer der Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils auch noch der Hauptzylinder, das Bremspedal und die Verbindungsleitungen zu den Bremsen schcmalisch dargestellt sind.

F i g. 2 eine Seitenansicht der gleichen Vorrichtung in dichtung des Pfeiles 2 in F i g. 1 gesehen und

F i g. 3 den sich mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Druckrückhalteventil ergebenden Druckverlauf in Abhängigkeit vom EiniaBdruck.
Gemäß F i g. 1 und 2 weist das Druckrückhalteventil ein Ventilgehäuse 11 auf, an dem oben ein Schrägteil 12 vorgesehen ist. Seitlich am Ventilgehäuse 11 sind außerdem zwei einander gegenüber angeordnete Ansaizteile 13 und 14 vorgesehen. Eine Bohrung 15 führt von der Unterseite des Ventilgehäiises zu dem Schrägteil 12. Im Schrägteil 12 ist eine Einlaßöffnung 16 ausgebildet, die über schematisch angedeutete Rohrleitungen 17 mit einem Hauptbremszylinder 18 verbunden ist. Im Hauptzylinder 18 wird der Druck durch ein herkömmliches Bremspedal 19 eines Kraftfahrzeugs erzeugt. Der 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 Vorderradbremsen können dabei Scheibenbremsen und die Hinterradbremsen Trommelbremsen sein. Das Druckrückhalteventil bewirkt dann, daß zunächst nur den Hinterradbremsen Bremsdruck zugeführt wird, bis die Kraft der Rückhaltcfedern in den Trommelbremsen überwunden ist.

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 Vorderradbremsen 24 hergestellt wird. Die Auslässe führen unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes 22 vom oberen Ende der Bohrung 15 nach außen. Zur Erleichterung des Anschlusses entsprechender Leitungen sind sich konisch erweiternde Anschlußstücke 25 an den Auslaßötfnungcn 16 bzw. 23 vorgesehen. In der Bohrung 15 ist ein Kolben 26 verschiebbar, der an seinem oberen Ende eine Dichtung 27 trägt, welche derart ausgestaltet ist, daß ihre Dichtungwirkung größer wird, wenn von der Kammer 28 am oberen Ende der Bohrung 15 aus ein Druck auf sie ausgeübt wird. Mit der Kammer 28 stehen die Einlaßöffnung 16 sowie die Auslaßöffnungeri 23 in Verbindung. Des weiteren ist am Kolben 26 auch eine untere

Dichtung 29 angebracht, deren Aulgabe es ist, elwaige Leckverluste auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Am unteren Ende der Bohrung 15 befindet sich ein Halteclement 31, welches seinerseits durch einen Sprengring 32 festgehalten wird. In die Bohrung 15 ist eine verhältnismäßig starke Schraubenfeder 33 eingesetzt, deren unteres Ende am Halteelement 31 anliegt, während ihr oberes Ende gegen die Unterseite des Kolbens 26 wirkt. Der Kolben selbst hat eine Verlängerung 34, welche durch eine in dem Halteelement 31 ausgebildete Führungsausnehmung

35 hindurchgeführt ist, und am unteren Ende des Ventilgehäuses 11 ist eine kappenartige Abdeckung

36 vorgesehen, die die Verlängerung 34 umschließt und somit das Eindringen von Schmutz in die Bohrung 15 verhindert.

In der Bohrung 15 ist oberhalb des Kolbens 26 ein insgesamt mit 37 bezeichnetes Ventil angeordnet. Dieses Ventil besteht aus einem aus einem Werkstoff wie beispielsweise Gummi bestehenden scheibenförmigen Dichtelement 38 und einem entsprechenden Halterungsteil 39 für dieses Dichtelement. I m den Außenumfang des Dichtelementes 38 verläuft ein Dichtungswulst 41, der an den Ventilsitz 22 anlegbar ist; des weiteren hat das Dichtelement 38 eine mittig angeordnete Durchlaßöffnung 42. Die Unterseite des Dichtelementes 38 ist flach und eben ausgebildet und befindet sich normalerweise in Anlage an einer gleichfalls ebenen Oberfläche des Halterungstciles 39, so daß kein Strömungsmittel von der Einlaßöffnung 16 durch den Durchlaß 42 gelangen kann, obgleich in dem Halterungsteil 39 eine sehr schmale Ausnehmung 43 vorgesehen ist, durch die der Aufbau eines Unterdruckes in der Anlage verhindert werden soll.

Das Halterungsteil 39 weist seinerseits außerdem eine Ringnut auf, in die ein entsprechender Teil 44 des Dichtelementes 38 eingreift und damit das Element festhält. Das Halterungsteil 39 ist etwas schmäler ausgebildet als die Bohrung 15, so daß beim Abheben des Dichtelementes 38 vom Ventilsitz 22 das Strömungsmittel von der Einlaßöffnung 16 am Ventil

37 vorbei und in die Kammer 28 strömen kann. In dem Teil 39 ist weiter eine Vielzahl von jeweils im Abstand voneinander angeordneten Durchlaßöffnungen 45 vorgesehen, die in bezug auf den Durchlaß 42 versetzt angeordnet sind. Wenn der Druck in der Kammer 28 — beispielsweise beim Loslassen des Bremspedals — höher ist als am Durchlaß 16. wird durch diesen Druck das Dichtelement 38 von seinem Haiterungsteü 39 abgehoben und das Strömungsmittel kann durch die Durchlässe 45 und 42 hindurch zur Einlaßöffnung 16 gelangen.

Zwischen dem Kolben 26 und dem Halterungsteil 39 ist eine Feder 46 angeordnet. Diese Feder ist als Schraubenfeder ausgebildet und ist bei der dargestellten AusfShrungsfonn etwas schwächer als die Feder 33. Werfen auf den Kolben 26 keine hydraulischen Kräfte zur Einwirkung gebracht, so ist die Federanordnung derart, daß das Ventil 37 gegen den Sitz 22 gehalten wird.

Wird kein Druck auf das Bremspedal ausgeübt, so befindet sich das Ventil m der in F i g. 1 dargestellten Stellung. Dieser Znstand entspricht dem Ausgangsoder Nullpunkt in der grafischen Darstellung gemäß F ig. 3.

Sobald jedoch auf das Bremspedal ein Druck ausgeübt wird, slciut der Hauptzylinderauslaßdruck entsprechend der in F i g. 3 gestrichelten Linie an, wöbe der den Hinterradbremsen zugeführte Druck gleich dem Auslaßdruck des Hauptzylinders ist.

Demgegenüber steigt der Druck in der Auslaßöffnung des Druckrückhalteventil nicht an, da da; Dichtclcment 38 am Ventilsitz anliegt. Sobald der in F i g. 3 mit A bezeichnete Punkt erreicht ist, bewirkt eine weitere Erhöhung des Hauptzylinderdruckes ar

ίο der Einlaßöffnung 16 eine Kompression der Fedci 46 und das Ventil 37 wird infolgedessen vom Sitz 22 abgehoben. Nunmehr kann eine bestimmte Menge des hydraulischen Strömungsmittel in die Kammer 28 einströmen, wodurch sich der Drurk in den Auslaßöffnungen 23 erhöhl. Durch dieses Einfließen von Strömungsmittel in die Kammer 28 wird jedoch dem Druck am Einlaß 16 entgegengewirkt, so daß die Feder 46 wiederum eine Schließung des Ventils 37 bewirkt. Dann ist der beispielsweise durch die Punkte F₁ und R₁ in Fig. 3 angezeigte Zustand gegeben. Das heißt also, es wird etwas Druck mit dem Wert F_x an den Vorderbremsen zur Wirkung gebracht, jedoch ist dieser Druck geringer als der auf die rückwärtigen Bremsen einwirkende Druck A₁. Bei erhöhter Druck-

wirkung im Hauptzylinder wird wiederum ein Öffnen des Ventils 37 veranlaßt, so daß zusätzliches Strömungsmittel vom Finlaß 16 her in d'e Kammer 28 und damit zu den Auslaßöffnungen 23 gelangen kann. Hierdurch wird der an den Vorderradbremsen wirksame Druck auf den mit dem Punkl F₂ angezeigten Wert heraufgesetzt. Zwischenzeitlich hat der an den Hinterradbremsen wirkende Druck den Wert R., erreicht. Dabei ist jedoch zu bemerken, daß der Unterschied zwischen f ₂ und R₂ beträchtlich geringer

ist als der Unterschied zwischen F_x und R_x. Dieser Unterschied wird dadurch verursacht, daß in dem Maße, in dem der Diuck in der Kammer 28 zunimmt, dieser eine der Kraft der Feder 33 entgegenwirkende Kraft erzeugt und damit eine nach unten gerichtete Verschiebung des Kolbens 26 bedingt. Hierdurch wird wiederum die Feder 46 entspannt, so daß die auf das Ventil 37 einwirkende erhöhte Kraft, die einem Öffnen des Ventils Widerstand entgegensetzt, wenn am Durchlaß 16 ein Druck zur wirkung

gelangt, in dem Maße kleiner wird, in welchem der absolute Druck am Einlaß 16 zunimmt.

Mit anderen Worten wird dadurch, daß auf den Kolben 26 mit zunehmendem Druck am Einlaß 16 eine progressiv zunehmende Kraft einwirkt, der

Druckunterschied zwischen dem Einlaß 16 einerseits und den Auslaßöffnungen 23 andererseits geringer. Hierbei wird schließlich ein Punkt B erreicht, bei dem das Ventil 37 offenbleibt, so daß der an den Auslaßöffnungen 23 wirksam werdende Druck gleich

demjenigen am Einlaß 16 (und damit auch dem Hmterrad-Bremsdrack) ist. Bei Verwendung von Federn mit gleichbleibender Federkonstante geht die Verminderung des Druckunterschieds linear vor sich, und der Punkt B, bei dem dieser Druckunterschied völlig

ausgeglichen ist, kann durch Auswahl entsprechender Federn mit vorbestimmten Federeigenschaften von vornherein nach Belieben festgelegt werden. Durch entsprechendes Variieren der relativen Federkonstanten der Federn 33 und 46 läBt sich jeder ge-

wünschte Öffnungspunkt, jede beliebige Kurvensteigang und auch jeder gewünschte Auseleiehspunkt bestimmen.

Beim Nachlassen des Bremspcdaldrucfccs kann das

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 seizt somit nicht notwendigerweise die Verwendung von Federn mit veränderlichen Federkonstanten voraus. Der

Grund hierfür liegt in der besonderen Anordnung der einzelnen Bauteile der VentUvorrichtung, 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 druckmittelbetäiigbare, insbesondere hydraulisch betäligbare 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 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 Ausiaßzur Einlaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß zur zum steigenden Einlaßdruck proportionalen Verringerung des Druckgefälles zwischen der Einlaßöffnung (16) und der Ausiaßöffnung (23) bis zum Wert Null bei einem festgelegten Einlaßdruck die das Dichteiement (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 Kammcrd.uck in eine d^:e 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 gedruckt ist.

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

3. Druckrückhalteventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (38) aus einer Scheibe aus kautschukähnlichem Werkstoff besteht, die sich auf einem Träger (39) abstützt und daß das Dichteiement (38) und der !rager (39) gegenseitig versetzte Durchtrittsöffnungen (42 bzw. 45) aufweisen und mit ihren Oberflächen so gegeneinander anliegen, daß der Durchfluß gesperrt ist, wenn der Einlaßdruck höher als der Kommerdruck ist, sich jedoch voneinander abheben, wenn der Einlaßdruck geringer als der Kammerdruck ist.

■i. 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 Ventilkörpers (37) einen Abstand von der zylindrischen Wandung (IS) der Kammer (28) aufweisen, so daß im abgehobenen Zustand des Ventilkörpers (37) ein Di-rchfluß möglich ist.

5. Druckrückhalteventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (46) und die weitere Feder (33) Schraubendruckfedern unterschiedlieher 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, weiche sich von einem Ende des Ventilgehäuses (11) her nach innen erstreckt, daß die am anderen Ende des Ventilgehäuses (11) ausgebildet 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 Bcre^;ch des inneren Endes (22) von der Bohrung (15) wegführt.