DE2101641C3 - Steuerbares Drosselventil in einem hydraulischen Kreislauf, insbesondere dem Kreislauf einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ün steuerbares Drosselventil in einem hydraulischen Kreislauf, insbesondere in einem Kreislauf einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, bei welchem Ventil

a) in einer Bohrung seines Gehäuses ein von zwei durch einen Steg miteinander verbundenen Kolbenteilen gebildeter Ventilkörper verschiebbar geführt ist.

b) die Bohrung in einen den einen der beiden Kolbenteile mit radialem Spiel umgebenden Hohlraum mit vergrößertem Querschnitt einmündet,

c) in die Bohrung in den Raum zwischen den beiden Kolbenteilen eine mit einer Druckmittelquelle in Verbindung stehende Einlaßöffnung und in den Hohlraum eine den Druckmittelabfluß gestattende Auslaßöffnung mündet,

d) dem Gehäuse über eine Steueröffnung ein Steuerdruck zuführbar ist, der einen Plungerkolben beaufschlagt, welcher mit einer vom Steuerdruck abhängigen Kraft auf die Stirnseite des einen Kolbenteils einwirkt,

e) der eine Kolbenteil in der Ruhestellung des Ventils einen ungedrosselten Durchfluß zwischen dem Raum zwischen den beiden Kolbenteilen und dem Hohlraum zuläßt und der Ventilkörper bei einer Erhöhung des Steuerdruckes entgegen einer auf ihn wirkenden Gegenkraft so verschiebbar »st, daß der eine Kolbenteil diesen Durchfluß drosselt.

Bei einem bekannten Drosselventil dieser Art (USA.-Patenischrift 3 360 303) ist für die Erzeugung des Gegendruckes auf den Ventilkörper eine Federkraft vorgesehen. Ferner wirkt auf den Ventilkörper der Druck im Bremssystem des zugeordneten Fahrzeuganhängers·. Dieser Druck wird Null, sobald das Ventil nicht in Tätigkeit ist (kein Steuerdruck). Nur dann, wenn das Ventil selbst arbeitet, erhält dieser Druck einen Wert abweichend von Null. Aus diesem Grund ist es unerläßlich, den Gegendruck auf den Ventilkörper durch eine Federkraft zu erzeugen. Die Verwendung von Federn ist jedoch häufig Anlaß zu Fehlerquellen, bedingt z. B. durch Nachlassen der Federkraft nach bestimmter Betriebszeit und die Möglichkeiten von Federbrüchen sowie von unbeabsichtigten Verformungen der Federn, so daß sich Betriebsstörungen, gegebenenfalls ein völliges Versagen des Ventils nicht vermeiden lassen, was gerade im Fall der Verwendung bei hydraulischen Bremskreisläufen von Fahrzeugen unbedingt verhindert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drosselventil der genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr von Betriebsstörungen, verursacht durch das Versagen eines Bauteils, verringert ist und daß außerdem ein hohes Maß an Wartungsfreiheit erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung der Gegenkraft ein Längsvorsprung an der den anderen Kolbenteil aufweisenden Seite des Ventilkörpers vorgesehen ist, der dichtend in einer mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehenden Bohrung geführt ist und eine Fläche des Vorsprunges in dieser Bohrung vom Einlaßdruck entgegen der Wirkung des Plungerkolbens beaufschlagt ist.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die Bohrung zur Aufnahme des Längsvorsprunges des Ventilkörpers mit der Einlaßöffnung über einen in dem Ventilkörper vorgesehenen Durchlaß in Verbindung steht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind folgende: Das Drosselventil arbeitet sehr betriebssicher, da für die Erzeugung der Rückdruckkraft der stets vorhandene Einlaßdruck Verwendung findet. Arbeitet das Ventil nicht, dann ist dieser Druck zwar nur gering, weist jedoch einen genügend hohen Betrag auf, um selbst einen geringeren Druck vom Plungerkolben her zu überwinden. Beim Arbeiten des Ventils steigt die Gegenkraft im Verhältnis mit dem ansteigenden Einlaßdruck an. Die Größe der Rückwirkkraft kann genau durch die geometrischen Abmessungen der Ventilteile eingestellt werden, da

es sich bei diesen Ventilteilen um feste, starre Metallelemente handelt, die beim Arbeiten des Ventils keinerlei Änderungen der Form ausgesetzt sind oder durch Ermüdungserscheinungen verändert werden. Auch in dem Fall, wenn die für die Ventilteile verwendeten Dichtungen sich mit der Zeit gradweise abnutzen, wird eine wirksame und zuverlässige Arbeit des Ventils praktisch nicht verringert, da bei einer Abnutzung der Dichtungen nach einer längeren Betriebszeit des Ventils lediglich eine geringere Wirksamkeit des Kxaftsiromteils auftritt, so daß zum Erreichen der erforderlichen Bremswirkung lediglich eine geringe Erhöhung des Steuerdruckes notwendig ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen hydraulischen Kreislauf mil dem erfindungsgemäß ausgebildeten Drosselventil.

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch das ertindungsgemäß ausgebildete Drosselventil.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Kreislauf ist zur Verwendung als Bremsanlage für ein Fahrzeug bestimmt. Ein Bremspedal 1 wirkt über eine Scheibe 2 aus elastischem Material auf ein Gestänge 10. das von einem hydraulischen Regelzylinder 3 ausgeht. Dieser Zylinder Hefen einen Regeldruck, der über eine Rohrleitung 12 einer Steueröffnung 76 eines Drosselventils 4 mit veränderlicher Stromungsdrosselung zugeführt wird.

Das hydrauliche Arbeitsmittel wird aus einem Behälter 6 über eine Rohrleitung 13 in den Einlaß einer Druckmittelquelle in Form einer Pumpe 5 für gleichbleibende Fördermenge angesaugt, die ständig in Betrieb ir.t, solange der nicht dargestellte Motor des Fahrzeuges läuft. Das Antriebsmittel nimmt seinen Weg vom Auslaß der Pumpe 5 über eine Rohrleitung 14 zu einem T-Verbindungsstück 16 und von diesem über eine Rohrleitung 18 zu einer Einlaßöffnung 56 des Ventils 4, das normalerweise offen ist und das Arbeitsmittel aus einer Auslaßölfnung58 zur Rückführung über eine Rohrleitung 20 zu dem Behälter 6 austreten läßt.

Vom T-Verbindungsstück Ί6 geht ferner eine Zweigleitung 22 aus, die mit einem hydraulischen Arbeitszylinder 7, /. B. einem Bremszylinder des Fahrzeuges, verbunden ist.

Unter normalen Bedingungen bleibt das Pedal I unbetäligt und ist der Regeldruck in der Rohrleitung 12 im wesentlichen gleich Null. Das Ventil 4 ermöglicht einen freien Durchtritt von Arbeitsmittel von der Rohrleitung 18 zur Rohrleitung 20. Der dem Arbeitszylinder 7 über die Rohrleitung 22 zugeführte Druck ist daher ebenfalls gleich Null.

Das in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Drosselventil 4 weist ein Gehäuse 50 mit einer zylindrischen Bohrung 60 auf. welche einen Hohlraum 6i von vergrößertem Querschnitt an dem einen geschlossenen Ende 63 des Gehäuses 50 sowie einen Teil 71 mit ähnlich vergrößertem Querschnitt am entgegengesetzten Gehäuseende aufweist, das mit einem Gewinde versehen ist. in das ein Verschlußstopfen 52 eingeschraubt ist. Zwischen dem Gehäuse 50 und dem Stopfen 52 ist eine Dichtung 54 angeordnet.

Die Einlaßöffnung 56 ist im Gehäuse 50 radial ausgebildet und mündet in die Bohrung 60. Durch die Einlaßöffnung 56 von der Pumpe 5 her über die Rohrleitung 18 eintretendes Arbeitsmittel tritt durch die Bohrung 60 hindurch und verläßt das Ventil 4 durch die Auslaßöffnung 58. die ebenfalls radial ausgebildet ist und sich an der der Einlaßöffnung 56 gegenüberliegenden Wandung des Ventilgehäuses bcfindet. Durch die Auslaßöffnung 58 austretendes Arbeitsmittel strömt durch die Rohrleitung 20 zum Behälter 6 zurück.

In der Bohrung 60 des Gehäuses 50 ist ein Ventilkörper 62 gleitbar geführt, der an seinem einen Ende ίο einen Kolbenteil 65 und an seinem anderen Ende einen Kolbenteil 67 aufweist. Die beiden Kolbenteile sind durch einen Steg 69 von verringertem Durchmesser miteinander verbunden. Zwischen dem Steg

69 und dem Kolbenteil 67 befindet sich ein genuteter Teil 88. Der Kolbenteil 65 ist mit einem l.angsvorsprung 64 versehen, der in einer Sackbohrung 66 im Stopfen 52. durch einen O-Ring 84 abgedichtet, gleilbar geführt ist. Die Sackbohrung 66 ist mit der Gehäusebohrung 60 durch einen aus zueinander

senkrechten Kanälen 68.70 bestehenden Durchlaß verbunden.

Die Steueröffnung 76 verläuft im Gehäuse 50 axial in der dem Stopfen 52 gegenüberliegenden Wandung und enthält einen Plungerkolben 72. der. durch einen

O-Ring 86 abgedichtet, in einer Bohrung 74 glcitbar ist. die eine Verlängerung der Steueröffnung 76 bildet, und der sich gegen die äußere Stirnfläche des Kolbenteils 67 abstützt.

Ein Druckangleichungskanal 78 dient zur Wrbindung der Hohlräume 61 und 71. Eine Entlüftungsöffnung 80 führt radial von der Bohrung 74 zur Umgebung und ist durch einen Schraubstopfen 82 abgeschlossen.

Der beschriebene Kreislauf arbeitet wie folgt:

Wenn Druck auf das Pedal 1 ausgeübt wird, wird die elastische Scheibe 2 zusammengedrückt, so daß sie praktisch einen Teil des Pedalhubcs aufnimmt. Ein Teil der Pedalkraft wird auf das Gestänge 10 übertragen und durch dieses auf den Regelzylinder 3.

Aus dem Zylinder 3 strömt Arbeitsmittel unter Druck über die Rohrleitung 12 in die Steueröffnung 76 des Drosselventils 4, wodurch der Plungerkolben 72 gegen den Ventilkörper 62 gedruckt wird.

Bis zu dieser Stufe ist Arbeitsmittel von der Pumpe 5 frei durch das Drosselventil 4 hindurchgetreten. Der Ventilkörper 62 war in dem Innenraum 60.61,66,71 des Ventilgchäuses 50 frei beweglich, da der Ventilkörper 62 mit Arbeitsmittel \on gleichem Druck umgeben ist. Die dynamische Strömung des Arbeitsmittels durch das Drossel- \entil 4 hindurch bewirkt jedoch eine AYilage der Stirnfläche des Kolbenteils 67 gegen die benachbarte Gehäusewandung 63.

Durch Betätigung des Pedals 1 wird über dem Plungerkolben 72 der Ventilkörper 62 von der Gehäusewandung 63 weggedrückt. Hierbei findet eine Drosselung der Strömung des Arbeitsmittels statt, du sich eine Verringerung der Querschnittsflächc ergibt, welche für diese Strömung zwischen dem Kolbenteil

67. der im Hohlraum 61 radiales Spiel hat. und der Schulter zur Verfügung steht, die am Übergang des Hohlraumes 61 in die Gehäusebohrung 60 ausgebildet ist. Der Druck steigt in dem Bohrungsraum zwischen den Kolbenteilen 65 und 67 an; er wird an beiden Kolbenteilen 65. 67 durch den Durchlaßkanal

70 angeglichen. Dieser Druck besteht ferner in den Durchlaßkanälen 68, 70 und in der Sackbohrung 66 und wirkt über den Läni>svorsprung64 einer weiteren

Bewegung des Plungerkolbens 72 entgegen, bis sich schließlich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Der Druckaufbau in den Rohrleitungen 14,18 oberstromscitig der Einlaßöffnung 56 hat zur Folge, daß unter Druck stehendes Arbeitsmittel den Arbeitszylinder 7 über die Rohrleitung 22 betätigt.

Bei Vernachlässigung der Reibung befindet sich der Ventilkörper 62 dann, wenn A, die Querschnittsfläche des Längsvorsprungcs 64 uncJ A., diejenige des Plungerkolbens 72 ist. ferner l\ der Druck in der Bohrung 66 und P,, der Druck in der Bohrung 74, in einem Gleichgewichtszustand, wenn

Natürlich kann, wenn A_x kleiner als A., gemacht wird, das Drosselventil 4 mit einem Regeldruck aus dem Zylinder 3 betätigt werden, der niedriger ist als der Druck in der Einlaßöffnung 56 und daher in der Pumpe 5 und im Arbeitszylinder 7.

Da das Arbeitsmittelvolumen, welches der Regelzylinder 3 dem Drosselventil 4 zuführen muß, außerordentlich klein ist (der Hub des Plungerkolbens 72 kann etwa 1 mm betragen), können die Abmessungen des Regelzylinders 3 und kann insbesondere sein Durchmesser klein gehalten werden. Da der Hub des Plungerkolbens 72 klein ist, kann das Drosselventil 4 von sehr gedrängter Bauart sein; es kann an einer beliebigen Stelle des Fahrzeuges angeordnet und, falls erforderlich oder gewünscht, sogar in die Pumpe 5 eingebaut werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

2 !Ol Patentansprüche:

1. Steuerbares Drosselventil in einem hydraulischen Kreislauf, insbesondere dem Kreislauf s einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, bei welchem Ventil

a) in einer Bohrung seines Gehäuses ein von zwei durch einen Steg miteinander verbundenen Kolbenteilen gebildeter Ventilkörper verschiebbar geführt ist,

b) die Bohrung in einen den einen der beiden Kolbenteile mit radialem Spiel umgebender·. Hohlraum mit vergrößertem Querschnitt einmündet, .

c) in die Bohrung in den Raum zwischen den beiden Kolbenteilen eine mit einer Druckmiltelquelie in Verbindung stehende Einlaßöffnung und in den Hohlraum eine den Druckmittelabfluß gestattende Auslaßöffnung mündet,

d) dem Gehäuse über eine Steueröffnung ein Steuerdruck zuführbar ist, der einen Plungerkolben beaufschlagt, welcher mit einer vom Steuerdruck abhängigen Kraft auf die Stirn- as seile des einen Kolbenteils einwirkt,

c) der eine Kolbenteil in der Ruhestellung des Ventils einen ungedrosselten Durchfluß zwischen dem Raum zwischen den beiden Kolbentcilen und dem Hohlraum zuläßt und der Ventilkörper bei einer Erhöhung des Steuerdruckes entgegen einer auf ihn wirkenden Gegenkraft so verschiebbar ist, daß der eine Kolbenteil diesen Durchfluß drosselt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Gegenkraft ein Längsvorsprung (64) an der den anderen Kolbenteil (65) aufweisenden Seite des Ventilkörpers (62) vorgesehen ist, der dichtend in einer mit der Einlaßöffnung (56) in Verbindung stehenden Bohrung (66) geführt ist *o und eine Fläche (A 1) des Vorsprunges in dieser Bohrung vom Einlaßdruck entgegen der Wirkung des Plungerkobens (72) beaufschlagt ist.

2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (66) zur Auf- 4^Γ> nähme des Längsvorsprunges (64) des Ventilkörpers mit der Einlaßöffnung (56) über einen in dem Ventilkörper (62) vorgesehenen Durchlaß (68. 70) in Verbindung steht.

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