DE2136664C3 - Hydraulisch gesteuertes Trennventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gesteuertes Trennventil, insbesondere für blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlagen, das zur Trennung der Druckmittelverbindung zwischen Ve:braucher und Druckmittelquelle dient wobei in einem Hohlraum, welcher sich in der Druckmittelverbindung befindet ein einen Ventilsitz tragendes Bauteil und ein durch einen Steuerdruck relativ zum Ventilsitz entgegen einer Vorspannkraft verschiebbares Ventilverschlußstück angeordnet ist und einerseits die gegeneinander gerichteten, dem Druck der Druckmittelquelle ausgesetzten Flächen des Ventilverschlußstückes gleich sind und andererseits die gegeneinander gerichteten, dem Druck des Verbrauchers ausgesetzten Flächen des Ventilverschlußstückes gleich sind.

In der DE-AS 11 47 858 ist ein Trennventil für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsa.i'age beschrieben, das zur Trennung der Druckmittelverbindung zwischen einem Radzylinder und einer Druckmittelquelle dient. Bei dieser Anordnung ist ein Kolbenschieber und ein Schleppkolben vorgesehen, wobei der Kolbenschieber von einem Steuerdruck und der Schleppkolben einerseits vom Eingjngsdruck und andererseits vom Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Der als Ventilsitz wirkende Schleppkolben ist daher in seiner Lage nur von dem jeweils herrschenden Druck bestimmt, wobei sein Anschlag den Verschiebeweg des Schleppkolbens begrenzt. Es ist ferner ein Rückschlagventil vorgesehen, welches in Reihe zu dem Ventil angeordnet ist und das b°A einem Druckgefälle vom Einlaßraum zur Druckquelle hin öffnet.

Zum Schließen des Trennventils wird zunächst der Kolbenschieber vom Steuerdruck gegen die Kraft einer Feder bewegt, wobei der Schleppkolben durch einen Anschlag mitgezogen wird. Beim Absenken des Steuerdruckes bewirkt die Feder eine Bewegung des Kolbenschiebers in entgegengesetzter Richtung gegen den Schleppkolben, der aufgrund von Reibungskräften relativ zum Kolbenschieber verschoben wird, Das Trennventil wird nur durch Druckabsenkung in der Einlaßkammer geöffnet, völlig Unabhängig vom Vorhandensein eines Steuerdruckes in der Steuerdruckkammer,

Dieses Trennventil ist jedoch in seinem Aufbau kompliziert und unsicher in der Wirkungsweise, Auch ist

dieses Trennventil mit einer erheblichen Umschaltezeit behaftet, da der Kolbenschieber zwei entgegengerichtete Bewegungen ausführen muß, um das Ventil zu schließen.

In der DE-OS 19 40 246 ist ein hydraulisch gesteuertes Trennventil beschrieben, das durch Zuschalten oder Abschalten eines Steuerdruckes betätigbar ist Das Trennventil weist zwei mechanisch voneinander getrennte, in Abhängigkeit voneinander öffnende und schließende Vcntilverschlußstücke auf. Da beide druckausgeglichen in der hydraulischen Verbindungsleitung zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher angeordnet sind, wird beim Betätigen des Trennventils durch den hydraulischen Steuerdruck weder Druckmittel aus dem hydraulischen Kreis aufgenommen noch verschoben. Durch eine gesteuerte Druckabsenkung im mit dem Verbraucher verbundenen Abschnitt kann kein Druckmittel durch das Trennventil nachgesaugt werden, da letzteres in der Weise steuerbar ist, daß es geschlossen ist bevor die Druckabsenkung eingeleitet wird. Durch das Zusammenwirken der beiden koaxial angeordneten Venlüverschiußkörper kann das Trennventil bei Abbau des Steuerdruckes auch gegen einen erhöhen Druck der Druckmittelquelle wieder öffnen, der bei ivir einem Ventilverschlußkörper diesen gegen den niedrigeren Druck im mit dem Verbraucher verbundenen Abschnitt geschlossen halten würde, so daß eine Druckerhöhung im Verbraucher über den ersten Wert hinaus nicht mehr möglich wäre. Der den Druck der Druckmittelquelle ausgesetzte Teil des einen kegeligen Verschlvßkörpers ist druckausgeglichen, so daß bei Wegfall des Steuerdruckes der auf einer durch den koaxial angeordneten zweiten Verschlußkörper begrenzten Ringfläche des kegeligen Verschlußkörpers lastende Druck des mit dem Verbraucher verbundenen Abschnitts genügt, um eine Undichtigkeit zu verursachen und damit einen Druckausgleich zwischen beiden Abschnitten der hydraulischen Druckmittelleitung und ein Öffnen des Trennventils zu bewirken.

Dieses Trennventil ist jedoch in seinem konstruktiven Aufbau zu kompliziert und deshalb unsicher in seiner Wirkungsweise. Außerdem bietet dieses Trennventil keine Möglichkeit des Druckausgleiches z-.vischen den beiden Abschnitten der hydraulischen Druckmittelleitung, wenn bei noch anstehendem Steuerdruck der Druck der Druckmittelquelle von einer Bedienungsperson weggenommen wird, um die Anlage insgesamt in den Ruhezustand zu versetzen. Auch bei fehlendem Druck in dem mit der Druckmittelquelle verbundenen Abschnitt wird ein noch anstehender Steuerdruck beide Verschlußkörper auf ihren Sitzen halten. Der Druck im mit dem Verbraucher verbundenen Abschnitt der Druckmitttlleitung kann erst gesenkt werden, wenn der Steuerdruck, der auf das Trennventil wirkt, nachläßt.

Bei blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlagen ist es besonders wichtig, daß wenn der Fahrer während eines Regelzyklusses, der im wesentlichen Schließen des Trennventils, Druckabbau im mit dem Radbremszylinder verbundenen Abschnitt, erneuten Druckaufbau und öffnen des Trennventils einschließt, den Druck im Hauptzylinder reduziert oder ganz wegnimmt, der Druck im Radbremszylinder oder Verzögerung folgen kann und nicht erst nach Ablauf des gesamten Regelzyklüs sich an den Hauptzylinderdruck anpaßt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Trennventil der eingangs genanntevi Gattung zu schaffen, durch das die Nachteile der bekannten Lösungen vermieden werden und das allein in Abhängigkeit von dem Steuerdruck geschlossen und geöffnet wird und bei dem unabhängig vom Schaltzustand des Trennventils Druckmittel vom Verbraucher zur Druckmittelquelle strömen kann. Außerdem soll das Trennventil einfach im Aufbau und sicher in der Wirkungsweise sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Trennventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das den Ventilsitz tragende Bauteil gehäusefest angeordnet ist und daß in die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Druckmittelquelle zusätzlich ein unabhängig arbeitendes, in Richtung auf die Druckmittelquelle öffnendes, parallel zum hydraulisch gesteuerten Ventil angeordnetes Rückschlagventil vorgesehen ist

Durch das erfindungsgemäße Trennventil wird erreicht, daß bei Schließen des Trennventils weder Volumen aufgenommen und nachgesaugt oder verschoben wird und das öffnen des Trennventi's gegen einen gestiegenen Druck der Druckmittelquelle möglich ist Das unabhängige Rückschlagventil ermöglicht es, da3 bei anstehendem Steuerdruck der "zuck im Verbraucher ohne spürbare Verzögerung ciiicr, absinkenden Druck der Druckmittelquelle angeglichen wird. Außerdem zeichnet sich das Trennventil durch einfachen Aufbau aus.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß ein im Hohlraum koaxial angeordneter, in einen vom Boden des Hohlraums abgehehenden Steuerkanal hineinragender Bolzen einen in Ruhestellung des Trennventil' auf dem Boden aufliegenden Bund und in bestimmtem Abstand dazu einen kleineren Bund aufweist zwischen denen ein Dichtring mit Hilfe einer Hülse gehalten ist und daß sich dem Dichtring gegenüber der Ventilsitz befindet, der den Bolzen konzentrisch umgibt und sich bei einer beiderseitigen Verschiebung in den Dichtring eingräbt.

Ein den Bolzen konzentrisch umgebender hohlzylindrischer Körper ist im durch eine Abstufung erweiterten Teil des Hohlraumes dicht angeordnet urd laß* einen Zwischenraum zwischen seiner Innenfläche und dem Bolzen. Ein sich verengender Fortsatz des hohlzylindrisc^: .en Körpers ragt in den engeren Teil des Hohlraums und läßt auch zwiscnen seiner Innenwand und dem Bolzen einen Zwischenraum.

Die ineinander übergehenden Zwischenräume zwischen Innenfläche des hohlzylindrischen Körpers bzw. dessen Fortsatzes und Bolzen stehen durch eine radiale Bohrung im hohlzylindrischen Körper und einem Ringraum an dessen Umfang mit der Druckmittelverbindung zum Verbraucher in Verbindung.

Im Bereich des Zwischenraumes zwischen den Bolzen und der Innenwand des hohlzylindrischen Körpers ist am Bolzen eine Ringfläche eingearbeitet, die der Quer'chnittsfläche des kleineren Bundes gleich ist. Die Stirnfläche des Fortsatzes des hohlzylindrischen Körpers, die dem 8m Bolzen gehaltenen Dichtring gegenübersteht, verläuft zunächst kegelig nach außen und ist dann durch eine Ringfläche abgesetzt. Bei Bewegung des Bolzens unter der Wirkung des Steuerdruckes fir Jet die den Dichtring haltende Hülse an dieser Ringfläche einen Anschlag.

Der auf der Stirnfläche des größeren Bundes und der auf der Ringflüehe des Dichtringes ur.;d der Hülse lastende Druck sind entgegengesetzt gleich.

Das Rückschlagventil umfaßt eine am Umfang des Fortsatzes des hohi^lindrischen Körpers angeordnete Ringnut mit kegeligem Querschnitt die durch eine radiale Bohrung mit dem Zwischenraum zwischen der

Innenwand des Fortsatzes und dem Bolzen verbunden ist und einen in die Ringnut eingelegten Dichtring.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Trennventil in geöffneter Stellung.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch dasselbe Trennventil in geschlossener Stellung.

Im Gehäuse 1 ist ein die Ventilbauteile aufnehmender, vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Hohlraum 2 vorgesehen, dessen innenliegender Abschnitt durch eine Abstufung 3 einen geringeren Durchmesser erhält. Vom Boden 4 des Hohlraums 2 geht ein Steuerkanal 5 ab.

Durch besondere in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltelemente, z. B. elektromagnetisch zu betätigende Ventile, kann der Steuerkanal 5 wahlweise an eine den Steuerdruck bereitstellende Druckmittelquelle, vorzugsweise einen .Speicher, oder an den Rücklauf angeschlossen werden. In den Hohlraum 2 ist ein im wesentlichen zylindrischer Bolzen 6 eingebracht, der bis in den Steuerkanal 5 hineinragt und gegen dessen Wand abgedichtet ist. An eine Mantelfläche des Bolzens 6 ist ein Bund 7 angearbeitet, der in geöffneter Stellung des Trennventils mit seiner einen Ringfläche auf dem Boden 4 des Hohlraums 2 aufliegt. In einem bestimmten Abstand zum Bund 7 weist der Bolzen 6 einen weiteren kleineren Bund 8 auf, der auf der vom Bund 7 abgewandten Seite kegelig in die Mantelfläche des Bolzens 6 übergeht. Zwischen den einander zugewandten Ringflächen der beiden Bünde 7 und 8 ist ein Dichtring 9 mittels einer Hülse 10 gehalten. Der Bolzen 6 stützt sich über eine Schraubenfeder 11 auf dem Boden einer zylindrischen Ausnehmung 12 einer in den Hohlraum 2 eingeschraubten Verschlußschraube 13 ab. Der Bolzen 6 weist außerdem in einem bestimmten Abstand eine Stufe auf, dessen Ringfläche 14 gleich der Querschnittsfläche des kegelig auslaufenden Bundes 8 am Bolzen 6 ist Ein hohlzylindrischer Körper 15 vom Durchmesser des durch die Abstufung 3 weiteren Teils des Hohlraums 2 ist in demselben dicht angeordnet und liegt auf der Abstufung 3 auf. Er umgibt den Bolzen 6 konzentrisch und laut einen Zwischenraum Ib zwischen seiner Innenwand und der Mantelfläche des Bolzens 6. Der hohlzylindrische Körper 15 hat einen verengten, in den durch die Abstufung 3 engeren Teil des Hohlraums 2 hineinragenden Fortsatz 17, dessen Innendurchmesser so bemessen ist, daß er an dem kegeligen auslaufenden Bund 8 des Bolzens 6 vorbeigleiten kann. Die Stirnfläche des Fortsatzes 17 verläuft zunächst kegelig nach außen und ist dann durch eine Ringfläche 18 abgesetzt Der kegelig verlaufende Teil 19 des Fortsatzes 17 bildet einen Ventilsitz. Im Fortsatz 17 ist eine radial verlaufende Bohrung 20 vorgesehen, die aus dem Zwischenraum 21 zwischen Mantelfläche des Bolzens 6 und Innenfläche des Fortsatzes 17 in eine in der Mantelfläche dieses Fortsatzes 17 vorgesehene Ringnut 22 mit kegeligem Querschnitt mündet In die kegelige Ringnut 22 ist ein Dichtring 23 eingelegt, der die Bohrung 20 gegenüber dem den Fortsatz 17 umgebenden Teil des Hohlraums 2 verschließt; in diesen engeren Teil des Hohlraums 2 mündet auch der Druckmittelanschluß 24 von der Druckmittelquelle. Die Druckmittelverbindung 25 vom Verbraucher mündet in einen durch eine Ausnehmung an der Mantelfläche des hohlzylindrischen Körpers 15 im weiteren Teil des Hohlraums 2 entstehenden Ringraum 26, der durch eine radiale Bohrung 27 im Körper 15 mit dem Zwischenraum 16 zwischen dem Bolzen 6 und der innenwand des hohlzylindrischen Körpers 15 Verbunden ist. Der Zwischenraum il6 ist durch eine Dichtmanschette 28 zwischen Bolzen 6 Und hohlzylindrischen Körper 15 abgedichtet.

Das erfindungsgemäße Trennverttil arbeitet in folgen^ der Weise:

Durch die Schraubenfeder 11, die so bemessen ist, daß sie die Reibung der Dichtungen zwischen dem Bolzen 6 und seinen Fühningswänden überwinden kann, wird der Bolzen 6 in Ausgangsstellung, d. h. sein Bund 7 in Anlage auf dem Boden 4 des Hohlraums 2 und damit das Ventil in geöffneter Stellung gehalten (siehe Fig. 1). Von der Druckmittelquelle aus kann über den Druckmittelanschluß 24 den engeren Teil des Hohlraums 2, die Zwischenräume 21 und 16 zwischen Bolzen 6 und Fortsatz 17 des. hohlzylindrischen Körpers 15 bzw. hohlzylindrischem Körper 15 selbst, die Bohrung 27, den Ringraum 26 und die Druckmittelverbindung 25 im Verbraucher Druck aufgebaut werden.

Besteht die Notwendigkeit, den Druck im Verbraucher bei gleichbleibendem Druck von der Druckmittelquelle für eine bestimmte Zeit um ein bestimmtes Maß zu reduzieren, so wird durch ein Betätigungssignal der Steuerkanal 5 des Trennventils mit der Steuerdruckquelle verbunden. Der Steuerdruck beaufschlagt die Stirnfläche des Bolzens 6 im Steuerkanal 5 und verschiebt den Bolzen 6 gegen die Kraft der Feder 11. Dabei hebt der Bund 7 des Bolzens 6 vom Boden 4 des Hohlraums 2 ab (siehe F i g. 2). Während dieser Bewegung des Bolzens 6 gleitet die Spitze des kegeligen Teils 19 des Fortsatzes 17 über den Bund 8 des Bolzens 6 und preßt sich in den Dichtring 9 ein, der zwischen Bund 7 und Bund 8 des Bolzens 6 gehalten ist Schließlich kommt die vorstehende Hülse 10, die den Dichtring 9 umgibt auf der Ringfläche 18 des Fortsatzes 17 des hohlzylindrischen Körpers 15 zur Anlage und begrenzt den Hub des Bolzens 6. Bei dieser Bewegung des Bolzens 6 wird weder zusätzliches Volumen an Druckmittel aufgenommen noch verschoben, da alle Teile druckausgeglichen sind. Durch das Zusammenwirken des kegeligen Teils 19 des Fortsatzes 17 mit der Dichtung ä wird die Druckmiueiverbindung zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher unterbrochen und der Druck im mit dem Verbraucher verbundenen Abschnitt kann durch eine Vorrichtung in gewünschter Weise gesenkt und wieder erhöht werden. Der Bolzen 6 ist durch den auf gleichen entgegengesetzten Flächen lastenden Verbraucherdruck und Druckmittelquellendruck druckausgeglichen und wird nur durch den Steuerdruck im Steuerkanal 5 geschlossen gehalten. Sobald der Steuerdruck im Steuerkanal 5 von der Stirnfläche des Bolzens 6 weggenommen wird, wird das Ventil durch die Kraft der Feder 11 wieder geöffnet, indem der Bolzen 6 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht wird. Dies geschieht auch, wenn inzwischen der Druck von der Druckmittelquelle erhöht wurde oder der Druck im Verbraucher auf einem gegenüber dem Anfangsdruck niedrigeren Wert stehen bleibt Durch die konstruktive Ausbildung des Bolzens 6 und des kegeligen Teils 19 des Fortsatzes 17 ist der auf die Ringfläche 14 und die kegelig auslaufende Mantelfläche des Bundes 8 am Bolzen 6 wirkende Druck entgegengesetzt gleich und der Druck von der Druckmittelquelle lastet ebenfalls auf den entgegengesetzt gleichen P.ächer. des Bundes 7 und der Hülse 10 und Dichtring 9, so daß der Bolzen 6 tatsächlich nur unter dem Einfluß des Steuerdrucks und der Feder 11 steht

Um eifien momentanen Druckausgleich zwischen dem mit dem Verbraucher Und dem mii der Drückmittelquelle verbundenen Abschnitt zu ermöglichen, wenn bei noch anstehendem' Steuerdruck der von der Druckmittelquelle bereitgesiellte Druck auf einen Wert unter deni momentanen Verbraucherdruck gesenkt wird outir die Anlage z. B. überhaupt äußer Betrieb gesetzt werden soll. is( ein Rückschlagventil vorgeschoben, das von dem in die Ringnut 22 mit kegeligem Querschnitt am Fortsatz 17 eingelegten Dichtring 23 und der radialen Bohrung 20 im Fortsatz 17 gebildet Wird. Dieses Rückschlagventil arbeitet völlig unabhängig und erlaubt einen Druckausgleich sobald der Druck im Verbraucher über den von der Öfuckniillelqueile bereitgestellten Druck ansteigt, auch wenn der Steuerdruck noch ansteht:

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydraulisch gesteuertes Trennventil, insbesondere für blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlagen, das zur Trennung der Druckmittelverbindung zwischen Verbraucher und Druckmittelquelle dient, wobei in einem Hohlraum, welcher sich in der Druckmittelverbindung befindet, ein einen Ventilsitz tragendes Bauteil und ein durch einen Steuerdruck relativ zum Ventilsitz entgegen einer Vorspannkraft "> verschiebbares Ventilverschlußstück angeordnet ist und einerseits die gegeneinander gerichteten, dem Druck der Druckmittelquelle ausgesetzten Flächen des Ventilverschlußstückes gleich sind und andererseits die gegeneinander gerichteten, dem Druck des Verbrauchers ausgesetzten Flächen des Ventilverschlußstückes gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ventilsitz (19) tragende Bauteil (15) gehäusefest angeordnet ist, und daß in die Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Druckmittelquelle zusätzlich ein unabhängig arbeitendes, in Richtung auf die Druckmitteiqueiie öffnendes, parallel zum hydraulisch gesteuerten Ventil angeordnetes Rückschlagventil (23) vorgesehen ist.

2. Trennventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Hohlraum (2) koaxial angeordneter, in einen vom Boden (4) des Hohlraums (2) abgehenden Steuerkanal (5) hineinragender Bolzen (6) einen in Ruhestellung des Trennventils auf dem 3" Boden (4) aufliegenden Bund (7) und in bestimmtem Abstand da.: i einen kleineren Bund (8) aufweist, zwischen denen ein Dichtrip" (9) mit Hilfe einer Hülse (10) gehalten ist und daß sich dem Dichtring (9) gegenüber der Ventilsitz (1^) befindet, der den Bolzen (6) konzentrisch umgibt und sich bei einer gegenseitigen Verschiebung in den Dichtring (9) eingräbt.

3. Trennventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Bolzen (6) konzentrisch -to umgebender, hohlzylindrischer Körper (Bauteil 15) im durch eine Abstufung (3) erweiterten Teil des Hohlraumes (2) dicht angeordnet ist und eine" Zwischenraum (16) zwischen seiner Innenfläche und dem Bolzen (6) läßt und ein sich verengender Fortsatz (17) in den engeren Teil des Hohlraumes (2) hineinragt, aber auch zwischen seiner Innenwand und dem Bolzen (6) einen Zwischenraum (21) läßt.

4. Trennventil nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander übergehenden Zwischenräume (16, 21) zwischen Innenfläche des hohlzylindrischen Körpers (Bauteil 15) bzw. dessen Fortsatzes (17) und Bolzen (6) durch eine radiale Bohrung (27) im hohlzylindrischen Körper (Bauteil 15) und einen Ringraum (26) an dessen Umfang mit der Druckmittelverbindung (25) zum Verbraucherin Verbindung stehen.

5. Trennventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zwischenraumes (16) zwischen dem Bolzen (6) und der Innenwand des hohlz.ylindnschen Körpers (Bauteil 15) am Bolzen (6) eine Ringfläche (14) angearbeitet ist, die der Querschnittsfläche des kleineren Bundes (8) gleich ist,

6. TrennVentil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Fortsatzes (17) des hohlzylindrischen Körpers (Bauteil 15), die dem am Bolzen (6) gehaltenen Dichtring (9) gegenüberstellt, zunächst kegelig nach außen verläuft und dann durch eine Ringfläche (18) abgesetzt ist und bei Bewegung des Bolzens (6) unter der Wirkung des Steuerdrucks die den Dichtring (9) haltende Hülse (10) an der Ringfläche (18) Anschlag findet

7. Trennventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Stirnfläche des Bundes (7) und der auf der Ringfläche des Dichtringes (9) und der Hülse (10) lastende Druck entgegengesetzt gleich sind.

8. Trennventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil eine am Umfang des Fortsatzes (17) des hohlzylindrischen Körpers (15) angeordnete Ringnut (22) mit kegeligem Querschnitt, die durch eine radiale Bohrung (20) mit dem Zwischenraum (21) zwischen der Innenwand des Fortsatzes (17) und dem Bolzen (6) verbunden ist und einen in die Ringnut (22) eingelegten Dichtring (23) umfaßt