DE2310383A1

DE2310383A1 - Druck-rueckhalteventil

Info

Publication number: DE2310383A1
Application number: DE19732310383
Authority: DE
Inventors: Manfred Totschnig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1974-09-05
Also published as: GB1425276A; FR2219862A1; DE2310383B2; FR2219862B3

Description

VOLKSWAGENWERK Aktiengesellschaft

318 Wolfsburg
Unsere Zeichen: K 1452
1702-Pt/Gn/Pi

·-1. 3. 73

Druck-Rückhalteventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck-Rückhalteventil
für ein vorzugsweise Vorderrad-Scheibenbremsen und Hinterrad-Trommelbremsen aufweisendes Fahrzeugbremssystems, insbesondere Kraftfahrzeugbremssystem, mit einermit dem Hauptbremszylinder verbundenen Eingangsöffnung und einer mit
den Radbremszylindern der Scheibenbremsen verbundenen Ausgangsöffnung, das die Scheibenbremsen erst bei einem durch eine Feder bestimmten Eingangsdruck ansprechen läßt.

Solche Druck-Rückhalteventile sind beispielsweise aus der "Automobiltechnischen Zeitschrift" Heft 8/I965, Seiten 24O bis 245f insbesondere Bild 1 auf Seite 242, bekannt. Sie
dienen dazu, den die Scheibenbremsen enthaltenden Teil des

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Bremssystems erst bei Überschreiten eines bestimmten Drucks ansprechen zu lassen, um dadurch das durch die benötigten Bremsbaden-Rückzugfedern der Trommelbremsen bedingte spätere Ansprechen der Trommelbremsen auszugleichen. Dieser Ausgleich ist erforderlich, weil die Trommelbremsen sich sonst bei niedrigeren Bremsdrücken, die z.B. bei den meisten im Stadtverkehr notwendigen Bremsungen auftreten, überhaupt nicht am Abbremsen des Fahrzeuges beteiligen würden. Derartige Druckrückhalteventile werden auch benötigt, wenn ausschließlich Trommelbremsen, jedoch mit unterschiedlichen Rückhaltefedern, verwendet werden, oder wenn ausschließlich Scheibenbremsen verwendet werden, die jedoch unterschiedlich ansprechen sollen, um beispielsweise eine gewünschte Bremskraftverteilung zu erzielen. Der Einsatz von Druck-Rückhalteventilen ist auch deshalb von Vorteil, weil die Scheibenbremse sonst einen im Vergleich zur Trommelbremse hohen Bremsbelagverschleiß hätte, weil im unteren Druckbereich ausschließlich die Scheibenbremsen wirken wurden. Ein längeres ausschließliches Bremsen mit der Scheibenbremse, das z.B. bei Schleichabfahrten im Gebirge auftreten kann, könnte darüber hinaus zu zu hohen Bremsflüssigkeitstemperaturen führen, was bekanntlich wegen der Dampfblasenbildung einen völligen Ausfall der Scheibenbremse zur Folge haben könnte.

Das bekannte Druck-Rückhalteventil besteht aus einem Ventilgehäuse mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung. Im Ventilgehäuse befindet sich eine Kugel, die durch den am Eingang erzeugten Druck gegen einen Dichtungsring gedrückt wird. Der Dichtungsring liegt, abgestützt durch eine Feder, gegen das Ventilgehäuse an. Erst wenn der Eingangsdruck einen durch die Feder bestimmten Wert überschritten hat, wird der Dichtungsring vom Ventilgehäuse abgehoben, so daß sich der Ausgangsdruck erhöhen kann. Während des Druckaufbaus findet also ein ständiges Abheben und Schließen des Dichtungsringes statt.

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Bei diesem bekannten Druck-Rückhalteventil ist der durch die im Ventil enthaltene Feder zwischen Eingang und Ausgang erzeugte Druckunterschied, der z.B. etwa 10 atü betragen kann, nur beim Druckaufbau, d.h. bei Erhöhen des Drucks vorhanden. Bei Verminderung des Drucks, z.B. während des im Stadtverkehr oft notwendigen pulsierenden Bremsens, geht dieser konstante Druckunterschied jedoch verloren. Der Ausgangsdruck bleibt so lange erhalten, bis der Eingangsdruck auf den Wert des Ausgangsdrucks gesenkt ist. Erst dann kann sich die Kugel bei weiterer Druckabsenkung vom Dichtungsring lösen und eine Druckabsenkung auch am Ausgang stattfinden. Diese !Funktionsweise hat zur Folge, daß bei Verminderung des vom Hauptbremszylinder abgegebenen Drucks zwar der an der Hinterachse wirksame Bremsdruck vermindert wird, daß der an der Vorderachse, d.h. insbesondere an den Scheibenbremsen, wirksamen Bremsdruck erhalten bleibt, bis der Druckunterschied zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Druck-Rückhalteventils ausgeglichen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druck-Rückhalteventil zu schaffen, bei welchem jedem Eingangsdruck ein definierter Druckunterschied zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck zugeordret ist, unabhängig davon, ob gerade ein D_ruckaufbau oder ein Druckabbau stattfindet.

Diese Aufgabe wird bei einem Druck-Rückhalteventil der eingangs genannten Art gelöst durch einen die Eingangsöffnung von der Ausgangsöffnung trennenden verschiebbaren Ventilkolben, der gegen die die Ausgangsöffnung aufweisende Stirnseite des Druck-Rückhalteventilgehäuses durch eine Hauptfeder abgestützt ist und mindestens eine seine beiden Stirnseiten verbindende Verbindungsbohrung besitzt,

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und durch einen die Verbindungsbohrungen des Ventilkolbens auf der Eingangsseite abdeckenden Ventilteller, der durch eine Hilfsfeder in der Weise gegen den Ventilkolben abgestützt ist, daß die Verbindungsbohrungen im Ventilkolben bis zu einem durch die Hilfsfeder bestimmten Eingangsdruck geöffnet sind.

Eine wesentliche Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Druckunterschied zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck mit wachsendem Eingangsdruck stetig kleiner wird, enthält als Ventilkolben einen Differenzkolben.

Anhand einer Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sei die Erfindung und wesentliche Ausgestaltung der Erfindung erläutert.

Figur 1 zeigt ein Druck-Rückhalteventil, mit dem die in Figur 4 dargestellte Kennlinie erzielt werden kann. Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Differenzkolben, mit dem eine in Figur 5 dargestellte Kennlinie erzielt werden kann. Figur 3 schließlich zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem das erfindungsgemäße Druck-Rückhalteventil ein integrierter Bestandteil eines Radbremszylinders ist. In Figur wird die vom Hauptbremszylinder kommende Bremsflüssigkeit dem Druck-Rückhalteventil über eine im Gehäuse 1 befindliche Eingangsöffnung 7 zugeführt. Bis zu einem bestimmten Druck, der mit Rücksicht auf den Anlagedruck der Scheibenbremsen beispielsweise 1,5 atü betragen kann, durchströmt die Bremsflüssigkeit einen Ventilteller 3» Verbindungsbohrungen 2.1 eines Ventilkobens und einen Dickraum 1.1. Über eine Ausgangsöffnung 8 im Ventilgehäuse 1 wird die Bremsflüssigkeit danach an die Radbremszylinder der Scheibenbremse weitergeleitet. Der verschiebbare Ventilkolben 2 trennt die Aus-

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gangsöffnung 8 von der Eingangsöffnung 7. Er ist gegen die Stirnseite 1.3 des Ventilgehäuses 1 durch eine Haptfeder 4 abgestützt und besitzt mindestens eine seine beiden Stirnseiten 2.2 und 2.3 verbindende Verbindungsbohrung 2.1. Auf der Eingangsseite des Ventilkolbens 2 ist ein die Verbindungsbohrungen 2.1 abdeckender Ventilteller 3 vorgesehen, welcher durch eine Hilfsfeder 5 gegen den Ventilkolben 2 abgestützt ist. Der Ventilteller 3 weist einen Zapfen 3·1 auf, der in einem zentrisch angeordneten Sackloch des Ventilkolbens 2 geführt ist. Zwischen dem Sackloch und dem Zapfen ist eine Dichtung 6.3 vorgesehen, .die den hinter dem Zapfen 3·1 liegenden Sacklochraum gegen den äußeren Druck abdichtet. Die Stirnseite 2.2 des Ventilkolbens 2 enthält an den Stellen, an denen die Verbindungsbohrungen 2.1 münden,Aussparungen. An den mit diesen Aussparungen räumlich zugeordneten Stellen des Ventiltellers 3 sind Dichtungen 6.1 vorgesehen, so daß die Verbindungsbohrungen 2.1 beim Anliegen des Ventiltellers 3 am Ventilkolben 2 geschlossen sind. Die Hilfsfeder 5 ist unter Berücksichtigung der wirksamen Differenzfläche des Ventiltellers 3 so bemessen, daß sich der Ventilteller 3 erst bei dem oben erwähnten geringen Druck von etwa 1,5 atü an den Ventilkolben 2 anlegt und die Verbindungsbohrungen 2.1 verschließt. Die Hauptfeder 4 wird entsprechend dem gewünschten Rückhaltedruck dimensioniert. Das bedeutet, daß der Druck am Eingang zunächst erhöht werden kann, ohne daß sich der Ausgangsdruck erhöht. Erst wenn der Eingagsdruck einen solchen Wert angenommen hat, daß die auf die eingangsseitige Kolbenfläche wirkende Kraft (p_ß. x Kolbenfläche „. ) der Druckkraft der Hauptfeder 4 entspricht, verschiebt sich der Ventilkolben 2 und erhöht dadurch unter Beibehaltung der Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang den Ausgangsdruck. Es ist leicht einzusehen, daß sich der Ausgangsdruck bei einer Verringerung

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dea Eingangsdrucks unter Beibehaltung des bestehenden Druck-Unterschiedes ebenfalls verringert. Erst wenn der Eirigangsdruck soweit verringert worden ist, daß der Ventilteller sich vom Ventilkolben 2 abhebt, das sollte wie eingangs erwähnt bei etwa 1,5 atü geschehen, erfolgt wegen der dann geöffneten Verbindungsbohrungen 2.1 ein Angleichen des Ausgangsdrucks an den Eingangsdruck. In Figur 4 sind diese Druckverhältnisse zu erkennen. Dargestellt ist der dem Ausgangsdruck des Druck-Rückhalteventils entsprechende Druck an den Vorderrädern p„ als Punktion des dem Eingangsdruck des Ventils entsprechenden Drucks an den Hinterrädern p„« Man erkennt, daß der Druck p_v bis zu etwa 1,5 atü dem Druck p„ entspricht. Bei diesem Eingangsdruck legt sich, wie beschrieben, der Ventilteller 3 an den Ventilkolben 2 an. Entsprechend der gewählten Hauptfeder 4 kann der Eingangsdruck p_ weita:gesteigert werden bis etwa 10 atü, ohne daß sich dabei der Ausgangsdruck ρ_γ ändert. Bei diesem Eingangsdruck von etwa 10 atü beginnt sich der Ventilkolben 2 zu verschieben, so daß der Ausgangsdruck p„ bei einer weiteren Steigerung des Eingangsdrucks p„ unter Beibehaltung der

erreichten Druckdifferenz ebenfalls ansteigt. Diese Kennlinie gilt bei Vernachlässigung von Reibungswiderständen der Dichtungen etc. sowohl für den Druckaufbau als auch für den Druckabbau. Das Druck-Rückhalteventil gemäß Figur unterscheidet sich von dem Ventil gemäß Figur 1 dadurch, daß als Ventilkolben ein Differenzkolben verwendet wird. Dieser Differenzkolben besitzt einen Kolbenteil 2.4 mit einem geringeren Durchmesser als der eigentliche Kolben. Dieser dünnere Kolbenteil wird in einem Sackloch 1.4 des Ventilgehäuses 1 geführt. Zwischen diesem Sackloch 1.4 und dem dünneren Kolbenteil 2.4 ist eine Dichtung 6.4 vorgesehen, die den hinter dem dünnen Kolbenteil 2.4 liegenden Sacklochraum gegen den äußeren Druck abdichtet.

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Durch diese Ausgestaltung des Ventilkolbens 2 ergeben sich in der Punktionsweise dieses Druck-Rückhalteventils einige Unterschiede im Vergleich zum Ventil gemäß Figur 1. Im unteren Druckbereich bis etwa 10 atü entspricht die Punktionsweise der des Ventils gemäß Figur 1, vorausgesetzt daß die übrigen Werte, insbesondere die der Hauptfeder und der Hilfsfeder die gleichen sind. Bei etwa 1,5 atü wird der Ventilteller 3 an den Ventilkolben 2 angelegt, so daß die Verbindung über die Verbindungsbohrungen 2.1 unterbrochen ist. Erst wenn der Eingangsdruck etwa 10 atü erreicht hat, bewegt sich der Ventilkolben 2 und erhöht sich demzufolge auch wieder der Ausgangsdruck. Im Gegensatz zum Druck-Rückhalteventil gemäß Figur 1 wird der Druckunterschied bei einer weiteren Steigerung des Eingangsdruckes nunmehr jedoch nicht konstant gehalten, sondern mit steigendem Eingangsdruck abgebaut. Je nach Größe der wirksamen Differenzfläche des Ventilkolbens 2, die durch den Durchmesser des dünneren Kolbenteils bestimmt wird, verläuft die in Figur 5 dargestellte Kennlinie steiler oder flacher. Man erkennt aus Figur 5» daß der Ausgangsdruck p„ bei Erhöhung des Eingangsdrucks p„ stetig dem Eingangsdruck ange-

glichen wird, bzw. im oberen Druckbereich sogar gegenüber dem Eingangsdruck p_ erhöht wird. Die Druckgleichheit zwisehen Ausgang und Eingang ist erreicht, wenn der Eingangsdruck multipliziert mit der Differenzfläche gleich der Vorspannkraft der Hauptfeder 4 ist. Dieser stetige Abbau der Druckdifferenz bzw. die Umkehrung der Druckdifferenz kann besonders dann von Vorteil sein, wenn aus Gründen der Bremskraftaufteilung eine Druckminderung an der Hinterachse benötigt wird, oder wenn die Pußkraftreserve zur Erfüllung bestimmter Vorschriften (Abbremsung/Fußkraft) für das Fahrzeug sehr gering ist. Bei der Dimensionierung der Druck-Rück-

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halteventile muß darauf geachtet werden, daß der maximale Weg des Ventilkorbens 2 kleiner ist als die Blockhöhe der Hauptfeder 4» damit diese beim Auftreten eines Fehlers im Bremssystem nicht zerstört wird. Der maximale Kolbenweg des Ventilkolbens 2 entspricht dem Volumenverbrauch einer Scheibenbremse, nachdem die Beläge angelegt wurden. Dieser VoIumenverbrauch ist durch die Satteldehnung der Bremse, die Elastizität der Beläge sowie die Bremsschlauchdehnung bedingt.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Druck-Rückhalteventil integrierter Bestandteil einer Scheibenbremse ist. Der Ventilkolben 2 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser wie der Kolben 9 eines Bremszylinders 10 einer nicht näher bezeichneten, nur schematisch dargestellten Scheibenbremse. Zusammen mit dem Ventilteller 3, der Hauptfeder 4 und der Hilfsfeder 5 ist er im Hadbremszylinder 10 eingebaut. Die Hauptfeder ist durch einen Sprengring 11 im Radbremszylinder 10 abgestützt. Wie in den Figiman 1 und 2 besitzt der Ventilteller 3 einen noppenförmigen Ansatz 3·4» der die Lage des Ventiltellers 3 in Bezug auf den Ventilkolben 2 und die Zylinderwand bzw. Ventilwand fixiert.

Das erfindungsgemäße Druck-Rückhalteventil ist derartig ausgebildet, daß im Ruhezustand ein ständiger Durchfluß der Bremsflüssigkeit durch das Druck-Rückhalteventil stattfinden kann. Diese Eigenschaft ist durch den Ventilteller 3 bedingt, dessen Ausgestaltung und Anordnung im übrigen dafür sorgt, daß die Scheibenbremsen bereits bei etwa 0,5 atü anlegen, ohne daß dabei der Ventilkolben bewegt wird, so daß ein relativ geringer Kolbenweg erzielt wird.

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In den Figuren ist das erfindungsgemäße Druck-Rückhalteventil lediglich schematisch dargestellt. Es ist selbstverständlich, daß der Ventilkolben anders geformt sein kann und daß das Ventilgehäuse 1 eine andere Gestaltung aufweist. Me Lage der Ein- und Auslaßöffnungen ist ebenfalls nicht festgelegt. Nicht besonders dargestellt ist die vorteihafte Lösung, innerhalb des Druck-Rückhalteventils Schalter anzuordnen,die als Bromsschalter oder Warnschalter ausgebildet sein können. So ist es in einfacher Weise möglich, im Innern des Druck-Rückhalteventilgehäuses 1 ein durch den Ventilkolben 2 betätigbaren Schalter anzuordnen, der als Warnschalter dienen kann. In gleicher Weise ist es möglich, im Sackloch des Ventilkolbens 2 einen durch den Zapfen 3.1 des Ventiltellers 3 betätigbaren Schalter anzuordnen, der vorzugsweise als Bremslichtschaiter fungieren kann. Nicht dargestellt ist auch die Möglichkeit, das Druck-Rückhalteventil als separaten Bauteil direkt mit dem Radbremszylinder zu verbinden. Der Durchmesser des Ventilkolbens kann in diesem Fall selbstverständlich völlig unabhängig vom Durchmesser des Kolbens des Radbremszylinders gewählt werden.

Von besonderem Vorteil kann es auch sein,wenn das Druck-Rückhalteventil lastabhängig gemacht wird. Die Hauptfeder kann in Abhängigkeit von der Last mehr oder weniger stark vorgespannt werden, z.B. bei niedriger Achsbelastung nur wenig oder auch überhaupt nicht und' mit wachsender Achsbelastung stärker. Dadurch kann eine bessere Anpassung an die gewünschte Bremskraftverteilung erzielt werden.

Realisiert werden kann diese Vorspannung z.B. mittels eines Hebelsystems, welches von der Einfederung der Achse beeinflußt wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

. 1. Inruck-Rückhalteventil für ein vorzugsweise Vorderrad- ^—-^Dcheibenbremsen und Hinterrad-Trommelbremsen aufweisendes Fahrzeugbremssystem, insbesondere Kraftfahraugbremssystem, mit einer mit dem Hauptbremszylinder verbundenen Eingangsöffnung und einer mit den Radbremszylindern der Scheibenbremsen verbundenen Ausgangsöffnung, das die Scheibenbremsen erst bei einem durch eine Feder bestimmten Eingangsdruck ansprechen läßt, gekennzeichnet durch einen die Eingangsöffnung (7) von der Ausgangsöffnung (8) trennenden verschiebbaren Ventilkolben (2), der gegen die die Ausgangsöffnung (8) aufweisende Stirnseite (1.3) des Btruck-Rückhalteventilgehäuses (1) durch eine Hauptfeder (4) abgestützt ist und mindestens eine seine beiden Stirnseiten (2.2, 2.3) verbindende Verbindungsbohrung (2.1) besitzt, und durch einen die Verbindungsbohrungen (2.1) des Ventilkolbens (2) auf der Eingangsseite abdeckenden Ventilteller (3), der durch eine Hilfsfeder (5) in der Weise gegen den Ventilkolben (2) abgestützt ist, daß die Verbindungsbohrungen (2.1) im Ventilkolben (2) bis zu einem durch die Hilfsfeder bestimmten Eingangsdruck geöffnet sind.

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2. Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkorben (2) als Differenzkolben ausgebildet ist.
3. Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) auf der dem Ventilteller (3) zugewandten Seite ein zentrisch angeordnetes Sackloch enthält, das· als Führung für einen zylindrischen Zapfen 0.1) des Ventiltellers (3) dient, wobei zwischen Sackloch und Zapfen eine Dichtung (6.3) vorgesehen ist, die den hinter dem Zapfen (3.I) liegenden Sacklochraum gegen den äußeren Druck abdichtet.
4· Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch im Durchmesser abgestuft ist und als Abstützlager für die Hilfsfeder ® dient.
5. Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingangsöffnungen der Verbindungsbohrungen (2.1) Aussparungen (2.5) vorgesehen sind und daß der Ventilteller (3) eine räumlich entsprechend angeordnete Dichtung (6.I) besitzt.
6. Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilteller (3) zugewandte Stirnseite des Ventilkolbens (2) eine Dichtung aufweist und daß der Ventilteller (5) eine räumlich entsprechend angeordnete Dichtungswulst besitzt.
7· Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Druckrückhalteventilgehäuses (1) ein durch den Ventilkolben (2) betätigbarer Schalter, vorzugsweise ein Warnschalter für den Aus-

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fall des Bremssystems, vorgesehen ist.
8. Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß im Sackloch des Ventilkolbens (2) ein durch den Zapfen (3.1) des Ventiltellers (3) betätigbarer Schalter, vorzugsweise ein Bremslichtschalter, vorgesehen
9. Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck-Rückhalteventil räumlich unmittelbar mit dem Radbremszylinder verbunden ißt.
10.Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Druck-Rückhalteventil integrierter Bestandteil des RadbremsZylinders ist.
11.Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (£) den gleichen Durchmesser wie der Kolben des RadbremsZylinders besitzt und zusammen mit dem Ventilteller (% der Hauptfeder (4) und der Hilfsfeder (5) im Radbremszylinder eingebaut ist.

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