DE2310383B2 - Druck-Rückhalteventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druck-Rückhalteventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge-

K) nannten Art.

Solche Druck-Rückhalteventile sind beispielsweise aus der »Automobiltechnischen Zeitschrift« 67/8 (1965), Seiten 240 bis 245, insbesondere Bild 1 auf Seite 242, bekannt. Sie dienen dazu, die Scheibenbremsen des Bremssystems erst bei Überschreiten eines bestimmten Bremsflüssigkeitsdrucks ansprechen zu lassen, um dadurch das durch die benötigten Bremsbacken-Rückzugfedern der Trommelbremsen bedingte spätere Ansprechen der Trommelbremsen auszugleichen. Dieser Ausgleich ist erforderlich, weil die Trommelbremsen sich sonst bei geringem Bremsflüssigkeitsdruck, wie er z. B. bei den meisten im Stadtverkehr notwendigen Bremsungen auftritt, überhaupt nicht am Abbremsen des Fahrzeuges betciligcn würden. Derartige Druck-Rückhalteventile werden auch benötigt, wenn ausschließlich Trommelbremsen, jedoch mit unterschiedlichen Rückhaltefedern, vorwendet werden, oder wenn ausschließlich Scheibenbremsen verwendet werden, die jedoch un-

M) terschicdlich ansprechen sollen, um beispielsweise eine bestimmte Bremskraftverteilung zu erzielen. Der Einsatz von Druck-Rückhalteventilen ist auch deshalb von Vorteil, weil die Scheibenbremse.! sonst einen im Vergleich zu den Trommelbremsen hohen Bremsbe-

.15 lagverschleiß hätten, weil im unteren Druckbcreich ausschließlich die Scheibenbremsen wirken würden. Ein längeres ausschließliches Bremsen mit der Scheibenbremse, wie es /.. B. bei langen Gefällestrecken im Gebirge auftreten kann, könnte darüber hinaus zu

4(1 zu hohen Bremsflüssigkeitstemperaturen führen, was bekanntlich wegen der Dampfblasenbildung einen völligen Ausfall zumindest der Seheibenbremse zur Folge haben könnte.

Das bekannte Druck-Rückhaltcventil 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, ge-

5Ii gen 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 dem Eingangsdruck angleichen kann.

Bei diesem bekannten Druck-Rückhalteventil ist der durch die im Ventil vorgesehene Feder zwischen Eingang und Ausgang erzeugte Druckunterschied, der z. B. etwa IO aiii betragen kann, nur beim Druckaul bau, d. h. bei Erhöhen des Drucks vorhanden. Bei

«ι Verminderung des Drucks, z. B. während des im Stadtverkehr oft notwendigen pulsierenden Bremsens, bleibt dieser Druckunterschied jedoch nicht konstant. Der Ausgangsdruck bleibt so lange erhalten, his der Eingaiigsdriick auf den Weil des Ausgangs-

f,s drucks gesenkt ist. I·Kst dann kann sieh die Kugel bei weiterer Druckabsenkung vom Dichtungsring lösen und eine Druckahsenkungauch am Ausgang stattfinden. Diese Funktionsweise hat zur Folue. 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 Scheiienbremsen, wirksame Bremsdruck erhalten bleibt, bis der Druckunterschied zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Druck-Rückhalteventils ausgeglichen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druck-Rückhalteventil zu schaffen, bei dem bei jedem Eingangsdruck ein definierter Druckunterschied zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck herrscht, unabhängig davon, ob gerade ein Druckaufbau oder ein Drucka.bbau stattfindet.

Diese Aufgabe wird bei einem Druck-Rückhalteventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Druckunterschied zwischen Eingangsdrurk und Ausgangsdruck mit wachsendem Eingangsdruck stetig kleiner wird, findet als Ventilkolben ein Stufenkolben Verwendung.

An Hand einer Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden die Erfindung und wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druck-Rückhalteventils gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Stufenkolben,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, in dem das erfindungsgemäßc Druck-Rückhalteventil ein integrierter Bestandteil eines Radbremszylinders ist,

Fig. 4 eine mit Hilfe eines Druck-Rückhalteventils gemäß Fig. 1 erzielbare Kennlinie, und

Fig. 5 eine mit Hilfe eines Druck-Rüekhalteventils gemäß Fig. 2 er/.ielbare Kennlie.

In Fig. 1 wird die vom Hauptbremszylinder kommende Bremsflüssigkeit dem Druck-Rückhalteventil über eine im Gehäuse 1 befindliehe Eingangsöffriuiig 7 zugeführt. Bis zu einem bestimmten Druck, der mit Rücksicht auf den Anlagedruck der Scheibenbremsen beispielsweise 1,5 atü betragen kann, umströmt die Bremsflüssigkeit einen Ventilteller 3 und tritt durch Verbindungsbohrungen 2.1 eines Ventilkolbens 2 in einen Druckraum 1.1 ein. Über eine Ausgangsöffnung 8 im Ventilgehäuse 1 wird die Bremsflüssigkeit danach an die Radbremszylinder der Scheibenbremse weitcrgeleitet. Der verschiebbare Ventilkolben 2 trennt die Ausgangsöffnung 8 von der FJngangsöffiiung 7. Er ist gegen die Stirnseite 1.3 des Ventilgehäuses 1 durch eine Hauptfeder 4 abgestützt und weist mindestens eine seine beiden Stirnseiten 2.2 und 2.3 verbindende Verbindungsbohrung 2.1 auf. Auf der Eingangsseite des Ventilkolbens 2 befindet sich ein für das Abdecken der Verbindungsbohrungen

2.1 vorgesehener Ventilteller 3, welcher durch eine Hill'sfeder 5 gegen den Ventilkolben 2 abgestützt ist. Der Ventilteller 3 weist einen Zapfen 3.1 auf, der in einem zentrisch angeordneten Sackloch des Vcntilkolhens 2 geführt ist. Zwischen dem Sackloch und dem Zapfen 3.1 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 mil diesen Aussparungen räumlich zimeordnelen Stellen des Ventiltellers 3 sind Dich

tungen 6.1 vorgesehen, durch die die Verbindungsbohrungen 2.1 beim Anliegen des Ventiltellers 3 am Ventilkolben 2 geschlossen werden. Die Hilfsfeder 5 ist unter Berücksichtigung der wirksamen Differenzfläche des Ventiltellers 3 so bemessen, daß sich der Ventilteller 3 erst bei dem obenerwähnten 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 nach dem Schließen des Ventiltellers 3 zunächst erhöht werden kann, ohne daß sich der Ausgangsdruck erhöht. Erst wenn der Eingangsdruck einen solchen Wert angenommen hat, daß die auf die eingangsseitige Kolbenfläche wirkende Kraft der Vorspannkraft 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 des Eingangsdrucks unter Beibehaltung des bestehenden Druckunterschiedes ebenfalls verringert. Erst wenn der Eingangsdruck so weit verringert worden ist, daß der Ventilteller 3 sich vom Ventilkolbcn 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 Fig. 4 sind diese Druckverhältnissc zu erkennen. Dargestellt ist der dem Ausgangsdruck des Druck-Rückhalteventils entsprechende Druck an den Vorderrädern p_y als Funktion des dem Eingangsdruck des Ventils entsprechenden Drucks an den Hinterrädern p_H. Man erkennt, daß der Druck p_v bis zu etwa 1,5 atü dem Druck p_H entspricht. Bei diesem Eingangsdruck legt sich, wie beschrieben, der Ventilteller 3 an den Ventilkolben 2 an. Entsprechend der gewählten Hauptfeder 4 kann der Eingangsdruck /;„ weiter gesteigert werden bis etwa 10 atü, ohne daß sich dabei der Ausgangsdruck/>,,. ändert. Bei diesem Eingangsdruck von etwa 10 atü beginnt sich der Ventilkolben 2 zu verschieben, so daß der Ausgangsdruck/;, bei einer weiteren Steigerung des Hingangsdrucks p_H unter Beibehaltung der erreichten Druckdifferenz ebenfalls ansteigt. Diese Kennlinie gilt bei Vernachlässigung vt)n Reibungswiderständcn der Dichtungen etc. sowohl für den Druckaufbau als auch für den Druckabbau. Das Druck-Riickhalteveiitil gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ventil gemäß Fig. 1 dadurch, daß als Ventilkolben ein Stufenkolben verwendet wird. Dieser Stufenkolben weist einen Kolbenteil 2.4 mit einem geringeren Durchmesser auf 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 Kolbciiteil 2.4 liegenden Sacklochraum gegen den äußeren Druck abdichtet.

Durch diese Ausgestaltung des Veiitilkolbens 2 ergeben sich in der Funktionsweise dieses Druck-Rüekhalteventils einige Unterschiede im Vergleich zum Venill gemäß Fig. I. Im unteren Druckbereich bis etwa 10 atü entspricht die Funktionsweise der dos Ventils gemäß Fig. I, vorausgesetzt daß die übrigen Werte, insbesondere die der Hauptfeder und der Hilfsfcuor die gleichen sind. Bei etwa 1,5 atü wird der Ventilteller 3 an den YVntilkolhcn 2 aniieletit. 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 Fig. 1 wird der Druckunterschied bei einer weiteren Steigerung des Eingangsdruckes nunmehr jedoch nicht konstantgehalten, 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 Fig. 5 dargestellte Kennlinie steiler oder flacher. Man erkennt aus Fi g. 5, daß der Ausgangsdruck p_v bei Erhöhung des Eingangsdrucks p_H stetig dem Eingangsdruck angeglichen wird, bzw. im oberen Druckbereich sogar gegenüber dem Eingangsdruck p_H erhöht wird. Die Druckgleichheit zwischen 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 Fußkraft reserve zur Erfüllung bestimmter Vorschriften (Abbremsung/Fußkraft) für das Fahrzeug sehr gering ist. Bei der Dimensionierung der Druck-Rückhalteventile muß darauf geachtet werden, daß der maximale Weg des Ventilkolbens 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 Volumenverbrauch ist durch die Satteldehnung der Bremse, die Elastizität der Beläge sowie die Bremsschlauchdehnung bedingt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Druck-Rückhalteventil integrierter Bestandteil eines Scheibenbremszylinders ist. Der Ventilkolben 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser wie der Kolben 9 des 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 Radbremszylinder 10 eingebaut. Die Hauptfeder ist durch einen Sprengring 11 im Radbremszylinder 10 abgestützt. Wie in den Fig. 1 und 2 hai der Ventilteiler 3 einen noppenförmigen Ansatz 3.4, der die Lage des Ventiltellers 3 in bezug auf den Ventilkolben 2 und die Zylinderwand bzw. Ventil wand 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.

Nicht besonders dargestellt ist die vorteilhafte Lösung, innerhalb des Druck-Rückhalteventils eine.i Schalter anzuordnen, der als Bremslichtschalter ausgebildet ist. So ist es in einfacher Weise möglich, im Sackloch des Ventilkolbens 2 einen durch den Zapfen 3.1 des Ventilteller 3 betätigbaren Brcmslichtschal- !er anzuordnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Druck-Rückhalteventil für ein hydraulisches Fahrzeug-Bremssystem, insbesondere ein Vorderrad-Scheibenbremsen und Hinterrad-Trommelbremsen umfassendes Bremssystem, mit einer mit dem Hauptzylinder verbundenen Einlaßkammer und einer mit den nachgeschalteten Radbremszylindern verbundenen Ausiaßkammer, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Einlaßkammer von der Auslaßkammer durch einen verschiebbaren Ventilkolben (2) getrennt ist,

b) der Ventilkolben (2) auf seiner der Ausiaßkammer zugewandten Stirnseite durch eine Hauptfeder (4) gegen den Druck in de/ Einlaßkammer abgestützt ist,

c) im Ventilkolben (2) wenigstens eine die beiden Kammern verbindende Verbindungsbohrung (2.1) vorgesehen ist,

d) die Verbindungsbohrung (2.1) bzw. -bohrungen einlaßkammerseitig durch einen Ventilteller (3) abdeckbar ist bzw. sind, der durch eine am Ventilkolben (2) abgestützte Hilfsfeder (5) bis zu einem vorbestimmten Eingangsdruck in seiner Offenstellung gehalten ist.

2. Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (2) als Stufenkolben ausgebildet ist, dessen größere Stirnfläche vom Einlaßdruck beaufschlagt ist.

3. Druck-Rückhalteventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolbcn (2) auf der dem Ventilteller (3) zugewandten Seite ein zentrisch angeordnetes Sackloch aufweist, das als Führung für einen zylindrischen Zapfen (3.1) des Ventilteller (3) dient, wobei zwischen Sackloch und Zapfen eine Dichtung (6.3) vorgesehen ist, die den hinter dem Zapfen (3.1) liegenden Sacklochraum gegen den äußeren Druck abdichtet.

4. Druck-Rückhaltcventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch im Durchmesser abgestuft ist und die Stufe als Abstützung für die Hilfsfeder (5) dient.

5. Druck-Rückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingangsöffnungen der Vcrbindungsbohrungen (2.1) Aussparungen (2.5) vorgesehen sind und daß der Ventilteller (3) eine diese überdeckende Dichtung (6.1) aufweist.

ft. Druck-Rückhaltcventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ventilteller (3) zugewandte Stirnseite des Ventilkolbcns (2) eine Dichtung und der Ventilteller (3) einen der Dichtung entsprechenden Dichtwulst aufweist.

7. Druck-Rückhaltcventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Sackloch des Ventilkolbens (2) ein durch den Zapfen (3.1) des Ventiltellers (3) betätigbarer Brcmslichtschaltcr vorgesehen ist.

(S. Druck-Rückhaltcvcnlil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolbcn (2) den gleichen Durchmesser wie der Kolben lies nachgcschaltctcn Radbremszylinder aufweist und zusammen mit dem Ventilteller (3), der Hauptfeder (4) und der Hilfsfeder (5) im Radbremszylinder eingebaut ist.