DE2363001B2

DE2363001B2 - Druckrückhalteventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE2363001B2
Application number: DE2363001A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Koike; Keiichiro Yabuta
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1978-10-26
Also published as: US3886966A; GB1397520A; FR2210730A1; DE2363001A1; DE2363001C3; FR2210730B1; JPS4983124A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckrückhalte- ti ventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, die sowohl Scheibenbremsen als auch Trommelbremsen umfaßt, wobei das Druckrückhalteventil zwischen der Druekinittelquelle und den Scheibenbremsen geschaltet ist, mit folgenden Merkmalen: t>o

a) einem in einer Bohrung des Ventilgehäuses beweglichen Ventilstück, mit dem die Verbindung zwischen einem mit der Druckmittelquelle verbundenen Einlaß und einem mit den Scheibenbremsen verbundenen Auslaß steuerbar ist, wobei in einer <r> ersten Stellung des Ventilstücks die Verbindung vom Einlaß zum Auslaß gesperrt und in einer zweiten Stellung geöffnet ist und wobei das Ventilstück in Richtung seiner zweiten Stellung vom Einlaßdruck entgegen der Kraft eines Spannelementes beaufschlagt ist,
b) einer im Ventilstück vorgesehenen, vom Einlaß zum Auslaß führenden Durchgangsbohrung, deren einlaßseitige Mündung als Ventilsitz für ein Ventilelement ausgebildet ist, wobei das Ventilelement in Richtung Anlage am Ventilsitz vom Einlaßdruck und — bei seiner Anlage am Ventilsitz — in Öffnungsrichtung vom Auslaßdruck beaufschlagt ist.

Bei einem solchen aus der US-PS 33 11422 bekannten Druckrückhalteventil wird das als Kugel ausgebildete Ventilelement in der ersten Stellung des Ventilstückes mit Hilfe einer ein zweites Spannelement bildenden Feder auf den ersten Ventilsitz der axialen Bohrung gedrückt, so daß die Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß gesperrt ist, wenn kein nennenswerter Druckunterschied zwischen dem Einlaß und Auslaß beaufschlagenden Druckmittel auftritt. Steigt der Druck des Druckmittels am Einlaß an, so wird das Ventilstück durch das Druckmittel aus der ersten Stellung gegen die Kraft des ersten Spannelementes in die zweite Stellung verschoben, in der das Ventilelement unter der Wirkung des zweiten Spannelementes noch am ersten Ventilsitz anliegt, ein zweiter Ventilsitz zwischen der Innenmantelfläche des das Ventilstück führenden Gehäuse und dem Ventilstück aber freigegeben wird, so daß das Druckmittel vom Einlaß zum Auslaß strömt. Wird dagegen der Druck am Einlaß wieder vermindert, während der Druck am Auslaß von dem zuvor betätigten hydraulischen Stellmotor her noch relativ groß ist, so wird das Ventilstück unter der Kraft des ersten Spannelementes und auch unter dem Druck des am Auslaß anstehenden Druckmittels in seine erste Stellung zurückbewegt, in der das Ventilstück durch Anschlagen am zweiten Ventilsitz die Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß sperrt. Andererseils kann aber der Druck des am Auslaß anstehenden Druckmittels sich durch die axiale Bohrung hindurch auf das Ventilelement durchsetzen, das dadurch gegen die Kraft des zweiten Spannelementes von dem ersten Ventilsitz abgehoben wird, so daß das Druckmittel hohen Drucks vom Auslaß zum Einlaß zurückströmen kann, bis ein gewisser Druckausgleich stattgefunden hat. Diese bekannte Drucksteuereinrichtung ist durch die Verwendung zweier Ventilsitze und Federn relativ aufwendig und auch störanfällig.

Aus der US-PS 33 39 579 ist ein weiteres Druckrückhalteventil bekannt, bei dem das Venlilelement als Schließplatte ausgebildet ist, die ebenfalls in der ersten Stellung des Ventilstückes durch die Kraft einer als zweites Spannelement wirkenden Schraubenfeder auf den Ventilsitz gedrückt wird. Unter der Wirkung eines am Einlaß anstehenden hohen Druckes wird die Schließplatte gegen die Kraft des zweiten Spannelementes von dem Ventilsitz abgehoben, so daß eine Verbindung durch die axiale Bohrung des Ventilstückes hindurch vom Einlaß zum Auslaß hergestellt wird. Die Schließplatte ist außerdem mit mehreren Bohrungen versehen, die durch eine dem Ventilsitz zugewandte Membran verschlossen sind, die eine zentrische öffnung hat. Liegt daher am Auslaß ein größerer Druck an, so kann sich dieser Druck durch die öffnungen der Schließplatte hindurch auf die Membran durchsetzen, die elastisch in ihrem initiieren Teil von der Schließplatte abgehoben wird, so daß eine Verbindung durch die öffnungen der Schließplatte und durch die zentrische

öffnung der Membran hindurch zwischen dem Auslaß und dem Einlaß hergestellt wird. Auch dieses bekannte Druckrückhalteventil ist durch die Verwendung zweier Schraubenfedern, die zueinander genau abgeglichen werden müssen, und die Anordnung der Membran -, konstruktiv aufwendig und durch Verschieß, z. B. der Membran, ebenfalls relativ störanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckrückhalteventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es bei einfacher Konstruktion zuverlässig arbeitet und κι möglichst wenig verschleißempfindliche Teile aufweist.

Bei einem Druckrückhalteventil der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch die Merkmale:

c) das Ventilstück ist in der Bohrung dichtend geführt, r,

d) das Ventilelement wirkt mit einem gehäusefesten Anschlag zusammen, der den Weg des Ventilelementes in Richtung Ventilstück derart begrenzt, daß das Ventilelement in der zweiten Stellung des Ventilstücks von dem Ventilsitz abgehoben ist. _>o

Das erfindungsgemäße Druckrückhalteventil zeichnet sich dadurch aus, daß das vorzugsweise ebenfalls als Kugel ausgebildete Ventilelement mit einem gehäusefesten Anschlag zusammenwirkt, der eine Bewegung des Ventilelementes in Richtung der zweiten Stellung des r, Ventilstückes begrenzt, so daß bei einer Bewegung des Ventilstückes in die zweite Stellung das Ventilelement dem Ventilstück nicht folgen kann, also die axiale Bohrung durch das Ventilelement selbst geöffnet wird, wenn der Druck am Einlaß gegenüber dem Druck am in Auslaß eine bestimmte Größe überschreitet. Das Ventilelement braucht dabei in der ersten Stellung dis Ventilstückes, in der es gegen den Ventilsitz zum Verschließen der axialen Bohrung gedruckt werden soll, nicht von einem zweiten Spannelement kraftschlüssig π beaufschlagt zu werden, da bereits die Schwerkraft bei einer geeigneten Einbaurichtung des Druckrückhalteventils diese Andrückkraft erzeugen kann. Andererseits kann die Andrückkraft aber auch durch den am Einlaß herrschenden Ruhedruck des Druckmittels erzeugt m werden. Durch die dichtende Führung des Ventilstücks in der Bohrung des Ventilgehäuses ist nur ein einziger Ventilsitz, nämlich zwischen der Durchgangsbohrung des Ventilstückes und dem Ventilelement erforderlich. Es ergibt sich damit eine besonders einfache Konstruk- r> tion, die keine einem besonderen Verschleiß unterworfenen Bauteile hat.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand >o der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckrückhalteventilsund

Fig. 2 eine graphische Darstellung des DrucKmittel- v> druckes am Auslaß des in Fig. I dargestellten Druckrückhalteventils in Abhängigkeit des ihrem Einlaß zugeführten Drucks.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Gehäuse 10 aus komplementären Gehäuseteilen 12 und 14 gebildet, die w> un benachbarten Enden miteinander verschraubt oder in anderer Weise verbunden sind. Das Gehäuse 10 hat eine längliche Bohrung 20, die einen einen großen Durchmesser aufweisenden Teil 18 und einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teil 16 hat. Ein ir. Differentialkolben 22 ist in der Bohrung 20 bewegbar und im Ruhezustand an einen Anschlag 24 gedruckt, der am Verbindungsende des Gehäuseteil 14 vorgesehen ist. Eine Druckfeder 26 drückt das Ventilslück 22 gegen den Anschlag. Der Differentialkolben 22 hat ein großes Ende 60 und ein kleines Ende 62, das von der Feder beaufschlagt ist.

Der Gehäuseteil 14 weist eine konzentrische Längsbohrurg 27 auf, deren Durchmesser kleiner als der des den großen Durchmesser aufweisenden Teils 18 ist.

Ein Kugelkäfig 28 ist an der Innenfläche der Bohrung 27 befestigt und wird von einer mit einem oberen Bund 32 einstückigen Buchse 30 gebildet, der eine obere öffnung 34 hat, wobei die Buchse einen unteren Bund 36 mit einer unteren öffnung 38 aufweist. Wie gezeigt, hat die Buchse 30 einen größeren Durchmesser als eine Kugel 40, die in dieser aufgenommen ist, so daß sich ein Zwischenraum für das um die Kugel 40 herumfließende Druckmittel ergibt. Die obere und untere öffnung 34 und 38 sind kreisförmig und haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der der Kugel 40. Der obere und untere Bund 32 und 36 sind mit mehreren Durchlässen versehen, von denen jedoch jeweils nur einer gezeigt und mit 42 und 44 bezeichnet ist. Der Durchlaß 42 ist vorgesehen, damit Druckmittel noch fließen kann, wenn die Kugel 40 mit dem unteren Bund 36 zusammenwirkt und die untere öffnung 38 schließt. Der Durchlaß 44 ist am oberen Bund 32 zum gleichen Zweck vorgesehen.

Das obere Ende des Gehäuseteils 14 hat einen axialen Einlaß 46, der mit dem Inneren des Kugelkäfigs 28 über die öffnung 34 verbunden ist, während das untere Ende des Gehäuseteils 12 mit einem Auslaß 48 versehen ist. Der Einlaß 46 und der Auslaß 48 sind miteinander über eine sich in Längsrichtung erstreckende, axiale Bohrung 50 durch den Differentialkolben 22 hindurch und einen im wesentlichen kreisförmigen Ventilsitz 52 verbunden, der an einem Teil des großen Endes 60 des Differentialkolbens 22 vorgesehen ist und die Bohrung 50 umfaßt. Die Kugel 40 liegt im Ruhezustand am Ventilsitz 52 infolge der Schwerkraft an, um die Verbindung zwischen dem Einlaß 46 und dem Auslaß 58 durch die Bohrung 50 hindurch zu sperren.

Das Druckrückhalteventil wird in einer im wesentlichen vertikalen Lage mit dem Einlaß 46 nach oben befestigt, so daß die Kugel 40 im Ruhezustand auf dem Ventilsitz 52 liegt. Der Gehäuseteil 14 ist an seinem oberen Ende verkleinert und mit einem Gewinde zur Verbindung mit einer Druckmittelquelle, wie dem Gehäuse eines Hauptzylinders 54, versehen. Falls erforderlich, kann das Druckrückhalteventil jedoch selbstverständlich vom Hauptzylinder 54 auch entfernt angeordnet werden. Der Auslaß 58 ist mit hydraulischen Stellmotoren oder Bremszylindern von Scheibenbremsen an den Vorderrädern eines hier nicht gezeigten Fahrzeugs verbunden.

Da das Druckrückhalteventil ein im Ruhezustand geschlossenes Ventil darstellt, muß der Difterentialkolben 22 gegen die Kraft der Feder 26 nach unten gedrückt werden, um den Ventilsitz 52 von der Kugel 40 fortzuziehen und eine Verbindung zwischen dem Einlaß 46 und dem Auslaß 48 zum Abfließen von Druckmittel zu schaffen. Dieses kann mit Hilfe eines Werkzeugs, wie einem Schraubenzieher, vorgenommen werden, wenn dieser durch eine öffnung 56 eingeführt wird, die in dem Gehäuseteil 12 vorgesehen ist, um einen radialen Vorsprung 58 am Ventilstück 22 nach unten zu drücken.

Be^; gelösten Bremsen nehmen die Einzelteile des Druckrückhalteventils die in Fig. I gezeigte Stellung ein, wobei die Kugel 40 unter Schwerkraftwirkung auf dem Ventilsitz 52 sitzt und der Differentialkolben 22 durch die Feder 26 an den Anschlag 24 gedruckt wird.

Wird der Hauptzylinder 54 betätigt, so wird Druckmittel durch den Einlaß 46 hindurch in den Kugelkäfig 28 gegeben, das durch den Durchlaß 42 hindurchtritt, um auf die Stirnfläche des großen Endes 60 des Differentialkolbens 22 zu treffen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Differentialkolben 22 in einer ersten Stellung, bei der die Druckmittelverbindung zwischen dem Einlaß 46 und dem Einlaß 48 durch die Kugel 40 gesperrt ist, wobei sich die Kugel 40 in einer der ersten Stellung des Differentialkolbens 22 entsprechenden Stellung befindet, da sie am Ventilsitz 52 anliegt. Bis der Druck des Druckmittels einen vorbestimmten Wert Si erreicht, bleibt das Druckrückhalteventil infolge der Federkraft der Feder 26 in der gezeigten Stellung. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Druck des Druckmittels auch auf die Kugel 4(1 wirkt, um diese fest gegen den Ventilsitz 52 zu drücken. Erreicht das Druckmittel jedoch einen Druck oberhalb des vorbestimmten Werts Si, der ausreicht, um die Kraft der Feder 26 zu überwinden, so beginnen der Differentialkolben 22, der mit diesem verbundene Ventilsitz 52 und die Kugel 40 sich in F i g. 1 nach unten zu bewegen. Hat der Differentialkolben 22 eine zweite Stellung erreicht, so liegt die Kugel 40 am unteren Bund 36 an, der als mechanischer Anschlag dient. Anschließend bewegt sich der Differentialkolben 22 noch etwas weiter nach unten, während die Kugel 40 sich infolge des Bunds 36 nicht weiter bewegen kann, wodurch sie sich von dem Ventilsitz 52 trennt. Dadurch kann Druckmittel vom Einlaß 46 durch die Bohrung 50 hindurch zum Einlaß 48 fließen.

Wird der Hauptzylinder 54 nicht langer betätigt, so veranlaßt der Druckabfall im Hauptzylinder 54 ein Zurückfließen von Druckmittel vom Auslaß 48 zum Einlaß 46 durch die Bohrung 50 hindurch. Der Differentialkolben 22 wird durch die Feder 26 in seine erste Stellung zurückbewegt, während das Zurückfließen von Druckmittel von der Kugel 40 nicht behindert wird, da diese vom Ventilsitz 52 durch die dynamische Strömungskraft abgehoben wird. Die Kugel 40 schlägt am Bund 32 an und durch den Durchlaß 44 hindurch fließt das Druckmittel zum Einlaß 46.

Infolge der in dem in F i g. 1 gezeigten Druckrückhalteventil herrschenden und angegebenen Drücke wird vom Hauptzylinder 54 Druckmittel mit einem Druck Pi durch den Einlaß 46 zugeführt. Das mit dem Druck P\ zufließende Druckmittel gelangt vom Einlaß 46 in den Bohrungsteil 18 und wirkt auf die Differenzfläche /ti--4j des großen und kleinen Endes 60 und 62 des Differentialkolbens 22 mit einer Kraft P\(A\ — Ai). A\ und Ai sind jeweils die Flächen des großen und kleinen Endes 60 und 62 des Differentialkolbens 22. Der Druck P] wirkt auch auf die Kugel 40, um eine nach unten gerichtete Kraft P\A_S, infolge des Bereichs Ai der Kugel 40, die am Ventilsitz 52 anliegt, zu erzeugen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Kraft PiAj und das Gewicht Wdcr Kugel diese an den Ventilsitz 52 drückt. Auf diese Weise wird der Differentialkolben 22 durch eine Kraft P]A\ + W gegen eine Kraft Fder Feder 26 nach unten gezwungen.

Das Anwachsen des Einlaßdruckes P\ über den vorbestimmten Wert Si und das nachfolgende Anwachsen der Kraft P|-4| über die entgegengerichtete Kraft F der Feder 26 bewegt den Differentialkolben 22 etwas nach unten, um den Ventilsitz 52 von der Kugel 40 zu trennen, so daß Druckmittel durch die Bohrung 50 hindurchfließen kann, da die Kugel 40 von dem unteren Bund 36 gehalten wird. Das Druckmittel beginnt dann durch die Längsbohrung 50 hindurch zum Auslaß 48 zu fließen, um einen Auslaßdruck P₂ zu erzeugen, der auf einen Flächenbereich Ai des kleinen Endes 62 des Differentialkolbens 22 wirkt, um eine Kraft P₂Ai zu erzeugen, die der Kraft P\A\ entgegengerichtet ist. Auf diese Weise wächst der Auslaßdruck Pi in der in F i g. 2 durch die Verbindung IS]R gezeigten Weise. Die Gerade Si R kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

P₁ A] = P₂A₂ H- /·.

Diimit ist

/I₁

Wächst der Einlaßdruck P\ über einen Wert S2, so ist der Ventilsitz 52 vollständig von der Kugel 40 getrennt. Der Auslaßdruck Pi wird dann gleich dem Einlaßdruck Pi und wächst, wie durch die in F i g. 2 gezeigte Gerade /?Tgezeigt ist.

Beim Lösen der Bremsen sinkt der Druck Pi mit dem Sinken des Druckes Pi, solange der Druck Pi größer als S₂ ist, wie dieses durch die Gerade 77? in F i g. 2 gezeigt ist.

Sinkt der Druck Pi unter den Wert S₂, so gelangt die Kugel 40 zum Ventilsitz 52. Der Druck P₂ wirkt auf die wirksame Fläche/\jder Kugel 40,um eine Kraft P2-4jzu erzeugen, die der Kraft PiA₃+ Wentgegengerichtet ist, die auf die Kugel 40 nach unten wirkt. Auf diese Weise wird der Druck P₂ kleiner, wenn der Druck Pi unter den Wert S₂ sinkt, wie dieses durch die Gerade Rl in F i g. 2 gezeigt ist. Die Gerade RI kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

P, = P₁ H-

Sinkt der Einlaßdruck P, unter Null, so kann der Auslaßdruck P₂ aus der Gleichung (3) wie folgt ausgedrückt werden:

If

Aus der Gleichung (4) ergibt sich sofort, daß die

Fläche Ai vergrößert und das Gewicht Wdcr Kugel 4C

r, verkleinert werden muß, um den Druck P₂ auf eine geeignete Größe zu vermindern, wenn Pi gleich Null ist.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, wächst dei

Auslaßdruck beim Betätigen der Bremsen an, wie diese; durch die Verbindung IS]RT dargestellt ist, unc

■1(1 vermindert sich beim Lösen der Bremse wieder, wie dieses durch die Gerade 77?/dargestcllt ist.

I-lier/ti 2 IJIiiii. /

Claims

Patentansprüche:

1. Druckrückhalteventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, die sowohl Scheibenbremsen als auch Trommelbremsen umfaßt, wobei das Druckrückhalteventil zwischen der Druckmittelquelle und den Scheibenbremsen geschaltet ist, mit folgenden Merkmalen:

a) einem in einer Bohrung des Ventilgehäuses beweglichen Ventilstück, mit dem die Verbindung zwischen einem mit der Druckmittelquelle verbundenen Einlaß und einem mit den Scheibenbremsen verbundenen Auslaß steuerbar ist, wobei in einer ersten Stellung des Ventilstücks die Verbindung vom Einlaß zum Auslaß gesperrt und in einer zweiten Stellung geöffnet ist und wobei das Ventilstück in Richtung seiner zweiten Stellung vom Einlaßdruck entgegen der Kraft eines Spannelementes beaufschlagt ist,

b) einer im Ventilstück vorgesehenen, vom Einlaß zum Auslaß führenden Durchgangsbohrung, deren einlaßseitige Mündung als Ventilsitz für ein Ventilelement ausgebildet ist, wobei das Ventilelement in Richtung Anlage am Ventilsitz vom Einlaßdruck und — bei seiner Anlage am Ventilsitz — in Öffnungsrichtung vom Auslaßdruck beaufschlagt ist,

gekennzeichnet durch durch die Merkmale:

c) das Ventilstück (Differentialkolben 22) ist in der Bohrung (20) dichtend geführt,

d) das Ventilelement (Kugel 40) wirkt mit einem gehäusefesten Anschlag (36) zusammen, der den Weg des Ventilelements in Richtung Ventilstück derart begrenzt, daß das Ventilelement in der zweiten Stellung des Ventilstücks von dem Ventilsitz (52) abgehoben ist.

2. Druckrückhalteventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement eine Kugel (40) ist, die unter Schwerkraftwirkung in Richtung des Ventilsitzes (52) bewegbar ist.

3. Druckrückhalteventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine Druckfeder (26) ist.

4. Druckrückhalteventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstück als Differentialkolben (22) ausgebildet ist, dessen größere Fläche (A 1) dem Einlaß (46) zugewandt ist.