DE2420187C2 - Hydraulisches Bremsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremsventil, insbesondere zum Steuern einer Fahrzeuganhänger-Bremsanlage, nach der im Anspruch 1 angegebenen Gattung.

Aus de^r DE-AS 15 80 614 ist bereits ein solches hydraulisches Bremsventil bekannt, dessen Kolbenschieber einerseits über eine Feder von einer steuernden Bremskraft und in Gegenrichtung vom Bremsdruck beaufschlagt wird und der die Verbindungen von einem Bremsen-Anschluß zu einem Pumpen-Anschluß oder zu einem Rücklauf-Anschluß steuert Das Bremsventil ist für einen offenen Kreis vorgesehen und dementsprechend wird eine zusätzliche Verbindung vom Pumpen-Anschluß zu einem zusätzlichen Verbraucher-Anschluß gesteuert. Nachteilig ist, daß beim Entlasten des Bremsen-Anschlusses im Rücklauf-Anschluß Druckstöße auftreten können, die zumindest kurzzeitig an einer Stirnseite am Kolbenschieber wirksam werden und die Druckregelung störend beeinflussen, da die andere Stirnseite nur über einen langen Kanal mit dem Rücklauf-Anschluß Verbindung hat Im übrigen weist der Kolbenschieber keine Dämpfungseinrichtung auf und kann im Betrieb leicht instabil arbeiten. Ferner benötigt der Kolbenschieber zum Steuern der großen Druckmittelmengen zum Verbraucher einen relativ großen Durchmesser; für seine Rückstellung ist daher eine zusätzliche Feder notwendig. Die Einrichtung zum Begrenzen der maximalen Bremskraft kann außerdem mit ihrer Feder exzentrische Kräfte auf den Kolbenschieber ausüben und damit seine Reibung erhöhen.

Ferner ist aus der GB-PS 11 50 097 ein Bremsventil bekannt, dessen Kolbenschieber in ungebremsten Zustand den Pumpen-Anschluß absperrt und sich daher zur Verwendung in einem geschlossenen Kreis eignet. Zwar weist das Bremsventil ein Drossel-Rückschlagventil in einem Steuerkanal zwischen Bremsen-Anschluß und stirnseitigem Druckraum aus, das beim Aufsteuern von Pumpen-Anschluß zum Bremsen-Anschluß seine Drosselwirkung entfaltet. Von Nachteil ist auch hier, daß im Rücklauf-Anschluß auftretende Druckstöße ungedämpft auf die zugeordnete Schieberstirnseite einwirken und die Druckregelung verfälschen können. Hinzu kommt, daß die Dämpfung gegen das unterschiedlich hohe Druckniveau des Bremsdruckes arbeitet und daher nicht gleichmäßig wirkt. Ferner benötigt das Bremsventil eine zusätzliche Rückstellfeder und weist keine Einrichtung zur Begrenzung der maximalen Bremskraft

Weiterhin ist es aus der DE-OS 14 30 659 bekannt, gleitend geführte, becherförmige Patronen ::ur Verbesserung der Kraftübertragung bei hydrauJischen Servoeinrichtungen anzuwenden.

Aus der US-PS 28 75 843 ist ein hydraulisches Bremsventil für einen geschlossenen Kreis bekannt, das zum Steuern der Verbindungen zwischen Pumpen-, Bremsen- und Rücklauf-Anschluß Sitzventile aufweist Das zweiteilige Steuerglied und die Ausbildung mit Sitzventilen machen das Bremsventil relativ aufwendig und teuer. Ein bewegliches Teil des Steue-glieds dichtet am Außenumfang mit O-Ringen ab, was seine Reibung in der Gehäusebohrung erhöht und ein genaues Arbeiten des Bremsventils ungünstig beeinflußt. Ferner ist von Nachteil, daß die ständig unter hohem Druck stehende, mit dem Pumpen-Anschluß verbundene Steuerkammer nach außen abgedichtet werden muß. Vor alhm können beim Entlasten des Bremsen-Anschlusses im Bereich des Rücklauf-Anschlusses Druckstöße auftreten, die zusätzlich zum Bremsdruck am Steuerglied wirksam werden und eine genaue Regelung des Bremsdruckes beeinträchtigen. Dies kann auch zu einem instabilen Verhalten des Bremsventils im Betrieb führen. Von Nachteil ist ferner, daß die zur Einrichtung zum Begrenzen der maximalen Bremskraft gehörenden Federteller sich an hülsenförmigen Ansätzen von Steuerglied und einem Betätigungsstößel abstützen; auf diese Weise können Kräfte exzentrisch am Steuerglied angreifen und damit dessen Reibung erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile ein hydraulisches Bremsventil für einen geschlossenen Kreis möglichst einfach so auszubilden, daß es genau und stabil arbeitet.

Ausgehend von einem gattungsbildenden Bremsventil wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise baut das Bremsventil sehr einfach. Sein Kolbenschieber ist gegen den Druck in der dritten Steuerkammer druckausgeglichen und somit unempfindlich gegen Druckstöße. Im Rücklauf-Anschluß selbst können beim Entlasten des Bremsen-Anschlusses keine Druckstöße mehr auftreten, da die zweite Drossel dies verhindert. Somit können auch keine Druckstöße einseitig an den Stirnseiten des Kolbenschiebers wirksam werden, wodurch sich der Bremsdruck störungsfreier regeln läßt. Der Dämpfungsraum und die erste Drossel verhindern ein schlagartiges Aufsteuern der Verbindung vom Pumpen- zum Bremsen-Anschluß und damit die Gefahr von Schwingungen. Durch entsprechendes Abstimmen dieser beiden Drosseln mit den am Kolbenschieber angeordneten Feinsteuerfasen läßt sich ein äußerst stabil, genau und schnell arbeitendes Bremsventil erreichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ergibt sich bei einer Ausbildung nach Anspruch 2. Auf diese Weise kann der aus der ersten Steuerkammer entweichende Leckölstrom in der Kammer die Patrone der Bremskraft-Begrenzungseinrichtung allseitig schmieren, so daß dort geringe Reibungsverluste auftreten; zugleich erlaubt die Bauart der Begrenzungseinrichtung eine zentrische Kraftübertragung, wodurch der Kolbenschieber besonders reibungsarm arbeitet Mit aus diesem Grund kann eine zusätzliche Rückstellfeder entfallen und der Kolbenschieber allein mit einer hydraulischen Rückstellung auskommen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben, deren einzige Figur einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes hydraulisches Bremsventil zeigt

Die Figur zeigt ein Bremsventil 10, das ein Gehäuse 11 sowie eine an letztere angebaute Betätigungsvorrichtung 12 aufweist Das Gehäuse 11 hat eine durchgehende Schieberbohrung 13; die als ringförmige Erweiterung eine erste (14), eine zweite (15) und eine dritte Steuerkammer 16 aufweist Die erste Steuerkammer 14 steht mit einem Pumpen-Anschluß 17, die zweite Steuerkammer 15 mit einem Bremsen-Anschluß 18 und die dritte Steuerkammer 16 mit einem Rücklauf-Anschluß 19 in Verbindung. Die Schieberbohrung 13 geht über einen als Anschlag dienenden Absatz 21 in eine zylindrische Bohrung 22 über, die zusammen mit einem Steuergehäuse 23 eine Begrenzer-Kammer 24 zur Aufnahme einer Einrichtung 25 zum Begrenzen der maximalen Bremskraft dient.

Ein in der Schieberbohrung 13 gleitend geführter Kolbenschieber 26 weist drei Kolbenabschnitte 27, 28, 29 auf, von denen ein erster 27 die erste Steuerkammer 14 gegen die Bohrung 22 abdichtet.

Der zweite, mittlere Kolbenabschnitt 28 weist zwei Steuerkanten 31, 32 jeweils mit Feinsteuerfasen 33 auf und sperrt in ungebremsten Zustand die Verbindung vom Bremsen-Anschluß 18 zum Pumpen-Anschluß 17 ab. Der dritte Kolbenabschnitt 29 begrenzt zusammen mit einem die Schieberbohrung 13 verschließenden Stopfen 34 einen Dämpfungsraum 35, der nur über eine Querbohrung 36 mit einer ersten Drossel 37 mit dem Rücklauf-Anschluß 19 verbunden ist Zwischen letzterem und die dritte Steuerkammer 16 ist eine zweite Drossel 38 geschaltet. In einer Sacklochbohrung 39 des Kolbenschiebers 26 ist ein Druckbolzen 41 dicht und gleitend geführt; ein dabei ausgebildeter Druckrauni 42 hat über eine Öffnung 43 stets mit dem Bremsen-Anschluß 18 Verbindung. Mit seinem freien Ende 44 stützt sich der Druckbolzen 41 am Stopfen 34 ab. Vom Rücklauf-Anschluß 19 führt ferner ein Kanal 45 in die Kammer 24, in der die Begrenzungs-Einrichtung 25 angeordnet ist. Letztere hat eine becherförmige, in der Bohrung

22 geführte Patrone 46, an deren Boden 47 sich eine Feder 48 abstützt, deren anderes Ende an einem in der Patrone 46 beweglichen Stopfen 49 anliegt. Der Stopfen 49 wird von der Feder 48 gegen einen Stützring 51 in der Patrone 46 gedrückt; ferner liegt am Stopfen 49 zentrisch der Kolbenabschnitt 27 an.

Die Patrone 46 hat in ihrem Boden 47 eine ihre beiden Seiten miteinander verbindende Bohrung 52 sowie am Umfang eine Längsnut 53 zur einwandfreien Schmierung der Patrone 46.
Ein Dichtring 54 zwischen Gehäuse 11 und Steuergehäuse 23 dichtet die Kammer 24 nach außen ab und dient als Anschlag für die Patrone 46. Im Steuergehäuse

23 ist über einen Steueranschluß 55 hydraulisch beaufschlagter Ansteuerkolben 56 geführt, der an dem Boden 47 der Patrone 46 anliegt. Der Ansteuerkolben 56 und die Patrone 46 mit innenliegendem Stopfen 49 sind koaxial zum Kolbenschieber 26 angeordnet, wodurch auf letzteren keine exzentrisch wirkenden Kräfte übertragen werden können.

Die Wirkungsweise des Bremsventils 10 ist wie folgt:

Bei fehlendem Steuerdruck im Steueranschluß 55 nimmt der Kolbenschieber 26 die gezeigte Stellung ein, in der sein erster Kolbenabschnitt 27 den Pumpen-Anschluß 17 absperrt, in dem ständig von einer nicht näher ge-

zeichneten Druckmittelquelle ein hoher Druck ansteht. Der Bremsenanschluß 18 ist über die Steuerkante 31, die dritte Steuerkammer 16 und die zweite Drossel 38 zum Rücklauf-Anschluß 19 entlastet. Infolge dieser Verbindung kann über die Steuerkante 32 leckendes Druckmitte! keinen Druck im Bremsen-Anschluß 18 aufbauen. Vom Pumpen-Anschluß 17 über den ersten Kolbenabschnitt 27 leckendes Druckmittel gelangt in die Kammer 24, wo es durch die Bohrung 52 und die Längsnut 53 auch auf die dem Kolbenschieber 26 abgewandte Seite der Patrone 46 gelangt Die Patrone 46 ist damit gut geschmiert; die Bohrung 52 erlaubt ein rasches Verschieben der Patrone 46 in der Kammer 24, da Druckmittel von einer Seite der Patrone leicht auf deren andere Seite gelangen kann. Von der Kammer 24 strömt Druckmittel über den Kanal 45 in den Rücklauf-Anschluß 19 ab, wo selbst beim Lüften der Bremse keine Druckstöße mehr auftreten können.

Wirkt über den Steueranschluß 55 ein Steuerdruck aus einem nicht näher gezeichneten Hauptzylinder einer Zugwagen-Bremsanlage auf den Ansteuerkolben 56, dann drückt dieser auf die Patrone 46, die über die vorgespannte Feder 48 und den Stopfen 49 auf den Kolbenschieber 26 einwirkt. Dabei wandert der Kolbenschieber 26 nach links, wobei er Druckmittel aus dem Dämpfungsraum 35 über die erste Drossel 37 in den Rücklaufanschluß 18 verdrängen muß und damit keine sprunghafte Bewegung ausführen kann. Bei dieser Bewegung unterbricht der mittlere Kolbenabschnitt 28 die Verbindung von der zweiten Steuerkammer 15 zur dritten 16 und öffnet die Verbindung zur ersten Steuerkammer 14. Dadurch baut sich ein Druck im Bremsen-Anschluß 18 auf, der über die öffnung 43 auch im Druckraum 42 wirkt Der Bremsdruck wird solange steigen, bis am Kolbenschieber 26 Gleichgewicht zwischen den von Bremsdruck und Steuerdruck verursachten Kräften herrscht und dann die Verbindung zum Pumpen-Anschluß 17 wieder stärker zusteuern. Durch wechselweises Auf- und Zusteuern der beiden Verbindungen wird der Bremsdruck in üblicher Weise stets auf einen Wert geregelt, der der Höhe des Steuerdrucks proportional ist, solange dieser nicht einen maximalen Wert übersteigt Dabei können die Steuerkanten 31, 32 sowohl mit positiver wie auch mit negativer Oberdeckung ausgebildet sein: sie müssen jedoch auf jeden Fall Fein-Steuerfasen 33 aufweisen, die den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt sind. Der maximale Bremsdruck ist durch die Begrenzungs-Einrichtung 25 festgelegt Wenn die Patrone 46 am Anschlag 21 anliegt kann auch bei weiter steigendem Steuerdruck am Ansteuerkolben 56 nur die Kraft der vorgespannten Feder 48 auf den Kolbenschieber 26 einwirken, die einen entsprechenden maximalen Bremsdruck ergibt Beim Entlasten des Bremsdruckes bewirkt die zweite Drossel 38, daß keine Druckstöße im Rücklauf-Anschluß 19 und damit auch an einer Stirnseite des Kolbenschiebers 26 auftreten können. In der dritten Steuerkammer 16 kann sich dabei zwar ein zwischen dem jeweiligen Bremsdruck und dem Rücklaufdruck liegender Zwischendruck aufbauen, der aber am druckausgeglichenen Kolbenschieber 26 nicht 6C wirksam wird. Dieser Zwischendruck verringert zugleich die vor und hinter der zugeordneten Steuerkante auftretende Druckdifferenz und damit die Strömung, vorbei an der Steuerkante 31 bzw. durch die zugehörigen Feinsteuerfasen 33. Daraus ergeben sich aber vernngerte Strömungskräfte auf den Kolbenschieber 26, die eine Dämpfung bei seiner Rechtsbewegung bewirken und somit einen genauer geregelten Bremsdruck ermöglichen.

Auf den Kolbenschieber 26 selbst kann die Begrenzungs-Einrichtung 25 nur in Achsrichtung Kräfte übertragen, so daß Reibungsverluste infolge von Querkräften vermieden werden. Die geringe Reibung am Kolbenschieber 26 und an der Patrone 46 einerseits sowie die Wirkung der zweiten Drossel 38 andererseits ermöglichen eine rein hydraulische Rückstellung des Kolbenschiebers 26 ohne zusätzliche Federkräfte. Das Übersetzungsverhältnis von Ansteuerdruck zu Bremsdruck wird somit nicht verfälscht

Die beiden Drosselstellen 37,38 werden mit den Feinsteuerfasen 33 an beiden Steuerkanten 31,32 durch Versuch abgestimmt: dies kann so geschehen, daß das Bremsventil bei genauer und schneller Regelung des Bremsdruckes ein äußerst stabiles Verhalten zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Bremsventil, insbesondere zum Steuern einer Fahrzeuganhänger-Bremsanlage, mit einem in einer Schieberbohrung eines Gehäuses angeordneten Kolbenschieber, der abhängig von einer steuernden Bremskraft den Druck in einem Bremsen-Anschluß regelt, wozu er die Verbindung von letzterem zu einem Pumpen-Anschluß und zu einem Rücklauf-Anschluß steuert und entgegen der steuernder. Bremskraft vom Druck im Bremsen-Anschluß beaufschlagt wird, und bei welchem Bremsventil die Einmündung des Bremsen-Anschlusses in die Schieberbohrung zwischen denjenigen des Pumpen-Anschlusses und des Rücklauf-Anschlusses liegt und als Steuerkammer ausgebildet ist, und mit einem Kanal, der den Rücklauf-Anschluß mit einer Begrenzerkammer verbindet, in die das stirnseitige Ende des Kolbenschiebers ragt und die eine Einrichtung zum Begrenzen der maximalen Bremskraft aufnimmt, die zwischen eine der steuernden Bremskraft ausgesetzten Betätigungsvorrichtung und den Kolbenschieber geschaltet ist, und mit einer zwischen der Begrenzerkammer und der bremsanschlußseitigen Steuerkammer liegenden zusätzlichen Steuerkammer in der Schieberbohrung, die durch einen ersten Kolbenabschnitt von der Begrenzerkammer getrennt ist, und die mit dem Pumpen-Anschluß in Verbindung steht, und mit einer dem Rücklauf-Anschluß zugeordneten dritten Steuerkammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (26) gegenüber dem Druck der dritten Steuerkammer (16) druckausgeglichen ist, daß der Kolbenschieber (26) einen Dämpfungsraum (35) begrenzt, der über eine erste, beim Aufsteuern der Verbindung vom Pumpen- (17) zum Bremsen-Anschluß (15) wirksam werdende Drossel (37) mit dem Rücklauf-Anschluß (19) Verbindung hat und daß eine zweite Drossel (38) zwischen dritter Steuerkammer (16) und Rücklauf-Anschluß (19) geschaltet ist.

2. Hydraulisches Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zum Begrenzen der maximalen Brems-Kraft eine in der Begrenzer-Kammer (24) gleitend geführte, becherförmige Patrone (46) aufweist, in der eine vorgespannte Feder (48) angeordnet ist, die sich an einem Boden (47) der Patrone und über einen beweglichen Stopfen (49) an einem Sprengring (51) in der Patrone (46) abstützt, daß die Begrenzer-Kammer (24) druckmitteldicht nach außen abgeschlossen ist, daß die Patrone (46) wenigstens eine ihre beiden Seiten miteinander verbindende öffnung (52) aufweist und an ihrem Boden (47) sowie am Stopfen (49) ein Ansteuerkolben (56) der Betätigungsvorrichtung (12) sowie der erste Kolbenabschnitt (27) des Kolbenschiebers (26) anliegen.

3. Hydraulisches Bremsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (26), die Patrone (46) mit Stopfen (49) und der Ansteuerkolben (56) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Hydraulisches Bremsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (26) einen zweiten, beide Druckmittelverbindungen steuernden Kolbenabschnitt (28) sowie einen dritten, die dritte Steuerkammer (16) von der Dämpfungskammer (35) trennenden Kolbenabschnitt (29) aufweist und daß der Kolbenschieber (26) in einer Sacklochbohrung (39) einen Druckbolzen (41) aufnimmt, der einen mit dem Bremsen-Anschluß (18) verbundenen Druckraum (42) aufweist

5. Hydraulisches Bremsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (46) an ihrem Umfang eine Längsnut (53) aufweist

6. Hydraulisches Bremsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Schieberbohrung (13) am Übergang zur Begrenzer-Kammer (24) einen Absatz (21) aufweist der einen gehäusefesten Anschlag für die Patrone (46) bildet

7. Hydraulisches Bremsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Kolbenabschnitt (28) an seinen beiden Steuerkanten (31, 32) jeweils Feinsteuerfasen (33) aufweist