DE2506794A1 - Steuerventil, insbesondere bremsventil fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Steuerventil, insbesondere Bremsventil für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere 1rittplatten-Bremsventil für Eraftfahrzeuge, mit einem körperkraftbetätigtem Druckstück, das über eine Abstufungsfeder auf einen Kolben einwirkt, der wiederum einen für Einlaßventil und Auslaßventil des Druckmittels gemeinsamen Doppelschließkörper betätigt.
• Bei diesen Ventilen ist im allgemeinen im gelösten Zustand das Einlaßventil geschlossen und die Bremaleitungen über das Auslaßventil ins Freie entlüftet und im Bremszustand das Auslaßventil geschlossen und das Einlaßventil geöffnet. Steuerventile der eingangs bezeichneter Art werden beispielsweise zur Ansteuerung von Bremszylindern eingesetzt und werden über einen Fußhebel bedient. Sie sind jedoch auch zur Druckmittelbetäti.gung von Kupplungen oder als stellungsabhängig betätigbare Druckregler verwendbar. Um bei Anwendung des Steuerventils als 'L'rittplatten-Bresventil der Bedienungsperson einen Eindruck von der erreichten Ventilöffnung und damit der Breaswirkung zu verxitteln, wird zwischen Bremspedal bzw. Druckstück und den Betätigungsorgan der Steuerventile eine sogenannte Abstufungsfeder angeordnet. Abhängig von der betreffenden Bederkennlinie wirkt dem Pedaldruck eine mehr oder minder groß. Reaktionskraft entgegen.
• Bei einem Ansprechen der Bremse muß das Betätigungsorgan bzw. der Kolben gegen die Kraft einer entgegengesetzt wirkenden Feder verschoben werden. Dabei legt sich ein im Kolbenboden ausgebildeter Ventil sitz auf eine Dichtfläche des oftmals als Doppelventilkegel mit Einlaß- und Auslaßkegel ausgebildeten Doppelschließkörpers auf und dichtet somit das Auslaßventil. Der Weg des Kolbens bzw. des mit ihm starr verbundenen Ventilsitzes bis zur Dichtfläche des I)oppelschließkörpers wird als Auslaßhub bezeichnet, Der Ansprechweg des Bremspedals bzw. des Druckstückes ist jedoch größer als der Auslaßhub, da die im allgemeinen relativ weiche Abstufungsfeder erst um einen bestimmte Betrag zusammengedrückt werden muß, bevor sie den Kolben gegen die Kraft der diesen belastenden Feder in Bewegung setzt. Zusätzlich zu der Federkraft müssen auch noch die auf den dichtend geführten Kolben einwirkenden Reibungskräfte überwunden werden.
• Das Auftreffen des Ventil sitzes auf die Auslaßventil-Dichtfläche Auslaßkegel) des Doppelschließkörpers führt bei weiterer Verschiebung des Druckstückes ebenfalls noch nicht zu einem sofortigen abheben der Einlaßventil-Dichtfläche (Einlaßkegel), da diese in der Begel durch eine vorgespannte Feder mit einer bestimmten Schließkraft belastet ist und andererseits durch den Vorratsdruck im Raum unter dei Einlaßventil-Dichtfläche Einlaßkegel) eine weitere Kraft in Schließrichtung ausgeübt wird. Zur Überwindung dieser Kräfte wird die Abstufungsfeder nochmals eine bestimmte Strecke eingedrückt werden, bevor es schließlich zur angestrebten Öffnung des Einlaßventiles und damit verbundener Belüftung der Bremsl eitungen kommt.
• Der Ansprechweg des Steuerventiles setzt sich also aus dem Äuslaßhub und dem Federweg zusammen, um den die Abstufungsfeder bis zum Öffnen des Einlaßventils zusammengedrückt wird. In der Regel wird der Anprechweg annähernd je zur Hälfte aus den oben genannten Wegen gebildet, z., 2 mm Auslaßhub und 2 mm Federweg, was einen Ansprechweg von 4 mm ergibt.
• In zunehmenden Maße werden kleinere Ansprechwege angestrebt. Zum Beispiel beim Einsatz eines Bremskraftreglers in der Bremsanlage ist eine steile Charakteristik des Motorwagen-Bremventiles erwünscht (d.h. kleiner Betätigungsweg). Da der Ansprechweg zum Gesamtbetätigungsweg relativ kurz sein soll, ist jener entsprechend klein auszuführen.
• Zur Lösung dieses Problems könnte es naheliegen, den Auslaßhub zu verkleinern. Bei gleichem Auslaßquerschnitt bedigt dies jedoch eine größeren Durchmesser des Auslaßsitzes und des Einlaßsitzes, da beide gleich groß sein müssen. Diese Maßnahme ist jedoch nur sinnvoll, wenn der Doppelschließkörpex bzw. der boppelventilkegel entlastet wird, da sonst einerseits die Öffnungskräfte infolge Anwachsens der druckbt:aufschlsgten Flächen größer werden und andererseits die Hysteresis des Ventils infolge unterschiedlicher Ventilkräfte beim Öffnen und Schließen zu groß würden. Die Konstruktion der Ventil einrichtung wird dadurch wesentlich aufwendiger.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den Ansprechweg mit einfachen konstruktiven Mitteln zu verringern. Dabei sollen einfacne, unentlastete Doppel schließkörper bzw. Ventilkegel Verwendung finden.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Abstutungafeder mit einer Kraft vorgespannt ist, die der Summe der bis zur Öffnung des Eifllaßventils zu überwindenden Kräfte entspricht.
• Damit wirts erreicht, daß der Federweg gleich Null und der Ansprechweg gleich dem Luslaßhub wird. Der Ansprechweg wird also um den Federweg verringert, um den die Abstufungsfeder bei bekannten Ventilen während dei Ansprechvorganges zusammengedrückt wird. Die Charakteristik tBremsdruck als Funktion des Betätigungsweges) wird durch die Einrichtung nicht beeinträchtigt Steuerventilen, wobei der Kolben in Öffnungsrichtung des Auslaßventils von einer Feder und der Doppelschließkörper in Schließrichtung des Einlaßventils von einer weiteren Feder belastet ist, wird vorteilhaft nach der weiteren Erfindung die Vorspannkraft gleich der Summe der Kraft der den Kolben belastenden Feder in Ansprechstellung des Einlaßventils, der Schließkraft der den Doppelschließkörper belastenden Feder, der Druckkraft des Druckmittels auf den Schließkörper des Einlaßventils und der am Kolben angreifenden Reibungskraft Vorzugsweise bemessen.
• ist die Abstufungsfeder zwischen der als Federteller ausgebildeten Unterseite des Druckstückes und einem mittels einer Schraube am Druckstück befestigten Federkorb eingespannt, wobei der Federkorb an dem Kolben boden anliegt. Durch eine Verstellllng der Schraube, die vorteilhaft einen Ahschlag aufweisen kann, der mit; auswechselbaren Distanzscheiben zusammenwirkt, kann die Vorspannung der Feder so reguliert werden, daß sie sich erst in dem Moment anfängt zusammenzudrücken, in dem sich auch der Einlaßkegel von seinem Ventil sitz abhebt.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
• Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bremsventil, und Fig. 2 die Kennlinien eines bekannten Bremsventils gegenüber der Kennlinie des Erfindungsgemaßen Ventiles.
• in Fig. 3 ist ein abgewandtes Ausführungsbeispiel dargestellt.
• Jn Fig. 1 isl; ein teilweise aufgeschnittenes Zweikreisbremsventil gezeigt, was jedoch im Zusammenhang mit der vor]iegenden Erfindung nicht von Wichtigkeit ist. Ein nicht gezeigtes Bremspedal wirkt über einen ebenfalls nicht gezeigten Stößel und eine Art Waagebalken 1' auf das Druckstück 1 ein, dessen Unterseite als Federteller zur Anlage einer Druckfeder 2 ausgebildet ist. Zentral im Druckstfick 1 ist über eine Schraube 3 ein als Federtopf dienendes Ziehteil 4 befestigt, dessen unterer Rand ringflanschartig ausgebördelt ist und als Widerlager für die Druckfeder 2 dient. Die Wandung des Ziehteiles bzw. des Federkorbes 4 ist durch eingestanzte Löcher 5 durchbrochen. Durch das Drehen der Schraube 3 kann der Abstand des i?ederkorbes 4 vom Druckstück 1 in Grenzen eingestellt werden.
• In einer Ventilkammer 6 gleitet dichtend ein topfförmiger Kolben 7, dessen Boden zentral mit einem Stutzen 8 versehen ist. Der Stutzen 8 ist verschiebbar durch eine Trennwand geführt, we]che die Kammer 9' unter dem Kolben 7 von einer weiteren Kammer 9 des Ventilgehäuses abteilt. Der Kolben 7 wird durch eine Rückstellfeder 10 standig iu Richtung zu seiner oberen,durch einen nicht dargestellten Anschlag bestimmten Ruhelage belastet.
• Die Kammer 9 ist durch eine Zwischenwand von einer weiteren Kammer 11 getrennt. In der Zwischenwand ist ein Ventilsitz ausgebildet, der in Ruhelage durch einen von einer weder 12 belasteten Einlaßkegel 13 abgedichtet wird. Mit dem Einlaßkegel 13 starr verbunden ist ein Auslaßkegel 14, der bei dichtend aufgesetztem Einlaßkegel 13 frei in die Kammer 9 hineinragt. Der Doppelventilkegel bzw. Doppelschließkörper 13, 14 wird vom Boden der durch eine Schraube verschlossenen Kammer 11 axial verschieblich gehalten.
• Die Unterkante des am Boden des Kolbens 7 angeordneten Stutzens 8 ist als Ventilsitz 15 ausgebildet, der bei Auflage auf dem Auslaßkegel 14 die Verbindung zwischen Kamme 9 und Kammer 6 sperrt.
• Die Kammer 6 ist durch eine nicht gezeigte Leitung mit der Atmosphäere verbunderl, Kammer 9 ist mittels einer Längsnut 16 in der Außenwandung des Stutzens 8 mit der Kammer 9' und über eine ebenfalls nicht gezeigte Leitung lai t den Bremszylindern verbunden und Kammer 11 ist an den Vorratsbehälter für das Druckmittel angeschlossen.
• Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Im gelösten Zustand, d.h. bei nicht angesteuerten Bremseinrichtungen, befindet sich das Steuerventil in der gezeigten Lage und die zu den Bremszylindern führende Leitung ist über Kammer 9, das offene Auslaßventil 14, 15, den Stutzen 8, die Kammer U und die nicht gezeigte Leitung zur Atosphäre bin entlüftet, In Kammer 11 herrscht der Brexsmitteldruck des Vorratsbehälters, wodurch Einlaßkegel 13 gegen seinen Sitz gepresst wird, welche Kraft noch durch leder 12 verstärkt wird.
• Bei Betätigen des Bremspedals wird über Druckstück 1 und Druckfeder r eine Kraft auf den Kolben 7 ausgeübt, welche diesen bei genügender Größe dieser Kraft veranlaßt, sich gegen die Kraft der Rückstellfeder 10 und die Reibungskraft zwischen Kolben und Gehäusewandung sowie am Stützen 8 und Wan<3ung zu verschieben, Der Kolben wird sich so lauge verschieben, bis die Unterkante bzw.
• der Ventilsitz 15 des Stutzen 8 auf dem Auslaßkegel 14 zur Anlage kommt. bei weiterer Erhöhung der Pedalkraft wird unter Überwindung der Kraft der Feder 12, sowie der Wirkung des Uberdruckes in Kammer 11 auf den Einlaßkegel 13, das Eänlaßventil geöffnet, d.h. eine Verbindung zwischen Kammer 11 und 9 hergestellt. Das Druckmittel kann über die beiden Kammern zu den Bremszylindern strömen und diese beaufschlagen.
• Die bisher beschriebene Funktionsweise entspricht durchaus der eines bereits bekannten Ventils, bei welchem,wie eingangs beschrieben wurde, Federkorb 4 und Schraube 3 fehlen und die Druckfeder 2 direkt auf dem Druckstück 1 und dem Boden des Kolbens 7 aufliegt. infolge der diversen oben bezeichneten Gegenkräfte kam es bei den bekannten Ventilen zu einer Deformierlmg der Druckfeder 2, entsprechend ihrer Federkennlinie, die bei Betätlgung bis zum Offnen des Einlaßventils, bestimmt durch Absenken des Einlaßkegels 13, als zusätzlicher Federweg zum Auslaß, d.h. dem Abstand in Ruhelage zwischen Auslaßkegel 14 unter Ventilsitz 15, hinzu addiert werden mußte.
• Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckfeder 2 zwischen dem Druckstück 1 und dem Federkorb Lk so eingespannt, daß ihre Höhe gerade derjenigen Höhe entspricht, die sie im Augenblick des Ansprechens des Einlaßventiles annehmen würde, wenn weder J?ederkorb 4 noch Schraube 5 vorhanden wären. Ein Druck auf das Bremspedal resultiert also unmittelbar in einer Verschiebung des Kolbens 7 bzw. Stutzens 8, d.h. der Ansprechweg ist allein durch die Größe des Auslaßhubes bedingt. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß die Längendifferenz zwischen entspannter und vorgespannter Druckfeder 2 au Bauhöhe des Ventils eingespart werden kann.
• nach dem Öffnen des Einlaßventils strömt Druckmittel aus Kammer 9 durch Nut 16 in Kammer 9' ein und belastet den Kolben , der unter entsprechendem Zusammendrücken der er ? seine Belastung auf das Druckstück 1 zwecks Rückmeldens der Betätigungsstärke des Steuerventils an die Bedienungsperson überträgt. Diese Funktion ist bekann; der Federkopf 4 gleitet dabei relativ am Schaft der Schraube 3 aufwärts und behindert diese Funktion somit nicht Beim Entlüften bzw. Bremsenlösen spielen sich entsprechend umgekehrte Vorgänge ab Der Federtopf 4 kann a3s Blech-Ziehteil ausgeführt sein, für die Schraube 5 kann eine DIN-Schraube verwendet werden, die gegen Verdrehen beispielsweise mit einem geeigneten Halte- oder Klebemittel (Loctite) gesichert werden kann. Die öffnungen 5 im Mantel des Federtopfes 4 dienen als Durchgang für die Luft, die während des Entlüftens von den Bremazylindern über die Bremsleitung und das Ventil ins Freie strömt.
• Anstelle der gezeigten Ausführungsform kann die Schraube auch mit einem festen Anschlag versehen sein und mit jeweils auswechseibaren Distanzscheiben zusammenwirken.
• In Fig. 2 ist der Bremsdruck P und die Betätigungskraft K in Abhängigkeit des Betätigungsweges s, z.B. des Bremspedales aufgetragen. Die durchgezogenen Linien 17 für den Bremsdruck und 18 fiir den Betätigungsweg sind einem bekannten Ventil zliseordnet. Es ist deutlich zu erkennen, daß erst nach einem Ansprechweg von ca. 4 mm ein erstmaliges Ansteigen des Bremsdruckes auftritt. Die strichpunktierten Linten 17' und 18' der Fig. 2 geben den entsprechenden Verlauf des Bremsdruckes und der Betätigungskraft über dem Betätigungsweg bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil an. Der Ansprechweg ist um ca. die Hälte, d.h. den Federweg verkürzt. Im übrigen ist die ursprüngliche Charakteristik des Ventil es jedoch nicht verändert.
• Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Steuerventils ist gut geeignet, wenn, wie bereits angedeutet, der Kolben 7 in Öffnungsrichtung des Auslaßventils 14, 15 in einer dessen Auslaßhub bestimmenden Hubstellung gegen das Ventilgehäuse durch einen Anschlag abgefangen ist.
• Beim Justieren der Vorspannung der Druckfeder 2 durch %Verstellen der Schraube 3 ergibt sich dann keine Stellungsänderung Jes Kolbens 7, so daß der Auslaßhub unverändert, auf seinem konstruktiv festgelegten, optimalen Wert verbleibt. Bei der Justierung kann sich allerdings eine Stellungsänderung des Druckstückes 1 und damit der Trittplatte ergeben, die allerdings nur gering und damit kaum störend ist.
• Ist der Kolben 7 nicht, wie vorstehend erwähnt, gegen das Ventilgehäuse abgefangen, bestimmt vielmehr ein Anschlag am Druckstück 1 bzw. an der Trittplatte die Ausgangs- bzw. Lösestellung, so ist dieser Anschlag entsprechend der Justierung der Schraube 3 nachzustellen, wobei sich allerdings ebenfalls eine Änderung der Ausgangsstellung des Druckstückes 1 bzw. der Trittplatte erbt. Soll dies vermieden werden, so ist, wie beispielsweise in kig. 3 dargestellt, die Justierung der Vorspannung der Druck feder 2 an deren Anlagestelle am Druckstück vorzunehmen: Nach der einen Ausschni.tt aus einem im wesentlichen der Fig. 1 entsprechenden Zweikreis-Trittplattenbremsventil darstellenden Fig. 3 trägt abweichend zu Fig. 1 das Druckstück 1' auf Seiten der Druckfeder 2 einen gewindebolzenartigen Ansatz 19, auf welchem ein Federteller 20 einstellbar aufgeschraubt ist. Nach seiner Einstellung wird der Federteller 20, ähnlich wie zur Schraube 3 nach kig. 1 beschrieben, gesichert An der Unterseite des Federtellers 20 liegt die Druckfeder 2 an, welche andererseits an dem Federtopf 4' aufsteht. Der Federtopf 4' ist seinerseits an einem verjüngten Fortsatz 21 des Ansatzes 19 mittels eines Sicherungsringes 22 in Art eines Zugankers gehalten. Die Halterung des Federtopfes 4' ist dabei derart ausgelegt, daß der Federtopf 4' auf dem fortsatz 21 um eine dem maximalen, nach unten gerichteten Hubweg des Druckstückes 1' entsprechenden Weg nach obem vom Sicherungsring 22 weggleiten kann.
• Im iibrigen entspricht der Aufbau mit Ausnahme des Fehlers der Schraube 3 der Anordnung nach Fig. 1.
• Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt den Vorteil, daß eine Änderung der Vorspannung der Druckfeder 2 durch Verschrauben des Federtellers 20 auf dem Ansatz 19 keinerlei Änderung des Auslaßventilhubeß oder der Ausgangslage des Druckstückes 1? und damit der Trittplatte ergibt.
• Zum Vereinfachen der Einstellung des Federtellers 20 kann dieser am Hand geriffelt sein und das Ventilgeüuse in seinem Bereich eine durch einen Stopfen 23, der beispielsweise zugleich in nicht; dargestellter Weise als übliches Entlüftungsventil für die Kaiser 6 ausgebildet sein kann, verschlossen sein. Nach Entfernen des Stopfens 23 kann der Federteller 20 mittels eines geeigneten Werkzeuges leicht von außen verschraubt werden.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Steuerventil, insbesondere Trittplatten-Bremsventil für Kraftfahrzeuge, mit einem körperkraftbetätigtem Druckstück, das über eine Abstufungsfeder auf einen Kolben einwirkt, der wiederum einen für Einlaßventil und Auslaßventil des Druckmittels gemeineamen Doppelschließkörper betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungsfeder (2) mit einer Kraft vorgespannt ist, die der Summe der bis zur Öffnung des Einlaßventiles (13) zu überwindenen Kräfte entspricht.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, wobei der Kolben in Öffnungsrichtung des Auslaßventils von einer Feder und der Doppelschließkörper in Schließrichtung des Einlaßventils von einer weiteren Feder belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft gleich der Summe der Kraft der den Kolben (7) belastenden Feder (10) in Ansprechstellung des Einlaßventiles (13), der Schließkraft der den Doppelschließkörper (13, 14) belastenden Feder (12), der Druckkraft des Druckmittel s auf den Schließkörper (13) des Einlaßventiles und der am Kolben (7, 8) angreifenden Heibungskraft ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Druckstück (1) und Kolben (7) ein die Federausdehnung und damit die Vorspannung der Abstufungsfeder (2) bestimmendes Bauteil (4) angeordnet ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zentral am Druckstück (1) ein axial verstellbarer Federtopf (4) befestigt ist, der am Boden des Kolbens (7) anliegt und die Abstufungsfeder (2) zwischen Bedertopf (4) und Druckstück (1) eingespannt.

. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kedertopf (4) mit einer Schraube (3) am Druckstück (1) befestigt ist.

6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekkenzeichnet, daß die Schraube (3) gegen Verdrehen gesichert ist.

7. Steuerventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (3) ei.nen Anschlag aufweist und die Vorspannung über auswechselbare Distanzscheibeu einstellbar ist.

8. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckstück (1') ein Federteller (20) axial einstellbar gehalten und die Abstufungsfeder (2) am Kolbenseitigen Ede durch einen zugankerartigen Federtopf (4') gegen das Druckstück (1') abgefangen ist.

L e e r s e i t e