DE2556923C2 - Steuerventil für eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein pneumatisch betätigtes Modulationsventil einer blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Steuerventil ist aus der DE-OS 17 901 bekannt. Dort sind ebenfalls ein erstes und ein zweites Ventil zwischen einer Unterdruckquelle und der Atmosphäre in Reihe geschaltet, wobei aber die Durchlaßöffnungen des ersten Ventiles, welches auf ein Verzögerungssignal anspricht, im wesentlichen gleich groß sind wie die Durchlaßöffnungen des zweiten Ventiles, mittels welchem die Druckentlastung der Modulatorkammer erfolgt. Durch diese Anordnung ist ein relativ starker Magnet zur Steuerung des ersten Ventiles erforderlich. Auch bedingt die Relation der Durchlaßöffnungen, daß beim öffnen des zweiten Ventiles der Druck in der Modulatorkammer relativ langsam abgebaut wird, so daß auch bei Blockiergefahr der Druck im Radbremszylinder entsprechend langsam sinkt.

Bei blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlagen kommt es aber darauf an, daß bei Blockiergefahr, d. h. bei einer bestimmten Rad-Verzögerung, der Bremsdruck im Radbremszylinder so schnell wie möglich abgebaut wird, damit die Bremse gelöst wird. Auch soll nach dem Wiederanlaufen des Rades der erneute Druckaufbau im Radbremszylinder nicht abrupt, son-

dem im Vergleich mit dem Druckabbau allmählich erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Steuerventil derart weiterzubilden, daß bei Blockiergefahr ein rascher Druckabbau im Radbremszylinder gewährleistet isL

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht nicht nur einen schnellen Druckabbau im Radbremszylinder bei Blockiergefahr, sondern gewährleistet auch, daß beim Wiederanlegen der Bremse nach dem Wiederanrollen des Rades der Druck relativ langsam neu am Radbremszylinder aufgebaut wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine pneumatisch betätigte Betätigungsvorrichtung für eine hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage, mit einem Expanderkolben in zurückgezogener Stellung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil, zeigend die Relativstellungen der Bauteile, wenn der Expanderkolben eine vorgeschobene Stellung einnimmt,

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Steuerventils,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2 ähnliche Betätigungsvorrichtung für eine hydraulische Fahrzeug-Bremsan:^;A-ge, jedoch mit einer Sicherheitsvorrichtung,

F i g. 5 eine F i g. 4 ähnliche Ansicht, jedoch bei zurückgezogenem Expanderkolben, und

F i g. 6 eine F i g. 4 und 5 ähnliche Ansicht, zeigend die Relativstellungen der Bauteile nach Ausfall der Druckluftversorgung.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten pneumatisch betätigten Betätigungsvorrichtung weist ein Modulalorglied 1 eine flexibele Membran auf, die an ihrer Außenumfangskante abdichtend in ein Gehäuse 2 eingesetzt ist und über ein mit Kopf versehenes Druckstück 4 auf einen Expanderkolben 3 wirkt. Der Expanderkolben 3 arbeitet in einer Bohrung 5 an einem Ende des Gehäuses 2. Die Bohrung 5 steht mit einer Kammer 7 in Verbindung, deren wirksames Volumen sich je nach axialer Stellung des Expanderkolbens 3 verändert. Normalerweise ist der Expanderkolben 3 in einer vorgeschobenen Betriebsstellung, in der das Volumen der Kammer 7 ein Minimum hat, durch Pneumatikdruck gehalten, der einer Modulatorkammer 8 im Gehäuse 2 zugeführt wird, so daß die dem Expanderkolben 3 abgewandte Seite der Membran 1 vom Pneumatikdruck beaufschlagt ist. In dieser Stellung ist eine Rückstelldruckfeder 9, die dazu dient, den Expanderkolben 3 in die entgegengesetzte Richtung zu drängen, zusammengedrückt, und der Expanderkolben 3 greift an einem federbelasteten Ventil 10 im Endteil des Gehäuses 2 an, um das Ventil 10 geöffnet zu halten, so daß über einen Anschluß 11 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventils 10 unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus einem Hauptzylinder einer Auslaßöffnung 12 zugeführt werden kann, die an einen Nebenzylinder einer Radbremse anschließbar ist.

Die Zufuhr von Fluiddruck zur Modulatorkammer 8 wird durch eine magnetbetätigte Steuerventil-Baugruppe 13 mit einem ersten Ventil 14 und einem zweiten Ventil 15 in Tandemanordnung gesteuert. Das erste Ventil 14 weist in einer Kammer 17 ein scheibenförmiges Verschlußglied 16 auf, das abwechselnd an einen ersten Sitz 18 und an einen im axialen Abstand davon angeordneten zweiten Sitz 19 anlegbar ist Der erste Sitz 18 ist zwischen einem an eine Druckluftquelle anschließbaren Einlaßkanal 20 und der Kammer 17 angeordnet, der zweite Sitz 19 zwischen der Kammer 17 und einem Auslaßkanal 21, der beispielsweise an einen Behälter anschließbar ist. Das zweite Ventil 15 weist ein Verschlußglied 22 in Gestalt einer Membran auf, die abwechselnd an einen dritten Sitz 23 und an einen im axialen Abstand davon angeordneten vierten Sitz 24 anlegbar ist. Der dritte Sitz 23, der im Umriß bogenförmig oder teilsphärisch ist und eine beträchtliche Fläche aufweist, ist zwischen einer Kammer 25, in der das VerschluQglied 22 angeordnet ist, und einem axialen Zuführkanal 26 angeordnet, der mit der Kammer 17 in Verbindung steht und mit dieser eine Vorratskammer bildet. Der vierte Sitz 24 weist einen ringförmigen Vorsprung auf, der in die Kammer 25 ragt und einen Auslaßkanal 28 umschließt. Ein axialer Durchlaß 29, im radialen Abstand vom Auslaßkanal 28 und am äußeren Rand des Sitzes 23 angeordnet, stellt über eine Rohrleitung 30 eine Verbindung zwischen der Kammer 25 und der Modulatorkammer8her.

Durch ein Signal, das von einer Vorrichtung zum Abtasten der Radverzögerung erzeugt wird, ist ein Magnet 31 erregbar, der das scheibenförmige Verschlußglied 16 an den Sitz 18 anlegt. Der Magnet 31 ist normalerweise nicht erregt, so daß Druck im Einlaßkanal 20 das scheibenförmige Verschiußgiied 16 zur Anlage am Sitz 19 drängt. Somit wird Druckluft der Kammer 25 zugeführt und wirkt auf die Membran 22, um sie an den Sitz 24 anzulegen. Dadurch wird eine direkte Verbindung zwisehen der Kammer 25 und der Modulatorkammer 8 hergestellt, um den Expanderkolben 3, wie weiter oben beschrieben, in der vorgeschobenen Stellung zu halten.

Sobald das von der Verzögerungsabtastvorrichtung erzeugte Signal den Magneten 31 erregt, wird das scheibenförmige Verschlußglied 16 zur Anlage am Sitz 18 gedrängt, um den Einlaßkanal 20 von der Kammer 17 zu trennen, und der Druck in der Kammer 25 und im Zuführkanal 26 entweicht durch den Auslaßkanal 21, wobei sich die Membran 22 gleichzeitig an den Ventilsitz 23 anlegt, unter der Wirkung des Druckes in der Modulatorkammer 8, der dann den Auslaßkanal 28 ins Freie abgeführt wird, wobei die Druckfeder 9 die Membran 1 in die in Fig. 1 gezeichnete zurückgezogene Stellung drängt. Dies wiederum ermöglicht dem Expanderkolben 3, sich in eine zurückgezogene Stellung zu bewegen, wobei er zuerst das Schließen des Ventils 10 zuläßt und dann das wirksame Volumen der Kammer 7 vergrößert. Da der Auslaßkanal 28, verglichen mit dem Zuführkanal 26, in der Querschnittsfläche verhältnismäßig groß sein kann, verläuft die Druckentlastung der Modulatorkammer 8 rasch und beginnt in dem Augenblick, in dem sich die Membran 22 vom Sitz 24 weg bewegt, obgleich sie zu diesem Zeitpunkt am Sitz 23 gerade nur mit ihrer Außenumfangskanteangreifen kann(Fig. 1).

Da der Einlaßkanal 20, der Zuführkanal 26 und der Ventilsitz 18 in der Querschnittsfläche alle kleiner sind als der Druckentlastungskanal 28, der axiale Durchlaß 29 und der Sitz 24, erfolgt das Wiederanlegen der Bremse allfpählich. Dies hat den Vorteil, daß ein vorzeitiges Wiederanlegen der Bremsen nach einem Blockieren unwahrscheinlich ist.

Der Magnet 31 ist klein und in gedrängter Bauweise ausgeführt.

Bei der in Fig.3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform weist der Ventilsitz 19 einen Ring auf, der eine Öffnung 32 im Zentrum der Membran 22 umschließt. Dies hat den Vorteil, daß durch Benutzung des Auslaßkanals 28, mit dem der Zuführkanal 26 in Verbindung steht, wenn sich der Sitz 19 im Abstand vom Verschlußglied 16 befindet, der Auslaßkanal 21 wegfallen kann. Auch ist die Gesamtfläche des Sitzes 23 in dessen Zentrum verkleinert, um die Kammer 17 zu bilden, die mit dem Zuflußkanal 26 kombiniert ist.

iff Aufbau und Wirkungsweise der in F i g. 3 gezeigten

Ausführungsform sind im übrigen die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2, und einander entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der in F i g. 4 bis 6 dargestellten Betätigungsvorrichtung weist eine Sicherheitsvorrichtung 30' ein Gehäuse 31' auf, das an das dem Expanderkolben 3 abgewandte Ende des Gehäuses 2 angeschlossen ist. Das Gehäuse 3Γ nimmt ein auf Druck ansprechendes verstellbares Bauteil 32' auf, welches eine flexibele Membran 33 aufweist, die an ihrer Außenumfangskante abdichtend mit der Wand des Gehäuses 31' verbunden und an der zum Gehäuse 2 weisenden Seite Pneumatikdruck in einer Leitung 34 ausgesetzt ist, durch die der Pneumatikdruck dem Einlaßkanal 20 der Steuerventil-Baugruppe 13 zugeführt wird. Die Membran 33 stützt sich an einer starren Platte 35 ab, die eine Betätigungsstange 36 trägt. Diese durchdringt zueinander fluchende Aussparungen in den Gehäusen 2 und 31' und eine im Gehäuse 2 angeordnete Dichtung 37 und ragt in die Modulationskammer 8 im Gehäuse 2 hinein. Das freie Ende der Betätigungsstange 36 ist mit einem vergrößerten Kopf 38 versehen, der normalerweise an der Dichtung 37 angreift, um einen Anschlag zu bilden.

Eine Sicherheitsdruckfeder 39, die stärker ist als die Rückstelldruckfeder 9. wirkt zwischen der Platte 35 und einem Anlageteil 40, das gegen das freie Ende des Gehäuses 3Γ gepreßt ist. Das Anlageteil 40 weist einen nach außen gerichteten Flansch an einem Ende einer haubenförmigen Hülse 41 auf, und das entgegengesetzte Ende ist mit einer Aussparung 42 versehen, durch die eine Gewindehülse 43 geführt ist. welche auf die Betätigungsstange 36 aufgeschraubt ist, um die Platte 35 an eine Schulter 44 an der Betätigungsstange 36 anzupressen.

F i g. 4 und 5 zeigen, daß, wenn Pneumatikdruck zugeführt wird, die Betätigungsstange 36 gegen die Kraft der Sicherheitsfeder 39, die durch den auf die Membran 33 wirkenden Druck zusammengedrückt wird, in einer zurückgezogenen Stellung gehalten wird. Bei Ausfall der Druckluftversorgung schiebt die Sicherheitsfeder 39 die Betätigungsstange 36 vor, so daß der Kopf 38 am Modulatorglied 1 angreift, um den Expanderkolben 3 gegen die Kraft der Rückstelldruckfeder 9 in seine vorgeschobene Betriebsstellung zu drängen. Das Ventil 10 wird somit offen gehalten, so daß der Radbremse noch immer unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus dem Hauptzylinder zugeführt werden kann, unabhängig von der Druckluftversorgung.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Gehäuse 2 abnehmbar am Flansch eines Zylinders 45 angebracht, der die Bohrung 5 enthält, in der der Expanderkolben 3 arbeitet, und von der Steuerventil-Baugruppe 13 getrennt ist Dies hat den Vorteil eines leichteren Einbaues, da die Steuerventil-Baugruppe 13 in jeder beliebigen zweckdienlichen Stellung angeordnet werden kann und die Wand des Gehäuses 2 nach Instellungbringen des Zylinders 45 mit dem Gehäuse 3Γ zusammengebaut werden kann.

Aufbau und Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind im übrigen die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2, und einander entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Steuerventil (13) für ein pneumatisch betätigtes Modulationsventil (3, 7, 10) einer blockiergeschützten, hydraulischen Bremsanlage, wobei das Modulationsventil (3,7,10) zwischen dem Hauptbremszylinder und zumindest einem zugeordneten Radbremszylinder angeordnet ist und eine Kammer (7) mit einem deren Volumen steuernden Expanderkolben (3) aufweist, der ein Ventil (10) zwischen Haupt- und Radbremszylinder derart beaufschlagt, daß bei einer vorgegebenen Radverzögerung mittels des Druckes in einer Modulatorkammer (8) das Ventil (10) schließt und wobei das Steuerventil (13) ein erstes Ventil (14) aufweist, welches auf ein Rad-Verzögerungssignal anspricht und eine Druckluftquelle über eine Verbindungskammer (17) mit der Modulatorkammer (8) verbindet, sowie ein zweites Ventil (15), welches die Verbindung zwischen der Modulatorkammer (8) und einem Auslaß (28) steuert und auf

jDruck in der Verbindungskammer (17) anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnung des ersten Ventils (14) kleiner ist als die des zweiten Ventils (15), wodurch der Druck in der Modulatorkammer (8) auf eine Reduzierung des Druckes in der Verbindungskammer (17) hin rasch abgebaut wird.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) mittels eines Magneten (31) gesteuert ist.

3. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß (zweiter Sitz 19, Auslaßkanal 21) vorgesehen ist, von dem die Verbindungskammer (17) getrennt ist, wenn das erste Ventil (14) geöffnet ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (zweiter Sitz 19, Auslaßkanal 21) einen das zweite VentK (15) durchsetzenden Kanal (19) aufweist, der mit dem Auslaß (28) in Verbindung steht.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) ein Verschluß^lied (16) aufweist, das abwechselnd an einen den Einlaßkanal (20) umschließenden ersten Sitz (18) und an einen den Auslaß (zweiter Sitz 19, Auslaßkanal 21) umschließenden zweiten Sitz (19) anlegbar ist, und daß das zweite Ventil (15) ein Verschlußglied (22) aufweist, das abwechselnd an einen die Vorratskammer (17, 26) umschließenden dritten Sitz (23) und an einen den Auslaßkanal (28) umschließenden vierten Sitz (24) anlegbar ist, wobei das erste Verschlußglied (16) bei geöffnetem ersten Ventil (14) sich im Abstand vom ersten Sitz (18) befindet und am zweiten Sitz (19) angreift, und das Verschlußglied (22) des zweiten Ventils bei geschlossenem zweiten Ventil (15) am vierten Sitz (24) angreift und sich im Abstand vom dritten Sitz (23) befindet.

6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußglied (16) starr ausgebildet und zum ersten Sitz (18) hin durch einen Magneten (31) verstellbar ist, welcher durch das Radverzögerungs-Signal erregt wird, und daß das zweite Verschlußglied (22) eine vom ersten Verschlußglied (16) getrennte, auf Druck ansprechende Membran aufweist.

7. Steuerventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußglieder (16, 22)

axial versetzt zueinander angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Sitz (18, 19) vom dritten und vierten Sitz (23,24) radialen Abstand haben.

8. Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verschlußglieder (16, 22) •mit geringem Zwischenabstand koaxial angeordnet sind, wobei das zweite Verschlußglied (22) an den vierten Sitz (24) anlegbar ist, der eine Öffnung (32) in der Membran umschließt, die mit dem Auslaßkanal (28) stets in Verbindung steht

9. Steuerventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Sitz (23) im Umriß bogenförmig ist.

10. Steuerventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Sitz (23) im Umriß teilsphärisch ist.

11. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (9) vorgesehen ist, welche den Expanderkolben (3) beaufschlagt und in zusammengedrücktem Zustand gehalten ist, wenn die Modulatorkammer (8) unter Druck steht, und daß eine Sicherheitsvorrichtung (30') vorgesehen ist, die bei Ausfall des Luftdruckes den Expanderkolben (3) mittels einer weiteren Druckfeder (39) in eine Stellung bewegt, in welcher das Ventil (10) zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder geöffnet ist.

12. Steuerventil nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Druckfeder (39) stärker ist als die auf den Expanderkolben (3) wirkende Druckfeder (9).

13. Steuerventil nach einem der Ansprüchen oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung (30') eine Betätigungsstange (36) aufweist, die mit einer Axialdichtung (37) versehen ist, welche zwischen dem Gehäuse (2) des Modulationsventiles (3, 7,10) und einem vergrößerten Kopf (38) der Betätigungsstange (36) eingeklemmt ist.