DE2757757B2

DE2757757B2 - Steuerventil für eine Kraftfahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE2757757B2
Application number: DE2757757A
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Gamagoori Aichi Adachi (Japan)
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1980-01-31
Also published as: JPS5390564A; DE2757757C3; US4181371A; DE2757757A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für eine Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Steuerventil kann in Kraftfahrzeugjo bremsanlagen zur Steuerung eines hydraulischen Bremskraftverstärkers oder unmittelbar als Hauptbremszylinder dienen. Im erstgenannten Fall ist der Druckverbraucher eine Druckkammer des Bremskraftverstärkers, und im zweitgenannten Fall ist der S5 Druckverbraucher beispielsweise eine Radbremseinrichtung.

Ein Steuerventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der US-PS 3 677 077 in Verbindung mit einem Bremskraftverstärker bekannt. Bei diesem bekannten Steuerventil liegt die mit dem Auslaß verbundene Kammer unmittelbar vor der Stirnseite des Kolbenschiebers. Im Kolbenschieber sind Kanäle vorgesehen, die die Kammer mit einer Ringnut im Schieber verbinden, die ihrerseits stets mit dem Auslaß verbunden ist. Die verschiedenen Ventilfunktionen werden mittels Steuerkanten am Kolbenschieber und in der Bohrung erfüllt. Der Druckspeicher dient dazu, die Funktion der Bremsanlage auch dann zu gewährleisten, wenn die Pumpe ausfällt. In diesem ν* Falle wird der Kolbenschieber in seine zweite Betätigungsstellung verschoben, in der das Sitzventil durch ein stiftförmiges, an der Stirnseite des Kolbenschiebers befestigtes Teil aufgestoßen wird, so daß der Druckspeicher über den zweiten Einlaß und das Sitz- »i ventil mit der Kammer und damit auch mit dem Auslaß verbunden ist. Da der Druckspeicher nur eine begrenzte Speicherkapazität hat, ist es wichtig, daß bei der Betätigung der Bremse mit Hilfe des Drucks aus dem Speicher möglichst geringe Leckverluste auftrew> ten. Da aber bei dem bekannten Steuerventil die Kammer unmittelbar vor der Stirnseite des Kolbenschiebers liegt und zwischen dem Kolbenschieber und der Gehäusebohrung notwendigerweise ein gewisses Spiel vorhanden ist, das auch zu dem ebenfalls mittels hi Steuerkanten am Kolbenschieber gesteuerten RücklaufanschluG Verbindung hat, kann es dort zu erheblichen Leckverlusten kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.

ein Steuerventil der gattungsmäßigen Art so auszubilden, daß beim Betrieb der Bremse mit dem Druck des Druckspeichers möglichst geringe Leckverluste auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransnrüchen gekennzeichnet.

Da bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerventil die Kammer stets von der den Kolbenschieber aufnehmenden Gehäusebohrung getrennt ist, kann es nicht zu einer Leckströmung vom Druckspeicher am Kolbenschieber vorbei zum Rücklauf kommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerventils,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Steuerventils,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eir-ss Steuerventils, und

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des Steuerventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeugbremsanlage umfaßt ein Steuerventil 100, das mittels eines Betätigungselementes in Form eines Bremspedals 12 betätigt wird und von dem aus die Radbremseinrichtungen der Bremsanlage mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid, in der Regel Hydrauliköl, versorgt werden. Als Beispiel für eine Radbremseinrichtung ist in Fig. 1 ein Radbremszylinder 13 schematisch dargestellt, wobei es sich versteht, daß vom Steuerventil 100 mehrere solcher Radbremszylinder 13 gespeist werden können. Zur Bremsanlage gehört ferner eine hydraulische Druckquelle in Form einer Pumpe 10, die von der nicht dargestellten Kraftmaschine des Kraftfahrzeuges angetrieben wird und über eine Leitung P, Hydraulikfluid liefert, dessen Druck vom Strömungswiderstand in den an die Leitung P₁ angeschlossenen Elementen abhängt. Ferner umfaßt die dargestellte Bremsanlage einen Vorratsbehälter 14, einen Druckspeicher 15, ein Rückschlagventil 16 sowie eine Drosselstelle 17. In das hydraulische System der Kraftfahrzeugbremsanlage ist ferner eine Servolenkvorrichiung 11 integriert, die ebenfalls von der Pumpe 10 mit Hydraulikfluid gespeist wird. Die Servolenkvorrichtung 11 kann durch eine andere hydraulisch betätigte Vorrichtung des Kraftfahrzeuges, beispielsweise eine hydraulische Kupplung, ersetzt sein.

Das Steuerventil 100 umfaßt ein Gehäuse 20, das am Kraftfahrzeug befestigt ist und eine in Axialrichtung des Gehäuses verlaufende, abgestufte Gehäusebohrung 21 mit jinem Abschnitt 21a, der kleineren Durchmesser hat, und einem Abschnitt 11b, der größeren Durchmesser hat, aufweist. Im Gehäuse 20 sind ein erster Einlaß 22 und ein zweiter Einlaß 70a ausgebildet, die in die Gehäusebohrung 21 münden. Ferner sind im Gehäuse 20 ein erster Auslaß 24 sowie ein erster 23 sowie ein zweiter zum Vorratsbehälter führender Rücklaufanschluß 25 ausgebildet, die von der Gehäusebohrung 21 ausgehen. Der erste Einlaß 22 steht über die Leitung P₁ in Verbindung mit der Lieferseite der Pumpe 10. Der zweite Einlaß 70a ist über eine Leitung P, mit dem Druckspeicher 15 verbunden, der außerdem üb>»r eine von der Leitung P₁ abzweigende Leitung P,, mit der Leitung P, verbunden ist. In der Leitung P₆ sind das Rückschlagventil 16 und die Drosselstelle 17 angeordnet, wobei das Rückschlagventil 16 in der Leitung P₆ nur eine Strömung von der Leitung P₁ zum Druckspeicher 15, jedoch nicht in umgekehrter Richtung, zuläßt. Der Auslaß 24 ist über eine Leitung P₃ mit dem Radbremszylinder

13 verbunden. Der erste Rücklauf anschluß 23 ist über eine Leitung P₄ mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden, wobei jedoch zwischen der Leitung P₄ und dem

ίο ersten Rücklaufanschluß 23 die Servolenkvorrichtung 11 eingefügt ist, zu der vom Anschluß 23 eine Leitung P₁ führt. Der zweite Rücklaufanschluß 25 ist direkt an die zum Vorratsbehälter 14 führende Leitung P₄ angeschlossen. Vom Vorratsbehälter 14 führt eine nicht bezeichnete Leitung zur Saugseite der Pumpe 10.

Das von der Pumpe 10 aus dem Vorratsbehälter

14 dem ersten Einlaß 22 zugeführte Hydraulikfluid wird vom Steuerventil 100 gesteuert auf die zur Servolenkvorrichtung 11 führende Leitung P₁ und die zum Radbremszylinder 13 führeiiüe Leitung P₃ verteilt. Bei nicht betätigter Bremse ist der Radbremszylinder 13 über die Leitung P₃, das Steuerventil 100 und die Leitung P₄ zum Vorratsbehälter 14 entspannt.

Der Druckspeicher 15 wird über die Leitung P₆ mit dem Rückschlagventil 16 und der Drosselstelle 17 mit unter hohem Druck stehendem Hydraulikfluid gespeist und speist mit diesem unter hohem Druck stehenden Hydraulikfluid über die Leitung P₅ den zwei-

jo ten Einlaß 70a.

Im weiteren Abschnitt 21b der Gehäusebohrung 21 sitzt verschiebbar und abgedichtet ein Hauptkolben 40, an dem von rechts in Fig. 1 eine Druckstange 43 angreift, die bei Betätigung des Bremspedals 21 nach links in Fig. 1 verschoben wird. Der Hauptkolben 40 ist in der Gehäusebohrung 21 durch einen ringförmigen Anschlag 44, der von einem Sprengring 45 gesichert ist, gegen Bewegung nach rechts (in Fig. 1) gesichert. Auf den aus der Gehäusebohrung 21 herausragenden Abschnitt des Hauptkolbens 40 sind zwei Muttern 46 geschraubt, die zwischen sich den Rand einer Manschette 47 einklemmen, deren anderer Rand am Gehäuse 20 festgelegt ist. Die Manschette 47 verhindert das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit und dergleichen in das Stsuerventil 100. Fest mit dem in Fig. 1 linken Ende des Hauptkolbens 40 verschraubt ist ein Kolben 48, der einen von seinem linken Ende ausgehenden axialen Kanal 48a sowie einen radialen Kanal 48b aufweist, die den

ίο Raum links (in Fig. 1) vom Kolben 48 mit einer vom Inneren des weiteren Abschnitts 216 der Gehäusebohrung 21 gebildeten Kammer R_t verbinden. Verschiebbar auf dem Kolben 48 sitzt ein ringförmiger Federsatz 42, auf dem ein Ende einer in der Kammer

Vi R₁ angeordneten Feder 41 sitzt, deren anderes Ende auf einem Flansch 40a am Hauptkolben 40 sitzt. Mit der Kammer R₁ ist der zweite Rücklauianschluß 25 verbunden.

Im engeren Abschnitt 21a der Gehäusebohrung 21

μ ist ein Kolbenschieber 30 angeordnet. Der Kolbenschieber 30 weist eine axiale Bohrung 37 auf, in der eine Druckfeder 49 angeordnet ist, die der Verschiebung des Hauptkolbens 40 und des Kolbens 38 einen gewissen Widerstand entgegensetzen kann. Der KoI-

M benschieber 30 strtzt sich an seinem rechten Ende am Federsitz 42 ab, der sich seinerseits an einer Schulter am Kolben 48 abstützen kann.

In den engeren Abschnitt 21a der Gehäusebohrung

21 mündet der erste Einlaß 22. In Fig. I rechts vom ersten Einlaß 22 weist der engere Abschnitt 21a eine Ringnut 26 auf, mit der der erste Rücklaufanschluß 23 verbunden ist. Links vom ersten Einlaß 22 weist der engere Abschnitt 21a eine weitere Ringnut 27 auf. Der Kolbenschieber 30 weist auf seiner Außenseite (von rechts nach links in Fig. 1) einen umlaufenden Steg 31, eine Ringnut 34, einen umlaufenden Steg 32, eine Ringnut 35, einen umlaufenden Steg 33 sowie eine weitere Ringnut 36 auf. Die umlaufenden Stege und Ringnuten am Kolbenschieber 30 sowie die Ringnuten im engeren Abschnitt 21a der Gehäusehohrung 21 bilden drei Ventile, nämlich ein Drosselventil K₁. das von der Ringnut 34, dem umlaufenden Steg 31 und der Ringnut 26 gebildet wird und das Überströmen von Hydraulikfluid aus dem ersten Einlaß 22 zum ersten Rücklaufanschluß 23 steuert, ein Absperrventil V₂. das von der Ringnut 27, dem umlaufenden Steg 32 und der Ringnut 34 gebildet wird und die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 22 sowie der Ringnut 27 steuert, und ein Absperrventil V_x, das von der Ringnut 27, dem umlaufenden Steg 33 und der Ringnut 36 gebildet wird und die Verbindung zwischen den beiden letztgenannten Ringnuten steuert. Das Absperrventil V₁ ist bei nicht betätigter Bremse geschlossen und das Absperrventil K, ist bei nicht betätigter Bremse offen.

Im Kolbenschieber 30 ist ein radialer Kanal 53 ausgebildet, der von der Ringnut 35 ausgeht und zu einer maximalen Bohrung 51 in einem noch zu erläuternden Kolben 50 führt. Ferner ist im Kolbenschieber 30 ein von der Ringnut 36 ausgehender radialer Kanal 39 ausgebildet, der zu einem axialen Kanal 38 führt, der die Bohrung 37 mit einer in Fig. 1 links vom Kolbenschieber 30 befindlichen Kammer R₂ verbindet. Die Kammer R₂ steht über den Kanal 38, die Bohrung 37 und die Kanäle 48a und 48ft ständig in Verbindung mit der Kammer A₁.

Im engeren Abschnitt 21a der Gehäusebohrung 21 sitzt links vom Kolbenschieber 30 und der Kammer R₂ abgedichtet eine Trennwand 71, in der axial verschiebbar und abgedichtet der Kolben 50 geführt ist. dessen in Fig. 1 rechtes Ende fest mit dem Kolbenschieber 30 verbunden ist und durch den die axiale Bohrung 51 führt, die einerseits mit dem radialen Kanal 53 verbunden ist und andererseits in eine links von der Trennwand 71 befindliche Kammer R₃ mündet. An der Mündung der axialen Bohrung 51 in die Kammer R₃ ist ein erster Ventilsitz 52 ausgebildet.

Die Gehäusebohrung 21 ist an ihrem in Fig. 1 linken Ende miu'els eines eingeschraubten Verschlußteiles 70 verschlossen, in dem der zweite Einlaß 70α ausgebildet ist und das über ein scheibenförmiges Sicherungsteil 73 sowie eine Abstandshülse 72 die Trennwand 71 in ihrer Lage sichert. Zwischen dem Sicherungsteil73 und einem am in Fig. 1 linken Ende des Kolbens 50 befestigten Federsitz 55 sitzt eine Feder 54, die den Kolben 50 nach rechts in Fig. 1 zu drücken versucht. Vom Verschlußteil 70. der Trennwand 71 und dem Gehäuse 20 wird die Kammer A₃ begrenzt, mit der der Auslaß 24 über in der Abstandshülse 72 vorgesehene Öffnungen ständig in Verbindung steht. In der Kammer A₃ ist ein Ventil 60 angeordnet. Das Ventil 60 umfaßt ein Ventilsitzglied 62, das in Axialrichtung der Gehäusebohrung 21 verschiebbar im Sicherungsteil 73 geführt wird. Gegenüber dem ersten Ventilsitz 52 weist das Ventilsitzglied 62 einen konischen Abschnitt 62a auf, der auf dem

Ventilsitz 52 aufsitzen und dadurch die Verbindung zwischen der axialen Bohrung 51 und der Kammer R, unterbrechen kann. An seinem anderen Ende weist das Ventilsitzglied 62 eine Schulter 62c sowie einen in Axialrichtung verlaufenden Vorsprung 62fo auf. An der Schulter 62c greift eine Feder 65 an, die das Ventilsitzglied 62 nac'i rechts in Fig. 1 zu drücken versucht. Links vom Ventilsitzglied 62 befindet sich ein als Ventilkugel 611 ausgebildetes zweites Ventilsitzglied, das auf einem an einem Sitzteil 63 ausgebildeten zweiten Ventilsitz 64 aufsitzen und dadurch die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß 70α und der Kammer R_x unterbrechen kann. Für die Ventilkugel

61 ist ein dritter Vt ntilsitz 66 vorgesehen, der am Verschlußteil 70 ausgebildet ist. Auf dem dritten Ventilsitz 66 sitzt die Ventilkugel 61 auf, wenn der Druck in der Kammer R₃ höher als im zweiten Einlaß 70α ist, so daß dann kein Hydraulikfluid aus der Kammer Ii, in die Leitung /', gelangen kann. Wenn das Ventiisitzglied 62 dadurch, daß es auf dem ersten Ventilsitz 52 aufsitzt, relativ zum zweiten Ventilsitz64 nach links verschoben wird, hebt der Vorsprung 62/j die Ventilkugel 61 vom zweiten Ventilsitz 64 ab. so daß der zweite Einlaß 70α über den dritten Ventilsitz 66, den zweiten Ventilsitz 64 und einen Kanal 73a im Sicherungsteil 73 in Verbindung mit der Kammer R₃ und somit dem Auslaß 24 steht.

!.ti folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Kraftfahrzeugbremsanlage erläutert. In Fig. 1 sind die Elemente des Steuerventils 100 in der Stellung dargestellt, die sie einnehmen, wenn das Bremspedal 12 nicht betätigt wird, d. h. wenn nicht gebremst wird. Das Drosselventil V₁ ist weit geöffnet, das Absperrventil V₂ ist geschlossen, und das Absperrventil V₃ ist offen. Das Ventilsitzglied

62 sitzt nicht auf dem ersten Ventilsitz 52, und die Ventilkugel 61 sitzt auf dem zweiten Ventilsitz 64.

Es sei angenommen, daß die hydraulische Pumpe

10 einwandfrei arbeitet und Hydraulikfluid auf die Leitung P₁ liefert. Dieses Hydraulikfluid gelangt von der Leitung P₁ durch den eisten Einlaß 22 und das geöffnete Drosselventil K₁ zum ersten Rücklaufanschluß 23 und von dort über die Leitung P₂ zur Servolenkvorrichtung 11. Von der Servolenkvorrichtung 11 gelangt das Hydraulikfluid über die Leitung P₄ und den Vorratsbehälter 14 zurück zur Pumpe 10. Der Radbremszylinder 13 steht über die Leitung P₃, den ersten Auslaß 24, die Kammer R₃, die axiale Bohrung 51, den radialen Kanal 53, das geöffnete Absperrventil K₃, den radialen Kanal 39, den axialen Kanal 38, die Bohrung 37, die Kanäle 48a und 4Sb, die Kammer R ₍, den zweiten Rücklaufanschluß 25 und die Leitung P₄ in Verbindung mit dem Vorratsbehälter 14. Es liegt daher kein Bremsdruck am Radbremszylinder 13 an. Das im Druckspeicher 15 gespeicherte Hydraulikfluid unter Druck kann weder über die Leitung P₅ noch übe die Leitung P₆ abfließen, da einerseits die Ventilkugel 61 den zweiten Ventilsitz 64 aufgrund des niedrigen Drucks in der Kammer R₃ verschlossen hält und andererseits das Rückschlagventil 16 die Leitung P₆ sperrt. Solange die Servolenkvorrichtung 11 nicht betätigt wird, setzt sie dem durchströmenden Hydraulikfluid praktisch keinen Widerstand entgegen, so daß der Lieferdruck auf der Leitung P₁ gering ist und praktisch nur unwesentlich über dem Umgebungsdruck liegt. Wenn jedoch die Servolenkvorrichtung

11 betätigt wird, unterbricht sie die Strömung zwischen den Leitungen P₂ und P₄ vollständig oder fast

vollständig, so daß der Druck in der Leitung P₁ stark ansteigt und sich dieser Druckanstieg über den ersten Rücklaufanschluß 23, das Drosselventil K₁ und den ersten Einlaß 22 zur Leitung P₁ fortpflanzt. Wenn dabei der Druck in der Leitung P₁ größer als der Druck des Druckspeichers 15 in der Leitung P. ist, öffnet das Rückschlagventil 16, so daß der höhere Druck im druckspeicher 15 gespeichert ist. Auf diese Weise wird bei jedem Lenkvorgang der Druckspeicher 15 aufgefüllt, sofern dies erforderlich ist. to

Im folgenden wird die Funktionsweise während der Betätigung der Kraftfahrzeugbremsanlage erläutert. Durch Niedertreten des Bremspedals 12 wird die Druckstange 43 nach links verschoben, wobei sie den Hauptkolben 40 und über die Feder 41 und den Fe- i> dersitz 42 den Kolbenschieber 30 verschiebt. Durch die Verschiebung des Kolbenschiebers 30 nach links (in Fig. 1) wird das Drosselventil K₁ stärker geschlossen, das Absperrventil V₁ geöffnet und das Absperrventil V₃ geschlossen. Durch das Schließen des Ab- Sperrventils K₃ wird die Verbindung zwischen der Kammer R. und somit dem Radbremszylinder 13 einerseits und der Kammer /?, und somit dem Vorratsbehälter 14 andererseits unterbrochen, während durch das öffnen des Absperrventils V₂ die Kammer R_} und somit der Radbremszylinder 13 in Verbindung mit dem ersten Einlaß 22 und somit der Pumpe 10 gebracht wird.

Wenn angenommen wird, daß während des Bremsvorganges die Servolenkvorrichtung 11 nicht betätigt jo wir J, erfolgt durch die stärkere Drosselung des Ventils K₁ ein Druckanstieg im ersten Einlaß 22 und aufgrund der vorstehend erläuterten Verbindungen im Radbremszylinder 13, so daß die Radbremse angelegt wird. Die Stärke des Bremsdruckes hängt dabei davon J5 ab, wie weit das Drosselventil K₁ geschlossen ist, d. h. davon, wie weit der Kolbenschieber 30 nach links in Fig. 1 verschoben ist. Wenn während des Bremsvorganges die Servolenkvorrichtung 11 betätigt wird oder schon zu Beginn des Bremsvorganges betätigt wird, liegt ohnebin im ersten Einlaß 22 hoher Druck vor, so daß das Drosselventil K₁ keinen Einfluß auf die Druckhöhe hat.

Der während des Bremsvorganges in der Kammer A₃ herrschende hohe Druck wirkt auch auf den KoI- « ben 50 und erzeugt an diesem eine nach rechts in Fig. 1 gerichtete Kraft, die über den Kolbenschieber 30, den Federsitz 42, die Feder 41 und den Hauptkolben 40 zum Bremspedal 12 übertragen wird. Dieser Widerstand am Bremspedal 12 ist proportional zum Druck in der Kammer R₃, was andererseits bedeutet, daß der Druck in der Kammer R₁ und somit der Druck des Hydraulikfluids im Radbremszylinder 13 proportional zur Betätigungskraft des Bremspedals 12 ist.

Wenn während des Bremsvorganges der Druck in der Kammer R₃ höher als im Druckspeicher 15 wird, wird die Ventilkugel 61 aufgrund der dann an dieser herrschenden Druckdifferenz vom zweiten Ventilsitz 64 abgehoben, jedoch unmittelbar darauf zum Aufsitzen auf dem dritten Ventilsitz 66 gebracht, so daß die Verbindung zwischen der Kammer R₃ und der Leitung P₅ erneut geschlossen wird und der hohe Druck aus der Kammer R₃ nicht zum Druckspeicher 15 entweichen kann. Wenn während des Bremsvorganges der Druck in der Leitung P₁ höher als der Druck im Druckspeicher 15 wird, öffnet das Rückschlagventil 16, so daß der Druck im Druckspeicher 15 auf den höheren Wert gebracht wird. Der Druckspeicher 15 wird somit nicht nur während jeder Betätigung der Servolenkvorrichtung 11, sondern auch während jedes Bremsvorganges, bei dem der Druck in der Leitung P₁ einen bestimmten Wert übersteigt, nachgefüllt, sofern dies erforderlich ist.

Wenn das Bremspedal 12 nicht mehr betätigt wird, werden alle Elemente des Steuerventils 100 vom Druck in der Kammer R₃ und den Federn 54, 49 und 41 in ihre in Fig. 1 dargestellte Stellung zurückgeführt, so daß die anfänglich erläuterten Verbindungen wieder hergestellt werden.

Im folgenden wird der Fall erläutert, daß die Pumpe 10 ausfällt und die Leitung P, ein Leck hat, so daß von der Pumpe 10 im ersten Einlaß 22 kein Druck mehr aufgebaut werden kann. In diesem Fall tritt das Ventil 60 beim Bremsen in Funktion.

Wenn das Bremspedal 12 betätigt wird, während der erste Einlaß 22 nicht mehr mit Hydraulikfluid gespeist wird, werden zunächsi der Haupikoiben 40, der Kolbenschieber 30 und der Kolben 50 nach links in Fig. 1 verschoben, wobei das Drosselventil K₁ stärker geschlossen wird, das Absperrventil K₂ geöffnet wird und das Absperrventil K₃ geschlossen wird, wie dies auch bei einwandfrei funktionierender Pumpe der Fall ist. Da jedoch die stärkere Drosselung im Ventil K₁ keinen Druckanstieg zur Folge hat, bleibt der Druck in der Kammer R_} niedrig, so daß einerseits der Radbremszylinder 13 nicht mit Bremsdruck versorgt wird und andererseits am Kolben 50 keine Reaktionskraft erzeugt wird, die der Betätigung des Bremspedals 12 entgegenwirkt. Der Kolben 50 wird daher über die erste Stellung hinaus, die er während eines Bremsvorganges bei einwandfrei arbeitender Bremsanlage einnimmt, weiter nach links in Fig. 1 in eine zweite Stellung verschoben, in der das Ventilsitzglied 62 mit seinem konischen Abschnitt 62a auf dem ersten Ventilsitz 52 aufsitzt und dadurch die axiale Bohrung 51 sperrt. Das auf dem Kolben 50 aufsitzende Ventilsitzglied 62 wird vom Kolben weiter nach links verschoben, so daß der Vorsprung 62fr die Ventilkugel 6¹. vom zweiten Ventilsitz 64 abhebt, wodurch die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß 70a und der Kammer R₃ geöffnet wird. Dadurch wird dann der hohe Druck aus dem Druckspeicher 15 über die Leitung P₅, den zweiten Einlaß 70a, die Ventilsitze 66 und 67, den Kanal 73a, die Kammer R₃ und den Auslaß 24 zur Leitung P₃ übertragen, so daß der Radbremszylinder 13 mit Bremsdruck gespeist wird und die gewünschte Bremsung erfolgt. Auch bei diesem Bremsvorgang ist die am Bremspedal 12 spürbare Reaktionskraft proportional zum Druck in der Kammer K₃ und somit zum Bremsdruck.

Bei der Einspeisung des unter Druck stehenden Hydraulikfluids aus dem Druckspeicher 15 über das Ventil 61,64 in den Auslaß 24 braucht somit das Hydraulikfluid aus dem Druckspeicher 15 nicht über Ventile geleitet zu werden, die vom Kolbenschieber und der Gehäusebohrung gebildet werden. Solche Ventile weisen nämlich unvermeidlich eine verhältnismäßig starke Leckage auf. Diese sollte jedoch gerade in einer Notsituation, wie sie der Ausfall der Pumpe 10 und die Versorgung der Radbremseinrichtungen aus einem Druckspeicher darstellt, vermieden werden.

Wenn das Bremspedal 12 nicht mehr betätigt wird, werden der Kolben 50, der Kolbenschieber 30 und der Hauptkolben 40 vom Druck in der Kammer R₃ und der Kraft der Feder 54 in die in Fig. 1 dargestellte

Ausgangslage zurückgeführt, wobei sich der Kolben 50 vom Ventilsitzglied 62 löst, so daß die Feder 65 das Ventilsitzglied 62 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung zurückführt und die Ventilkugel 61 den zweiten Ventilsitz 64 wieder schließt. Die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 15 und der Kammer R₃ ist dadurch unterbrochen, während die Verbindung zwischen der Kammer R₃ und dem Vorratsbehälter 14 hergestellt ist, so daß der Druck in der Leitung P₃ und dem Radbremszylinder 1.1 auf den Druck im Vorratsbehälter sinkt. Damit ist der Bremsvorgang beendet.

In Fig. 2 ist ausschnittweise eine Abwandlung des Ventils 60 der Ausführungsform gemäß Fig. I dargestellt. In Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. I. Das Ventil gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom Ventil 60 gemäß Fig. I lediglich dadurch, daß das Ventiisiizgiied 162, das einen dem Vorsprung 62b entsprechenden Vorsprung 162b aufweist, an seinem in Fig. 2 rechten Ende statt eines konischen Abschnittes einen halbkugelförmigen Abschnitt 162a umfaßt und daß das Ventilsitzglied 162 im Sicherungsteil 73 mit radialem Spiel geführt ist. Diese Führung des Ventilsitzgliedes 162 und die Ausbildung seines vorderen Abschnitts 162a ermöglicht, daß das Ventilsitzglied 162 auch dann nicht schließend auf dem ersten Ventilsitz 52 aufsitzen kann, wenn der erste Ventilsitz 52 und das Ventilsitzglied 162 nicht genau miteinander fluchten, da das radiale Spiel ermöglicht, daß das Ventilsitzglied 162 etwas schräg gestellt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Kraftfahrzeugbremsanlage dargestellt, die sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß keine Servolenkvorrichtung oder vergleichbare hydraulisch betätigte Vorrichtung mit der Bremsanlage verbunden ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Elemente oder Teile wie in Fig. 1, die im folgenden nicht erneut erläutert werden.

Das Steuerventil 200 der Ausführungsform gemäß Fig. 3 umfaßt ein Gehäuse 120, in dem eine axial verlaufende, gestufte Gehäusebohrung 121 ausgebildet ist, die einen Abschnitt 121a mit größerem Durchmesser, einen Abschnitt 121 d mit kleinerem Durchmesser, einen Abschnitt 121i> mit größerem Durchmesser sowie eine Schulter 121c aufweist. Im Gehäuse sind ein erster Einlaß 122, der über die Leitung P₁ an die hydraulische Pumpe 10 angeschlossen ist, der zweite Einlaß 70a, der über die Leitung P₅ mit dem Druckspeicher 15 in Verbindung steht, ein Auslaß 124, der über die Leitung P₃ in Verbindung mit dem Radbremszylinder 13 steht, und ein Rücklauf anschluß 123 ausgebildet, der über die Leitung P₄ direkt mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden ist, wobei zwischen dem Rücklaufanschluß 123 und dem Vorratsbehälter 14 keine hydraulisch betätigte Vorrichtung vorgesehen ist, die durch vollständiges oder teilweises Sperren der Leitung P₄ einen Druckanstieg im Rücklaufanschluß 123 hervorrufen könnte.

Im Abschnitt 121a der Gehäusebohrung 121 sitzt ein Kolbenschieber 130, mit dessen linkem Ende der Kolben 50 fest verbunden ist und an dessen rechtem Ende über ein elastisches Element 141 direkt eine Druckstange 143 ohne Zwischenschaltung eines Hauptkolbens angreift. Die Druckstange 143 ist gelenkig mit den* Bremspedal 12 verbunden und wird bei dessen Betätigung nach links in Fig. 3 verschoben. Der Kolbenschieber 130 ist im Abschnitt 121a der Gehäusebohrung 121 durch einen Sprengring 145 gesichert. Der Kolbenschieber 130 weist eine Ringnut 132 auf, an die sich rechts (in Fig. 3) ein umlaufender Steg 131 anschließt. Im Bereich der Ringnut 132 des Kolbenschiebers 130 mündet der erste Einlaß 122 in die Gehäusebohrung 121. Im Abschnitt 121a der Gern häusebohrung 121 ist eine Ringnut 126 rechts vom ersten Einlaß 122 ausgebildet. Mit der Ringnut 126 ist der Rücklaufanschluß 123 verbunden. Die Ringnut 132 am Kolbenschieber 130, der umlaufende Steg 131 des Kolbenschiebers und die Ringnut 126 im Abschnitt 121a bilden das Drosselventil K₁ zwischen dem ersten Einlaß 122 und dem Rücklaufanschüß 123.

Durch den Kolbenschieber 130 verläuft ein axialer Kanal 133, UCI vuii uci linken SiiuiSciic des Kü'iucil-

Schiebers 130 ausgeht und über einen radialen Kanal 134 mit der Ringnut 126 in Verbindung steht. Durch die Kanäle 133 und 134 ist eine links vom Kolbenschieber 130 befindliche Kammer A₄ ständig mit dem zweiten Auslaß 123 und somit dem Vorratsbehälter 14 verbunden.

Statt durch eine zusätzliche Trennwand verläuft der Kolben 50 im Abschnitt 121a* der Gehäusebohrung 121 unmittelbar durch das Gehäuse. Vom Verschlußteil 70 wird das Sicherungsteil 73 gegen die Schulter

jo 12c gedrückt, so daß die Abstandshülse 72 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nicht erforderlich ist.

Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform erläutert. In Fig. 3 sind die Elemente des Steuerventils 200 in der Stel lung dargestellt, die sie bei nicht betätigtem Bremspe dal 12 einnehmen. In diesem Zustand steht die Pumpe 10 über die Leitung P₁, den ersten Einlaß 122, das geöffnete Drosselventil V_x, den Rücklauf anschluß 123 und die Leitung P₄ in Verbindung mit dem Vor ratsbehälter 14, von dem eine nicht bezeichnete Lei tung zur Saugseite der Pumpe 10 führt. Oie von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe 10 arbeitet somit im Leerlauf, ohne das nennenswerte Strömungswiderstände zu überwinden sind, so daß am ersten Einlaß 122 kein nennenswerter Druck herrscht. Der erste Einlaß 122 ist über den radialen Kanal 53, die axiale Bohrung 51 im Kolben 50, die Kammer A₃ und den Auslaß 124 mit der Leitung P₃ und somit dem Radbremszylinder 13 verbun- den, an dem aufgrund des niedrigen Drucks im ersten Einlaß 122 kein Bremsdruck anliegt. Sofern der Druck im Druckspeicher 15 größer als auf der Leitung P₁ ist, ist das Rückschlagventil 16 geschlossen und sitzt die Ventilkugel 61 auf dem zweiten Ventilsitz 64, so daß aus dem Druckspeicher 15 kein unter Druck stehendes Hydraulikfluid abfließen kann.

Wenn das Bremspedal 12 betätigt wird, wird der Kolbenschieber 130 mittels der Druckstange 143 nach links in Fig. 3 verschoben, wodurch der freie Strö mungsquerschnitt des Drosselventils V_x verringert wird. Proportional zur stärkeren Drosselung steigt der Druck im ersten Einlaß 122 an, der über den radialen Kanal 53, die axiale Bohrung 51, die Kammer A₃, den Auslaß 124 und die Leitung P₃ zum Radbremszy-

ss linder 13 gelangt, so daß dieser mit Bremsdruck beaufschlagt ist. Die Höhe des Bremsdruckes ist proportional zur Drosselung durch das Drosselventil F₁ und proportional zu einer auf den Kolben 50 ausgeübten

Reaktionskraft, so daß die bei Betätigung des Bremspedals 12 auszuübende Kraft proportional dem Bremsdruck ist. Wenn der Bremsdruck in der Kammer R₃ größer als der Druck im Druckspeicher 15 ist, wird die Ventilkugel 61 vom zweiten Ventilsitz 64 abgehoben und auf den dritten Ventilsitz 66 gedrückt, so daß aus der Kammer R₃ kein Hydraulikf luid zum Druckspeicher 15 abfließen kann. Außerdem wird das Rückschlagventil 16 geöffnet, so daß der Druck im Druckspeicher 15 auf den Druck in der Leitung P, angehoben wird. Auf diese Weise wird der Druckspeicher 15 bei jedem Bremsvorgang, bei dem der Druck in der Leitung P₁ den Druck im Druckspeicher 15 übersteigt, aufgefüllt.

Wenn das Bremspedal 12 nicht mehr betätigt wird, werden die Druckstange 143, der Kolbenschieber 130 und der Kolben 50 vom Druck in der Kammer R₃ und von der Kraft der Feder 54 in die in Fig. 3 dargeaicilicil OtCIIUiIgCIi iuiin-ngciuiiii. im eisten uiiinäu 122 sinkt der Druck aufgrund des nun wieder weit geöffneten Drosselventils K₁, so daß das Rückschlagventil 16 schließt und die Ventilkugel 61 zum zweiten Ventilsitz 64 zurückkehrt. Die Bremsanlage befindet sich dann im in Fig. 3 dargestellten Zustand.

Wenn bei Betätigung des Bremspedals 12 die Pumpe 10 ausgefallen ist oder die Leitung P₁ ein Leck hat, führt die Verringerung der freien Querschnittsfläche des Drosselventils K₁ nicht zu einem Druckanstieg im ersten Einlaß 122 r nd in der Kammer R₃. Der Kolben 50 wird daher nur gegen den geringen Widerstand der Feder 54 über die erste Stellung, die er während des Bremsvorganges bei einwandfrei arbeitender Pumpe 10 einnimmt, nach links (in Fig. 3) in eine zweite Stellung verschoben, in der der konische Abschnitt 62a des Ventilsitzgliedes 62 auf dem ersten Ventilsitz 52 aufsitzt und auf diese Weise die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 122 und der Kammer A₃ unterbindet. Während der Kolben 50 weiter nach links verschoben wird, schiebt er das Ventilsitzglied 62 ebenfalls nach links, so daß dessen Vorsprung 62b die Ventilkugel 61 vom zweiten Ventilsitz 64 abhebt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Kammer A₃ und dem Druckspeicher 15 geöffnet, so daß in der Kammer R₃ der Druck aus dem Druckspeicher 15 aufgebaut wird und dieser hohe Druck aus der Kammer R₃ zum Radbremszylinder 13 gelangt, so daß trotz Ausfalls der Pumpe 10 eine Bremsung erfolgt. Es versteht sich, daß während dieses Vorganges das Rückschlagventil 16 geschlossen bleibt und der Druckbehälter 15 nicht nachgefüllt wird. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 erreicht, daß das Hydraulikfluid aus dem Druckspeieber 15 nicht über vom Kolbenschieber 130 und dem Abschnitt 121a der Gehäusebohrung 121 gebildete Ventil geleitet wird, so daß der im Druckspeicher 15 gespeicherte Druck mit äußerst geringen Druckverlusten zur Beaufschlagung des Radbremszylinders 13 zur Verfugung steht.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Steuerventils dargestellt Dieses Steuerventil 300 ersetzt in der Bremsanlage gemäß Fig. 1 das dort dargestellte Steuerventil 100. Das Steuerventil 300 arbeitet in gleicher Weise wie das Steuerventil 100 und unterscheidet sich von diesem lediglich hinsichtlich einiger konstruktiver Einzelheiten. Zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile und Elemente des Steuerventils 300 werden die um »200« erhöhten Bezugszeichen der Teile und Elemente des Steuerventils 100 gemäß Fig. 1 verwendet, wobei allerdings nicht alle Teile und Elemente des Steuerventils 300 mit Bezugs-

o zeichen versehen sind, sondern im wesentlichen nur diejenigen Teile und Elemente, die. zur folgenden Erläuterung der Unterschiede gegenüber dem Steuerventil 100 benötigt werden.

Im Gehäuse 220 mit der Gehäusebohrung 121 simJ

ίο ein erster Einlaß 222, der mit der Pumpe in Verbindung steht, ein zweiter Einlaß 270a, der an den Druckspeicher 15 angeschlossen ist, ein Auslaß 224, der zum Radbremszylinder 13 führt, ein erster Rücklaufanschluß 223, der zur Servolenkvorrichtung 11

i', und von dort zum Vorratsbehälter 14 führt, sowie ein zweiter Rücklaufanschluß 225 ausgebildet, der direkt zum Vorratsbehälter 14 führt. Mit Ausnahme des ersten Rücklaufanschlusses 223, der wie bei der Aus-

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ium uiigaiifi in gi>iiiau ι ig. ■ unten ^iu i'ig. τ/ am OC-häuse 220 ausgebildet ist, sind der Auslaß 224 und der zweite Rücklaufanschluß 225 sowie die Einlasse 222 und 270a oben (in Fig. 4) am Gehäuse ausgebildet. Der zweite Einlaß 270a steht in Verbindung mit einer in einem Verschlußteil 270 ausgebildeten Ausnehmung 276. Ein Sicherungsteil 273 wird vom Verschlußteil 270 in Stellung gehalten und führt ein zum Ventil 260 gehörendes Ventilsitzglied 262. Am Sicherungsteil 273 stützt sich eine Feder 254 ab, die an einen Kolben 250 angreift, der mit einem Kolben-

)o schieber 230 fest verbunden ist, der sich seinerseits über einen Federsitz und zwei Federn 241 sowie 241a, die der Feder 41 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen, an einem Hauptkolben 240 abstützt. Der Hauptkolben 240 entspricht dem Hauptkolben 40 sowie dem Kolben 48 der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Das Sicherungsteil 273 weist einen zweiten Ventilsitz 264 für eine Ventilkugel 261 auf, der ein dritter Ventilsitz 266 zugeordnet ist, der an einer Kappe 277 ausgebildet ist, die in der Ausnehmung 276 angeordnet ist und vom Sicheningsteil 273 getragen wird.

In Fig. 4 sind auch das Drosselventil K₁ und die Absperrventile V₁ und V_y bezeichnet sowie der Ventilhub α des Absperrventils K₃, der Ventilnub b des Absperrventils K₂, der Ventilhub c des Drosselventils K₁, der Ventilhub d des Ventilsitzgliedes 262 und der Ventilhub e der Ventilkugel 261 bezüglich des zweiten Ventilsitzes 264 eingezeichnet. Für diese Ventilhübe a < b < c und e < d. Die Ungleichung α < b <c hat zur Folge, daß bei Betätigung des Bremspedals zunächst das Absperrventil K₃ geschlossen wird und danach das Absperrventil K₂ geöffnet wird, während der freie Strömungsquerschnitt des Drosselventils K₁ verringert wird, wobei das Drosselventil K₁ auch dann noch nicht vollständig geschlossen ist, wenn das Absperrventil K₃ geschlossen und das Absperrventil K₂ geöffnet ist. Die Ungleichung e<d hat zur Folge, daß bei Freigabe des Bremspedals zunächst die Ventilkugel 261 den Ventilsitz 264 und somit die Verbindung zum Druckspeicher 15 sperrt, bevor das Ventilsitzglied 262 die axiale Bohrung im Kolben 250 öffnet, so daß kein im Druckspeicher 15 gespeichertes Hydraulikfluid zum Vorratsbehälter 14 abfließen kann. Die vorstehend erläuterten Beziehungen der Ventilhübe gelten auch für die Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil für eine mit Servodruck arbeitende Kraftfahrzeug-Bremsanlage, das aufweist:

a) einen eisten Einlaß, an den eine die Anlage mit Druck versorgende Pumpe angeschlossen ist, einen zweiten Einlaß, an den ein von der Pumpe aufladbarer Druckspeicher angeschlossen ist, einen Auslaß, der zu der Bremsbetätigungsvorrichtung führt, und wenigstens einen Rücklaufanschluß, der zu einem Vorratsbehälter führt,

b) einen in einer Gehäusebohrung mittels eines Bremsbetätigungselementes verschiebbaren Kolbenschieber, der in der Bohrung die Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem Rücklaufanschluß bzw. die Verbindung zwischen dem Auslaß und dem Rücklaufanschlui steuert,

c) ein in der Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß und einer stets mit dem Auslaß verbundenen Kammer angeordnetes Sitzventil, das durch ein von der Stirnseite des Kolbenschiebers vorragendes Betätigungsglied betätigbar ist,

wobei der Kolbenschieber in seiner Ruhestellung die Verbindung erster Einlaß-Auslaß sperrt und die Verbindungen Auslaß-Rücklaufanschluß und erster Einlaß-Rückiaufanschluß offen hält und in einer erstei' 3etätigungsstellung die erstgenannte Verbindung öffnet und die zweitgenannten Verbindungen sperrt bzw. drosselt und in einer zweiten Betätigungsstellung das Sitzventil mittels des Betätigungsgliedes öffnet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) das als Kolben ausgebildete Betätigungsglied (50; 250) ist abgedichtet durch eine gehäusefeste Trennwand (71; 271) geführt, die die den Kolbenschieber (30; 230) aufnehmende Gehäusebotming (21; 121; 221) von der mit dem Auslaß (24; 124; 224) verbundenen Kammer (A3) trennt,

e) der Auslaß (24; 124) mündet unmittelbar in die Kammer (Λ3),

f) das Betätigungsglied (50; 250) ist mit einer zur Kammer (/?3) hin offenen axialen Bohrung (51) versehen, über die die Verbindung vom Auslaß (24; 124; 224) zum ersten Einlaß (22; 122; 222) bzw. zum Rücklaufanschluß (25; 123; 223) verläuft,

g) die in die Kammer (A3) mündende Öffnung der axialen Bohrung (51) im Betätigungsglied bildet einen Ventilsitz (52) für ein koaxial zur Bohrung (51) in die Kammer (A3) ragendes Ventilsitzglied (62: 162; 262)., das zugleich als Aufstoßelement für das Sitzventil (61; 64; 261; 264) dient, wobei sich das Ventilsitzglied in der Ruhestellung und in der ersten Betätigungsstellung des Kolbenschiebers in Abstand vom Ventilsitz am Betätigungsglied befindet und in der zweiten Betätigungsstellung dichtend auf dem Ventilsitz aufsitzt und das Sitzventil in der Olfeiistcllung hält.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (62; 262) kolbenförmig ausgebildet ist und mit einem koni-

sehen Abschnitt (62a) an seinem dem Ventilsitz (52) zugewandten Ende versehen ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (162) kolbenförmig ausgebildet ist und mit einem halbkugelförmigen Abschnitt (162a) an seinem dem Ventilsitz (52) zugewandten Ende versehen ist und das Ventilsitzglied mit Radialspiel geführt ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventil ein Sitzventilelement (61; 261) umfaßt, das vom Ventilsitzglied (62; 162; 262) von seinem Ventilsitz (64; 264) abhebbar ist.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventilelement eine Ventilkugel (61; 261) ist, die bei höherem Druck in der Kammer (/?3) als im Druckspeicher (15) durch die Druckdifferenz in Anlage an einen den zweiten Einlaß (70α; 270α) umschließenden weiteren Ventilsitz (66; 266) anlegbar ist.