DE2932142C2

DE2932142C2 - Druckminderer

Info

Publication number: DE2932142C2
Application number: DE2932142A
Authority: DE
Inventors: Hans-Henning Dipl.-Ing. Dr. 6100 Darmstadt Lüpertz
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE2932142A1; FR2463033A1; GB2057612A; IT1132034B; GB2057612B; FR2463033B1; IT8023828A0; US4324271A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer, insbesondere für hydraulische Fahrzeugbremsanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solcher Druckminderer soll im Bereich oberhalb des Umschaltdruckes den auf die Hinterräder wirkenden Bremsdruck mindern, um so die Bremskraft der dynamischen Hinterachsentlastung bei höheren Bremsverzögerungen anzupassen. In einem bekannten Druckminderer dieser Gattung (DE-OS 15 05 448) ist die beim Umschaltdruck ansprechende Umschalteinrichtung als Federventil mit Ventilkörper, Dichtungskörper und Ventilfeder ausgebildet. Aus seiner Schließlage kann es nur geführt werden, wenn der Eingangsdruck nach dem Schließen noch gesteigert wird. Einer Senkung des Eingangsdruckes unmittelbar nach dem Schließen, also dem Umschalten auf Druckuntersetzung, kann der bekannte Druckminderer nicht folgen. Bei Anwendung auf einen Hinterachskreis bleibt die Hinterachsbremsung erhalten, auch wenn die Bedienungsperson gerade in diesem Augenblick die Bremswirkung mindern möchte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckminderer der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß er bei möglichst einfachem Aufbau einen Druckabbau in Abhängigkeit vom Druck im Auslaßraum ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch kennzeichnenden Merkmale gelöst. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Druckminderer geschaffen, dsr infolge der Mehrfachfunktion des Dichtkörpers, der nach Art einer schnell ansprechenden Rückschlagklappe arbeitet, einen äußerst einfachen Aufbau aufweist und daher mit geringem Aufwand und preiswert herstellbar ist
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere über den Umfang des Stufenkolbens verteilt angeordnete Verbindungskanäle vorgesehen, und diese sind gemeinsam von dem ringförmigen Dichtkörper verschließbar. In der Einbaulage ist die Längsachse (Symmetrieachse) des neuen Druckminderers vorzugsweise senkrecht angeordnet

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden erläuiert ist. Es zeigt
F i g. 1 den im wesentlichen rotationssymmetrischen Druckminderer in einem Achsensehnrtt, und zwar unterhalb der Mittellinie in der Ruhestellung, bei drucklosem Zustand, und oberhalb der Mittellinie in der Lage, die die bewegbaren Teile im Umschaltpunkt einnehmen,
F i g. 2 den in F i g. 1 von einem Kreis K umgebenen Bereich in einer bestimmten Betriebsstellung und

Fig.3 denselben Bereich in einer anderen Ausführungsform.

Aus bekannten, naheliegenden Gründen sind die Hohlräume und die darin verschiebbaren Teile rotationssymmetrisch zur Achse oder Mittellinie 10. Der Innenraum des Gehäuses 11 besteht im wesentlichen aus einer Sackbohrung, die drei Abschnitte hat, nämlich eine vom Boden 15 oder der Gehäusestirnwand 15 begrenzte zylindrische Kammer 16 größeren Durchmessers, eine daran anschließende ebenfalls zylindrische Kammer 17 kleineren Durchmessers und den zur Atmosphäre hin offenen Abschnitt 18. Der volle Querschnitt der größeren Kammer 16 geht über eine skh im wesentlichen radial erstreckende Ringfläche 19 in den vollen Querschnitt der kleineren Kammer 17 über.

Der Stufenkolben besteht im wesentlichen aus zwei zylindrischen Abschnitten 20 und 21 unterschiedlicher Durchmesser, und diese Durchmesser sind den Durchmessern der Kammerabschnitte 16 und 17 angepaßt.

Der größere Kolbenabschnitt 20 ist abgedichtet (Ringdichtung 22) mit seiner Mantelfläche in der Innenwandfläche der im Durchmesser größeren Zylinderkammer 16 geführt, und in gleicher Weise ist der kleinere Kolbenabschnitt 21 in der kleineren Kammer 17 abgedichtet (Dichtung 23) geführt. Dieser kleinere Kolbenabschnitt füllt das Volumen der kleineren Zylinderkammer ganz aus, und er ragt mit seinem dem größeren Kolbenabschnitt 20 abgewandten Ende in den unter Atmosphärendruck stehenden Abschnitt 18. Der mittlere Gehäuseabschnitt 17 wird in fertigungstechnisch einfacher Weise durch einen in die größere Gehäusebohrung passend und dicht (Dichtung 14) eingesetzten Zylinderring 12 geschaffen, der in seiner Lage durch einen Sprengring 13 gehalten ist. Funktionell können diese Teile 12, 13 und 14 als Teile des Gehäuses aufgefaßt werden. Das in der Fig. 1 links gelegene Ende des Gehäuses 11 ist von einer Kappe 24 überwölbt, die als Widerlager einer zur Achse 10 koaxialen Schraubenfeder 25 wirkt, die mit ihrem anderen (rechts gelegenen) Ende über einen Federteller 26 gegen das linke Ende des Stufenkolbens drückt. Die axiale Länge der im Durchmesser größeren Kammer 16 ist größer als die axiale Länge des großen Kolbenabschnittes 20. Zwischen der Ringstirnfläche

(Radialfläche) 19 und dem Kammerboden 15 weist der Kolben 20/21 folgende Abschnitte auf: Je nach Stellung einen noch zum Kolbenabschnitt 21 gehörenden zylindrischen Abschnitt 27, daran anschließend einen Ringbereich 28, der einen etwas größeren Durchmesser hat und zwischen seinem größeren Durchmesser und dem Durchmesser des Abschnittes 21,27 in Form einer Stufe übergeht, die an der Radialfläche 19 wegbegrenzend zum Anschlag kommt; an die Ringzylinderfläche 28 schließt über eine im wesentlichen radiale Stirnfläche die Zylindermantelfläche des großen Kolbenabschnitts 20 an, die in die dem Kammerboden 15 zugewandte große Kolbenstirnfläche 29 übergeht. Der Obergang 30 kann abgerundet oder abgefast sein. Der Abstand der Flächen 19 und 15 voneinander ist größer als die Summe der axialen Länge des Kolbenabschnittes 20 (Zylinderfläche 31) und des Abschnittes 28. Der Unterschied zwischen diesen beiden Kolbenlängen einerseits und dem genannten axialen Abstand andererseits bestimmt den axialen Bewegungsweg so des Stufenkolbens. Von diesem Weg wird zugleich die Spanne der von der Feder 25 ausgeübten Kräfte beschrieben. Die Mündung des Einlaßkanals 32 liegt in axialer Richtung zwischen der Fläche 19 und der Dichtung 22, und zwar so, daß der von ihr geführte Druck p\ stets in dem hier gebildeten Ringraum 33 steht Damit dies auch bei Anlage der Anschlagstufe 34 an der Anschlagfläche 19 so ist, ist die Außenumfangsfläche der großen Kolbenstufe 20 in dem an den Raum 33 angrenzenden Teil, der weder zur Führung des Kolbens noch zu seiner Abdichtung gebraucht wird, im Umfang ein wenig verkleinert, so daß eine entsprechende ringförmige Tasche 35 entstanden ist Der zwischen der Kolbenstirnfläche 29 und dem Kammerboden 15 vorhandene, in seiner Größe von der Stellung des Kolbens 20 abhängende Raum 36 sieht mit der die Kammer 33 begrenzenden Koibenringfläehe 37 durch kranzförmig auf dem Umfang verteilte, achsparallele Bohrungen oder Kanäle 38 in Verbindung. Die auf Seiten der Ringkammer 33 gelegenen Mündungen dieser Kanäle 38 können durch einen gummielastischen Dichtkörper 39 verschlossen werden. Die Kammer 36 steht in steter hydraulischer Verbindung mit einem Auslaß 40 der in der hier vorgesehenen Anwendung der Erfindung stets mit einem Hinterachsbremskreis verbunden ist, der unter dem Flüssigkeitsdruck pi sieht

Eine Besonderheit der Erfindung ist die geometrische Gestalt des Querschnittes bzw. der Begrenzung und der Abmessungen des Ringraumes 33 und des von ihm aufgenommenen Dichtkörpers 39.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 hat der Dichtkörper die Form eines Toroids, dessen Querschnitt ein Rechteck ist. Der Innendurchmesser des Toroids ist größer als der Durchmesser der Zylinderfläche 28; der Übergang vom Anschlag 34 zur Zylinderringfläche 28 ist gebrochen oder abgefast, so daß der Ring stets über diese Fase in eine Stellung rutschen kann, in der er die Fläche 28 außen umgibt; mit anderen Worten, es wird verhindert, daß der Körper 39 zwischen die Stufe 34 und die Fläche 19 geklemmt werden kann. Der Körper 39 ist in axialer Richtung auch ein klein wenig langer als der axiale Abstand zwischen dem Anschlag 34 und der Zylinderringfläche 37. Damit ist zugleich die Möglichkeit gegeben, daß der Dichtungsring 39 zwischen diese Fläche 37 und die Fläche 19 eingespannt werden kann. Die Fläche 19 verläuft iiur in ihrer radial innen gelegenen Ringzone in radialer Richtung. Auf ihrem weiter außen gelegenen Teil bei 41 weicht sie zurück, etwa in Form einer Kegelringfläche, so daß hier der Dichtungsring 39, wenn er an seiner radial innen gelegenen Wurzel zwischen den Flächen 37 und dem inneren Abschnitt 42der Fläche 19 eingespannt gehalten ist, mit seinem radial nach außen weisenden Teil wie ein einseitig eingespannter Balken oder eine einseitig eingespannte Blattfeder in axialer Richtung frei biegbar bleibt Die radiale Lage der umlaufenden Kante, die am Übergang von der Räche 42 in die Fläche 41 gebildet ist, ist in bezug auf die radiale Lage und Ausdehnung der Mündungen der Kanäle 38 so gewählt, daß der Ring 39, wenn er fest zwischen die Flächen 37 und 42 eingespannt ist, durch seine Gummielastizität auf die Mündungen der Kanäle 37 drückt und diese so verschließt; durch das Zurückweichen der Fläche 41 gegenüber der Fläche 42 kann jedoch der äußere freie Ringbereich der Dichtung 39 zur Fläche 41 hin ausweichen, wenn er durch einen entsprechend großen Druck in den Kanälen 38 dazu gezwungen wird. Ein ausreichend großer Überdruck von pi gegenüber p\ vermag also die Verbindungskanäle 38 zwischen den Räumen 36 und 33 u vt damit zwischen 40 und 42 zu öffnen und so ein sofortiges 5 ;nken des Drukkes herbeizuführen. Der Ring wirkt wie eine Rückschlagklappe aus gummielastischem Material. Der Vergleich mit einem Flatterventil scheint ebenfalls erlaubt Die RWigscheibe 39 wirkt also nicht nur als Dichtung, sondern zugleich als Ventilkörper und als Ventilfeder.

Die Wirkungsweise des neuen Druckminderers ist also folgende: Im Ruhezustand drückt die Feder 25 den Stufenkolben 20, 21 gegen die Stirnwand 15. Die Ringscheibe 39 liegt lose in ihrer Ringkammer 33 und wird von selbst nicht in dichtende Anlage vor die Mündungen der Kanäle 38 kommen. Außerdem ist die Mündung des Kanals 32 zweckmäßig so gesetzt, daß die einströmende Flüssigkeit den Ring 39 etv/as von der Fläche 37 abhält Dazu kann, wie dargestellt, der Übergang von der Fläche 37 zur Zyiinueraußenfiäche zu einer schmalen, kegeligen Leitfläche abgeschrägt sein.

Ein Einbau des neuen Druckminderers mit senkrechter Lage seiner Achse 10 wird bevorzugt. Auch dies führt infolge der Wirkung der Schwerkraft zu einer eindeutigen Lage des Dichtungsringes 39, nämlich seiner Anlage an der Anschlagfläche 19,42.

Solange also die Kanäle 38 offen sind, sind die Drücke P\ und pi einander gleich. Außer der Feder 25 und dem auf dem Querschnitt des Kolbenabschnittes 21 stehenden Atmosphärendruck vom Abschnitt 18 wirkt auf den Kolben hydraulisch der Druck p, = pi auf der Differenz der Querschnittsflächen des großen Kolbenabschnitts 20 und der in Achsrichtung projizierten Ringfläche der Kammer 33. Eine Zunahme des Einlaßdruckes läßt den Kolben gegen die Kraft der Feder 25 auf die Fläche 19 zu wandern. Wenn der Weg S₀ zurückgelegt ist, ist der Ring 33 zwischen den Flächen 37 und 42 fest eingespannt, sind die Mündungen der Kanäle 38 durch den Ring 39 nachgiebig elastisch verschlossen und schlägt die Stufe 34 an der Fläche 19 an. Die beiden Hydraulikräume 33 und 36,40 sind jetzt getrennt. Eine Steigerung von pi oder eine lenkung von pi führt wieder zu einer Bewegung des Kolbens nach rechts unter Entlastung der Feder 25, denn die Dichtung 39 wird von dem höheren Druck in der Ringkammer 33 auf die Fläche 37 gedrückt und hält dabei die Mündungen der Kanäle 38 geschlossen. Der Druck aus p\ überträgt sich aber auf den Hinterachskrei, nur vermindert, nämlich in der an sich bekannten Untersetzung aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte des Stufenkolbens. Wenn der Druck pi unter den Druck pi fällt, werden die Kanäle 38 wieder offen.

In dem kritischen Fall, in dem der Druck gerade den Umschaltpunkt und der Kolben mit seinem Anschlag 34 gerade die Fläche 19, 42 erreicht hat, sind zwar auch gerade die Kanäle 38 geschlossen. Zum öffnen der Kanäle bei Fallen des Druckes p_t bedarf es aber keines 5 freien Spieles zwischen dem Anschlag 34 und der Fläche 42, weil die Scheibe 39 unter elastischer Verformung die Freiheit zum Ausweichen zur Fläche 41 hin hat, so daß eine derartige plötzliche Druckumkehr ihren Ausgleich über die Kanäle 38 findet. io

In Fig.2 ist dieser Zustand dargestellt, in dem der äußere Teil der Dichtung 39 unter dem Druck im Kanal 38 von dessen Mündung weggebogen ist.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich bei sonst gleichen Verhältnissen nur durch die Gestalt 15 des Querschnitts der Gummidichtscheibe 39'. Der äußere Ringbereich der im übrigen mit ihrer Wurzel in gleieher Weise eingespannten Dichtscheibe ist schlanker als die Wurzel und läßt sich demnach schon mit geringerer Kraft verbiegen. Dementsprechend wird dies schon 20 39' durch eine geringere Differenz zwischen den Drücken in den Kanälen 38 einerseits und dem Ringraum 33 andererseits erreicht.

Die Dichtscheibe kann auch noch andere als die hier gezeigten Formen haben. Sie kann z. B. in entspanntem Zustand leicht gegen die Mündungen der Kanäle 38 hin geneigt sein, so daß sie dann, wenn sie eine Form, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, einnimmt, bereits unter deutlicher Verformungsspannung steht und dementsprechend abdichtend auf die Kanalmündungen drückt.

Die Einfachheit des Aufbaus des neuen Druckminderers ergibt sich schon aus der Zeichnung. Mit Ausnahme der Bohrungen 38 lassen sich alle Einzelmerkmale des Stufenkolbens durch Drehen herstellen. Aus der das Gehäuseinnere bildenden Sackbohrung wird durch sehr einfach geformte Einbauten 13 und 12 die beschriebene Kammer hergestellt. Zu diesen Elementen und den Dichtungen tritt dann nur noch der Federteller 26, das kappenförmige Federwiderlager 24 und die Schraubenfeder 25. Durch diese Anordnung unter der Kappe 24 ist die Feder 25 sehr leicht zugänglich und kann leicht gegen eine Feder mit anderer Kennlinie ausgetauscht werden. Auch sonst kann die Federvorspannung wegen der leichten Zugänglichkeit der Feder verändert werden, z. B. in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung.

Die Dichtscheibe kann ebenfalls sehr einfach gestaltet sein. Sie dichtet nur in axialer Richtung, nutzt also wenig ab. Sie hat auch innen und außen in radialer Richtung Spiel.

Außer den genannten Vorteilen ist noch das geringe Bauvolumen zu erwähnen: die einzige Feder, die erforderlich ist, hat keinen Einfluß auf das Druckminderungsverhältnis.

Bezugszeichenliste

10 Achse, Mittellinie

11 Gehäuse

12 Zylinderring

13 Sprengring

14 Dichtung

15 Boden, Stirnwand

16 Zylinderkammer, Kammer- oder Gehäuseabschnitt

17 Zylinderkammer, Kammer- oder Gehäuseabschnitt

18 offener Abschnitt t>5

19 Radialfläche, Ringstirnfläche

20 Kolbenabschnitt

21 Kolbenabschnitt

Ringdichtung Dichtung

Kappe, Widerlager Schraubenfeder Federteller

zylindrischer Abschnitt des Stufenkolbens Ringzylinderfläche, Ringbereich Kolbenstirnfläche Fase

Zylinderfläche Einlaßkanal Ringraum

Anschlag, Anschlagstufe ringförmige Tasche Raum, Kammer ₍

Kolbenringfläche Kanal

Gummidichtscheibe, gummielastischer Dichtkörper

Auslaß

Kegelringfläche innerer, radialer Abschnitt der Stirnfläche

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckminderer, insbesonde; e für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, zur Minderung des Druckes mittels eines Stufenkolbens von einem bestimmten Druck (Umschaltdruck) an, bei dessen Erreichen mindestens ein Verbindungskanal zwischen Ein- und Auslaß durch einen Dichtkörper gesperrt wird, wobei der aus einem gummielastischen Material bestehende Dichtkörper das einlaßseitige Ende des Verbindungskanals verschließt und auf seiner dem Verbindungskanal abgewandten Seite gegen einen Anschlag bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (39) im Schließzustand nur in einem Teilbereich festgehalten ist und daß ein den Verbindungskanal (38) verschließender Bereich des Dichtkörpers (39) bei einem Druckgefälle vom Aiiilaßraum (36,40) zum Einlaßraum (32,33) unter elastischer Verformung des Dichtkörpers (39) klappenartig umbiegbar ist und damit dessen Abheben zumindest in einem Teilbereich des Verbindungskanals (38) ermöglicht

2. Druckminderer nach Anspruch 1 mit einem ringförmigen Dichtkörper, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über den Umfang des Stufenkolbens (20,21) verteilt angeordnete Verbindungskanäle (38) vorgesehen und diese gemeinsam vom ringförmigen Dichtkörper (39) verschließbar sind.

3. Druckminderer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einbaulage des Druckminderers die Längsachse (Symmetrieachse) (10) vertikal angeordnet ist.

4. Druckminderer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichikörper (39') in seinem radial äußeren Bereich im Querschnitt schlanker ist als in seinem radial inneren Bereich.