DE2932142C2 - Druckminderer - Google Patents
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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 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
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 pt 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
Gummidichtscheibe, gummielastischer Dichtkörper
Auslaß
Kegelringfläche innerer, radialer Abschnitt der Stirnfläche
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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