DE3137328C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil für einen hy­ draulischen Kraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-AS 26 02 050 bekannt. Das bekannte Schieberventil ist im Verstärkerkolben eines hydrau­ lischen Bremskraftverstärkers untergebracht. Der Steuerschieber ist grob toleriert in eine Sackbohrung des Verstärkerkolbens ein­ gepaßt, so daß ein Radialspiel zwischen dem Steuerschieber und der Sackbohrung entsteht, das eine entsprechende radiale Verla­ gerung des Steuerschiebers in der Sackbohrung ermöglicht.

Der Steuerschieber ist mit einem durchgehenden Axialkanal ver­ sehen, der einerseits in das verschlossene Ende der Sackbohrung und andererseits in den Druckraum mündet. Vom Axialkanal des Steuerschiebers zweigt ein Radialkanal ab, der bei der Betätigung des Steuerschiebers einen Zulaufkanal im Verstärkerkolben über­ fährt und auf diese Weise eine Verbindung zwischen einer Druck­ quelle und dem Druckraum herstellt.

Im Betätigungszustand des Steuerschiebers ist ein mit dem Rück­ lauf verbundener radialer Rücklaufkanal im Verstärkerkolben durch einen Teil der Umfangsfläche des Steuerschiebers verschlossen. Da dieser Rücklaufkanal niedrigen Rücklaufdruck führt, wird der Steuerschieber radial in der Sackbohrung verlagert, wobei der Rücklaufkanal verschlossen ist.

Andererseits führt der Radialkanal im Steuerschieber den Rück­ laufdruck, solange sich die Anordnung in der Ruhestellung befin­ det. Auch in diesem Fall wird der Steuerschieber einseitig zum Zulaufkanal des Verstärkerkolbens verlagert, kommt dort mit einem Bereich seiner Außenumfangsfläche zur Anlage und sorgt für eine Abdichtung.

Bei der beschriebenen Anordnung sind am Steuerschieber beider­ seits des Radialkanals zwei Dichtungsringe mit PTE-Ringen und O-Ringen vorgesehen, die in der Ruhestellung eine Leckage vom Zulaufkanal zum Rücklaufkanal verhindern. Derartige Dichtungen üben jedoch nicht unerhebliche Reibkräfte auf die mit ihnen in Kontakt tretenden Teile aus, so daß sich insgesamt die Betäti­ gungskraft erhöht. Außerdem tritt bei der Betätigung ein soge­ nannter Losbrecheffekt in Erscheinung, wenn die Haftreibung der Dichtungen in eine Gleitreibung übergeht und der Steuerschieber schlagartig in die Betätigungsstellung fährt.

In der DE-OS 25 13 819 ist ein hydraulischer Druckverstärker be­ schrieben, der einen in einer Axialbohrung geführten Steuer­ schieber aufweist. Der Steuerschieber weist einen Radialkanal auf, der einen radial beweglichen Ventilkörper aufnimmt. Auf diese Weise ist ein Rückschlagventil gebildet, das den Druckraum mit der Einlaßöffnung verbindet, sobald der Druck im Druckraum den Druck in der Einlaßöffnung übersteigt.

Ein weiterer Druckverstärker ist in der DE-AS 11 22 851 beschrie­ ben. Der Zulaufkanal des Verstärkers wird von einer Ventilkugel geschlossen, die durch eine Rampe am Steuerschieber betätigt wird. Zum Öffnen des Zulaufkanals wird die Kugel mittels der Rampe in radialer Richtung vom Dichtsitz abgehoben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit geringem baulichen Aufwand ein Schieberventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem zusätzliches Dichtungsmaterial ein­ gespart wird.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen gelöst, die im Hauptanspruch genannt sind. Bei einer derartigen Aus­ gestaltung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch der Zulauf­ kanal sehr gut abgedichtet ist, da die Schließkraft in Strömungsrichtung des Druckmittels wirkt. Durch die gegen­ über der bekannten Anordnung wesentlich erhöhte Dichtwirkung am Zulaufkanal sind weitere Dichtungen am Steuerschieber ent­ behrlich, so daß sich ein einfacher Aufbau und eine Gewichts­ ersparnis ergibt. Ferner kann die Funktion des Steuerschiebers nicht durch Dichtungsmaterial beeinträchtigt werden. In der Bremslösestellung ist der den Rücklaufkanal steuernde Dicht­ körper druckausgeglichen, während an dem den Zulaufkanal steuernden Dichtkörper eine Druckdifferenz eingestellt ist, die in Strömungsrichtung des Druckmittels eine Schließkraft ausübt. Bei geöffnetem Zulaufkanal liegt am Dichtkörper des Rücklaufkanals eine in Schließrichtung wirkende Druckdifferenz vor. In jeder Zwischenstellung des Steuerschiebers entsteht an beiden Dichtkörpern eine Druckdifferenz und eine ent­ sprechend gute Abdichtung.

Der den Rücklaufkanal steuernde Dichtkörper ist ein mit radialem Spiel in der Axialbohrung des Steuergehäuses gelagerter Dichtring. Als Dichtkörper ist also ein einfach herzu­ stellendes, kostengünstiges Drehteil eingesetzt. Weiterhin ist der den Zulaufkanal steuernde Dichtkörper als einen mit radialem Spiel an der Außenumfangsfläche des Steuergehäuses gelagerten Dichtring ausgebildet. Auch in diesem Fall kommt ein einfaches, kostengünstiges Drehteil als Dichtkörper zum Einsatz.

Die Übertragung der axialen Stellung des Steuerschiebers auf den Dichtring wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung so vorgenommen, daß der Dichtring am Rücklauf­ kanal topfartig ausgebildet ist und daß der Dichtring des Dichtkörpers mittels eines den Topfboden durchgreifenden Halteelementes mit dem Steuerschieber verbunden ist. Zu einer weiteren vorteilhaften Ausbildung gelangt man, wenn innerhalb des Dichtrings eine sich am Topfboden und am Steuergehäuse abstützende Rückstell­ feder angeordnet ist. Da die Rückstellfeder zumindest teil­ weise innerhalb des Dichtrings liegt, ist gleichzeitig ihre Lage weitgehend festgelegt.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, den Dichtring in einem vergrößerten Abschnitt der Axialbohrung zu führen und dafür zu sorgen, daß bei voller Öffnung des Rücklaufkanals der Dichtring an einem Absatz der Axialbohrung anschlägt. Durch diese Ausgestaltung ist der Steuerschieber mit Sicherheit am Herausgleiten aus der Axialbohrung gehindert. Zusätzliche Sicherungselemente müssen nicht vorgesehen werden.

Auch hat es Vorteile, wenn an der Innenumfangsfläche des ringförmigen Dichtkörpers (Dichtring) am Zulaufkanal ein den Zulaufkanal durchgreifendes Mitnahmeelement angeformt ist, das in eine Radialnut des Steuerschiebers eingreift. Der Durchgriff zur Betätigung des Dichtringes auf der Druckseite liegt also innerhalb der Dichtfläche des Dichtringes. Konstruktiv besonders einfach ist es, als Mitnahmeorgan einen druckdicht in den Dichtring eingepreßten Stift zu verwenden, der hinsichtlich seiner Ab­ messungen derart auf die Radialnut des Steuerschiebers abge­ stimmt ist, daß sich ein geringes Axialspiel des Stiftes er­ gibt. Zudem kann es aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein, die Radialnut als Ringnut auszubilden.

Vorteilhafterweise ist das Schieberventil derart ausgebildet, daß die Axialbohrung in den an den Zulaufkanal und den Rück­ laufkanal angrenzenden Abschnitten erweitert ist und daß durch Druckmittelkanäle des Steuerschiebers eine permanente Verbindung zwischen den erweiterten Abschnitten hergestellt ist. Es ist somit sichergestellt, daß stets der Druck des geöffneten Kanals ungemindert am geschlossenen Kanal anliegt, so daß die Anpreßkraft der Dichtkörper stets ein Maximum er­ reicht. Auf die Druckmittelkanäle im Steuerschieber kann man verzichten, wenn die erweiterten Abschnitte der Axialbohrung über ein Axialspiel zwischen Steuergehäuse und Steuerschieber permanent miteinander Verbindung haben. Hierdurch entsteht eine Ausführungsform, die sich durch besonders geringe Fertigungskosten auszeichnet.

Wenn der den Rücklaufkanal steuernde Dichtkörper zusätzlich mit axialem Spiel am Steuerschieber gelagert ist, wird die Reibung des Steuerschiebers bei Bremsbetätigung reduziert. Dieses Spiel kann derart bemessen sein, daß beim Halten des eingesteuerten Drucks und auch beim weiteren Druckaufbau durch wiederholtes Öffnen des Zulaufkanals keine Verschiebung des dem Rücklaufkanal steuernden Dichtrings erforderlich ist.

Ein Ausführngsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Steuergehäuse und mit 2 ein in einer Axialbohrung 3 des Steuergehäuses geführter Steuer­ schieber bezeichnet. Die Axialbohrung 3 des Steuergehäuses 1 ist an dem in der Darstellung linken Ende durch ein Endstück 4 verschlossen. In die Axialbohrung 3 des Steuergehäuses 1 mündet ein Zulaufkanal 5 und ein Rücklaufkanal 6, wobei der Zulaufkanal 5 mit einer Druckquelle 7 und der Rücklaufkanal 6 mit dem Rücklaufbehälter 8 verbunden ist. Auf das in der Dar­ stellung rechte Ende des Steuerschiebers 2 ist eine Betätigungs­ kraft F ausübbar, durch die ein Druckraum 9 unter Druck setzbar ist.

Die Axialbohrung 3 des Steuergehäuses 1 weist einen ersten Abschnitt 10 mit einem Durchmesser D 1, zweite Abschnitte 11, 12 mit einem Durchmesser D 2 und einen dritten Abschnitt 13 mit einem Durchmesser D 3 auf, wobei die Beziehung D 1< D 2 < D 3 gilt. Der Steuerschieber 2 ist im mittleren Abschnitt 10 mit dem Durchmesser D 1 mit relativ geringem Spiel axial verschiebbar geführt. An den Abschnitt 10 schließen sich beiderseits die Abschnitte 11, 12 mit einem geringfügig größeren Durchmesser D 2 an. In die Abschnitte 11, 12 münden Druckmittelkanäle 14, 15 des Steuerschiebers 2, die ihrerseits über einen Druckmittelkanal 16 miteinander verbunden sind. Am Abschnitt 12 schließt sich ein nochmals erweiterter Abschnitt 13 mit einem Durchmesser D 3 an.

Im Abschnitt 13 ist ein erster Dichtkörper 17 geführt, der topfförmig mit einem Dichtring 18 und einem Topfboden 19 ausge­ führt ist. Der Dichtkörper 17 ist mit einem deutlichen Spiel im Abschnitt 13 geführt und weist im Topfboden 19 eine Öffnung 20 auf, durch die ein in den Steuerschieber 2 eingeschraubtes Halteelement 21 oder ein ähnliches Halte­ element hindurchgeführt ist, so daß der Dichtkörper 17 radial beweglich am Steuerschieber 2 gelagert ist. Die Lagerung des Dichtkörpers 17 ist derart ausgestaltet, daß zwischen dem Steuerschieber 2 und dem Dichtkörper 17 eine geringe Axialverschiebung auftreten kann. Am Topfboden 19 und an der gegenüberliegenden Stirnwand des Endstücks 4 stützt sich eine Rückstellfeder 22 ab.

Im Bereich des Zulaufkanals 5 ist das Steuergehäuse 1 von einem zweiten Dichtkörper 23 umgeben, der ebenfalls ring­ förmig ausgebildet ist und dessen Innenumfangsfläche ein radiales Spiel mit der Außenumfangsfläche des Steuergehäuses 1 einschließt. Der zweite ringförmige Dichtkörper 23 weist ein radial nach innen gerichtetes Mitnahmeelement 24, bei­ spielsweise einen druckdicht in den Dichtkörper 23 einge­ preßten Stift auf, der bei geringem Axialspiel in eine Radialnut 25 des Steuerschiebers 2 eingreift. Der Zulaufkanal 5 ist so bemessen, daß der Dichtkörper 23 unter Verschließen bzw. Öffnen des Zulaufkanals 5 über das Steuergehäuse 1 bewegbar ist.

Nachfolgend ist die Funktionsweise des Schieberventils er­ läutert, wobei angenommen ist, daß das Steuergehäuse 1 gleichzeitig die Funktion eines Verstärkerkolbens erfüllt, in einer Zylinderbohrung 26 verschiebbar geführt ist und einen nicht dargestellten Geberzylinder betätigen kann. In der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage nehmen alle Teile die gezeigte Stellung ein, wobei die Ruhelage des Steuerschiebers 2 durch die Rückstellfeder 22 herbeigeführt wird. Die Rückstellfeder 22 sorgt nämlich dafür, daß sich der Topfboden 19 des ersten Dichtkörpers 17 an eine Ringschulter der Axialbohrung 3 zwischen den Abschnitten 12, 13 anlegt. In der Ruhestellung ist der Rücklaufkanal 6 voll geöffnet, während der Zulaufkanal 5 durch den zweiten Dicht­ körper 23 verschlossen ist. In diesem Betriebszustand ist der erste Dichtkörper 17 durckausgeglichen.

Der Rücklaufdruck gelangt vom Rücklaufkanal 6 über den Abschnitt 12, die Druckmittelkanäle 14, 15 und den axialen Druckmittel­ kanal 16 zum Abschnitt 11 und von dort zum Zulaufkanal 5. Es ist also festzustellen, daß an der dem Steuerschieber 2 zugewandten Fläche des zweiten Dichtkörpers 23 der Rück­ laufdruck anliegt, während die anderen Flächen des zweiten Dichtkörpers 23 mit dem Druck der Druckquelle 7 beaufschlagt sind. Am zweiten Dichtkörper 23 entsteht somit an der Mündung des Zulaufkanals 5 eine Druckdifferenz, die den zweiten Dichtkörper 23 radial zum Zulaufkanal 5 verlagert und dort für eine gute Abdichtung sorgt.

Wird eine Betätigungskraft F auf den Steuerschieber 2 ausge­ übt, so verschiebt sich der Steuerschieber 2 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 in der Darstellung nach links, wobei zunächst durch den ersten Dichtkörper 17 der Rücklauf­ kanal 6 verschlossen wird, bevor der zweite Dichtkörper 23 den Zulaufkanal 5 freigibt und Druckmittel in den Druck­ raum 9 einsteuert. Der Druck im Druckraum 9 herrscht gleich­ zeitig auch in der Kammer vor, in der die Rückstellfeder 22 untergebracht ist. Somit entsteht nun am ersten Dichtkörper 17 eine Druckdifferenz, durch die der erste Dichtkörper 17 in Richtung des Rücklaufkanals 6 verlagert wird und dort für eine hochdichte Abdichtung sorgt. Hat der Druck im Druckraum 9 ein bestimmtes Niveau erreicht, so setzt sich das Steuergehäuse 1 in der Darstellung nach links in Be­ wegung und betätigt den nicht dargestellten Geberzylinder. Entsprechend der auf den Steuerschieber 2 aufgebrachten Be­ tätigungskraft F stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein. Beim Fortfall der auf den Steuerschieber 2 einwirkenden Betätigungskraft F wird die beschriebene Anordnung in die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurückgeführt.

Claims (9)

1. Schieberventil für einen hydraulischen Kraftverstärker zur Steuerung von Druckmittelverbindungen zwischen einem Druck­ raum und einer Druckquelle bzw. einem Rücklauf, bei dem in einer Axialbohrung eines Steuergehäuses mit einem radialen Zulauf- und einem Rücklaufkanal ein Steuerschieber axial verschiebbar geführt ist, bei dem der Zulauf- und der Rück­ laufkanal durch eine radial verlagerbare Dichtungsanordnung mittels einer axialen Bewegung der Dichtungsanordnung ver­ schließbar ist und bei der der den Rücklaufkanal steuernde Dichtkörper in der Axialbohrung des Steuergehäuses angeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (5) durch den ringförmigen Dichtkörper (23) und der Rücklaufkanal (6) durch den topfförmigen Dichtkörper (17), die beide am Steuerschieber (2) gelagert sind, steuerbar sind, wobei die Dichtkörper (17, 23) unabhängig voneinander in ra­ dialer Richtung beweglich sind, und daß der den Zulaufkanal (5) steuernde Dichtkörper (23) an der Außenumfangsfläche des Steuergehäuses (1) angeordnet ist.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtkörper (17) am Rücklauf­ kanal (6) topfartig ausgebildet ist und daß der Dicht­ ring (18) des Dichtkörpers (17) mittels eines den Topfboden (19) durchgreifenden Halteelementes (21) mit dem Steuerschieber (2) verbunden ist.

3. Schieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Dichtrings (18) eine sich am Topfboden (19) und dem Steuergehäuse (1) ab­ stützende Rückstellfeder (22) angeordnet ist.

4. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtring (18) in einem er­ weiterten Abschnitt (13) der Axialbohrung (3) geführt ist und bei voller Öffnung des Rücklaufkanals (6) an einem Absatz der Axialbohrung (3) anschlagbar ist.

5. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Innenumfangsfläche des Dichtkörpers (23) ein den Zulaufkanal (5) durchgreifendes Mitnahmeelement (24) angeformt ist, das in eine Radial­ nut (25) des Steuerschiebers (2) eingreift.

6. Schieberventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mitnahmeelement (24) ein druckdicht in den Dichtkörper (23) eingepreßter Stift ist.

7. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Axialbohrung (3) in den an den Zulaufkanal (5) und den Rücklaufkanal (6) angrenzenden Abschnitten (13, 11) erweitert ist und daß durch Druck­ mittelkanäle (14, 15, 16) des Steuerschiebers (2) eine permanente Verbindung zwischen den erweiterten Ab­ schnitten (11, 13) hergestellt ist.

8. Schieberventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erweiterten Abschnitte (11, 13) über ein Axialspiel zwischen dem Steuergehäuse (1) und dem Steuerschieber (2) permanent Verbindung miteinander haben.

9. Schieberventil nach einem oder mehreren der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rücklaufkanal (6) steuernde Dichtkörper (17) mit axialem Spiel am Steuerschieber (2) gelagert ist.