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Vordruck- oder Restdruckventil für eine
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hydraulische Bremsanlage eines Eraftfahrzeuges Die Erfindung bezieht
sich auf ein Vordruck- oder Restdruckventil für die hydraulische Bremsanlage eines
Kraftfahrzeuges der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Derartige
Vordruck- oder Restdruckventile werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit vorderen
Scheibenbremsen und hinteren Trommelbremsen eingesetzt, um in den zu den hinteren
Trommelbremsen führenden Bremsleitungen auch bei nichtbetätigter Bremse einen Restdruck
von z. B. 1 bar Überdruck aufrechtzuerhalten, um dadurch den bei einer Betätigung
der Bremse erforderlichen Pedalweg spürbar zu verringern.
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In jüngster Zeit ist man zunehmend dazu übergegangen, die Bremse anlage
eines Kraftfahrzeuges im sogenannten Vakuumverfahren mit der Hydraulikflüssigkeit
zu befüllen. Hierbei wird die komplett montierte Bremsanlage des Kraftfahrzeuges
zunächst auf einen Wert von z. B. 5 mbar absolut evakuiert und anschließend mit
der Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Sowohl die Evakuierung als auch die Befüllung
mit der Hydraulikflüssigkeit erfolgt dabei im allgemeinen über den Bremsflüssigkeitsbehälter
des Kraftfahrzeuges.
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In Bremsanlagen mit Vordruck- oder Restdruckventilen konnte dieses
Vakuumverfahren bisher nicht angewendet werden, da es nicht möglich war, die - vom
Befüllungsort aus gesehen - hinter den Vordruck-bzw.
Restdruckventilen
liegenden Bremsleitungen zu evakuieren, weil die Vordruck- oder Restdruckventile
diese Leitungsabschnitte druckmäßig vom davorliegenden Leitungssystem der Bremsanlage
trennten, sowie mit der Evakuierung der Bremsanlage begonnen wurde.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vordruck-oder
Restdruckventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art ohne besondere
Mehraufwendungen so zu verbessern und auszubilden, daß das Vakuumverfahren auch
bei solchen Bremsanlagen mit Vordruck- oder Restdruckventilen anwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Vordruck- bzw. Restdruckventil wird also so ausgebildet,
daß sein Ventilsystem im Neuzustand, d. h. so lange es noch nicht in einer betriebsmäßig
betriebenen Bremsanlage eingesetzt gewesen ist, für beide Durchflußrichtungen voll
geöffnet ist.
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Vorteilhafte und erfindungswesentliche Weiterbildungen und Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend
näher erläutert.
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In der schematisiertn Zeichnung zeigen Fig. 1 den Längsschnitt eines
ersten erfindungsgemäßen Vordruckventils im Neuzustand, Fig. 2 den Längsschnitt
des gleichen Vordruckventils im endgültigen Funktionszustand, Fig. 3 den Längsschnitt
eines zweiten Vordruckventils gemäß der Erfindung im Neuzustand,
Fig.
3a eine Detailansicht dieses Ventils in Richtung IIIa und Fig. 4 den Längsschnitt
des gleichen Vordruckventils in seinem endgültigen Funktionszustand.
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Beide dargestellten Vordruck- oder Restdruckventile unterscheiden
sich lediglich durch einige konstruktive Details voneinander.
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Im wesentlichen stimmen sie überein. Insofern sind gleiche Elemente
mit jeweils den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Wie bei üblichen Vordruck- oder Restdruckventilen ist innerhalb einesVentilgehäuses
1 ein global mit 4 beziffertes Ventilsystem angeordnet, durch welches ein Druckeingang
2 von einem Druckausgang 3 durchfluß- und druckmäßig getrennt werden kann.
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Dieses Ventilsystem enthält ein kugelförmiges erstes Ventilglied 5
sowie ein zweites Ventilglied 6 mit einer axialen Durchgangsbohrung 12. Dieses zweite
Ventilglied 6 liegt unter der Wirkung einer zweiten Federvorrichtung 8 normalerweise
an einem zweiten Ventilsitz 13 an. DariLber hinaus bildet es mit der dem ersten
Ventilglied 5 zugewandten umlaufenden Kante seiner axialen Durchgangsbohrung 12
einen ersten Ventilsitz für dieses erste Ventilglied. Eine erste Federvorrichtung
7 sorgt dabei dafür, daß das erste Ventilglied normalerweise am ersten Ventilsitz
6 anliegt.
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Während die Federkraft der ersten Federvorrichtung 7 so gering bemessen
ist, daß sie gerade ausreicht das erste Ventilglied 5 am ersten Ventilsitz 6 zur
Anlage zu bringen, besitzt die zweite Federvorrichtung 8 im Vergleich dazu eine
starke Federkraft, die so bemessen ist, daß das zweite Ventilglied 6 bei am zugehörigen
Ventilsitz anliegendem ersten Ventilglied 5 erst dann vom zweiten Ventilsitz 13
abhebt, wenn der Druck am Druckausgang 3 um einen festgelegten Wert, z. B. von 1
bis 1,5 bar, höher ist als am Druckeingang 2. Demgegenüber ist die erste Federvorrichtung
7 so bemessen, daß das erste Ventilglied 5 vom zugehörigen ersten
Ventilsitz
6 bereits dann abhebt, wenn der Druck am Druckeingang 2 auch nur geringfügig höher
ist als am Druckausgang 3.
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Bei inbetriebgenommener Bremsanlage ist bei solcher Bemessung also
dafür gesorgt, daß ein Hydraulikdurchfluß vom Druckeingang 2 zum Druckausgang 3
immer möglich ist, ein Hydraulikrückfluß vom Druckausgang 3 zum Druckeingang 2 -
z. B. beim Lösen der Bremse - jedoch nur so lange, wie der Druck am Druckausgang
3 den Druck am Druckeingang 2 um eben diesen festgelegten Wert überschreitet.
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Erfindungsgemäß ist nun im Vordruckventil eine Vorrichtung eingebaut,
welche das Ventilsystem 4 so lange in einer "Offen-Stellung" hält, bis das in die
Bremsanlage eingebaute Vordruckventil erstmalig mit einem 1 bar Überdruck deutlich
überschreitenden festgelegten Eydraulikdruck beaufschlagt wird.
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Diese Vorrichtung besteht aus einem Stufenkolben 9, der innerhalb
der axialen Durchgangsbohrung 12 des zweiten Ventilgliedes axial verschiebbar gelagert
ist, räumlich also zwischen dem Druckeingang 2 und dem Ventilsystem 4 liegt. Dieser
Stufenkolben 9 weist seinerseits eine axiale Durchgangsbohrung 14 auf und ist im
übrigen so bemessen, daß seine dem Druckeingang 2 zugekehrte ringförmige ringförmige
Kolbenfläche 91 kleiner ist als seine dem Ventilsystem 4 zugekehrte wirksame Kolbenfläche
92.
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Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Stufenkolben 9 in seiner Grundstellung,
d. h. im-Neuzustand bzw. so lange, wie das eingebaute Vordruckventil noch nicht
mit dem vorerwähnten Hydraulikdruck beaufschlagt worden ist, innerhalb der axialen
Durchgangsbohrung 12 des zweiten Ventilgliedes axial derart positioniert, daß sein
dem Ventilsystem zugewandtes freies Ende 93 das kugelförmige erste Ventilglied 5
von seinem Ventilsitz 6 abhebt. Dabei ist - z. B. durch radiale Durchbrüche 94 in
der Wandung des unteren Stufenkolbenendes 93 -dafür gesorgt, daß auch bei Anlage
des Stufenkolbenendes am ersten Ventilglied 5 ein freier Durchgang von der axialen
Durchgangsbohrung 14 des Stufenkolbens zum Druckausgang 3 gewährleistet ist.
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Es ist leicht erkennbar, daß es in diesem in Fig. 1 dargestellten
Zustand des Vordruck- oder Restdruckventils möglich ist, die gesamte Bremsanlage
eines Kraftfahrzeuges, insbesondere also auch die hinter dem Vordruck- oder Restdruckventil
liegenden, zu den hinteren Trommelbremsen führenden Leitungsabschnitte im Vakuumverfahren
zu evakuieren und anschließend mit der Hydraulikflüssigkeit zu befüllen.
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-In Fig. 1 ist durch Pfeile angedeutet, daß und wie Luft aus der hinter
dem Vordruckventil liegenden Bremsleitung bei Anwendung des Vakuumverfahrens am
kugelförmigen ersten Ventilglied 5 vorbei abgesaugt werden kann. Dabei ist in einem
die erste Federvorrichtung 7 definiert am ersten Ventilglied 5 zur Anlage bringenden
Führungsstück 17 - ähnlich wie am unteren Ende des Stufenkolbens 9 - durch radiale
Schlitze oder Durchbrüche 16 für einen ungehinderten Durchgang gesorgt.
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Wenn die zuvor in der Bremsanlage vorhandene Luft im ausreichenden
Maße abgesaugt worden ist, kann die Bremsanlage mit der benötigten Hydraulikflüssigkeit
gefüllt werden, ohne daß es dabei zu Lufteinschlüssen etc. in der Anlage kommt.
Die Evakuierung sowie Befüllung der Anlage kann in einfachster Weise über den Bremsflüssigkeitsbehälter
der Bremsanlage erfolgen. Wenn danach in der Bremsanlage durch Betätigen des Bremspedals
erstmalig Druck aufgebaut wird und wenn dieser Druck den deutlich über 1 bar Überdruck
liegenden festgelegten Druckwert überschreitet, dann verschiebt sich der Stufenkolben
9 aufgrund der wirksamen Differenzfläche axial zum Druckeingang 2 hin, und zwar
so weit, daß sein zuvor aus dem ersten Ventilsitz 6 herausragendes freies Ende 93
axial so weit verlagert ist, daß sich das kugelförmige erste Ventilglied 5 unter
der Wirkung der ersten Federvorrichtung 7 nunmehr ungehindert und voll wirksam,
d. h. dichtend, am zugehörigen Ventilsitz 6 anlegen kann. In diesem Augenblick hat
das Vordruck- oder Restdruckventil seinen für den späteren Betrieb erforderlichen
normalen Funktionszustand erreicht. Dieser ist in Fig. 2 dargestellt.
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Wenn während des späteren normalen Betriebesder Bremsanlage bei Betätigung
des Bremspedals am Druckeingang 2 des Vordruck- und Restdruckventils ein höherer
Druck als am Druckausgang 3 entsteht, dann kann das kugelförmige erste Ventilglied
5 gegen die Wirkung der nur schwachen Federvorrichtung 7 ausweichen und eine druckmäßige
Verbindung zwischen Eingang und Ausgang herstellen. Wenn dagegen beim Lösen der
Bremse der Druck am Druckeingang 2 so weit abgebaut wird, bis er einen bestimmten
Wert, z. B. 1 bis 1,5 bar, unterhalb des am Druckausgang 3 herrschenden Druckes
liegt, dann wird das zweite Ventilglied 6 gegen die Wirkung der vergleichsweise
kräftigen zweiten Federvorrichtung 8 nach oben abgehoben, so daß - unter Abbau des
am Druckausgang herrschenden Druckes - ein Hydraulikrückfluß vom Druckausgang 3
zum Druckeingang 2 erfolgen kann. Allerdings wird der Druck am Druckausgang 3 und
damit in den damit in Verbindung stehenden Radbremszylindern wie gewünscht einen
bestimmten Mindestwert, beispielsweise 1 bis 1,5 bar Überdruck, nicht unterschreiten,
weil das zweite Ventilglied 6 bei diesen geringen Druckwerten am Druckausgang 3
sich unter der Wirkung der zweiten Federvorrichtung 8 wieder am zugehörigen Ventilsitz
13 anlegt.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 sind zwischen dem
Stufenkolben 9 und dem ihn umschließenden zylindrischen Ende des zweiten Ventilgliedes
6 zwei Dichtringe 10 und 11 angeordnet.
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Mindestens einer dieser beiden Dichtringe muß dabei so ausgebildet
sein, daß beim Evakuieren der Bremsanlage die Luft aus dem zwischen Stufenkolben
9 und Ventilglied 6 gebildeten Ringraum 19 entweichen kann, damit später bei Aktivierung
des Vordruckventils in diesem Ringraum kein Staudruck entsteht, der das axiale Zurückgleiten
des Stufenkolbens behindern könnte. Obgleich der Stufenkolben 9 nach Inbetriebnahme
der Bremsanlage seine in Figur 2 dargestellte endgültige Funktionslage wegen der
wirksamen Differenzflächen beibehalten würde, ist er noch mit einer umlaufenden
vergleichsweise flachen Ringnut IS versehen, die so angeordnet ist, daß sie bei
zurückgeschobenem Stufenkolben gerade in Höhe des oberen Dichtringes 10 zu liegen
kommt, so daß dieser aufgrund seingElastizität etwas in diese Ringnut hineinragt
und den Stufenkolben in dieser Lage zusätzlich fixiert.
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In den Figuren 3 und 4 ist eine andere denkbare Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Vordruck- oder Restdruckventils dargestellt.
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Funktionsmäßig stimmt dieses Ventil mit dem der Figuren 1 und 2 völlig
überein. Lediglich bezüglich konstruktiver Details bestehen gewisse Unterschiede.
So ist das zweite Ventilglied 6 als in einer Zylinderbohrung des Gehäuses 1 geführter
Stufenkolben mit einer abgestuften Axialbohrung 12 ausgebildet, in der der Stufenkolben
9 mit einem glatten zylindrischen Fortsatz axial verschiebbar geführt ist.
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Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist
in einem zwischen dem Stufenkolben 9 und dem zweiten Ventilglied 6 gebildeten Ringraum
19 eine dritte Federvorrichtung 15 angeordnet, welche den Stufenkolben 9 im Neuzustand
des Ventils in der in Fig. 3 gezeigten Grundstellung hält, in der das kugelförmige
erste Ventilglied 5 im Abstand zum zugehörigen Ventilsitz 6 gehalten wird. Die erforderliche
Abdichtung zwischen Stufenkolben und Ventilglied 6 erfolgt durch eine endseitige
Dichtung 91, die wiederum so konstruiert ist, das beim Evakuieren der Bremsanlage
die im Ringraum zu aum 19 befindliche Luft über diese dann leicht abhebende Dichtung
91 entweichen kann.
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Wenn in der Bremsanlage erstmalig ein ausreichend hoher Hydraulikdruck
aufgebracht wird, verschiebt sich der Stufenkolben 9 egen die Wirkung dieser dritten
Federvorrichtung 19 sowie gegen die eibkraft der Dichtung 91 axial so weit zurück,
daß das kugelförmige erste Ventilglied 5 sich wie für den späteren Betrieb erforderlich
ungehindert am ihm zugeordneten ersten Ventilsitz 6 anlegen kann.
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Das einerseits mit dem kugelförmigen ersten Ventilglied 5 als erster
Ventilsitz zusammenwirkende und andererseits mit dem zweiten Ventilsitz 13 zusammenwirkende
untere Ende des zweiten Ventilgliedes 6 ist - wie auch im Ausführungsbeispiel der
Figuren 1 und 2 - als elastischer Ring ausgebildet. Wenn der Stufenkolben 5 beim
erstmaligen Aufbringen eines ausreichend hohen Hydraulikdruckes in seine in Fig.
4 gezeigte endgültige Funktionslage verschoben wird, gleitet das untere mit radialen
Schlitzen 94 versehene freie Ende 93 des Stufenkolbens 9 axial so weit zurück, daß
sich seine Unterkante hinter dem dann elastisch radial nach innen vorspringenden
Ring
des Ventilgliedes 6 verhaken kann, wodurch diese Lage des
Stufenkolbens 9 zusätzlich fixiert wird.
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Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Vordruck- oder Restdruckventiles
ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß auch solche Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen
im Vakuumverfahren mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden können, in denen Vor-
bzw. Restdruckventile eingesetzt werden müssen, ohne daß bezüglich des erforderlichen
Bauraums ein Mehraufwand entsteht. Auch der konstruktive Mehraufwand ist nur gering.
Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Vor- oder Restdruckventils ist darin
zu sehen, daß es ohne wesentliche Schwierigkeiten erneut in seinen ursprünglichen
Zustand, bei dem der Stufenkolben 9 eine in den Figuren 1 und 3 gezeigte Grundstellung
einnimmt, gebracht werden kann, wenn die Bremsanlage - beispielsweise nach Reparatur-
oder Wartungsarbeiten - erneut im Vakuumverfahren befüllt werden soll. Nach Lösen
der Bremsleitung am Druckeingang 2 kann der zurückgeschobene Stufenkolben 9 nämlich
ohne Schwierigkeiten wieder in seine in Fig. 1 und 3 gezeigte Grundstellung gedrückt
werden.
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