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Ventilanordnung zur Steuerung des Bremsdruckes in einer
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Kraftfahrzeugbremsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung
zur Steuerung des Bremsdruckes in einer Kraftfahrzeugbremsanlage, die zwischen einer
Bremsdruckquelle und mindestens einer Radbremse angeordnet ist und zwei durch den
Druck der Bremsdruckquelle steuerbare, wirkungsmäßig parallelgeschaltete Regelventile
aufweist, wobei ein Regelventil als Druckminderventil und das andere als Angleichventil
ausgebildet ist und beide Regelventile einen gegen eine Steuerkraft verschiebbaren
Regelkolben aufweisen und beide Regelkolben mit einem Schließglied versehen sind,
durch die in Abhängigkeit vom Druck der w>rnsdrlzckallelle Ventildllrchgänge
steuerbar sind.
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Eine Ventilanordnung mit den vorstehenden Merkmalen ist aus der DE-AS
19 26 409 bekannt. Bei der bekannten Ventilanordnung sind die beiden Regelventile
im wesentlichen parallel zueinander in einem Gehäuse untergebracht, wobei das Druckminderventil
einen Stufenkolben aufweist, durch den der den Radbremsen zugeführte Druck in der
Anfangsphase der Bremsung entsprechend dem wirksamen Flächenverhältnis gegenüber
dem Druck der Bremsdruckquelle reduziert wird. Der Druck der Bremsdruckquelle beaufschlagt
gleichzeitig den Regelkolben eines Angleichventils, dessen Regelkolben mit einem
angeformten Ventilschließglied jedoch durch eine relativ hohe Steuerkraft gegen
einen entsprechenden Ventilsitz gedrückt wird, so deß das Angleichventil erst dann
öffnet, wenn der in der Bremsdruckquelle erzeugte Druck in der Lage ist, die hohe
Steuerkraft L zu überwisldenZ
Sobald der Ventildurchgang des Angleichventils
geöffnet wird, ist dem Druckminderventil ein zweiter Ventildurchgang parallelgeschaltet,
so daß der in der Radbremse wirksam werdende Druck schneller als der Druck der Bremsdruckquelle
ansteigt. Nach wie vor gelangt der in der Radbremse vorherrschende Druck auch zum
Druckminderventil und bewegt den Stufenkolben in eine Lage, in der das Druckminderventil
wirkungslos ist. Bei einer weiteren Drucksteigerung in der Bremsdruckquelle ist
somit im folgenden ausschließlich das Angleichventil wirksam, das allerdings in
dieser Phase der Bremsung voll geöffnet ist, so daß der in der Radbremse eingestellte
Bremsdruck unmittelbar dem Druck der Bremsdruckquelle entspricht.
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Die bekannte Ventilanordnung weist zwar einen relativ kompakten Aufbau
auf, doch ist dieser für bestimmte Anwendungen weniger geeignet Ferner ist es notwendig,
zwei Zylinderbohrungen in das Ventilgehäuse einzubringen, so daß der Fertigungsaufwand
nicht unerheblich ist.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine
Ventilanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die sich durch einen
einfachen Aufbau auszeichnet und mit relativ geringem Aufwand montierbar ist.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regelventile
koaxial hintereinnderliegend in einem im wesentlichen zylindrischen Gehause angeordnet
sind und daß zwischen dem Gehäuseinnenraum und den Gehäusestirnflächen
Druckmittelkanäle
hergestellt sind, die mit der Bremsdruckquelle bzw. mit der Radbremse verbindbar
sind.
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Durch einen derartigen konstruktiven Aufbau wird erreicht, daß sich
beide Regelventile innerhalb eines im wesentlichen hülsenförmigen Gehäuses montieren
lassen, wobei der Gehäusedurchmesser relativ gering ist. Dies erschließt die Möglichkeit,
die Ventilanordnung als Einschraubpatrone zu verwenden. Zu diesem Zweck ist das
Gehäuse in vorteilhafter Weise als einseitig offene Hülse ausgebildet, in die ein
die Regelventile tragender Verschlußkörper einschraubbar ist. Die einseitig offene
Hülse des Gehäuses kann dabei mit einem Gewinde versehen sein, das sich mit einem
herkömmlichen Hauptzylinder verschrauben läßt. Der beide Regelventile tragende Veschluß-@@@@@@@@
@@@ @@@@@@@@@@@ mit einer zu den zu regelnden Radbremsen führenden Druckleitung
verbunden ist, läßt sich gleichfalls in das offene Ende der Hülse des Geh-iuses
einschrauben. Beide Regeleinheiten werden dabei von einer einzigen Zylinderbohrung
innerhalb der einseitig offenen Hülse aufgenommen. Andererseits kann vorgesehen
sein, daß diese einzige Zylinderbohrung sich im Gehäuse des Hauptzylinders befindet,
so daß die Hülse ein integrales Bestandteil des Hauptzylinders ist. In diesem Fall
wird die Hülse als separates Bauteil des Gehäuses eingespart. Je nach dem zur Verfügung
stehenden Bauraum kann alternativ allerdings auch vorgesehen sein, daß die Ventilanordnung
dezentral vom Haupt zylinder angeordnet ist, wobei in diesem Fall das verschlossene
Ende der Hülse mit einer entsprechenden Druckleitung zu vorhinden <st.
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Wie bereits dargelegt, trägt der Verschlußkörper, der in das offene
Ende der Hülse einschraubbar ist, beide Regelventile. Um zu einer einfachen und
gewichtssparenden Ausführungsform zu gelangen, ist vorgesehen, daß am Verschlußkörper
ein das Angleichventil aufnehmender erster Rohrkörper befestigt ist. Der am Verschlußkörper
befestigte erste Rohrkörper nimmt dabei alle Teile des Angleichventils auf. Am ersten
Rohrkörper ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes ein
zweiter Rohrkörper befestigt, der das Druckminderventil mit allen funktionellen
Teilen aufnimmt. Die beiden Regelventile sind innerhalb der Rohrkörper vollständig
vormontiert und funktionsfähig,so daß es möglich ist, die @@@@@@@@@@ mit radialem
Spiel in der Hülse des Gehäuses anzuordnen, wodurch das Einschrauben des Verschlußkörpers
wesentlich vereinfacht wird. Zur Verbindung des ersten Rohrkörpers mit dem Versch.ußkörper
und der Rohrkörper untereinander sind grundsätzlich die verschiedensten Lösungsmöglichkeiten
denkbar. Besonders einfach und vorteilhaft ist es allerdings, wenn der erste Rohrkörper
mittels einer Einprägung, die in eine Umfangsnut des Verschlußkörpers eingreift,
mit dem Verschlußkörper verbunden ist. Bei einer derartigen Verbindungstechnik kann
man in vorteilhafter Weise auf besondere Befestigungsmittel verzichten. Eine einfach
herstellbare und dauerhafte Verbindung zwichen dem ersten und dem zweiten Rohrkörper
läßt sich durch einen Schweißvorgang herstellen, wobei es ausreichend ist, die beiden
Rohrkörper an ei-ni9en wenigen Punkten miteinander in Verbindung zu bringen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die dem Gehäuseinnenraum zugewandte Stirnfläche des Verschlußkörpers mit einer
mit einem Ausgleichsbehälter verbundenen Sackbohrung versehen ist, in der der Regelkolben
des Angleichventils gedichtet geführt ist. Somit ist der Regelkolben des Angleichventils
einerseits durch den ersten Rohrkörper und andererseits durch die Sackbohrung im
Verschlußkörper geführt, so daß ein Verkanten des Regelkolbens weitestgehend ausgeschlossen
ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, daß der
Regelkolben des Angleichventils ebenfalls als Rohrkörper ausgebildet ist, der ein
Schließglied in Form einer Kugel @@@@@ @ @@@@@@@@@ der erste und zweite Rohrkörper
läßt sich also auch der dritte Rohrkörper als kostengünstiges Tiefziehteil herstellen.
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Es ist ferner vorteilhaft und besonders einfach, das dem Verschlußkörper
abgewandte Ende des ersten Rohrkörpers als Ventilsitz auszubilden, der mit der Kugel
als Ventildurchgang zusammenwirkt. Als Kugel kann dabei ein preisgtinstiges Normteil
Verwendung finden. Wenn der Ventilkolben des Angleichventils als Rohrkörper ausgebildet
ist, so ist vorteilhaft, wenn das der Sackbohrung abgewandte Ende des dritten Rohrkörpers
als Federteller ausgebildet ist und wenn zwischen dem Federteller und dem Verschlußkörper
eine vorgespannte Druckfeder eingespannt ist. Der aus relativ dünnem Blechmaterial
bestehende Kr>1.ben des Angleichventils läßt sich nämlich an dem der
Sackbohrung
abgewandten Ende ohne weiteres derart formen, daß eine Abstützfläche für die Druckfeder
entsteht. Auf diese Weise kann auf einen als separates Bauteil ausgeführten Federteller
verzichtet werden. In diesem Zusamrnenhang ist es auch vorteilhaft, daß sich das
dem Federteller abgewandte Ende der Druckfeder unmittelbar am Verschlußkörper abstützt.
Da der Öffnungsdruck des in Rede stehenden Angleichsventils relativ genau vorzubestimmen
ast, ist es vorteilhaft, daß die Verbindung zwischen dem ersten Rohrkörper und dem
Verschlußkörper über eine Einprägung in Verbindung mit einer Umfangsnut erfolgt.
Die Einstellung des Öffnungsdrucks des Angleichventils kann nun so vorgenommen werden,
daß der erste Rohrkörper mit den in ihm vormontierten Teilen auf den Verschlußkörper
aufgeschoben und die zu diesen Vorgang erforderliche Kraft gemessen wird. Bei einer
Kraft, die dem erwünschten Öffnungsdruck des Angleichventils entspricht, wird der
erste Rohrkörper mit der bereits beschriebenen Einprägung versehen, so daß er fest
am Verschlußkörper gelagert ist.
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Der Rohrkörper ist somit derart am Verschlußkörper gelagert, daß eine
ungewollte Veränderung des Öffnungsdrucks des Angleichventils nicht mehr erfolgen
kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
die dem Gehäuseinnenraum zugewandte Begrenzungsfläche der Hülse mit einer mit einem
Ausgleichbehälter verbundenen Sackbohrung versehen ist, in der der Regelkolben des
Druckminderventils gedichtet geführt ist. Ferner ist im zweiten Rohrkörper ein
Einsatzteil
angeordnet, das einen Ventilsitz trägt, wobei der Ventilsitz mit einem am Regelkolben
angeformten Schließglied den Ventildurchgang des Druckminderventils bildet. Bei
einer derartigen Ausgestaltung läßt sich das Druckminderventil ebenfalls vor der
Montage und vor der Verbindung mit dem ersten Rohrkörper als selbständige Einheit
vorfertigen. Vorteilhafterweise wird dabei die Verbindung zwischen dem Einsatzteil
und dem zweiten Rohrkörper über Ausprägungen im zweiten Rohrkörper hergestellt,
die in entsprechende Ausnehmungen des Einsatzteiles eingreifen. Im Hinblick auf
eine weitere Montagevereinfachung kann vorgesehen sein, daß der Verschlußkörper
ein integrales Bestandteil einer zur Radbremse führenden Bremsleitung ist.
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Vorzugsweise sind die Regelkolben des Angleichventils und des Druckminderventils
durch Dichtmanschetten abgediehtnt', die einen Druckmittelstrom vom Gehäuseinnenraum
zum Ausgleichsbehälter absperren. Um eine Verschmutzung der Ventilanordnung zu verhindern,
ist im Gehäuseinnenraum der Mündung des mit der Bremsdruckquelle verbundenen Druckmittelkanals
ein Filterelement zugeordnet. Dabei kann das Filterelement kreisscheibenförmig ausgebildet
und mit einer Öffnung versehen sein, die den Regelkolben des Druckminderventils
aufnimmt.
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hin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig.
1 und Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen
Längsschnitt durch eine Ventilanordnung und Fig. 2 einen mit der Ventilanordnung
nach Fig. 1 erzielbaren Druckverlauf.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein durch ein Bremspedal 2 betätigbarer Hauptzylinder
bezeichnet, der über Druckleitungen eine direkte Verbindung zu Radbremsen 3,4 hat,
die sich vorzugsweise an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges befinden. Die Arbeitskammer
des Hauptzylinders 1 steht darüber hinaus in hydraulischer Verbindung mit einem
GehäuseanschluB 5 einer Ventilanordnung 6, die über einen Gehäuseanschluß 7 vorfügt,
der wainerseits über entsprechende Druckleitungen mit Radbremsen 8,9 verbunden ist,
wobei sich die Radbremsen 8,9 vorzugsweise an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges
befinden.
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Das Gehäuse der Ventilanordnung 6 besteht im wesentlichen aus einer
einseitig offenen Hülse 10, in die ein Verschlußkörper 11 einschraubbar ist. Das
in der Darstellung linke Ende der Hülse 10 ist mit einem Außengewinde 12 versehen,
durch das eine Veschraubung mit dem Hauptzylinder ermöglicht ist. Alternativ dazu
kann vorgesehen sein, daß die vom Hauptzylinder 1 führende Bremsleitung in einem
entsprechend ausgebildeten Anschlußstutzen endet, so daß die Ventilanordnung auch
räumlich getrennt vom Hauptzylinder 1 montierbar ist.
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In der Hülse 10 der Ventilanordnung 6 ist eine Zylinderbohrung 13
vorgesehen, die im Bereich des offenen Endes der Hülse radial nach außen erweitert
und mit einem Gewinde 14 versehen ist. Vom Boden 15 der Zylinderbohrung 13 geht
eine koaxial zur Zylinderbohrung 13 angeordnete Sackbohrung 16 aus, die einen gegenüber
der Zylinderbohrung 13 verkleinerten Durchmesser hat. Zwischen der in der Darstellung
linken Stirnfläche 17 der Ventilanordnung 6 und dem Boden 15 der Zylinderbohrung
13 ist ein Druckmittelkanal 18 vorgesehen, der eine hydraulische Verbindung zwischen
dem Hauptzylinder 1 und dem Gehäuseinnenraum 19 herstellt.
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@@@@@@@ @@@@@@@@@@enraum 19 zugewandte Ende des erschlußkörpers 11
ist mit einer Sackbohrung 20 versehen, die über einen Kanal 21 eine hydraulische
Verbindung mit einem Ausgleichsbehälter 22 hat. In der Sackbohrung 20 ist ein Regelkolben
23 geführt, dessen in der Darstellung linkes Ende als Federteller 24 ausgebildet
ist. Der in der Sackbohrung 20 geführte Teil des Regelkolbens 23 ist von einer Dichtmanschette
25 umgeben, durch die ein Druckmittelstrom zum Ausgleichsbehälter 22 verhindert
ist. Der Regelkolben 23 ist durch eine Druckfeder 26, die sich einerseits am Federteller
24 des Regelkolbens 23 und andererseits am Verschlußkörper 11 abstützt, in der Darstellung
nach links vorgespannt, wobei eine im Regelkolben 23 angeordnete Kugel 27 gegen
einen Ventilsitz 28 gedrückt wird. Der Ventilsitz 28 ist Bestandteil eines e1-qten
Rohrkörpers ?o der durch eine Einprägung 30, die in eine Ausnehmung 31 des Verschlußkörpers
11 eingreift,
mit dem Verschlußkörper 11 verbunden ist. Im Verschlußkörper
11 ist ferner ein DruckmitteLkanal 32 angeordnet, der eine Verbindung zwischen dem
Gehäuseinnenraum 19 und dem Gehäuseanschluß 7 herstellt. Die vom ersten Rohrkörper
29 aufgenommenen Bauteile sind Bestandteile eines Angleichventils 33, dessen Funktionsweise
später im einzelnen erläutert wird.
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Mit dem ersten Rohrkörper 29 ist ein zweiter Rohrkörper 34 verschweißt,
in dem ein Einsatzteil 35 angeordnet ist, in das eine Einprägung 36 des zweiten
Rohrkörpers eingreift, so daß das Einsatzteil 35 in Axialrichtung im zweiten Rohrkörper
34 fixiert ist. Das Einsatzteil 35 ist rotationssymmetrisch aufgebaut und verfügt
über eine zentrale Bohrung 37, an der ein Ventilsitz 38 ausgebildet ist. Im zweiten
Rohrkörper 34 ist ferner ein Regelkolben 39 angeordnet, an dem ein Schließglied
40 angeformt ist, das im sautmenwirken mit dem Ventilsitz 38 einen Ventildurchgang
bildet. Das in der Darstellung linke Ende des Regelkolbens 39 durchragt eine Manschettendichtung
41, die einen Druckmittelstrom zum Ausgleichsbehälter 22 verhindert, und ragt in
die Sackbohrung 16, die ihrerseits über einen Kanal 42 mit dem Ausgleichsbehälter
22 verbunden ist. Das in der Darstellung rechte Ende des Regelkolbens 39 ist mit
einem Ringbund 43 versehen, an dem ein Federteller 44 abgestützt ist. Am Federteller
44 sind zwei Druckfedern45,46 abgestützt, die andererseits an radialen Absätzen
47,48 des Einsatzteiles 35 zur Anlage gebracht sind. Auf diese Weise ist der Ventildurchgang
38,40 in Öffnungsrichtung federnd vorgespannt.
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In einem Raum 49, der im wesentlichen durch den Boden der Zylinderbohrung
13 und die in der Darstellung linke Stirnfläche des Einsatzteiles 35 begrenzt ist,
ist ein kreisscheibenförmiges Filterelement 50 angeordnet. Das Einsatzteil 35 verfügt
ferner über eine radiale Umfangsnut 51, in der eine Dichtmanschette 52 angeordnet
ist.
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Von der radialen Umfangsnut 51 führt ein DruckmittelkanaL 53 zum Raum
49. Zwischen den beiden Rohrkörpern 29,34 ist über eine Öffnung 54 eine hydraulische
Verbindung hergestellt.
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Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Ventilanordnung
unter Zuhilfenahme von Fig. 2 näher @@@@@@@@@. Es wird @@@@@gange, vom Bremslösezustand,
in dem keine Betätigungskraft auf das Bremspedal 2 ausgeübt wird und die Ventilanordnung
die aus Fig. 1 ersichtliche Position. einnirlmt. Wird auf das Bremspedal 2 eine
Betätigungskraft ausgeübt, so entsteht in der Arbeitskammer des Hauptzylinders 1
ein hydraulischer Druck, der sich unmittelbar zu den Radbremsen 3,4, die sich vorzugsweise
an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges befinden, fortpflanzt. Der im Hauptzylinder
1 erzeugte Druck gelangt darüberhinaus über den Gehäuseanschluß 5 und den Druckmittelkanal
18 zum Raum 49 der Ventilanordnung 6 und von dort in einen Ringspalt 55, der zwischen
dem zweiten
Rohrkörper 34 und der Zylinderbohrung 13 gebildet wird.
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Vom Raum 49 strömt Druckmittel ferner über das Filterelement 50 und
den geöffneten Ventildurchgang 387,40 des im Inneren des zweiten Rohrkörpers angeordneten
Druckminderventils 56 in den Innenraum des zweiten Rohrkörpers 34. Über die Öffnung
54 und den Druckmittelkanal 32 werden die am Gehäuseanschluß 7 angeschlossenen Radbremsen
8,9, die sich an der Hinterachse des Fahrzeuges befinden, unter Druck gesetzt. Eine
Druckerhöhung im Gehäuseinnenraum 19 der Ventilanordnung 6 hat zur Folge, daß der
Regelkolben 39 gegen die Kräfte der Druckfedern 45,46 kraftbeaufschlagt wird. Bei
einem vorbestimmbaren Druck, der in Fig. 2 mit A bezeichnet ist, kommt das Schließglied
40 des Regelkolbens 39 am Ventilsitz 38 zur Dt Sfl d(3. .nncbst eine Vo"'bindling
zwischen den Gehäuseanschlüssen 5,7 yesperrt ist. Bei einer Drucksteigerung im Hauptzylinder
1 wird in den Innenräumen der Rohrkörper 29,34 und am Gehäuseanschluß 7 der Ventilanordnung
6 jeweils ein Druck hergestellt, der im Verhältnis der wirksamen Flächen des Regelkolbens
39 gemindert ist. Diese Phase setzt sich solange fort, bis der im Gehäuseinnenraum
19 eingestellte Druck ausreicht, die Kugel 27 von ihrem Ventilsitz abzuheben (B).
Unter Umgehung des Druckminderventils erfolgt nun ein weiterer Druckanstieg in den
Radbremsen 8,9 über den Ventildurchgang 27,28 des Angleichventils. In dieser Phase
wird der Druckgradient durch das nunmehr wirksame Flächenverhältnis des Angleichventils
bestimmt. Im Punkt C nach Fig. 2 ist der hydraulische Druck im Gehäuseinnenraum
der Ventilanordnung soweit angestiegen1 daß der Regelkolben 23 mit der Kugel in
der Darstellung nach rechts bewegt
wird, so daß der Ventildurchgang
27,28 des Angleichsventils vollständig geöffnet ist. Bei einer weiteren Drucksteigerung
im Hauptzylinder sind die hydraulischen Drücke an den Gehäuseanschlüssen 5,7 bzw.
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in den Radbremsen 3,4,8,9 einander gleich. Beim Bremslösevorgang kehren
sich die beschriebenen Bewegungsvorgänge um, bis wiederum die aus Fig. 1 ersichtliche
Ruhestellung der Ventilanordnung erreicht ist.
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