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Ventilanordnung zur Steuerung des Bremsdruckes in einer
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Kraftfahrzeugbremsanlage (Zusatz zur Patentanmeldung P 33 18 424.0)
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 parallel geschaltete Regelventile aufweist, wobei ein Regelventil
als Druckminderventil und das andere als Angleichventil ausgebildet ist und beide
Regelventile einen gegen eine Steuer kraft verschiebbaren Regelkolben aufweisen
und beide Regelkolben mit einem Schließglied versehen sind, durch die in Abhängigkeit
vom Druck der Bremsdruckquelle Ventildurchgänge steuerbar sind, wobei die Regelventile
hintereinander liegend in einem Gehäuse angeordnet sind und zwischen dem Gehäuseinnenraum
und Gehäusestirnflächen Druckmittelkanäle hergestellt sind, die mit der Bremsdruckquelle
bzw. der Radbremse verbindbar sind, wobei das Druckminderventil in einem Rohrkörper
angeordnet ist, an dem ein Ventilsitz ausgebildet ist und in dem eine den Regelkolben
mit der Steuerkraft beaufschlagende, an einem mit dem Rohrkörper verbindbaren Stützelement
abgestütze Steuer feder angeordnet ist und stellt eine Weiterbildung des Gegenstandes
der Patentanmeldung P 38 18 424.0 dar.
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Die Patentanmeldung P 33 18 424.0 schlägt eine derartige Ventilanordnung
zur Steuerung des Bremsdrucks in einer Kraftfahrzeugbremsanlage vor, bei der das
Druckminderventil
und das Angleichventil in einem zylindrischen
Gehäuse koaxial hintereinanderliegen. Ingleichventil und Druckminderventil sind
zusammen mit den Steuerfedern in Rohrkörpern angeordnet, an denen die Ventilsitze
angeordnet sind. Der das Angleichventil aufnehmende Rohrkörper ist mittels einer
Einprägung, die in eine Umfangsnut eines gehäusefest angeordneten Verschlußkörpers
eingreift, mit diesem verbunden; an diesem Verschlußkörper ist ein Ende der Steuerfeder
abgestützt, die mit dem anderen Ende am Ventilschließglied anliegt. Der Öffnungsdruck
des Angleichventils läßt sich dadurch voreinstellen, daß der erste Rohrkörper auf
den Verschlußkörper bis zum Erreichen einer bestimmten meßbaren Vorspannkraft der
Steuerfeder aufgeschoben wird und in dieser Stellung das Einprägen erfolgt. Dieser
Einstellvorgang wird durchgeführt, bevor der Rohrkörper in das Zylindergehäuse eingesetzt
wird. Eine Einstellung des Umschaltdrucks des Druckminderventils, der den Beginn
der Druckminderungsphase festlegt, ist nach diesem Prinzip bei der vorgeschlagenen
Ventilanordnung nicht vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung nach
der Hauptanmeldung so weiterzubilden, daß eine genaue Voreinstellung des Umschaltdrucks
des Druckminderventils möglich ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der axiale Abstand des Stützelements
für die Steuerfeder des Druckminderventils vom Ventilsitz bei am Ventilsitz anliegendem
Ventilschließglied einstellbar ist.
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Das Druckminderventil ist im Rohrkörper vollständig vormontierbar.
Zur Einstellung des Umschaltdrucks, d.h. des Druckmitteldrucks, bei dem das Druckminderventil
erstmalig schließt, wird das Ventilschließglied des Regelkolbens gegen den Ventilsitz
am Rohrkörper gehalten und sodann das Stützelement im Rohr körper gegen die Kraft
der sich am Regelkolben abstützenden Steuerfeder in Richtung Ventilsitz verschoben,
bis eine Kraft gemessen wird, die dem Uinschaltdruck entspricht; das Stützelement
wird in dieser Position durch Einprägen des Rohrkörpers mit diesem verbunden. Auf
diese Weise ist der Umschaltdruck sehr genau einstellbar; die Voreinstellung des
Umschaltdrucks erfolgt weitgehend unabhängig von Toleranzen der Bauteile, insbesondere
von Schließweg-Toleranzen des Regelkolbens. Der Umschaltdruck läßt sich ohne Aufbau
eines Druckmitteldrucks einstellen.
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Ein vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Angleichventil in
einem ersten Rohrkörper angeordnet ist, an dem ein Ventilsitz ausgebildet ist und
in dem eine den Regelkolben mit der Steuerkraft beaufschlagende, an einem mit dem
ersten Rohrkörper verbindbaren Stützelement abgestütze Steuerfeder angeordnet ist
und das Druckminderventil in dem zweiten Rohr körper angeordnet ist und daß erster
und zweiter Rohrkörper getrennt in das Gehäuse einsetzbar sind An den beiden getrennten
Druckminderventil-/ bzw. Angleichventil-Baugruppen kann die Voreinstellung der jeweiligen
Schaltdrücke getrennt vorgenommen werden. Bei dem Einstellvorgany des Druckminderventils
sind beide Ende des Rohrkörpers zugänglich; dadurch ist es möglich, sowohl den Regelkolben
als auch das Stützelement bei festgehaltene Rohrkörper mit einer Druckkraft zu beaufschlagen,
was zu einer einfach aufgebauten Einstellvorrichtung führt.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die den Ventilsitz aufweisenden
Enden der Rohrkörper einander zugewandt.
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Eine einfache Führung des ersten Rohrkörpers im zylindrischen Gehäuse
erhält man dadurch, daß das den Ventilsitz aufweisende Ende des ersten Rohrkörpers
als gedichtet in dem Gehäuse geführtes Kunststoff-Formteil ausgebildet ist Da der
Bereich der Zylinderbohrung von dem Dichtelement für das Formteil bis zum Verschlußkörper
mit Druckmittel gefüllt sein kann, kann eine Dichtung zwischen Rohkörper und Verschlußkörper
entfallen; die Voreinstellung des Öffnungsdruckes des Angleichventils kann sehr
genau erfolgen, da Reibeinflüsse dieser Dichtung entfallen.
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Weiter ist vorgesehen, daß das den Ventilsitz aufweisende Ende des
zweiten Rohrkörpers mit einem zylindrischen Abschnitt, an dem ein Dichtelement angeordnet
ist, in eine zylindrische Ausnehmung des Kunststoff-Formteils eingreift. Da erster
und zweiter Rohrkörper getrennt montierbar sind, ist so eine einfache Zentrierung
des zweiten Rohrkörpers im Gehäuse geschaffen; ein Verkanten des in einer Gehäusebohrung
geführten Regelkolbenabschnitts ist damit unterbunden. Weiter ist das Dichtelement
äußerst einfach zu montieren.
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Eine besonders fertigungsgünstige Ausführungsform sieht vor, daß das
Stützelement am Außenumfang mit einer Ausnehmung versehen ist, in die eine Einprägung
des zweiten Rohrkörpers eingreift.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der
erste Rohrkörper mittels einer Einprägung,die in eine Ausnehmung eines gehäusefest
angeordneten, als Stützelement für die Steuerfeder ausgebildeten Verschlußkörpers
eingreift, ungedichtet mit diesem verbunden ist.
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Da zwischen dem Verschlußstück und dem ersten Rohrkörper kein Dichtelement
angeordnet ist, ist die Kraft, die dem gewünschten Öffnungsdruck des Angleichventils
entspricht, ohne den Einfluß der Dichtungsreibung genau einstellbar.
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Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig.
1 und Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ventilanordnung und
Fig. 2 einen mit der Ventilanordnung nach Fig.
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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 darüberhinaus in hydraulischer Verbindung mit einem Gehäuseanschluß
5 einer Ventilanordnung 6, die über einen
Gehäuseanschluß 7 verfügt,
der seinerseits 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
mit einer Zylinderbohrung 13 versehenen, einseitig offenen Hülse 10, in der ein
Verschlußkörper 11 befestigbar ist. Im Bereich des offenen Endes weist die Hülse
einen geringeren Außendurchmesser auf und ist durch Einprägungen 14 mit dem Verschlußkörper
11 verbindbar. Der Innenraum der Hülse 10 ist durch ein zwischen Umfangsflächen
des Verschlußkörpers 11 und der Hülse 10 angeordnetes Dichtelement 59 gegen die
Atmosphäre abgedichtet.
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Das in der Darstellung linke Ende der Hülse -10 ist mit einem Außengewinde
12 versehen, durch das eine Verschraubung mit dem Hauptzylinder ermöglicht ist.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß die vom Hauptzylinder 1 kommende Bremsleitung
in einem entsprechend ausgebildeten Anschlußstutzen endet, so daß die Ventilanordnung
auch räumlich getrennt vom Hauptzylinder 1 montierbar ist.
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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 und die über ein Filterelement mit der Atmosphäre in Verbindung
steht. 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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Das dem Inneren der Hülse 10 zugewandte Ende des Verschlußkörpers
11 ist mit einer Sackbohrung 20 versehen, die über einen Kanal 21 mit der Atmosphäre
in Verbindung steht.
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In der Sackbohrung 20 ist ein Regelkolben 23 geführt, an dessen in
der Darstellung linkem Ende ein Federteller 24 befestigt ist. Der in der Sackbohrung
20 geführte Teil des Regelkolbens 23 ist von einer Dichtmanschette 25 gegen die
Atmosphäre abgedichtet. 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 am Regelkolben
23 angeordnete Kugel 27 gegen einen Ventilsitz 28 gedrückt wird. Zwischen Regelkolben
23 und Kugel 27 ist ein Kunststoff-Stützglied angeordnet.
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Zwischen Druckfeder 26 und Verschlußkörper 11 liegt ein topffömiges
Element, das zur Sicherung der Dichtmanschette 25 in der Sackbohrung 20 dient.
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Der Ventilsitz 28 ist an einem Kunststoff-Formteil 22 ausgebildet,
das an dem einen Ende eines ersten Rohrkörpers 29 befestigt ist. Das andere Ende
des Rohrkörpers 29 ist durch eine Einprägung 30, die in eine Ausnehmung 31 des Verschlußkörpers
11 eingreift, mit diesem verbunden.
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Das Formteil 22 hat eine im wesentlichen zylindrische Form und weist
an der in der Darstellung rechten Stirnseite einen Kragen 32 auf, an dem der Rohrkörper
29 befestigt ist. Von dieser Stirnseite geht eine gestufte Sackbohrung
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aus, die in ihrem Abschnitt 34 größeren Durchmessers radial verlaufende Stege 41
zur Führung der Kugel 27 aufweist. An dem durch die Stufe gebildeten Absatz liegt
der Ventilsitz 28. Der Durchmesser des Ventilsitzes 28 ist größer als der Durchmesser
des gedichteten Abschnitts des Regelkolbens 23. Vom Abschnitt 36 kleineren Durchmessers
der Sackbohrung 39 geht eine radial verlaufende Bohrung 37 aus, die in einen in
axialer Richtung zwischen dem Außenumfang des Formteils 22 und der Zylinderbohrung
13 der Hülse 10 verlaufenden Druckmittelkanal 38 mündet. Der Druckmittelkanal 38
ist durch ein Dichtelement 42 zwischen Formteil 22 und Zylinderbohrung 13 gegen
die dem Ventilsitz 28 zugeordnete Stirnseite des Formteils 22 abgedichtet und mündet
an der anderen Stirnseite des Formteils 22. Von dieser letzteren Stirnseite geht
eine zylindrische Ausnehmung 39 aus, die über eine Verbindungsbohrung 40 mit dem
Abschnitt 34 größeren Durchmessers der Sackbohrung 33 hydraulisch verbunden ist.
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Zwischen dem Boden 15 der Hülse 10 und dem Formteil 22 ist ein zweiter
Rohrkörper 42 angeordnet, an dessen dem Formteil 22 zugewandten Ende ein Ringkörper
43 befestigt ist.
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Der zweite Rohrkörper 42 ist an dem dem Boden 15 zugewandten Ende
offen Der Außendurchmesser des zweiten Rohrkörpers 42 ist kleiner als der Durchmesser
der Zylinderbohrung 13, so daß ein ringförmiger Druckmittelkanal 45 vom axialen
Druckmittelkanal 38 zum Boden 15 der Hülse 15 führt.
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Der Ringkörper 43 hat einen Außendurchmesser, der wenig kleiner ist
als der Innendurchmesser der zylindrischen Ausnehmung 39 im Formteil 22. Am Außenumfang
des Ringkörpers 43 ist eine Nut 44 ausgebildet, in der ein Dichtelement 45 angeordnet
ist. Ringkörper 43 und Dichtelement 45 befinden sich bei der fertig montierten Ventilanordnung
in der zylindrischen Ausnehmung 39 des Formteils 22. Der Ringkörper 43 hat eine
gestufte Innenbohrung; ein Abschnitt 46 kleineren Durchmesser geht von der dem Rohrkörper
42 zugewandten Stirnfläche aus; an diesen Abschnitt 46 schließt sich ein konischer
Übergangsabschnitt an, der in einem zylindrischen Abschnitt 47 mit größerem Durchmesser
endet. Am inneren Ende des Abschnitts 46 kleineren Durchmesser des Ringkörpers 43
ist ein Ventilsitz 48 für den Regelkolben 50 des im zweiten Rohrkörper 42 angeordneten
Druckminderventils ausgebildet.
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Der Regelkolben 50 hat am Ende einen teilkugelförmigen, dem Ventilsitz
48 als Ventilschließglied 51 zugeordneten Abschnitt, an den sich ein zylindrischer
Abschnitt 52 anschließt. Der zylindrische Abschnitt 52 hat einen kleineren Durchmesser
als der Innenbohrungsabschnitt 46 des Ringkorpers 43, so daß zwischen diesen beiden
Teilen ein Druckmittelkanal 53 ausgebildet ist und der Durchmesser des Ventilsitzes
48 größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 52. Das Ende des
zylindrischen Abschnitts 52 ist in der im Boden 15 der Hülse 10 angeordneten Sackbohrung
16 geführt und durch ein Dichtelement 54 gegen die Atmosphäre abgedichtet. Das Dichtelement
54
wird durch ein topfförmiges Element 55, das am Boden 15 der Hülse anliegt in seiner
Aufnahmebohrung gehalten. Am topfförmigen Element 55 sind Druckmitteldurchlässe
66 ausgebildet.
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Etwa in der Mitte des Regelkolbens 50 ist an diesem ein Federteller
56 angeordnet. Der Federteller 56 liegt an einem durch einen Sprengring 57 gebildeten
Anschlag des Regelkolbens an. Am Federteller 56 stützt sich eine Druckfeder 58 ab,
die mit dem anderen Ende an einem ringförmigen Stützelement 60 anliegt, das in dem
zweiten Rohrkörper 42 angeordnet ist und das an seinem Außenumfang mit einer Ausnehmung
61 versehen ist. In diese Ausnehmung 61 greift eine Einprägung 62 des zweiten Rohrkörpers
42 ein, so daß das Stütztelement 60 in Axialrichtung im zweiten Rohrkörper 42 fixiert
ist. Das Stützelement 60 weist an einer Stirnfläche einen bundförmigen Ansatz o3
auf, der zur Zentrierung der Druckfeder 58 dient.
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Die beiden das Druckminderventil und das Angleichventil enthaltenden
Rohrkörper 29,42 sind getrennt in das Gehäuse der Ventilanordnung 6 einsetzbar.
Der Umschaltdruck des Druckminderventils und der Öffnungsdruck des Angleichventils
werden vor dem Einbau in die Hülse 10 genau eingestellt.
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Beim Einstellen des Angleichventils wird dazu der erste Rohrkörper
29 mit seinen vormontierten Teilen auf den Verschlußkörper 11 aufgeschoben und die
zu diesem Vorgang erforderliche Kraft gemessen. Bei der Kraft, die dem gewünschen
Öffnungsdruck
des Angleichventils entspricht, wird der erste Rohrkörper 29 durch Einprägen mit
dem Verschlußstück 11 verbunden. Da zwischen Verschlußstück 11 und Rohrkörper 29
kein Dichtelement angeordnet ist, kann diese Kraft ohne Einfluß einer Dichtungsreibung
genau bestimmt werden.
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Bei der Einstellung des Umschaltdrucks des vormontierten Druckminderventils,
der dem Schließdruck entspricht, wird der Regelkolben 50 gegen den Ringkörper 43
gedrückt und dadurch der Ventildurchgang 48,51 geschlossen. Sodann wird das ringfomrige
Stützelement 60 in den zweiten Rohrkörper 42 gegen die Kraft der sich am Regelkolben
50 abstützenden Druckfeder 58 eingeschoben und bei einer Kraft, die dem voreinzustellenden
Schließdruck des Druckminderventils entspricht, durch Einprägen des zweiten Rohrkörpers
42 mit diesem verbunden.
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Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Ventilanordnung
unter Zuhilfenahme von Fig. 2 näher erläutern. Es wird ausgegangen vom Bremslösezustand,
in dem keine Betätigungskraft auf das Bremspedal 2 ausgeübt wird und die Ventilanordnung
die aus Fig. 1 ersichtliche Position einnimmt. 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.
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Der im Hauptzylinder 1 erzeugte Druck gelangt darüberhinaus über den
Gehäuseanschluß 5 und den Druckmittelkanal
18 in die Ventilanordnung
6 und von dort über den ringförmigen Druckmittelkanal 45, der zwischen dem zweiten
Rohrkörper 42 und der Zylinderbohrung 13 gebildet ist, über den axialen Druckmittelkanal
38 und über die radiale Bohrung 37 bis zur Kugel 27 des Angleichventils. Das Druckmittel
gelangt andererseits über den geöffneten Ventildurchgang 48,51 des im Inneren des
zweiter Rohrkörpers 42 angeordneten Druckminderventils in die zylindrische Ausnehmung
39 des Formteils 22; über die Verbindungsbohrung 40 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 am
Gehäuseanschluß 5 der Ventilanordnung 6 hat zur Folge, daß der Regelkolben 50 gegen
die Kraft der Druckfeder 58 kraftbeaufschlagt wird. Bei einem vorbestimmbaren Druck,
dem Uraschaltdruck, der in Fig. 2 mit A bezeichnet ist, kommt das Schließglied 51
des Regelkolbens 50 am Ventilsitz 48 zur Anlage, so daß zunächst eine Verbindung
zwischen den Gehäuseanschlüssen 5,7 gesperrt ist. Bei einer weiteren Drucksteigerung
im Hauptzylinder 1 wird am Gehäuseanschluß 7 der Ventilanordnung 6 ein Druck hergestellt,
der im Verhältnis der wirksamen Flächen des Regelkolbens 50 vom Druckminderventil
gemindert ist. Diese Phase setzt sich solange fort, bis der Druck ausreicht, die
Kugel 27 von ihrem Ventilsitz abzuheben (Punkt B in Fig. 2). 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 angestiegen, daß der Regelkolben 23 mit der Kugel 27 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 und damit in den Radbremsen
3,4,8,9 einander gleich.
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Beim Bremslösevorgang kehren sich die beschriebenen Bewegungsvorgänge
um; nach dem Schließen des Ventildurchganys 27,28 erfolgt der Druckabbau bei geschlossenem
Ventildurchgang 48,51 über das Dichtelement 49, bis wiederum die aus Fig. 1 ersichtliche
Ruhestellung der Ventilanordnung erreicht ist.
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