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Bremsdrucksteuereinheit
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsdrucksteuereinheit mit einer
in einem Gehäuse zwischen einem mit einem Bremsdruckgeber verbundenen Druckmitteleinlaß
und und einem zu mindestens einem Radbremszylinder eines Hinterrades führenden Druckmittelauslaß
angeordneten Ventileinrichtung, die einen an einem druckabhängig gegen eine von
einer elastischen Einrichtung aufgebrachte Steuerkraft in Schließrichtung verschiebbaren
Steuerkolben angeordneten Ventilsitz sowie ein gehäusefest abstützbares Schließglied
aufweist, wobei der Steuerkolben einen ersten, von einer zwischen dem Druckmitteleinlaß
und einem drucklosen Raum angeordneten ersten Dichtung umgebenen Abschnitt und einen
zweiten, von einer zwischen dem Druckmitteleinlaß und dem Druckmittelauslaß angeordneten
zweiten Dichtung umgebenen Abschnitt aufweist, der Steuerkolben eine mit dem Druckmitteleinlaß
verbundene Axialausnehmung aufweist, in der das Schließglied angeordnet ist, und
der Ventilsitz an einem in das auslaßseitige Steuerkolbenende eingesetzten Sitzelemente
angeordnet ist.
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Eine derartige Bremsdrucksteuereinheit ist aus der US-PS 3,290,882
bekannt. Die Ventileinrichtung, deren Schließglied in einer Axialausnehmung des
Steuerkolbens angeordnet ist, ist im Ruhezustand der Bremsanlage geöffnet, da sich
das Schließglied und der Steuerkolben an
einer Wand des Gehäuses
abstützen. Kurz vor Erreichen des Umschaltdrucks verschiebt sich der Steuerkolben
gegen die .
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Steuerkraft und das Schließglied gelangt in Anlage an dem im Steuerkolben
angeordneten Ventilsitz. Nach dem erstmaligen Schließen der Ventileinrichtung beim
Umschaltdruck erfolgt bei geeigneten Flächenverhältnissen am Steuerkolben bei weiterem
Druckaufbau ein wiederholtes Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung, was zu
einer Minderung des Ausgangsdrucks gegenüber dem Eingansdruck entsprechend dem Flächenverhältnis
am Steuerkolben führt.
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Durch geeignete Wahl der-Steuerkolbendurchmesser kann jedoch auch
eine Druckbegrenzungsfunktion der Bremsdrucksteuereinheit eingestellt werden. Bei
der bekannten Bremsdrucksteuereinheit ist die Ventileinrichtung in dem Abschnitt
des Steuerkolbens untergebracht, der den größeren abgedichteten Durchmesser aufweist;
dabei bestimmen die Abmessungen der in seinem Inneren angeordneten Bauteile den
größeren und aufgrund des die Minderung bestimmenden Flächenverhältnisses auch den
klei-neren abgedichteten Durchmesser des Steuerkolbens. Bei dieser Bremsdrucksteuereinheit
ist es als nachteilig anzusehen, daß aufgrund der verhältnismäßig großen abgedichteten
Steuerkolbendurchmesser die elas- tische Einrichtung relativ große Steuerkräfte
aufzubringen hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdrucksteuereinheit
der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist, eine
lange Lebensdauer aufweist und wenig Bauraum beansprucht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das das Sitzelement
aufnehmende Steuerkolbenende einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der
des zweiten Abschnitts des Steuerkolbens.
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Bei dieser Lösung wird der -bei einer Ausbildung als Druckminderer-
größere Durchmesser des Steuerkolbens lediglich durch die Öffnungsweite der als
Druckmittelkanal dienenden Axialausnehmung bestimmt und kann so sehr klein gehalten
werden1 was in vorteilhafter Weise zu kleinen Abmessungen der Drucksteuereinheit
und zu kleinen Ansteuerkräften führt. Aufgrund der benötigten kleinen Steuerkräfte
ist z.B. bei der Steuerkraftaufbringung durch Druckfedern die Dauer festigkeit der
Federn verbessert.
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Neben einem geringeren Verschleiß der Bauteile sind auch die Materialkosten
geringer. Besonders vorteilhaft ist diese Lösung bei lastabhängig über eine Steuer
feder ansteuerbaren Drucksteuereinheiten, beispielsweise bei Drucksteuereinheiten
mit parallel angeordneten Steuerkolben, da die kleinbauende Steuer feder im Gehäuse
angeordnet werden kann. Dadurch kann eine starre Verbindung ohne Einstellprobleme
zwischen den lastabhängig relativ zueinander bewegbaren Fahrzeugbauteilen eingesetzt
werden. Ferner kann bei begrenzt im Gehäuse entspannbarer Steuer feder ein Mindestumschaltdruck
sicher eingehalten werden.
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Besonders kleinbauend ist eine Ausführungsform, bei der auch das Schließglied
im Steuerkolbenende angeordnet ist.
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Fertigungstechnisch günstig ist es, das Sitzelement durch plastische
Verformung eines Bereichs des Innenumfangs der Axialausnehmung im Steuerkolben zu
halten.
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Eine ausreichende Abstützung des kleine Abmessungen aufweisenden Steuerkolbens
während des Verformungsvorgangs erhält man dadurch, daß die Stufe zwischen dem Steuerkolbenende
und dem zweiten Abschnitt des Steuerkolbens zur Abstützung des Steuerkolbens bei
dem Verformungsvorgang dient, durch den ein radial vorspringender Halteansatz mittels
eines Stauchvorgangs in axialer Richtung geformt ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, bei der das Gehäuse
keine Laufflächen für die Dichtungen zwischen Gehäuse und Steuerkolben aufweist,
ist vorgesehen, daß die erste und die zweite Dichtung fest im Gehäuse angeordnet
sind.
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Ferner ist vorgesehen, daß das Sitzelement in das Steuerkolbenende
eingeschraubt ist; eine gesonderte Formgebung hinsichtlich eines plastischen Verformungsvorgangs
entfällt bei dieser Ausgestaltung.
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Bei einer Bremsdrucksteuereinheit, die hohen Druckstößen ausgesetzt
ist, wie dies z.B. in einer fremdenergiebetätigten Bremsanlage der Fall ist, ist
die Ausbildung des Schließgliedes als Kugel besonders vorteilhaft, da so handelsübliche,
gehärtete Stahlkugeln eingesetzt werden können.
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Eine besonders einfache Ausführungsform sieht vor, daß das kugelförmige
Schließglied mit einem Abschnitt durch den Ventilsitz ragt und mit der Mantelfläche
am Gehäuse abstützbar ist.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bremsdrucksteuereinheit, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bremsdrucksteuereinheit.
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Fig. 3. eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsdrucksteuereinheit.
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Einander entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Stufenbohrung 2 angeordnet, in die querverlaufende
Anschlußbohrungen münden, die einen mit einem Druckmittelgeber verbundenen Druckmitteinlaß
3 und einen mit mindestens einem Radbremszylinder eines Hinterrades verbundenen
Druckmittelauslaß 4 bilden. In der Stufenbohrung 2 ist ein Steuerkolben 5 verschiebbar
gelagert, in dessen Innerem ein Schließglied 6, vorzugsweise in Form einer handelsüblichen
gehärteten Kugel, und eine das Schließglied 6 beaufschlagende Feder 7 axial begrenzt
-verschieblich angeordnet sind.
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Der Steuerkolben 5 weist eine über eine Radialbohrung 8 mit dem Druckmitteleinlaß
3 verbundene Axialausnehmung 9
mit einer Öffnung 10 an seiner auslaßseitigen
Stirnfläche auf. Am auslaßseitigen Ende des Steuerkolbens 5 ist in die Axialausnehmung
9 ein ringförmiges, vorzugsweise metallisches Sitzelement 11 eingesetzt und axial
unverschieblich einerseits durch Anlage an einer Schulter 12 des Steuerkolbens 5,
andererseits durch Anlage an einem radial vorspringenden Halteansatz 13 des Steuerkolbens
5 gehalten. Das einlaßseitige Ende der Axialausnehmung 9 weist einen Durchmesser
auf, der größer ist als der der den Ventil- sitz 14 bildenden Innenbohrung des Sitzelements
11.
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Der Halteansatz 13 des Steuerkolbens 5 wird nach dem Einsetzen des
Schließglieds 6, der Feder 7 und des Sitzelements 11 in die Ausnehmung 9 dadurch
geformt, daß ein Teildes Innenumfangsbereichs der Axialausnehmung 9, der den gleichen
Durchmesser aufweist wie der Außendurchmesser des Sitzelements 11, durch einen in
axialer Richtung einwirkenden Stempel mit größerem Durchmesser radial nach innen
verdrängt wird.
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Der Steuerkolben 5 ist hinsichtlich seiner Außendurchmesser mehrfach
gestuft. Der Abschnitt mit dem kleinsten Durchmesser ragt abgedichtet durch eine
in der Stufenbohrung 2 gehäusefest angeordnete Dichtung 15 und einen Bereich der
Stufenbohrung mit kleinerem Durchmesser in einen drucklosen Raum und wird dort von
der Steuerkraft beaufschlagt. Ein sich anschließender, zwischen Druckmitteleinlaß
und Druckmittelauslaß liegender Abschnitt größeren Durchmesser durchsetzt eine den
Druckmitteleinlaß und den Druckmittelauslaß voneinander trennende, gehäusefest angeordnete
Dichtung 16, während das sich anschließende Steuerkolbenende 17 mit dem größten
Durchmesser, in das das
Sitzelement 11 eingesetzt ist, mit Abstand
zu den umgebenden Gehäusebereichen angeordnet ist. Diese Gehäusebereiche werden
gebildet durch ein zweiteiliges Einsatzstück 18, das aus einem die Stufenbohrung
2 verschließenden Stopfenelement 19 und einem an diesem befestigten Hülsenelement
20 besteht. Das Hülsenelement 20 weist in seiner Bodenfläche eine Führungsbohrung
21 für den mittleren Abschnitt größeren Durchmessers des Steuerkolbens 5 auf. Das
Stopfenelement 19 ist mit einem stiftförmigen Fortsatz 22 versehen, der durch das
Sitzelement 11 hindurchragt und gegen den das Schließglied 6 anlegbar ist.
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In der druck losen Ruhelage wird der Steuerkolben 5 von der Steuerkraft
in Anlage an dem Einsatzstück 18 gehalten, während das Schließglied 6 von der Feder
7 gegen den Fortsatz 22 gedrückt wird und dabei einen Abstand zum Ventilsitz 14
aufweist. In dieser in der Fig. 1 dargestellten Lage ist die Ventileinrichtung offen.
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Bei Druckbeaufschlagung verschiebt sich der Steuerkolben 5 gegen die
Steuerkraft und verschließt mit Erreichen des Umschaltdrucks den Durchgang zwischen
dem Druckmitteleinlaß 3 und dem Druckmittelauslaß 4. Weiterer eingangsseitiger Druckaufbau
führt bei wiederholtem Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung zu einem Druckanstieg
am Druckmittelauslaß 4, dessen Anstiegsrate im Verhältnis zur Druckanstiegsrate
am Druckmitteleinlaß 3 um den Druckminderungsfaktor geringer ist.
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Bei eingangsseitigem Druckabbau erfolgt der Druckabbau am Druckmittelauslaß
4 durch das Abheben des Schließgliedes 6 vom Ventilsitz 14 bzw. durch Abheben der
als Rückschlagventil ausgebildeten Dichtlippe 23 der Dichtung 16 von der Steuerkolben-Mantelfläche.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des kugelförmigen
Schließgliedes 6 und des stiftförmigen Fortsatzes 22 am Einsatzstück 18 ein stiftförmiger
Ansatz am Schließglied 36 mit teilkugelförmiger Dichtfläche vorgesehen. Als Anlagefläche
für den Steuerkolben 5 und das Schließglied 36 in der Ruhelage dient die ebene Stirnfläche
der als Sackbohrung ausgebildeten Stufenbohrung 2. Die Stufenbohrung 2 wird an ihrem
dem Abschnitt kleinsten Durchmessers des Steuerkolbens 5 zugeordneten Ende durch
einen ringförmigen Verschlußstopfen 48 verschlossen. Das auslaßseitige Steuerkolbenende
ist mit radialem Abstand direkt der Wandung der Stufenbohrung 2 benachbart. Die
Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Bremsdrucksteuereinheit entspricht der
Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Bremsdrucksteuereinheit und wird deshlab
nicht näher beschrieben.
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Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist ein kugelförmiges
Schließglied 6 vorgesehen, das mit einem Abschnitt den Ventilsitz 11 durchragt und
mit der Mantelfläche die auslaßseitige Stirnfläche der Stufenbohrung 2 berührt.
Das den Ventilsitz 14 aufweisende Sitzelement 11 weist ein Außengewinde auf, mit
dem es in
einen Innengewindeabschnitt des Steuerkolbenendes 17
eingeschraubt und mittels einer stirnseitigen Dichtkante abgedichtet ist. Der Ventilsitz
14 ist an einem radial vorspringenden Abschnitt am Ende des Sitzelements 11 angeformt.
In der Ruhelage liegt bei geöffnetem Ventildurchgang, d.h. vom Ventilsitz 14 abbgehobener
Kugel, das Ende des Sitzelements 11 an der Stirnfläche der Stufenbohrung 2 an; zwischen
beiden Teilen ist ein Druckmittelkanal in Form eines außermittig angeordneten Sacklochs
in der Stirnfläche der Stufenbohrung 2 vorgesehen, so daß bei gegenseitiger Anlage
Druckmittel von der Axialausnehmung 9 zum Druckmittelauslaß 4 gelangen kann. Bei
dieser Ausführungsform der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß ein durch
den Ventilsitz 14 ragender Betätigungsstößel, der bei kleinen Steuerkolbendurchmessern
einen besonders geringen Durchmesser aufweist, entfällt.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Bremsdrucksteuereinheit
entspricht der nach Fig. 1 und wird deshalb nicht näher beschrieben.
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Aufgrund ihrer kompakten Bauweise lassen sich die erfindungsgemäß
ausgebildeten Bremsdrucksteuereinheiten an günstigen Stellen im jeweiligen Bremskreis
anordnen, z.B.
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ist eine Integration in den Bremsdruckgeber möglich oder die Anordnung
in Verteilerstücken bzw. Bremsschlauchanschlußstutzen.
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