DE3542961A1 - Umschaltventilanordnung - Google Patents
UmschaltventilanordnungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Umschaltventilanord
nung zum Umschalten des Eingangs eines Fluiddrucknehmers
vom Ausgang eines ersten Fluiddruckgebers auf den Aus
gang eines zweiten Fluiddruckgebers beim Einschalten
des zweiten Fluiddruckgebers, insbesondere für Kraft
fahrzeug-Bremsanlagen, mit einem ersten Ventil, das
beim Einschalten des zweiten Fluiddruckgebers die Ver
bindung zwischen dem ersten Fluiddruckgeber und dem
Fluiddrucknehmer sperrt, und mit einem zweiten Ventil,
das die Verbindung vom zweiten Fluiddruckgeber zum Fluid
drucknehmer beim Einschalten des zweiten Fluiddruckgebers
freigibt.
Eine derartige Umschaltventilanordnung ist in der älte
ren deutschen Patentanmeldung P 35 04 562.0 beschrieben.
Dort ist das erste Ventil ein hydraulisch betätigbares
2/2-Wegeventil, das im unbetätigten Zustand eine Durch
gangsstellung einnimmt und die den ersten Fluiddruck
geber bildende eine Arbeitskammer eines Tandem-Haupt
bremszylinders einer Antiblockierbremsanlage für Kraft
fahrzeuge mit Radbremsen des Kraftfahrzeugs verbindet.
In der Arbeitsstellung des 2/2-Wegeventils ist ein Rück
schlagventil innerhalb des 2/2-Wegenventils wirksam,
so daß ein Druckfluidstrom von dieser Arbeitskammer
des Tandem-Hauptbremszylinders zu den Radbremsen ausge
schlossen ist. Das zweite Ventil der gattungsgemäßen
Ventilanordnung ist ein von dem ersten getrenntes Rück
schlagventil, das über ein als Umschaltventil ausgebil
detes Magnetventil mit dem Arbeitsraum eines dem Tandem-
Hauptbremszylinder vorgeschalteten hydraulischen Brems
kraftverstärkers verbunden ist. Das Magnetventil wird
durch eine Schlupfüberwachungselektronik umgeschaltet,
so daß die Verbindung zwischen Bremskraftverstärker
und Rückschlagventil hergestellt ist, sobald die Überwa
chungselektronik einen Schlupfzustand bei einem abge
bremsten Fahrzeugrad feststellt. Der Ausgang des Magnet
ventils ist ferner direkt mit einem Steuereingang des
ersten Ventils verbunden. Magnetventil und Bremskraftver
stärker können als ein zweiter Fluiddruckgeber betrachtet
werden, bei dessen Einschaltung das erste Ventil in
seine Sperrstellung gesteuert und das zweite Ventil
geöffnet wird, so daß die Radbremsen nunmehr durch den
Ausgangsfluiddruck des Magnetventils beaufschlagt werden.
Im Falle eines Leitungsbruchs zwischen dem ersten oder
zweiten Ventil und den Radbremsen fallen die Bremsen
aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschalt
ventilanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die
bei eingeschaltetem zweitem Fluiddruckgeber und einem
ausgangsseitigen Leitungsbruch einen Austritt des Druck
fluids aus dem zweiten Fluiddruckgeber verhindert.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
das zweite Ventil bei fluiddruckentlastetem erstem Ven
til und Fluiddruckbelastung des zweiten Ventils seine
Sperrstellung einnimmt.
Wenn diese Umschaltventilanordnung in eine Zweikreis-
Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere eine Anti
blockierbremsanlage, wie sie in der deutschen Patentan
meldung P 35 04 562.0 beschrieben ist, eingebaut wird,
wird ein Austritt des Bremsfluids aus dem mit geregeltem
Druck betriebenen Bremskraftverstärker verhindert und
damit sichergestellt, daß der zweite Bremskreis weiter
hin durch den Druck des Bremskraftverstärkers beauf
schlagt werden kann und mithin nicht die gesamte Brems
anlage ausfällt.
Bei einer Umschaltventilanordnung der gattungsgemäßen
Art, deren erstes Ventil und zweites Ventil jeweils
einen Ventilsitz und ein mit diesem zusammenwirkendes
Ventilverschlußstück aufweisen, kann die Ausbildung
in der Weise getroffen sein, daß die Ventilsitze beider
Ventile in axialen Bohrungen axial in einer Gehäuseboh
rung verschiebbar gelagerter Stufenkolben ausgebildet
sind, deren größere Stirnflächen jeweils einen Einlaß
raum für das Druckfluid des ersten bzw. zweiten Fluid
druckgebers begrenzen und die durch eine gemeinsame
Feder belastet sind, daß das Ventilverschlußstück des
ersten Ventils in der axialen Bohrung des Stufenkolbens
des zweiten Ventils verschiebbar gelagert ist und mit
dem Ventilverschlußstück des zweiten Ventils nach dem
Aufsitzen auf dem Ventilsitz des ersten Ventils zur
Anlage kommt und daß der Hub der Stufenkolben derart
begrenzt ist, daß das Ventilverschlußstück des ersten
Ventils bei eingangsseitig vorhandenen Fluiddrücken
auf seinem Ventilsitz aufsitzt und das Ventilverschluß
stück des zweiten Ventils von seinem Ventilsitz stößt
und der Ventilsitz des ersten Ventils bei ausgangssei
tiger Fluiddruckentlastung vom Ventilverschlußstück
des ersten Ventils entfernt ist, und daß ein Auslaßraum
zwischen den Stufenkolben liegt. Wenn hierbei der Aus
gangsdruck der Ventilanordnung aufgrund einer Leitungs
unterbrechung bei eingeschaltetem zweitem Fluiddruck
geber abfällt, fällt auch der Eingangsdruck der Umschalt
ventilanordnung auf Seiten des ersten Fluiddruckgebers
ab, so daß die gemeinsame Feder den Stufenkolben des
ersten Ventils und damit dessen Ventilsitz vom Verschluß
stück des ersten Ventils entfernt, so daß das Verschluß
stück des zweiten Ventils nicht mehr durch das Verschluß
stück des ersten Ventils aufgestoßen und mithin das
zweite Ventil durch den Ausgangsfluiddruck des zweiten
Fluiddruckgebers gesperrt wird.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste
hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungs
beispiels näher beschrieben.
Die Zeichnung stellt schematisch einen Teil einer hydrau
lischen Zweikreis-Antiblockierbremsanlage für ein vier
rädriges Kraftfahrzeug dar, in der zwei erfindungsgemäß
ausgebildete Umschaltventilanordnungen vorgesehen sind.
Mit 1 ist ein hydraulischer Kraftverstärker bezeichnet,
durch den ein Tandem-Hauptbremszylinder 2 betätigbar
ist. Der Kraftverstärker 1 wird durch ein Bremspedal 3
betätigt und aus einer geregelten Druckfluidquelle 4
mit geregeltem Fluiddruck beaufschlagt. Bei Kraftbeauf
schlagung des Bremspedals 3 gelangt das Druckfluid aus
der geregelten Druckfluidquelle 4 in den Druckraum des
hydraulischen Kraftverstärkers 1, so daß in diesen Druck
raum ein der Betätigungskraft proportionaler Druck ent
steht.
Die beiden Stufen 5 und 6 des Tandem-Hauptbremszylinders
2 werden ebenso wie die Druckfluidquelle 4 aus einem
drucklosen Nachlaufbehälter 7 gespeist. Der Arbeitsraum
der ersten Stufe 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 2
ist über eine Leitung 8 mit einem Eingangsanschluß 9
einer Umschaltventilanordnung 10 verbunden. Desgleichen
ist der Arbeitsraum der zweiten Stufe 6 des Tandem-Haupt
bremszylinders 2 über eine Leitung 11 mit einem Eingangs
anschluß 9 einer zweiten Umschaltventilanordnung 10
verbunden. Der Arbeitsraum des Kraftverstärkers 1 ist
über eine Leitung 12 mit einem Eingang eines Magnetven
tils 13 in Form eines 3/2-Wegeventils verbunden, das
ausgangsseitig über eine Leitung 14 mit Eingangsan
schlüssen 15 der Umschaltventilanordnungen 10 verbunden
ist.
Radbremsen 16, 17, 18 und 19 jeweils für das vordere
linke (VL), das vordere rechte (VR), das hintere linke
(HL) und das hintere rechte (HR) Fahrzeugrad sind je
weils zwei von sechs elektromagnetisch durch eine nicht
dargestellte Schlupfüberwachungselektronik steuerbare
2/2-Wegeventile 20, 21, 22, 23, 24 und 25 zugeordnet,
von denen das eine 2/2-Wegeventil 20, 22 und 24 jedes
einer der Radbremsen 16 bis 19 zugeordneten Wegeventil
paares im unbetätigten Zustand geöffnet und das andere
21, 23 und 25 gesperrt ist. Ferner ist ein Ausgangsan
schluß 26 der an der Stufe 6 angeschlossenen Umschalt
ventilanordnung 10 über eine Leitung 27 und über das
2/2-Wegeventil 20 mit der Radbremse 16, der Ausgangsan
schluß 26 der mit der zweiten Stufe 5 verbundenen Um
schaltventilanordnung 10 über eine Leitung 28 und über
das 2/2-Wegeventil 22 mit der Radbremse 17 und die Aus
gangsleitung 12 über das 2/2-Wegeventil 24 mit den Rad
bremsen 18 und 19 verbunden. Die eingangsseitig mit
den Radbremsen 16 bis 19 verbundenen 2/2-Wegeventile
21, 23 und 25 sind ausgangsseitig über eine Leitung
29 mit dem Behälter 7 und mit Behälteranschlüssen 30
der Umschaltventilanordnungen 10 verbunden.
Jede Umschaltventilanordnung 10 enthält in einer Gehäuse
bohrung 31 ein erstes Ventil V 1, bestehend aus einem
Ventilsitz 32 und einem Ventilverschlußstück 33, sowie
ein zweites Ventil V 2, bestehend aus einem Ventilsitz
34 und Ventilverschlußstück 35.
Der Ventilsitz 32 ist in einer axialen Bohrung 36 eines
in der Gehäusebohrung 31 axial verschiebbaren und gegen
diese abgedichteten Stufenkolbens 37 und der Ventilsitz
34 in einer axialen Bohrung 38 eines in eine axiale
Bohrung 39 eines Stufenkolbens 40 eingesetzten Rings
41 ausgebildet. Die bohrung 38 bildet auf diese Weise
eine Fortsetzung der Bohrung 39, wobei die durch den
Ring 41 gebildete Stufe auch durch Abstufung der Bohrung
39 ausgebildet sein kann.
Der Stufenkolben 40 ist ebenfalls axial in der Gehäuse
bohrung 31 verschiebbar und gegen diese abgedichtet
gelagert.
In der Bohrung 39 ist ferner eine Hülse 42 zur Axial
sicherung des Rings 41 mit einer Nase 43 in einer Ring
nut 44 verrastet.
Das Verschlußstück 33 besteht aus einem zylindrischen
Bolzen mit konischer Spitze und einem umlaufenden Bund
45, der durch eine den Bolzen umgebende und sich
Ring 41 einerseits sowie dem Bund 45 andererseits ab
stützende Feder 46 gegen einen radial nach innen ragenden
Flansch 47 am Ausgang der Bohrung 39 gedrückt wird.
Das Ventilverschlußstück 33 hat ferner einen Schaft
48, der in die Bohrung 38 bis in die unmittelbare Nähe
des als Kugel ausgebildeten und auf seinem Ventilsitz
34 aufsitzenden Ventilverschlußstücks 35 ragt. Das Ven
tilverschlußstück 35 ist ebenfalls durch eine in der
Hülse 42 angeordnete Feder 49 belastet, die sich an
einem nach innen ragenden Flansch 50 der Hülse 42 ab
stützt.
Der Einlaßanschluß 9 mündet in einen Einlaßraum 51,
der durch die größte Stirnfläche 52 des Stufenkolbens
37 begrenzt ist. Desgleichen mündet der Eingangsanschluß
15 in einen Einlaßraum 53, der durch die größte Stirn
fläche 54 des Stufenkolbens 40 begrenzt ist. Die klei
nere Stirnfläche 55 des Stufenkolbens 40 ist der klein
sten Stirnfläche 56 des Stufenkolbens 37 zugekehrt,
wobei beide Stirnflächen 55 und 56 einen mit dem Aus
gangsanschluß 26 verbundenen Auslaßraum 57 begrenzen
und durch eine gemeinsame Druckfeder 58 belastet sind.
Der Hub des Stufenkolbens 37 ist einerseits durch eine
Stufe 59 der Gehäusebohrung 31 auf Seiten der größeren
Stirnfläche 52 des Stufenkolbens 37 und andererseits
durch eine Stufe 60 der Gehäusebohrung 31 begrenzt,
an denen die größere Stufe des Stufenkolbens 37 jeweils
zur Anlage gebracht wird.
Der Hub des Stufenkolbens 40 ist ebenfalls durch eine
Stufe 61 (oder den Boden) der Gehäusebohrung 31 auf
Seiten der größeren Stirnfläche 54 und andererseits
durch eine Stufe 62 der Gehäusebohrung 31 begrenzt,
an denen die größere Stufe des Stufenkolbens 40 einer
seits über einen in die Sicherungshülse 42 bis gegen
das Verschlußstück 35 ragenden Anschlagbolzen oder Ab
standshalter 63 und andererseits direkt zur Anlage ge
bracht wird.
Die Hubbegrenzungen sind so gewählt, daß bei Anlage
des Stufenkolbens 40 an der Stufe 62 das Ventil V 1 nur
geschlossen ist, wenn der Stufenkolben 37 an der Stufe
60 anliegt.
Die Stirnfläche 52 des Stufenkolbens 37 ist größer als
die Stirnfläche 54 des Stufenkolbens 40.
Bei einer normalen Bremsung, bei der die Schlupfüber
wachungselektronik an keinem Rad einen Schlupf fest
stellt, so daß sie nicht anspricht, behalten alle magne
tisch betätigbaren, durch die Schlupfüberwachungs
elektronik individuell gesteuerten Wegeventile 13 und
20-25 ihre dargestellte Ruhelage bei. In dieser Lage
wird den Hinterradbremsen 18 und 19 Druckfluid aus dem
Kraftverstärker 1 über die Leitung 12 und über das Wege
ventil 24 zugeführt. Die Druckfluidzuführung über das
Magnetventil 13 in die Einlaßräume 53 der Umschaltventil
anordnungen 10 ist unterbrochen, so daß die Einlaßräume
53 drucklos und die Einlaßräume 51 aus den Arbeitsräumen
der Stufen 5 und 6 des Tandem-Hauptbremszylinders 2
mit Druckfluid beaufschlagt werden. Die Stufenkolben
37 wandern daher aus der dargestellten Lage gegen die
Kraft der Feder 58 bis gegen die Stufen 60, während
die Stufenkolben 40 durch die Kraft der Federn 58 und
den in den Auslaßräumen 57 herrschenden Druck in die
dargestellte Lage gedrückt werden, in der die Ventilver
schlußstücke 35 durch die Anschlagbolzen 63 gegen ihren
Ventilsitz 34 gedrückt werden. In dieser Lage können
die Ventilverschlußstücke 33 nicht auf ihrem Ventilsitz
32 aufsitzen, so daß die Durchgänge der Umschaltventil
anordnungen 10 zwischen ihren Eingangsanschlüssen 9
und ihren Ausgangsanschlüssen 26 freigegeben sind. Den
vorderen Radbremsen 16 und 17 wird daher Druckfluid
jeweils aus den Arbeitsräumen der Stufen 5 und 6 des
Tandem-Hauptbremszylinders 2 über die Umschaltventilan
ordnungen 9 und die zugeordneten Wegeventile 20 und
22 zugeführt.
Wenn jetzt die Schlupfüberwachungselektronik einen
Schlupfzustand bei einem Vorderrad des Fahrzeugs fest
stellt, schaltet sie das Magnetventil 13 um, so daß
den Einlaßräumen 53 der Umschaltventilanordnungen 10
geregelter Druck aus dem Arbeitsraum des Kraftverstär
kers 1 über die Leitung 12, das Magnetventil 13, die
Leitung 14 und die Eingangsanschlüsse 15 zugeführt wird.
Der Kraftverstärker 1 und das Magnetventil 13 wirken
daher in bezug auf die Umschaltventilanordnungen 10
wie ein ein- und ausschaltbarer Fluiddruckgeber für
geregelten Fluiddruck. Durch die Beaufschlagung der
Einlaßräume 53 der Umschaltventilanordnungen 10 mit
Druckfluid werden die Stufenkolben 40 und mit ihnen
die Ventilverschlußstücke 33 gegen die Kraft der Feder
58 in Richtung auf die Stufenkolben 37 verschoben, so
daß die Ventilverschlußstücke 33 auf den Ventilsitzen
32 aufsitzen, weil die Stufenkolben 37 unter dem weiter
hin in den Einlaßräumen 51 herrschenden Druck an den
Stufen bzw. Schultern 60 anliegend gehalten werden.
Gleichzeitig werden die Ventilverschlußstücke 35 durch
die Ventilverschlußstücke 33 von ihren Sitzen 34 gesto
ßen, so daß nunmehr die Durchgänge zwischen den Eingangs
anschlüssen 15 und den Ausgangsanschlüssen 26 freigege
ben, dagegen die Durchgänge zwischen den Eingangsan
schlüssen 9 und den Ausgangsanschlüssen 26 gesperrt
sind. Der geregelte Fluiddruck kann daher über die Um
schaltventilanordnungen 10 und die Leitungen 27 und
28 sowie das betreffende der Wegeventile 20 und 22 der
betreffenden Vorderradbremse 16 oder 17 zugeführt werden.
Danach können die betreffenden der Wegeventile 20 bis
23 bei andauerndem Schlupf in der üblichen Weise ab
wechselnd ein- und ausgeschaltet werden, um den Brems
druck weiter zu reduzieren.
Wenn während einer normalen Bremsung ein Leitungsbruch
beispielsweise zwischen dem Arbeitsraum der Stufe 5
des Hauptbremszylinders 2 und der Radbremse 17, insbeson
dere zwischen dem Wegeventil 22 und der Radbremse 17,
auftritt, wobei ein Leitungsbruch vor den Wegeventilen
weniger kritisch ist, weil in der Praxis zumeist alle
Ventile und ihre Verbindungsleitungen sowie ihre Ein
gangsleitungen in einem gemeinsamen Gehäuseblock ausge
bildet sind, kann sich in dem betreffenden Einlaßraum
51 kein Druck aufbauen. Der betreffende Stufenkolben
37 behält daher seine dargestellte Lage bei, so daß
auch dann, wenn nunmehr ein Schlupf in dem anderen noch
unversehrten Bremskreis festgestellt wird, der über
die Leitung 14 zugeführte geregelte Druck nicht über
das zweite Ventil V 2 abgebaut wird, weil das Ventilver
schlußstück 33 des in dem defekten Bremskreis liegenden
ersten Ventils V 1 nicht auf seinem Ventilsitz 32 aufsit
zen und mithin das Ventilverschlußstück 35 nicht aufsto
ßen kann. In dem unversehrten Bremskreis kann daher
weiterhin eine Antischlupfregelung erfolgen.
Claims (2)
1. Umschaltventilanordnung zum Umschalten des Eingangs
eines Fluiddrucknehmers vom Ausgang eines ersten
Fluiddruckgebers auf den Ausgang eines zweiten Fluid
druckgebers beim Einschalten des zweiten Fluiddruck
gebers, insbesondere für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen,
mit einem ersten Ventil, das beim Einschalten des
zweiten Fluiddruckgebers die Verbindung zwischen
dem ersten Fluiddruckgeber und dem Fluiddrucknehmer
sperrt, und mit einem zweiten Ventil, das die Verbin
dung vom zweiten Fluiddruckgeber zum Fluiddrucknehmer
beim Einschalten des zweiten Fluiddruckgebers frei
gibt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil
(V 2) bei fluiddruckentlastetem erstem Ventil (V 1)
und Fluiddruckbelastung des zweiten Ventils (V 2)
seine Sperrstellung einnimmt.
2. Umschaltventilanordnung nach Anspruch 1, bei der
das erste Ventil (V 1) und das zweite Ventil (V 2)
jeweils einen Ventilsitz (32; 34) und ein mit diesem
zusammenwirkendes Ventilverschlußstück (33; 35) auf
weisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze
(32, 33) beider Ventile (V 1, V 2) in axialen Bohrungen
(36, 39) axial in einer Gehäusebohrung (31) verschieb
bar gelagerter Stufenkolben (37, 40) ausgebildet
sind, deren größere Stirnflächen (52, 54) jeweils
einen Einlaßraum (51) für das Druckfluid des ersten
bzw. zweiten Fluiddruckgebers (5; 1, 13) begrenzen
und die durch eine gemeinsame Feder (58) belastet
sind, daß das Ventilverschlußstück (33) des ersten
Ventils (V 1) in der axialen Bohrung (39) des Stufen
kolbens (40) des zweiten Ventils (V 2) verschiebbar
gelagert ist und mit dem Ventilverschlußstück (35)
des zweiten Ventils (V 2) nach dem Aufsitzen auf dem
Ventilsitz (32) des ersten Ventils (V 1) zur Anlage
kommt und daß der Hub der Stufenkolben derart be
grenzt ist, daß das Ventilverschlußstück (33) des
ersten Ventils (V 1) bei eingangsseitig vorhandenen
Fluiddrücken auf seinem Ventilsitz (32) aufsitzt
und das Ventilverschlußstück (35) des zweiten Ventils
(V 2) von seinem Ventilsitz (34) stößt und der Ventil
sitz (32) des ersten Ventils (V 1) bei ausgangsseiti
ger Fluiddruckentlastung vom Ventilverschlußstück
(33) des ersten Ventils (V 1) entfernt ist, und daß
ein Auslaßraum (57) zwischen den Stufenkolben (37,
40) liegt.
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