DE3542961A1 - Umschaltventilanordnung - Google Patents

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.