DE3607693A1 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die US-PS 39 89 063 ist eine für eine Blockierschutz­ bremsanlage geeignete Ventilanordnung bekannt, die zwei nacheinander betätigbare Ventile mit Ventilsitzen und Ven­ tilkugeln enthält und einen Elektromagnet mit einem Anker und wenigstens eine an diesem angreifende Rückstellfeder und wenigstens eine Barrierefeder besitzt. Durch Beauf­ schlagen einer Spule des Elektromagnets mit zwei unter­ schiedlich hohen Stromstärken ist es möglich, einen soge­ nannten Hauptzylinderanschluß der Ventilanordnung zu ver­ schließen und dadurch von einem Radbremseanschluß zu tren­ nen oder diesen Radbremseanschluß mit einem Druckentla­ stungsanschluß zu verbinden. Ein am Radbremseanschluß herrschender Druck kann beispielsweise konstant gehalten werden, auch wenn am Hauptzylinderanschluß ein höherer Druck herrscht, beispielsweise infolge einer verstärkten Bremspedalbetätigung. Wird das Druckkonstanthalten im Radbremseanschluß beendet durch Umschalten der Ventilan­ ordnung, so daß der im Hauptzylinderanschluß herrschende Druck sich unbehindert in den Radbremseanschluß fort­ pflanzt, so entstehen in der zugeordneten Radbremse ge­ gebenenfalls nachteilig schnelle Bremsdruckanstiege, die zu nachteilig starker Überbremsung eines zugeordneten Rades führen können.

Bei einer durch die US-PS 41 41 595 (Fig. 3) bekannten Bremsanlage ist zur Vermeidung von nachteilig schnellen Bremsdruckanstiegen im Blockierschutzfall eine Ventilan­ ordnung mit einer eingebauten Drossel vorgesehen. Diese Drossel, die in einer bestimmten Schaltstellung der Ven­ tilanordnung wirksam ist, verhindert nachteilig schnelle Bremsdruckanstiege nach Bremsdruckabsenkungen, die zum Zwecke der Blockierverhinderung durchgeführt wurden. Die US-PS 41 41 595 offenbart keine konstruktiven Einzelhei­ ten für die praktische Ausgestaltung einer Ventilanord­ nung mit einer eingebauten Drossel.

Vorteile der Erfindung

Die Ventilanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sie eine ge­ wünschte Verzögerung von automatischen Bremsdruckan­ stiegen in einer raumsparenden Bauweise bei geringem technischen Aufwand ermöglicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Ventilanordnung möglich. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 geben eine für Fahrzeugbremsanlagen vorteilhafte Kombination an. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 haben bei­ spielsweise innerhalb einer Fahrzeugbremsanlage den Vor­ teil, daß dann, wenn der angesprochene Anschluß mit ei­ nem Bremsdruckgeber verbunden ist, in technisch einfa­ cher Weise eine Steuerung der Anstiegsgeschwindigkeiten von Bremsdrücken in wenigstens einer Radbremse in Ab­ hängigkeit von Druckunterschieden zwischen dem Hauptzy­ linderanschluß und dem Radbremseanschluß erfolgt. Hier­ bei genügt zur Strombeaufschlagung des Elektromagnets ein in herkömmlicher Weise ausgebildetes Steuergerät, wie es beispielsweise bei der vorbekannten Ventilanord­ nung gemäß der US-PS 39 89 063 verwendet wird. Die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 ergeben eine vor­ teilhafte Ausgestaltung der Ventilanordnung. Die kenn­ zeichnenden Merkmale der Ansprüche 5 und 6 haben den Vorteil, daß die Anpassung von Durchsatzmengen an vor­ gegebene Erfordernisse möglich ist, wobei die Merkmale des Anspruchs 6 eine preiswerte Lösung angeben. Die kennzeichnenden Merkmale des Ansprüchs 7 haben den Vor­ teil, daß eine Entlüftung der Ventilanordnung in einfa­ cher Weise möglich ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilan­ ordnung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Ventilan­ ordnung, Fig. 2 einen ersten Längsschnitt durch die Ven­ tilanordnung gemäß der Fig. 1 und Fig. 3 einen zweiten Längsschnitt durch die Ventilanordnung gemäß der Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Ventilanordnung 2 hat ein Gehäuse 3, das zusammen mit einer Spule 4 einen Elektromagnet 5 bildet, einen in dem Elektromagnet 5 beweglichen Anker 6, zwei Rückstellfedern 7, 8, eine Barrierefeder 9 und drei im Gehäuse 3 unterge­ brachte Ventile 10, 11 und 12.

Zu den Ventilen 10 und 11 gehört eine von einer oberen Stirnseite 3 a vom Gehäuse 3 ausgehende Anschlußmulde 13. Diese Anschlußmulde 13 steht über ein Verbindungsstück 14 mit einem sogenannten Bremsdruckgeberanschluß 15 in Verbindung. Je nach Ausführungsart einer nicht darge­ stellten Blockierschutzbremsanlage kann dieser Brems­ druckgeberanschluß 15 mit einem Bremsdrucksteuerventil oder einem Hauptbremszylinder und einer Rückförderpumpe bzw. einer Bremsdruckeinspeisevorrichtung verbunden sein. Von der Anschlußmulde 13 gehen zwei parallel aus­ gerichtete Kammern 16 und 17 aus, die an Ventilsitzen 18, 19 enden. Von den Ventilsitzen 18, 19 führen Verbin­ dungsbohrungen 20, 21 zu einer Ankerkammer 22. Der Anker 6 ist innerhalb dieser Ankerkammer 22 verschiebbar. Ge­ genüberliegend zu diesen Ventilen 10, 11 und 12 ist das Gehäuse 3 mittels eines Magnetkerns 23 verschlossen. Die Ventile 10 und 11 besitzen als Kugeln ausgebildete Ven­ tilelemente 24 und 25. Innerhalb der Kammern 16 und 17 sind Schließfedern 26 und 27 angeordnet, die die Ventil­ elemente 24 und 25 in Richtung ihrer Ventilsitze 18 und 19 belasten. Die Ventile 10 und 11 wirken infolge der Schließfedern 26 und 27 als Rückschlagventile, wenn in den Verbindungsbohrungen 20 und 21 höhere Drücke herr­ schen als in den Kammern 16 und 17 und wenn keine später beschriebenen Öffnungskräfte die Ventilelemente 24 und 25 anheben. Die Kammern 16 und 17 sind teilweise mittels Ringscheiben 28 und 29 verschlossen. An diesen Ringschei­ ben 28 und 29 stützen sich die Schließfedern 26 und 27 ab. Die Ringscheiben 28 und 29 sind beispielsweise durch Verstemmen in ihrer dargestellten Lage gesichert. Die Ringscheiben 28 und 29 haben Löcher 30 und 31, die je nach ihrem Durchmesser mehr oder weniger ausgeprägt als Drosselöffnungen dienen.

In der Verlängerung der Längsachse der Verbindungsbohrung 20 ist ein in Form eines Öffnungsstößels 32 ausgebildetes Koppelelement ausgerichtet, das starr mit dem Anker 6 ver­ bunden ist. In der Verlängerung der Längsachse der Verbin­ dungsbohrung 21 befindet sich ebenfalls ein Koppelelement, das in Form eines Öffnungsstößels 33 ausgebildet ist. Die­ ser Öffnungsstößel 33 taucht längsverschiebbar in eine im Anker 6 befindliche Führungsbohrung 34 ein. Diese Führungs­ bohrung 34 nimmt zusätzlich eine Feder 35 in vorgespannten Zustand auf, die gegen einen am Öffnungsstößel 33 angeord­ neten Bund 36 drückt. Eine am Ende 37 des Ankers 6 befe­ stigte Lochscheibe 38 dient als ein Anschlag für den Bund 36, so daß dieser nicht infolge der Kraft der Feder 35 aus dem Anker 6 herausgeschoben wird.

Das Ventil 12 besteht aus einem von der Ankerkammer 22 aus­ gehenden Ventilsitz 39 und einem zugeordneten Ventilelement 40, das in Form einer Kugel ausgebildet ist, und einem stan­ genförmigen Koppelelement 41. Vom Ventilsitz 39 geht eine Verbindungsbohrung 42 aus, die über weitere Bohrungen 43 und 44 mit einer Anschlußmulde 45 in Verbindung steht. Die Anschlußmulde 45 gehört zu einem sogenannten Entlastungs­ anschluß, der je nach Ausgestaltung der zugeordneten Brems­ anlage beispielsweise mit einem Rücklaufbehälter oder di­ rekt mit einer Rückförderpumpe verbunden sein kann.

Von der Ankerkammer 22 geht eine weitere Bohrung 46 aus, die an einer Anschlußmulde 47 endet. Diese Anschlußmulde 47 gehört beispielsweise zu einem Radbremseanschluß 48.

Das stangenartige Koppelelement 41 ist durch die Loch­ scheibe 38 hindurchgeführt und besitzt innerhalb des Ankers 6 einen Bund 49. Koaxial zu dem Koppelelement 41 besitzt der Anker 6 eine Aufnahmebohrung 50 für die Barrierefeder 9 und einen Anschlagring 51, der inner­ halb der Aufnahmebohrung 50 verschiebbar ist und einen ringförmigen Ansatz 52 hat, der sich zwischen der Bar­ rierefeder 9 und dem Bund 49 befindet. Zwischen den Anschlagring 51 und die Lochscheibe 38 ist ein Distanz­ ring 53 eingelegt. An die Aufnahmebohrung 50 schließt sich eine Bohrung 54 an, die einen kleineren Durchmesser als die Aufnahmebohrung 50 hat. Durch diese Bohrung 54 erstreckt sich ein relativ zum Anker 6 verschiebbarer Stößel 55, der innerhalb der Aufnahmebohrung 50 einen Bund 56 aufweist. Der Bund 56 bildet ein Widerlager, das relativ zum Anschlagring 51 beweglich ist. Auf dem Bund 56 stützt sich die Barrierefeder 9 ab. In der Grundstel­ lung des Ankers 6 hat der Stößel 55 einen Abstand von dem Magnetkern 23, der in einer später beschriebenen Weise für diesen Stößel 55 ein Widerlager bildet. An die Bohrung 54 schließt sich eine Aufnahmebohrung 57 an, die einen größeren Durchmesser als die Bohrung 54 hat und die Rückstellfeder 7 aufnimmt. Die Rückstellfeder 7 ist als Schraubenfeder ausgebildet und in vorgespannten Zu­ stand eingebaut, wobei sie sich auf der Rückstellfeder 8 abstützt, die ihrerseits an dem Magnetkern 23 anliegt. Die Rückstellfeder 8 ist in Form einer Tellerfeder aus einem antimagnetischen Werkstoff hergestellt. In der dar­ gestellten Grundstellung des Ankers 6 befindet sich ein Abstand zwischen diesem Anker 6 und der Rückstellfeder 8. Die Barrierefeder 9 und die Rückstellfeder 7 sind so ab­ gestimmt, daß in der gezeichneten Grundstellung des An­ kers 6 das Ventilelement 40 an dem Ventilsitz 39 und der Anschlagring 51 an dem Distanzring 53 anliegt, der seiner­ seits gegen die Lochscheibe 38 drückt. Zwischen dem Kop­ pelelement 41 und dem Stößel 55 befindet sich eine vorge­ spannte Feder 9 a.

Die Längen der Öffnungstößel 32 und 33 sind so gewählt, daß in der gezeichneten Grundstellung des Ankers 6 die Ventilelemente 24 und 25 von ihren Ventilsitzen 18 bzw. 19 gegen die Kräfte der Schließfedern 26 und 27 abge­ hoben sind. Dabei sind die Schließfeder 27 und die Fe­ der 35 so aufeinander abgestimmt, daß dann, wenn in der Anschlußmulde 13 und in dem Ankerraum 22 der gleiche Druck herrscht, der Bund 36 des Öffnungsstößels 33 an der Lochplatte 38, die in bereits erwähnter Weise als Anschlag dient, anliegt.

Ausgehend von der dargestellten stromlosen Grundstellung bewirkt eine Beaufschlagung der Spule 4 mit einer ersten Stromstärke, daß der Anker sich in Richtung des Magnet­ kerns 23 bewegt bis der Stößel 55 auf die tellerartige Rückstellfeder 8 trifft. Dabei werden die Öffnungsstö­ ßel 32 und 33 in Richtung des Magnetkerns 23 bewegt, so daß sich unter Einwirkung der Schließfedern 26 und 27 die Ventilelemente 24 und 25 auf ihre Ventilsitze 18 und 19 setzen. Dabei hält eine Feder 9 a, die in Richtung des Ventilsitzes 39 drückt und sich auf dem Stößel 55 ab­ stützt, das Ventil 12 geschlossen. Das bereits erwähnte Spiel des Bundes 49 zwischen dem Ansatz 52 und dem Di­ stanzring 53 ermöglicht es der Feder 9 a, die gewünschte Schließkraft auf das Koppelelement zu übertragen. Dadurch ist der Ankerraum 22 gegenüber dem Bremsdruckgeberanschluß 15 und der Anschlußmulde 45 abgesperrt. Der Ankerraum 22 ist nun also nur noch mit der Anschlußmulde 47, die bei­ spielsweise einem Radbremseanschluß 48 zugeordnet ist, verbunden.

Bei Beaufschlagung der Spule 4 mit einem zweiten stärke­ ren Strom drückt der Anker 6 die Rückstellfeder 7 weiter zusammen, und drückt dabei- auch schließlich die Rück­ stellfeder 8 weitgehend flach. Dabei überwindet der An­ ker 6 auch die Kraft der vorgespannten Barrierefeder 9, so daß die mit dem Anker 6 verbundene Lochscheibe 38 über den Distanzring 53 auf den Bund 49 wirkt, dabei die Kraft der Feder 9 a überwindet, und dadurch über das stan­ genförmige Koppelelement 41 das Ventilelement 40 von sei­ nem Ventilsitz 39 wegzieht. Dadurch wird der Ankerraum 22 mit der Anschlußmulde 45 verbunden. Herrscht innerhalb des Ankerraums 22 ein Druck, so kann dieser durch die Boh­ rungen 42, 43 und 44 entweichen mit der Folge, daß in der Ankerkammer 22 und folglich auch im Radbremseanschluß 48 der Druck absinkt. Das beschriebene Öffnen des Ventils 12, zu dem der Ventilsitz 39 gehört, wird typischer Weise vor­ genommen, wenn bei Verwendung der beschriebenen Ventilan­ ordnung 2 in einer Fahrzeugbremsanlage Radblockiergefahr besteht. Die beschriebene Druckabsenkung bewirkt eine Be­ seitigung der Radblockiergefahr.

Nach Beendigung der Radblockiergefahr kann durch Abschal­ ten der Beaufschlagung der Spule 4 Druck in die Ankerkam­ mer 22 eingeleitet werden. Dazu ist ein Druck in der An­ schlußmulde 13 erforderlich. Dieser Druck wird in bereits angedeuter Weise von einem Bremsdruckgeber bereitgestellt. Es sei zunächst angenommen, daß dieser Druck deutlich über dem im Ankerraum 22 verbliebenen Druck liegt. Dann hat das Abschalten der Beaufschlagung der Spule 4 die Wir­ kung, daß durch Zurückkehren des Ankers in seine gezeich­ nete Ausgangsstellung der starr mit dem Anker 6 verbundene Öffnungsstößel 32 das Ventil 10 öffnet. Infolge einer Ab­ stimmung der Schließfeder 27 gegenüber der Feder 35 reicht wegen der Beaufschlagung des Ventilelements 25 mit dem er­ wähnten Druck aus der Anschlußmulde 13 die Kraft der Fe­ der 35 nicht aus, zusätzlich noch die durch die genannte Beaufschlagung erzeugte Schließkraft des Ventilelements 25 zu überwinden. Infolgedessen wird Druckmittel aus der Anschlußmulde 13 lediglich durch das Ventil 10 hindurch in den Ankerraum 22 und von dort aus zur Radbremse strö­ men. Erst wenn ein Druckunterschied zwischen dieser An­ schlußmulde 13 und dem Ankerraum 22 genügend weit abge­ sunken ist, was in der Praxis dem Ende der Blockierschutz­ regelung entspricht, ist die Feder 35 im Stande, das Ven­ tilelement 25 von seinem Ventilsitz 19 abzuheben. Dies be­ wirkt, daß dann ein zusätzlicher Durchströmquerschnitt für Druckmittel zwischen der Anschlußmulde 13 und dem Anker­ raum 22 zur Verfügung steht. Es ist erkennbar, daß infolge der Gestaltung der Ventilanordnung 2 bei den üblichen Druckunterschieden während einer Blockierschutzregelung Bremsdruckanstiege verlangsamt werden, wogegen bei nie­ drigen Druckunterschieden zwischen der Anschlußmulde 13 und dem Ankerraum 22 eine demgegenüber weitgehend unge­ drosselte Durchströmung der Ventilanordnung 2 stattfindet. Infolgedessen ist es möglich, relativ unbehindert Brems­ drücke in Radbremsen aufzubauen bei Betätigung des Brems­ druckgebers beispielsweise mittels eines Bremspedals.

Wie bereits angedeutet, dient das Ventil 11 dazu, möglichst große Druckmittelmengen bei Normalbremsungen durch die Ven­ tilanordnung 2 strömen und den vom Fahrer gewünschten Bremsdruck ohne Verzögerung im Rad wirksam werden zu las­ sen. Infolgedessen ist ein in der zugeordneten Ringscheibe 29 angeordnetes Loch 31 so groß ausgebildet, daß der ver­ bleibende Ringquerschnitt im wesentlichen nur noch zur Abstützung der Schließfeder 27 dient. Dagegen ist der Durchmesser des in der Ringscheibe 28 angeordneten Lochs 30 so eng gewählt, daß auch bei hohem Druckunterschied zwi­ schen der Anschlußmulde 13 und dem Ankerarm 22 lediglich ein in gewünschter Weise langsamer Druckanstieg in der zu­ geordneten Radbremse stattfindet. Die Größe des Ventil­ elements 24, des Ventilsitzes 18 und eines lichten Quer­ schnitts zwischen der Verbindungsbohrung 20 und dem Öff­ nungsstößel 32 sind so gewählt, daß bei groß ausgebilde­ ten Loch 30 ein erwünschter Mindestdurchsatz von Druck­ mittel zustande kommt. Die Drosselung wird also vorzugs­ weise durch Ausbildung der Ringscheibe 28 als Drossel be­ wirkt. Eine Anpassung an erforderliche Druckmitteldurch­ sätze je Zeiteinheit ist dann beispielsweise durch Aus­ tauschen der Ringscheibe 28 gegen eine mit einem anderen Lochdurchmesser möglich.

Der Grundgedanke der Erfindung ist, wie aus der Beschrei­ bung entnehmbar ist, auf die Beeinflussung von Druckan­ stiegsgeschwindigkeiten in einem Druckempfänger, der bei­ spielsweise die mehrfach erwähnte Radbremse sein kann, ausgerichtet. Zur Anwendung des genannten Grundgedankens ist es deshalb nicht erforderlich, ein Druckabsenkventil 12 in die Ventilanordnung 2 einzubeziehen. Gemäß dem Stand der Technik kann nämlich ein solches zum Druckab­ senken bestimmtes Ventil 12 außerhalb der Ventilanordnung als separates Ventil angeordnet werden. Hierfür gibt es Beispiele im Stand der Technik.

Die Ventilanordnung 2 ist in den Fig. 2 und 3 in ihrer Einbau- und Gebrauchslage dargestellt. Das heißt, daß die Anschlußmulden 13, 45 und 47 und die Ventile 10, 11 und 12 sich oberhalb der Ankerkammer 22 befinden. Dies hat den Vorteil, daß beim Füllen der Ankerkammer 22 mit Druckmit­ tel ohne komplizierte konstruktive Maßnahmen eine Entlüf­ tung durchführbar ist.

Claims (7)

1. Ventilanordnung mit wenigstens zwei Anschlüssen, insbe­ sondere für eine Blockierschutzbremsanlage, mit einem mit unterschiedlichen Stromstärken beaufschlagbaren Elektroma­ gnet, mit einem Anker und wenigstens einer Rückstellfeder und einer Barrierefeder und mit Ventilen, die aus Ventil­ sitzen und relativ zu diesen beweglichen Ventilelementen bestehen, die über Koppelelemente von dem Anker und seiner Rückstellfeder steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit einem der Anschlüsse (13, 15) verbundene Ventile (10, 11) nach Art von mittels Schließfedern (26, 27) schließbaren Rückschlagventilen ausgebildet und in Paral­ lelanordnung so ausgerichtet sind, daß sie relativ zu die­ sem Anschluß (13, 15) die gleiche Öffnungsrichtung haben, und daß die Koppelelemente (32, 33, 35, 36) so ausgebildet sind, daß die Ventilelemente (24, 25) der beiden Ventile (10, 11) nacheinander von ihren Ventilsitzen (18, 19) ab­ hebbar sind.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu den beiden Ventilen (10, 11) gehörende Anschluß (13, 15) einer Bremsdruckquelle zugeordnet ist, und daß die Ventile (10, 11) so ausgerichtet sind, daß sie mittels Druckmitteldruck in Richtung zur Bremsdruckquelle öffenbar sind.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Koppelelement (32) des einen Ventils (10) als ein starr am Anker (6) befestigter Öffnungsstößel (32) ausgebildet ist, und daß das Koppelelement (33) des ande­ ren Ventils (11) als ein relativ zum Anker (6) verschieb­ barer Öffnungsstößel (33) ausgebildet ist, der mittels ei­ ner vom Anker (6) getragenen vorgespannten Feder (35) in Richtung des Ventilelements (25) dieses Ventils (11) be­ lastet ist, wobei die Kraft der vorgespannten Feder (35) stärker ist als diejenige der zugeordneten Schließfeder (27), die auf das Ventilelement (25) wirkt.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Ventilsit­ zen (18, 19) und dem gemeinsamen Anschluß (13, 15) vorge­ sehene Kammern (16, 17), die die beweglichen Ventilele­ mente (24, 25) und die Schließfedern (26, 27) aufnehmen, mittels Ringscheiben (28, 29), an denen sich die Schließ­ federn (26, 27) abstützen, teilweise verschlossen sind.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der beiden Ven­ tile (10, 11) eine Drossel (30, 31) zugeordnet ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens eine der Ringscheiben (28, 29) als eine dem jeweiligen Ventil (10, 11) zugeordnete Drossel ausgebildet ist.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß deren Ventile (10, 11, 12) ober­ halb eines den Anker (6) beweglich aufnehmenden Ankerrau­ mes (22) angeordnet sind.