DE3615154A1 - Bremsdruckregelventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsdruckregelventilanordnung für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Einlaßraum für ungeregelten Druck und ein Auslaßraum für den geregelten Druck ausgebildet sind, einem dazwischen geschalteten, bei einem vorgebbaren Schaltdruck schließenden Regelventil und einem funktionsmäßig parallelgeschalteten Rückschlagventil, das aufgrund einer Druckverminderung im Einlaßraum gegen eine Schließkraft öffnet, wobei das Regelventil einen Stufenkolben mit einem die kleinere Kolbenstufe dicht umgebenden Ventilverschlußstück und als Ventilsitz eine gegen das Ventilgehäuse abgedichtete, von der kleineren Kolbenstufe unter Freilassung eines Durchgangskanals durchsetzte Hülse aufweist und wobei die größere Kolbenstufe in einer Bohrung einer Wand des Einlaßraums abgedichtet geführt und der Stufenkolben durch eine Kraft in Öffnungsrichtung des Regelventils belastet ist.

Bei einer bekannten Bremsdruckregelventilanordnung dieser Art, wie sie zum Beispiel in der DE-OS 29 30 476 oder der DE-PS 32 04 408 angegeben ist, tritt bei Absenkung des ungeregelten Eingangsdrucks, nachdem der Schaltdruck des Regelventils überschritten wurde, eine verhältnismäßig große Hysterese auf, das heißt der Ausgangsdruck nimmt bis herab zum Schaltdruck mit einer geringeren Steigung als bei der Zunahme des Eingangsdrucks ab. Eine solche Bremsdruckregelventilanordnung ist daher nicht in Bremsanlagen mit Antiblockiersystem (ABS) als lastabhängiger Antiblockierbremskraftregler geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdruckregelventilanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die Hysterese vermindert ist.

In der älteren (nicht vorveröffentlichten) deutschen Patentanmeldung P 34 41 752.4 ist eine Lösung angegeben, bei der parallel zu dem als Regelkolben wirkenden Stufenkolben ein zweiter Kolben im Ventilgehäuse eingebaut ist.

Die nunmehr vorgeschlagene Lösung besteht darin, daß die Hülse axial verschiebbar gelagert, durch den Stufenkolben gegen eine Federkraft in Richtung auf das Ventilverschlußstück mitnehmbar und durch die Federkraft in Richtung auf einen gehäusefesten Anschlag belastet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Bremsdruckregelventilanordnung und die

Fig. 2 bis 4 mögliche Druckregelkennlinien der Bremsdruckregelventilanordnung nach Fig. 1.

Die Bremsdruckregelventilanordnung nach Fig. 1 hat ein Ventilgehäuse 1 mit einer Anschlußbohrung 2 für einen Hauptbremszylinder und die Vorderradbremsen einer hydraulischen Bremsanlage und mit einer Anschlußbohrung 3 für die Hinterradbremsen der Fahrzeugbremsanlage. Die Anschlußbohrungen 2 und 3 enden in einer mehrfach abgestuften Bohrung 4 des Gehäuses 1, bei der es sich um eine Sackloch-Bohrung handelt. In die Bohrung 4 sind eine erste Hülse 5 eingesetzt und eine zweite Hülse 6 eingeschraubt und mittels Dichtungen 7 und 8 gegen das Ventilgehäuse 1 abgedichtet. Die zweite Hülse 6 liegt an der ersten Hülse 5 und diese wiederum an einem Anschlag 9 des Ventilgehäuses 1 an.

In der zweiten Hülse 6 ist ein als Regelkolben wirkender Stufenkolben 10 verschiebbar angeordnet und mittels einer Dichtmanschette 12 gegen diese abgedichtet. Die zweite Hülse 6 und die Dichtmanschette 12 bilden eine Begrenzungswand für einen Einlaßraum 13, der durch eine radiale Öffnung 14 in der zweiten Hülse 6 mit der Anschlußbohrung 2 verbunden ist.

In der ersten Hülse 5 ist eine dritte Hülse 16 axial verschiebbar gelagert und durch eine Dichtungsmanschette 17 gegen die erste Hülse 5 abgedichtet.

Der Stufenkolben 10 hat eine größere Kolbenstufe 18, die in einer axialen Bohrung der Hülse 6 gelagert ist, und eine kleinere, die dritte Hülse 16 axial durchsetzende Kolbenstufe 19, wobei die größere Kolbenstufe 18 mit ihrer Schulter an der einen Stirnseite der dritten Hülse 16 anliegt und die kleinere Kolbenstufe 19 einen Durchgangskanal 20 zwischen sich und der dritten Hülse 16 freiläßt. Der Durchgangskanal 20 steht über radiale Kanäle 21 in der dritten Hülse 16 mit dem Einlaßraum 13 in Verbindung.

Auf dem freien Ende der kleineren Kolbenstufe 19 ist eine im wesentlichen becherförmig ausgestaltete Kappe 22 befestigt, deren Boden einen Auslaßraum 23 begrenzt.

In der becherförmigen Kappe 22 ist ein im wesentlichen zylindrisches elastisches Ventilverschlußstück 24 angeordnet, das am Kappenboden und an der Kappenwandung anliegt und durch einen sich axial von der Innenseite des Kappenbodens nach innen in die Kappe 22 erstreckenden zylindrischen Fortsatz in einem radialen Abstand von der kleineren Kolbenstufe 19 gehalten wird. Im Kappenboden befindet sich eine axial durchgehende Bohrung 25, die einerseits über radiale Kanäle 26 mit dem Auslaßraum 23 und andererseits über axiale, in der Zeichnung nicht dargestellte Kanäle mit dem Inneren der Kappe 22 verbunden ist. Das Ende der kleineren Kolbenstufe 19 hat einen pilzförmigen Kopf 27, der an der dem Auslaßraum 23 zugekehrten Stirnseite der Kappe 22 anliegt. Die Verbindung der Bohrung 25 mit dem Einlaßraum 13 ist durch eine Dichtlippe 28, die am Umfang der kleineren Kolbenstufe 19 aufgrund ihrer Eigenelastizität unter Federvorspannung anliegt, unterbrochen. Die kleinere Kolbenstufe 19 und die Dichtlippe 28 bilden daher ein Rückschlagventil, das gegen eine Schließkraft vom Auslaßraum 23 zum Einlaßraum 13 öffnet.

Das Ventilverschlußstück 24 bildet zusammen mit der dritten Hülse 16 ein Regelventil, bei dem die dritte Hülse 16 den Ventilsitz bildet.

Im Auslaßraum 23 ist ferner eine wendelförmige Feder 29 angeordnet, die sich einerseits am Boden 30 der Sackloch- Bohrung 4 und andererseits an einem radial nach außen ragenden Ringflansch 31 der dritten Hülse 16 abstützt und diesen gegen die als Anschlag wirkende, dem Auslaßraum 23 zugekehrte Stirnfläche 15 der ersten Hülse 5 drückt.

Der axiale Abstand der mit der dem Auslaßraum 23 zugekehrten Stirnfläche der dritten Hülse 16 zusammenwirkenden radialen Fläche des Ventilverschlußstücks 24 von der größeren Kolbenstufe 18 ist so gewählt, daß bei Anlage der größeren Kolbenstufe 18 an der dritten Hülse 16 ein Ringspalt zwischen dem Verschlußstück 24 und dem Ventilsitz bzw. der dritten Hülse 16 verbleibt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das durch Verschlußstück 24 und Hülse 16 gebildete Regelventil liegt daher wirkungsmäßig zwischen dem Einlaßraum 13 und dem Auslaßraum 23, während das durch die Dichtlippe 28 und die kleinere Kolbenstufe 19 gebildete Rückschlagventil wirkungsmäßig parallel zu diesem Regelventil liegt.

Die Querschnittsfläche A₁ der großen Kolbenstufe 18 ist etwas kleiner als die dem Außendurchmesser der dritten Hülse 16 auf seiten des Ventilverschlußstücks 24 entsprechende Fläche A₂, die ihrerseits wieder etwas kleiner als die dem Außendurchmesser der dritten Hülse 16 auf seiten der großen Kolbenstufe 18 entsprechende Fläche A₃ ist.

Auf den Stufenkolben 10 wirkt eine Kraft F, bei der es sich um eine lastabhängige Kraft handeln kann, die von der Hinterachsaufhängung eines Fahrzeugs abgeleitet ist.

Eine Abwandlung der dargestellten Bremsdruckregelventilanordnung kann darin bestehen, daß die erste Hülse 5 einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, so daß die Dichtung 8 entfällt. Gegebenenfalls kann anstelle des Bodens 30 ein abgedichteter Verschlußdeckel vorgesehen sein, um die Hülse 16 in die Bohrung 4 einführen zu können. Gleichzeitig kann auch die zweite Hülse 6 einteilig mit dem Ventilgehäuse 1 ausgebildet sein, so daß die Dichtung 7 entfällt.

Die Wirkungsweise der dargestellten Bremsdruckregelventilanordnung ist folgende:

In der Ruhelage der Anordnung nehmen alle Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage ein, in der die lastabhängige Kraft F den Regelkolben 10 auf Anschlag an der dritten Hülse 16 hält. Bei eingangsseitigem Druckaufbau wird, da das Regelventil 16, 24 geöffnet ist, auch ausgangsseitig ein Druck P _A aufgebaut, der nach Fig. 2 im Betrag genau dem Eingangsdruck P _E entspricht. Erreichen die Drücke im Einlaßraum 13 und im Auslaßraum 23 den Schaltdruck P₁ = F/A₁, dann wird der Regelkolben 10 in Fig. 1 nach rechts bewegt, so daß das Regelventil 16, 24 schließt. Bei weiterer Steigerung des Eingangsdrucks P _E nimmt der Ausgangsdruck P _A nur noch mit geringerer Steigung m₁ in Abhängigkeit von den Wirkflächen A₁ und A₂ nach der Beziehung

zu. Weiteres Druckfluid kann nur noch über den Drosselspalt zwischen dem Ventilverschlußstück 24 und der Hülse 16 strömen. Es entsteht ein Differenzdruck, der auf die Ringfläche A₃ - A₂ gegen die Vorspannkraft der Feder 29 wirkt.

Nach Erreichen des Druckes P₂ (Fig. 2) wird die Hülse 16 durch die auf die Ringfläche A₃ - A₂ wirkende Druckkraft gegen die Kraft der Feder 29 (nach links in Fig. 1) verschoben.

Dadurch schließt das Regelventil 24, 16 den Durchgangsspalt, und gleichzeitig bewegt sich der Stufenkolben 10 nach links in Fig. 1. Dadurch sinkt - bei mechanischer Ansteuerung - die Ansteuerkraft F. Ein weiteres Ansteigen des Eingangsdrucks P _E bewirkt ein weiteres Verschieben des Regelkolbens 10 nach links. Das Regelventil bleibt dabei geschlossen; eine Erhöhung des Ausgangsdrucks P _A findet nur noch durch Volumenänderung des Auslaßraums 23 statt. Der Anstieg des Ausgangsdrucks P _A wird dabei aufgrund der größer werdenden, in die entgegengesetzte Richtung wirkenden Kraft der Feder 29 verringert. Durch entsprechende Wahl der Federsteifigkeit der Feder 29 in Zusammenhang mit dem Verbrauchsvolumen des Hinterachs-Bremskreises kann jede beliebige Minderung der Zunahme des Ausgangsdrucks oberhalb des Drucks P₂ erzielt werden, entsprechend der geringeren Steigung m₂ in Fig. 2. Wird der Eingangsdruck P _E nunmehr gesenkt, dann sinkt auch der Ausgangsdruck P _A praktisch ohne Verzögerung bzw. ohne Hysterese, da das Gleichgewicht zwischen der durch den Eingangsdruck P _E ausgeübten Kraft und der Summe der durch den Ausgangsdruck P _A und die Feder 29 ausgeübten Kräfte aufrechterhalten bleibt. Wenn der Eingangsdruck P _E wieder gleich dem Druck P₂ ist, liegt die Hülse 16 wieder am Anschlag 15 an. Da der Eingangsdruck P _E noch oberhalb von P₁ liegt, ist der Eingangsdruck zunächst noch bestrebt, den Regelkolben weiter nach rechts zu verschieben, so daß das Regelventil 16, 24 weiterhin geschlossen bleibt. Ferner ist der Eingangsdruck zunächst noch höher als der Ausgangsdruck, so daß der Ausgangsdruck auch bei weiterer Absenkung des Eingangsdrucks zunächst nicht abgebaut werden kann und solange konstant bleibt, bis der Eingangsdruck wieder gleich dem Ausgangsdruck ist (an der Stelle P _E = 3 in Fig. 2). Bei weiterer Absenkung des Eingangsdrucks öffnet das Rückschlagventil 19, 28, so daß der Ausgangsdruck im gleichen Maße wie der Eingangsdruck abgebaut wird.

Wird die äußere Ansteuerung des Regelkolbens 10 so gewählt, daß die Kraft F beim Verschieben des Regelkolbens nach links absinkt, zum Beispiel bei pneumatischer oder hydraulischer Ansteuerung, dann nimmt der Ausgangsdruck P _A gemäß Fig. 3 auch nach Überschreitung des Eingangsdruckes P _E = P₂ mit der gleichen verminderten Steigung m₁ weiter zu. Bei Absenkung des Eingangsdrucks im Bereich oberhalb von P₂ nimmt dann der Ausgangsdruck mit geringerer Steigung m₂ ab, die gleich der Steigung der Kennlinie nach Fig. 2 oberhalb des Druckes P₂ ist. Dadurch ergibt sich zwar bei Druckabsenkung eine Hysterese, doch kann die Hysterese durch entsprechende Wahl der Federsteifigkeit der Feder 29 weitgehend vermieden werden.

Wird die Feder 29 so ausgelegt, daß die Steigung der Druckkennlinie oberhalb von P₂ steiler als unterhalb dieses Druckes ist, d. h. m₂ größer als m₁, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, dann ist die Hysterese bis zum Erreichen des Druckes P₂ gleich Null.

Claims (1)

1. Bremsdruckregelventilanordnung für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Einlaßraum für ungeregelten Druck und ein Auslaßraum für den geregelten Druck ausgebildet sind, einem dazwischen geschalteten, bei einem vorgebbaren Schaltdruck schließenden Regelventil und einem funktionsmäßig parallelgeschalteten Rückschlagventil, das aufgrund einer Druckverminderung im Einlaßraum gegen eine Schließkraft öffnet, wobei das Regelventil einen Stufenkolben mit einem die kleinere Kolbenstufe dicht umgebenden Ventilverschlußstück und als Ventilsitz eine gegen das Ventilgehäuse abgedichtete, von der kleineren Kolbenstufe unter Freilassung eines Durchgangskanals durchsetzte Hülse aufweist und wobei die größere Kolbenstufe in einer Bohrung einer Wand des Einlaßraums abgedichtet geführt und der Stufenkolben durch eine Kraft in Öffnungsrichtung des Regelventils belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) axial verschiebbar gelagert, durch den Stufenkolben (10) gegen eine Federkraft (29) in Richtung auf das Ventilverschlußstück (24) mitnehmbar und durch die Federkraft in Richtung auf einen gehäusefesten Anschlag (15) belastet ist.