DE2155669A1

DE2155669A1 - Steuermechanismus für hydraulische Anlagen, insbesondere für Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE2155669A1
Application number: DE19712155669
Authority: DE
Inventors: Dean Edward South Bend Ind. Runkle (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-11-23
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1972-05-31
Also published as: DE2155669B2; AU457854B2; CA936065A; DE2155669C3; GB1355237A; IT940789B; US3693654A; AU3548971A; JPS5538299B1; FR2115810A5

Description

Tel. 538 05 8

The Bendix Corporation

i'xecutive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan 48o75/USA 3. November 1971

Anwaltsakte M-I793

Steuermechanismus für hydraulische Anlagen, insbesondere für Bremsverstärker

Die Erfindung betrifft einen Steuermechanismus bzw. Steuerventilmechanismus für hydraulische Anlagen und insbesondere einen Hechanismus mit einer Dichtung, durch welche die Druckmittelverbindung zwischen der Ventilspindel und dem Ventilgehäuse unterbunden wird. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Steuerungsventil für einen hydraulischen Bremsverstärker.

Ls sind bereits hydraulische Anlagen-so Bremsverstärker, bekannt, welche einen Steuerungs-Ventilmechanismus aufweisen, um die Druckjüittelverbindung zwischen einer Druckkammer und einer Druckmittetquelle zu steuern. Das Gehäuse derartiger Steuerungs-Ventilmechanismen bildet gewöhnlich eine Bohrung, welche an eine in Verbindung mit der Druckquelle stehende Einlaßöffnung und an eine Auslaßöffnung angeschlossen ist. Die Bohrung verbindet die Einlaß- und Auslaßöffnungen mit einer Druckkammer der hydraulischen Anlage. Kin Spindelkörper ist in der Bohrung verschiebbar

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und von seiner ersten Position in eine zweite Position verlagerbar. In der ersten Position wird im wesentlichen das gesamte^ in die Einlaßöffnung strömende Arbeitsmittel in die Auslaßöffnung abgeleitet, während in der zweiten Position ein Teil des in die Einlaßöffnung gelangenden Arbeitsmittels zur Druckkammer abgeleitet wird.

Um Steuerungs-Ventxlmechanismen dieser Art zufriedenstellend arbeiten zu lassen ist es erforderlich, eine Leckage des Arbeitsmittels im Bereich zwischen Spindelventil und Wandung der Bohrung, innerhalb welcher die Spindel verschiebbar ist, zu vermeiden. Bislang bekannte Steuerungsventile dieser Art sind gewöhnlich mit einer Gummidichtung versehen, welche diese Leckage vermeiden soll. Dichtungen dieser Form üben jedoch eine zu große Reibung aus und verzögern die angemessene Gleitbewegung der Spindel. Darüberhinaus tritt selbst an Dichtungen dieser Form unter gewissen Umständen eine Leckage auf.

Davon ausgehend wird mit der Erfindung ein Steuerungs-Ventilmechanismus der oben beschriebenen Bauform geschaffen, welcher den genannten Nachteilen nicht unterworfen ist. Das Steuerungsventil gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Bohrung aufweist, welche unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel mit dem Zwischenraum zwischen Ventilspindel und Bohrungswand, innerhalb welcher die Spindel verschiebbar ist, verbindet, um die Strömung von Arbeitsmittel durch diesen Zwischenraum zu verhindern. Auf diese Weise ist eine sehr wirksame, friktionslose Dichtung zwischen Spindel und der die Spindel führenden Bohrung erreicht.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, bei welcher die genannte Spindel einen sich innerhalb derselben axial erstreckenden Kanal aufweist, um Druckmittel aus der einen Öffnung in die Druckkammer gelangen zu lassen, wenn sich die Spindel in der zweiten Position befindet, erstreckt sich die Bohrung durch die Wand der Spindel, um den Kanal mit dem Zwischenraum zu verbinden. Dieses Merkmal stellt einen sehr einfachen und wirksamen Aufbau für die vorangehend erwähnte, reibungslose Dichtung dar.

Bei einer hydraulischen Anlage mit einer durch den Bedienungs- f mann betätigbaren Vorrichtung, um die Spindel und ein von der Spindel getragenes Hilfsventil zum Schließen des Kanals zu verlagern, so daß bei weiterer Bewegung der durch den Bedienungsmann betätigbaren Vorrichtung nach Verlagerung der Spindel in

die zweite Position die Strömung von Arbeitsmittel in die Druckver
kammer unterbunden wird,/bindetnach einem weiteren Merkmal der Erfindung die vorangehend erwähnte Bohrung den Kanal mit dem Abschnitt des Zwischenraumes, welcher sich zwischen Druckkammer und Auslaßöffnung erstreckt. Dieses Merkmal ist von besonderer j Bedeutung. Wenn das Hilfsventil geschlossen ist, besitzt das Arbeits- bzw. Druckmittel die Neigung, zwischen Druckkammer und Ventilauslaßöffnung über den Zwischenraum bzw. die Grenzfläche zu entweichen, welche zwischen der Spindel und der die

zu

Spindel aufnehmenden Bohrung besteht. Diese Leckagev*irde /einem reduzierten Druck in der Druckkammer führen und zur Folge haben, daß die Spindel in hydraulisches Ungleichgewicht gelängt, da diese in ihrer zweiten Position an einem Ende dem Druck des Arbeitsmittels aus der Druckquelle ausgesetzt ist, während am anderen Ende der Spindel der Druck aus der Druckkammer wirksam ist.

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Die gemäß der Erfindung geschaffene Druckdichtung zwischen Druckkammer und Auslaßöffnung des Ventils hat zur Wirkung, daß keine Leckage zwischen Druckkammer und Auslaßöffnung stattfinden kann. Der Druck an der dazwischen befindlichen Dichtung ist immer wenigstens so groß wie der Druck in der Druckkammer.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

W Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer hydraulischen Anlage für Kraftfahrzeuge unter Darstellung eines im Schnitt wiedergegebenen Bremsverstärkers und seiner Steuerung gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines Teils des Spindelventils und der Gehäusewand des in Fig. 1 dargestellten Bremsverstärkers.

Der in den Zeichnungen dargestellte Bremsverstärker Io weist ein Gehäuse mit einer ersten Bohrung 14 und einer zweiten Bohrung 16 auf. Ein Kolben 8 ist innerhalb der Bohrung 14 verschiebbar, wobei sich ein Ende des Kolbens in eine innerhalb des Gehäuses 12 gebildete Druckkammer 2o erstreckt. Eine Stange 22 verbindet .das andere Ende des Kolbens 18 mit einem gewöhnlichen (nicht dar ^:gestellten) Bremshauptzylinder des Kraftfahrzeuges. Dieser ist 'an der linken Seite des Bremsverstärkergehäuses 12 angebracht.

■Eine Rückholfeder 24 drückt den Kolben 18 und die Stange 22 nach rechts (gemäß Fig. 1 der Zeichnungen) in die Bremsen-Löse-

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position. Eine Ventilspindel 26 ist verschiebbar in der Bohrung 16 gelagert und mit im Abstand zueinander befindlichen Nuten ausgestattet. Diese wirken mit entsprechenden Nuten in der Wand der Bohrung 16 zusammen und bilden ringförmge Druckmittelkammern 28, 3o, 3 2 und 34. Eine Einlaßöffnung 36 verbindet die Kammer 3ο mit der Hochdruckseite bzw. mit dem Auslaß einer Pumpe 38 für Kraftbzw. Servosteuerung. Eine Auslaßöffnung 4o verbindet die Kammer . 28 mit dem Einlaß eines Kraftsteuerungsgetriebes 42. Die Kammer 34 steht über die Auslaßöffnung 44 mit der Niederdruckseite oder | dem Einlaß der Pumpe 38 in Verbindung. Der Auslaß des Kraftsteuerungsgetriebes 14 ist gleichfalls mit dem Einlaß der Pumpe 38 verbunden.

Die Spindel 26 weist einen axial sich erstreckenden Kanal 46 auf, welcher durch radial verlaufende Bohrungen 47 mit der Kammer 32 in Verbindung steht. Ein Ende des Kanals 46 steht mit einer Kammer 48 in Verbindung, welche zwischen dem Ende der Spindel 26 und dem Ende der Bohrung 16 vorgesehen ist. Öffnungen 5o erstrecken sich radial durch die Spindel 26 und stellen die Verbindung des Kanals 46 mit der Druckkammer 2o her. Ein sekundärer Ventilkörper bzw. eine Kappe 5 2 ist verschiebbar an dem Ende der Spindel 26 angebracht, welches sich in die Druckkammer 2o erstreckt. Die Kappe 5 2 ist am Ende der Spindel aus einer ersten (in den ' Zeichnungen dargestellten) Position in eine zweite Position

■ verlagerDar. In der ersten Position besteht über die Öffnung 5o

eine Druckmittelverbindung zwischen dein Kanal 46 und der Drucki
kammer 2o, während das Ende der Kappe 52 in der zweiten Position

■ an einer Schulter 54 der Spindel 26 anliegt, um die Druckmittel-

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Verbindung durch die Öffnungen 5o zu unterbinden. Eine Feder 56 drückt die Kappe 52 elastisch in ihre erste Position. Die Spindel 26 ist weiterhin mit einer um den Umfang sich erstreckenden Nut 5 8 vorgesehen. Die an der Außenfläche der Spindel vorgesehene Nut befindet sich in dem Abschnitt der Spindel, welcher zwischen der Kammer 28 und der Druckkammer 2o vorgesehen ist. Eine Bohrung 6o verbindet die Nut 58 mit dem Kanal 46. Die Spindel 26 wird gemäß Fig. 1 der Zeichnungen durch eine in der Kammer 48 [ befindliche Feder 84 elastisch nach rechts verspannt. Die Feder- ; konstante der Feder 84 ist kleiner als die Federkonstante der Feder 56, um die Spindel 26 verlagern zu können, wenn an der Kappe 52 eine Kraft über eine durch den Fahrer bzw. den Bedienungsmann ■ betätigte Vorrichtung, mit Bezugsnummer 62 bezeichnet, angelegt wird.

Die durch den Fahrer betätigbare Vorrichtung 6 2 ist mit einer als Eingangselement dienenden Stange 64 ausgestattet, welche sich aus der Druckkammer 2o erstreckt. Ein Ende der Stange 64 ist verschiebbar in einer Blindbohrung 6 6 des Kolbens 18 geluhrt, während das andere Ende der Stange 64 mit dem (nicht dargestellten) üblichen Bremspedal verbunden ist. Dieses Bremspedal befindet sich im Raum des Fahrers bzw. in der Fahrerkabine. Die durch den Fahrer betätigbare Vorrichtung 62 ist fernerhin mit einem Hebel 7o versehen, dessen eines Ende über einen Drehzapfen 6 8 verschwenkbar an einer vom Kolben 18 getragenen Strebe 72 angelenkt ist. Das andere Ende des Hebels 7o ist über einen weiteren ürehzapfen 74 an der Kappe 5 2 angelenkt. Ein dritter Drehzapfen 7 6 verbindet den Hebel 7o mit einer Hülse 78, welche telesk:-.-..--

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die Stange 64 aufnimmt. Eine Feder 8o drückt elastisch die Hülse 68 an einen Anschlagring 82, welcher von der Stange 6M- getragen ist. Eine Bewegung der Stange 64 führt infolgedessen zu einer Verschwenkung des Hebels 7o um den Drehzapfen 68, um die Spindel 26 gemäß Fig. 1 der Zeichnungen nach links zu drücken.

Wenn die Bremsen des Fahrzeuges gemäß Fig. 1 der Zeichnungen gelöst sind wird im wesentlichen das gesamte, in die Einlaßöffnung 36 strömende Druckmittel direkt zur Auslaßöffnung 4o .z geführt. Die Ablaßöffnung 44 steht über die Bohrung 5o, den Kanal 46 und die Bohrungen 47 mit der Druckkammer 2o in Verbindung. Wenn die Spindel 26 indessen durch Betätigung der Vorrichtung nach links bewegt wird ist die Verbindung zwischen den Kammern und 32 unterbunden. Gleichfalls ist die Druckmittelverbindung zwischen der Druckkammer 2o und der Ablaßöffnung 44 beendet. Zwischen den Kammern3o und 32 wird die Druckmittelverbindung herbeigeführt, wodurch ein Teil des in die Einlaßöffnung 36 gelangenden Druckmittels über die Bohrungen 47, den Kanal 46 und die Bohrungen 5o in die Druckkammer 2o gelangt. Das unter hohem % Druck in der Druckkaräer 2o befindliche Druckmittel wirkt an der rechten Seite des Kolbens 18 und drückt diesen nach links gemäß Fig. 1 der Zeichnungen. Dies führt zur Bremsenbetätigung. Wenn die Bremsen des Fahrzeugs entlastet bzw. gelöst sind drückt die Feder 24 den Kolben 18 in die Bremsen-Löseposition.

Die Feder 84 führt die Spindel 26 in die Bremsen-Löseposition zurück. Es ist ersichtlich, daß der Kanal 46 auch die Druckmittel- ^; Verbindung von der Kammer 32 in die Kammer 48 herbeiführt, so ' daß das Druckmittel an der linken Seite der Spindel 26 wirksam

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werden kann. Da in der Druckkammer 2 ο und in der Kammer M-8 normalerweise gleiche hydraulische Drücke vorherrschen verbleibt die Spindel 26 normalerweise in hydraulischem Gleichgewicht.

Falls der Fahrer des Fahrzeuges die an der Stange 6M- ausgeübte Kraft verstärkt wird ein Zustand erreicht, bei welchem der Druck in der Druckkammer 2o so hoch ist, daß der durch den zuvor genannten (nicht dargestellten) Hauptbremszylinder entwickelte Bremsdruck den maximalen Bremssicnerheitswert für das Bremssystem des Fahrzeuges erreicht. Wenn dies der Fall ist führt jede zusätzliche Kraft an der Stange 64 zu einem Zusammendrücken der Feder 56, so daß sich die Kappe 52 gemäß Fig. 1 der Zeichnungen nach links bewegt und die Bohrung 5o schließt. In diesem Falle ist eine weitere Druckmittelverbindung zwischen de^v Einlaßöffnung 36 und der Druckkammer 2o unterbunden. Dieser ZUiS^and ist in Fig. der Zeichnungen dargestellt. Nachdem sich der sekundäre Ventilkörper bzw. die Kammer 5 2 geschlossen hat ist jede weitere Druckmittelverbindung in Richtung der Druckkammer 2o unterbunden. Unter hohem Druck befindliches Medium kann aus der Kammer 2o in Richtung des unter verhältnismäßig geringem Druck stehenden Mediums in der Kammer 28 entweichen. Dies geschieht durch den Zwischenraum zwischen Außenumfang der Spindel 2 6 und der Wandung der Bohrung 16. Falls diese Leckage ausreichend lange anhält kommt die Spindel 26 in ein hydraulisches Ungleichgewicht, da das Druckniveau in der Druckkammer 2o reduziert wird, während gleichzeitig ein verhältnismäßig hoher Druck am linken, sich in die Kammer 4 8 erstreckenden Ende der Spindel anliegt. Da es sehr unvorteilhaft ist, wenn die Spindel unter hydraulischem

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Ungleichgewicht steht muß eine Abdichtung zwischen Spindel und Wandung der Bohrung im Bereich zwischen Druckkammer 2o und Kammer 28 vorgesehen sein. Bei der in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung steht infolgedessen das im Kanal 46 unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel über den radialen Kanal 6o mit der Nut 58 in Verbindung. Da,der Kanal •4-6 immer mit unter hohem Druck stehendem Arbeitsmittel vom Pumpeneinlaß in Verbindung steht, wenn sich die Spindel 26 in ihrer zweiten Position gemäß Fig. 2 der Zeichnungen befindet (im dar- _Λ gestellten Ausführungsbeispiel während des Anlegens der Bremse), wird dieses unter hohem Druck- stehende Arbeitsmittel auch in die Nut 58 eingeleitet. Es kann also keine Leckage-zwischen der Drückkammer 2o und der Kammer 28 stattfinden, da der Druck in der Nut 58 immer wenigstens dem Druck in der Druckkammer 2o entspricht. Obwohl ein Arbeitsmittel zwischen derVNut 58 und der Kammer 2 8 entweichen kann wird dieses Arbeitsmittel von dem im Kanal 46 bestehenden, unter Druck stehenden Arbeitsmittel sofort wieder aufgefüllt. Der Druck in der Druckkammer 2ο wird also immer auf einem gleichförmig hohen Niveau gehalten, so daß gewähr- f

j leistet ist·, daß die Spindel 26 des Ventils nicht in hydrau-

• lisches Ungleichgewicht gelangt.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einen hydraulischen Bremsverstärker erläutert wurde kann das erfindungsgemäße Steuerungsventil auch zur Steuerung hydraulischer Systeme anderer. ' Art benutzt werden.

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Claims

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The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan 48075/USA ■ 3. November 1971

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. Patentansprüche : '- ■ . ■ . ;

Steuerventil für hydraulische Anlagen mit einem Gehäuse^ innerhalb welchem sich eine Bohrung befindet, die mit einer an eine Druckquelle angeschlossenen Einlaßöffnung und mit einer" Äuslaßöffnung verbunden ist, wobei die Bohrung die Einlaß- und Auslaßöffnungen mit einer Druckkammer der hydraulischen Anlage verbindet, und mit einer in der Bohrung verschiebbaren Spindel

in

welche aus einer ersten Position/eine zweite Position verlagerbar ist, wobei in der ersten Position der Spindel im wesentlichen das gesamte, in die Einlaßöffnung strömende Arbeitsmittel zur Auslaßöffnung abgeleitet wird, während in der zweiten Position der Spindel ein Teil des in die Einlaßöffnung strömenden Arbeitsmittels in die Druckkammer gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen Verbindungskanal (6o) aufweist, welcher das unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel mit dem Zwischenraum zwischen Ventilspindel (26) und Wandung der die Spindel führenden Bohrung (16) verbindet, um eine Strömung des Arbeitsmittels durch den Zwischenraum zu verhindern.

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2. Steuerventil nach Anspruch 1, bei welchem innerhalb der Spindel ein axial sich erstreckender Kanal besteht, um.das in die Einlaßöffnung strömende Arbeitsmittel mit der Druckkammer zu verbinden, wenn sich die Spindel in ihrer zweiten Position befindet, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verbindungskanal (6o) durch die Wandung der Spindel (26) erstreckt, um den Kanal (46) mit dem Zwischenraum zu verbinden.
3. Steuerventil nach Anspruch 2, bei welchem die hydraulische Anlage eine durch den Bedienungsmann betätigbare Vorrichtung aufweist, um die Spindel und ein von der Spindel getragenes Hilfsventil zum Zwecke der Schließung des Kanals zu bewegen, wodurch bei weiterer Bewegung der durch den Bedienungmann betätigbaren Vorrichtung ein weiterer Arbextsmittelfluß in die Druckkammer unterbunden ist, nachdem die Spindel in die zweite Position bewegt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (6o) den Kanal (46) mit dem Abschnitt der Grenzfläche verbindet, welcher zwischen der Druckkammer

(2o) und der Auslaßöffnung (Uo) besteht. ^
4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Spindel (26) eine sich um den Umfang derselben erstreckende Nut (58) aufweist, und daß der Verbindungskanal (6o) die Nut (58) mit dem Kanal (46) verbindet.
5. Steuerventil nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Anlage aus einem hydraulischen Bremsverstärker besteht.

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