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Die Erfindung betrifft ein Regelventil für Fahrzeugbremsanlagen mit zwei Bremskreisen, mit einem in der Druckmittelverbindung vom Hauptzylinder zu einem ersten Bremskreis angeordneten, die Regelung bewirkenden Druckminderventil, das nur bei einem ausreichenden Druck im zweiten Bremskreis schließbar ist und das mindestens einen Stufenkolben und einen vom ungeregelten Druck beider Bremskreise beaufschlagten Fühlerkolben umfaßt, der dem ersten Bremskreis eine kleinere wirksame Fläche entgegensetzt als dem zweiten Bremskreis.
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Bei einem derartigen aus der US-PS 36 06 487 bekannten Regelventil ist in der Offenstellung des Druckminderventils der Stufenkolben druckausgeglichen, wobei er von einer am Ventilgehäuse abgestützten Druckfeder gegen einen Gehäuseanschlag gedrückt wird. Um den Stufenkolben des Druckminderventils in die Regelstellung zu bewegen, ist der Fühlerkolben mit seiner kleineren wirksamen Fläche an dem Stufenkolben abgestützt. Dadurch wird der Stufenkolben durch die bei beidseitiger Druckbeaufschlagung des Fühlerkolbens erzeugte Druckkraft axial entgegen der Kraft der Druckfeder in die Regelstellung verschoben. Dieser Wirkungsmechanismus bedingt einen konstruktiven Aufbau des Regelventils, bei dem die Druckfeder, der Stufenkolben und der Fühlerkolben in einer Reihe hintereinander angeordnet sind. Dies führt zu einer verhältnismäßig großen Baulänge des Ventils. Ein weiterer Nachteil des bekannten Ventils ist darin zu sehen, daß die größere Stufe des Stufenkolbens und die größere wirksame Fläche des Fühlerkolbens sich an entgegengesetzten Enden der Kolben befinden, so daß die Kolben ohne zusätzliche Hilfsmittel nur von entgegengesetzten Seiten in die Bohrung im Ventilgehäuse einbaubar sind.
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Aus der GB-PS 14 77 759 ist weiterhin ein Regelventil für Fahrzeugbremsanlagen mit zwei Bremskreisen bekannt, bei dem zur Verringerung der axialen Baulänge der Stufenkolben in einer Bohrung des Fühlerkolbens gelagert ist, wobei der Fühlerkolben in einem Käfig auch die am Stufenkolben abgestützte Druckfeder aufnimmt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß ein zweiteiliger Fühlerkolben erforderlich ist, der zu einem erhöhten Bauaufwand des Ventils führt. Weiterhin ergibt sich durch die vollständige Ineinanderschachtelung von Stufenkolben und Fühlerkolben eine Vergrößerung des Ventildurchmessers, die der Baulängenverkürzung entgegensteht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich bei einfachem Aufbau und geringen Herstellungskosten durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben in einer gemeinsamen Bohrung angeordnet sind und daß zur Bildung der kleineren Wirkfläche die kleinere Stufe des Stufenkolbens in einer stirnseitigen Bohrung des Fühlerkolbens geführt und gedichtet ist und daß zwischen dem Stufenkolben und dem Führungskolben eine Druckfeder angeordnet ist und der Stufenkolben und der Fühlerkolben aus ihrer Grundstellung gegeneinander bewegbar sind, wobei ihre Bewegbarkeit durch Anschlagmittel derart begrenzt ist, daß das Druckminderventil nur durch die Summe ihrer Bewegungen in seine Regelstellung gelangt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Regelventil wird die Baulängenverkürzung dadurch erreicht, daß der Stufenkolben mit seiner kleinen Stufe in eine Bohrung des Fühlerkolbens eingreift. Die große Stufe des Stufenkolbens befindet sich außerhalb des Fühlerkolbens und ist unmittelbar in der Gehäusebohrung geführt. Hierdurch wird eine nennenswerte Durchmesservergrößerung vermieden. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil eine sehr vorteilhafte Anordnung der Druckfeder vorgesehen, durch die sowohl der Stufenkolben als auch der Fühlerkolben in ihrer Grundstellung gehalten werden.
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Bei einer Bremsbetätigung bewegen sich Stufenkolben und Fühlerkolben aufeinander zu, so daß sämtliche Kolbendichtungen eine Gleitbewegung ausführen und nicht verkleben können. Das erfindungsgemäße Regelventil hat weiterhin den Vorteil, daß der Stufenkolben und der Fühlerkolben von einem Ende aus in eine gestufte Bohrung im Ventilgehäuse einbaubar sind, so daß sich das Ventil auch für eine Integration in einen Hauptbremszylinder eignet. Schließlich hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Regelvorgang ausschließlich durch den Druck im ersten Bremskreis bestimmt wird, solange im zweiten Bremskreis ein ausreichender Druck vorhanden ist. Maßgebend für die Regelung ist somit der Druck in dem Bremskreis, der die an das Druckminderventil angeschlossenen Radbremsen speist. Der Druck im zweiten Bremskreis kann daher ohne Einfluß auf das Regelverhalten in bestimmten Grenzen vom Druck im ersten Bremskreis abweichen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur einen Längsschnitt durch ein Regelventil, das an einen schematisch dargestellten Tandemhauptzylinder angeschlossen ist.
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In einem Gehäuse 10 befindet sich eine gestufte Bohrung 11. Die Gesamtanordnung, nämlich sowohl diese Bohrung als auch die in ihr befindlichen festen Körper, ist rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 12. Die Bohrung 11 ist durch einen axial verschiebbaren Fühlerkolben 13 weiter unterteilt, nämlich in eine über einen Anschluß 14 an den Tandem-Hauptzylinder 15 angeschlossene Kammer 16 und in eine an den Tandem-Hauptzylinder 15 angeschlossene Kammer 20. Die dargestellte Anordnung wird vorzugsweise im Bremssystem eines Kraftfahrzeuges benutzt. Von den beiden Kammern des Tandem-Hauptzylinders 15 führt die zum Hinterachsbremskreis I gehörende Leitung 17 zum Anschluß 14. Der zu den Radbremszylindern der Hinterachsbremsen führende Auslaß ist mit 18bezeichnet. Die zu den Radzylindern des Vorderachsbremskreises II führende Druckleitung ist bei 19 an das Gehäuse 10 angeschlossen und führt zu der Kammer 20, die von der Kammer 16 durch den Fühlerkolben 13 getrennt ist. Die Verbindung zwischen der Bremsleitung des Vorderachskreises II und dem Hauptzylinder kann in der dargestellten Weise verwirklicht werden, nämlich derart, daß die Druckmittelverbindung vom Tandem-Hauptzylinder 15 zu den Radbremszylindern der Vorderachse durch eine Leitung 21 und durch die Kammer 20 zum Auslaß 19 und von dort zu den Radbremszylindern geht. Es ist aber auch möglich, die Leitung 21 unmittelbar an die Radzylinder zu führen und die Kammer 20 lediglich durch nur über einen Abzweig bei 19 mit dem Vorderachsbremskreis II zu verbinden.
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Die Kammer 16 ist auf ihrer der Kammer 20 zugewandten Seite zur Gänze durch Wandteile des Fühlerkolbens 13 geschlossen und auf ihrer dem Auslaß 18 zugewandten Seite zum Teil durch Wandungen des Fühlerkolbens 13, in ihrem mittleren Teil jedoch durch die Stirnfläche und die Achsdurchbohrung eines Stufenkolbens 22 begrenzt. Der Stufenkolben 22 ist also mit seinem rechten, dünneren Ende in einer entsprechenden Axialbohrung im linken Ende des Fühlerkolbens 13 axial geführt und außen abgedichtet. Wie die Lage der Durchmesser und der Dichtungen zeigt, wird der Fühlerkolben 13 über den vollen Querschnitt der Kammer 20 vom Druck am Auslaß 19 beaufschlagt; der Druck in der Kammer 16 wirkt auf eine kleinere Fläche, denn der genannte volle Querschnitt der Bohrung 11 ist auf die Querschnittsfläche des rechten Endes des Stufenkolbens 22 verringert. Bei gleichem Druck in den Anschlüssen 14 und 19 geht demnach der Fühlerkolben 13 gegen die Kraft einer Schraubenfeder 23 nach links bis zum Anschlag seiner Stirnfläche 24 an einer Stufe 25 in der Wand der Bohrung 11. Die Kammer 16 besteht aus einer Außenringkammer und der das rechte Ende des Kolbens 22 aufnehmenden Bohrung; diese beiden Kammerteile sind durch Querbohrungen 26 miteinander verbunden.
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Unter bestimmten, noch zu beschreibenden Verhältnissen trennt das aus einem Ventilkörper 27 und einem hier als Sitz bezeichneten Rand 28 bestehende Druckminderventil die Kammer 16 von einer stets mit dem Auslaß 18 verbundenen Kammer, die aus der Längsdurchbohrung 30 des Stufenkolbens 22 und dem an das links gelegene Ende des Stufenkolbens 22 anschließenden Raum 29 besteht. Mit 38 und 39 sind zur Atmosphäre führende Entlüftungsbohrungen bezeichnet; ihre Lage und Aufgabe geht aus der Zeichnung hervor. Die Schraubenfeder 23 liegt mit ihrem einen Ende an der Stirnseite des Fühlerkolbens 13 und mit ihrem anderen Ende über eine Ringscheibe 31 und einen Bund 32 des Stufenkolbens 22 an letzterem an. Sie drückt also diese beiden Kolben in Achsrichtung auseinander.
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In drucklosem Zustand drückt sie den Kolben 13 gegen die rechte Stirnwand 33 der Bohrung 11 und den Kolben 22 bis zum Anschlag der als Federteller wirkenden Ringscheibe 31 an einer Gehäusestufe 34. Der hydraulisch wirksame Querschnitt des Stufenkolbens 22 an seinem linken Ende ist, wie die Zeichnung zeigt, durch den Querschnitt der Kammer 29 gegeben und somit größer als der wirksame Querschnitt am rechten Ende, wo er durch die Führungsbohrung im Fühlerkolben 13 bestimmt ist. Bei gleichem Druck auf beiden Seiten, der vorhanden ist, wenn das Ventil 27, 28 offen ist, wird also der Stufenkolben 22 gegen die Kraft der Feder 23 nach rechts in den Fühlerkolben 13 hineingedrückt. Ein Sprengring 35 begrenzt diesen Weg im Störungsfall. Der Ventilkörper 27 wird durch eine verhältnismäßig schwache Feder 36 an seinem durch einen Sprengring 37 gebildeten vorderen Anschlag im Fühlerkolben 13 gehalten.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: In drucklosem Zustand drückt die Feder 23 die Stufenkolben 22 und Fühlerkolben 13 bis zu ihren Anschlägen an der Gehäusestufe 34 und der Stirnwand 33 auseinander. Der Durchgang von der Leitung 17 und dem Anschluß 14 über den Strömungsweg 16, 26, 30, 29 zum Auslaß 18 zu den Hinterradbremszylindern ist offen, denn eine Druckminderung durch das Ventil 28, 27 erfolgt nicht, weil diese beiden Elemente weit auseinandergerückt sind.
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Bei Betätigung des Tandem-Hauptzylinders 15 pflanzt sich der Hydraulikdruck verbunden mit einer relativ geringen Strömung der Flüssigkeit zu den Bremszylindern fort. Da der Kanal 16, 26, 30, 29 zwischen den Anschlüssen 14 und 18 offen ist steht auf beiden Seiten des Fühlerkolbens 13 der ungeregelte Druck beider Bremskreise I und II an. Der Fühlerkolben 13 wird sich nach links auf den Stufenkolben 22 zubewegen, bis er mit seiner Stirnfläche 24 an der als Anschlag wirkenden Stufe 25 liegt und damit seine Bereitschaftsstellung erreicht hat. Die Zunahme des Druckes im Hinterachsbremskreis und damit in der Kammer 29, 30 bewirkt aufgrund der Querschnittsabstufung des Stufenkolbens 22 dessen Bewegung nach rechts gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 23, bis die Ventilschließstellung erreicht ist.
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Nun setzt die Druckminderung in der Kammer 29 entsprechend dem Verhältnis der druckbeaufschlagten wirksamen Flächen des Stufenkolbens 22 ein. Bei weiterer eingangsseitiger Druckerhöhung wird das Ventil 27, 28 wieder geöffnet, wobei Druckmittel in die Kammer 29 nachfließen kann. Nach dem so erfolgten Druckausgleich am Stufenkolben 22 wird das Ventil 27, 28 wieder geschlossen.
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Wie gezeigt, werden bei Beginn des Bremsens die Radbremszylinder des Hinterachsbremskreises mit ungemindertem Bremsdruck und nach dem Erreichen eines vorgegebenen Schaltdruckes mit gemindertem Bremsdruck beaufschlagt.
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Fällt der Hinterachsbremskreis I infolge eines Defektes aus, so ändert sich für den Vorderachsbremskreis II und damit hinsichtlich der Wirksamkeit der Vorderradbremsen nichts.
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Fällt umgekehrt der Vorderachsbremskreis II aus, so wird der Fühlerkolben 13 in seine rechte Endlage beschoben bzw. in dieser gehalten. Das Ventil 27, 28 kann in dieser Stellung des Fühlerkolbens 13 nicht schließen, da der Verschiebeweg des Stufenkolbens 22 durch den Sprengring 35 begrenzt ist.
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Ein Vorteil der neuen Anordnung liegt darin, daß nur eine Steuerfeder notwendig ist, hier also die Schraubenfeder 23. Die Feder 36 dient lediglich der elastischen Abstützung des Ventilkörpers 27. Die Schraubenfeder 23 bewirkt auch die Rückführung sowohl des Stufenkolbens 22 als auch des Fühlerkolbens 13. Der Fühlerkolben 13 wird bei Aufbau des Druckes in seine Bereitschaftsstellung verschoben, was zugleich den Vorteil hat, daß neben allen anderen Dichtungen auch seine Dichtungen bewegt werden. Somit wird vermieden, daß die Dichtungen unbemerkt altern oder sonstwie schadhaft werden. Die neue Anordnung beansprucht äußerst wenig Bauraum.
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Die axialen Abstände und die axiale Lage der die Axialbewegung bestimmenden Teile, insbesondere also auch der Anschläge 34, 35, 25, 24, 37 ergeben sich aus der beschriebenen Wirkungsweise. Ein Volumenverlust im Bremskreis I der Hinterachse bei Ausfall des Vorderachsbremskreises II ist vernachlässigbar, weil der Fühlerkolben 13 nur eine kleine Bewegung bis zu seinem Anschlag an der Stirnwand 33 ausführt. Bei der nächsten Betätigung des Bremspedals tritt bereits kein weiterer Volumenverlust auf.