DE19534223A1 - Hydraulisch betätigtes Umschaltventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigtes Umschaltventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein der­ artiges Umschaltventil ist bekannt aus der DE 42 36 045 A1. Das Ventil ist für eine hydraulische Bremsanlage vorgesehen, die mit einer Einrichtung zum Regeln des Antriebsschlupfes der angetriebenen Räder versehen ist. Es verbindet die Saugseite der selbstansaugenden Rückförderpumpe mit dem Hauptzylinder, der bei unbetätigtem Bremspedal für Druckmittel durchlässig ist. Hierdurch kann zum Zwecke einer Antriebsschlupfregelung die selbstansaugende Rückförderpumpe Druckmittel über den Hauptzylinder aus dem daran angeschlossenen Druckmittelbehäl­ ter ansaugen. Während einer pedalbetätigtem Bremsung, also auch während einer Blockierschutzregelung, ist das Umschalt­ ventil geschlossen, damit die Rückförderpumpe nicht aus der Bremsleitung, sondern aus dem ebenfalls an ihrer Saugseite angeschlossenen Niederdruckspeicher Druckmittel zurück in den Bremskreis fördert. Der erste Kolben des bekannten Ventils befindet sich vollständig im druckmittelfreien Raum und wird vom druckmittelgefüllten Bereich durch eine eingespannte Tel­ lermembrane getrennt. Von der anderen Seite liegt an der Mem­ brane der das Schließglied betätigende Stößel an. Es hat sich nun gezeigt, daß trotz der Anbringung von Drosselstellen am ersten Kolben bzw. am Ventilstößel, die eine Schaltbewegung des Umschaltventils verlangsamen soll, ein Ventilflattern auf­ tritt. Dies passiert unter anderem dann, wenn während einer Antriebsschlupfregelung eine pedalbetätigte Bremsung einsetzt. Ein in der Bremsleitung angeordnetes, während der Antriebs­ schlupfregelung geschlossenes Trennventil, welches die Druck­ seite der Pumpe vom Hauptzylinder abtrennt, wird nämlich bei einer Pedalbetätigung unverzüglich geöffnet. Hierdurch gelan­ gen dann die von der Pumpe erzeugten Druckspitzen in den Ein­ laßraum des Umschaltventils, wo sie in Schließrichtung des Ventils wirken. Dagegen wird während der Ansaugphasen der Rückförderpumpe im Auslaßraum des Umschaltventils ein Unter­ druck gebildet, welcher ventilöffnend wirkt. Durch die sich abwechselnden Druck- und Ansaugphasen der Pumpe kann sich das Schließglied des Ventils aufschaukeln und flattern. Dies wird zu einer störenden Geräuschentwicklung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hy­ draulisch betätigtes Umschaltventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem derartige Geräuschprobleme nicht auf­ treten.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Das Prinzip der vor­ liegenden Erfindung besteht darin, eine Drosselstelle dort vorzusehen, wo die Druckspitzen schließend auf das Ventil ein­ wirken. Dabei bleibt der Ventildurchgang frei von einer Dros­ selung. Nur eine Steuerkammer, von welcher aus die schließende Kraft auf das Umschaltventil wirkt, ist nur über eine Drossel zugänglich. Dies ermöglicht ein freies Ansaugen der Rückför­ derpumpe.

Damit auch in Saugphasen auf das Ventil keine störende Kraft ausgeübt wird, sind im Auslaßraum, also dort, wo die Saugseite der Pumpe angeschlossen ist, die entsprechenden Wirkflächen in Öffnungsrichtung und in Schließrichtung des Ventils annähernd gleich groß, so daß ein Unterdruck in der Auslaßkammer keine Bewegung des Schließgliedes bewirken kann. Auch wenn hier die Druckspitzen eintreten, ergibt sich aus demselben Grunde keine Irritation.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung einer Zeichnung.

Die einzige Figur enthält eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Umschaltventils mit einigen Funktionselemen­ ten einer Bremsanlage, die zum Verständnis beitragen.

Ein schematisch dargestellter Hauptzylinder 1 ist an einen Druckmittelbehälter 2 angeschlossen und über ein Bremspedal 3 betätigbar. Vom Hauptzylinder 1 geht eine Bremsleitung 4 aus, welche über ein Trennventil 5 und einen Einmündungspunkt 6 einer Druckleitung 8 zu einer Radbremse 7 führt. Das Trenn­ ventil 5 ist ein elektromagnetisch betätigtes, stromlos geöff­ netes 2-2-Wegeventil. Die Druckleitung 8 gehört zu einer Pumpe 9, welche über eine erste Saugleitung 12, in die ein hydrau­ lisch betätigtes Umschaltventil 13 eingefügt ist, an die Bremsleitung 4 zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 5 an­ geschlossen ist. Zwischen Hauptzylinder 1 und Trennventil 5 zweigt von der Bremsleitung 4 eine Steuerleitung 14 ab, die über eine Dämpfungsblende 15 an eine Steuerkammer 16 ange­ schlossen ist. Diese Steuerkammer 16 ist durch einen Ventil­ kolben 17 von einem Ventilraum 18 getrennt. Anstelle der Dämp­ fungsblende 15 kann auch eine Druckmitteldrosselung am Umfang des Ventilkolbens 17 entlang vorgesehen sein, wodurch zur Ver­ wirklichung der Dämpfungsblende keine zusätzliche Leitungs­ führung notwendig wäre.

Der Ventilkolben 17 ist über einen Stößel 22 mit einem Trenn­ kolben 19 verbunden. Der Trennkolben 19 trennt die Ventilkam­ mer 18 von der Atmosphäre. Atmosphärenseitig ist der Trenn­ kolben 19 von einer Druckfeder 20 beaufschlagt, die ihn gegen einen ortsfesten Anschlag 21 drückt. Der Ventilkolben 23 trägt an seiner der Ventilkammer 18 zugewandten Seite ein Schließ­ glied 23 in Form einer umlaufenden Kante. Dieses Schließglied 23 wirkt mit einem an der Außenwand der Ventilkammer 18 an­ gebrachten Ventilsitz 24 zusammen, welcher eine Einlaßkammer 25 von einer Auslaßkammer 26 trennt. Vom Hauptzylinder her ist die erste Saugleitung 12 an die Einlaßkammer 25 angeschlossen und von der Saugseite der Pumpe 9 her an die Auslaßkammer 26. Der Stößel 22 ist so lang, daß das hydraulische Umschaltventil 13 geöffnet ist, wenn sich der Trennkolben 19 an seinem An­ schlag 21 befindet. Die Querschnittsflächen, also auch die Durchmesser des Ventilkolbens 17 und des Trennkolbens 19, sind gleich groß. Auch die vom Schließglied 23 abgedeckte Schließ­ fläche hat dieselbe Große. Daher wirken Druckänderungen in der Ventilkammer 18 - sei es bei geöffnetem oder geschlossenem Umschaltventil 13 - sich auf keine Weise auf das Ventilverhal­ ten aus. Bei den auftretenden Druckwerten wäre es aber auch hinreichend, die Querschnittsflächen nur annähernd gleich groß zu machen, ohne daß mit einer Funktionsbeeinträchtigung ge­ rechnet werden müßte.

Die einzige druckmittelgefüllte Kammer, welche einen Einfluß auf die Stellung des Ventilschließgliedes 23 hat, ist die Steuerkammer 16. Der Druck in der Steuerkammer 16 wirkt auf den Ventilkolben 17 und durch die starre Verbindung über den Stößel 22 auf den Trennkolben 19 ein gegen die Kraft der Druckfeder 20. Damit sich aber auch hier Druckpulse nicht stö­ rend auswirken, ist die Pumpe 9 in ihrer Druckleitung 8 zu­ nächst mit einer Dämpfungskammer 10 und dann mit einer nach­ geschalteten Blende 11 versehen. Zudem ist der Zugang zur Steuerkammer 16 nur über die Dämpfungsblende 15 möglich. Druckspitzen werden also wirkungsvoll geglättet.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Umschaltventils ist an sich bekannt und soll hier nur andeutungsweise beschrieben werden. Während einer pedalbetätigten Bremsung steigt in der Ventilkammer 18 und in der Steuerkammer 16 der hydraulische Druck an, so daß der Druck in der Steuerkammer 16 den Ventil­ kolben 17 so weit verschiebt, daß sich das Schließglied 23 an den Ventilsitz 24 andrückt. Die Verbindung der Saugseite der Rückförderpumpe 9, welche selbstansaugend ausgelegt ist, zum Hauptzylinder 1 ist unterbrochen. Sollte in diesem Fall eine Blockierschutzregelung einsetzen, so saugt die Rückförderpumpe 9 mit Sicherheit über ihre zweite Saugleitung 27 Druckmittel an, beispielsweise aus einem Niederdruckspeicher.

Während einer Antriebsschlupfregelung bleibt das Bremspedal 3 unbetätigt. Die Verbindung zwischen der Bremsleitung 4 und der Saugseite der Rückförderpumpe 9 wird nicht unterbrochen, da in der Steuerkammer 16 Atmosphärendruck herrscht und die Druckfe­ der 20 den Trennkolben 19 gegen seinen Anschlag 21 drückt. Die Rückförderpumpe 9 kann somit über das Umschaltventil 13 und den Hauptzylinder 1 aus dem Druckmittelbehälter 2 Druckmittel ansaugen, da bei unbetätigtem Bremspedal die Druckmittelver­ bindung vom Druckmittelbehälter zur Bremsleitung frei ist. Damit das geförderte Druckmittel nicht sofort über den Haupt­ zylinder 1 wieder in den Druckmittelbehälter 2 abfließt, wird während einer Antriebsschlupfregelung das Trennventil 5 ge­ schlossen. Somit können von der Pumpe erzeugte Druckspitzen nicht bis zur Steuerkammer 16 gelangen. Wenn jedoch während einer solchen Antriebsschlupfregelung plötzlich das Bremspedal 3 betätigt wird und sich das schnell schaltende elektromagne­ tisch betätigte Trennventil 5 öffnet, so pflanzen sich die Druckspitzen von der Druckseite der Rückförderpumpe 9 bis zur Bremsleitung 4 und zur Steuerleitung 14 fort. Sie sind zwar durch die Dämpfungskammer 10 und die Blende 11 schon leicht abgeschwächt, aber im Prinzip geeignet, ein Ventil gemäß dem Stand der Technik zum Flattern zu bringen. In der Ventilkammer 18 können diese Druckspitzen keine Bewegung des Schließgliedes 23 hervorrufen, da - wie schon beschrieben - alle Wirkflächen in Öffnungs- und Schließrichtung des Ventils gleich groß sind. In die Steuerkammer 16 gelangt das Druckmittel jedoch nur über die Dämpfungsblende 15, so daß die Druckspitzen derart gemin­ dert werden, daß sie im Umschaltventil 13 kein Flattern und somit keine Geräuschentwicklung verursachen können. Mit dem allmählichen Druckanstieg in der Steuerkammer 16 schließt sich das Umschaltventil bei Erreichen seines Schließdruckes ruhig und geräuschfrei.

Claims (2)

1. Hydraulisch betätigtes Umschaltventil (13) für eine hydrau­ lische Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einer an einen Haupt­ zylinder (1) angeschlossenen Einlaßkammer (25), in welcher ein Schließglied (23) angeordnet ist, mit einem von der Einlaßkammer 25 zu einer an die Saugseite einer selbstan­ saugenden Rückförderpumpe (9) angeschlossenen Auslaßkammer (26) geführten Ventildurchgang, durch welchen ein am Schließglied (23) befestigter Stößel (22) verläuft, der von einem zwischen Auslaßkammer (26) und Atmosphäre verschieb­ bar angeordneten ersten Kolben (19) bewegbar ist, wobei ein mit dem Schließglied (23) zusammenwirkender Ventilsitz (24) in der Einlaßkammer (25) um den Ventildurchgang herum an­ geordnet ist und der erste Kolben (19) von einer Druckfeder (20) zum Schließglied (23) hin beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (23) an einem zweiten Kolben (17) befestigt ist, der die Einlaßkammer (25) von einer Steuerkammer (16) trennt, welche über eine Dämpfungs­ blende (15) an den Hauptzylinder (1) angeschlossen ist.

2. Hydraulisch betätigtes Umschaltventil (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen des ersten Kolbens (19), des zweiten Kolbens (17) und die vom Schließglied (23) abgedeckte Fläche im wesentlichen gleich groß sind.