DE2928985C2 - Hydraulisches Verstärkerventil, insbesondere für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Verstärkerventil, insbesondere für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie es aus der DE-OS 26 02 050 bekannt ist.

Um den Aufwand für die Fertigung eines hydraulischen Verstärkerventils üblicher Art ohne Beeinträchtigung seiner Verstärkerfunktion zu verringern, ist dieses bekannte Verstärkerventil so ausgebildet, daß der Steuerschieber radial verlagerbar ist und daß die Steuerschieber/Verstärkerkolbeneinheit durch — bezogen auf den Umfang des Steuerschiebers bzw. des Verstärkerkolbens — asymmetrische Anordnung des Druck-Steuerdurchlasses und des Rücklauf-Steuerdurchlasses nicht druckausgeglichen ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß bei der Bemessung des Steuerteils des Verstärkerventils, d. h. bei der Bemessung der Verstärkerkolben/Steuerschieber-Einheit grob tolerierte Passungen zugelassen werden können und trotzdem Leckagen ausgeschlossen oder zumindest sehr niedrig gehalten werden. Trotz der Verwendung für die Fertigung besonders vorteilhafter grob tolerierter Passungen wird durch die nicht druckausgeglichene Ausbildung der Steuerschieber/ Verstärkerkolben-Einheit eine so gute Dichtung erzielt, daß auch auf den Einsatz eines besonderen Vorschaltventils im Bereich der Druckleitung verzichtet werden kann.

Bei diesem bekannten hydraulischen Verstärkerventil sind der Druck-Steuerdurchlaß und der Rücklauf-Steuerdurchlaß jeweils als eine radiale Bohrung ausgeführt und in diametral einander gegenüberliegenden Mantellinienbereichen des Verstärkerkolbens angeordnet. Das bedeutet u. a., daß sich der Steuerschieber beim Verschließen des einen Steuerdurchlasses radial zur einen und beim Verschließen des anderen Steuerdurchlasses radial zur anderen Seite verlagern muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte hydraulische Verstärkerventil insbesondere bezüglich des erforderlichen Aufwandes zu seiner Herstellung und bezüglich seiner Funktionsweise weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die ■kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, daß alle Steuerdurchlässe im gleichen Mantellinienbereich, d. h. auf der gleichen Seite des Umfanges des Verstärkerkolbens, vorzugsweise in einer im Verstärkerkolben enthaltenen Steuerbuchse, angeordnet sind, ergeben sich einerseits besondere fertigungstechnische Vorteile, weil die Steuerdurchlässe in einem einzigen Arbeitsverfahren gefertigt werden

können, und zum andern ergibt sich eine beachtliche Verbesserung der Funktionsweise, weil sich der Steuerschieber innerhalb des Verstärkerkolbens in beiden Betriebsfällen, d. h. sowohl wenn der Druck-Steuerdurchlaß als auch wenn der Rücklauf-Steuerdurchlaß geschlossen wird, radial zur gleichen Seite verlagert, was eine Verbesserung der Dichtigkeit zur Folge hat.

Durch eine schlitzförmige Ausgestaltung der asymmetrisch angeordneten Druck- und Rücklauf-Steuerdurchlässe wird einerseits eine spürbare Geräuschminderung und andererseits eine Funktionsverbesserung erzielt, weil bei einer aussteuernden Relativverschiebung zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben — im Vergleich zu Steuerbohrungen gleichen Querschnitts — der Querschnitt des Steuerdurchlasses schneller freigegeben bzw. verschlossen wird. Mit Vorteil ist es möglich, die Druck- und Rücklauf-Steuerdurchlässe jeweils durch mehrere parallel wirkende, im Abstand zueinander angeordnete Steuerschlitze zu realisieren. Durch solche Vervielfachung der Steuerschlitze ergibt sich bei gleicher axialer Verschiebung — jeweils gleiche Schlitzabmessungen vorausgesetzt — eine entsprechende Vervielfachung des freigesetzten bzw. unwirksam gemachten Schlitzquerschnitts.

Um die Führungslänge des Verstärkerkolbens zwecks Ausgleichs fertigungsbedingter Fluchtungsfehler gering halten zu können, ist es von Vorteil, die mit Rücklaufdruck beaufschlagte Dichtung des Systems in der Weise vom Verstärkerkolben auf das an diesem angekoppelte Kraftübertragungsglied zu verlegen, daß ein in der Gehäusebohrung axial verschiebbarer Trennkolben vorgesehen wird, der einerseits als das System nach außen abschließende Dichtung und andererseits als Dreh- oder Schwenkpunkt für das mit Spiel am Verstärkerkolben angelenkte Kraftübertragungsglied dient.

Damit innerhalb des Steuerschiebeteils Fertigungstoleranzen und Führungsfehler nicht zu Funktionsänderungen führen, wird die den Steuerschieber beaufschlagende Betätigungsvorrichtung, insbesondere ein Reaktionskolben, mit Vorteil unter Verwendung einer schneidenförmigen Lagerstelle sowie einer unter Federspannung stehender Kugelanordnung in Arbeitsrichtung spielfrei, ansonsten jedoch kardanisch mit dem Steuerschieber gekoppelt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Verstärkerkolben und Steuerschieber bzw. dazugehörige Elemente in ihren axialen Abmessungen so aufeinander abgestimmt, daß der Rücklauf-Steuerdurchlaß des Verstärkerventils bei nicht kraftbeaufschlagtem Steuerschieber gerade verschlossen ist, so daß bei Betätigen der auf den Steuerschieber einwirkenden Betätigungsvorrichtung nur die sogenannte positive Überlappung überfahren werden muß bis der Druck-Steuerdurchlaß freigesetzt wird, was zu einem vorteilhaft schnellen Ansprechen des Verstärkerventiles führt.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In

F i g. 1 der Zeichnung ist ein hydraulisches Verstärkerventil gemäß der Erfindung dargestellt, welches insbesondere innerhalb einer hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage zur Betätigung eines Hauptbremszylinders eingesetzt werden soll.

F i g. 2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt von F i g. 1 dar.

Das hydraulische Verstärkerventil besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 1, einem in einer axialen Gehäusebohrung 1.1 des Ventilgehäuses axial verschiebbar gelagerten Verstärkerkolben 2 sowie einem Steuerschieber 3, welcher in einer sacklochförmigen Axialbohrung 2.5 des Verstärkerkolbens gelagert und mittels einer — beispielsweise durch ein nicht weiter dargestelltes Pedal beaufschlagten — Betätigungsvorrichtung 4 gegen die Wirkung einer zwischen Verstärkerkolben 2 und Steuerschieber 3 wirksamen Druckfeder 2.17 axial verschoben werden kann. Diese Druckfeder stützt sich mit ihrem einen Ende am Boden der sacklochförmigen Axialbohrung 2.5 und mit ihrem anderen Ende am in diese Axialbohrung hineingeschobenen Ende des Steuerschiebers 3 ab, so daß eine diese beiden Bauelemente auseinanderdrückende Kraft wirksam ist und der Steuerschieber 3 — falls keine sonstigen Kräfte auf ihn einwirken — die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt. Im Ausführungsbeispiel ist zur Übertragung der auf den Steuerschieber 3 einwirkenden Betätigungskraft ein Reaktionskolben 4.1 vorgesehen, welcher mit dem freien Ende des Steuerschiebers mittels eines radialen Spannstiftes 4.4 formschlüssig verbunden und innerhalb eines das Ventilgehäuse 1 nach außen abschließenden Abschlußstopfens 1.7 axial verschiebbar gelagert ist, wobei Reaktionskolben und Abschlußstopfen in üblicher Weise abgedichtet sind.

Der Verstärkerkolben 2 besteht aus mehreren vorzugsweise rotationssymmetrischen Einzelteilen, die formfest miteinander verbunden sind, nämlich aus einer in der Gehäusebohrung 1.1 des Ventilgehäuses 1 axial verschiebbar gelagerten Führungsbuchse 2.1, einer in die Führungsbuchse 2.1 eingeschobenen und mit der Führungsbuchse über einen Sprengring 2.15 verbundenen Steuerbuchse 2.2 sowie einem Kolbenbodenglied 2.3, welches in das aus der Führungsbuchse 2.1 herausragende freie Ende der Steuerbuchse 2.2 eingepreßt ist und dieses stirnseitig abschließt. Die Mantelfläche der Führungsbuchse 2.1 weist eine äußere umlaufende Ringnut 2.9 auf, welche — zusammen mit

■»ο der Gehäusewandung des Ventilgehäuses 1 — eine Druckkammer bildet, in der eine mit 1.3 bezifferte Druckleitung des Ventilgehäuses mündet, welche in üblicher Weise mit einer nicht weiter dargestellten hydraulischen Druckquelle verbunden ist. Diese äußere umlaufende Ringnut 2.9 ist über mehrere sich durch die eingeschobene Steuerbuchse 2.2 hindurcherstreckende Radialbohrungen 2.8 mit der Verstärkerkolben-Axialbohrung 2.5 verbunden.
Zwischen dem aus der Führungsbuchse 2.1 herausragenden freien Ende der Steuerbuchse 2.2 mit dem daran angefügten Kolbenbodenglied 2.3 sowie der Gehäusewandung 1.4 des Ventilgehäuses wird ein als Rücklaufkammer wirkender erster Ringspalt 2.10 gebildet, in dem eine Rücklaufleitung 1.2 des' Ventilgehäuses mündet. Diese ist in üblicher Weise mit einem nicht weiter dargestellten Vorratsgefäß des Hydraulikkreises verbunden. Gegeneinander sowie gegen das Ventilgehäuse sind Druckkammer sowie Rücklaufkammer durch Dichtvorrichtungen 2.16 bzw. durch einen Trennkolben 5.1 abgedichtet.

Zwischen der steuerschieberseitigen Stirnfläche 2.4 des Verstärkerkolbens sowie dem Abschlußstopfen 1.7 des Ventilgehäuses wird die eigentliche Arbeitskammer 1.6 des Verstärkerventils gebildet, welche über axiale und radiale Durchlässe im Steuerschieber sowie im Verstärkerkolben je nach der relativen Stellung des Steuerschiebers 3 zum Verstärkerkolben 2 entweder mit der Druckleitung 1.3 oder mit der Rücklaufleitung 1.2

verbunden wird, wobei im Zuge der zwischen der Arbeitskammer 1.6 und dem Ringspalt 2.10 wirksamen Leitungsverbindung ein erster radialer Durchlaß als Rücklauf-Steuerschlitz und im Zuge der zwischen der Arbeitskammer 1.6 und der Ringnut 2.9 wirksamen Leitungsverbindung ein zweiter radialer Durchlaß als Druck-Steuerschlitz dient, der Rücklauf-Steuerschlitz ist mit 2.6 und der Druck-Steuerschlitz mit 2.7 beziffert. Die Verstärkerkolben/Steuerschieber-Einheit 2/3 ist unter Verwendung grob tolerierter Passungen, die eine radiale Verlagerung des Steuerschiebers innerhalb des Verstärkerkolbens ermöglichen, als nicht druckausgeglichene Einheit ausgebildet. Die eine druckmäßige Verbindung zur Druckleitung 1.3 bzw. zur Rücklaufleitung 1.2 herstellenden Steuerdurchlässe 2.6 und 2.7 sind daher — auf den Umfang des Steuerschiebers 3 bezogen — asymmetrisch angeordnet.

Sowohl der Druck- als auch der Rücklauf-Steuerdurchlaß 2.7 bzw. 2.6 ist als quer zur Längsachse des Verstärkerkolbens 2 ausgerichteter Steuerschlitz ausgebildet. Beide sind in der Steuerbuchse 2.2 des Verstärkerkolbens 2 angeordnet und liegen dort auf der gleichen Umfangsseite, d. h. im gleichen Mantellinienbereich. Im Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei im Abstand zueinander angeordnete, parallel arbeitende Steuerschlitze vorgesehen, so daß der durch das Verschieben des Steuerschiebers aktivierte bzw. deaktivierte Steuerdurchlaß-Querschnitt pro Zeit- bzw. Wegeinheit entsprechend größer ist. Die Steuerschlitze 2.6 und 2.7 erstrecken sich maximal über 90° des Buchsenumfanges. Eine größere Schlitzlänge würde unter Umständen die zur Erzielung der gewünschten Dichtigkeit erforderliche radiale Verlagerung des Steuerschiebers innerhalb des Verstärkerkolbens aufgrund sich beim Verschließen des Druck- oder des Rücklauf-Steuerschlitzes ergebender Druckunterschiede entlang dem Steuerschieberumfang gefährden. Im Vergleich zu ihrer Schlitzlänge sind die Steuerschlitze

2.6 und 2.7 in ihrer Breite schmal bemessen, was ein weitgehend geräuschloses Arbeiten bewirkt. Die in der Steuerbuchse 2.2 angeordneten Steuerschlitze 2.6 und

2.7 wirken mit im Steuerschieber 3 angeordneten Steuerkanten, insbesondere in Form von Ringnuten, zusammen.

Der Steuerschieber 3 ist aus einer in der Steuerbuchse 2.2 axial verschiebbar gelagerten äußeren Buchse 3.1 und einer darin eingepreßten inneren Buchse 3.2 zusammengesetzt. Die innere Buchse weist eine axiale Durchgangsbohrung 3.3 auf, welche über im einzelnen nicht weiter bezifferte radiale und axiale Durchlässe mit der Arbeitskammer 1.6 in Verbindung steht. Zwischen der äußeren und der inneren Buchse 3.1 bzw. 3.2 ist eine Ringkammer 3.4 gebildet, welche an ihrem nicht eingepreßten Ende mittels einer Dichtung 3.13 nach außen abgedichtet ist. Die äußere Buchse 3.1 ist über Dichtungen 3.12 gegen die Steuerbuchse 2.2 abgedichtet und besitzt eine erste äußere Ringnut 3.5, welche einerseits über erste radiale Bohrungen 3.8 mit der Ringkammer 3.4 und andererseits über die durch die Steuerbuchse 2.2 und die Führungsbuchse 2.1 des Verstärkerkolbens 2 hindurchführenden radialen Bohrungen 2.8 mit der Ringnut 2.9 in Verbindung steht. Die äußere Buchse 3.1 weist weiterhin zweite äußere Ringnuten 3.6 auf, welche als Steuerkanten mit den Steuerschlitzen 2.7 der Steuerbuchse zusammenwirken und über zweite radiale Bohrungen 3.9 ebenfalls mit der Ringkammer 3.4 verbunden sind, so daß diese zweiten äußeren Ringnuten 3.6 über die Ringkammer 3.4 sowie die erste äußere Ringnut 3.5 ständig mit der als Druckkammer wirkenden äußeren Ringnut 2.9 der Führungsbuchse 2.1 in Verbindung stehen. Die äußere Buchse 3.1 des Steuerschiebers weist weiterhin eine dritte äußere Ringnut 3.7 auf, welche als Steuerkante mit dem einen der beiden Steuerschlitze 2.6 zusammenwirkt und über eine dritte radiale Bohrung 3.10 ständig mit der axialen Durchgangsbohrung 3.3 der inneren Buchse 3.2 verbunden ist Als Steuerkante für den

Ό zweiten der beiden Steuerschlitze 2.6 wirkt die Stirnfläche der äußeren Buchse 3.1.

Die als Rücklauf-Steuerdurchlaß fungierenden Steuerschlitze 2.6 sind in dem aus der Führungsbuchse 2.1 herausragenden freien Ende der Steuerbuchse 2.2

is angeordnet. Um für das aus diese Steuerschlitze ausfließende Hydraulikmedium zwecks weiterer Geräuschminderung eine zumindest annähernd laminare Ausströmung zu erzielen, ist auf dem freien Ende der Steuerbuchse eine Hülse 2.13 gelagert, welche dieses Ende im Bereich der Steuerschlitze 2.6 umschließt und dabei einen mit dem Ringspalt 2.10 in Verbindung stehenden dritten Ringspalt 2.12 bildet, dessen Spaltbreite im Vergleich zu der des Ringspalts 2.10 klein ist. Die als Druck-Steuerdurchlaß fungierenden Steuerschlitze 2.7 sind demgegenüber im eingeschobenen Ende der Steuerbuchse 2.2 angeordnet und münden in einem zweiten Ringspalt 2.11, welcher zwischen der Führungsbuchse 2.1 und der Steuerbuchse 2.2 gebildet wird und mit der Arbeitskammer 1.6 des Verstärkerventils in Verbindung steht.

Bei nicht betätigter Pedalanordnung, wenn also von der Betätigungsvorrichtung 4 keine Kraft auf den Steuerschieber 3 ausgeübt wird, nehmen der Verstärkerkolben 2 sowie der Steuerschieber 3 die in der Zeichnung gezeigte Stellung ein, bei der sowohl der Rücklauf-Steuerschlitz 2.6 als auch der Druck-Steuerschlitz 2.7 geschlossen sind. Bei Betätigung des Reaktionskolbens 4.1 über die Eingangsdruckstange 4.2 der Betätigungsvorrichtung 4 wird zunächst der Steuerschieber 3 gegen die Wirkung der Druckfeder 2.17 tiefer in die sacklochförmige Axialbohrung 2.5 des Verstärkerkolbens 2 hineingeschoben. Dabei werden nach Überwindung der gegebenenfalls vorgesehenen positiven Überdeckung — das ist der Weg, der zurückgelegt werden muß zwischen dem Schließen des Rücklauf-Steuerschlitzes und dem öffnen des Druck-Steuerschlitzes — die als Druck-Steuerdurchlaß fungierenden Steuerschlitze 2.7 geöffnet, wodurch das Druckmedium aus dem nicht weiter dargestellten Druckspeicher von der Druckleitung 1.3 über die als Druckkammer dienende äußere Ringnut 2.9 der Führungsbuchse, die Radialbohrung 2.8 des Verstärkerkolbens, die erste äußere Ringnut 3.5, die erste radiale Bohrung 3.8, die Ringkammer 3.4, die zweiten radialen Bohrungen 3.9 und die zweiten äußeren Ringnuten 3.6 der äußeren Buchse 3.1 des Steuerschiebers sowie über die Steuerschlitze 2.7 in den zweiten Ringspalt 2.11 des Verstärkerkolbens und damit in die Arbeitskammer 1.6 gelangt. Über die axiale Durchgangsbohrung 3.3 des Steuerschiebers gelangt das Druckmedium auch in den linken Teil der sacklochförmigen Axialbohrung 2.5 des Verstärkerkolbens. Unter der Einwirkung des in der Arbeitskammer 1.6 wirksamen Druckmediums wird, der Verstärkerkolben 2 mit einer verstärkten Kraft, die im Ausführungsbeispiel über ein am Kolbenbodenglied 2.3 angelenktes Kraftübertragungsglied 5 beispielsweise auf den Hauptbremszylinder einer hydraulischen Bremsanlage übertragen werden kann, axial — in der

Zeichnung nach links — verschoben.

Durch die nicht druckausgeglichene Ausbildung der Steuerschieber/Verstärkerkolben-Einheit 3/2 werden die als Rücklauf-Steuerdurchlaß dienenden Steuerschlitze 2.6 während dieser Zeit, d. h. solange der Steuerschieber ausreichend tief in den Verstärkerkolben eingeschoben ist, trotz der gewählten grob tolerierten Passungen zwischen Steuerschieber einerseits und der Axialbohrung im Verstärkerkolben andererseits, hochdicht verschlossen. Der Steuerschieber 3 verlagert sich nämlich während dieser Zeit radial gegen die Steuerschlitze 2.6, wobei sich der Steuerschieber im Bereich dieser Steuerschlitze 2.6 dicht an die Innenwandung der Steuerbuchse 2.2 anschmiegt und dadurch die Steuerschlitze 2.6 dicht verschließt. Diese radiale Verlagerung des Steuerschiebers 3 wird durch die — bezogen auf den Umfang des Steuerschiebers — asymmetrische Anordnung der Rücklauf-Steuerschlitze bewirkt. Während dieses Betriebszustandes herrscht nämlich auch in Höhe der Steuerschlitze 2.6 entlang dem äußeren Umfang des Steuerschiebers, d. h. dessen äußerer Buchse 3.1, ein durch das über die Druckleitung 1.3 eingeströmte Druckmedium bestimmter Druck. An den an den Steuerschlitzen 2.6 anliegenden Teilen der Mantelfläche des Steuerschiebers 3 steht dagegen der in dem die Rücklaufkammer bildenden ersten Ringspalt 2.10 bzw. in der Rücklauf leitung 1.2 herrschende Druck an. Da dieser erheblich niedriger, beispielsweise von Atmosphärendruck, ist als der in der Druckleitung 1.3 herrschende Druck, entsteht am Steuerschieber wegen der asymmetrischen Anordnung (nur auf der einen Umfangsseite angeordnete Steuerschlitze) eine auf die Steuerschlitze 2.6 hingerichtete Kraftkomponente, wodurch der Steuerschieber 3 in der erwähnten Weise radial verlagert wird. Die dadurch bewirkte Abdichtung der Steuerschlitze 2.6 ist so gut, daß praktisch keine Leckage auftritt.

Wenn die auf den Reaktionskolben 4.1 ausgeübte Kraft entfernt wird, d. h. der Bremsvorgang beendet wird, wird der Steuerschieber 3 einerseits unter Wirkung der Druckfeder 2.17 und andererseits unter der Wirkung des herrschenden Hydraulikdrucks aus der sacklochförmigen Axialbohrung 2.5 des Verstärkerkolbens 2 herausgeschoben, wobei zunächst die als Druck-Steuerdurchlaß dienenden Steuerschlitze 2.7 verschlossen und nach Ablauf der ggf. vorgesehenen negativen Überdeckung die als Rücklauf-Steuerdurchlaß dienenden Steuerschlitze 2.6 geöffnet werden, so daß sich der bis dahin in der Arbeitskammer 1.6 anstehende Servodruck über die axiale Durchgangsbohrung 3.3 des Steuerschiebers, die Steuerschlitze 2.6 und die Rücklaufleitung 1.2 abbauen kann. Der Verstärkerkolben 2 gleitet also nach Fortnahme der Betätigungskraft zusammen mit dem Steuerschieber 3 wieder in seine im Ausführungsbeispiel gezeigte Ruhelage zurück, wobei die Rückstellung unabhängig von der auf das Kraftübertragungsglied 5 einwirkenden Kraft erfolgt, weil die Gehäusebohrung 1.1 in vorteilhafter Weise derart abgestuft ist, daß aufgrund sich dadurch in der äußeren Ringnut 2.9 ergebender Differenzflächen eine in die Ruhelage gerichtete Kraft an der Führungsbuchse wirksam ist. Während dieser Zeit, während also die als Rücklauf-Steuerdurchlaß dienenden Steuerschlitze 2.6 geöffnet und die als Druck-Steuerdurchlaß fungierenden Steuerschlitze 2.7 geschlossen sind, tritt wiederum eine die geschlossenen Steuerschlitze hochdicht abdichtende radiale Verlagerung des Steuerschiebers 3 ein, weil im Bereich dieser nunmehr geschlossenen Steuerschlitze, wie bereits vorher erläutert, aufgrund von wirksamen Druckdifferenzen eine entsprechende radial wirkende Kraft am Steuerschieber angreift. Wie man nämlich leicht verfolgen kann ist der in der Ringnut 2.9 wirksame Druck über die Radialbohrungen 2.8, die erste äußere Ringnut 3.5, die erste Radialbohrung 3.8, die Ringkammer 3.4 sowie die zweiten radialen Bohrungen 3.9 sowie die zweiten äußeren Ringnuten 3.6 auch in Höhe der geschlossenen Steuerschlitze 2.7 entlang dem Steuerschieber-Umfang hoher Druck wirksam, wogegen unmittelbar an den an den Schlitzen 2.7 anliegenden Mantelflächen des Steuerschiebers der niedrige Druck der Rücklaufleitung 1.2 wirksam ist, weil über die geöffneten Steuerschlitze 2.6 sowie die axiale Durchgangsbohrung 3.3 eine druckmäßige Verbindung zwischen der Rücklauf leitung 1.2 und den geschlossenen Steuerschlitzen 2.7 besteht.

Um den Aussteuerweg, d. h. den Weg, der bei Beaufschlagung der Betätigungsvorrichtung 4 überfahren werden muß, bis die in der Ruhestellung geschlossenen, als Druck-Steuerdurchlaß dienenden Steuerschlitze 2.7 geöffnet werden, zu reduzieren, ist eine hydraulische Zentrierung der Anfahr- bzw. Anfangsstellung der Steuerschieber/Verstärkerkolben-Einheit vorgesehen. Zu diesem Zweck sind der Verstärkerkolben 2 und der Steuerschieber 3 sowie damit zusammenarbeitende Elemente in ihrer axialen Länge derart bemessen und aufeinander abgestimmt, daß bei Fortnahme der Betätigungskraft der in seine Ruhelage zurückgleitende Steuerschieber 3 an einem axialen Anschlag im Ventilgehäuse 1 zur Anlage gelangt, während der zusammen mit dem Steuerschieber zurückgleitende Verstärkerkolben erst dadurch zum Stillstand kommt, daß die zuvor offenen, als Rücklauf-Durchlaß fungierenden Steuerschlitze 2.6 infolge der Relativverschiebung zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben, die sich aufgrund des zur Anlage gelangten Steuerschiebers ergibt, verschlossen werden. Im Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck auf dem Reaktionskolben 4.1 eine Distanzhülse 4.6 lose aufgeschoben, die sich mit ihrem linken Ende an einem durch den radialen Spannstift 4.4 fixierten Ring 4.5 abstützt. In der Ruhestellung gelangt das rechte Ende dieser Distanzhülse an einem in dem Abschlußstopfen 1.7 fixierten Ring 1.5, der als axialer Anschlag dient, zur Anlage. Durch die gewählte Anordnung wird dafür gesorgt, daß der Verstärkerkolben so zum Stillstand kommt, daß die Steuerschlitze 2.6 gerade geschlossen sind.

Das einen Hauptbremszylinder eines hydraulischen Bremssystems beaufschlagende Kraftübertragungsglied 5 ist unter Verwendung eines Spannstiftes 2.14 gelenkig an das Kolbenbodenglied 2.3 angekoppelt. Auf ihm ist mit Bewegungsspiel der Trennkolben 5.1 gelagert, der axial verschiebbar in der Gehäusebohrung 1.1 geführt ist und dessen Einzelteile im einzelnen nicht weiter beziffert sind. Dieser Trennkolben dient einerseits als Führung für das Kraftübertragungsglied 5 und andererseits als den Ringspalt 2.10 axial begrenzende Dichtung.

Diese Anordnung führt zu einer geringen Führungslänge des Verstärkerkolbens, so daß fertigungsbedingte Fluchtungsfehler und Mittenversatz ausgeglichen werden und über den erforderlichen langen Hub reibungsarme, gleichförmige Bewegungen gewährleistet werden.

Die üblicherweise auftetenden Schwierigkeiten, wenn ein Kolben in einer Stufenbohrung — wie im vorliegenden Falle — geführt und an drei verschiedenen Stellen gedichtet werden soll, entfallen im gezeigten

Ausführungsbeispiel dadurch, daß die mit Rücklaufdruck beaufschlagte dritte Dichtung des Systems vom Verstärkerkolben 2 auf das Kraftübertragungsglied 5 verlegt worden ist, wobei der erwähnte Trennkolben 5.1 als Dreh- und Schwenkpunkt für das mit Spiel am Verstärkerkolben angelenkte Kraftübertragungsglied dient.

Fertigungstoleranzen und Führungsfehler dürfen innerhalb des Steuerschiebeteils nicht zur Beeinträchtigung der gewünschten Funktion führen. Dies wird im Ausführungsbeispiel durch eine unter Federspannung stehende Kopplung zwischen dem Steuerschieber 3 und dem Reaktionskolben 4.1 erreicht. Zu diesem Zweck greift der Steuerschieber mit einem hohlen zylindrischen axialen Fortsatz 3.11 mit radialem Spiel in ein axiales Sackloch 4.3 des Reaktionskolbens 4.1 ein, wo er von dem im Reaktionskolben 4.1 spielfrei eingepreßten radialen Spannstift 4.4 mit Spiel durchdrungen wird. Der Spannstift 4.4 liegt am Steuerschieber 3 einerseits an einer schneidenförmigen Lagerstelle 3.14 an, welche sich zumindest annähernd in Höhe der Steuerschieber-Mittelachse quer zur Spannstiftachse erstreckt, und andererseits — auf einer der schneidenförmigen Lagerstelle gegenüberliegenden Mantellinie — an einer im hohlen Fortsatz 3.11 angeordneten federbelasteten Kugel 3.15, so daß zwischen Steuerschieber 3 und Spannstift 4.4 eine zweifache Punktberührung besteht. Die am Spannstift anliegende Kugel 3.15 stützt sich über eine Schraubendruckfeder 3.16 auf einer im hohlen Fortsatz 3.11 eingepreßten zweiten Kugel 3.17 ab. Durch diese kardanische Kopplung zwischen Steuerschieber 3 und Reaktionskolben 4.1 ist eine in Arbeitsrichtung spielfreie Anlenkung des Reaktionskolbens an den Steuerschieber gegeben, während andererseits radiale Verlagerungen sowie Verschwenkungen weitgehend ungehindert stattfinden können, was wegen der nicht druckausgeglichenen Ausbildung der Steuerschieber/Verstärkerkolben-Einheit und zum Toleranzausgleich von besonderem Vorteil ist.

Die Betätigungsvorrichtung 4 des hydraulischen Verstärkerventils besteht aus dem mit dem Steuerschieber gekoppelten Reaktionskolben 4.1 sowie der mit dem nicht weiter dargestellten Betätigungspedal verbundenen Eingangsdruckstange 4.2, welche mit dem Reaktionskolben gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen beiden Teilen ist als wartungsfreie, nicht lösbare Kugelgelenk-Verbindung ausgebildet, bei der das als Kugelkopf 4.7 ausgebildete Ende der Eingangsdruckstange 4.2 in eine am Ende einer Sacklochbohrung 4.8, die sich nach außen konisch erweitert, befindliche Kugelpfanne 4.9 des Reaktionskolbens 4.1 eingeschoben ist. Dort ist der Kugelkopf 4.7 mittels eines Sprengringes 4.11, der in einer eingestochenen Ringnut 4.10 eingelassen ist, fixiert. Die Ringnut ist — vom Bohrungseingang her gesehen — vor der Kugelpfannenmitte angeordnet, wobei sich der Durchmesser der breiter als der Sprengring 4.11 bemessenen Ringnut 4.10 zum Bohrungseingang hin konisch verringert. Es ergibt sich eine sehr sichere kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen Eingangs-Druckstange und Reaktionskolben 4.1.

Die Länge der radial im Ventilgehäuse 1 verlaufenden Bohrung der Druckleitung 1.3 ist mindestens zehnmal so groß bemessen wie der Durchmesser dieser Bohrung. Durch diese Ausgestaltung des Druckleitungsanschlusses ergeben sich bezüglich der Geräuscharmut des Verstärkerventils besondere Vorteile.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Verstärkerventil, insbesondere für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem axial verschiebbar in einer Bohrung eines Ventilgehäuses geführten Verstärkerkolben, dessen Mantelfläche eine mit einer in der Gehäusebohrung mündenden Rücklaufleitung in Verbindung stehende Rücklaufkammer sowie eine mit einer in der Gehäusebohrung mündenden ι ο Druckleitung in Verbindung stehende Druckkammer begrenzt, und mit einem in einer sacklochförmigen Axialbohrung des Verstärkerkolbens gelagerten, mittels einer Betätigungsvorrichtung axial verschiebbaren Steuerschieber, durch dessen Ver-Schiebung innerhalb des Verstärkerkolbens eine von der steuerschieberseitigen Stirnfläche des Verstärkerkolbens begrenzte Arbeitskammer des Verstärkerventils über axiale und radiale Durchlässe im Steuerschieber sowie im Verstärkerkolben je nach der relativen Stellung des Steuerschiebers zum Verstärkerkolben entweder mit der Druckleitung oder mit der Rücklaufleitung verbindbar ist, wobei im Zuge der zwischen der Rücklaufkammer und der Arbeitskammer wirksamen Leitungsverbindung ein erster radialer Durchlaß als Rücklauf-Steuerdurchlaß und im Zuge der zwischen der Druckkammer und der Arbeitskammer wirksamen Leitungsverbindung ein zweiter radialer Durchlaß als Druck-Steuerdurchlaß dient, und wobei der Steuerschieber ;o radial verlagerbar und die Steuerschieber/Verstärkerkolben-Einheit durch — bezogen auf den Umfang des Steuerschiebers bzw. des Verstärkerkolbens — asymmetrische Anordnung des Druck-Steuerdurchlasses und des Rücklauf-Steuerdurchlas- ^ ses nicht druckausgeglichen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und Rücklauf-Steuerdurchlässe (Steuerschlitze 2.6 und 2.7) im gleichen Mantellinienbereich, d. h. auf der gleichen Seite des Umfangs des Verstärkerkolbens (2) angeordnet sind.

2. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und Rücklauf-Steuerdurchlässe (Steuerschlitze 2.6 und 2.7) in einer im Verstärkerkolben (2) enthaltenen Steuerbuchse (2.2) angeordnet sind und daß im Steuerschieber (3) diesen Durchlässen (Steuerschlitze 2.6 und 2.7) zugeordnete, als Steuerkanten wirkende Ringnuten (3.6 und 3.7) angeordnet sind.

3. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Druck- als auch der Rücklauf-Steuerdurchlaß als quer zur Längsachse des Verstärkerkolbens (2) ausgerichteter Steuerschlitz (2.6 bzw. 2.7) ausgebildet ist.

4. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-Steuerdurchlaß und der Rücklauf-Steuerdurchlaß jeweils aus mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Steuerschlitzen (2.6; 2.7) bestehen, die &o jeweils mit im entsprechenden Abstand zueinander angeordneten, zugeordneten Ringnuten (3.7; 3.6) oder sonstigen Steuerkanten zusammenwirken.

5. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich t>5 die Steuerschlitze (2.6; 2.7) über maximal 90° des Buchsenumfanges erstrecken und im Vergleich zur Schlitzlänge in ihrer Breite schmal bemessen sind.

6. Hydraulisches Verstärkerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (2) aus mehreren formfest miteinander verbundenen, rotationssymmetrischen Einzelteilen besteht, nämlich

— aus einer in der Gehäusebohrung (1.1) axial verschiebbar gelagerten Führungsbuchse (2.1), die eine die Druckkammer bildende und durch mindestens eine Radialbohrung (2.8) mit der Verstärkerkolben-Axialbohrung (2.5) in Verbindung stehende äußere umlaufende Ringnut (2.9) aufweist,

— aus der in die Führungsbuchse (2.1) eingeschobenen Steuerbuchse (2.2), deren als Rücklauf-Steuerdurchlaß fungierende Steuerschlitze (2.6) im aus der Führungsbuchse (2.1) herausragenden freien Ende der Steuerbuchse (2.2) angeordnet sind und in einem die Rücklaufkammer bildenden ersten Ringspalt (2.10) zwischen der Gehäusewandung (1.4) und dem freien Steuerbuchsenende münden und deren als Druck-Steuerdurchlaß fungierende Steuerschlitze (2.7) im eingeschobenen Ende der Steuerbuchse (2.2) angeordnet sind und in einem zwischen Führungsbuchse (2.1) und Steuerbuchse (2.2) gebildeten zweiten Ringspalt (2.11) münden, welcher mit der Arbeitskammer (1.6) des Verstärkerventils in Verbindung steht,

— sowie aus einem Kolbenbodenglied (2.3), welches das aus der Führungsbuchse (2.1) herausragende freie Ende der Steuerbuchse (2.2) stirnseitig abschließt und an dem ein zu einem anderen Aggregat, insbesondere einem Hauptbremszylinder, führendes Kraftübertragungsglied (5) angelenkt ist.

7. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem freien Ende der Steuerbuchse (2.2) eine Hülse (2.13) gelagert ist, welche dieses Ende im Bereich der Steuerschlitze (2.6) — einen mit der Rücklaufkammer in Verbindung stehenden, im Vergleich zu dessen Abmessung engen dritten Ringspalt (2.12) bildend — umschließt.

8. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (5) gelenkig an das Kolbenbodenglied (2.3) angekoppelt ist und einen mit Bewegungsspiel auf ihm gelagerten Trennkolben (5.1) trägt, der — axial verschiebbar in der Gehäusebohrung (1.1) geführt — einerseits als Fluchtungsfehler und Mittenversatz ausgleichende Führung für das Kraftübertragungsglied (5) und andererseits als die Rücklaufkammer axial begrenzende Dichtung dient.

9. Hydraulisches Verstärkerventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (3) aus einer in der Steuerbuchse (2.2) axial verschiebbar gelagerten äußeren Buchse (3.1) und einer darin eingepreßten inneren Buchse (3.2), welche eine mit der Arbeitskammer (1.6) in Verbindung stehende axiale Durchgangsbohrung (3.3) aufweist, zusammengesetzt ist, daß zwischen der äußeren und der inneren Buchse (3.1; 3.2} eine Ringkammer (3.4) gebildet ist, daß eine erste äußere Ringnut (3.5) der äußeren Buchse (3.1), welche über die Radialbohrungen (2.8) des Verstärkerkolbens (2)

mit der die Druckkammer bildenden Ringnut (2.9) in Verbindung steht, sowie zweite äußere Ringnuten

(3.6) der äußeren Buchse (3.1), welche mit den den Druck-Steuerdurchlaß bildenden Steuerschlitzen

(2.7) zusammenwirken, über erste und zweite radiale "> Bohrungen (3.8 bzw. 3.9), die in der Ringkammer (3.4) münden, ständig miteinander verbunden sind, und daß dritte äußere Ringnuten (3.7) der äußeren Buchse (3.1), welche mit den Steuerschlitzen (2.6), die den Rücklauf-Steuerdurchlaß bilden, über dritte i<> radiale Bohrungen (3.10) ständig mit der axialen Durchgangsbohrung (3.3) der inneren Buchse (3.2) verbunden sind.

10. Hydraulisches Verstärkerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine in Arbeitsrichtung spielfreie, ansonsten kardanische Kopplung der Betätigungsvorrichtung (4) mit dem Steuerschieber (3).

11. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- -'< > schieber (3) mit einem hohlen zylindrischen axialen Fortsatz (3.11) mit radialem Spiel in ein axiales Sackloch (43) der Betätigungsvorrichtung (4) eingreift, daß ein in der Betätigungsvorrichtung (4) spielfrei eingepreßter radialer Spannstift (4.4) den Fortsatz (3.11) mit Spiel durchdringt und daß der Spannstift (4.4) am Steuerschieber einerseits an einer sich zumindest annähernd in Höhe der Steuerschieber-Mittelachse quer zur Spannstiftachse erstreckenden schneidenförmigen Lagerstelle (3.14) des Steuerschiebers und andererseits — auf einer der schneidenförmigen Lagerstelle gegenüberliegenden Mantellinie — an einer im hohlen Fortsatz (3.11) angeordneten federbelasteten Kugel (3.15) anliegt.

12. Hydraulisches Verstärkerventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kugel (3.15) über eine Schraubendruckfeder (3.16) auf einer im hohlen Fortsatz (3.11) eingepreßten zweiten Kugel (3.17) abstützt.

13. Hydraulisches Verstärkerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (2) und der Steuerschieber (3) oder ein mit diesem formschlüssig in Verbindung stehendes Element (Distanzhülse 4.6) in ihrer axialen Länge derart bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß bei Fortnahme der Betätigungskraft der in seine Ruhelage zurückgleitende Steuerschieber an einem axialen Anschlag (Ring 1.5) im Ventilgehäuse (1) zur Anlage gelangt, während der zusammen mit so dem Steuerschieber zurückgleitende Verstärkerkolben erst dadurch zum Stillstand kommt, daß der zuvor offene Rücklauf-Durchlaß (Steuerschlitze 2.6) infolge der sich aufgrund des zur Anlage gelangten Steuerschiebers ergebenden Relativverschiebung verschlossen wird.

14. Hydraulisches Verstärkerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (4) aus einem mit dem Steuerschieber (3) gekoppelten Reaktionskolben (4.1) und einer mit diesem gekoppelten Eingangsdruckstange (4.2) besteht, und daß die Kopplung zwischen Reaktionskolben (4.1) und Eingangs-Druckstange (4.2) als wartungsfreie, nicht lösbare Kugelgelenk-Verbindung ausgebildet ist, bei der das als Kugelkopf (4.7) ausgebildete Ende der Eingangsdruckstange (4.2) in eine am Ende einer sich nach außen konisch erweiternden Sacklochbohrung (4.8) befindliche Kugelpfanne (4.9) des Reaktionskolbens (4.1) eingeschoben ist und dort mittels eines in einer eingestochenen Ringnut (4.10) eingelassenen Sprengringes (4.11) fixiert ist, wobei sich der Durchmesser der breiter als der Sprengring bemessenen Ringnut zum Bohrungseingang hin konisch verringert und die Ringnut — vom Bohrungseingang her gesehen — vor der Kugelpfannenmitte angeordnet ist.