DE3527371A1 - Druckbetaetigtes umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckbetätigtes Um­ schaltventil, insbesondere für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Schlupfregelung, mit zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß, mit einem ersten und einem zweiten Ventildurchgang, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Ventilver­ schlußstück und einen ersten und einen zweiten Ventil­ sitz begrenzt sind, von denen der erste Ventilsitz an einem gegen die Kraft einer Feder in einer Bohrung des Ventilgehäuses abgedichtet verschiebbaren Kolben ausgebildet.

Bei einem bekannten Umschaltventil dieser Art (DE-OS 33 28 104) wird der eine Eingangsanschluß mit dem an­ deren Eingangsanschluß oder der andere Eingangsan­ schuß mit dem Ausgangsanschluß in Abhängigkeit vom jeweiligen Eingangsdruck verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Um­ schaltventil der gattungsgemäßen Art anzugeben, das den jeweils höheren der beiden Eingangsdrücke zum Aus­ gangsanschluß durchschaltet, wenn der betreffende Ein­ gangsdruck einen vorbestimmten, ihm zugeordneten Wert überschreitet.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Ventilsitz an einem gegen die Kraft der Feder in der Bohrung des Ventilgehäuses abgedich­ tet verschiebbaren zweiten Kolben ausgebildet ist, daß die Feder zwischen den Kolben angeordnet ist, daß die Kolben jeweils eine von zwei koaxialen Bohrungen aufweisen, daß die Bohrungen und die Feder von einer einen Durchgang freilassenden Stange durchsetzt sind, deren Länge etwas kleiner als der Abstand der Ventil­ verschlußstücke bei geschlossenen Ventildurchgängen ist, daß die Ventilsitze auf den der Feder abgekehrten Seiten der Kolben ausgebildet sind, daß die Ventilver­ schlußstücke an Endwänden der Gehäusebohrung abstütz­ bar und jeweils in einer Einlaßkammer der Gehäuseboh­ rung angeordnet sind, daß die Feder in einer mit dem Ausgangsanschluß verbundenen Auslaßkammer angeordnet ist und daß die dem jeweiligen Eingangsdruck P ₁ bzw. P ₂ ausgesetzten Ringflächen A ₁ und A ₂ der Kolben so gewählt sind, daß für vorbestimmte Eingangsdrücke P _{1 v} und P _{2 v} gilt: P _{1 v} · A ₁ = P _{2 v} · A ₂ -= F, wobei F die Kraft der Feder bei geschlossenen Ventildurchgängen ist.

Wenn hierbei der Eingangsdruck P ₁ den ihm zugeordneten vorbestimmten Eingangsdruck P _{1 v} überschreitet und größer als der Eingangsdruck P ₂ ist, wird der Ein­ gangsdruck P ₁ zum Ausgangsanschluß durchgeschaltet, und umgekehrt. Hierbei kommt man mit nur zwei Ventil­ verschlußstücken, zwei Kolben, einer Feder und einer Stange aus.

Die Stange kann im Querschnitt etwa sternförmig sein. Hierbei kommt man mit geringem Materialaufwand für die Stange aus. Dennoch kann sie in den Kolbenbohrun­ gen geführt werden und das jeweils durchzuschaltende Fluid ungehindert durchlassen. Enge Herstellungstole­ ranzen sind ebenfalls nicht erforderlich.

Vorzugsweise sind die Ventilverschlußstücke als Kugeln ausgebildet. Hierbei handelt es sich um einfache han­ delsübliche Bauelemente, die ebenfalls leicht her­ stellbar sind.

Die Kugeln können jeweils in einem Käfig gelagert sein, der eine radiale Verschiebung der Kugeln relativ zum Ventilsitz verhindert, so daß die seitliche Füh­ rung der Kugeln nicht durch das Ventilgehäuse übernom­ men zu werden braucht und das Ventilgehäuse entspre­ chend einfach ausgebildet sein kann.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß für P _{v 1} = P _{v 2} die Kolben gleich und die Ventilverschlußstücke gleich ausgebildet sind. Dies vereinfacht die Herstellung und Montage, da man für beide Ventildurchgänge gleiche Bauteile verwenden kann und eine Verwechslung der Bauteile unbeachtlich ist.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ dend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Umschaltventil, teilwei­ se im Axialschnitt und im Maßstab von etwa 2 : 1, und

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1.

Das dargestellte Umschaltventil besteht aus einem Ge­ häuse 1 mit einem Deckel 2, zwei gleichen Kolben 3 und 4, zwei gleichen Ventilverschlußstücken 5 und 6 in Form von Kugeln, zwei jeweils eines der Ventilver­ schlußstücke 5 und 6 aufnehmende gleiche Käfige 7 und 8 in Form von Hülsen mit radialem Flansch 9, Druck­ feder 10 und einer Stange 11.

Die Bauteile 3 bis 11 sind in einer Bohrung 12 des Gehäuses 1 axial verschiebbar gelagert, wobei die Kol­ ben 3 und 4 durch O-Ringe 13 und 14 gegen die Bohrung 12 abgedichtet sind.

Die Kolben 3 und 4 haben jeweils eine axiale Bohrung 15 und 16, die zueinander koaxial sind und in denen die Stange 11 axial verschiebbar gelagert ist. Die axial äußeren Kanten der Bohrungen 15 und 16 dienen als Ventilsitze 17 und 18, die jeweils zusammen mit einem der Ventilverschlußstücke 5 und 6 einen Ventil­ durchgang begrenzen.

Die Feder 10 stützt sich an den einander zugekehrten, mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Federenden versehe­ nen Stirnseiten der Kolben 3 und 4 ab und umgibt die Stange 11 schraubenlinienförmig.

Die Stange 11 hat nach Fig. 2 im Querschnitt etwa die Form eines dreizackigen Sterns, so daß er drei axiale, einen Durchgang bildende Kanäle zwischen sich und den Bohrungen 15 und 16 freiläßt. Die Länge der Stange 11 ist etwas kürzer als der Abstand der Ventilver­ schlußstücke 5 und 6 bei geschlossenen Ventildurchgän­ gen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Eingangsanschlüsse 19 und 20 in Form von die Gehäuse­ wand radial durchsetzenden Bohrungen stehen jeweils mit einer Einlaßkammer 21 und 22 in Verbindung, in denen jeweils die Ventilverschlußstücke 5, 6 und Käfi­ ge 7, 8 angeordnet sind. Eine Auslaßkammer 23 steht über einen Ausgangsanschluß 24 mit einem nicht darge­ stellten Druckraum, z. B. der Arbeitskammer der Rad­ bremse einer hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage, in Verbindung.

Der Deckel 2 ist mittels strichpunktiert dargestell­ ter Schrauben 25 mit dem Gehäuse 1 verbunden.

Im Betrieb wird die Eingangskammer 21 über den Ein­ gangsanschluß 19 durch einen Eingangsdruck P ₁ und die Eingangskammer 22 über den Eingangsanschluß 20 durch einen Eingangsdruck P ₂ beaufschlagt. Hierbei kann es sich bei dem Eingangsdruck P ₁ durch den von einem Tan­ dem-Hauptzylinder einer hydraulischen Kraftfahrzeug- Bremsanlage mit Schlupfregelung ausgeübten Bremsdruck und bei dem Eingangsdruck P ₂ um einen geregelten Druck der Bremsanlage handeln, wobei der Eingangsdruck P ₁ vom Tandem-Hauptzylinder und andernfalls der dann hö­ here geregelte Eingangsdruck P ₂ zur Radbremse durch­ geschaltet wird.

Wenn beispielsweise noch kein Ausgangsdruck P ₃ in der Ausgangskammer 23 und kein Eingangsdruck P ₂ in der Eingangskammer 22 herrscht, aber sich der Eingangs­ druck P ₁ in der Eingangskammer 21 aufbaut, werden alle Bauteile durch den Eingangsdruck P ₁ nach rechts ver­ schoben, bis der Kolben 4 das Ventilverschlußstück 6 gegen den Deckel 2 drückt. Eine weitere Steigerung des Eingangsdruckes P ₁, die über einen vorbestimmten Druck P _{1 v} hinausgeht, für den die Beziehung gilt: P _{1 v} · A ₁ = F, wobei A ₁ die die Eingangskammer 21 begren­ zende Ringfläche des Kolbens 3 und F die Kraft der Feder 10 sind, wird der Kolben 3 weiter gegen die Kraft der Feder 10 verschoben, bis das Ventilver­ schlußstück 5 durch die Stange 11 vom Ventilsitz 17 abgehoben und der Durchgang zwischen der Eingangskam­ mer 21 und der Ausgangskammer 23 frei wird. Der sich daraufhin in der Ausgangskammer 23 aufbauende Aus­ gangsdruck P ₃ bewirkt schließlich, daß der Ventil­ durchgang zwischen dem Ventilverschlußstück 3 und dem Ventilsitz 17 wieder geschlossen wird, sobald der Aus­ gangsdruck P ₃ etwa gleich dem Eingangsdruck P ₁ ist. Wenn dagegen der Eingangsdruck P ₁ und der Ausgangs­ druck P ₃ noch nicht vorhanden sind, aber der Eingangs­ druck P ₂ aufgebaut wird, wird der Eingangsdruck P ₂ in die Ausgangskammer 23 durchgeschaltet, sobald der Eingangsdruck P ₂ einen vorbestimmten Druck P _{2 v} über­ schreitet, für den die Beziehung P _{2 v} · A ₂ = F gilt, wo­ bei A ₂ die die Eingangskammer 22 begrenzende Ringflä­ che des Kolbens 4 ist. Da im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel die Ringflächen A 1 und A 2 gleich sind, sind auch die vorbestimmten Drücke P _{1 v} und P _{2 v} gleich.

Wenn in der Ausgangskammer 23 der Ausgangsdruck P ₃ durch den Eingangsdruck P ₁ aufgebaut worden ist und erst jetzt der Eingangsdruck P ₂ aufgebaut wird, bleibt der Ventildurchgang zwischen dem Ventilverschlußstück 6 und dem Ventilsitz 18 solange geschlossen, bis der Eingangsdruck P ₂ eine Verschiebung des Kolbens 4 gegen die Kraft der Feder 10 und den Ausgangsdruck P ₃ be­ wirkt und damit den Ventildurchgang öffnet, so daß nunmehr der Eingangsdruck P ₂ in die Ausgangskammer 22 durchgelassen wird.

Bei unterschiedlicher Ausbildung der Kolben 3 und 4, so daß ihre Ringflächen A ₁ und A ₂ voneinander abwei­ chen, öffnen die Ventildurchgänge bei entsprechend unterschiedlichen vorbestimmten Eingangsdrücken P _{1 v} und P _{2 v} .

Claims (5)

1. Druckbetätigtes Umschaltventil, insbesondere für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Schlupfregelung, mit zwei Eingangsanschlüssen und einem Ausgangsanschluß, mit einem ersten und einem zweiten Ventildurchgang, die jeweils durch ein erstes und ein zweites Ventilverschlußstück und einen ersten und einen zweiten Ventilsitz begrenzt sind, von denen der erste Ventilsitz an einem ge­ gen die Kraft einer Feder in einer Bohrung des Ventilgehäuses abgedichtet verschiebbaren Kolben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (18) an einem gegen die Kraft der Feder (10) in der Bohrung (12) des Ventilge­ häuses abgedichtet verschiebbaren zweiten Kolben (4) ausgebildet ist, daß die Feder (10) zwischen den Kolben (3, 4) angeordnet ist, daß die Kolben (3, 4) jeweils eine von zwei koaxialen Bohrungen (15, 16) aufweisen, daß die Bohrungen (15, 16) und die Feder (10) von einer einen Durchgang frei­ lassenden Stange (11) durchsetzt sind, deren Länge etwas kleiner als der Abstand der Ventilverschluß­ stücke (5, 6) bei geschlossenen Ventildurchgängen ist, daß die Ventilsitze (17, 18) auf den der Fe­ der (10) abgekehrten Seiten der Kolben (3, 4) aus­ gebildet sind, daß die Ventilverschlußstücke (5, 6) an Endwänden der Gehäusebohrung (12) abstützbar und jeweils in einer Einlaßkammer (21; 22) der Gehäusebohrung (12) angeordnet sind, daß die Feder (10) in einer mit dem Ausgangsanschluß (24) ver­ bundenen Auslaßkammer (23) angeordnet ist und daß die dem jeweiligen Eingangsdruck P ₁ bzw. P ₂ aus­ gesetzten Ringflächen A ₁ und A ₂ der Kolben so ge­ wählt sind, daß für vorbestimmte Eingangsdrücke P _{1 v} und P _{2 v} gilt: P _{1 v} · A ₁ = P _{2 -v} · A ₂ = F, wobei F die Kraft der Feder (10) bei geschlossenen Ventil­ durchgängen ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange im Querschnitt etwa sternförmig ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilverschlußstücke (5, 6) Kugeln sind.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (5, 6) jeweils in einem Käfig (7, 8) gelagert sind.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für P _{v 1} = P _{v 2} die Kolben (3, 4) gleich und die Ventilverschlußstücke (5, 6) gleich ausgebildet sind.