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Title:
HYDRAULIC CHANGE-OVER VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/010132
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a hydraulic change-over valve which effectively prevents fluttering in a hydraulic braking system. According to the invention, an air cushion which attenuates pressure pulsation is incorporated in the valve inlet chamber (7). The air cushion is formed in a simple manner by a preassembled unit comprising a metal pot (4), a diaphragm (5) and a metal ring disc (6) which is caulked at its periphery with the edge of the metal pot (4) such that the diaphragm (5) is clamped in a sealed manner.

Inventors:
VOGEL GUENTHER (DE)
Application Number:
PCT/EP1996/003572
Publication Date:
March 20, 1997
Filing Date:
August 13, 1996
Export Citation:
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Assignee:
TEVES GMBH ALFRED (DE)
VOGEL GUENTHER (DE)
International Classes:
B60T8/34; B60T8/40; B60T8/48; B60T15/18; F16K47/00; (IPC1-7): B60T8/34; F16K47/00
Domestic Patent References:
WO1990011212A11990-10-04
Foreign References:
DE4236045A11993-11-04
EP0606840A11994-07-20
DE4336464A11995-04-27
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydraulisch betätigtes Umschaltventil für eine hydrau¬ lische Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einer Einlaßkammer (7), in welcher ein Schließglied (23) angeordnet ist, welches an einem Stößel (24) befestigt ist, der durch einen Ventilsitz (22) hindurch in eine Auslaßkammer (20) ragt und dort an dem der Einlaßkammer (7) abgewandten Ende der Auslaßkammer (20) an einer ersten Membran (15) anliegt, die die Auslaßkammer (20) von einer luftgefüll¬ ten Kammer trennt, welche mit der Atmosphäre in Verbin¬ dung steht und von welcher her die erste Membran (15) von einem Kolben (3) beaufschlagt wird, der von einer ersten Druckfeder (17) zur ersten Membran (15) hin belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (7) an ihrem der Auslaßkammer (20) abgewandten Ende durch eine zweite Membran von einem abgeschlossenen Luftkissen getrennt ist.
2. Hydraulisch betätigtes Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (10) in entspanntem Zustand zur Einlaßkammer (7) hin gewölbt ist.
3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die zweite Membran (5) an ihrer dem Luft¬ kissen zugewandten Seite mittig eine Verdickung (10) trägt, die bei hohem Druck in der Einlaßkammer (7) an der rückwärtigen Begrenzungswand (9) des Luftkissens an¬ schlägt. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (5) vor ihrem Ein¬ bau in einen Metalltopf (4) eingelegt wird, in welchem sie mit ihrem Umfang von einer metallischen Ringscheibe (6) gehalten wird, indem der Metalltopf (4) an seinem Umfang mehrfach am Rand mit der Ringscheibe verstemmt wird. Umschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalltopf (4) an seiner Außenwand mehrere Aus¬ wölbungen (11) trägt, welche beim Einbau des Metalltopfes (4) gegen die Außenwand der Einlaßkammer (7) drücken.
Description:
Hydraulisch betätigtes Umschaltventil

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem hydraulisch be¬ tätigten Umschaltventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Umschaltventil ist beispielsweise aus der DE 42 36 045 AI bekannt. Es ist vorgesehen für hydraulische Bremsan¬ lagen mit Blockierschutzregelung, die im Blockierschutzbetrieb nach dem Rückförderprinzip arbeiten und hierzu mit einer Rück¬ förderpumpe ausgestattet sind. Damit zu einer Antriebsschlupf- regelung Druckmittel ohne pedalbetätigte Bremsung in die Rad¬ bremsen gelangen kann, ist die Rückförderpumpe selbstansaugend ausgelegt und besitzt eine Saugleitung zur Bremsleitung hin, wobei in der Bremsleitung zwischen Anschluß der Saugleitung und Anschluß der Druckleitung der Rückförderpumpe ein Trenn¬ ventil eingefügt ist. Damit bei einer pedalbetätigten Bremsung das Druckmittel in die Radbremsen und nicht einfach zur Saug¬ seite der Rückförderpumpe gelangt, ist in diese Saugleitung ein hydraulisch betätigtes Umschaltventil eingefügt, welches über den Hauptzylinderdruck gesteuert wird. Der Hauptzylinder¬ druck gelangt in die Einlaßkammer des Ventils und pflanzt sich durch den Ventilsitz hindurch in die Auslaßkammer fort. An die Auslaßkammer ist die Saugseite der Rückförderpumpe ange¬ schlossen. In der Auslaßkammer wirkt der Hauptzylinderdruck auf die erste Membran ein, so daß diese sich in Richtung auf die Atmosphäre zu bewegt. Damit kann sich das Schließglied, welches sich mit seinem Stößel an dieser Membran abstützt, an den Ventilsitz anlegen und das Umschaltventil schließen. Von nun an wirkt der Hauptzylinderdruck nur noch in der Einlaß- kam-mer. Die Auslaßkammer bleibt lediglich an die Saugseite

der Rückförderpumpe angeschlossen.

Ohne Pedalbetätigung bleibt das Umschaltventil geöffnet, da auf die Membran von der Auslaßkammer her kein Druck einwirkt. Bei einer reinen pedalbetätigten Normalbremsung oder bei einer Antriebsschlupfregelung, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, arbeitet daε hydraulisch betätigte Umschaltventil zu¬ verlässig und leise. Wird jedoch während einer Antriebs¬ schlupfregelung das Bremspedal betätigt, beispielsweise weil der Fahrer erkannt hat, daß die von ihm gewünschte Beschleuni¬ gung nicht durchzusetzen ist, oder wird das Bremspedal nach einer Blockierschutzregelung bei noch nachlaufender Rückför¬ derpumpe gelöst, so beginnt das Ventil häufig zu flattern und erzeugt entsprechend laute Geräusche. Das liegt daran, daß bei einer pedalbetätigten Bremsung das Trennventil in der Brems¬ leitung geöffnet wird bzw. ist, so daß die Druckpulse der Rückförderpumpe bis in die Einlaßkammer des Umschaltventils gelangen, solange der Hauptzylinderduck niedriger ist als der Schließdruck zur Überwindung der den atmosphärenseitig ange¬ ordneten Kolben beaufschlagenden Druckfeder. Die Druckpulse der Rückförderpumpe wirken dann schließend auf das Umschalt¬ ventil ein, während in der Auslaßkammer die Ansaugphasen der Rückförderpumpe öffnend wirken. Das Ventil kann sich also auf¬ schaukeln.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ven¬ til der eingangs genannten Art zu schaffen, welches in allen Phasen der Bremsbetätigung leise arbeitet.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen¬ den Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die Anordnung einer zwei¬ ten Membran in der Einlaßkammer, welche lediglich ein abge-

schlossenes Luftkissen begrenzt, erhält die Einlaßkammer eine elastische Dämpfung. In die Einlaßkammer eintretende Druck¬ pulse der Rückförderpumpe werden durch dieses Luftkissen wir¬ kungsvoll gedämpft.

Je größer das eingeschlossene Luftvolumen ist, desto größer ist auch die dämpfende Wirkung. Daher empfiehlt es sich, die zweite Membran in die Einlaßkammer hinein zu wölben, so daß das eingeschlossene Volumen größer wird. Die entspannte ge¬ wölbte Form der Membran bewirkt in diesem Fall auch, daß, wenn das Material der Membran durch das verwendete Druckmittel auf¬ quillt, die Membran nicht zum Luftkissen eingedrückt wird, sondern im Gegenteil in die Einlaßkammer hineinquillt.

Es empfiehlt sich, in der Mitte der Membran eine Verdickung zum eingeschlossenen Luftvolumen hin vorzusehen, damit die Anlagefläche der Membran an der rückwärtigen Wand der luftge¬ füllten Kammer bei Druckaufbau in der Einlaßßkammer möglichst klein bleibt und ein Ankleben somit unterbleibt.

Damit sich trotz der größeren Anzahl der verwendeten Einzel¬ teile die Fertigungszeit eines einzelnen Ventils nicht verlän¬ gert, empfiehlt sich eine parallele Vormontage des Luftkis¬ sens. Das heißt, daß die mit Luft gefüllte Kammer von der zweiten Membran und einem Metalltopf gebildet wird, wobei auf den Rand der Membran eine metallische Ringscheibe gelegt wird, welche vom Rand des Metalltopfes eingefaßt wird. Dann muß der Einbau des Metalltopfes in die Einlaßkammer des Umschaltven¬ tils nicht mehr abgedichtet erfolgen, da der Metalltopf selbst die Rückwand der luftgefüllten Kammer bildet.

Der Einbau des Metalltopfes ist somit auf einfache Weise mög¬ lich, indem er mit kleinen Auswölbungen versehen wird, die ihn einfach in der Einlaßkammer festgeklemmt halten.

Eine nähere Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt nun anhand der Beschreibung einer Zeichnung in zwei Figuren. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Umschaltventil,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein vormontiertes Luftkissen vor seinem Einbau in ein erfindungsgemäßes Umschaltventil.

Das Umschaltventil nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 auf, in welches eine gestufte Bohrung 2 geführt ist, welche an ihrem Ausgang mit einem Gewinde 3 versehen ist. In die Bohrung 2 sind zwei vormontierte Einheiten eingefügt. Eine vormontierte Einheit wird von einem Metalltopf 4, einer Membran 5 und einer metallischen Ringscheibe 6 gebildet, welche zusammen eine ab¬ geschlossene, luftgefüllte Kammer bilden. Diese luftgefüllte Kammer stellt ein Luftkissen dar, welche am Ende der Bohrung 2 im Einlaßraum 7 des Umschaltventils eingefügt ist. Die Membran 5 ist mit ihrem verdickten Umfang in den Metalltopf 4 mittels der Ringscheibe 6 eingeklemmt, wobei anschließend der Metall¬ topf 5 mit mehreren Verstemmungen 8 an seinem Umfang entlang versehen wurde, so daß die Ringscheibe 6 vom Rand des Metall¬ topfes 4 festgehalten wird. Die Membran 5 wirkt mit ihrem ver¬ dickten Umfang dabei dichtend, so daß das zwischen ihr und dem Boden 9 des Metalltopfes eingeschlossene Luftvolumen abgedich¬ tet ist. Die Membran 5 hebt sich mit ihrer Mitte durch eine Wölbung vom Boden 9 des Metalltopfes 4 ab. Zentral besitzt sie eine Verdickung 10, welche zum Boden 9 des Metalltopfes 4 hin

gerichtet ist. Der Metalltopf 4 selbst weist an seiner Wand mehrere Auswölbungen 11, sogenannte Warzen, auf. Diese dienen dazu, ihn in seiner dargestellten Einbaulage am Ende der Boh¬ rung 2 einzuklemmen. Gegenüber den Auswölbungen 11 am Umfang versetzt sind die Verstemmungen 8 angebracht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Die zweite vormontierte Einheit des hydraulisch betätigten Umschaltventils entspricht im wesentlichen der Fig. 4 des ge¬ nannten Standes der Technik, nämlich der DE 42 36 045 AI. Zwi¬ schen einem ein Außengewinde aufweisenden Gewindestopfen 12 und einem einen Ventilsitz tragenden Ventilkörper 13 ist mit¬ tels einer umlaufenden Verstemmung 14 eine Membran 15 einge¬ spannt. Diese Membran 15 wird von Atmosphärenseite her von einem Kolben 16 beaufschlagt, welcher der Kraft einer Druckfe¬ der 17 ausgesetzt ist, welche sich rückwärtig an einer Stufe des Gewindestopfens 12 abstützt. Um die Membran 15 vor einer Überdehnung zu schützen, ist der Hub des Kolbens 16 in Rich¬ tung auf die Membran 15 hin durch eine Ringscheibe 18 be¬ grenzt, die außerhalb des Gewindekörpers 12 in einen mit dem Kolben 16 verbundenen Stift 19 eingreift.

Die Membran 15 begrenzt mit ihrer dem Kolben 16 abgewandten Oberfläche eine Auslaßkammer 20, die über einen Ventildurch¬ gang 21 mit der Einlaßkammer 7 verbunden ist. Auf der Seite der Einlaßkammer weist der Ventildurchgang 21 einen Ventilsitz 22 auf, welcher mit einem Schließglied 23 zusammenwirkt. Die¬ ses Schließglied 23 ist mit einem Stößel 24 verbunden, welcher den Ventildurchgang 21 durchragt und an der Membran 15 an¬ liegt. Das Schließglied 23 weist einen metallischen Kopf 25 auf, auf welchen ein elastisches Dichtelement 26 aufgestülpt ist. Das elastische Element 26 wird von einer Druckfeder 27

zum Ventilsitz 22 hin beaufschlagt, wobei die Druckfeder 27 schwächer ausgelegt ist als die ihr entgegenwirkende Druckfe¬ der 17, welche den Kolben 16 beaufschlagt.

Das Schließglied 23 ist von einem Filter 28 umgeben, welcher aus Kunststoff besteht und durch eine umlaufende Verstemmung am Ventilkörper 13 gehalten ist. Im Unterschied zum Stand der Technik weist er einen zusätzlichen Anschlag 29 für das Schließglied 23 auf, welcher verhindert, daß sich das Schlie߬ glied 23 zu weit von seinem Ventilsitz 22 entfernt. Der An¬ schlag 29 ist im wesentlichen zylindrisch und einstückig mit dem Rahmen des Filters 28 gefertigt. Er ragt axial von der Seite des Luftkissens her in den von der Druckfeder 27 aufge¬ spannten Bereich. In den Rahmen des Filters 28 ist ein nicht dargestelltes Gewebe eingelegt, welches Partikel vom Ventil¬ durchgang 21 fernhält, damit die Dichtwirkung zwischen Schließglied 23 und Ventilsitz 22 nicht beeinträchtigt wird.

Eine weitere Maßnahme gegen Verschmutzung ist am Gewindestop¬ fen 12 durchgeführt. Dort, wo der Stift 19 aus dem Gewinde¬ stopfen 12 herausragt, ist eine elastische Schutzkappe 30 an¬ gebracht, welche von einem topfartigen, mit dem Gewindestopfen 12 verstemmten Schutzdeckel 31 am Gewindestopfen 12 befestigt ist. Die Schutzkappe 30 bietet bei vollem Druckausgleich abso¬ lute Dichtheit gegenüber Schmutz und Flüssigkeiten, während der Schutzdeckel 31 vor mechanischer Beschädigung schützt. Damit innerhalb und außerhalb der Schutzkappe 30 Atmosphären¬ druck herrscht, sind sowohl der Gewindestopfen 12 als auch der Schutzdeckel 31 mit radialen, gegeneinander versetzten Durch¬ brüchen 32 bzw. 33 versehen.

Die Einlaßkammer 7 besitzt einen gestrichelt angedeuteten Druckmitteleinlaß 34, welcher an die Bremsleitung einer Brems¬ anlage zwischen Hauptzylinder und Trennventil angeschlossen ist, so daß bei unbetätigtem Bremspedal eine Druckmittelver¬ bindung zu dem an den Hauptzylinder angeschlossenen Vorrats¬ behalter besteht. Die Auslaßkammer 20 besitzt einen Druckmit¬ telanschluß zur Saugseite einer selbstansaugenden Rückförder¬ pumpe, wobei dieser Druckmittelanschluß hier nicht dargestellt ist.

Sowohl bei einer pedalbetätigten Normalbremsung als auch wäh¬ rend einer Antriebsschlupfregelung entspricht die Funktion des dargestellten Ventils dem Stand der Technik und soll hier nicht noch einmal erläutert werden. Wird während einer An¬ triebsschlupfregelung, also bei geöffnetem Umschaltventil eine pedalbetätigte Bremsung eingeleitet und das Trennventil in der Bremsleitung geöffnet, so können sich die von der Rückförder¬ pumpe erzeugten Druckspitzen in die Einlaßkammer 7 fortpflan¬ zen. Dasselbe passiert, wenn beim Lösen des Bremspedals nach einer Blockierschutzregelung der Hauptzylinderdruck zum Schließen des Umschaltventils nicht mehr ausreicht, während die Rückförderpumpe noch nachläuft.Wenn Trennventil und Um¬ schaltventil gleichzeitig bei laufender Pumpe geöffnet sind, bewirkt das, daß das Umschaltventil während der Ansaugphasen der Rückförderpumpe in Öffnungsrichtung beeinflußt wird, da beim Ansaugen durch die Pumpe die Membran 15 angehoben wird. Während der Druckphasen der Rückförderpumpe hingegen wird das Umschaltventil in Schließrichtung beaufschlagt, da der Förder¬ druck der Pumpe ebenfalls durch das geöffnete Umschaltventil auf die Membran 15 einwirkt und diese herunterdrückt.

Durch das zwischen der Membran 15 und dem Metalltopf 4 einge¬ schlossene Luftvolumen werden derartige Druckpulsationen stark gedämpft. Hierdurch wird der Einfluß der Druckpulse der Pumpe auf die Membran 15, welche der eigentlichen Ventilbetätigung dient, stark abgedämpft.

Die gewölbte Form der Membran 5 garantiert auch bei einem Auf¬ quellen des Materials eine hohe Formstabilität, da bei einer Vergrößerung der Membran 5 durch Aufquellen diese in die Ein¬ laßkammer 7 "hineinwächst". Die Vormontage des Luftkissens ermöglichst eine parallele Fertigung des Luftkissens und der eigentlichen Ventileinheit. Hierdurch verkürzt sich die Takt¬ zeit bei der Montage.

Durch die einfache Verstemmung ergeben sich auch keinerlei Verschmutzungsprobleme durch abgehobene Partikel. Trotz des großen eingeschlossenen Luftvolumens benötigt das vorgefertigte Luftkissen einen denkbar geringen Bauraum, so daß der dieses Umschaltventil aufnehmende Ventilblock nicht vergrößert werden muß.