DE102009047429A1

DE102009047429A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE102009047429A1
Application number: DE200910047429
Authority: DE
Inventors: Johann Jungbecker; Steffen Linkenbach
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil zur Regelung des hydraulischen Drucks an einem Arbeitsanschluss (7) auf Werte zwischen einem Niederdruck und einem Hochdruck, wozu Ventilmittel in einem Gehäuse (20) entweder zur Freigabe einer Niederdruck- oder einer Hochdruckverbindung linear beweglich im Gehäuse (20) aufgenommen sind, um über einen in das Gehäuse (20) einmündenden Niederdruck- und Hochdruckanschluss (8, 5) wahlweise eine hydraulische Verbindung mit dem Arbeitsanschluss (7) herstellen zu können. Die Erfindung sieht vor, dass die Ventilmittel aus einem im Gehäuse (20) angeordneten Hochdrucksitzventil (17) und einem in einem Steuerkolben (13) beweglich aufgenommenen Niederdrucksitzventil (19) bestehen, wobei das Hochdrucksitzventil (17) zur mechanischen Betätigung koaxial zum Niederdrucksitzventil (19) ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus EP 0966380 B1 ist bereits ein derartiges Druckregelventil zur Druckregelung in einem Bremssystem bekannt, das als Schieberventil ausgeführt ist, dessen zylindrischer Ventilschieber mehrere Steuerkanten aufweist, die mit mehreren gehäuseseitigen Querbohrungen zusammenwirken. Nachteilig ist dabei, dass zur Freigabe einer großen Durchlassfläche ein relativ großer Hub des Ventilschiebers benötigt wird sowie die bei Schieberventilen regelmäßig auftretende Leckage, die nur mit relativ hohem Aufwand zu unterbinden ist, wozu eine Kombination des Ventilschiebers mit einem Sitzventil vorgeschlagen wird, um in Richtung des Niederdruckanschlusses die geforderte Dichtheit sicher zu stellen.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckregelventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass dieses die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, wobei das Druckregelventil durch geeignete, kostengünstige Maßnahmen gute Voraussetzungen zur Integration in ein Kfz-Bremssystem aufweisen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Druckregelventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung zweier Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 ein Druckregelventil gemäß der Erfindung im Längsschnitt,
2 ein Druckverstärkungsmodul für ein Bremssystem in Verbindung mit dem Druckregelventil nach 2.
Anhand der 1 werden nunmehr der grundlegende Aufbau sowie die Funktion des erfindungsgemäßen Druckregelventils erläutert.
Das im Längsschnitt abgebildete Druckregelventil dient zur Regelung des hydraulischen Drucks an einem Arbeitsanschluss 7 auf Werte zwischen einem Niederdruck und einem Hochdruck, wozu die nachfolgend noch näher zu spezifizierenden Ventilmittel in einem Gehäuse 20 entweder zur Freigabe einer Niederdruck- oder einer Hochdruckverbindung linear beweglich im Gehäuse 20 aufgenommen sind, um einen in das Gehäuse 20 einmündenden Niederdruck- und Hochdruckanschluss 8, 5 wahlweise mit dem Arbeitsanschluss 7 verbinden zu können. Die Erfindung sieht hierzu vor, dass die Ventilmittel aus einem im Gehäuse 20 angeordneten Hochdrucksitzventil 17 und einem in einem Steuerkolben 13 beweglich aufgenommenen Niederdrucksitzventil 19 bestehen, wobei das Hochdruck- als auch Niederdrucksitzventil 17, 19 zur mechanischen Betätigung koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Der Steuerkolben 13 ist zur Betätigung nach dem Prinzip einer hydraulischen Druckwaage als Stufenkolben ausgeführt, dessen größere Stirnfläche 12 dem hydraulischen Druck in einem Steuerdruckraum 11 ausgesetzt ist, während die vom Steuerdruckraum 11 abgewandte kleinere Stirnfläche 14 des Steuerkolbens 13 dem hydraulischen Druck im Arbeitsanschluss 7 ausgesetzt ist. Der über zwei Dichtringe im Gehäuse 20 abgedichtete Steuerkolben 13 weist im Bereich der kleineren Stirnfläche 14 eine Ausnehmung auf, in der das Niederdrucksitzventil 19 und dessen Ventilsitz 22 aufgenommen sind. Der Steuerkolben 13 ist abbildungsgemäß mittels einer Federzentrierung 16 in einer Mittenstellung grundpositioniert, in der das Niederdruck- als auch Hochdrucksitzventil 19, 17 in der geschlossenen Grundstellung verharren. Sowohl das Hochdruck- als auch das Niederdrucksitzventil 17, 19 liegt jeweils mittels einer sich an zwei Federtellern 27, 28 abstützenden Ventilfeder 29 in der geschlossenen Grundposition an den im Steuerkolben 13 bzw. im Gehäuse 20 integrierten Ventilsitzen 21, 22 an. Das Hochdruck- als auch Niederdrucksitzventil 17, 19 weist jeweils einen Stößelabschnitt 31 auf, der sich jeweils durch einen Durchlass im zugehörigen Ventilsitz 21, 22 als auch durch die zugehörigen Federteller 27, 28 erstreckt. Zwischen dem Stößelabschnitt 31 des Niederdrucksitzventils 19 und dem Stößelabschnitt 31 des Hochdrucksitzventils 17 besteht in der geschlossenen Ventilgrundposition ein axiales Schaltspiel 32, das zur Kontaktierung des Stößelabschnitts 31 des Hochdrucksitzventils 17 abhängig von der hydraulische Beaufschlagung des Steuerkolbens 13 in Richtung des Hochdrucksitzventils 17 vom Stößelabschnitt 31 des Niederdrucksitzventils 19 überbrückbar ist. Ferner ist der Steuerkolben 13 zur Hindurchführung eines im Gehäuse 20 fixierten Ventilöffnungsstiftes 24 von einem Langloch quer durchdrungen, wobei abbildungsgemäß in der unbetätigten Grundstellung des Steuerkolbens 13 zwischen dem Ventilöffnungsstift 24 und dem Stößelabschnitt 31 des Niederdrucksitzventils 19 ein Schaltspiel 32 besteht.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Druckregelventils erläutert.
Die 1 zeigt das Niederdruck- und Hochdrucksitzventil 19, 17 zunächst in der geschlossenen, federbelasteten Grundstellung 30 positioniert. Die beiden entfernt von den Sitzventilen angeordneten Federteller 28 sind jeweils kraftschlüssig im Steuerkolben 13 bzw. im Gehäuse 20 eingepresst.
Bewegt sich nun zwecks Druckaufbau am Arbeitsanschluss 7 durch eine Druckerhöhung im Steuerdruckraum 11 der Steuerkolben 13 gegen die Federzentrierung 16 nach rechts, so wird nach dem Überfahren des Schaltspieles 32 das Hochdrucksitzventil 17 durch den Stößelabschnitt 31 des geschlossenen Niederdrucksitzventils 19 von seinem Ventilsitz 21 abgehoben, sodass der Hochdruckanschluss 5 über das geöffnete Hochdrucksitzventil 17 mit dem Arbeitsanschluss 7 hydraulisch verbunden ist. Sobald nach dem Prinzip einer hydr. Druckwaage ein hydraulischer Kraftausgleich in Abhängigkeit des Flächenverhältnisses beider Stirnflächen 12, 14 am Steuerkolben 13 erfolgt, bewegt sich der Steuerkolben 13 in seine federzentrierte Mittenstellung 18 zurück, wodurch sich das Hochdrucksitzventil 17 wieder selbsttätig schließt.
Wird im Steuerdruckraum 11 der hydraulische Druck reduziert, so bewegt sich der Steuerkolben 13 durch die nicht ausgeglichene Druckwaage aus der Mittenstellung weiter nach links (während das Hochdruckventil 17 in Schließstellung verharrt) und öffnet nach Überfahren des Schaltspieles 32 mittels des Ventilöffnungsstiftes 24 das Niederdrucksitzventil 19, sodass eine hydraulische Verbindung des Arbeitsanschlusses 7 mit dem Niederdruckanschluss 8 zu einem drucklosen Tank besteht. Hierdurch erfolgt ein Druckabbau in Richtung des Niederdruckanschlusses 8 so lange, bis über den hydraulischen Druckausgleich der Steuerkolben 13 wieder seine Mittenstellung erreicht hat, in der beide Sitzventile wieder geschlossen sind.
Aus 1 geht ferner hervor, dass der Arbeitsanschluss 7 zwischen dem Niederdrucksitzventil 19 und dem Hochdrucksitzventil 5 in eine zwischen der kleineren Stirnfläche 14 des Stufenkolbens 13 und dem Gehäuse 20 angeordnete Kammer einmündet, in welche sich die aufeinander zugewandten Stößelabschnitte 31 des Niederdruck- und Hochdruckventils 19, 17 erstrecken.
Die 2 zeigt nachfolgend in schematischer Darstellung ein zweckmäßiges Verwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckregelventils, das beispielhaft zur Druckregelung in einem Kfz-Bremssystem ein Bestandteil eines Druckverstärkungsmoduls 2 bildet.
Wie aus 2 hervor geht, besteht das Druckverstärkungsmodul 2 aus dem erfindungsgemäßen hydraulischen Druckregelventil 1, an dessen Hochdruckanschluss 5 ein hydraulischer Druckspeicher 3 und ein Drucksensor oder Druckschalter 4 angeschlossen sind. Ferner weist der Hochdruckanschluss 5 eine Verbindung zu dem nicht abgebildeten hydraulischen Bremssystem auf, um den Druckspeicher 3 aufladen zu können. Weiterhin umfasst das Druckverstärkungsmodul 2 einen mit dem Hochdruckanschluss 5 verbundenen hydraulischen Steuerdruckkreis 6 zur Betätigung eines gleichfalls in das Druckverstärkungsmodul 2 eingesetzten Trennventils 9. Das Trennventil 9 steuert eine bedarfsgerechte Druckzuführung in die Steuerkammer 11 über einen in das Druckverstärkungsmodul 2 einmündenden hydraulischen Anschluss 10, der in vorliegendem Beispiel mit einem Pedalsimulator des Bremssystems verbunden ist. Der Arbeitsanschluss 7 des Druckregelventils 1 führt schließlich zu einer Radbremse des Bremssystems, um beispielsweise bei einem Ausfall der Bremsenelektronik hinreichend große hydraulische Bremskräfte realisieren zu können.
Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise des Druckverstärkungsmoduls 2:
Beim Initialisieren des Bremssystems erfolgt über den am Bremssystem angeschlossenen Hochdruckanschluss 5 eine Aufladung des hydraulischen Druckspeichers 3. Der Speicherladezustand wird über den Druckschalter 4 erfasst und vom elektronischen Steuergerät des Bremssystems überwacht. Über das Trennventil 9 wird der Anschluss 10 mit dem Steuerdruckraum 11 des Druckregelventils 1 hydraulisch verbunden. Hierdurch wirkt der durch den Pedalsimulator erzeugte hydraulische Druck auf die große Stirnfläche 12 des Steuerkolbens 13, welcher der vom Fahrer momentan gewünschten Bremsleitung entspricht, während die kleinere Stirnfläche 14 des Steuerkolbens 13 dem in der Radbremse wirksamen Arbeitsdruck 7 ausgesetzt ist. Über die beiden unterschiedlich großen Stirnflächen 12, 14 ist der sogenannte Verstärkungsfaktor des Druckregelventils 1 definiert. Wird das Trennventil 9 durch den Druck im Steuerdruckkreis 6 in die geöffnete Stellung geschaltet, gelangt der vom Fahrer generierte Pedalsimulatordruck in die Steuerdruckkammer 11, wodurch der Steuerkolben 13 gegen die integrierte Federzentrierung 16 nach rechts ausgelenkt wird und über das geschlossene Niederdrucksitzventil 19 das Hochdrucksitzventil 17 öffnet. Folglich wirkt abhängig von der Verschiebestellung des Steuerkolbens 13 am Arbeitsdruckanschluss 7 eine hydraulische Druckverstärkung, die der Radbremse zugeführt wird. Ist der Druckaufbau am Arbeitsanschluss 7 über das geöffnete Hochdrucksitzventils 17 abgeschlossen, so nimmt der Steuerkolben 13 nach Einstellung des Kräftegleichgewichts am Steuerkolben 13 wieder seine federzentrierte Mittenstellung 18 ein, wodurch das Hochdrucksitzventil 17 schließt.
Wird der am Anschluss 10 wirksame Pedalsimulatordruck reduziert, bewegt sich der Steuerkolben 13 weiter nach links und öffnet mittels des Niederdrucksitzventil 19 die Verbindung des Arbeitsdruckanschlusses 7 zum Niederdruckanschluss 8. Es erfolgt somit über das geöffnete Niederdrucksitzventil 19 ein Druckabbau in der Radbremse, bis sich wieder das Kräftegleichgewicht am Steuerkolben 13 eingestellt hat. Der Regelvorgang kann bis zum Verbrauch des im Druckspeicher 3 verfügbaren Druckvolumens wiederholt werden, sodass im vorliegenden Beispiel für das Bremssystem im Fehlerfall eine zeitlich begrenzte hydraulische Druckverstärkung zur Betätigung der Radbremse gewährleistet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0966380 B1 [0002]

Claims

Druckregelventil zur Regelung des hydraulischen Drucks an einem Arbeitsanschluss auf Werte zwischen einem Niederdruck und einem Hochdruck, wozu Ventilmittel in einem Gehäuse entweder zur Freigabe einer Niederdruck- oder einer Hochdruckverbindung linear beweglich im Ventilgehäuse aufgenommen sind, um über einen in das Gehäuse einmündenden Niederdruck- und Hochdruckanschluss wahlweise eine hydraulische Verbindung mit dem Arbeitsanschluss herstellen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel aus einem im Gehäuse (20) angeordneten Hochdrucksitzventil (17) und einem in einem Steuerkolben (13) beweglich aufgenommenen Niederdrucksitzventil (19) bestehen, wobei das Hochdruck- als auch Niederdrucksitzventil (17, 19) zur mechanischen Betätigung koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) als Stufenkolben ausgeführt ist, dessen größere Stirnfläche (12) dem hydraulischen Druck in einem Steuerdruckraum (11) ausgesetzt ist, während die vom Steuerdruckraum (11) abgewandte kleinere Stirnfläche (14) des Steuerkolbens (13) dem im Arbeitsanschluss (7) anstehenden hydraulischen Druck ausgesetzt ist.
Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) im Bereich der kleineren Stirnfläche (14) eine Ausnehmung aufweist, in der das Niederdrucksitzventil (19) und dessen Ventilsitz (22) aufgenommen sind.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) eine Ausnehmung aufweist, in der das Hochdrucksitzventil (17) und dessen Ventilsitz (21) aufgenommen sind.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) mittels einer Federzentrierung (16) in einer Mittenstellung grundpositioniert ist, in der das Niederdruck- als auch Hochdrucksitzventil (19, 17) in der geschlossenen Grundstellung verharren.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Hochdruck- als auch Niederdrucksitzventil (17, 19) jeweils mittels einer sich an zwei Federtellern (27, 28) abstützenden Ventilfeder (29) in der geschlossenen Grundposition an den zugehörigen Ventilsitzen (21, 22) anliegt.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruck- als auch Niederdrucksitzventil (17, 19) jeweils einen Stößelabschnitt (31) aufweist, der sich durch einen Durchlass im zugehörigen Ventilsitz (21, 22) und durch die zugehörigen Federteller (27, 28) erstreckt.
Druckregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößelabschnitt (31) des Niederdrucksitzventils (19) und dem Stößelabschnitt (31) des Hochdrucksitzventils (17) in deren geschlossenen Ventilgrundposition ein axiales Schaltspiel (32) besteht, das zur Kontaktierung des Stößelabschnitts (31) am Hochdrucksitzventil (17) abhängig von der hydraulische Beaufschlagung des Steuerkolbens (13) in Richtung des Hochdrucksitzventils (17) vom Stößelabschnitt (31) des Niederdrucksitzventils (19) überbrückbar ist.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) zur Hindurchführung eines im Gehäuse (20) fixierten Ventilöffnungsstiftes (24) von einem Langloch quer durchdrungen ist, wobei zwischen dem Ventilöffnungsstift (24) und dem Stößelabschnitt (31) des Niederdrucksitzventils (19) in der unbetätigten Grundstellung des Steuerkolbens (13) ein Schaltspiel (32) besteht.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer in Richtung auf das Hochdrucksitzventil (17) hydraulisch betätigten Verschiebestellung des Steuerkolbens (13) der Stößelabschnitt (31) des Niederdrucksitzventils (19) den Stößelabschnitt (31) des Hochdrucksitzventils (17) in Öffnungsrichtung kontaktiert.
Druckregelventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer durch das Niederdrucksitzventil (19) initiierten Öffnungsstellung des Hochdrucksitzventils (17) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hochdruckanschluss (5) und dem Arbeitsanschluss (7) hergestellt ist.
Druckregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer in Richtung des Steuerdruckraums (11) ausgeübten Verschiebestellung des Steuerkolbens (13) der Stößelabschnitt (31) des Niederdrucksitzventils (19) am Ventilöffnungsstift (24) anliegt, wodurch über das geöffnete Niederdrucksitzventil (19) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss (7) und dem Niederdruckanschluss (8) hergestellt ist.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsanschluss (7) zwischen dem Niederdrucksitzventil (19) und dem Hochdrucksitzventil (5) in eine zwischen der kleineren Stirnfläche (14) des Stufenkolbens (13) und dem Gehäuse (20) angeordnete Kammer einmündet, in welche sich die aufeinander zugewandten Stößelabschnitte (31) des Niederdruck- und Hochdruckventils (19, 17) erstrecken.