DE112005002472T5

DE112005002472T5 - Druckausgeglichenes Zufuhrventil für ein Fahrzeugbremssystem mit integriertem Niederdruckspeicher

Info

Publication number: DE112005002472T5
Application number: DE112005002472T
Authority: DE
Inventors: Blaise J. Ann Arbor Ganzel
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2007-08-16
Also published as: US20080136250A1; US7967393B2; WO2006041925A1

Abstract

Zufuhrventilanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeugbremssystem mit einem Hauptbremszylinder, einer Pumpe und einem Niederdruckspeicher, wobei das Zufuhrventil aufweist:
ein Gehäuse, welches festlegt eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Ausgang des Hauptbremszylinders, eine zweite Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Einlass der Pumpe, wobei die zweite Flüssigkeitsleitung in Fluidverbindung mit sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer steht, wobei das Gehäuse ferner eine dritte Flüssigkeitsleitung festlegt, die zwischen die erste Flüssigkeitsleitung und die zweite Flüssigkeitsleitung geschaltet ist,
einen in der dritten Flüssigkeitsleitung begrenzten Ventilsitz, und
ein bewegliches Ventilglied, das zwischen einer ersten Stellung, in der es gegen den Ventilsitz abdichtet, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu unterbinden, und einer zweiten Stellung beweglich ist, die von dem Ventilsitz beabstandet ist, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung...

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme und insbesondere ein Zufuhrventil zur Verwendung in einem Antiblockierbremssystem (ABS) mit Antriebsschlupfsteuerung (traction control = TC).
Fahrzeuge werden üblicherweise mit hydraulischen Bremssystemen verlangsamt und angehalten. Diese Systeme variieren hinsichtlich ihrer Komplexität, jedoch umfasst ein Basis-Bremssystem typischerweise einen Tandemhauptbremszylinder, eine in zwei ähnlichen, aber getrennten Bremskreisen angeordnete Druckmittelleitungsführung und Radbremsen in jedem Kreis. Der Hauptbremszylinder erzeugt durch Unterdrucksetzen von Bremsflüssigkeit hydraulische Kräfte in beiden Kreisen, wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt. Die unter Druck gesetzte Flüssigkeit bewegt sich in beiden Kreisen durch die Druckmittelleitungsführung, um Radbremsen zu betätigen und das Fahrzeug zu verlangsamen.
Basis-Bremssysteme verwenden typischerweise einen Bremskraftverstärker, um an den Hauptbremszylinder eine Kraft zu liefern, die die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft unterstützt. Der Verstärker kann mit Unterdruck oder hydraulisch betrieben sein.
Das Abbremsen eines Fahrzeuges auf kontrollierte Weise unter schwierigen Bedingungen erfordert eine präzise Beaufschlagung der Bremsen durch den Fahrer. Unter solchen Bedingungen kann ein Fahrer leicht zuviel Bremsdruck ausüben und somit ein oder mehrere Räder zum Blockieren bringen, was zu einem übermäßigen Schlupf zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche führt. Solche Radblockierzustände können zu größeren Anhaltewegen und einem möglichen Verlust an Richtungskontrolle führen.
Fortschritte in der Bremsentechnologie haben zur Einführung des ABS geführt. Ein Antiblockierbremssystem überwacht das Raddrehverhalten und baut Bremsdruck in den entsprechenden Radbremsen selektiv auf und ab, um die Raddrehzahl in einem ausgewählten Schlupfbereich zu halten und dabei maximale Bremskräfte zu erreichen. Obwohl solche Systeme typischerweise das Bremsen jedes gebremsten Rades des Fahrzeuges zu steuern vermögen, sind manche Systeme zum Steuern des Bremsens nur eines Teils der gebremsten Räder entwickelt worden.
Elektronisch gesteuerte ABS-Ventile, die Druckaufbringungsventile und -ablassventile umfassen, sind zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen angeordnet und führen die Druckregelung aus. Wenn sie aktiviert sind, arbeiten diese ABS-Ventile typischerweise in drei Drucksteuerbetriebsarten: Druckaufbringung, Druckabbau und Druck halten. Die Druckaufbringungsventile lassen Bremsdruck in die Radbremsen, um Druck während der Druckaufbringungsbetriebsart zu erhöhen, und die Ablassventile öffnen, um während der Druckabbaubetriebsart Druck aus den Radbremsen abzulassen. Während der Druckhaltebetriebsart wird der Radbremsdruck konstant gehalten durch Schließen sowohl der Druckablassventile und der Druckaufbringungsventile.
Eine Weiterentwicklung in der Bremstechnologie hat zur Einführung von Antriebsschlupfregelungssystemen geführt. Zusätzliche Ventile sind zu existierenden Antiblockierbremssystemen hinzugefügt worden, um Bremssysteme bereitzustellen, die die Raddrehzahl während einer Beschleunigung steuern. Eine übermäßige Raddrehzahl während einer Fahrzeugbeschleunigung führt zu Radschlupf und einem Verlust an Traktion. Ein elektronisches Steuersystem erfasst diesen Zustand und bringt automatisch Bremsdruck auf die Radbremse des durchrutschenden Rades auf, um den Schlupf zu reduzieren und die verfügbare Traktion zu erhöhen. Um eine optimale Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen, müssen Bremsdrücke oberhalb des Hauptbremszylinderdrucks schnell verfügbar sein, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
In ABS/TC-Systemen werden eine Vielzahl Steuerventile und hydraulischer Komponenten verwendet und sind typischerweise in einer Hydrauliksteuereinheit (hydraulic control unit = HCU) untergebracht. Die HCU umfasst ein Gehäuse mit mehreren Bohrungen, in denen die Steuerventile und Hydraulikkomponenten aufgenommen sind. Kanäle oder Leitungen sind in die HCU gebohrt, um eine Fluidverbindung zwischen den verschiedenen Ventilen und Komponenten bereitzustellen.
Es ist wünschenswert, Funktionen herkömmlicher Ventile und hydraulischer Komponenten in einer einzigen, integrierten Baueinheit zu kombinieren. Solche integrierten Baueinheiten verringern die Herstellungskosten der unterschiedlichen Komponenten und der HCU und vermindern auch die Größe und das Gewicht eines ABS/TC-Systems.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Ein druckausgeglichenes Zufuhrventil zum Einsatz in einem Fahrzeugbremssystem, das einen Hauptbremszylinder, eine Pumpe und einen Niederdruckspeicher umfasst. Das Zufuhrventil hat ein Gehäuse, welches eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Auslass des Hauptbremszylinders und eine zweite Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Einlass der Pumpe festlegt. Die zweite Flüssigkeitsleitung steht in Fluidverbindung mit sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer. Das Gehäuse legt ferner eine dritte Flüssigkeitsleitung fest, die zwischen die erste Flüssigkeitsleitung und die zweite Flüssigkeitsleitung geschaltet ist. In der dritten Flüssigkeitsleitung ist ein Ventilsitz begrenzt. Ein bewegliches Ventilglied ist in eine erste Stellung bewegbar, in der es gegen den Ventilsitz abdichtet, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu unterbinden. Das bewegliche Ventilglied ist auch in eine zweite Stellung bewegbar, die von dem Ventilsitz beabstandet ist, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zuzulassen. Das bewegliche Ventilglied ist Drücken in sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer ausgesetzt, um im Betrieb zumindest teilweise druckausgeglichen zu sein. Das Gehäuse kann darüber hinaus den Niederdruckspeicher integriert nahe dem Zufuhrventil umfassen, so dass ein Betrieb der Niederdruckspeicherbauteile das bewegliche Element des Zufuhrventils von dem Sitz wegdrängt, wenn der Niederdruckspeicher leer ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbremssystems mit Antiblockier- und Antriebsschlupfregelungsfähigkeiten, das das erfindungsgemäße Zufuhrventil beinhaltet.
2 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen, druckausgeglichenen Zufuhrventils, das in eine Hydrauliksteuereinheit des Systems aus 1 eingebaut ist.
3 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, druckausgeglichenen Zufuhrventils.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Zunächst soll darauf hingewiesen werden, dass eine Bezugnahme auf die beigefügte Bezugszeichentabelle ein Verständnis der folgenden Beschreibung und Figuren erleichtern kann.
1 veranschaulicht ein pedalisoliertes ABS/TC-Bremssystem 200 gemäß der Erfindung. Ein Bremspedal 202 ist mit einem Verstärker 203 und einem Tandemhauptbremszylinder 204 verbunden. Ein Bremsschalter 201 wird dazu benutzt anzugeben, wenn ein Fahrer auf das Bremspedal 202 drückt. Ein Reservoir 205 ist mit dem Hauptbremszylinder 204 verbunden und enthält einen Vorrat an Bremsflüssigkeit, typischerweise bei Atmosphärendruck. Der Tandemhauptzylinder 204 ist mit zwei ähnlichen, jedoch separaten Bremskreisen 210a, 210b über entsprechende Flüssigkeitsleitungen 221a und 221b verbunden. Der Einfachheit halber werden nur die Komponenten im Kreis 210a erläutert werden. Die Komponenten des Kreises 210b können identisch zu den Komponenten des Kreises 210a sein. Ein Drucksensor 199 ist mit der Flüssigkeitsleitung 221a verbunden und bildet ein für den Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders 204 repräsentatives Drucksignal. In Abwesenheit eines Fehlers sollte der Druck in der Flüssigkeitsleitung 221b im Wesentlichen gleich dem Druck in der Flüssigkeitsleitung 221a sein und es wird davon ausgegangen, dass ein Drucksensor, der entweder wie dargestellt mit der Flüssigkeitsleitung 221a oder mit der Flüssigkeitsleitung 221b verbunden ist, dazu ausreicht, ein brauchbares Signal des Hauptbremszylinderdrucks zu liefern. Jedoch kann es bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein, einen Drucksensor in Verbindung mit jeder der Flüssigkeitsleitungen 221a und 221b bereitzustellen oder sogar den Drucksensor 199 völlig wegzulassen und stattdessen auf irgendeine andere Prozessmesseinrichtung als ein Eingang zur Steuerung des Bremssystems 200 zu vertrauen.
Eine Bremse 206 eines nicht angetriebenen Rades und eine Bremse 207 eines angetriebenen Rades sind mittels der Bremsflüssigkeitsleitung 221a mit dem Hauptbremszylinder 204 verbunden. Die Leitung 221a ist mit einer Leitung 222 und einer Leitung 223 verbunden. Eine Leitung 225 ist zwischen die Leitung 222 und einen Auslass 211a einer Pumpe 211 geschaltet. Die Leitung 223 ist mit einem Einlass 211b der Pumpe 211 verbunden. Ein Drucksensor 198 ist zum Liefern eines für den Druck in der Flüssigkeitsleitung 225 repräsentativen Signals angeschlossen. Eine Leitung 224 ist zwischen die Leitung 225 und die Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades geschaltet. Eine Leitung 226 ist zwischen die Leitung 225 und die Bremse 207 des angetriebenen Rades geschaltet. Ein Paar von Zweistellungs, Zweiwege normal offe nen Elektromagnetdruckaufbringungsventilen 208 und 209 sind in der Leitung 224 bzw. der Leitung 226 angeordnet. Ein Zufuhrventil 212 ist in der Leitung 223 zwischen dem Hauptbremszylinder 204 und der Pumpe 211 angeordnet.
Ein Zweistellungs, Zweiwege normal offenes Elektromagnetabsperrventil 213 stellt wahlweise eine Fluidverbindung zwischen der Leitung 222 und den Leitungen 224 und 226 her (über die Leitung 225). In der normal offenen Stellung des Absperrventils 213 kann Fluid in jeder Richtung durch das Absperrventil 213 strömen. Jedoch ist in dem Absperrventil 213 ein Rückschlagventil 240 angeordnet, das dann, wenn das Absperrventil 213 in die "geschlossene" (oder Absperr-) Stellung bewegt ist, Fluid erlaubt, vom Hauptbremszylinder 204 durch die Leitung 221a und die Leitung 222 durch das Absperrventil 213 zur Leitung 225 zu strömen und die Bremse 207 des angetriebenen Rades (über die Leitung 226) und die Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades zu versorgen, jedoch kann Fluid nicht in der entgegengesetzten Richtung durch das Absperrventil 213 fließen. Geeigneterweise kann das Rückschlagventil 240 als eine Lippendichtung in dem Ventil 213 ausgebildet sein. Ferner kann unter Bedingungen hohen Differenzdrucks über das Absperrventil 213, d.h. wenn der Druck in der Flüssigkeitsleitung 225 deutlich höher als der Druck in der Leitung 222 ist, das Absperrventil 213 durch den Differenzdruck in die Offenstellung bewegt werden, um den hohen Druck in der Leitung 225 zum Hauptbremszylinder 204 zu einem untenstehend beschriebenen Zweck abzubauen.
Eine Leitung 228 ist mit der Leitung 226 über das Druckaufbringungsventil 209 mit der Bremse 207 des angetriebenen Rades verbunden. Wenn das Druckaufbringungsventil 209 in der Offenstellung ist, kann Flüssigkeit in jeder Richtung zwischen der Leitung 228 und der Leitung 226 durch das Druckaufbringungsventil 209 fließen. Somit kann, wenn das Druckaufbringungsventil 209 in der Offenstellung ist, Flüssigkeit von der Pumpe 211 durch die Leitung 226 und durch das offene Druckaufbringungsventil 209 der Bremse 207 des angetriebenen Rades zugeführt werden; die Bremse 207 des angetriebenen Rades kann ebenfalls aus dem Hauptbremszylinder 204 durch die Leitung 221a und die Leitung 222, durch das Absperrventil 213, durch die Leitung 225 in die Leitung 226 und durch das offene Druckaufbringungsventil 209 versorgt werden. Ein Einweg-Rückschlagventil 231 ist in dem normal offenen Druckaufbringungsventil 209 angeordnet. Wenn das Druckaufbringungsventil 209 in die "geschlossene" (oder Absperr-) Stellung bewegt ist, hindert das Rückschlagventil 231 Flüssigkeit daran, von der Leitung 226 zur Leitung 228 zu fließen, aber das Rückschlagventil 231 gestattet einen Fluss in der entgegengesetzten Richtung (z.B. von der Bremse 207 des angetriebenen Rades durch die Leitung 228, das Druckaufbrin gungsventil 209, die Leitung 226, die Leitung 225 und durch das offene Absperrventil 213, durch die Leitung 222 und durch die Leitung 221a zum Hauptbremszylinder 204). Geeigneterweise kann das Rückschlagventil 231 als eine Lippendichtung in dem Druckaufbringungsventil 209 ausgeführt sein.
Eine Leitung 232 ist mit der Leitung 224 über das Druckaufbringungsventil 208 mit der Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades verbunden. Wenn das Druckaufbringungsventil 208 in seiner Offenstellung ist, kann Flüssigkeit in jeder Richtung zwischen der Leitung 232 und der Leitung 224 durch das Druckaufbringungsventil 208 fließen. Somit kann, wenn das Druckaufbringungsventil 208 in seiner Offenstellung ist, Flüssigkeit der Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades zugeführt werden, aus der Pumpe 211 durch die Leitung 225 und die Leitung 224 und durch das offene Druckaufbringungsventil 208; die Bremse des nicht angetriebenen Rades kann auch von dem Hauptbremszylinder 204 versorgt werden, durch die Leitung 221a und die Leitung 222, durch das Absperrventil 213 zur Leitung 224 und durch das Druckaufbringungsventil 208. Ein Einweg-Rückschlagventil 233 ist in dem normal offenen Druckaufbringungsventil 208 angeordnet. Wenn das Druckaufbringungsventil 208 in die "geschlossene" (oder Absperr-) Stellung bewegt ist, hindert das Rückschlagventil 233 Flüssigkeit daran, von der Leitung 224 zur Leitung 232 zu fließen, jedoch gestattet das Rückschlagventil 233 ein Fließen in der entgegengesetzten Richtung (z.B. von der Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades durch die Leitung 232, das Druckaufbringungsventil 208, die Leitung 224, durch das offene Absperrventil 213, durch die Leitung 222 und durch die Leitung 221a zum Hauptbremszylinder 204). Geeigneterweise kann das Rückschlagventil 233 als eine Lippendichtung in dem Druckaufbringungsventil 208 ausgeführt sein.
Eine zweite Flüssigkeitsleitung 227 steht in Fluidverbindung mit dem Pumpeneinlass 211b. Ein Niederdruckspeicher (low pressure accumulator = LPA) 217 ist an der Kreuzung der Leitung 223 und der Leitung 227 auf eine Art und Weise angeordnet, die im Folgenden näher beschrieben wird.
Die Flüssigkeitsleitung 227 steht über eine Flüssigkeitsleitung 232a auch in Verbindung mit der Leitung 232. Ein Zweistellungs, Zweiwege normal geschlossenes Elektromagnetablassventil 218 ist in der Leitung 232a zwischen der Radbremse 206 und der Flüssigkeitsleitung 227 angeordnet. Ein vorzugsweise als eine Lippendichtung ausgebildetes Rückschlagventil 218a ist in dem Ablassventil 218 angeordnet, welches eine Flüssigkeitsströmung in der Richtung von der Flüssigkeitsleitung 227 zur Flüs sigkeitsleitung 232 zulässt, aber nicht in der anderen Richtung, wenn das Ablassventil 218 in der Schließstellung ist.
Die Flüssigkeitsleitung 227 steht ferner über eine Flüssigkeitsleitung 228a in Verbindung mit der Leitung 228. Ein Zweistellungs, Zweiwege normal geschlossenes Elektromagnetablassventil 219 ist zwischen der Radbremse 207 und der Flüssigkeitsleitung 227 in der Leitung 228a angeordnet. Ein vorzugsweise als eine Lippendichtung ausgebildetes Rückschlagventil 219a ist in dem Ablassventil 219 angeordnet, welches eine Flüssigkeitsströmung in der Richtung von der Flüssigkeitsleitung 227 zur Flüssigkeitsleitung 228 zulässt, jedoch nicht in der anderen Richtung, wenn das Ablassventil 219 in der Schließstellung ist.
Es ist zu bemerken, dass all die oben beschriebenen Elektromagnetventile 213, 208, 209, 218 und 219 als ein ein zugehöriges Rückschlagventil in dem Ventil aufweisend beschrieben worden sind. Natürlich kann jedes und können alle dieser Rückschlagventile in jeder geeigneten Form ausgeführt sein, einschließlich als ein separates Rückschlagventil, das parallel zu dem zugehörigen Elektromagnetventil geschaltet ist.
Die Pumpe 211 ist vorzugsweise eine Sechskolbenpumpe, wie schematisch dargestellt, mit drei dem Bremskreis 210a Flüssigkeit zuführenden Kolben und drei dem Bremskreis 210b Flüssigkeit zuführenden Kolben. Diese Kolben werden vorzugsweise nacheinander durch denselben Nocken betätigt und liefern somit einen relativ gleichförmigen Fluss mit relativ geringer Pulsation in dem vereinten Auslassstrom der Pumpe 211 (verglichen mit dem Betrieb einer herkömmlichen Zweikolbenpumpe), wodurch ein relativ leiser Betrieb gegeben ist. Es ist möglich, dass die Pumpe 211 in bestimmten Anwendungen mit weniger (oder mehr) Kolben als den dargestellten sechs Kolben versehen ist. Unabhängig von der Anzahl verwendeter Kolben können bekannte Anordnungen zum Dämpfen von Druckpulsen (und Herabsetzen des Betriebsgeräusches der Pumpe 211) vorhanden sein, wenn die gewählte Konfiguration der Pumpe 211 dazu neigt, merkliche Druckpulse und Geräusche zu erzeugen. Beispielsweise können eine oder mehrere Öffnungen kleinen Durchmessers (nicht gezeigt) im Pumpenauslass 211a vorhanden sein, um im Betrieb der Pumpe 211 erzeugte Druckpulse zu dämpfen.
Ein Elektromotor FSM ist zum Antreiben der Pumpe 211 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Motor ein bürstenloser Motor. Ein besonderer bürstenloser Motor, der als geeignet angesehen wird, ist ein flussschaltender Motor, wie er am Zentrum für fortgeschrittene elektronisch gesteuerte Antriebe der Universität Leicester in Leices ter, England, entwickelt wird. Ein flussschaltender Motor ist eine Kombination aus einem geschalteten Reluktanzmotor und einem Induktionsgenerator. Jedoch kann jeder geeignete Motor verwendet werden.
Eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit = ECU) (nicht dargestellt) ist elektrisch mit dem Motor FSM und jedem Elektromagnetventil verbunden. Die ECU ist auch zum Empfangen der von den Drucksensoren 199 und 198 und dem Bremsschalter 201 erzeugten Signalen angeschlossen. Die ECU betreibt den Motor FSM zum Antreiben der Pumpe 211 und fährt, wenn während der ABS- oder TC-Betriebsarten erforderlich, die entsprechenden Ventile hin und her.
Wie oben angegeben wird das Absperrventil 213 aufgrund hohen Differenzdrucks unter Bedingungen relativ hohen Drucks in der Leitung 225 und relativ niedrigen Drucks in der Leitung 222 öffnen. Da der Pumpenauslass 211a in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung 225 steht, wirkt auf diese Weise das Absperrventil 213 als ein Entlastungsventil für die Pumpe 211. Somit besteht, wenn der Aufbau des Absperrventils 213 geeignet ausgelegt ist, so dass das Absperrventil 213 bei einem gewünschten Differenzdruck öffnet, keine Notwendigkeit für ein separates Entlastungsventil, das beispielsweise den Pumpeneinlass 211b und den Pumpenauslass 211a verbindet, obwohl solch ein dediziertes Entlastungsventil vorgesehen werden könnte, falls gewünscht.
Bezugnehmend nunmehr auf 2 sind das Zufuhrventil 212 und der Niederdruckspeicher 217 in einer vergrößerten Querschnittsansicht dargestellt. Das Zufuhrventil 212 ist in einer Bohrung 12 einer Hydrauliksteuereinheit (hydraulic control unit = HCU) 10 aufgenommen, die vorzugsweise die verschiedenen Komponenten des Systems 200 einschließlich der Absperrventile, der Druckaufbringungsventile, der Ablassventile, des Niederdruckspeichers 217 und der Pumpe 211 beherbergt. Die HCU 10 ist als ein Gehäuse ausgebildet und enthält Bohrungen zum Aufnehmen der Komponenten und Flüssigkeitskanäle für eine Fluidverbindung zwischen den Komponenten. Das Zufuhrventil 212 ist zwischen dem Niederdruckspeicher 217 an einem ersten Ende und einer Dichtscheibe 13 an einem zweiten Ende angeordnet. Die Scheibe 13 ist mit einer in der dem Niederdruckspeicher 217 zugewandten Fläche der Scheibe ausgebildeten zylindrischen Ausnehmung 13a versehen. Eine Ringdichtung 16 ist zwischen der Scheibe 13 und der HCU 10 vorhanden, um ein Entweichen von Bremsflüssigkeit aus der Bohrung 12 an der Scheibe 13 vorbei zu verhindern.
Das Zufuhrventil 212 umfasst eine allgemein zylindrische Hülse 102 mit einem offenen Ende 102a und einem Flanschende 102b. Das Flanschende 102b hat einen radial einwärts verlaufenden Flansch, der eine zentrale Öffnung 102c begrenzt, und einen um die zentrale Öffnung 102c herum ausgebildeten Ventilsitz 108. Ein sich in Umfangsrichtung auswärts erstreckender Flansch 102d ist um die Hülse 102 gebildet, der eine Schulter an der Wand der Bohrung 12 berührt, um die Hülse 102 axial innerhalb der Bohrung 12 anzuordnen. Eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 102e ist auf einer Außenfläche 102h der Hülse 102 gebildet, zwischen dem offenen Ende 102a und dem Flansch 102d. Ein O-Ring oder eine andere geeignete Dichtung 48 ist in der Umfangsnut 102e angeordnet, um zwischen der Hülse 102 und der Wand der Bohrung 12 abzudichten. Eine oder mehrere radiale Öffnungen 102f ist bzw. sind durch die Hülse 102 ausgebildet, allgemein radial auswärts zwischen einer Innenfläche 102g der Hülse 102 zur Außenfläche 102h verlaufend.
Ein allgemein mit 114 bezeichnetes bewegliches Ventilglied ist zwischen dem Flanschende 102b der Hülse 102 und der Scheibe 13 angeordnet. Das Ventilglied 114 ist als eine Kugel 115 und einen allgemein zylindrischen Kolben 116 aufweisend dargestellt. Wie unten stehend näher erläutert wird, wirkt der Kolben 116 mit der HCU 10 zusammen, um eine erste Kammer 9 in einem Endbereich der Bohrung 12 zwischen dem Kolben 116 und der Scheibe 13 festzulegen.
Die Kugel 115 besteht vorzugsweise aus einem geeignet haltbaren Material für die vorgesehene Anwendung; Stahl wird als für viele vorgesehene Anwendungen geeignet angesehen. Die Kugel 115 hat einen durch sie ausgebildeten Kanal 115a. Die Kugel 115 ist in eine in dem Kolben 116, der aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann, ausgebildete Ausnehmung 116a gepresst, deren Orientierung so ist, dass der Kanal 115a eine Fluidverbindung durch die Kugel 115 in die Ausnehmung 116a herstellt. Der Kolben 116 weist einen Abschnitt 116b verringerten Durchmessers an einem Ende entgegengesetzt dem Ende auf, in dem die Ausnehmung 116a gebildet ist. Der Abschnitt 116b verringerten Durchmessers hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen derselbe wie der Kreis ist, den die Berührungslinie zwischen der Kugel und dem Ventilsitz 108 um die zentrale Öffnung 102c in der Hülse 102 beschreibt, wenn das Zufuhrventil 212 geschlossen ist. Der Abschnitt 116b verringerten Durchmessers ist in der Ausnehmung 13a in der Scheibe 13 angeordnet. Ein zentraler Fluidkanal 116c ist längs durch den Abschnitt 116b verringerten Durchmessers hindurch ausgebildet und stellt eine Fluidverbindung zwischen der Ausnehmung 116a und der zwischen dem Kolben 116 und der Scheibe 13 gebildeten ersten Kammer 9 her.
Ein zylindrischer Filter 50 ist zwischen dem Flanschende 102b der Hülse 102 und der Scheibe 13 angeordnet. Der Filter 50 weist eine kreisrunde Dichtung gegenüber der Scheibe 13 an einem Längsende des Filters 50 auf. Der Filter 50 hat eine kreisförmige Dichtung gegen das Flanschende 102b, um die zentrale Öffnung 102c, am anderen Längsende des Filters 50. Der Filter 50 unterteilt den Bereich zwischen dem Flanschende 102b und der Scheibe 13 in eine zweite Kammer 105 innerhalb des Filters 50 (zwischen dem beweglichen Ventilglied 114 und dem Ventilsitz 108) und eine ringförmige dritte Kammer 104 um die Außenseite des Filters 50. Die zentrale Öffnung 102c in dem Flanschende 102b bildet einen Kanal, der eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Kammer 105 und einer vierten Kammer, der Niederdruckspeicherkammer 106, innerhalb der zylindrischen Hülse 102 herstellt, wobei der Sitz 108 um die Öffnung 102c den Übergang der Kammer 105 zur Niederdruckspeicherkammer 106 festlegt. Die radiale Öffnung 102f stellt eine Fluidverbindung zwischen der Niederdruckspeicherkammer 106 innerhalb der zylindrischen Hülse 102 und einer ringförmigen fünften Kammer 107 her, die um die Hülse 102 zwischen der Umfangsnut 102e und dem Flansch 102d ausgebildet ist. Die fünfte Kammer 107 steht in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung 227 und ist somit in Fluidverbindung mit den Ablassventilen 218, 219 und dem Pumpeneinlass 211b.
Die Flüssigkeitsleitung 227 ist in ständiger Fluidverbindung mit der ersten Kammer 9 über die fünfte Kammer 107, die radiale Öffnung 102f, die vierte Kammer 106, die zentrale Öffnung 102c, den Kanal 115c und den zentralen Flüssigkeitskanal 116c. Dies ist schematisch in 1 durch die Verbindung der Leitung 227 auf zwei Seiten des Zufuhrventils 212 dargestellt. Tatsächlich könnte, obwohl diese Verbindung zwischen der ersten Kammer 9 und der Flüssigkeitsleitung 227 in der in 2 dargestellten Ausführungsform innen im Zufuhrventil 212 ist (über den Kanal 115c) diese Verbindung auch außerhalb des Zufuhrventils 212 sein, wie aus der in 3 wiedergegebenen Ausführungsform ersichtlich sein wird.
Die dritte Kammer 104 steht in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung 223 und ist somit in Fluidverbindung mit dem Hauptbremszylinder 204.
In der Kammer 9 ist eine Feder 118 angeordnet. Die Feder 118 wirkt zwischen der Scheibe 13 und dem Kolben 116, um die Kugel 115 des Ventilgliedes 114 zum Ventilsitz 108 zu drängen.
Eine aus einem geeigneten Material, etwa aus Polytetrafluorethylen, bestehende reibungsarme Dichtung 197 berührt dichtend die radial äußere Fläche des Abschnitts 116b verringerten Durchmessers. Die Dichtung 197 wird von einem umgebenden O-Ring 196 beaufschlagt, der sowohl zur Dichtung 197 als auch zur Innenwand der zylindrischen Ausnehmung 13a in der Scheibe 13 hin abdichtet.
Der Niederdruckspeicher 217 umfasst ein bewegliches Druckabgrenzungselement. Das bewegliche Druckabgrenzungselement bewegt sich, um das Volumen des Niederdruckspeichers 217 zu ändern, wenn der Niederdruckspeicher 217 sich füllt und entleert. In der in 2 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform ist das bewegliche Druckabgrenzungselement als ein Niederdruckspeicherkolben 217a ausgeführt, der in der zylindrischen Hülse 102 angeordnet ist. Jedoch könnte das bewegliche Druckabgrenzungselement jedes geeignete Bauteil sein, etwa eine bewegliche Membran oder eine zusammenfaltbare Blase. Der Niederdruckspeicherkolben 217a weist eine oder mehrere in seiner Fläche ausgebildete Nuten 217b auf, um eine Fluidverbindung zwischen den radialen Öffnungen 102f in der Hülse 102 und der zentralen Öffnung 102c im Flanschende 102b der Hülse 102 herzustellen, selbst wenn der Niederdruckspeicherkolben 217a das Flanschende 102b berührt. Eine Dichtung 217c ist in einer Umfangsnut in der Außenfläche des Niederdruckspeicherkolbens 217a angeordnet und stellt eine Gleitdichtung zwischen dem Niederdruckspeicherkolben 217a und der Innenfläche 102g der Hülse 102 bereit. Der Niederdruckspeicher 217 umfasst ferner eine Feder 120, die zwischen dem geschlossenen Ende der Bohrung 12 und dem Niederdruckspeicherkolben 217a wirkt. Die Feder 120 bewirkt ein Drängen des Niederdruckspeicherkolbens 217a zum Flanschende 102b der Hülse 102 und somit ein Minimieren des Volumens der Kammer 106.
Wenn der Niederdruckspeicher 217 leer ist, befindet sich der Niederdruckspeicherkolben 217a in Berührung mit dem Flanschende 102b der Hülse 102, wie in 2 dargestellt. Der Niederdruckspeicherkolben 217a berührt auch die Kugel 115, was die Kugel 115 von dem Sitz 108 fortbewegt, so dass das Zufuhrventil 212 in der Offenstellung ist. In der dargestellten normal offenen Stellung des Zufuhrventils 212 kann sich Flüssigkeit zwischen der Niederdruckspeicherkammer 106 und der zweiten Kammer 105 bewegen. Wenn Flüssigkeit in den Niederdruckspeicher 217 eintritt und sich genauer ausgedrückt in der Kammer 106 sammelt, wird der Niederdruckspeicherkolben 217a nach unten verschoben (bezüglich der Orientierung der 2), was dem Ventilglied 114 erlaubt, sich abwärts zu bewegen, bis die Kugel 115 gegen den Sitz 108 dichtet und das Zufuhrventil 212 schließt.
Zwischen dem Niederdruckspeicherkolben 217a und dem geschlossenen Ende der Bohrung 12 ist die Bohrung 12 zur Atmosphäre über eine Leitung 190 entlüftet, in der eine Staubkappe 191 angeordnet ist.
Während einer Basisbremsbeaufschlagung setzt der Hauptbremszylinder 204 Bremsflüssigkeit unter Druck, wenn der Fahrer das Bremspedal 202 niederdrückt. Unter Druck gesetzte Flüssigkeit strömt aus dem Hauptbremszylinder 204 durch Leitungen 221a, 222 und 225, durch das Druckbeaufschlagungsventil 208 und die Leitung 232 in die Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades. Unter Druck gesetzte Flüssigkeit strömt auch zur Bremse 207 des angetriebenen Rades, aus der Leitung 225 durch die Leitung 226, das Druckbeaufschlagungsventil 209 und die Leitung 228. Die die Radbremsen 206 und 207 erreichende, unter Druck gesetzte Bremsflüssigkeit betätigt die Bremsen und verlangsamt das Fahrzeug. Unter Druck gesetzte Flüssigkeit strömt durch die Flüssigkeitsleitung 223 und das Zufuhrventil 212 in den Niederdruckspeicher 217. Da die Pumpe 211 in der Basis-Bremsbetriebsart nicht läuft, beginnt sich die Flüssigkeit in der Kammer 106 zu sammeln und bewegt den Niederdruckspeicherkolben 217a mit dem Expandieren der Kammer 106 von dem Flanschende 102b weg. Das schließt das Zufuhrventil 212, nachdem nur eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge in den Niederdruckspeicher 217 eintritt, wodurch unter Druck stehende Flüssigkeit daran gehindert wird, den Pumpeneinlass 211b zu erreichen, oder jegliche weitere Flüssigkeitsansammlung in dem Niederdruckspeicher 217 verhindert wird.
Man sieht, dass die Kammer 9 mittels des Kanals 115a durch die Kugel 115 in die Kammer 106 und von dort über die Leitung 227 zum Pumpeneinlass 211b entlüftet wird. Es sollte auch verstanden werden, dass das Ventilglied 114 im Wesentlichen druckausgeglichen ist, da die Drücke in der ersten Kammer 9 und der zweiten Kammer 105 an jedem Ende des Ventilgliedes 114 im Wesentlichen durch den Kanal 115a ausgeglichen sind. Da der Abschnitt 116b verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 114 im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der Durchmesser der Berührlinie zwischen der Kugel 115 und dem Sitz 108 aufweist, sind die Flächen, auf die diese ausgeglichenen Drücke wirken, im Wesentlichen gleich, so dass die auf das Ventilglied 114 wirkenden Druckkräfte im Wesentlichen gleich und entgegengesetzt gerichtet sind. Dies ermöglicht es, das Zufuhrventil 212 mit einer zentralen Öffnung 102c relativ großen Durchmessers in dem Sitz 108 auszubilden und dennoch relativ niedrige Betriebskraftanforderungen zu haben (d.h., weniger Federkraft wird benötigt, um das bewegliche Ventilglied 114 von dem Ventilsitz 108 abzuheben). Obwohl in einer bevorzugten Ausführungsform der Abschnitt 116b verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 114 im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der Innendurchmesser des Sitzes 108 hat, ist klar, dass es unter bestimmten Umständen wünschenswert sein kann, dass der Abschnitt 116b verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 114 einen etwas anderen Durchmesser als der Innendurchmesser des Sitzes 108 hat, so dass kein vollständiger Druckausgleich stattfindet, sondern nur ein teilweiser Druckausgleich. Eine solche Anordnung, die lediglich einen teilweisen Druckausgleich erzielt, wird als innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung liegend angesehen.
Wenn das Bremspedal 202 freigegeben wird, setzt der Hauptbremszylinder 204 die Bremsflüssigkeit nicht länger unter Druck, womit der Druck an den Radbremsen 206 und 207 verringert wird. Die Bremsdruckabnahme lässt die Flüssigkeit durch die offenen Druckaufbringungsventile 208, 209 und das Absperrventil 213 zurück zum Hauptbremszylinder 204 und Reservoir 205 strömen. Genauer kehrt an der Bremse 206 des nicht angetriebenen Rades unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Leitung 232, das offene Druckaufbringungsventil 208, die Leitung 224, das offene Absperrventil 213, die Leitung 222 und die Leitung 221a zurück. Unter Druck stehende Flüssigkeit an der Bremse 207 des angetriebenen Rades kehrt über zwei Wege zurück. Der erste Weg umfasst die Leitung 228, das offene Druckaufbringungsventil 209, die Leitung 226, die Leitung 225, das Ventil 213, die Leitung 222 und die Leitung 221a.
Während eines ABS-Vorgangs wird eine Ablassbetriebsart verwendet, um den Druck in der Radbremse des rutschenden Rades zu vermindern. In der Basis-Bremsbetriebsart zu Beginn einer ABS-Ablassbetriebsart ist das Zufuhrventil 212 geschlossen und das Absperrventil 213 ist offen. Zum Starten der ABS-Ablassbetriebsart schließt die ECU die elektromagnetbetriebenen Druckaufbringungsventile 208 und 209. Das elektromagnetbetriebene Ablassventil 218, 219, das der Radbremse 206, 207 des rutschenden Rades zugehörig ist, wird in seine offene Stellung bewegt. Die unter Druck stehende Flüssigkeit aus der Bremse 206, 207 des rutschenden Rades strömt durch das zugehörige Ablassventil 218, 219 in den Niederdruckspeicher 217. Die ECU bestromt auch den Motor FSM zum Antreiben der Pumpe 211, die während eines ABS-Vorgangs kontinuierlich läuft.
In einer ABS-Druckhaltebetriebsart wird der Druck an den Radbremsen 206, 207 konstant gehalten. Die Ventile 212 und 213 bleiben offen bzw. geschlossen. Die Druckaufbringungsventile 208 und 209 bleiben geschlossen und die offenen Ablass ventile 218, 219 werden von der ECU ebenfalls in die geschlossene Stellung bewegt. Die Pumpe 211 läuft und pumpt Flüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher über das Antriebsschlupfregelungsabsperrventil 213 und die Leitung 223 zurück zum Niederdruckspeicher.
Wenn das betroffene Rad einen vorbestimmten Schlupfzustand erreicht hat, nimmt das Bremssystem 200 eine ABS-Druckaufbringungsbetriebsart auf, um das betroffene Rad wieder abzubremsen zu beginnen. In einer ABS-Druckaufbringungsbetriebsart bleibt das Zufuhrventil 212 geschlossen und das Absperrventil 213 ist offen. Das dem betroffenen Rad zugehörige Druckaufbringungsventil 208, 209 wird aufgepulst, um unter Druck stehende Flüssigkeit an die betroffene Radbremse 206, 207 anzulegen. Das Druckaufbringungsventil 208, 209 wird auf und zu gepulst, um den Druck zu erhöhen, bis die Drücke in allen betroffenen Radbremsen mit dem Hauptbremszylinderdruck ausgeglichen sind, was den ABS-Vorgang abschließt, oder das Rad wieder rutscht, woraufhin die ABS-Ablassbetriebsart wieder aufgenommen wird, um den Zyklus zu wiederholen.
Wenn das angetriebene Rad beim Beschleunigen durchzurutschen beginnt, kommt es zu einem Antriebsschlupfregelungs(TC)-Vorgang und es wird Bremsdruck an das durchrutschende Rad angelegt. Bei einem TC-Vorgang bestromt die ECU den Motor FSM, der die Pumpe 211 antreibt. Typischerweise betätigt der Fahrer beim Beschleunigen nicht die Bremsen und das Zufuhrventil 212 bleibt während einer Antriebsschlupfregelung offen (wobei der Niederdruckspeicherkolben 217a in dem leeren Niederdruckspeicher 217 die Kugel 115 von dem Sitz 108 wegdrängt, um den Strömungsweg zu öffnen). Die Pumpe 211 saugt Flüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 204 und dem Reservoir 205 durch das offene Zufuhrventil 212 über die Leitung 221a und die Leitung 223. Das Absperrventil 213 wird von der ECU geschlossen, um die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Pumpe 211 an der Bremse des angetriebenen Rades zu isolieren. Das Rückschlagventil 240 trennt den Pumpendruck vom Hauptbremszylinder 204 und verhindert, dass Druckpulse den Hauptbremszylinder 204 erreichen. Der Pumpenauslass 211a kommuniziert mit der Bremse 207 des angetriebenen Rades durch die Leitung 226 und das offene Druckaufbringungsventil 209. Die Ablassventile 218, 219 sind geschlossen. Das Druckaufbringungsventil 209 steuert den Strom unter Druck stehender Flüssigkeit in die betroffene Radbremse, bis die korrekte Drehzahl des angetriebenen Rades erreicht ist.
Eine TC-Druckhaltebetriebsart sperrt Flüssigkeitsdruck an der Bremse des angetriebenen Rades ein durch Schließen des Druckaufbringungsventils 209 des angetriebe nen Rades und Halten des Ablassventils 219 in geschlossenem Zustand. Die Ventile 208 und 213 werden weiterhin in die Schließstellung betätigt.
Druck wird aus der Bremse 207 des angetriebenen Rades abgebaut, um während einer TC-Ablassbetriebsart die Bremskraft auf das angetriebene Rad zu verringern. Das Druckaufbringungsventil 209 des angetriebenen Rades ist geschlossen, während das Ablassventil 219 geöffnet wird, was es überschüssiger Flüssigkeit ermöglicht, durch die Leitung 223 und die Leitung 221a zum Hauptbremszylinder 204 und dem Reservoir 205 zurückzukehren.
Bezugnehmend auf 3 ist eine zweite Ausführungsform des Zufuhrventils 212 und eine zweite Ausführungsform des Niederdruckspeichers 217 dargestellt. In der folgenden Erläuterung dieser zweiten Ausführungsformen behalten das Zufuhrventil 212 und der Niederdruckspeicher 217 denselben Funktionszweck und eine einigermaßen ähnliche Funktion. Demzufolge haben Bauteile dieser zweiten Ausführungsformen einigermaßen ähnliche Bezugszeichen (abgesehen davon, dass sie mit einer "3" beginnen) wie Bauteile der ersten Ausführungsformen, wenn diese Bauteile allgemein einen ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Funktion haben.
In der zweiten Ausführungsform sind das Zufuhrventil 212 und der Niederdruckspeicher 217 in einer HCU 310 untergebracht. Die HCU 310 besteht aus jeglichem geeigneten Material; es wird angenommen, dass die HCU 310 vorteilhaft aus Aluminium bestehen kann. Die HCU 310 hat eine Bohrung 312 mit einem ersten Ende 312a im Inneren der HCU 310 und einem zweiten Ende 312b, welches eine Öffnung in der Außenfläche der HCU 310 bildet.
Wie durch Bezugnahme auf 3 zu erkennen ist, hat die Bohrung 312 keinen konstanten Durchmesser, sondern ist stattdessen zwischen dem zweiten Ende 312b und dem ersten Ende 312a einwärts gestuft, um mehrere Absätze zu bilden, einschließlich eines ersten Absatzes 312c, eines zweiten Absatzes 312d und eines dritten Absatzes 312e. Ein vierter Absatz 312f ist zwischen dem zweiten Absatz 312d und dem dritten Absatz 312e gebildet. Der Zweck der Absätze 312c bis 312f wird untenstehend beschrieben. Zusätzlich ist in der Wandung der Bohrung 312 zwischen dem ersten Absatz 312c und dem zweiten Absatz 312d eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 311 gebildet. Eine statische Dichtung 311a (wie etwa ein O-Ring) ist in der Nut 311 angeordnet, deren Zweck untenstehend beschrieben werden wird.
Die HCU 310 begrenzt ferner zumindest Abschnitte der Flüssigkeitsleitungen 227 und 223. Die Flüssigkeitsleitung 227 kommuniziert mit der Bohrung 312 an einer ersten Stelle am ersten Ende 312a der Bohrung 312 und an einer zweiten Stelle zwischen dem ersten Absatz 312c und dem zweiten Absatz 312d (nahe dem zweiten Absatz 312d). Die Flüssigkeitsleitung 227 stellt eine ständige Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kommunizierungsstelle mit der Bohrung 312 über einen Weg durch einen in 3 nicht dargestellten Teil der HCU 310 her, obwohl diese Verbindung schematisch in 1 veranschaulicht ist. Die Flüssigkeitsleitung 223 kommuniziert mit der Bohrung 312 zwischen dem zweiten Absatz 312d und dem dritten Absatz 312e.
Eine Haltescheibe 313 ist im zweiten Ende 312b der Bohrung 312 den ersten Absatz 312c kontaktierend befestigt. Nachdem die Bauteile des Zufuhrventils 212 und des Niederdruckspeichers 217 in die Bohrung 312 montiert sind, wird die Haltescheibe 313 durch jegliche geeignete Methode an Ort und Stelle befestigt, etwa durch Verformen eines Teils der HCU 310 zum Bilden eines Flansches 310a, der die Haltescheibe 313 gegen den ersten Absatz 312c hält. Eine Öffnung 313a ist durch die Haltescheibe 313 hindurch ausgebildet und entlüftet die Bohrung 312 zur Atmosphäre.
Eine Schraubenfeder 320 ist in der Bohrung 312 angeordnet. Ein erstes Ende der Feder 320 liegt an der Haltescheibe 313 an. Das zweite Ende der Feder 320 ist gegen einen Kolben 317a gedrückt, der die bewegliche Druckabgrenzung des Niederdruckspeichers 217 bildet. Der Kolben 317a ist vorzugsweise als ein tassenförmiges Bauteil ausgebildet, wobei ein Teil der Feder 320 sich innerhalb des offenen Endes des Kolbens 317a befindet. Der Kolben 317a ist mittels der statischen Dichtung 311a gleitend gegenüber der HCU 310 abgedichtet. Das geschlossene Ende des Kolbens 317a ist mit einem Vorsprung 317b versehen, der sich von dem geschlossenen Ende des Kolbens 317a axial auswärts in Richtung des ersten Endes 312a der Bohrung 312 erstreckt und dessen Zweck untenstehend beschrieben werden wird. Der Kolben 317a besteht aus jeglichem geeigneten Material; es wird angenommen, dass ein besonders geeignetes Material harteloxiertes Aluminium ist, das eine gute Beständigkeit gegenüber Verschleiß aufweist, der durch den gleitenden Kontakt mit der Dichtung 311a hervorgerufen wird. Demgegenüber kann die HCU 310 aus relativ weicherem Material bestehen (beispielsweise aus weicherem, nicht eloxiertem Aluminium), da keine oder nur eine geringe Relativbewegung zwischen der statischen Dichtung 311a und der HCU 310 auftritt.
Eine allgemein zylindrische Hülse 302 ist in der Bohrung 312 zwischen dem Kolben 317a und dem ersten Ende 312a der Bohrung 312 befestigt. Die Hülse 302 ist allgemein tassenförmig mit einem offenen Ende 302a, das sich zum ersten Ende 312a der Bohrung 312 öffnet, und einem Flanschende 302b. Das Flanschende 302b hat einen einwärts verlaufenden Flansch, der eine zentrale Öffnung 302c begrenzt. Das Flanschende 302b weist ferner einen sich geringfügig nach außen erstreckenden Umfangsflansch 302d auf. Eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 302e ist auf der Außenfläche der Hülse 302 gebildet. Wenn die Hülse 302 in die Bohrung 312 montiert wird, wird die Hülse 302 in Eingriff mit dem zweiten Absatz 312d gepresst, welcher einen Durchmesser hat, der geringfügig größer als der Durchmesser des offenen Endes 302a der Hülse 302 ist, und geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des sich auswärts erstreckenden Flansches 302d. Während die Hülse 302 in Stellung gepresst wird, verformt sich Metall des Absatzes 312d in die Nut 302e am Flansch 302d, wodurch die Hülse 302 an Ort und Stelle mit einer flüssigkeitsdichten Abdichtung gegenüber der HCU 310 befestigt wird. Die Hülse 302 weist eine oder mehrere radial verlaufende Nuten 302f auf, die in einer axialen Stirnfläche nahe dem Niederdruckspeicherkolben 317a gebildet sind. Die Nuten 302f hindern den Niederdruckspeicherkolben 317a daran, gegen die Hülse 302 abzudichten, und stellen einen Flüssigkeitsweg zwischen der zentralen Öffnung 302c und der Flüssigkeitsleitung 327 an der zweiten Stelle her, an der die Flüssigkeitsleitung 227 mit der Bohrung 312 kommuniziert.
Die Feder 312 drängt den Niederdruckspeicherkolben 317a zur Hülse 302, genauer zu einer Stelle, an der der Niederdruckspeicherkolben 317a die axiale Stirnfläche der Hülse 302 nahe dem Niederdruckspeicherkolben 317a berührt und an der der Vorsprung 317b sich in die Öffnung 302c erstreckt. Die Öffnung 302c in der Hülse 302 hat einen größeren Durchmesser als der Vorsprung 317b an dem Niederdruckspeicherkolben 317a, so dass Flüssigkeit zwischen der Öffnung 302c und den Nuten 302f selbst dann fließen kann, wenn der Vorsprung 317b sich in der Öffnung 302c befindet. Die Hülse 302 bildet die Begrenzung zwischen dem Niederdruckspeicher 217 und dem Zufuhrventil 212.
Auf der dem ersten Ende 312a der Bohrung 312 zugewandten Seite der Hülse 302 ist an der Hülse ein Ventilsitz 308 um die Öffnung 302c herum ausgebildet. Ein bewegliches Ventilglied 314 ist zwischen der Hülse 302 und dem ersten Ende 312a der Bohrung 312 angeordnet. Das bewegliche Ventilglied 314 besteht aus einer Kugel 315 und einem Kolben 316. Der Kolben 316 besitzt eine in einer axialen Stirnfläche ausgebildete Ausnehmung 316a, in der die Kugel 315 sich teilweise befindet. Die Kugel 315 ist in der Ausnehmung 316a vorzugsweise durch einwärts bördeln der zylindrischen Wände der Ausnehmung 316a befestigt, um die Kugel 315 zu halten. Die Ausnehmung 316a ist in einem Abschnitt relativ großen Durchmessers des Kolbens 316 ausgebildet. Der Kolben 316 weist einen Abschnitt 316b verringerten Durchmessers auf, der sich zum ersten Ende 312a der Bohrung 312 erstreckt, am dritten Absatz 312e vorbei. Der Kolben 316 hat ferner einen sich auswärts erstreckenden Umfangsflansch 316c, dessen Zweck unten stehend erläutert werden wird.
Eine Dichtung 397 ist um den Abschnitt 316b verringerten Durchmessers herum in den dritten Absatz 312e berührender Weise angeordnet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Kolben 316 und der HCU 310 bereitzustellen und zugleich dem beweglichen Ventilglied 314 zu erlauben, sich axial in der Bohrung 312 zu bewegen. Die Dichtung 397 kann aus jeglichem geeigneten Material auf jegliche geeignete Art bestehen; eine geeignete Anordnung besteht darin, dass die Dichtung 397 eine Rechteckprofildichtung ist.
Zwischen dem Kolben 316 und dem inneren Ende der Bohrung 312 ist eine erste Kammer 309 gebildet, die mit der Leitung 227 an der ersten Stelle kommuniziert, an der die Leitung 227 mit der Bohrung 312 kommuniziert.
Um das bewegliche Ventilglied 314 herum ist ein zylindrischer Filter 350 angeordnet. Der Filter 350 weist eine kreisförmige Dichtung gegen den vierten Absatz 312f an einem Längsende des Filters 350 auf. Der Filter 350 weist eine kreisförmige Dichtung gegen die Hülse 302, um die zentrale Öffnung 102c herum, am anderen Längsende des Filters 350 auf. Der Filter 350 unterteilt den Bereich zwischen dem vierten Absatz 312f und der Hülse 302 in eine zweite Kammer 305 innerhalb des Filters 350 (zwischen dem beweglichen Ventilglied 314 und dem Ventilsitz 308) und eine ringförmige dritte Kammer 304 um die Außenseite des Filters 350.
Eine vierte Kammer 306 ist die Niederdruckspeicherkammer innerhalb der Bohrung 312 in der HCU 310, begrenzt zwischen dem Niederdruckspeicherkolben 317a und der Hülse 302. Die vierte Kammer 306 steht in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitsleitung 227 an der zweiten Stelle, an der die Flüssigkeitsleitung 227 mit der Bohrung 312 kommuniziert. Die vierte Kammer 306 steht über die Flüssigkeitsleitung 227 in ständiger Verbindung mit der ersten Kammer 307. Der Durchmesser des Abschnitts 310b reduzierten Durchmessers des Kolbens 316 an der Dichtung 397 ist vorzugsweise der gleiche wie der Durchmesser des Kontaktkreises zwischen der Kugel 315 und dem Ventilsitz 308, der um die Öffnung 302c gebildet ist. Somit ist, da der auf das bewegliche Glied 314 in der vierten Kammer 306 wirkende Druck der gleiche ist wie der auf das bewegliche Glied 314 in der ersten Kammer 309 wirkende Druck und auf gleiche Flächen wirkt, das bewegliche Glied 314 im Wesentlichen druckausgeglichen, was die Kraft reduziert, die die Feder 320 zum Abheben des beweglichen Gliedes 314 von dem Ventilsitz 308 benötigt. Obgleich in einer bevorzugten Ausführungsform der Abschnitt 316b verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 314 im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der Ventilsitz 308 hat, versteht es sich wie bei der ersten in 2 gezeigten Ausführungsform, dass es unter bestimmten Umständen wünschenswert sein kann, dass der Abschnitt 316b verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 314 einen etwas anderen Durchmesser als der Innendurchmesser des Sitzes 308 haben kann, so dass keine vollständige Druckausgeglichenheit vorliegt, sondern nur eine teilweise Druckausgeglichenheit. Eine solche, nur eine teilweise Druckausgeglichenheit erzielende Anordnung wird als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegend angesehen.
In dem Filter 350 ist um den Kolben 316 herum eine Feder 318 angeordnet. Die Feder 318 ist zwischen dem Flansch 316c am Kolben 316 und einem sich einwärts erstreckenden Flansch des Filters 350 zusammengedrückt, anliegend an dem vierten Absatz 312f. Die Feder 318 drängt das bewegliche Ventilglied 314 zur Hülse 302, so dass die Kugel 315 dichtend in den Ventilsitz 308 eingreift, um Flüssigkeit daran zu hindern, durch die Öffnung 302c durch die Hülse 302 zu fließen. Ist jedoch der Niederdruckspeicherkolben 317a durch die Feder 320 vollständig vorgerückt in Kontakt mit der Hülse 302, erstreckt sich der Vorsprung 317b ausreichend weit durch die Öffnung 302c, um die Kugel 315 zu berühren und die Kugel 315 daran zu hindern, gegen den Ventilsitz 308 abzudichten, wie in 3 gezeigt. Befindet sich im Niederdruckspeicher 317 jedoch Flüssigkeit, wird der Niederdruckspeicherkolben 317a von der Hülse 302 wegbewegt und der Vorsprung 317b wird aus der Öffnung 302c bewegt, was der Feder 318 erlaubt, die Kugel in dichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 308 zu bewegen. Es sei bemerkt, dass die Feder 320 mehr Kraft ausübt als die Feder 318, wenn diese zwei Federn gegeneinander wirken.
Die Gesamtfunktion des Bremssystems 200, wenn es mit der zweiten Ausführungsform des Zufuhrventils 212 und des Niederdruckspeichers 217 wie in 3 dargestellt ausgerüstet ist, ist gegenüber der unter Bezug auf die in 2 gezeigte erste Ausführungsform unverändert. Genauer gesagt wird während eines ABS-Vorgangs eine Ablassbetriebsart verwendet, um Druck in der Radbremse des rutschenden Rades zu verringern. In der Basis-Bremsbetriebsart zu Beginn einer ABS-Ablassbetriebsart ist das Zufuhrventil 212 geschlossen und das Absperrventil 213 ist offen.
Zum Starten der ABS-Ablassbetriebsart schließt die ECU die elektromagnetbetriebenen Druckaufbringungsventile 208 und 209. Das elektromagnetbetriebene Ablassventil 218, 219, das der Radbremse 206, 207 des rutschenden Rades zugehörig ist, wird in seine offene Stellung bewegt. Die unter Druck stehende Flüssigkeit aus der Bremse 206, 207 des rutschenden Rades strömt durch das zugehörige Ablassventil 218, 219 in den Niederdruckspeicher 217. Die ECU 229 bestromt auch den Motor FSM zum Antreiben der Pumpe 211, die während eines ABS-Vorgangs kontinuierlich läuft.
In einer ABS-Druckhaltebetriebsart wird der Druck an den Radbremsen 206, 207 konstant gehalten. Das Zufuhrventil 212 und das Absperrventil 213 bleiben geschlossen bzw. offen. Die Druckaufbringungsventile 208 und 209 bleiben geschlossen und die offenen Ablassventile 218, 219 werden von der ECU 229 ebenfalls in den geschlossenen Zustand überführt.
Wenn das betroffene Rad einen vorbestimmten Schlupfzustand erreicht hat, nimmt das Bremssystem 200 eine ABS-Druckaufbringungsbetriebsart auf, um das betroffene Rad wieder abzubremsen zu beginnen. In einer ABS-Druckaufbringungsbetriebsart bleibt das Zufuhrventil 212 geschlossen und das Absperrventil 213 ist offen (wobei der Vorsprung 317b des Niederdruckspeicherkolbens 317a im leeren Niederdruckspeicher 317 die Kugel 315 von dem Sitz 208 wegdrängt, um den Strömungsweg zu öffnen). Die Pumpe 211 saugt Flüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 204 und dem Reservoir 205. Das dem betroffenen Rad zugehörige Druckaufbringungsventil 208, 209 wird aufgepulst, um unter Druck stehende Flüssigkeit an die betroffene Radbremse 206, 207 anzulegen. Das Druckaufbringungsventil 208, 209 wird auf und zu gepulst, um den Druck zu erhöhen, bis die Drücke in allen betroffenen Radbremsen mit dem Hauptbremszylinderdruck ausgeglichen sind, was den ABS-Vorgang abschließt, oder das Rad wieder rutscht, woraufhin die ABS-Ablassbetriebsart wieder aufgenommen wird, um den Zyklus zu wiederholen.
Wenn das angetriebene Rad beim Beschleunigen durchzurutschen beginnt, kommt es zu einem Antriebsschlupfregelungs(TC)-Vorgang und es wird Bremsdruck an das durchrutschende Rad angelegt. Bei einem TC-Vorgang bestromt die ECU den Motor FSM, der die Pumpe 211 antreibt. Typischerweise betätigt der Fahrer beim Beschleunigen nicht die Bremsen und das Zufuhrventil 212 bleibt während einer Antriebsschlupfregelung offen. Die Pumpe 211 saugt Flüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 204 und dem Reservoir 205 durch das offene Zufuhrventil 212 über die Leitung 221a und die Leitung 223. Das Absperrventil 213 wird von der ECU geschlossen, um die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Pumpe 211 an der Bremse des angetriebe nen Rades zu isolieren. Das Rückschlagventil 240 trennt den Pumpendruck vom Hauptbremszylinder 204 und verhindert, dass Druckpulse den Hauptbremszylinder 204 erreichen. Der Pumpenauslass 211a kommuniziert mit der Bremse 207 des angetriebenen Rades durch die Leitung 226 und das offene Druckaufbringungsventil 209. Die Ablassventile 218, 219 sind geschlossen. Das Druckaufbringungsventil 209 steuert den Strom unter Druck stehender Flüssigkeit in die betroffene Radbremse, bis die korrekte Drehzahl des angetriebenen Rades erreicht ist.
Eine TC-Druckhaltebetriebsart sperrt Flüssigkeitsdruck an der Bremse des angetriebenen Rades ein durch Schließen des Druckaufbringungsventils 209 des angetriebenen Rades und Halten des Ablassventils 219 in geschlossenem Zustand. Die Ventile 208 und 213 werden weiterhin in die Schließstellung betätigt.
Druck wird aus der Bremse 207 des angetriebenen Rades abgebaut, um während einer TC-Ablassbetriebsart die Bremskraft auf das angetriebene Rad zu verringern. Das Druckaufbringungsventil 209 des angetriebenen Rades ist geschlossen, während das Ablassventil 219 geöffnet wird, was es überschüssiger Flüssigkeit ermöglicht, durch die Leitung 223 und die Leitung 221a zum Hauptbremszylinder 204 und dem Reservoir 205 zurückzukehren.
Das Prinzip und die Funktionsweise dieser Erfindung sind in ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und veranschaulicht worden. Es versteht sich jedoch, dass diese Erfindung anders als speziell erläutert und veranschaulicht ausgeübt werden kann, ohne von ihrem Geist abzuweichen oder ihren Schutzbereich zu verlassen.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein druckausgeglichenes Zufuhrventil (212) zur Verwendung in einem Fahrzeugbremssystem. Ein Gehäuse (10, 310) begrenzt eine erste Kammer (9, 309), eine zweite Kammer (105, 305), eine erste Flüssigkeitsleitung (223) zur Verbindung mit einem Hauptbremszylinder (204), eine zweite Flüssigkeitsleitung (227) zur Verbindung mit einer Hydraulikpumpe (211), und eine dritte Flüssigkeitsleitung (102c, 302c), die zwischen die erste (223) und die zweite Flüssigkeitsleitung (227) geschaltet ist. Die zweite Flüssigkeitsleitung (227) kommuniziert sowohl mit der ersten Kammer (9, 309) und der zweiten Kammer (105, 305). Ein Ventilsitz (108, 308) ist in der dritten Flüssigkeitsleitung (102c, 302c) gebildet. Ein bewegliches Ventilglied (114, 314) ist in eine erste Stellung, in der es gegen den Ventilsitz (108, 308) abdichtet, um einen Fluidstrom zwischen den ersten und zweiten Leitungen (223, 227) durch die dritte Leitung (102c, 302c) zu unterbinden, und in eine zweite Stellung bewegbar, in der ein Fluidstrom zwischen der ersten und zweiten Leitung (223, 227) durch die dritte Leitung (102c, 302c) erlaubt ist. Das bewegliche Ventilglied (114, 314) ist Drücken in sowohl der ersten und der zweiten Kammer (9, 109; 105, 305) ausgesetzt, um im Betrieb druckausgeglichen zu sein. BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Zufuhrventilanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeugbremssystem mit einem Hauptbremszylinder, einer Pumpe und einem Niederdruckspeicher, wobei das Zufuhrventil aufweist: ein Gehäuse, welches festlegt eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Ausgang des Hauptbremszylinders, eine zweite Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Einlass der Pumpe, wobei die zweite Flüssigkeitsleitung in Fluidverbindung mit sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer steht, wobei das Gehäuse ferner eine dritte Flüssigkeitsleitung festlegt, die zwischen die erste Flüssigkeitsleitung und die zweite Flüssigkeitsleitung geschaltet ist, einen in der dritten Flüssigkeitsleitung begrenzten Ventilsitz, und ein bewegliches Ventilglied, das zwischen einer ersten Stellung, in der es gegen den Ventilsitz abdichtet, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu unterbinden, und einer zweiten Stellung beweglich ist, die von dem Ventilsitz beabstandet ist, um einen Fluidstrom zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zuzulassen, wobei das bewegliche Ventilglied Drücken in sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer so ausgesetzt ist, dass es im Betrieb wenigstens teilweise druckausgeglichen ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der der Niederdruckspeicher in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Niederdruckspeicher ein bewegliches Druckabgrenzungselement aufweist, das mit dem beweglichen Ventilglied des Zufuhrventils zusammenzuwirken vermag, so dass ein Betrieb des beweglichen Elements des Niederdruckspeichers das bewegliche Glied des Zufuhrventils von dem Sitz wegdrängt, wenn der Niederdruckspeicher leer ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 2, bei der das bewegliche Element des Niederdruckspeichers ein Kolben ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 2, bei der das bewegliche Element des Niederdruckspeichers eine Fläche aufweist, die das bewegliche Ventilglied berührt, wobei zumindest eine Nut in der Fläche ausgebildet ist und die Fläche das bewegli che Ventilglied in die zweite Stellung bewegt, wenn der Niederdruckspeicher im Wesentlichen leer ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 2, bei der das bewegliche Element des Niederdruckspeichers mit einem Vorsprung versehen ist, der das bewegliche Ventilglied in die zweite Stellung bewegt, wenn der Niederdruckspeicher im Wesentlichen leer ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied im Wesentlichen druckausgeglichen ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied eine Kugel umfasst.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied einen Kolben umfasst.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied eine an einem Kolben befestigte Kugel umfasst.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 7, bei der eine Feder die Kugel gegen den Sitz vorspannt.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied einen durch es hindurch ausgebildeten Durchlass hat und die erste Kammer und die zweite Kammer durch den durch das bewegliche Ventilglied ausgebildeten Durchlass miteinander kommunizieren.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Kammer und die zweite Kammer durch einen Durchlass miteinander kommunizieren, der durch das Gehäuse ausgebildet ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das bewegliche Ventilglied einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser umfasst, der Druck in der ersten Kammer ausgesetzt ist, und einen zweiten Abschnitt in Längsrichtung entgegengesetzt dem ersten Abschnitt umfasst, der gegen den Ventilsitz entlang eines Kontaktkreises abzudichten vermag, der einen Durchmesser im Wesentlichen gleich dem ersten Durchmesser hat, so dass das bewegliche Ventilglied im Wesentlichen druckausgeglichen ist.
Zufuhrventilanordnung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine in dem Gehäuse angeordnete und mit dem Gehäuse zum Begrenzen der ersten Kammer und der zweiten Kammer zusammenwirkende Hülse, wobei auf der Hülse der Ventilsitz um eine dadurch begrenzte Öffnung herum ausgebildet ist und die Hülse eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer herstellt, einen Anschluss, der eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Kammer und der Pumpe herstellt, und einen Niederdruckspeicherkolben, der gleitend in der zweiten Kammer angeordnet ist, wobei das bewegliche Ventilglied in der ersten Stellung gegen den Ventilsitz abdichtet, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer zu unterbinden, und wobei das bewegliche Ventilglied in der zweiten Stellung von dem Ventilsitz beabstandet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer zuzulassen, wobei der Niederdruckspeicherkolben das Ventilglied von dem Ventilsitz entfernt hält, wenn der Niederdruckspeicher leer ist.