DE19727654A1

DE19727654A1 - Hydraulisches Ventil

Info

Publication number: DE19727654A1
Application number: DE1997127654
Authority: DE
Inventors: Thomas Bartsch
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: DE19727654B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches, von einem Aktuator betätigbares mehrstufiges Ventil, insbesondere zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu einer hydraulischen Hub kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage, mit einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer, mit einem die Kammern verbindenden ersten Ventilkanal, der von einem ersten Ventilkörper verschließbar ist, wodurch eine erstes Ventil (Hauptventil) gebildet ist, mit einem die Kammern verbindenden zweiten Ventilkanal, der von einem zweiten Ventilkörper verschließbar ist, wobei der zweiten Ventilkörper mechanisch mit dem Aktuator verbunden ist, wodurch ein zweites parallel zum ersten Ventil angeordnetes Ventil (Nebenventil) gebildet ist.

Die hydraulische Bremsanlage in der das Ventil eingesetzt werden soll, besteht in der Grundausstattung aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber und daran angeschlossenen Bremskreisen mit Radbremsen. Wenn der Fahrer eine Bremsung einleiten möchte, betätigt er das Pedal, wodurch in den Bremskreisen ein Druck aufgebaut wird. Bei einer solchen Bremsung können die Räder blockieren. Sehr früh wurde daher schon vorgeschlagen, die Bremsanlage so zu erweitern, daß eine Modulation der Radbremsdrücke in Anpassung an die übertragbaren Bremskräfte erfolgen kann. Eine solche Erweiterung besteht aus Druckmodulationsventilen, nämlich einem Einlaß- und einem Auslaßventil, deren Schaltzustände bestimmen, ob den Radbremsen Druckmittel zur Druckabsenkung entnommen oder Druckmittel zur Druckerhöhung zugeführt wird. Weiterhin gehört dazu eine Hubkolbenpumpe, die Druckmittel in den Bremskreis fördert, um das für die Modulation der Radbremsdrücke entnommene Druckmittel zu ersetzen.

Eine solche blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage kann weitergebildet werden zu einer Bremsanlage mit einer Fahrstabilitäts- bzw. einer Antriebsschlupfregelung (FSR bzw. ASR). Diesen beiden Regelungen sowie einigen anderen nicht genannten Regelungen ist gemein, daß in einzelnen oder allen Radbremsen ein Radbremsdruck erzeugt werden muß, ohne daß eine Pedalbetätigung erfolgt. Diese Bremsungen werden daher als Fremdkraftbremsungen bezeichnet. Bei einer solchen Bremsung müssen in einer Füllphase zunächst die Radbremsen mit Druckmittel gefüllt werden, um einen Startbremsdruck zu erzeugen, der dann in Anpassung an die gewählte jeweilige Regelung in einer sich anschließenden Regelphase moduliert werden kann. Zum Aufbau des Startbremsdruckes wird die Hubkolbenpumpe des Blockierschutzregelsystems eingesetzt. Dabei hat sich gezeigt, daß diese Hubkolbenpumpe nicht in allen Fällen in der Lage ist, allein den benötigten Startbremswert ausreichend schnell aufzubauen. Es werden daher sogenannte Vordruckgeber in die Bremsanlage eingebaut, die in der Füllphase Druckmittel entweder direkt in die Radbremsen (direkter Pfad) oder an die Saugseite der Hubkolbenpumpe liefern, die es unter Druckerhöhung an die Radbremsen weiterleitet (mittelbarer Pfad).

Beim Vordruckgeber kann es sich um eine Zusatzpumpe handeln, wie dies z. B. in der DE 42 13 710 A1 beschrieben ist. Es sind aber auch Systeme denkbar, bei denen der Verstärker des pedalbetätigten Bremsdruckgebers derart angesteuert wird, daß er auch ohne Pedalbetätigung den Hauptbremszylinder betätigt, wobei die hydraulische Beschaltung der Bremskreise eine Verbindung des Hauptbremszylinders zur Saugseite der Hubkolbenpumpe vorsieht. Ein solches System ist z. B. in der DE 44 25 578 A1 angegeben.

In beiden Systemen ist zwischen dem Vordruckgeber (Pumpe oder fremdbetätigter Hauptbremszylinder) ein sogenanntes Umschaltventil vorgesehen, das die Verbindung zumindest in der Regelphase aber auch schon in der Füllphase einer Fremdkraftbremsung herstellt. Dazu werden schnellschaltende und große Querschnitte öffnende elektromagnetisch betätigbare Ventile eingesetzt, wie sie z. B. in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 195 29 724.5 vom 12.08.1995 beschrieben sind.

In einigen Fällen ist es aber unter dem Gesichtspunkt der Geräuschreduzierung notwendig, das Umschaltventil nicht zu weit zu öffnen. In der Anmeldung 197 08 425.7, eingereicht am 01. März 1997 beim DPA wird daher ein Umschaltventil vorge schlagen, daß in mehreren Stufen geöffnet werden kann. Um den gewünschten Effekt zu erreichen, muß aber die Öffnungskraft des Aktuators sorgfältig auf die Stärke der Ventil öffnungsfeder und den vom Vordruckgeber in der Einlaßkammer aufgebauten Vordruck abgestimmt werden.

Die vorliegende Erfindung geht von dem Problem aus, ein weiteres genau arbeitendes und leicht zu realisierendes (Umschalt-) Ventil zur Verfügung zu stellen.

Es wird daher vorgeschlagen, daß dem zweiten Ventil ein Rückschlagventil nachgeordnet ist, daß zur Auslaßkammer hin öffnet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben. Die Grundidee der Erfindung beruht darauf, mittels des Vordrucks in der Einlaßkammer das Öff nungsverhalten des Ventils zu steuern. Wenn ein Vordruck in der Einlaßkammer ansteht, hält dieser das Hauptventil ge schlossen und die Druckmittelzufuhr erfolgt lediglich über das geöffnete, einen kleinen Öffnungsquerschnitt aufweisende Nebenventil und das Rückschlagventil. Die Vorspannung des Rückschlagventils sorgt dafür, daß der Vordruck in der Einlaßkammer erhalten bleibt und das Hauptventil in der ge schlossenen Stellung verbleibt. Wenn kein Vordruck in der Einlaßkammer anliegt, wird mit Betätigen des Aktuators das Hauptventil und damit ein großer Öffnungsquerschnitt herge stellt.

Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes aus einem Haupt- und einem Nebenventil bestehendes Ventil im Querschnitt. Das Ventil ist als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Es wird in einer Bremsanlage eingesetzt, um die Druckmittelzufuhr zu einer Hubkolbenpumpe zu steuern. Die Bremsanlage selbst soll hier nicht beschrieben werden. Es wird vielmehr ausdrücklich Bezug genommen auf die Darstellung in der An meldung 197 08 425.7.

Das Ventil 1 besteht aus einem Ventilgehäuse 2, das in eine Bohrung des Ventilblocks 3 eingesetzt ist, der neben weiteren Ventilen eine Hubkolbenpumpe sowie Kanäle enthält, die die hydraulischen Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten herstellen. Dargestellt ist ein Einlaßkanal 4, der mit dem Hauptbremszylinder der Bremsanlage verbunden ist und über den Druckmittel zum Ventil 1 geführt wird. Außerdem ist ein Auslaßkanal 5 vorgesehen, der das Ventil 1 mit der Saugseite der Hubkolbenpumpe verbindet.

Im Ventilgehäuse 2 verläuft eine Längsbohrung 6, in deren axialen Verlängerung eine am Ventilgehäuse befestigte Hülse 7 vorgesehen ist. In ihrem oberen Ende ist ein Magnetkern 8 befestigt, unter dem ein Magnetanker 9 angeordnet ist, der zum Teil in der Hülse 7 und zum Teil in der Längsbohrung 6 geführt ist. Zwischen dem Magnetkern 8 und dem Magnetanker 9 ist eine Schließfeder 10 eingesetzt. Koaxial zur und außerhalb der Hülse ist eine Spule 11 in einem Spulengehäuse angeordnet. Bei einer Strombeaufschlagung der Spule 11 wird der Magnetanker 9 gegen die Kraft der Schließfeder 10 zum Magnetkern 8 gezogen. Die Spule 11, der Magnetanker 9 und der Magnetkern 8 bilden den Aktuator.

Das untere Ende der Längsbohrung 6 geht in eine Verengung über, die den Ventilkanal 12 des Hauptventils (erster Ven tilkanal 12) bildet. Die kreisrunde Übergangskante bildet dabei den Dichtsitz des Hauptventils (erster Dichtsitz). Der Ventilkörper 14 des Hauptventils (erster Ventilkörper 14) liegt auf dem ersten Dichtsitz auf und ist mit einer Führungshülse 15 verbunden, die in ihrem oberen Abschnitt einen Führungsabschnitt 16 bildet, der an der Innenwand der Längsbohrung 6 geführt ist. Eine Öffnungsfeder 17 ist zwischen dem Boden der Längsbohrung 6 und einem Absatz an der Führungshülse 15 abgestützt. Sie wirkt in Öffnungsrichtung auf den ersten Ventilkörper 14.

Im ersten Ventilkörper 14 verläuft der Ventilkanal 18 des Nebenventils (zweiter Ventilkanal 18). Sein oberer Rand bildet den Dichtsitz des Nebenventils (zweiter Dichtsitz), ein Absatz im Kanal 18 einen dritten Dichtsitz. Dem zweiten Dichtsitz gegenüber liegt der Ventilkörper 21 des Nebenventils (zweiter Ventilkörper 21), der vom kalottenartigen Ende einer mit dem Magnetanker 9 verbundenen Stange 22 gebildet wird. Die Schließfeder 10 drückt das Ende der Stange 22 gegen den zweiten Dichtsitz und damit gleichzeitig den ersten Ventilkörper 14 gegen den ersten Dichtsitz, wobei die Öffnungsfeder 17 zusammengedrückt wird. In dieser dar gestellten Grundstellung des Ventils 1 ist sowohl das Hauptventil als auch das Nebenventil geschlossen.

In Reihe zum Nebenventil ist ein Rückschlagventil angeordnet, dessen Ventilkugel den dritten Ventilkörper 23 bildet, der von einer im ersten Ventilkörper 14 angeordneten Rück schlagventilfeder 24 gegen den dritter Dichtsitz gehalten wird.

Das Haupt- und das Nebenventil verbinden jeweils eine Ein laßkammer 25, die im unteren Bereich der Längsbohrung 6 ge bildet ist, und eine Auslaßkammer 26. Die Einlaßkammer 25 steht über einen Querkanal 27 mit einem Bohrungsabschnitt 28 im Ventilgehäuse 2 unter Zwischenschaltung eines Filter 29 in Verbindung, in den wiederum der Einlaßkanal 4 einmündet. Der Bohrungsabschnitt 28 ist durch Dichtungen am äußeren Umfang des Ventilgehäuses 2 nach außen bzw. zum Auslaßkanal 5 abgedichtet. Der erste Ventilkanal 12 mündet in den Auslaßkanal 5. Das Ventil 1 steuert somit die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und der Hubkolbenpumpe der Fahrzeugbremsanlage. Diese ist mit einem nicht dargestellten Vordruckgeber versehen, mit dessen Hilfe unabhängig von einer Bremsbetätigung durch den Fahrer ein Vordruck in der Einlaßkammer 25 aufgebaut werden kann.

Es können nun verschiedene Situationen betrachtet werden.

Vom Fahrer eingeleitete Bremsung:
In der Einlaßkammer 25 herrscht entsprechend der Pedalbetä tigung ein Druck, der sowohl auf den ersten Ventilkörper 14 als auch auf der Stange 22 lastet, so daß sowohl das Haupt ventil als auch das Nebenventil geschlossen bleiben. Diese Situation bleibt auch bestehen, wenn für eine Bremsschlupf regelung die Hubkolbenpumpe eingeschaltet wird.

Fremdkraftbremsung ohne Vordruck (z. B. bei einer Antriebs schlupfregelung):
Bei einer Fremdkraftbremsung soll in den Bremskreisen ein Druck aufgebaut werden, ohne daß eine Betätigung des Haupt bremszylinders durch den Fahrer erfolgt. Dazu wird das Ventil 1 geöffnet, indem die Spule 11 mit Strom beaufschlagt wird. Dadurch wird der Magnetanker 9 nach oben gegen den Magnetkern 8 gezogen und das Nebenventil freigegeben, so daß die an den Auslaßkanal 5 angeschlossene Hubkolbenpumpe über das Rückschlagventil Druckmittel ansaugen kann. Gleichzeitig bewegt die Öffnungsfeder 17 den ersten Ventilkörper 14 vom ersten Dichtsitz weg, so daß ein weiterer Druckmittelpfad geöffnet wird und zum Ansaugen ein großer Querschnitt zur Verfügung steht.

Fremdkraftbremsung mit Vordruck ( z. B. bei einer Fahrstabi litätsregelung):
In einigen Fällen ist es notwendig einen Vordruck für die Hubkolbenpumpe zur Verfügung zu stellen, damit der Druckaufbau an der Druckseite der Hubkolbenpumpe rasch erfolgen kann. Dazu wird die Einlaßkammer 25 mit einem Vordruckgeber verbunden, so daß in der Einlaßkammer 25 ein Vordruck vom einigen Bar (z. B. 5-10 bar) aufgebaut wird. Dabei soll aber nicht der volle sondern nur ein reduzierter Querschnitt zu Verfügung gestellt werden. Dazu wird die Öffnungsfeder 17 so ausgelegt, daß sie nicht in der Lage ist, gegen den anliegenden Vordruck in der Einlaßkammer 25 zu öffnen. Infolge dessen wird bei einer Strombeaufschlagung der Spule 11 lediglich das Nebenventil geöffnet, so daß die Hubkolbenpumpe bei geschlossenem Hauptventil über den engen zweiten Ventilkanal 18 ansaugt. Da ein Vordruck vorliegt, stellt sich dabei ein ausreichendes Fördervolumen pro Zeiteinheit ein. Gleichzeitig wirkt der enge zweite Ventilkanal 18 als Drosselelement, so daß die Arbeitsgeräusche der Hubkolbenpumpe nicht auf die vorgespannte Druckmittelsäule am Ventileingang übertragen werden. Damit der Vordruck in der Einlaßkammer 25 erhalten bleibt, wird der Öff nungsdruck des Rückschlagventils so eingestellt, daß er größer ist als der Öffnungsdruck des Hauptventils.

Mit der vorgeschlagenen Konstruktion wird somit ein Ventil dargestellt, daß in Abhängigkeit vom dem in der Einlaßkammer anliegenden Vordruck entweder mit einem großen oder einem kleinen Querschnitt öffnet.

Bezugszeichenliste

1

Ventil

2

Ventilgehäuse

3

Ventilblock

4

Einlaßkanal

5

Auslaßkanal

6

Längsbohrung

7

Hülse

8

Magnetkern

9

Magnetanker

10

Schließfeder

11

Spule

12

erster Ventilkanal

13

erster Dichtsitz

14

erster Ventilkörper

15

Führungshülse

16

Führungsabschnitt

17

Öffnungsfeder

18

zweiter Ventilkanal

19

zweiter Dichtsitz

20

dritter Dichtsitz

21

zweiter Ventilkörper

22

Stange

23

dritter Ventilkörper

24

Rückschlagventilfeder

25

Einlaßkammer

26

Auslaßkammer

27

Querkanal

28

Bohrungsabschnitt

29

Filter

Claims

1. Hydraulisches, von einem Aktuator betätigbares mehrstu figes Ventil (l), insbesondere zur Steuerung der Druck mittelzufuhr zu einer hydraulischen Hubkolbenpumpe einer Bremsanlage, mit einer Einlaßkammer (25) und einer Aus laßkammer (26), mit einem die Kammern (25, 26) verbin denden ersten Ventilkanal (12), der von einem ersten Ventilkörper (14) verschließbar ist, wodurch ein erstes Ventil gebildet ist, mit einem die Kammern verbindenden zweiten Ventilkanal (18), der von einem zweiten Ventil körper (21) verschließbar ist, wobei der zweite Ventil körper (21) mechanisch mit dem Aktuator verbunden ist, wodurch ein zweites parallel zum ersten Ventil angeord netes Ventil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Ventil ein Rückschlagventil (23, 24) nachge ordnet ist, daß zur Auslaßkammer (26) hin öffnet.

2. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Bildung des Rückschlagventils im zwei ten Ventilkanal (18) ein dem zweiten Ventilkörper (21) gegenüberliegender dritter Ventilkörper (23) vorgesehen, der von einer Feder (24) im schließenden Sinne beauf schlagt ist.

3. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Ventilkanal (18) durch den er sten Ventilkörper (14) hindurchgeführt ist und der Ak tuator (22) am ersten Ventilkörper (14) abgestützt ist.

4. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß am ersten Ventilkörper (14) eine in Öff nungsrichtung wirkende Feder (17) abgestützt ist und daß der am ersten Ventilkörper (14) abgestützte Aktuator (22) der Federkraft entgegenwirkt.

5. Hydraulisches Ventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck des Rückschlagventils größer ist als der des ersten Ven tils.

6. Hydraulisches Ventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquer schnitt des ersten Ventils größer ist als der des zweiten Ventils.

7. Hydraulisches Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Querschnitt des ersten Ventilkanals (12) größer ist als der Querschnitt des zweiten Ventil kanals (18).