DE69200819T2 - Druckregeleinrichtung für hydraulischen Schaltkreis. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Druckregelvorrichtung für einen Hydraulikkreis.
• Sie ist insbesondere für Kraftfahrzeug-Bremssysteme mit einer Blockierverhinderung für die Räder beim Bremsen geeignet. Die gegenwärtigen Antiblockiersysteme verwenden zwischen einer Druckfluidquelle und einem hydraulischen Verbraucher, z.B. einem Bremsmotor, ein Elektroventil, das von einem Rechner in Abhängigkeit von die Drehung der Kraftfahrzeugräder darstellenden Signalen gesteuert wird, um allgemein den Fluiddruck im Hydraulikmotor zu vermindern, wenn der Rechner das Bevorstehen des Blockierens eines Rads erfaßt, und um eine zweite Druckfluidquelle anzuschließen, damit sich der Druck wieder erhöht, bis sich der Zyklus bei einem neuen Erfassen des Bevorstehens des Blockierens wiederholt. Elektroventile des gleichen Typs werden in Antischlupfsystemen verwendet, um in einem Bremsmotor eines angetriebenen Rads einen Druck zu erzeugen, wenn der Rechner eine Neigung zum Durchdrehen dieses angetriebenen Rads erfaßt, und um diesen Druck zu vermindern, wenn die Tendenz zum Durchdrehen verschwunden ist.
• Die verwendeten Elektroventile sind Elektroventile, die mit einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung arbeiten. Nun dauern aber die Antiblockierperioden oder die Antischlupfperioden, in denen die oben beschriebenen Zyklen aufeinanderfolgen, nur einen sehr kurzen Zeitraum, in dem das Elektroventil sehr oft seinen Zustand verändert. Dies erzeugt einen unangenehmen Lärm des Hin- und Herbewegens der beweglichen Teile des Elektroventils.
• Da das System mit einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung arbeitet, treten zusätzlich Druckstöße in den Bremsen auf, die schlecht steuerbare Übergangsbereiche erzeugen.
• Das Dokument US-A-4 744 389 beschreibt ein Elektroventil, das Proportional-Elektroventil genannt wird und im Verbraucherkreis einen Hydraulikdruck gewährleistet, der in einem bestimmten Verstellbereich des Magnetkerns des Elektroventils von dem durch die Spule des Elektroventils fließenden Strom abhängt.
• Ein solches Elektroventil weist den Vorteil auf, daß es dadurch gesteuert werden kann, daß einfach der durch die Spule fließende Strom verändert wird, ohne daß eine Hin- und Herbewegung der beweglichen Teile notwendig ist; daraus folgt eine starke Verminderung der Druckstöße in den Bremsen. Außerdem kann ein solches Elektroventil leicht von einem Rechner gesteuert werden, der ein frequenzvariables Zerhacken eines Gleichstroms, wie man ihn an Bord eines Kraftfahrzeugs findet, oder auch ein frequenzfestes Zerhacken mit variablem Zyklusverhältnis gewährleistet, wobei die Intensität des von der Spule integrierten Stromes vom Zyklusverhältnis abhängt.
• Das in dem Dokument US-A-4 744 389 beschriebene Elektroventil kann aufgrund der verwendeten Drücke, insbesondere bei der Erregung des Elektroventils, nicht in einem hydraulischen Bremskreis mit einer Blockierverhinderung für die Räder verwendet werden. Das Elektroventil dieses Dokuments ist nämlich dafür vorgesehen, permanent in einem System zum Regeln eines relativ geringen Druckes zu arbeiten. Diese physikalische Beschränkung untersagt daher die Verwendung eines solchen Elektroventils bei den hohen Drücken in dem Hydraulikmotor. Außerdem ermöglicht dieses Elektroventil nicht, den Druck linear anwachsen zu lassen, wenn sich der Strom durch die Spule linear erhöht, und umgekehrt.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektroventil zu schaffen, das ein lineares Verändern des Druckes in Abhängigkeit vom Strom durch die Spule ermöglicht, das bei einem hohen Druck in dem Hydraulikkreis erregt werden kann und das einen einfachen Aufbau sowie eine einfache Montage aufweist.
• Die vorliegende Erfindung hat daher eine Druckregelvorrichtung für einen Hydraulikkreis zur Aufgabe, der wenigstens einen Druckfluidgenerator, einen Hydraulikmotor und einen Niederdruckfluidvorratsbehälter enthält, sowie ein von einem Rechner gesteuertes Elektroventil, das in einem Gehäuse eine elektrische Spule sowie einen gleitenden Magnetkern enthält, der einen in einer in einem Körper vorgesehenen Bohrung gleitenden Schieber steuert, wobei der Schieber zwei Kammern bestimmt, die beiderseits des Schiebers in der Bohrung angeordnet sind, wobei der Schieber einen Hydraulikraum enthält, der mit dem Hydraulikmotor in Verbindung steht und eine Reaktionskraft bestimmt, die sich zu der von der Spule erzeugten Kraft hinzufügt und einem vorgespannten Elastikmittel entgegenwirkt, wobei der Raum durch eine im Schieber ausgebildete Blindbohrung gebildet ist, wobei eine Nadel den Raum in im wesentlichen dichter Weise verschließt, während eine radiale Bohrung ihn mit einer am Umfang des Schiebers vorgesehenen Nut verbindet.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Nadel sich an einer Kapsel abstützt, die bezüglich des Gehäuses der elektrischen Spule festgelegt ist, daß die Kapsel die Ruhestellung des Schiebers bestimmt und als Auflager für eine Rückstellfeder eines Ventils mit Kugel dient, daß das Ventil mit Kugel normalerweise geschlossen ist und zwischen einer der Kammern und dem Vorratsbehälter so angeordnet ist, daß der unter Druck stehende Hydraulikkreis vom Vorratsbehälter isoliert ist, wenn das Elektroventil nicht erregt ist, und daß das Ventil vom betätigten Magnetkern geöffnet wird.
• Vorzugsweise ist die Kapsel fest mit dem Gehäuse verbunden.
• Die Erfindung wird besser verstanden und ihre weiteren Aufgaben, Vorteile und Merkmale ergeben sich deutlicher durch das Lesen der folgenden Beschreibung einer sich auf die Zeichnung beziehenden, beispielhaft und nicht einschränkend gegebenen bevorzugten Ausführungsform. In dieser Zeichnung zeigt:
• - die einzige Figur schematisch im Schnitt eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Ruhestellung.
• Es ist bekannt, daß die Spule von Elektroventilen, die Proportional-Elektroventile genannt werden, das wesentliche Merkmal aufweist, daß sie in einem nicht vernachlässigbaren Verschiebungsbereich des Magnetkerns in der Größenordnung von 2 bis 3 mm eine im wesentlichen konstante Kraft bei einem bestimmten Strom bereitstellen kann. Dieses Merkmal wird allgemein aufgrund einer speziellen Geometrie der Polstücke erhalten. Dieses Merkmal wird in der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, die benötigte Funktion durch eine Modulation des durch die Spule fließenden Stromes zu gewährleisten, um einen Betrieb mit einem sich sehr schnell hin- und herbewegenden beweglichen Teil zu vermeiden.
• Man sieht in der Figur ein solches Elektroventil, das in einem Gehäuse 8 eine Erregungsspule 10 enthält, wobei sich ein gleitender Magnetkern, der mit seinem Stößel 14 versehen ist, an einem in einer Bohrung eines Körpers 18 gleitenden Schieber 16 abstützt. Eine vorgespannte Feder 20 ist in einer Kammer 22 z.B. zwischen einer fest mit dem Schieber 16 verbundenen Kapsel 24 und einer Wand 26 des Körpers 18 so angebracht, daß sie den Schieber 16 in seine Ruhestellung beaufschlagt.
• Der Schieber 16 ist so bearbeitet, daß er eine Verbindung zwischen einem an eine Leitung 29 angeschlossenen hydraulischen Verbraucher 28, einer an eine Leitung 31 angeschlossenen Druckfluidquelle 30 sowie einem Vorratsbehälter 32 in Übereinstimmung mit allgemein verwendeten Hydraulikdruckregelsystemen öffnen oder schließen kann. Zu diesem Zweck ist auf dem Umfang des Schiebers 16 eine Nut 34 vorgesehen.
• Die zwei beiderseits des Schiebers 16 in der Bohrung angeordneten Kammern 22 und 36 befinden sich aufgrund einer in dem Körper 18 ausgebildeten Bohrung 38 auf dem gleichen Druck. Ein durch eine im Schieber 16 ausgebildete Blindbohrung gebildeter Raum 40 bestimmt eine Reaktionskraft auf den Schieber, die sich zu der von der Spule 10 erzeugten Kraft hinzufügt. Dieser Raum 40 ist in im wesentlichen dichter Weise durch eine Nadel 42 verschlossen, und er steht über eine radiale Bohrung 44 mit der Nut 34 in Verbindung.
• Diese Nadel 42 stützt sich an einer Kapsel 46 ab, die bezüglich des Gehäuses 8 der Spule 10 festgelegt ist, z.B. durch Einpressen in dieses Gehäuse. Die Kapsel 46 dient auch als Abstützung für den Schieber 16 und bestimmt seine Ruhestellung. Die Kapsel 46 dient schließlich als Auflager für eine Rückstellfeder 48 eines Ventils 49 mit Kugel 50, die mit einem auf dem Gehäuse 8 gebildeten Sitz 52 zusammenwirkt. Aufgrund dieser vorteilhaften Anordnung werden die Bauteile des Elektroventils einzig durch Bewegungen in axialer Richtung zusammengefügt, und Stifte und andere Queranschläge sind nicht mehr notwendig.
• In der dargestellten Ruhestellung steht die Druckfluidquelle 30 mit dem Hydraulikmotor 28 über die Nut 34 in Verbindung, und der Raum 40 steht mit dem Motor 28 in Verbindung. Die beiden Endkammern 22 und 36 stehen untereinander in Verbindung, und sie sind vom Vorratsbehälter 32 aufgrund des Ventilelementes 50 isoliert, das auf seinem Sitz 52 ruht.
• Wenn das Elektroventil erregt ist, z.B. in einer Periode der Blockierverhinderung der Räder im bevorzugten Anwendungsbereich der Erfindung, erzeugt der durch die Spule fließende Strom zuerst eine Kraft, die derjenigen der Feder 48 entgegenwirkt, um die Kugel 50 von ihrem Sitz 52 abzuheben und die Verbindung zwischen der Kammer 22 und dem Vorratsbehälter 32 zu öffnen, und die dann der Kraft der Regelfeder 20 entgegenwirkt, wobei das Ventil 49 auf seinem Umfang Finger 51 trägt, die gleichmäßig verteilt sind und in entsprechende Öffnungen der Kapsel 46 eindringen, um auf den Schieber 16 einzuwirken. Die Kraft wird vom Stößel 14 entgegen der Kraft der Feder 20 unabhängig von dem im Hydraulikkreis herrschenden Druck ausgeübt. Dies ermöglicht insbesondere, daß das Elektroventil keinen hohen elektrischen Verbrauch besitzt. Das Öffnen des Ventils 50, 52 und das Verbinden der Kammern 22 und 36 mit dem Vorratsbehälter 32 hat stattgefunden, bevor der Strom in der Spule 10 seine Nennstärke erreicht hat. Wenn dann die Nennstärke erreicht ist, befindet sich das Ventil 49 in Anlage am Schieber 16, dessen Bewegung entgegen der Feder 20 die Leitung 31 schließt, was auf diese Weise die Druckfluidguelle 30 vom Motor 28 isoliert. Aufgrund der Position der Nut 34 steht letztere mit der Kammer 36 und folglich mit dem Vorratsbehälter 32 in Verbindung. Daraus ergibt sich eine Verminderung des Druckes des Fluids im Motor. Man hat gesehen, daß die Bewegung des Schiebers 16 entgegen der Feder 20 von Strom in der Spule 10 erzeugt und von der hydraulischen Reaktion im Raum 40 unterstützt wird, die eine Kraft erzeugt, die sich zu der von der Spule erzeugten Kraft hinzufügt und entgegen der von der Regelfeder 20 erzeugten Kraft gerichtet ist. Wenn der Druck im Motor 28 abgefallen ist, vermindert sich durch ein Vermindern der Intensität des Stromes in der Spule die hydraulische Reaktionskraft der Kammer 40, und der Schieber verstellt sich in die andere Richtung und verschließt die Verbindung zwischen dem Motor 28 und der Kammer 36 und somit mit dem Vorratsbehälter 32, und er stellt, falls nötig, die Verbindung zwischen der Quelle 30 und dem Motor 28 wieder her, was ein Wiederansteigen des Druckes im Motor 28 ermöglicht. Wenn man die Intensität des Stromes durch die Spule erhöht, wird der Druck im Motor 28 erneut abfallen, da die Verbindung zwischen dem Motor und dem Vorratsbehälter 32 über die Nut 34 und die Kammern 22 und 36 wieder geöffnet wird.
• Man stellt also fest, daß auf diese Weise eine Erhöhung des Stromes durch die Spule zu einer Verminderung des Fluiddrucks im Motor 28 führt. Man sieht nun, daß durch ein Modulieren, z.B. durch ein Zerhacken, des durch die Spule fließenden Stromes der Schieber 16 eine Position einnehmen wird, die von dem im Raum 40 herrschenden Druck abhängt, und daß man durch ein geeignetes Steuern des Stromes den gewünschten Fluiddruck an den Motor 28 anlegen kann. Die im Raum 40 erzeugte Hydraulikreaktion wird nämlich automatisch die Verbindungen zwischen dem Motor 28 und der Druckfluidquelle 30 sowie zwischen dem Motor 28 und dem Vorratsbehälter 32 für jeden bestimmten Wert des durch die Spule 10 fließenden Stromes öffnen oder schließen.
• Aufgrund der Anordnung der Kapsel 46 als Abstützung für die Nadel 42 und den Schieber 16 ist die Vorrichtung der Erfindung außerdem besonders leicht zusammenfügbar und demontier-. bar und somit leicht zu warten.

Claims (5)

1. Druckregelvorrichtung für einen Hydraulikkreis, der wenigstens einen Druckf luidgenerator (30), einen Hydraulikmotor (28) und einen Niederdruckfluidvorratsbehälter (32) enthält, sowie ein von einem Rechner gesteuertes Elektroventil, das in einem Gehäuse (8) eine elektrische Spule (10) sowie einen gleitenden Magnetkern (12) enthält, der einen in einer in einem Körper (18) vorgesehenen Bohrung gleitenden Schieber (16) steuert, wobei der Schieber (16) zwei Kammern (22, 36) bestimmt, die beiderseits des Schiebers (16) in der Bohrung angeordnet sind, wobei der Schieber einen Hydraulikraum (40) enthält, der mit dem Hydraulikmotor (28) in Verbindung steht und eine Reaktionskraft bestimmt, die sich zu der von der Spule (10) erzeugten Kraft hinzufügt und einem vorgespannten Elastikmittel (20) entgegenwirkt, wobei der Raum (40) durch eine im Schieber (16) ausgebildete Blindbohrung gebildet ist, wobei eine Nadel (42) den Raum (40) in im wesentlichen dichter Weise verschließt, während eine radiale Bohrung (44) ihn mit einer am Umfang des Schiebers (16) vorgesehenen Nut (34) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (42) sich an einer Kapsel (46) abstützt, die bezüglich des Gehäuses (8) der elektrischen Spule (10) festgelegt ist, daß die Kapsel (46) die Ruhestellung des Schiebers (16) bestimmt und als Auflager für eine Rückstellfeder (48) eines Ventils (49) mit Kugel (50) dient, daß das Ventil (49) mit Kugel (50) normalerweise geschlossen ist und zwischen einer (22) der Kammern und dem Vorratsbehälter (32) so angeordnet ist, daß der unter Druck stehende Hydraulikkreis vom Vorratsbehälter (32) isoliert ist, wenn das Elektroventil nicht erregt ist, und daß das Ventil vom betätigten Magnetkern geöffnet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (46) fest mit dem Gehäuse (8) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (49) Finger (51) enthält, die in entsprechende Öffnungen der Kapsel (46) eindringen, um auf den Schieber (16) einzuwirken.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastikmittel (20) durch wenigstens eine Feder gebildet ist, die in einer (22) der Kammern angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Verbindung stehenden Kammern (22, 36) vom Vorratsbehälter (32) isoliert sind, wenn das Elektroventil nicht erregt ist, und mit dem Vorratsbehälter (32) in Verbindung stehen, wenn das Elektroventil erregt ist.