JP2018532958A - 圧力媒体流を絞るための弁装置、並びに圧力脈動を減衰するための減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、絞り横断面（２０）を形成する弁体（１２）と、前記絞り横断面を圧力に依存して調節する弁部材（１６）とを有する弁装置（１０）に関する。【解決手段】 脈動に起因する騒音を避けるために、前記弁部材（１６）が、前記弁部材（１６）を横方向力（Ｑ）で負荷するように作用する流れ変向手段（２２；２４）を備えることが提案される。横方向力（Ｑ）は、前記弁部材（１６）の騒音の原因となる振動を阻止し、特に増大する体積流量において前記弁装置（１０）の、より小さい絞り作用を可能にする。本発明はさらに、特にスリップ制御可能な車両ブレーキ装置のブレーキ回路内の圧力脈動を減衰するための減衰装置（５０）に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念部の特徴に記載した弁装置、並びに請求項９の上位概念部の特徴に記載した減衰装置に関する。

今日のスリップ制御可能な車両ブレーキ装置は、例えば先行する車両に対する間隔を維持する際に車両を支援する追加機能を提供する。これは、運転者自身がブレーキペダルを操作することなしにブレーキシステムがホイールブレーキのブレーキ圧を上昇させることによる、ブレーキシステムのアクティブな介入によって行われる。この場合、運転者が妨害的な騒音を感知しないようにするために、減衰装置が使用されており、この減衰装置は、ブレーキシステムの圧力発生器に起因する圧力脈動を低下させる。

この減衰装置は、液圧抵抗と、この液圧抵抗の上流で液圧回路に接続された液圧容量とから構成されている。減衰装置の効果のために、液圧抵抗の強い絞り作用が必要である。もちろん、高い液圧抵抗は、大きい圧力降下をもたらすという欠点がある。これによって、関与した圧力発生器の駆動装置に作用する負荷は上昇し、その圧送量は低下する。それにより最終的に、ブレーキシステムの圧力発生ダイナミックスが低下する。対抗措置として、流量に依存して調節可能な絞り横断面を液圧抵抗に備えることが公知である。多量の体積流量は、このような抵抗の絞り横断面を拡大し、圧力降下を減少させる。このような形式の液圧抵抗は、例えば弁装置として形成することができ、この弁装置の弁部材は、流量若しくは優勢的な圧力比に依存するストロークを実施する。

特許文献１から、車両ブレーキシステムの往復動ポンプに吐出バルブとして使用された、絞り横断面が形成されている弁体（ポンプシリンダ）並びにこの絞り横断面を調節する弁部材を有する弁装置が公知である。この弁部材は、リターンスプリングによって絞り横断面を包囲する弁座に向かって押し付けられ、弁部材に作用するリターンスプリングの機械的な力が圧力媒体圧送時に開放方向に作用する液圧力よりも大きい限りは、弁座を閉鎖する。機械的な戻し力よりも高い液圧力において、弁部材は、圧力差に依存するストロークを実施して弁座から持ち上がり、制御横断面を開放し、この制御横断面を通って圧力媒体が弁座に沿って弁装置の流出口に向かって流出する。

公知の弁装置の貫流方向で見て、この流出口は弁体において側方に配置されているので、流出する圧力媒体は弁体内で変向される。圧力媒体の変向に基づいて、流れに起因する半径方向力若しくは横方向力が弁部材に作用する。従って、弁部材の開放運動は傾倒運動に等しくなり、この場合、弁部材は、弁体の流出口の開口から離れる方向に移動し、場合によっては、弁体の壁部の、流出口とは反対側の領域に当接する。弁部材に作用する横方向力は、センタリングされた力だけが弁部材に作用するのを妨げ、これによって、騒音の原因となる、弁部材の軸方向振動が生ぜしめられる。

側方に配置された流出口を有する弁装置は製造が高価であって、圧力媒体変向に基づいて圧力媒体の粘性の変動に過敏に反応し、従って、入口と出口とが軸方向で向かい合っている弁装置よりも、大きく変動する絞り特性を有しているという欠点がある。

独国特許出願公開第４０２８９４１号明細書

従って本発明の課題は、騒音がさらに改善され、それに加えて、その製造費用および絞り特性に関してさらに改善された弁装置若しくは減衰装置を提供することである。

本発明に従って構成された弁装置は、軸方向で圧力媒体によって貫流可能であって、弁装置を貫流する増大する体積流量により、弁座における圧力降下を減少させ、およびひいては自動車のスリップ制御可能な液圧ブレーキ装置の圧力発生器の駆動モータの負荷を低下させることにより、改善された絞り作用を有している。これによって、本発明による弁装置の絞り特性は、圧力媒体の粘性の変動に対する依存性が小さく、従って、運転条件に関して、車両ブレーキ装置のブレーキ圧のより精確な制御が可能である。本発明による手段は、追加的な構成部材を必要としないので、弁装置の取り付け費用に関連してコスト中立的に変更可能であり、しかも、例えば簡単に実施することができる弁部材の交換によって、弁装置の絞り特性をそれぞれの使用事例に、より簡単に適合させることができる。

本発明のその他の利点または好適な発展形態は、それぞれ従属請求項および／または以下の説明から得られる。

従属請求項は、製造技術的に特に簡単かつ安価に、いずれにしても設けられている、弁装置の構成部分において変更可能である、本発明の実施態様可能性に関する。

本発明による弁装置の第１実施例の概略的な縦断面図である。 さらに改良した本発明による弁装置の第２実施例の同様の縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ交線に沿った詳細の横断面図である。 図１および図２に示した本発明による弁装置の比較における絞り特性曲線の線図である。 減衰装置の概略的な構造を、スイッチシンボルを用いて示した図である。

図面に示した本発明の実施例を以下に詳しく説明する。

図１に示した弁装置１０は、弁体１２と弁部材１６とから成っており、弁体１２には弁孔１４が形成されていて、この弁孔１４内で弁部材１６が軸方向しゅう動可能に支持されている。弁孔１４は、その内径が内方に１回段付けされていて、弁座１８を形成しており、この弁座１８は絞り横断面２０を包囲している。弁座１８は、例えば内側円錐体として形成されているが、同様に直角にまたは丸み付けされて形成されていてもよい。

記入された流れ方向矢印Ｓで具体的に示されているように、圧力媒体は、図１によれば絞り横断面２０を通って下方から上方に貫流する。従って、弁部材１６は絞り横断面２０の下流で弁孔１４内に配置されている。弁装置１０の、図示された貫流状態で、弁部材１６は絞り横断面２０から持ち上げられているので、弁部材１６の周囲を全周面に亘って圧力媒体が環流する。弁装置１０の出口は示されていないが、出口は設けられていて、好適には弁孔１４の縦軸線Ｌに対して同軸的に配置されていることが前提とされている。

同様に図示されていないが、弾性的なリセット部材が設けられており、このリセット部材は、液圧的な流動力に抗して作用する機械的な戻し力で弁部材１６を負荷する。従って、弁部材１６によって遂行されるストロークは、圧力比に依存しているか若しくは時間単位毎に絞り横断面２０を貫流する圧力媒体体積に依存している。

弁装置１０の遮断された状態で、弁部材１６は弁座１８上に載り、絞り横断面２０を遮断する。

このために、弁部材１６は、複数のセクションに分けられている。第１のセクション１６ａは弁座１８に向けられていて、錐体形の突起部によって形成されており、この突起部の球面状に湾曲された端部が弁座と協働する。この突起部の領域内で、弁部材１６は全体的に最小の外径を有している。

第１のセクション１６ａに、弁装置１０の貫流方向で、弁部材１６の円錐形に形成された移行セクション１６ｂが続いている。この移行セクション１６ｂは、円筒形に成形された第３のセクション１６ｃに移行しており、この第３のセクション１６ｃで、弁部材１６はその最大の外径を有している。円筒形のセクション１６ｃによって、弁部材１６は軸方向に可動に弁孔１４内でガイドされており、この場合、円筒形のセクション１６ｃと弁孔１４の壁部との間にギャップが残存していて、このギャップを通って、弁座１８の開放時に圧力媒体が弁部材１６に沿って流れる。

本発明によれば、弁部材１６は流れ変向手段２２；２４を備えている。これらの流れ変向手段２２；２４は、弁部材１６の周囲に非対称的に分配して配置されており、これによって、弁部材１６はそれ自体が非対称的な横断面を有している。流れ変向手段２２；２４は、複数の切欠および／または複数の突起の形状で構成されていて、好適には弁部材１６と一体的に構成されている。これらの切欠は例えば安価に複数の溝２２として構成されていて、これらの溝２２は、弁部材１６の円筒形のセクション１６ｃの外周面に形成されている。

すべての流れ変向手段２２；２４は、弁部材１６の限られた周方向セクションに亘ってのみ分配配置されている。これらの流れ変向手段２２；２４は、軸方向に、つまり弁装置１０の貫流方向に延在している。従って、圧力媒体は、これらの溝２２を通って弁部材１６に沿って流れる。

流れ変向手段２２；２４を備えた周方向セクションに追加して、弁部材１６に、少なくとも１つの第２の周方向セクションが設けられており、この第２の周方向セクションにはこのような形式の流れ変向手段２２；２４は形成されていない。２つの周方向セクションは、弁部材１６の全周面のうちの同じ大きさまたは異なる大きさの部分を占めていてよい。

形成された溝２２の横断面形状および／または数は、用途に応じて選択可能である。溝２２は、例えば矩形横断面またはリング状に丸味を付けられた横断面を有して、または刻み目として構成されていてよい。溝２２の深さは同様に臨機応変に設定可能である。溝２２を製造するために、切削加工によるまたは切削加工なしの若しくは変形加工による製造方法が同様に用いられてよい。

溝２２に基づいて、弁部材１６の第１の周方向セクションは、弁部材１６の外周面と弁孔１４の内周面との間の所属のギャップセクション内の圧力媒体流に、流れ変向手段２２；２４なしに構成された第２の周方向セクションよりも小さい絞り作用を及ぼす。その結果、圧力媒体は、第１の周方向セクションを、抵抗なしにひいては第２の周方向セクションよりも高い流過速度で貫流する。これは、図１において、この第１の周方向セクション内で、より密集して押しやられている流れ方向矢印Ｓにより分かる。より高い流過速度は僅かな圧力低下を伴うので、これに対して、弁部材１６の第２の周方向セクションの領域内でより強く絞られた流れが、相応のギャップセクション内でより高い圧力レベルを生ぜしめ、その結果、第１の周方向セクションの方向に作用する横方向力Ｑが弁部材１６に生ぜしめられる。より高い圧力レベルで負荷された、弁部材１６の領域は、図面に斜線で示されている。弁部材１６に作用する生せしめられた横方向力Ｑの大きさは、圧力媒体の粘性および体積流量、つまり時間単位毎の流過する圧力媒体量に依存する。粘性若しくは体積流量が大きくなるにつれて横方向力Ｑの大きさも大きくなり、その逆に、横方向力Ｑが大きくなるにつれて粘性若しくは体積流量も大きくなる。弁部材１６に作用する横方向力Ｑが大きければ大きいほど、センタリングされ若しくは弁装置１０の貫流方向に作用する軸方向力によって弁部材１６が振動せしめられる危険性は低くなり、この振動は結局騒音発生の原因となる。従って、弁部材１６に作用する高い横方向力Ｑは、一般的に騒音を低下させる作用を有している。

弁部材１６の周面に沿った圧力差に基づく、低い流体抵抗を有する周方向セクション（第１の周方向セクション）への生せしめられた流れの偏向を制限するために、弁部材１６は図２に従って、羽根状の突起２４の形の、少なくとも１つの別の流れ変向手段を備えている。この羽根状の突起２４は、弁部材１６の円錐形に成形された移行セクション１６ｂに配置され、弁装置１０の貫流方向に延在していて、周面側で弁部材１６の円筒形のセクション１６ｃの外径と同一面で終わっている。

図３に示されているように、羽根状の突起２４はその外側輪郭が、弁孔１４の、絞り横断面２０への移行部の領域内で弁孔１４の内側輪郭に適合されている。図示の実施例では、羽根状の突起２４は２つのまっすぐな外縁部を有しており、これらの外縁部は、互いに直角を成している。弁部材１６の周方向で見て、羽根状の突起２４は、溝２２を備えた、弁部材１６の第１の周方向セクションから、流れ変向手段が設けられていない第２の周方向セクションへの移行領域に配置されている。

羽根状の突起２４は、この突起２４が弁装置１０内の横方向流を阻止することによって体積流量を弁部材１６に沿って均一にするために役立ち、これによって、弁装置１０を貫流する圧力媒体は、流れ変向手段２２；２４が存在しない第２の周方向セクションから流れ変向手段２２；２４が存在する第１の周方向セクションに向かって、この第１の周方向セクションにおいて優勢的な低い圧力レベルに基づいて溢流する。言い換えれば、羽根状の突起２４は、弁部材１６の異なる周方向セクション間の圧力調整を抑制し、このような形式の流れ変向手段２２；２４なしで働く従来の弁部材１６と比較して、発生する圧力差を大きくする。これにより、最終的に、弁部材１６を負荷する横方向力Ｑがより大きくなる。弁部材１６の、より高い圧力レベルで負荷された、斜線で示された面は、図１におけるよりも大きい。

さらに、発生した横方向力Ｑは、羽根状の突起２４の幅若しくは厚さの選択によって弁部材１６に影響を与え得る。厚さが大きくなると、第２の周方向セクションから第１の周方向セクションに溢流する圧力媒体流に作用する突起２４の絞り作用は強くなる。圧力媒体の溢流量が少なくなると、それに従って、流れ変向手段２２；２４の存在しない弁部材１６の第２の周方向セクション内の圧力が高くなるか、若しくは弁部材１６の異なる周方向セクション間の圧力差が大きくなる。

さらに、流れ変向手段２２；２４が弁ストロークに与える影響について言及する。流れ変向手段２２；２４の絞り作用、およびひいては、弁部材１６を包囲するギャップ内の全体的により高い圧力レベルに基づいて、弁部材１６を開放させるように作用する軸方向力も高くなる。このことはつまり、流れ変向手段２２；２４を備えた弁部材１６は、絞り横断面２０を貫流する体積流量が同じである従来の弁部材１６に対して、比較的大きい弁ストロークを実施する、ということを意味する。つまり、弁座１８に対する弁部材１６の間隔は大きくなり、弁座１８において発生する圧力降下はより小さい。圧力低下は、また、弁装置１０が圧力変動に対してより素早く反応できることによって、本発明による弁装置１０の圧力発生ダイナミックスに好都合に作用する。

図４は、図１に示した弁部材１６または図２に示した弁部材１６を備えた弁装置１０のそれぞれの絞り特性曲線を、直接に比較して示す。

図示の線図では、時間単位毎の圧力媒体圧力媒体流量Ｖが縦軸線４０に示されていて、弁装置１０の入口と出口との間で測定可能な圧力差が横軸線４２に示されている。直線で示された絞り特性曲線４４は、図１に従って構成された弁部材１６を備えている弁装置１０、つまり、溝２２の形の流れ変向手段２２；２４だけを有していて、すなわち羽根状の突起２４を有していない弁部材１６に割り当てられている。これに対して、破線で示された絞り特性曲線４６は、少なくとも１つの羽根状の突起２４と組み合わせた、圧力媒体をガイドする溝２２を有する弁部材１６、つまり図２に従って構成された弁部材１６に相当する。図１による弁部材１６の絞り特性曲線４４は、図２による弁部材１６の絞り特性曲線よりも平坦に延在しているように識別される。これは、所定の圧力媒体流量Ｖ１において、図１の弁部材１６が、図２の弁部材１６の圧力差Δｐ_２よりも相対的に高い圧力差Δｐ_１を生ぜしめる、という意味である。そのことから、図１の弁部材１６が、図２の弁部材１６よりも強い絞り作用を圧力媒体流に加える、ということが分かる。従って、可能な限り高い圧力調整ダイナミックスのために、図２に従って構成された弁部材１６を使用することが推奨される。

最後に図５は、特に自動車のスリップ制御可能な液圧ブレーキ装置のブレーキ回路内の圧力脈動を減衰するための、減衰装置５０の原理的な構造を、スイッチシンボルを用いて示す。減衰装置５０は、ブレーキ回路にブレーキ圧を供給するピストンポンプ５２の圧力接続部に接続されていて、前記のように構成された弁装置１０と、この弁装置１０の上流に配置された圧力媒体リザーバ５４とを有している。圧力媒体リザーバ５４は、可変な圧力媒体リザーバ容積部を有していて、このために、その内部に、弾性的な分離部材および／または蓄圧ばねによって負荷された分離部材を有している。この分離部材は内室を、圧力媒体で満たされた圧力媒体室と、ガスで満たされたリザーバ室とに分離する。リザーバ室は大気に接続されていてよい。弁装置１０は、圧力媒体リザーバ５４の圧力媒体室から、車両ブレーキ装置の詳しく示していないブレーキ回路の、圧力媒体をガイドする通路５６に通じる圧力媒体流出部を絞る。弁装置１０は、図１から図４の説明に関連して説明したように構成されていて、通路５６内で支配する圧力レベルによって制御されるか、若しくは圧力に依存した絞り作用を有している。図５に示されていない、弁装置１０の弁部材における前記手段に基づいて、減衰装置５０は作業時に特に騒音が少なく、この場合、自動車の車室内に感知され得るような運転騒音が発生することはない。

もちろん、本発明の基本的な考え方から逸脱することなしに、本発明の前記実施例に対する変更または補足が考えられる。

１０ 弁装置
１２ 弁体
１４ 弁孔
１６ 弁部材
１６ａ 第１のセクション
１６ｂ 移行セクション、円錐形のセクション
１６ｃ 第３のセクション、円筒形のセクション
１８ 弁座
２０ 絞り横断面
２２ 流れ変向手段、溝
２４ 流れ変向手段、突起
４０ 縦軸線
４２ 横軸線
４４，４６ 絞り特性曲線
５０ 減衰装置
５２ ピストンポンプ
５４ 圧力媒体リザーバ
５６ 通路
Ｌ 縦軸線
Ｑ 横方向力
Ｓ 流れ方向矢印
Ｖ，Ｖ１ 圧力媒体流量
Δｐ_１，Δｐ_２ 圧力差

Claims (9)

1. 特に圧力媒体をガイドする通路内で圧力媒体流を絞るための弁装置（１０）であって、
   弁座（１８）によって包囲された絞り横断面（２０）を形成する弁体（１２）と、
   前記弁体（１２）内で可動に支持され、かつ前記絞り横断面（２０）を優勢的な圧力比に依存して調節する弁部材（１６）と、を有しており、前記弁部材（１６）が、弾性的なリセット部材によって前記弁装置（１０）の貫流方向に抗して負荷されている形式のものにおいて、
   前記弁部材（１６）が流れ変向手段（２２；２４）を備えており、該流れ変向手段（２２；２４）は、前記弁部材（１６）が周囲を環流されている状態で、前記弁部材（１６）を負荷し、かつ前記弁装置（１０）の貫流方向に対して直交する横方向に作用する横方向力（Ｑ）を生ぜしめることを特徴とする、弁装置（１０）。
2. 前記流れ変向手段が、圧力媒体によって貫流可能な少なくとも１つの溝（２２）の形状および／または圧力媒体によって周囲を環流される少なくとも１つの羽根状の突起（２４）の形状で、前記弁部材（１６）に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の弁装置（１０）。
3. 前記流れ変向手段（２２；２４）がそれぞれ、前記弁部材（１６）と一体的に構成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の弁装置（１０）。
4. 前記流れ変向手段（２２；２４）が、前記弁部材（１６）の少なくとも１つの第１の周方向セクションに配置されており、前記弁部材（１６）が、前記流れ変向手段（２２；２４）を備えていない少なくとも１つの第２の周方向セクションを有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁装置（１０）。
5. 前記羽根状の突起（２４）が、前記流れ変向手段（２２；２４）を備えた、前記弁部材（１６）の前記第１の周方向セクションから、前記流れ変向手段（２２；２４）を備えていない前記第２の周方向セクションへの移行領域に配置されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項記載の弁装置（１０）。
6. 前記羽根状の突起（２４）が、前記弁部材（１６）の、円錐形に形成されたセクション（１６ｂ）に形成されていて、前記弁装置（１０）の貫流方向に整列されていることを特徴とする、請求項５記載の弁装置（１０）。
7. 前記羽根状の突起（２４）と前記弁体（１２）の内周壁とが、前記弁装置（１０）の前記絞り横断面（２０）の直ぐ下流の領域内で、それぞれの輪郭形状に互いに合わせられていることを特徴とする、請求項５または６記載の弁装置（１０）。
8. 前記溝（２２）が、前記弁部材（１６）の円筒形のセクション（１６ｃ）の周面に形成されていて、前記弁装置（１０）の貫流方向に延在していることを特徴とする、請求項２から７までのいずれか１項記載の弁装置（１０）。
9. 特にスリップ制御可能な車両ブレーキ装置のブレーキ回路内の圧力脈動を減衰するための減衰装置（５０）であって、圧力媒体をガイドする通路（５６）内で圧力媒体流を絞るための弁装置（１０）と、該弁装置（１０）に前置接続された圧力媒体リザーバ（５４）とを有している形式のものにおいて、
   前記弁装置（１０）が、請求項１から８までのいずれか１項または複数項の記載に従って構成されていることを特徴とする、減衰装置（５０）。

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