WO1993008054A1 - Stromregelventil für eine blockiergeschützte hydraulische bremsanlage - Google Patents

Stromregelventil für eine blockiergeschützte hydraulische bremsanlage Download PDF

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WO1993008054A1
WO1993008054A1 PCT/EP1992/002096 EP9202096W WO9308054A1 WO 1993008054 A1 WO1993008054 A1 WO 1993008054A1 EP 9202096 W EP9202096 W EP 9202096W WO 9308054 A1 WO9308054 A1 WO 9308054A1
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pressure
section
cross
connection
piston
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PCT/EP1992/002096
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Peter Volz
Dalibor Zaviska
Paul Linhoff
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Itt Automotive Europe Gmbh
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Publication date
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
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    • G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • G05D16/2097—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve

Definitions

  • the invention relates to a flow control valve for an anti-lock hydraulic brake system consisting of a throttle of constant cross section (orifice plate) and a throttle of variable cross section (differential pressure regulator), the cross section of the differential pressure regulator being determined by the pressure drop across the measuring orifice.
  • Such a flow control valve installed in an anti-lock hydraulic brake system is known for example from EP Al-344 544.
  • the measuring orifice is shown as a cross-sectional constriction in a longitudinal bore with a constant cross-section.
  • Such orifices with a short throttle section are very easily clogged by dirt particles in the pressure medium.
  • the invention is therefore based on the task of creating a throttle of constant cross section, which works independently of viscosity, is easy to manufacture and does not tend to become contaminated.
  • the object is achieved in that the measuring aperture is formed by the transition between a channel with a smaller cross section and a channel with a larger cross section.
  • the transition is advantageously designed in a step-like manner and the two channels are designed as coaxial bores.
  • the throttling effect arises due to the swirling of the pressure medium in the transition area, the swirls spatially restricting the laminar flow. In this way the effective cross-section of the flow is reduced.
  • the throttle is easy to manufacture because only two holes with different diameters need to be drilled.
  • the channel with the smaller cross-section opens into an inlet space and the channel with the larger cross-section opens into an outlet space, the pressure gradient between the inlet and the outlet space acting as a control variable for the differential pressure regulator.
  • the pressure medium is supplied to the transition area via a cross hole that opens directly into the channel with a smaller cross-section.
  • the throttle according to the invention is advantageously represented in a longitudinal bore by a piston, the piston having an annular groove which cooperates with a housing connection. The housing connection is partially blocked when the piston is pushed.
  • the above-mentioned transverse bore is between the groove and the channel with a smaller cross-section.
  • the claimed throttle shape can be used in different types of flow control valves.
  • the classification of the flow control valve in an anti-lock brake system is also shown.
  • the brake system shown in Figure 1 consists of a master cylinder 1, to which two brake circuits I, II are connected.
  • the master cylinder 1 is of a conventional type and therefore need not be explained in more detail.
  • the distribution of the wheel brakes on the brake circuits I, II is arbitrary or corresponds to one of the customary variants. Therefore, only one brake circuit is shown below, the second brake circuit being constructed accordingly.
  • a wheel brake 3 is connected to the master cylinder 1 via a brake line 2. It is also connected to a low-pressure accumulator 6 via a return line 4, into which a proportional pressure relief valve 5 is inserted.
  • a pump 7 delivers from the low-pressure accumulator 6 via a pressure line 8 into the brake line 2 immediately below the master cylinder.
  • a high-pressure accumulator as a damping accumulator 9 and a throttle 10 are provided.
  • a check valve 11 prevents the damping memory 9 from being filled during normal braking.
  • the brake line 2 has a flow control valve 20, which will be explained in more detail below.
  • a piston 22 is sealingly guided in a housing 21 with a longitudinal bore closed off on both sides.
  • the housing has four connections 23, 24 25, 26.
  • the first connection 23 is connected to the master cylinder 1
  • the second and third connections 24, 25 are connected to the wheel brake 3
  • the fourth connection 26 leads to the proportional pressure relief valve 5.
  • the piston 22 divides the housing bore into two chambers, namely an outlet chamber 28 and an inlet chamber 29. In the basic position of the piston 22, the inlet chamber 29 has its smallest and the outlet chamber 28 its largest volume.
  • the two chambers 28, 29 are connected to one another by means of a longitudinal bore 30 through the axis of the piston 22.
  • the piston has on its outer surface two ring grooves 31, 32, which are referred to as inlet ring groove 31 and outlet ring groove 32 below.
  • the already mentioned longitudinal bore 30 consists of two bore sections 33, 34, the first bore section 33 having a smaller diameter and the second bore section 34 having a larger diameter.
  • the first bore section opens into the inlet chamber 29, while the second bore section merges into the outlet chamber 28.
  • the transition between the first bore section 33 and the second bore section 34 takes place in steps. This means that the annular surface in the transition region 35 is perpendicular to the longitudinal axis of the bore 30.
  • the inlet groove 31 is connected via one or more transverse bores 36 to the first bore section 33 of smaller diameter.
  • the transverse bores 36 can be aligned perpendicular to the axis of the piston or, as shown in FIG. 1, have a slight inclination with respect to the axis.
  • the inlet groove 31 is now arranged such that in the basic position of the piston 22 both the first connection 23 and the second connection 24 open into the inlet groove 31 with their full cross section. Therefore, there is a direct connection between the master cylinder 1 and the wheel brake 3 without a cross-sectional narrowing.
  • the outlet groove 32 which is connected via a transverse bore to the bore section 34 of larger cross-section, has no connection to one of the connections in the basic position of the piston 22. If the piston 22 is now displaced against the force of the spring 27 because of a pressure difference between the inlet chamber 29 and the outlet chamber 28, the control edge 37, which adjoins the inlet groove 31, comes into complete overlap with the second outlet 24 so that it is locked. Since the first connection 23 is offset from the second connection 24, the first connection 23 is still partially open when the second connection 24 is blocked. When the second connection 24 is blocked, the outlet groove 32 reaches the overlap area of the third connection 25, so that a connection between the Wheel brake 3 and the fourth outlet 26 to the proportional pressure relief valve 5 exist.
  • connection between the first connection 23 and the inlet groove 31 is now more or less constricted depending on the position of the piston 22.
  • the position of the piston 22 is in turn determined from the pressure drop between the chambers 28 and 29, which occurs at the transition region 35 due to a pressure drop in the flowing medium.
  • Metering orifice and differential pressure transmitter together result in the function of a flow control valve, so that a constant pressure medium flow is always set, regardless of the pressure drop.
  • FIG. 2 The design of a proportional pressure relief valve is shown in FIG. 2.
  • a valve seat 40 In the lower part one can see a valve seat 40, a space below the valve seat 40 leading to the fourth connection 26 and thus to the wheel brake and a space above the valve seat being connected to the low-pressure accumulator 6.
  • a dome-shaped valve body 41 which is connected to a tappet 42, lies on the valve seat.
  • the plunger 42 is guided centrally through a piston-shaped armature 43 and connected to it.
  • Above the armature 43 there is a pole core 44 with a recess into which the armature 43 is immersed.
  • a spring 45 is provided, which is supported on the one hand on the pole core and on the other hand on the armature.
  • the armature is surrounded by a guide sleeve 47, a radial gap being provided between the armature 43 and the guide sleeve 47.
  • a gap 48 also exists between the pole core 44 and the guide sleeve 47.
  • a coil 46 surrounds the pole core 44 and the armature 43 and the guide sleeve 47.
  • the spring 45 now holds the valve body 41 on the valve seat 40, so that the connection between the connection 26 and the low-pressure accumulator 6 is interrupted.
  • the spring force is set so that the maximum achievable brake pressure is not able to lift the valve body 41 from the valve seat 40. If the coil is now connected to a power generation system, the current flowing through the coil 46 causes a magnetic flux through the armature 43. The magnetic force generated thereby pulls the armature 43 into the coil system, with the correct adjustment of the axial air gap Radial ⁇ air gap a force independent of the stroke can be set. The force acting on the armature 43 then only depends on the current intensity with which the coil 46 is applied. The technique of proportional magnets is well known and need not be explained further here.
  • a voltage-current converter can be provided, which serves as a power amplifier and impresses a current proportional to the magnet to the input voltage.
  • a circuit is also conceivable that generates a constant current on the basis of pulse-width-modulated voltage signals.
  • the brake system described in FIGS. 1 and 2 operates as follows:
  • Braking is initiated by depressing the symbolically indicated pedal. Pressure medium flows from the main cylinder 1 via the connection 23, the inlet groove 31 and the second connection 24 to the wheel brake 3. A pressure is thus built up in the brake circuit, which leads to a wheel deceleration and ultimately to a vehicle deceleration.
  • the turning behavior of the wheel is monitored during braking by sensors, not shown. If the connected evaluation electronics recognizes that there is a risk of the wheel locking, it generates a current or voltage signal for the proportional pressure limiting valve 5 and starts the pump 7. The opening pressure of valve 5 is reduced and is now below the current brake pressure.
  • the pressure medium flowing out of the outlet chamber 28 allows pressure medium to flow in from the inlet chamber 29 or from the wheel brake 3.
  • the pressure drop occurring at the transition region 35 causes the piston 22 to move, so that, as already explained, the second connection 24 is blocked and the third connection 25 is opened.
  • the wheel brake 3 is now connected to the bore region 34 downstream of the transition region 35.
  • the connection 23 is throttled by the control edge 37 to such an extent that, in conjunction with the pressure drop at the transition region 35, a constant pressure medium flow from the connection 23 to the connection 25 or 26 is established.
  • the signal for the proportional pressure relief valve 5 is proportional to the pressure in the wheel brake, a learning circuit can be installed in the evaluation unit, which leads to an improvement in the control quality.
  • the speed of the pressure build-up or build-up can now be brought about by a correspondingly slow or fast change in the coil current, so that any pressure build-up or build-up gradients can be set.
  • the use of a proportional pressure relief valve 5 can be transferred to any type of anti-lock brake systems. In combination with a flow control valve, however, there are special advantages.
  • FIG. 3 shows a slightly different shape for the flow control valve 20. Otherwise, the structure of the Breras system is identical to that according to FIG. 1, so that the system is not explained here.
  • the Str ⁇ nrregelventil 20 of Figure 1 is designed so that in the control position of the piston 22, the 'wheel brake 3 under ⁇ half of tiber transition area 35, that is between the transition region 35 and the fourth terminal 26 is connected.
  • the flow control valve 20 according to FIG. 3 is now constructed so that even when the piston 22 moves into the control position, the wheel brake is connected above the transition area 35.
  • an annular groove 50 is provided, which is connected via a 'transverse bore 51 to the first region 33 of the longitudinal bore in the piston 22.
  • the wheel brake 3 is continuously connected to the annular groove 50 via a wheel brake connection 52, regardless of the position of the piston 22.
  • the inlet groove 31 now no longer has a direct connection to the wheel brake, but rather serves only the first connection with the aid of its control edge 37 23 throttle.
  • FIG. 4 corresponds to FIG. 3, in which, in contrast to FIG. 3, an aperture 55 is provided instead of a sudden cross-sectional expansion.
  • aperture is understood to mean an abrupt cross-sectional constriction followed by an abrupt cross-sectional widening, the length over which the cross-sectional constriction is present being relatively small.
  • a pressure change as a function of the flow velocity takes place both at the orifice 55 and at the cross-sectional enlargement 35. Both have the function of a measuring orifice for the flow control valve 20.
  • FIG. 4 additionally shows a bypass line 56 with a check valve 57.
  • This is a measure which is intended to ensure that the pressure in the wheel brake 3 is limited to the master cylinder pressure.
  • the throttle 58 is not effective when the pressure is reduced. This measure can be used with all brake systems that are presented in this application.
  • a special representation has been omitted for the sake of clarity. The same applies to an additional throttle 58 at the first connection 23, in order to ensure a limitation of the pressure build-up gradient in the case of a “normal braking”.
  • the current flowing through the pressure limiting valve 5 is composed of the pressure medium flow that comes from the master cylinder 1 or the pump 7 and the pressure medium flow from the wheel brake 3.
  • the pressure medium flow from the wheel brake 3 is therefore not superimposed on the current set by the flow control valve , but is part of the regulated pressure medium flow.
  • less pressure medium has to flow in and less pressure medium has to flow through the proportional valve.
  • the intended opening cross sections on the proportional valve can be selected to be smaller, and the performance of the pump can be reduced.
  • FIGS. 5 and 6 are described below.
  • the brake systems or flow control valves 20 shown there are largely identical to the embodiments according to FIGS. 1, 3 and 4. Only the differences are therefore shown below.
  • a piston 22 is again provided, which slides in a housing bore and delimits an outlet chamber 28 and an inlet chamber 29 with its end faces.
  • the two chambers are connected to one another by a central longitudinal bore 30.
  • the longitudinal bore 30 either has a transition region 35, as shown in FIG. 5, or else an orifice 55, as shown in FIG. 6.
  • the connection of the wheel brake 3 is based either on the embodiment according to FIG. 1 or on the embodiment according to FIG. 3.
  • Figure 4 is based on Figure 1, i.e. the wheel brake has two connections 24, 25 which are switched over as soon as the piston 22 leaves its basic position and is moved into the control position. In the basic position, the wheel brake 3 is connected to the bore section 33 above the transition region 35 or the cover 55 and in the control position to the bore section 34 below the transition region 35 or the cover 55.
  • the embodiment according to FIG. 6 is based on the embodiment according to FIG. 3.
  • the wheel brake has a single connection 52 which, regardless of whether the piston 22 is in the basic or control position, always with the section the longitudinal bore 30 is connected, which is arranged above the transition region 35 or the aperture 55.
  • the first connection 23 is divided into a master cylinder connection 64 and a pump connection 63.
  • the master cylinder connection 64 is only connected to the master cylinder 1, while the pump connection 63 is connected to the pump 7.
  • the connections 63, 64 correspond to annular grooves 60, 61 in the lateral surface of the piston 22, which in turn are connected to the bore 30 above the transition region 35 or the diaphragm 55 via transverse bores.
  • the grooves 60, 61 are separated from one another by a web 62.
  • the master cylinder connection 64 is connected to the first groove 60, while the pump connection 63 is closed by the web 62. If the piston 22 is pushed to the left during a brake pressure control as shown, the web 62 closes the master cylinder connection 64, while the web 65, which delimits the other side of the second groove 61, partially blocks the pump connection 63.
  • the master cylinder is thus decoupled from the brake circuit, and only the pressure medium flow, which originates from the pump 7, is regulated at the connection 63.
  • the decoupling of the master cylinder is not complete. If the delivery rate of the pump 7 is reduced because there is not enough pressure medium available on its suction side, this leads to a reduction in the pressure drop at the transition region 35 or at the orifice 55. The piston moves to the right as shown and releases the master cylinder connection 64, so that additional pressure medium can now flow from the master cylinder and the current quantity balance is balanced.
  • a direct line 66 which connects the pressure side of the pump 7 to the master cylinder.
  • This line connects to a reservoir 67 and has a shut-off valve 68.
  • the valve body of the valve 68 is connected to the piston of the reservoir 67, so that from a certain degree of filling of the accumulator opens the shut-off valve 68 and the quantity of pressure medium, which is not absorbed by the accumulator, flows to the main cylinder.
  • the holding volume of the accumulator 67 need not be very large, since it only serves to hold excess pressure medium which would generate pressure peaks due to pump pulsation.
  • the master cylinder and pump By separating the master cylinder and pump, the master cylinder and pump each having a connection to the flow control valve 20, the repercussions of the control processes on the pedal are reduced.
  • the pedal During a brake pressure control, the pedal essentially maintains the position it was in at the start of the control. The effect is called a "quiet pedal".
  • the embodiment according to FIG. 6 corresponds to the embodiment according to FIG. 5, it also has a master cylinder connection 64 and a pump connection 63.
  • an aperture 55 is provided in the bore 30.
  • the wheel brake is always connected above the transition area 35 or the aperture 55.
  • FIGS. 7 and 8 A further idea is considered in FIGS. 7 and 8, which will be explained in the following.
  • the basic idea is that the measuring orifice is formed from two individual orifices, the connection of the wheel brake being in the control position of the piston 22 between the two orifices.
  • the structure of the brake system according to FIGS. 7 and 8 corresponds to the structure of the brake system according to FIGS. L and 3.
  • a piston 22 is sealingly guided in a bore and separates inlet chamber 29 and outlet chamber 28 from one another.
  • the longitudinal bore 30 has two metering orifices, "namely, a first aperture 70 and a second diaphragm 71.
  • a first aperture 70 and a second diaphragm 71 are metering orifices.
  • the Ausu ⁇ tion according to the figure 7 is the first screen as a abrupt expansion, similar to the illustration of Figure 1 is realized, and the second aperture as Cross-sectional narrowing, similar to the illustration in FIG. 6.
  • the wheel brake has two connections 24, 25, the connection 24 being connected to the bore area above the second orifice in the basic position of the piston, and the wheel brake having the area between the first and second in the control position Aperture is connected.
  • the flow control valve 20 is each provided with a first connection 23, to which both the master cylinder and the pump are connected. 7 and 8, a double connection can of course also be provided, as described in FIGS. 5 and 6, respectively. Any shape that has been shown in this application can be used as the aperture shape. For example, two abrupt extensions can also be provided
  • the pressure relief valve 5 is set to a higher pressure. This is effective in the outlet chamber 28 and urges the piston 22 to the right, whereby the first port 23 is fully opened. Pressure medium can now flow into the wheel brake via the second orifice 71. Since the pressure reduction in the wheel brake does not take effect immediately in the outlet chamber 28, the piston 22 remains in a position in which the connection 23 is open, so that pressure can be built up rapidly.
  • the pressure build-up gradient is only determined by the dimensioning of the second orifice 71.
  • the flow control valve 20 contains, as already explained in detail, a piston 22, which will be referred to as flow control valve piston in the following.
  • a holding piston 80 is arranged in the same bore. This is supported on the flow control valve piston 22.
  • a spring is provided between the pistons, which corresponds in effect to the spring 27 according to FIG. 1.
  • a further spring 81 is provided between the bottom of the housing bore and the holding piston 80, which holds the holding piston 80 in contact with the flow control valve piston 22.
  • the housing bore thus has three chambers, an inlet chamber 29, which is delimited by the flow control valve piston 22, an intermediate chamber 82 between the pistons and an outlet chamber 28, delimited by the holding piston 80.
  • the master cylinder or the pump connects to the inlet chamber 29 via a connection 23 on.
  • the second connection 24 opens into the intermediate chamber 82, a third connection 25 can be connected to the outlet chamber 28. This in turn is connected to the outlet valve 5 via a fourth connection 26.
  • the holding piston 80 holds the third connection 25 blocked. "If the holding piston 80 is moved against the force of the spring 81, the third connection 25 is connected to the outlet chamber 28 via a channel system 83 in the holding piston 80.
  • the flow control valve piston 22 either has a cross-sectional narrowing (FIG. 9) or a spontaneous cross-sectional expansion (FIG. 10).
  • the second connection 24 to the wheel brake is constricted by the piston 22 according to FIG. 9, while in FIG. 10, as is already known from the previous embodiments, the first connection 23 is restricted.
  • the use of a holding piston 80 makes particular sense if, during normal braking, the pressure build-up takes place through the measuring orifice of the flow control valve.
  • the master cylinder is actuated, a pressure drop can be established on the fixed orifice, the flow control valve being activated in an unintended manner.
  • the flow control valve piston 22 is held in its basic position by the spring-loaded holding piston, so that it cannot take up its control function.
  • the outlet valve or the proportional pressure relief valve 5 is opened so that pressure medium can flow out of the outlet chamber 28.
  • the spring 27 presses the holding piston to the left as shown, the connection between the third port 25 and the fourth port 26 being opened.
  • the wheel brake is now directly connected to the proportional pressure relief valve 5.
  • the holding piston 80 has detached from the flow control valve piston 22 so that it can perform its functional function.
  • the holding piston 80 remains in its shifted position for the entire duration of the regulation. When the regulation ends, it returns to its starting position, pressure medium flowing into the chamber 28 via small leaks in the piston seal of the holding piston 80. If necessary, it can be provided that the proportional pressure limiting valve 5 is opened briefly.
  • the embodiment according to FIG. 11 also has a flow control valve 20 which is ineffective during normal braking.
  • a holding piston 80 is provided, which has the outlet space 28 with its one end face and with its whose end faces the inlet space 29.
  • the connection between the third connection 25 and the outlet space 28 is made via a seat valve 90, which is actuated via a tappet 91 on the holding piston 80. If the pressure in the outlet space 28 is reduced by opening the proportional pressure relief valve 5, the master cylinder pressure drives the holding piston 80 to the left against the force of a spring, as shown in the illustration, the valve 90 being opened and a direct connection between the wheel brake and the proportional valve. pressure relief valve 5 is produced.
  • the flow control valve piston 22 adjoins the inlet chamber 29 and, with its other end face, delimits a further chamber 92 which is connected to the wheel brake via a second connection 24.
  • the piston 22 has a central bore on which a valve ball 93 can be placed.
  • the sealing seat has a notch or recess 94 which, if the valve ball 93 is seated on the valve seat, permits a throttled flow connection between the inlet chamber 29 and the further chamber 92.
  • the notch 94 forms the orifice.
  • the piston 22 can be moved against the force of a spring and closes the second connection 24.
  • the piston 22 and connection 24 form the differential pressure regulator. A current control function results.
  • the holding piston 80 is now provided with a further tappet 96 which can be placed on the valve ball 93.
  • the further plunger 96 holds the valve ball 93 away from the valve seat, so that an unthrottled connection is possible through said bore. If the holding piston 80 moves out of the rest position, the valve ball 93 sits on the valve seat, so that the notch 94 takes effect and the current control function can be used.
  • a brake system is shown again, which includes a flow control valve.
  • the flow control valve corresponds to the illustration in FIG. 9, but any flow control valve from the previous figures can be used. It is important that a first check valve 100 is inserted in the brake line, namely between the master cylinder 1 and the confluence of the pressure line 8 in the brake line, which blocks towards the master cylinder.
  • a second check valve 101 connects the wheel brake to the master cylinder 1, the check valve opening towards the master cylinder.
  • a high-pressure accumulator 9 connects to the pressure line 8. As in FIG. 1, this is secured by a check valve 11, so that the high-pressure accumulator is not filled during normal braking.
  • the check valve 100 prevents pressure medium from the pump from entering the master cylinder, so that the pedal remains calm during regulation. See also explanation of FIGS. 5 and 6.
  • the high-pressure accumulator can be provided with a shut-off valve 68, which opens a direct line 66 to the master cylinder.
  • the valve 68 is actuated by the piston of the high-pressure accumulator, so that when the high-pressure accumulator has reached a certain filling volume, the direct line opens »This has the advantage that the maximum volume of the accumulator can be kept low, since excess pressure medium gets into the master cylinder.
  • a proportional pressure relief valve 5 in the outlet line.
  • a uniformly flowing pressure medium flow can be set.
  • a flow control valve in the inflow this results in a low-vibration control behavior and overall a noise-reduced system.
  • the proportional pressure relief valve can be replaced by a 2/2-way solenoid valve that is controlled by pulse width modulation.
  • the improved noise behavior which is achieved by the combination of a proportional pressure limiting valve with a flow control valve, can be further improved by the measure according to FIG. 12, while at the same time a quiet pedal behavior is achieved during regulation.

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Abstract

Es wird ein Stromregelventil für eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage bestehend aus einer Drossel konstanten Querschnitts (Meßblende 35) und einer Drossel veränderlichen Querschnitts (Differenzdruckregler 23, 37), wobei der Querschnitt des Differenzdruckreglers bestimmt wird vom Druckgefälle über der Meßblende (35). Die Meßblende ist nun als Übergang zwischen einem Kanal (33) kleineren Querschnitts und einem Kanal (34) größeren Querschnitts dargestellt. Der Übergang zwischen den Kanälen erfolgt vorzugsweise stufenartig. Wenn die Kanäle (33, 34) durchströmt werden, entsteht eine Verwirbelung im Übergangsbereich (35), wobei die Wirbel eine effektive Verengung des Bereichs der laminaren Strömung bewirkt. Es stellt sich daher ein Drosseleffekt ein.

Description

Stromregelventil für eine blockiergeschützte, hydrauliche Bremsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromregelventil für eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage bestehend aus einer Drossel konstanten Querschnitts (Meßblende) und einer Drossel veränderlichen Querschnitts (Differenzdruckregler), wobei der Querschnitt des Differenzdruckreglers bestimmt wird vom Druckgefälle über der Meßblende.
Ein derartiges Stromregelventil eingebaut in eine blockier¬ geschützte hydraulische Bremsanlage ist zum Beispiel aus der EP Al-344 544 bekannt.
Die Meßblende ist als Querschnittsverengung in einer Längs- bohrung gleichbleibenden Querschnitts dargestellt.
Derartige Blenden mit kurzer Drosselstrecke werden sehr leicht durch Schmutzpartikel im Druckmedium zugesetzt.
Zwar sind auch Blenden mit langer Drosselstrecke bekannt (sogenannte Laminardrosseln). Derartige Drosseln weisen aber den Nachteil auf, daß der Zusammenhang zwischen Druckdiffe¬ renz und Durchflußrate viskositats- und damit temperaturab¬ hängig ist.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine Drossel konstanten Querschnitts zu schaffen, die viskositätsunabhän¬ gig arbeitet, leicht herzustellen ist und nicht zu Verschmutzungen neigt. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Meßblende durch den Übergang zwischen einem Kanal kleineren Querschnitts zu ei¬ nem Kanal größeren Querschnitts gebildet wird.
In vorteilhafter Weise ist der Übergang stufenförmig ausge¬ bildet, und die beiden Kanäle sind als koaxiale Bohrungen ausgebildet.
Der Drosseleffekt stellt sich ein durch die Verwirbelung des Druckmittels im Übergangsbereich, wobei die Verwirbelungen die laminare Strömung räumlich beschränken. Auf diese Weise wird der effektive Querschnitt der Strömung verkleinert.
Da der Kanal selbst keinen engen Querschnitt aufweist, kön¬ nen auch keine Verschmutzungseffekte auftreten.
Die Drossel ist leicht herzustellen, da nur zwei Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers gesetzt werden brauchen.
Da die Verwirbelungen nur im unmittelbaren Übergangsbereich zwischen dem Kanal kleineren und dem Kanal größeren Quer¬ schnitts stattfinden, wirken sie wie eine Blende mit kurzer Drosselstrecke. Die Drosselwirkung ist daher viskosi- täts- und temperaturunabhängig.
Üblicherweise mündet der Kanal mit dem kleineren Querschnitt in einen Einlaßraum und der Kanal größeren Querschnitts in einen Auslaßraum, wobei das Druckgefälle zwischen dem Ein¬ laß- und dem Auslaßraum als Steuergröße für den Differenz¬ druckregler wirkt. Die Zufuhr von Druckmittel zum Übergangs- bereich erfolgt über eine Querbohrung, die unmittelbar in den Kanal kleineren Querschnitts mündet. In vorteilhafter Weise wird die erfindungsgemäße Drossel in einer Längsbohrung durch einen Kolben dargestellt, wobei der Kolben über eine Ringnut verfügt, die mit einem Gehäusean¬ schluß zusammenarbeitet. Der Gehäuseanschluß wird beim Ver¬ schieben des Kolbens teilweise gesperrt. Die genannte Quer¬ bohrung befindet sich zwischen der Nut und dem Kanal kleine¬ ren Querschnitts.
Im folgenden wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die Idee erläutert.
Die beanspruchte Drosselform läßt sich in unterschiedlichen Arten von Stromregelventilen einsetzen. Dargestellt wird auch die Einordnung des Stromregelventils in eine blockier¬ geschützte Bremsanläge.
Die in Figur 1 dargestellte Bremsanlage besteht aus einem Hauptzylinder 1, an den zwei Bremskreise I, II angeschlossen sind. Der Hauptzylinder 1 ist von üblicher Bauart und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Die Auftei¬ lung der Radbremsen auf die Bremskreise I, II ist beliebig bzw. entspricht einer der gebräuchlichen Varianten. Daher ist im folgenden nur ein Bremskreis dargestellt, wobei der zweite Bremskreis entsprechend aufgebaut ist. Eine Radbremse 3 ist über eine Bremsleitung 2 an den Hauptzylinder 1 ange¬ schlossen. Sie steht weiterhin über eine Rücklaufleitung 4, in die ein Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 eingefügt ist, mit einem Niederdruckspeicher 6 in Verbindung. Eine Pumpe 7 fördert aus dem Niederdruckspeicher 6 über eine Druckleitung 8 in die Bremsleitung 2 unmittelbar unterhalb des Hauptzylinders. Um Druckstöße in der Druckleitung 8 zu verhindern, ist ein Hochdruckspeicher als DämpfungsSpeicher 9 sowie eine Drossel 10 vorgesehen. Ein Rückschlagventil 11 verhindert das Befüllen des DämpfungsSpeichers 9 bei einer Normalbremsung. Die Bremsleitung 2 verfügt über ein Stromre¬ gelventil 20, das im folgenden näher erläutert werden soll.
In einem Gehäuse 21 mit einer zweiseitig abgeschlossenen Längsbohrung ist ein Kolben 22 dichtend geführt. Das Gehäuse weist vier Anschlüsse 23, 24 25, 26 auf. Der erste Anschluß 23 ist mit dem Hauptzylinder 1, der zweite und dritte An¬ schluß 24, 25 sind mit der Radbremse 3 verbunden, der vierte Anschluß 26 führt zum Proportionaldruckbegrenzungsventil 5. Eine Feder 27, die einerseits am Gehäuse 21 und andererseits an einer Stirnfläche des Kolbens 22 abgestützt ist, hält den Kolben in einer Grundstellung. Der Kolben 22 unterteilt die Gehäusebohrung in zwei Kammern, nämlich in eine Auslaßkammer 28 und in eine Einlaßkammer 29. In der Grundstellung des Kolbens 22 weist die Einlaßkammer 29 ihr kleinstes und die Auslaßkammer 28 ihr größtes Volumen auf. Die beiden Kammern 28, 29 sind mittels einer Längsbohrung 30 durch die Achse des Kolbens 22 miteinander verbunden. Der Kolben weist an seiner Mantelfläche zwei Ringnuten 31, 32 auf, die im fol¬ genden als Einlaßringnut 31 und als Auslaßringnut 32 be¬ zeichnet werden. Die schon erwähnte Längsbohrung 30 besteht aus zwei Bohrungsabschnitten 33, 34, wobei der erste Boh¬ rungsabschnitt 33 einen kleineren Durchmesser und der zweite Bohrungsabschnitt 34 einen größeren Durchmesser aufweist. Der erste Bohrungsabschnitt mündet in die Einlaßkammer 29, während der zweite Bohrungsabschnitt in die Auslaßkammer 28 übergeht. Der Übergang zwischen dem ersten Bohrungsabschnitt 33 und dem zweiten Bohrungsabschnitt 34 erfolgt stufenartig. Dies bedeutet, daß die Ringfläche im Übergangsbereich 35 senkrecht zur Längsachse der Bohrung 30 steht. Durchströmt ein Druckmittel die Bohrung 30 von der Einlaßkammer 29 zur Auslaßkammer 28, so erfolgt im stufenartigen Übergangsbe¬ reich 35 eine Verwirbelung, die in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit zu einem definierten Druckgefälle zwischen der Einlaßkammer 29 und der Auslaßkammer 28 führt. Der Übergang 35 wirkt damit als Meßblende für das Stromre¬ gelventil 20.
Die Einlaßnut 31 steht über eine oder mehrere Querbohrungen 36 mit dem ersten Bohrungsabschnitt 33 kleineren Durchmes¬ sers in Verbindung. Die Querbohrungen 36 können senkrecht zur Achse des Kolbens ausgerichtet sein oder, wie in der Fi¬ gur 1 dargestellt, eine leichte Neigung gegenüber der Achse aufweisen.
Die Einlaßnut 31 ist nun so angeordnet, daß in der Grund¬ stellung des Kolbens 22 sowohl der erste Anschluß 23 als auch der zweite Anschluß 24 mit ihrem vollen Querschnitt in die Einlaßnut 31 einmünden. Von daher besteht eine direkte Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 1 und der Radbremse 3 ohne daß eine QuerSchnittsVerengung vorliegt.
Die Auslaßnut 32, die über eine Querbohrung mit dem Boh¬ rungsabschnitt 34 größeren Querschnitts verbunden ist, weist in der Grundstellung des Kolbens 22 keine Verbindung zu ei¬ nem der Anschlüsse auf. Wird nun der Kolben 22 wegen eines Druckgefälles zwischen der Einlaßkammer 29 und der Ausla߬ kammer 28 gegen die Kraft der Feder 27 verschoben, so ge¬ langt die Steuerkante 37, die an die Einlaßnut 31 an¬ schließt, in vollständige Überdeckung zum zweiten Auslaß 24, so daß dieser gesperrt ist. Da der erste Anschluß 23 ge¬ genüber dem zweiten Anschluß 24 versetzt ist, ist der erste Anschluß 23 bei Sperrung des zweiten Anschlusses 24 noch zum Teil geöffnet. Mit Sperren des zweiten Anschlusses 24 ge¬ langt die Auslaßnut 32 in den Überdeckungsbereich des drit¬ ten Anschlusses 25, so daß nun eine Verbindung zwischen der Radbremse 3 und dem vierten Auslaß 26 zum Proportionaldruck- begrenzungsventil 5 existiert. Die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 23 und der Einlaßnut 31 wird nun in Abhän¬ gigkeit von der Stellung des Kolbens 22 mehr oder weniger stark zusammengeschnürt. Damit ergibt sich die Funktion ei¬ nes Differenzdruckreglers. Die Stellung des Kolbens 22 be¬ stimmt sich wiederum aus dem Druckgefälle zwischen den Kam¬ mern 28 und 29, das sich auf Grund eines Druckabfalls des strömenden Mediums am Übergangsbereich 35 einstellt. Me߬ blende und Differenzdruckgeber ergeben zusammen die Funktion eines Stromregelventils, so daß sich unabhängig vom Druckge¬ fälle stets ein gleichbleibender Druckmittelstrom einstellt.
Ein weiteres wichtiges Element der Bremsanlage ist das Aus¬ laß- bzw. Proportionaldruckbegrenzungsventil 5.
Es tritt an die Stelle eines elektromagnetisch betätigten 2/2-Wegeventils, das zwei Schaltstellungen kennt, nämlich die offene und die geschlossene Stellung. Die Ansteuerung des Betätigungsmagneten eines derartigen Wegeventils erfolgt über ein pulsbreitenmoduliertes Signal, wobei das Verhält¬ nis von Öffnungs- zu Schließzeiten verändert wird. Das Ver¬ hältnis bestimmt die Durchflußmenge pro Zeiteinheit. Im Ge¬ gensatz dazu ist bei einem Proportionaldruckbegrenzungsven- til ein federbelasteter Schließkörper vorgesehen, der dem Druck an der Eingangsseite des Ventils, in vorliegendem Fall ist dies der Druck am vierten Anschluß 26, ausgesetzt ist. Wenn der Druck in der Lage ist, die Federkraft zu überwin¬ den, öffnet das Ventil und läßt Druckmittel abfließen, bis der Druck am Einlaß unter den eingestellten Öffnungsdruck sinkt. Wird der Schließkörper nun gleichzeitig einer Magnet¬ kraft ausgesetzt, die der Federkraft entgegenwirkt, so kann durch Änderung der Magnetkraft jeder beliebige Öffnungsdruck eingestellt werden. Magnete, die eine Magnetkraft proportional zum elektrischen Strom einstellen, nennt man Proportionalmagnete.
Die Ausführung eines Proportionaldruckbegrenzungsventils ist in der Figur 2 dargestellt. Im unteren Teil erkennt man ei¬ nen Ventilsitz 40, wobei ein Raum unterhalb des Ventilsitzes 40 zum vierten Anschluß 26 und damit zur Radbremse führt und ein Raum oberhalb des Ventilsitzes mit dem Niederdruckspei¬ cher 6 verbunden ist. Auf dem Ventilsitz liegt ein kalotten- förmiger Ventilkörper 41, der mit einem Stößel 42 verbunden ist. Der Stößel 42 ist zentral durch einen kolbenförmigen Anker 43 hindurchgeführt und mit diesem verbunden. Oberhalb des Ankers 43 ist ein Polkern 44 mit einer Ausnehmung ange¬ ordnet, in die der Anker 43 eintaucht. Zwischen dem Anker 43 und dem Polkern 44 liegt ein axialer Abstand vor; zwischen dem Anker 43 und dem Rand der Ausnehmung ein radialer Ab¬ stand. Weiterhin ist eine Feder 45 vorgesehen, die einer¬ seits am Polkern und andererseits am Anker abgestützt ist.
Der Anker ist von einer Führungshülse 47 umgeben, wobei ein radialer Spalt zwischen dem Anker 43 und der Führungshülse 47 vorgesehen ist. Ein Spalt 48 besteht auch zwischen dem Polkern 44 und der Führungshülse 47. Eine Spule 46 umgibt den Polkern 44 und den Anker 43 und die Führungshülse 47.
Die Feder 45 hält nun den Ventilkörper 41 auf dem Ventilsitz 40, so daß die Verbindung zwischen dem Anschluß 26 und dem Niederdruckspeicher 6 unterbrochen ist. Die Federkraft ist so eingestellt, daß der maximal erzielbare Bremsdruck nicht in der Lage ist, den Ventilkörper 41 vom Ventilsitz 40 abzu¬ heben. Wird nun die Spule an ein StromerzeugungsSystem angeschlos¬ sen, so bewirkt der durch die Spule 46 fließende Strom einen Magnetfluß durch den Anker 43. Die dabei erzeugte Magnet¬ kraft zieht den Anker 43 in das Spulensystem hinein, wobei durch die richtige Abstimmung von Axialluftspalt zu Radial¬ luftspalt eine vom Hub unabhängige Kraft eingestellt werden kann. Die auf den Anker 43 wirkende Kraft hängt dann nur noch von der Stromstärke ab, mit der die Spule 46 beauf¬ schlagt wird. Die Technik der Proportionalmagnete ist wohl bekannt und braucht an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden. Zur Versorgung der Spule 46 mit einem konstanten Strom kann ein Spannungs-Strom-Wandler vorgesehen werden, der als Leistungsverstärker dient und dem Magneten einen zur EingangsSpannung proportionalen Strom einprägt. Denkbar ist auch eine Schaltung, die auf Grund von pulsbreitenmodulier- ten SpannungsSignalen einen konstanten Strom erzeugt.
Die in der Figur 1 und 2 beschriebene Bremsanläge arbeitet wie folgt:
Eine Bremsung wird durch Niedertreten des symbolisch ange¬ deuteten Pedals eingeleitet. Druckmittel fließt vom Hauptzy¬ linder 1 über den Anschluß 23 die Einlaßnut 31 und dem zwei¬ ten Anschluß 24 zur Radbremse 3. Damit wird im Bremskreis ein Druck aufgebaut, der zu einer Radverzögerung und letzt¬ lich zu einer Fahrzeugverzögerung führt.
Das Drehverhalten des Rades wird während einer Bremsung durch nicht dargestellte Sensoren überwacht. Erkennt die an¬ geschlossene Auswerteelektronik, daß die Gefahr besteht, daß das Rad blockiert, so erzeugt sie ein Strom- bzw. Span¬ nungssignal für das Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 und setzt die Pumpe 7 in Betrieb. Der Öffnungsdruck des Ventils 5 wird herabgesetzt und liegt nun unterhalb des momentanen Bremsdrucks.
Das aus der Auslaßkammer 28 abfließende Druckmittel läßt Druckmittel aus der Einlaßkammer 29 bzw. von der Radbremse 3 nachfließen. Das sich am Übergangsbereich 35 einstellende Druckgefälle bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 22, so daß, wie schon erläutert, der zweite Anschluß 24 gesperrt und der dritte Anschluß 25 geöffnet wird. Die Radbremse 3 steht nunmehr mit dem Bohrungsbereich 34 stromabwärts des Übergangsbereichs 35 in Verbindung. Der Anschluß 23 wird durch die Steuerkante 37 soweit abgedrosselt, daß sich im Zusammenspiel mit dem Druckgefälle am Übergangsbereich 35 ein konstanter Druckmittelstrom vom Anschluß 23 zum Anschluß 25 bzw. 26 einstellt.
Mit dem Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 kann nun ein Druck in der Radbremse 3 eingestellt werden, der proportio¬ nal ist zur Stärke des Stroms durch die Magnetspule 46. Die¬ se wird nun so eingestellt, daß das Rad einen Schlupf auf¬ weist, der es ermöglicht, sowohl maximale Längskräfte als auch Seitenführungskräfte am Rad zu übertragen. Das über das Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 abfließende Druckmittel wird vom Niederdruckspeicher 6 aufgenommen und von der Pumpe 7 zurück in den Bremskreis geleitet.
Da das Signal für das Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 proportional zum Druck in der Radbremse ist, läßt sich in der Auswerteeinheit eine Lernschaltung installieren, die zu einer Verbesserung der Regelgüte führt. Die Geschwindigkeit des Druckab- bzw. -aufbaues läßt sich nun durch eine ent¬ sprechend langsame bzw. schnelle Spulenstromänderung hervor¬ rufen, so daß beliebige Druckabbau- bzw. -aufbaugradienten eingestellt werden können. Die Verwendung eines Proportionaldruckbegrenzungsventils 5 läßt sich auf jede Art von blockiergeschützten Bremsanlagen übertragen. Im Zusammenspiel mit einem Stromregelventil er¬ geben sich aber besondere Vorteile.
Die Ausführungsform nach Figur 3 zeigt eine etwas andere Form für das Stromregelventil 20. Ansonsten ist der Aufbau der Brerasanlage identisch mit der nach Figur 1, so daß auf eine Erläuterung der Anlage an dieser Stelle verzichtet wird.
Das Strσnrregelventil 20 nach Figur 1 ist so ausgelegt, daß in der Regelposition des Kolbens 22 die'Radbremse 3 unter¬ halb des tibergangsbereichs 35, also zwischen dem Übergangs- bereich 35 und dem vierten Anschluß 26, anschließt. Das Stromregelventil 20 nach Figur 3 ist nun so konstruiert, daß auch dann, wenn der Kolben 22 in die Regelposition fährt, der Anschluß der Radbremse oberhalb des Übergangsbereichs 35 erfolgt. Dazu ist eine Ringnut 50 vorgesehen, die über eine 'Querbohrung 51 mit dem ersten Bereich 33 der Längsbohrung im Kolben 22 verbunden ist. Die Radbremse 3 steht über einen Radbremsanschluß 52 ständig mit der Ringnut 50 in Verbindung und zwar unabhängig von der Lage des Kolbens 22. Die Einlaönut 31 hat nun keine unmittelbare Verbindung mehr zur Radbremse, sondern dient mit Hilfe ihrer Steuerkante 37 lediglich dazu, den ersten Anschluß 23 zu drosseln.
Die Figur 4 entspricht der Figur 3, wobei im Unterschied zu Figur 3 anstelle einer sprungartigen Querschnittserweiterung eine Blende 55 vorgesehen ist. Unter "Blende" sei hier eine abrupte QuerSchnittsVerengung mit sich anschließender abrup¬ ter Querschnittserweiterung verstanden, wobei die Länge, auf der die QuerSchnittsVerengung vorliegt, relativ klein ist. Sowohl an der Blende 55 als auch an der Querschnittserweite¬ rung 35 findet eine Druckänderung in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit statt. Beide haben die Funktion ei¬ ner Meßblende für das Stromregelventil 20.
Figur 4 zeigt zusätzlich eine Bypassleitung 56 mit einem Rückschlagventil 57. Hierbei handelt es sich um eine Maßnah¬ me, mit dar erreicht werden soll, daß der Druck in der Rad¬ bremse 3 auf den Hauptzylinderdruck begrenzt wird. Zusätz¬ lich wird erreicht, daß beim Druckabbau die Drossel 58 nicht wirksam ist. Diese Maßnahme kann bei allen Bremsanlagen, die in dieser Anmeldung vorgestellt werden, eingesetzt werden. In den anderen Figuren wurde der Übersichtlichkeit wegen auf eine besondere Darstellung verzichtet. Das gleiche gilt für eine zusätzliche Drossel 58 am ersten Anschluß 23, um eine Begrenzung des Druckaufbaugradienten bei einer'Normalbrem¬ sung zu gewährleisten.
Wie schon in der Ausführungsform nach Figur 1 *bzw. 3 erläu¬ tert, stellt sich während einer Bremsschlupfregelung ein konstanter Druckmittelstrom am Stromregelventil ein. Da nun aber die Radbremse stets oberhalb der Meßblende anschließt, ergeben sich folgende Vorteile. Der über das Druckbegren¬ zungsventil 5 abfließende Strom setzt sich zusammen aus dem Druckmittelstrom, der vom Hauptzylinder 1 bzw. der Pumpe 7 herrührt, und dem Druckmittelstrom aus der Radbremse 3. Der Druckmittelstrom aus der Radbremse 3 wird somit nicht dem vom Stromregelventil eingestellten Strom überlagert, sondern ist Teil des geregelten Druckmittelstroms. Dadurch muß weni¬ ger Druckmittel nachfließen und weniger Druckmittel über das Proportionalventil abfließen. Die vorgesehenen Öffnungsquer¬ schnitte am Proportionalventil können kleine-r**gewählt wer¬ den, und die Leistungsfähigkeit der Pumpe kann verringert werden. Besondere Vorteile ergeben sich dadurch, daß bei einem schnellen Druckabbau der Kolben 22 so weit nach links ge¬ schoben wird, daß der Anschluß 23 vollständig geschlossen wird. Dadurch kann kein Druckmittel nachfließen, so daß der Druck in der Radbremse rasch sinkt. Auf der anderen Seite wird bei einem raschen Druckaufbau der Kolben 22 so weit nach rechts geschoben, daß der Anschluß 23 nicht mehr ge¬ drosselt ist, so daß Druckmittel ungehindert nachfließen kann.
Es stellt sich daher beim Druckaufbau ein erhöhter Druckmit¬ telstrom am ersten Anschluß 23 ein, so daß ein schneller Druckaufbau erfolgen kann.
Mit Hilfe des Proportionaldruckbegrenzungsventils 5 kann nun wiederum jeder beliebige Druck in der Radbremse eingestellt werden.
Im folgenden werden die Figuren 5 und 6 beschrieben. Die dort dargestellten Bremsanlagen bzw. Stromregelventile 20 sind weitgehend identisch zu den Ausführungsformen nach Fi¬ gur 1, 3 und 4. Im folgenden werden daher nur die Unter¬ schiede dargestellt.
Es ist wiederum ein Kolben 22 vorgesehen, der in einer Ge¬ häusebohrung gleitet und mit seinen Stirnflächen eine Aus¬ laßkammer 28 und eine Einlaßkammer 29 begrenzt. Die beiden Kammern sind durch eine zentrale Längsbohrung 30 miteinander verbunden. Die Längsbohrung 30 weist entweder ein Übergangs- bereich 35, wie in Figur 5 dargestellt, oder aber eine Blen¬ de 55, wie in Figur 6 dargestellt, auf. Der Anschluß der Radbremse 3 orientiert sich entweder an der Ausführung nach Figur 1 oder an die Ausführung nach Figur 3.
Figur 4 orientiert sich an Figur 1, d.h. die Radbremse weist zwei Anschlüsse 24, 25 auf, die umgeschaltet werden, sobald der Kolben 22 seine Grundposition verläßt und in die Regel¬ position verschoben wird. In der Grundposition ist die Rad¬ bremse 3 mit dem Bohrungsabschnitt 33 oberhalb des Über¬ gangsbereichs 35 bzw. der Blende 55 verbunden und in der Regelposition mit dem Bohrungsabschnitt 34 unterhalb des Übergangsbereichs 35 bzw. der Blende 55.
Die Ausführung nach Figur 6 orientiert sich an der Ausfüh¬ rung nach Figur 3. Die Radbremse weist einen einzigen An¬ schluß 52 auf, der unabhängig davon, ob der Kolben 22 sich in der Grund- oder Regelposition befindet, stets mit dem Ab¬ schnitt der Längsbohrung 30 verbunden ist, der oberhalb des Übergangsbereichs 35 bzw. der Blende 55 angeordnet ist.
Der Unterschied zu den bisherigen Ausführungsformen besteht nun darin, daß der erste Anschluß 23 aufgeteilt wird in ei¬ nen Hauptzylinderanschluß 64 und einen Pumpenanschluß 63. Der Hauptzylinderanschluß 64 ist nur mit dem Hauptzylinder 1 verbunden, während der Pumpenanschluß 63 mit der Pumpe 7 verbunden ist. Die Anschlüsse 63, 64 korrespondieren mit Ringnuten 60, 61 in der Mantelfläche des Kolbens 22, die wiederum über Querbohrungen mit der Bohrung 30 oberhalb des Übergangsbereichs 35 bzw. der Blende 55 verbunden sind. Die Nuten 60, 61 sind durch einen Steg 62 voneinander getrennt. In der Grundstellung des Kolbens 22 ist der Hauptzylinderan¬ schluß 64 mit der ersten Nut 60 verbunden, während der Pum¬ penanschluß 63 durch den Steg 62 verschlossen ist. Wird der Kolben 22 während einer Bremsdruckregelung gemäß der Darstellung nach links geschoben, so schließt der Steg 62 den Haupztzylinderanschluß 64, während der Steg 65, der die andere Seite der zweiten Nut 61 begrenzt, den Pumpenan¬ schluß 63 teilweise sperrt.
Während einer Regelung ist damit der Hauptzylinder vom Bremskreis abgekoppelt, und lediglich der Druckmittelstrom, der von der Pumpe 7 herrührt, wird am Anschluß 63 geregelt.
Auch bei dieser Ausführung ergeben sich die Vorteile, die zu Figur 4 beschrieben worden sind. Bei einem schnellen Druck¬ abbau werden beide Anschlüsse 63, 64 gesperrt. Bei einem raschen Druckaufbau wird Anschluß 64 ungedrosselt freigege¬ ben.
Die Abkopplung des Hauptzylinders ist aber nicht vollstän¬ dig. Wird nämlich die Fördermenge der Pumpe 7 reduziert, weil an ihrer Saugseite nicht genügend Druckmittel zur Ver¬ fügung steht, so führt dies zu einer Reduzierung des Druck¬ gefälles am Übergangsbereich 35 bzw. an der Blende 55. Der Kolben fährt gemäß der Darstellung nach rechts und gibt den Hauptzylinderanschluß 64 frei, so daß nun zusätzliches Druckmittel aus dem Hauptzylinder nachfließen kann und die Strommengenbilanz ausgeglichen wird.
Für den Fall, daß die Pumpe mehr fördert, als über den An¬ schluß 63 in das Stromregelventil einfließen kann, ist eine Direktleitung 66 vorgesehen, die die Druckseite der Pumpe 7 mit dem Hauptzylinder verbindet. Diese Leitung schließt an einen Speicher 67 an und verfügt über ein Sperrventil 68. Der Ventilkörper des Ventils 68 ist mit dem Kolben des Speichers 67 verbunden, so daß ab einem bestimmten Füllgrad des Speichers das Sperrventil 68 öffnet und die Druckmittel¬ menge, die nicht vom Speicher aufgenommen wird, zum Hauptzy¬ linder fließt. Das Aufnahmevolumen des Speichers 67 braucht nicht sehr groß zu sein, da es lediglich zur Aufnahme von überschüssigem Druckmittel dient, das Druckspitzen infolge Pumpenpulsation erzeugen würde.
Durch die Trennung von Hauptzylinder und Pumpe, wobei Haupt¬ zylinder und Pumpe jeweils über einen Anschluß an das Strom¬ regelventil 20 verfügen, sind die Rückwirkungen der Regel¬ vorgänge auf das Pedal reduziert. Das Pedal behält während einer Bremsdruckregelung im wesentlichen die Stellung ein, die es zu Beginn der Regelung inne hatte. Der Effekt wird als "ruhiges Pedal" bezeichnet.
Wie schon erläutert, entspricht die Ausführungsform nach Fi¬ gur 6 der Ausführungsform nach Figur 5, sie weist ebenfalls einen Hauptzylinderanschluß 64 und einen Pumpenanschluß 63 auf.
Statt eines Übergangsbereichs 35 ist eine Blende 55 in der Bohrung 30 vorgesehen.
Die Radbremse ist stets oberhalb des Übergangsbereichs 35 bzw. der Blende 55 angeschlossen.
In den Figuren 7 und 8 wird eine weitere Idee berücksich¬ tigt, die im folgenden erläutert werden soll. Der Grundge¬ danke besteht darin, daß die Meßblende aus zwei Einzelblen¬ den gebildet wird, wobei der Anschluß der Radbremse in der Regelposition des Kolbens 22 zwischen den beiden Blenden liegt. Der Aufbau der Bremsanlage gemäß den Figuren 7 und 8 ent¬ spricht dem Aufbau der Bremsanlage nach Figur <L bzw. 3.
Ein Kolben 22 ist in einer Bohrung dichtend geführt und trennt Einlaßkammer 29 und Auslaßkammer 28 voneinander ab. Die Längsbohrung 30 weist zwei Meßblenden auf,"nämlich eine erste Blende 70 und eine zweite Blende 71. Gemäß der Ausfüh¬ rung nach der Figur 7 ist die erste Blende als sprungartige Erweiterung, ähnlich der Darstellung der Figur 1, realisiert und die zweite Blende als QuerSchnittsVerengung, ähnlich der Darstellung der Figur 6.
In Figur 8 sind beide Blenden als QuerSchnittsVerengungen dargestellt. Andere Kombinationen sind möglich.
In der Figur 7 weist die Radbremse zwei Anschlüsse 24, 25 auf, wobei in der Grundposition des Kolbens der Anschluß 24 mit dem Bohrungsbereich oberhalb der zweiten Blende verbun¬ den ist und in der Regelposition die Radbremse mit dem Be¬ reich zwischen der ersten und zweiten Blende verbunden wird.
In der Figur 8 ist lediglich ein Anschluß für die Radbremse vorgesehen, die unabhängig von der Position des Kolbens 22 ständig mit dem Bereich der Bohrung 30 zwischen den beiden Blenden verbunden ist.
Das Stromregelventil 20 ist jeweils mit einem ersten An¬ schluß 23 versehen, an dem sowohl der Hauptzylinder als auch die Pumpe anschließt. In den Ausführungen nach Figur 7 und 8 kann natürlich auch ein Doppelanschluß vorgesehen werden, so wie in Figur 5 bzw. 6 beschrieben. Als Blendenform kann jede Form eingesetzt werden, die in dieser Anmeldung aufgezeigt worden ist. So können zum Bei¬ spiel auch zwei sprungartige Erweiterungen vorgesehen werde
Mit dem Einsatz von zwei Meßblenden ergibt sich die folgend Funktionsweise.
Beim Druckabbau fließt Druckmittel aus der Auslaßkammer 28 ab, das im wesentlichen mit Druckmittel aus der Radbremse ersetzt wird. Ein Nachströmen aus der Einlaßkammer 29 wird durch die zweite Blende 71 verhindert. Dadurch stellt sich ein relativ großes Druckgefälle zwischen den Kammern 28 und 29 ein, wodurch der Kolben 22 verschoben und der erste An¬ schluß 23 geschlossen wird. In der Druckabbauphase kann also wenig Druckmittel über den ersten Anschluß 23 nachströmen, so daß der Druckabbau relativ rasch erfolgen kann. Über das Druckbegrenzungsventil 5 braucht daher nur die Druckmittel¬ menge abzufließen, die aus der Radbremse herrührt.
Gerade umgekehrt verhält es sich beim Druckaufbau. Das -Druckbegrenzungsventil 5 wird auf einen höheren Druck einge¬ stellt. Dieser wird in der Auslaßkammer 28 wirksam und drängt den Kolben 22 nach rechts, wodurch der erste Anschluß 23 vollständig geöffnet wird. Druckmittel kann nun über die zweite Blende 71 in die Radbremse einströmen. Da die Druck¬ minderung in der Radbremse nicht sofort in der Auslaßkammer 28 wirksam wird, bleibt der Kolben 22 in einer Position, in der der Anschluß 23 geöffnet ist, so daß ein rascher Druck¬ aufbau erfolgen kann. Der Druckaufbaugradient wird lediglich bestimmt durch die Bemessung der zweiten Blende 71.
Eine weitere Idee, die mit allen Stromregelventilen der vor¬ hergehenden Figuren kombiniert werden kann, ist in den Fi- guren 9 und 10 dargestellt. Das Stromregelventil 20 enthält, wie schon ausführlich erläutert, einen Kolben 22, der im folgenden als Stromregelventilkolben bezeichnet werden soll. In der gleichen Bohrung ist ein Haltekolben 80 angeordnet. Dieser ist am Stromregelventilkolben 22 abgestützt. Zwischen den Kolben ist eine Feder vorgesehen, die in der Wirkungs¬ weise der Feder 27 gemäß der Figur 1 entspricht. Zwischen dem Boden der Gehäusebohrung und dem Haltekolben 80 ist eine weitere Feder 81 vorgesehen, die den Haltekolben 80 in Anla¬ ge an dem Stromregelventilkolben 22 hält. Die Gehäusebohrung weist somit drei Kammern auf, eine Einlaßkammer 29, die vom Stromregelventilkolben 22 begrenzt wird, eine Zwischenkammer 82 zwischen den Kolben und eine Auslaßkammer 28, begrenzt vom Haltekolben 80. Über einen Anschluß 23 schließt der Hauptzylinder bzw. die Pumpe an die Einlaßkammer 29 an. Der zweite Anschluß 24 mündet in die Zwischenkammer 82, ein dritter Anschluß 25 ist mit der Auslaßkammer 28 verbindbar. Diese wiederum steht über einen vierten Anschluß 26 mit dem Auslaßventil 5.in Verbindung. In der dargestellten Grund¬ stellung hält der Haltekolben 80 den dritten Anschluß 25 ge¬ sperrt. "Wird der Haltekolben 80 gegen die Kraft der Feder 81 verschoben, so wird über ein Kanalsystem 83 im Haltekolben 80 der dritte Anschluß 25 mit der Auslaßkammer 28 verbunden.
Der Stromregelventilkolben 22 weist, wie schon erläutert, entweder eine QuerschnitteVerengung (Figur 9) oder aber eine spontane Querschnittserweiterung (Figur 10) auf.
Bei einer Verschiebung des Stromregelventilkolbens 22 wird gemäß der Figur 9 der zweite Anschluß 24 zur Radbremse durch den Kolben 22 eingeschnürt, während in der Figur 10, wie schon aus den vorhergehenden Ausführungsformen bekannt, der erste Anschluß 23 abgeschnürt wird. Die Verwendung eines Haltekolbens 80 macht vor allem dann Sinn, wenn bei einer Normalbremsung der Druckaufbau durch die Meßblende des Stromregelventils erfolgt. Wenn nämlich der Hauptzylinder betätigt wird, kann sich an der festen Blende ein Druckgefälle einstellen, wobei das Stromregelven¬ til in nicht beabsichtigter Weise in Funktion gesetzt wird. Durch den federbelasteten Haltekolben wird aber der Strom¬ regelventilkolben 22 in seiner Grundposition gehalten, so daß er seine Regelfunktion nicht aufnehmen kann.
In einer Regelung aber wird, wie schon erläutert, das Aus¬ laßventil bzw.. das Proportionaldruckbegrenzungsventil 5 ge¬ öffnet, so daß aus der Auslaßkammer 28 Druckmittel abfließen kann. Die Feder 27 drückt den Haltekolben gemäß der Darstel¬ lung nach links, wobei die Verbindung zwischen dem dritten Anschluß 25 und dem vierten Anschluß 26 geöffnet wird. Die Radbremse steht nun unmittelbar mit dem Proportionaldruckbe- grenzungsventil 5 in Verbindung. Der Haltekolben 80 hat sich vom Stromregelventilkolben 22 gelöst, so daß dieser seine funktionsgemäße Aufgabe übernehmen kann.
Der Haltekolben 80 bleibt während der gesamten Dauer der Re¬ gelung in seiner verschobenen Position. Mit Beendigung der Regelung kehrt er in seine Ausgangsposition zurück, wobei Druckmittel in die Kammer 28 über kleine Leckagen in der Kolbendichtung des Haltekolbens 80 fließt. Gegebenenfalls kann vorgesehen werden, daß das Proportionaldruckbegren- zungsventil 5 kurzzeitig geöffnet wird.
Die Ausführung nach Figur 11 kennt ebenfalls ein Stromregel¬ ventil 20, das während einer Normalbremsung wirkungslos ge¬ stellt wird. Dazu ist ein Haltekolben 80 vorgesehen, der mit seiner einen Stirnseite den Auslaßraum 28 und mit seiner an- deren Stirnseite den Einlaßraum 29 begrenzt. Die Verbindung zwischen dem dritten Anschluß 25 und dem Auslaßraum 28 er¬ folgt über ein Sitzventil 90, das über einen Stößel 91 am Haltekolben 80 betätigt wird. Wird der Druck im Auslaßraum 28 durch Öffnen des Proportionaldruckbegrenzungsventils 5 gesenkt, so treibt der Hauptzylinderdruck den Haltekolben 80 gegen die Kraft einer Feder gemäß der Darstellung nach links, wobei das Ventil 90 geöffnet wird und eine unmittel¬ bare Verbindung zwischen der Radbremse und dem Proportional- druckbegrenzungsventil 5 hergestellt wird.
An den Einlaßraum 29 schließt der Stromregelventilkolben 22 an, der mit seiner anderen Stirnseite eine weitere Kammer 92 begrenzt, die mit der Radbremse über einen zweiten Anschluß 24 in Verbindung steht. Der Kolben 22 weist eine zentrale Bohrung auf, auf die eine Ventilkugel 93 aufsetzbar ist. Der Dichtsitz weist eine Kerbe oder Ausnehmung 94 auf, die, falls die Ventilkugel 93 auf den Ventilsitz aufsitzt, eine gedrosselte Strömungsverbindung zwischen der Einlaßkammer 29 und der weiteren Kammer 92 zuläßt. Die Kerbe 94 bildet die Meßblende.
Der Kolben 22 ist gegen die Kraft einer Feder bewegbar und schließt dabei den zweiten Anschluß 24. Kolben 22 und An¬ schluß 24 bilden den Differenzdruckregler. Es ergibt sich eine Stromregelfunktion.
Der Haltekolben 80 ist nun mit einem weiteren Stößel 96 ver¬ sehen, der an die Ventilkugel 93 anlegbar ist. In der Grund¬ stellung des Stromregelventilkolbens 22 und in der Ruhestel¬ lung des Haltekolbens 80 hält der weitere Stößel 96 die Ven¬ tilkugel 93 vom Ventilsitz entfernt, so daß eine ungedros- selte Verbindung durch die genannte Bohrung möglich ist. Bewegt sich der Haltekolben 80 aus der Ruhestellung, so setzt sich die Ventilkugel 93 auf den Ventilsitz auf, so daß die Kerbe 94 wirksam wird und die Stromregelfunktion ein¬ setzen kann.
In Figur 12 ist nochmals eine Bremsanlage dargestellt, die ein Stromregelventil beinhaltet. Das Stromregelventil ent¬ spricht der Darstellung nach Figur 9, es kann aber jedes Stromregelventil der vorherigen Figuren eingesetzt werden. Wichtig ist, daß in der Bremsleitung, und zwar zwischen Hauptzylinder 1 und der Einmündung der Druckleitung 8 in die Bremsleitung ein erstes Rückschlagventil 100 eingesetzt ist, das zum Hauptzylinder hin sperrt. Ein zweites Rückschlagven¬ til 101 verbindet die Radbremse mit dem Hauptzylinder 1, wo¬ bei das Rückschlagventil zum Hauptzylinder hin öffnet. An die Druckleitung 8 schließt ein Hochdruckspeicher 9 an. Die¬ ser ist, wie in Figur 1, durch ein Rückschlagventil 11 ge¬ sichert, so daß bei einer Normalbremsung nicht der Hoch¬ druckspeicher gefüllt wird.
Durch das Stromregelventil 20 wird ein konstanter Druckmit¬ telstrom eingestellt, der von der Pumpe geliefert wird. Da es sich hier im allgemeinen um eine Rotationskolbenpumpe handelt, unterliegt die Förderleistung leichten Schwankun¬ gen, so daß Druckspitzen nicht zu vermeiden sind. Diese sol¬ len durch den Hochdruckspeicher 9 abgefangen werden. Das Rückschlagventil 100 verhindert, daß Druckmittel von der Pumpe in den Hauptzylinder gelangt, so daß während einer Re¬ gelung das Pedal ruhig bleibt. Siehe auch Erläuterung zu Fi¬ gur 5 und 6. Der Hochdruckspeicher kann mit einem Sperrven¬ til 68 versehen werden, das eine Direktleitung 66 zum Haupt¬ zylinder öffnet. Das Ventil 68 wird vom Kolben des Hoch¬ druckspeichers betätigt, so daß, wenn der Hochdruckspeicher ein gewisses Füllvolumen erreicht hat, die Direktleitung ge- öffnet wird» Dies hat den Vorteil, daß das maximale Aufnah- mevolumen des Speichers gering gehalten werden kann, da überschüssiges Druckmittel in den Hauptzylinder gelangt.
Bei einer Normalbremsung erfolgt der Druckaufbau über das erste Rückschlagventil 100 und der Druckabbau über das zwei¬ te Rückschlagventil 101.
Mit dem Sperrventil 68 ergibt sich somit eine Druckbegren¬ zungsfunktion. Der Druck in der Leitung 8 wird auf den Wert begrenzt, bei dem das Ventil 68 öffnet.
Ist ein derartiges Ventil nicht vorgesehen, so kann der Druck dennoch nicht beliebig ansteigen, da bei anwachsendem Druck die Förderleistung der Pumpe sinkt bis sie einen Wert erreicht hat, der der Durchflußrate des Stromregelventils entspricht.
Sämtliche Ausführungsbeispiele sind mit einem Proportional- druckbegrenzungsventil 5 in der Auslaßleitung dargestellt. Mit diesem Druckbegrenzungsventil kann ein gleichmäßig ab¬ fließender Druckmittelstrom eingestellt werden. In Kombina¬ tion mit einem Stromregelventil im Zufluß ergibt sich somit ein schwingungsarmes Regelverhalten und insgesamte eine ge¬ räuschreduzierte Anlage. Grundsätzlich kann das Proportio- naldruckbegrenzungsventil aber durch ein 2/2-Magnetventil ersetzt werden, das pulsbreitenmoduliert angesteuert wird.
Das verbesserte Geräuschverhalten, das durch die Kombination eines Proportionaldruckbegrenzungsventils mit einem Stromre¬ gelventil erzielt wird, kann durch die Maßnahme gemäß der Figur 12 noch weiter verbessert werden, wobei gleichzeitig ein ruhiges Pedalverhalten während einer Regelung erzielt wird. Bezugszeichenliste
1 Hauptzylinder
2 Bremsleitung
3 Radbremse
4 Rücklaufleitung
5 Proportionaldruckbegrenzungsventil
6 Niederdruckspeicher
7 Pumpe
8 Druckleitung
9 Dämpf ungs Speicher
10 Drossel 1 Rückschlagventil
0 Stromregelventil 1 Gehäuse 2 Kolben 3 erster Anschluß 4 zweiter Anschluß 5 dritter Anschluß 6 vierter Anschluß 7 Feder 8 Auslaßkammer 9 Einlaßkammer 0 Längsbohrung 1 Einlaßringnut 2 Auslaßringnut 3 erster Bohrungsabschniit 4 zweiter Bohrungsabschnitt 5 Übergangsbereich 6 Querbohrung 7 Steuerkante
Figure imgf000026_0001
Ringnut Querbohrung Radbremsanschluß
Blende Bypassleitung Rückschlagventil Drossel
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000027_0001
100 Rückschlagventil
101 Rückschlagventil

Claims

Patentansprüche
1. Stromregelventil für eine blockiergeschützte hydrauli¬ sche Bremsanlage bestehend aus einer Drossel konstanten Querschnitts (Meßblende) und einer Drossel veränder¬ lichen Querschnitts (Differenzdruckregler) , wobei der Querschnitt des Differenzdruckreglers bestimmt wird vom Druckgefälle über der Meßblende, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Meßblende dargestellt wird aus dem Übergang (35) zwischen einem Kanal (33) kleineren Querschnitts und einem Kanal (34) größeren Querschnitts.
2. Stromregelventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Übergang stufenartig erfolgt.
3. Stromregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Kanäle (33, 34) als koaxiale Bohrungen ausgebildet sind.
4. Stromregelventil nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kanal (33) kleineren Querschnitts mit einem Einlaßraum (29) und der Kanal (34) größeren Querschnitts mit einem
Auslaßraum (28) verbunden sind, wobei die Druckdiffe¬ renz in den beiden Räumen als Steuerdruck für den Dif¬ ferenzdruckregler (23, 31, 37) dient, und daß die Zu¬ fuhr von Druckmittel zur Meßblende über eine Querboh¬ rung (35) erfolgt, die unmittelbar in den Kanal (33) kleineren Querschnitts mündet.
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