DE2545542A1

DE2545542A1 - Magnetspulbetaetigtes druckregelventil

Info

Publication number: DE2545542A1
Application number: DE19752545542
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-10-10
Publication date: 1976-04-22
Also published as: IT1043235B; JPS51105574A; AU8494375A; GB1496343A; FR2287371B1; FR2287371A1; US4005759A

Description

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10. Oktober 1975

Lucas Industries Limited Birmingham, 19, Grossbritannien

Magnetspulbetätigtes Druckregelventil

Die Erfindung betrifft ein neues bzw* verbessertes magnetspulbetätigtes, hydraulisches Druckregelventil zur Verwendung in hydraulischen Bremssystemen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.

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In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die mit hydraulischen Bremssystemen ausgerüstet sind, ist es vorteilhaft, wenn der Elektromotor, der normalerweise den Antrieb für ein Radpaar liefert, dazu verwendet wird, die maximal mögliche Fahrzeugverzögerung zu erzielen, wenn immer die Bremsen betätigt werden. Dies ist als regenerative bzw. Nutzbremsung bekannt. Der Motor kann dabei teilweise zur Wiederaufladung der Batterien verwendet werden, wodurch die Kilometerleistung der Batterien erhöht wird. Unglücklicherweise verschwindet der regenerative Bremseffekt unterhalb etwa 16 km/h (10 m.p.h.) und ein plötzlicher Anstieg der Pedalkraft ist nötig, um die Verzögerung des Fahrzeuges aufrecht zu erhalten. Dies ist nachteilig.

Erfindungsgemäss wird zur Überwindung dieses Problemes ein magnetspulbetätigtes, hydraulisches Druckregelventil zur Verwendung in hydraulischen Bremssystemen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen geschaffen, das ein Gehäuse mit einem Einlass, der mit einem hydraulischen Hauptzylinder verbunden und einen Auslass aufweist, der mit den Bremsen an den von einem Elektromotor angetriebenen Rädern verbunden ist, der für ein regeneratives Bremsen ausgerüstet sind, und das ein magnetspulbetätigtes Ventil und ein druckempfindliches Ventil aufweist, die parallel zueinander zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet sind, wobei das magnetspulbetatigte Ventil während des regenerativen Bremsens geschlossen ist, jedoch zu allen anderen Zeiten offen ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass herzustellen und das druckempfindliche Ventil normalerweise offen ist, jedoch schliesst, um den Einlass vom Auslass zu trennen, nachdem das magnetspulbetätigte Ventil geschlossen ist, und nach-

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dem der Drucl? ,-'m Einlass einen bestimmten, voreingestellten Wert erreicht lint.

Da das magnetspulbetätigte Ventil zu allen Zeiten offen ist, wenn das regenerative Bremsen nicht stattfindet, z.B. wenn das regenerative Bremsen unterhalb einer Geschwindigkeit von 16 km/h (10 m.p.h.) verschwindet, bringt das magnetspulbetätigte Ventil den Auslass in direkte Verbindung mit dem Einlass, so dass die hydraulisch betätigten Bremsen automatisch betätigt werden und das Fahrzeug seine Verzögerung beibehält, ohne dass ein Anstieg der Pedalkraft am Hauptzylinder zu spüren ist.

Vorzugsweise ist das druckempfindliche Ventil so aufgebaut und eingerichtet, dass es offen bleibt, bis ein Punkt erreicht ist, an welchem der Druck am Auslass ausreichend gross ist, um das Bremsspiel zu überwinden, wonach das druckempfindliche Ventil schliesst, um zu verhindern, dass die Bremsen hydraulisch betätigt werden, wobei jedoch ein Druck aufrecht erhalten wird, der dem Moment gleichwertig ist, das während des regenerativen Bremsens erzeugt wird.

Vorzugsweise beaufschlagt der Einlassdruck ein Ende eines Kolbens, der in einer Bohrung im Gehäuse verschieblich gelagert ist und wenn beide Ventile geschlossen sind, ist das entgegengesetzte Ende des Kolbens nur dem Auslassdruck ausgesetzt, wobei eine vorgespannte Feder den Kolben in eine zurückgeschobene Stellung schiebt, in welcher er dem Einlassdruck ausgesetzt ist und bewegt sich der Kolben aus dieser zurückgeschobenen Stellung in eine Richtung weg, in welcher die hydraulische Flüssigkeit in der Bohrung unter Druck gesetzt wird und d'ie Bremsen be-

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tätigt, wenn der Einlassdruck den Auslassdruck um einen bestimmten Wert übersteigt, der ausreicht, um die Vorspannung der vorgespannten Feder zu überwinden.

Wenn das Ventil in einem Fahrzeug installiert ist, wird eine elektrische Steuereinrichtung gleichzeitig mit dem pedalbetätigten, hydraulischen Hauptzylinder betätigt, wodurch der elektrische Motor als Generator für die Batterien wirkt, die ihn normalerweise mit Spannung versorgen und wodurch die Magnetspule aktiviert wird, so dass das magnetspulbetätigte Ventil schliesst und das Bremsspiel der Bremsen an den Rädern, die von dem elektrischen Motor angetrieben werden, überwunden wird.

Vorzugsweise hat der Hauptzylinder einen Tandem- oder Doppelaufbau, so dass das betriebene Radpaar und das frei drehbare Radpaar von unterschiedlichen Druckräumen aus beaufschlagt werden.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Figur 1 ein Schema des Bremssystems für ein

elektrisch angetriebenes Fahrzeug, und

Figur 2 einen Längsschnitt durch ein magnetspulbetätigte s, hydraulisches Druckregelventil, welches Teil des Bremssystems nach Figur 1 ist.

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Figur 1 zeigt das Bremssystem eines Fahrzeuges, dessen Vorderräder 1, 2 von einem Elektromotor 3 angetrieben werden, der von einer nicht gezeigten elektrischen Batterieeinheit gespeist wird und dessen Hinterräder 4, 5 frei drehbar sind.

Ein pedalbetätigter Hauptzylinder^ in Tendembauweise weist unterschiedliche Druckräume auf, um die hydraulischen Bremsen der Vorderräder 1, 2 und der Hinterräder 4, 5 über Rohrleitungen 7 und 8 bzw. ein magnetspulbetätigtes, hydraulisches Druckregelventil 9 (Figur 2), das in Rohrleitung 7 angeordnet ist, zu versorgen. Der Betrieb des Elektromotors 3 wird von einem Steuerkasten 10 aus gesteuert, dessen Anschlüsse 11 und 12 mit Anschlüssen 13 und 14 der Magnetspule I5 des Ventils 9 verbunden sind und dessen Anschlüsse 16 und I7 mit Anschlüssen 18, 19 eines Potentiometers 20 verbunden sind, das gleichzeitig mit dem Hauptzylinder 6 über dessen Pedal 21 betätigt wird.

Das Ventil 9 besteht aus einem Gehäuse 22 mit einer ersten Durchgangsbohrung 23, die an beiden Enden 24 und 25 gegengebohrt ist, um das innere Ende eines Gehäuses 26 für die Magnetspule 15 bzw. das mit einem Schraubgewinde versehene innere Ende eines hohlen, langgestreckten, tassenförmigen Verschlussdeckels 27 aufzunehmen, in dessen äusserem Ende ein Auslass 28 für eine Verbindung mit den Bremsen an den Rädern 1 und 2 vorgesehen ist.

Ein in der Durchgangsbohrung 23 arbeitender Kolben 29 ragt in das Innere des Verschlussdeckels 27. Der Kolben 29 wird von einer vorgespannten Feder 30 nach innen ge-

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presst und beaufschlagt normalerweise das innere Ende einer Ventilführung 31, die in die Bohrung von der Gegenbohrung 24 aus hineinragt und vom Gehäuse 26 in ihrer Lage gehalten wird.

Ein radialer Einlass 32, der mit dem Hauptzylinder 6 in Verbindung steht, kommuniziert mit einer zweiten Bohrung 33 im Gehäuse 22 über einen ersten Querkanal 34-» der mit einem diametralen Schlitz am inneren Ende der Ventilführung 31 zusammenhängt und einer Gegenbohrung 36, die an ihrem gegenüberliegenden Ende durch einen Stopfen 37 verschlossen wird, der von einem mit Schraubgewinde versehenen Halter 38 in seiner Stellung gehalten wird. Das freie Ende der Bohrung 33 kommuniziert mit einem diametral verlaufenden Kanal 39 im Ende der Ventilführung 31, das der Magnetspule 15 benachbart ist, über einen zweiten Querkanal 40, der parallel dem ersten Kanal 34-angeordnet ist. Der Querkanal 40 ist zu jeder Zeit mit dem Inneren der Verschlusskappe 27 und damit mit dem Auslass 28 über eine axiale Leitung 41 verbunden.

Die Verbindung zwischen dem Einlass 32 und dem Auslass 28 wird von einem Ventil 42 überwacht, das einerseits von der Magnetspule 15 und andererseits von einem Begrenzungsventil 43 betätigt wird, welches parallel zum magnetspulbetätigten Ventil 42 geschaltet ist.

Das Ventil 42 besteht aus einem Ventilkörper 44, der von einer Feder 45 in Eingriff mit einem Sitz 46 in der Ventilführung 31 gebracht wird. Der Ventilkörper 44 wird normalerweise von seinem Sitz von einer federbelasteten Druckstange 47 weggedrückt, die mit dem Kern 48 der Magnetspule

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15 so gekuppelt ist, dass die Druckstange ein Schliessen des Ventils ermöglicht, wenn die Magnetspule aktiviert wird.

Das Begrenzungsventil 43 besteht aus einem Kolben 49, der in einer Bohrung 50 im Stopfen 37 angeordnet ist und der normalerweise von einer Feder 51 mit seinem gegenüberliegenden Ende mit einem Anschlag in Eingriff gebracht wird, der von der Wand des Querkanals 40 gebildet wird. In dieser Stellung ist ein Ventilkopf 52, der von einer Schulter an einem Ende eines Bereiches 53 von reduziertem Durchmesser innerhalb der Bohrung 33 gebildet wird, von einem Sitz 54 an einer Stufe entfernt. Die Stufe wird von einem Wechsel im Durchmesser zwischen der Bohrung und der Gegenbohrung 36 gebildet. Zwischen dem Kopf 52 und der Bohrung 33 besteht ein Spielraum, so dass die Bohrung 33 und die Gegenbohrung 36 miteinander in Verbindung stehen, wenn der Kopf 52 von dem Sitz 54 entfernt ist. Zwischen dem Sitz 54 und dem Bereich 53 von reduziertem Durchmessser, welcher den Sitz durchsetzt, besteht ein enger Durchlass.

Wenn das Pedal 21 bedient wird, wird gleichermassen auch das Potentiometer 20 betätigt, das eine Spannung an den Steuerkasten 10 liefert, der als Generator für die Batterieeinheit wirkt. Dadurch wird ein Bremsmoment auf die Achse der angetriebenen Vorderräder 1, 2 aufgebracht. Zur gleichen Zeit wird die Magnetspule 15 aktiviert, so dass Ventilkörper 44 auf dem Sitz 46 zu liegen kommt, wodurch die Bohrung 33 von dem Kanal 39 getrennt wird. Die Bremsen der Hinterräder 4, 5* die direkt vom Hauptzylinder 6 aus betätigt werden, überwinden das Bremsspiel und Flüssigkeit von dem anderen Druckraum des Hauptzylinders gelangt über den Einlass 32 zum Auslass 28 über das offene Begrenzungsventil 43. Dadurch wird das Brems-

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spiel der Bremsen der Vorderräder 1 und. 2 überwunden, wodurch der Druck in der Gegenbonrung 36, der auf die Schulter des Kolbens 49 an dem dem Ventilkopf 52 entgegengesetzten Ende des Bereiches 52 einwirkt, ausreichend gross ist, um den Kolben 49 gegen die Spannung der Feder 51 in Eingriff mit dem Sitz 5^ zu bringen, wodurch die Verbindung zwischen dem Einlass 32 und dem Auslass unterbrochen wird.

Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unterhalb des Wertes fällt, bei welchem ein regeneratives Bremsen möglich ist, wird die Magnetspule desaktiviert und das magnetspulbetätigte Ventil 42 öffnet unter dem Einfluss der federbelasteten Druckstange 47. Dadurch kommt Einlass 32 über den zweiten Querkanal 40 und die axiale Leitung 41 in direkte Verbindung mit dem Auslass 28. Da der Druckunterschied zwischen Einlass 32 und Auslass 28 so eingestellt werden kann, dass das gleiche Achsmoment wie beim regenerativen Bremsen erzeugt wird, bleibt die Verzögerung des Fahrzeuges gleich, ohne dass die auf das Pedal 21 ausgeübte Kraft ansteigt».

Wenn das magnetspulbetätigte Ventil 42 öffnet, kann der Fahrer ein leichtes Anwachsen des Pedalweges feststellen. Dies wird durch die Ausdehnung der Bremsen bewirkt, wenn der Druckunterschied zwischen Einlass 32 und Auslass 28 wirksam wird. Dieser ist sehr klein, da das normale regenerative Moment etwa 0,1 g beträgt und

die entsprechende Druckdifferenz etwa 10,5 kg/cm (150 p.s.i.) beträgt.

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Wenn die Bremsen bei Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb von 16 km/h (10 m.p.h.) betätigt werden, werden die Bremsen normalerweise mit einem ungedrosselten Flüssigkeitsstrom durch das Ventil 9 beaufschlagt. Sollte das regenerative Bremsen zu irgendeiner Zeit ausfallen, wird das System wie ein normales hydraulisches Bremssystem arbeiten.

Wenn eine Fahrzeugverzögerung gewünscht wird, die grosser als jene ist, die durch das regenerative Bremsen bewirkt wird, folgt dem Schliessen des magnetspulbetätigten Ventils 42 unmittelbar ein Schliessen des Grenzventils 43. Der Druck des Hauptzylinders, der auf die Bremsen der Räder 4 und 5 einwirkt, steigert sich dadurch, bis die Vorspannung der Feder 30 überwunden wird und Kolben 24 sich verschiebt, wodurch das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen zwischen den geschlossenen Ventilen 42 und 43 und die Betätigungseinricfcfcung der Bremsen der Vorderräder 1 und 2 unter Druck gesetzt wird. Wenn der Kolben 24 das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen mit Druck beaufschlagt,steigen die Bremsdrucke, mit denen die Bremsen an beiden Räderpaaren beaufschlagt werden,, etwa mit gleicher Geschwindigkeit.

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Claims

- 10 Patentansprüche

1.1 Magnetspulbetätigtes, hydraulisches Druckregelventil zur Verwendung bei einem hydraulischen Bremssystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlass, der mit einem hydraulischen Hauptzylinder verbunden ist und einem Auslass, der mit den Bremsen für die von einem Elektromotor angetriebenen Räder verbunden ist, welche regenerativ gebremst werden können, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetspulbetatigtes Ventil (42) und ein auf Druck ansprechendes Ventil (43) in Parallelschluss zwischen dem Einlass (32) und dem Auslass (28) angeordnet sind, wobei das magnetspulbetätigte Ventil (42) geschlossen ist, so lange eine regenerative bzw. Nutzbremsung stattfindet, jedoch zu allen anderen Zeiten offen ist, um eine Verbindung zwischen dem Einlass (32) und dem Auslass (28) herzustellen und dass das druckempfindliche Ventil (43) normalerweise offen ist, Jedoch schliesst, um den Einlass (32) vom Auslass (28) zu trennen, nachdem das magnetspulbetätigte Ventil (42) geschlossen ist und nachdem der Druck am Einlass (32) einen bestimmten, einstellbaren Wert erreicht hat.

2. Magnetspulbetatigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche Ventil (43) eine druckempfindliche Einrid±ung (49, 5Ό aufweist, die so ausgestaltet und angeordnet ist, dass das Ventil (43) offen bleibt, bis ein Punkt erreicht ist, bei welchem der Druck am Auslass (28) ausreichend gross ist, um das Bremsspiel zu überwinden,

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wonach das druckempfindliche Ventil (43) schliesst, um zu verhindern, dass die Bremsen hydraulisch betätigt werden, wobei jedoch ein Druck aufrecht erhalten wird, der dem Moment gleichwertig ist, das während der regenerativen bzw. Nutzbremsung erzeugt wird.

3. Magnetspulbetätigtes Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (29), der in einer Durchgangsbohrung (23) im Gehäuse (22) angeordnet ist, an einem Ende vom Einlass (32) beaufschlagt wird und wenn beide Ventile (42) und (43) geschlossen sind, am gegenüberliegenden Ende nur vom Auslass (28) beaufschlagt wird, und dass eine vorgespannte Feder (30) den Kolben (29) normalerweise in seine zurückgeschobene Stellung zwingt, in welcher er vom Einlass (32) beaufschlagt wird und der Kolben (29) sich aus dieser zurückgeschobenen Stellung in eine Richtung wegbewegt, in der die Flüssigkeit in dem Bereich der Durchgangsbohrung (23) unter Druck gesetzt wird, welche von dem entgegengesetzten Ende des Kolbens (29) beaufschlagt wird, wenn der Druck am Einlass (32) den Druck am Auslass (28) um einen bestimmten einstellbaren Wert überschreitet, der ausreicht, um die Vorspannung der vorgespannten Feder (30) zu überwinden.

4. Magnetspulbetätigtes Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetspulbetätigte Ventil (42) einen Ventilkörper (44) aufweist, der mit einem Sitz (43) zusammenwirkt, der zwischen dem Einlass (32) und dem Auslass

(28) angeordnet ist und eine Feder (45) den Ventilkörper (44) in Eingriff mit dem Sitz gegen die Kraft

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einer federte lasteten Druckstange (4-7) bringt, die mit dem Kern (4-8) der Magnetspule (15) gekuppelt ist und die durch den Kern (48) von dem Sitz (46) entfernt wird, um ein Aufsitzen des Ventilkörpers (44) auf dem Sitz (46) zu ermöglichen und das Ventil zu schliessen, wenn die Magnetspule (15) aktiviert wird.

Magnetspulbetätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das druckempfindliche Ventil.(43) einen Kolben (49) aufweist, der in einer Bohrung (50) in einem Gehäuse (22) angeordnet ist und der normalerweise von einer Feder (5Ό in. einer zurückgeschobenen Lage gehalten wird, in weicherer mit einem Anschlag (40) im Eingriff steht, wobei in der zurückgeschobenen Lage ein Ventilkopf (52), der von einer ersten Schulter an einem Ende eines Bereiches (53) von reduziertem Durchmesser von einem Sitz (54), welchen der Bereich (53) von reduziertem Durchmesser durchsetzt, entfernt ist, wobei der Bereich (53) ω einander entgegengesetzten Seiten mit dem Einlass (32) und dem Auslass (28) in Verbindung steht und eine zweite Schulter am anderen Ende des Bereiches (53) von reduziertem Durchmesser von dem Einlassdruck beaufschlagt wird, wodurch der Kolben (49) in einer Richtung belastet wird, in welcher der Ventilkopf (52) mit dem Sitz (54) in Eingriff kommt, wodurch das Ventil (43) geschlossen wird, wenn der Einlassdruck einen bestimmten, voreingestellten Wert erreicht, der ausreicht, um die Vorspannung der Feder (51) zu überwinden.

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