DE2926576C2 - Valve, especially in a vehicle brake force regulator - Google Patents
Valve, especially in a vehicle brake force regulatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere in einem Fahrzeug-Bremskraftregler, das mit seinem Ventilsitz die mit einer ringförmigen Dichtfläche versehene Mündung eines Kanals in einem gegen den Ventilsitz bewegbaren Regelkolben verschließt oder öffnet, wobei der Ventilsitz eine axial verschiebbare Dichtscheibe ist.The invention relates to a valve, in particular in a vehicle brake force regulator, which closes or opens with its valve seat the mouth of a channel provided with an annular sealing surface in a control piston movable against the valve seat, wherein the valve seat is an axially displaceable sealing disk.
Aus der DE-AS 20 28 608 ist ein Ventil in einem Fahrzeug-Bremskraftregler bekannt, durch das eine Druckmittelverbindung von einem Hauptbremszylinder durch einen Kanal im Regelkolben zu den Radbremszylindern verschließbar ist. Der Regelkolben ist als Stufenkolben ausgebildet, der auf der der Dichtscheibe zugewandten Seite auf einer kleineren wirksamen Querschnittsfläche vom Betätigungsdruck und auf der entgegengesetzten, den Radbremszylindern zugewandten Seite auf einer größeren Querschnittsfläche vom Druck im Bremskreis beaufschlagt wird. Wird der Regelkolben mit Druck beaufschlagt, so bewegt er sich gegen die Kraft einer Regelfeder bis der Ventilsitz auf der Seite der kleineren wirksamen Querschnittsfläche an der Dichtscheibe anliegt, so daß der Kanal geschlossen wird.DE-AS 20 28 608 discloses a valve in a vehicle brake force regulator, through which a pressure medium connection from a master brake cylinder through a channel in the control piston to the wheel brake cylinders can be closed. The control piston is designed as a stepped piston, which is subjected to the actuating pressure on a smaller effective cross-sectional area on the side facing the sealing disc and to the pressure in the brake circuit on a larger cross-sectional area on the opposite side facing the wheel brake cylinders. If pressure is applied to the control piston, it moves against the force of a control spring until the valve seat on the side with the smaller effective cross-sectional area rests against the sealing disc, so that the channel is closed.
Ein weiterer Druckanstieg im Bremskreis ist von da an nur noch in einem dem Verhältnis der Wirkflächen des Regelkolbens entsprechenden geminderten Maße möglich, wobei das Ventil bei weiterem Anstieg des Betätigungsdrucks intermittierend öffnet und schließt.From then on, a further increase in pressure in the brake circuit is only possible to a reduced extent corresponding to the ratio of the effective areas of the control piston, whereby the valve opens and closes intermittently as the actuating pressure increases further.
Wird am Ende eines Betätigungsvorgangs der Betätigungsdruck auf der Eingangsseite des Ventils gesenkt, so verschiebt sich der Regelkolben unter der Wirkung des Druckes im Bremskreis in Schließrichtung des Ventils, wobei die Regelfeder und die auf die Dichtscheibe einwirkende Ventilfeder gespannt werden. Erst wenn der Betätigungsdruck auf der Eingangsseite den Druck im Bremskreis erheblich unterschritten hat, hebt die Dichtscheibe schließlich vom Ventilsitz ab und gibt den Weg für den Druckabbau im Bremskreis frei.If the actuation pressure on the input side of the valve is reduced at the end of an actuation process, the control piston moves in the closing direction of the valve under the effect of the pressure in the brake circuit, whereby the control spring and the valve spring acting on the sealing disc are tensioned. Only when the actuation pressure on the input side has fallen significantly below the pressure in the brake circuit does the sealing disc finally lift off the valve seat and clear the way for the pressure in the brake circuit to be reduced.
Durch diese Wirkungsweise ergibt sich bei dem bekannten Ventil eine erhebliche Hysterese zwischen dem Verlauf des Druckanstiegs und des Druckabbaus auf der Ausgangsseite des Ventils, durch die eine Anpassung des Ausgangsdrucks an den Eingangsdruck in der Druckabbauphase und damit ein schnelles Nachlassen der Bremswirkung beeinträchtigt wird.This mode of operation results in a considerable hysteresis between the course of the pressure increase and the pressure reduction on the output side of the valve in the known valve, which impairs the adaptation of the output pressure to the input pressure in the pressure reduction phase and thus a rapid reduction in the braking effect.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bereits bei einer geringen Unterschreitung des Ausgangsdrucks durch den Eingangsdruck die Verbindung zwischen Ausgang und Eingang öffnet, um dadurch einen schnellen Abbau des Ausgangsdrucks zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object of creating a valve of the type mentioned at the outset which opens the connection between the output and the input even when the input pressure falls slightly below the output pressure, in order to thereby enable a rapid reduction in the output pressure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale a) bis f) gelöst.This object is achieved according to the invention by the features a) to f) specified in patent claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil kann sich der Ventilsitzträger relativ zur Dichtscheibe axial bewegen und dadurch einen zweiten Ventildurchgang, der zwischen dem Ventilsitzträger und der Dichtscheibe ausgebildet ist, öffnen. Dieser zweite Ventildurchgang ist in der Druckaufbauphase geschlossen und seine Abdichtfläche hat einen größeren wirksamen Durchmesser als die ringförmige Dichtfläche des am Regelkolben ausgebildeten Ventilsitzes. Hierdurch ergeben sich höhere Druckkräfte in Ventilöffnungsrichtung, durch die schon bei geringem Unterschreiten des Ausgangsdrucks durch den Eingangsdruck der Ventilsitzträger von der Dichtscheibe abhebt und dadurch den Ventildurchgang öffnet. Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich daher durch eine äußerst geringe Hysterese zwischen Druckanstieg und Druckabbau aus.In the valve according to the invention, the valve seat carrier can move axially relative to the sealing disc and thereby open a second valve passage that is formed between the valve seat carrier and the sealing disc. This second valve passage is closed in the pressure build-up phase and its sealing surface has a larger effective diameter than the annular sealing surface of the valve seat formed on the control piston. This results in higher pressure forces in the valve opening direction, as a result of which the valve seat carrier lifts off the sealing disc and thereby opens the valve passage when the inlet pressure falls slightly below the outlet pressure. The valve according to the invention is therefore characterized by an extremely low hysteresis between pressure increase and pressure reduction.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.Advantageous further developments are described in patent claims 2 to 7.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 in einem axialen Längsschnitt das erfindungsgemäße Ventil in seiner Ausgangsstellung, Fig. 1 in an axial longitudinal section the valve according to the invention in its initial position,
Fig. 2 das Ventil gemäß Fig. 1 in seiner Regelstellung und Fig. 2 the valve according to Fig. 1 in its control position and
Fig. 3 das Ventil gemäß Fig. 1 in der Stellung bei Rücknahme des Eingangsdruckes nach vollem Entspannungshub. Fig. 3 the valve according to Fig. 1 in the position when the inlet pressure is reduced after the full relaxation stroke.
Die Figuren zeigen in drei Darstellungen die erfindungsgemäß zusammenwirkenden Teile, nämlich einen Ventilsitzträger 1, eine Dichtscheibe 2 und eine Kanalmündung 3. Das im wesentlichen rotationssymmetrische Ventil sitzt dabei in einer zylindrischen Kammer eines Gehäuses, in der es in Längsrichtung, also in Richtung einer Achse 4 durch seinen Außenumfang geführt ist. Der Außenumfang 5 des Ventilsitzträgers 1 ist im wesentlichen zylindrisch, jedoch mit Längsnuten 6 versehen, die dafür sorgen, daß der mit P E bezeichnete Einlaß- oder Betätigungsdruck der Flüssigkeit auf beide Seiten des Ventilsitzträgers 1 gelangen kann. Der Ventilsitzträger 1 wird von einer Schraubendruckfeder in Richtung der Achse 4 gegen eine Anschlagfläche 7 des Gehäuses gedrückt. Die dieser Anschlagfläche 7 zugewandte Stirnfläche des Ventilsitzträgers 1 ist mit Einschnitten versehen, so daß seine Anlage an der Anschlagfläche 7 die Bewegung der Flüssigkeit nicht behindert. Das Ventil regelt durch Öffnen und Schließen den Ausgangsdruck P A in einem Kanal 8, der als Längsbohrung in einem Stufenkolben 9 ausgebildet ist, dessen kleinere, druckwirksame Querschnittsfläche durch den gezeigten Teil gegeben sein mag und der sich in der Zeichnung weiter links mit einem größeren Durchmesser dem dort anstehenden Druck P A darbietet. Wenn also die beiden Drücke P A und P E gleich sind, etwa weil das Ventil offen ist, steht der Stufenkolben 9 in seiner auslaßseitigen, d. h. der am weitesten links gelegenen Stellung.The figures show in three representations the parts which interact according to the invention, namely a valve seat carrier 1 , a sealing disk 2 and a channel opening 3. The essentially rotationally symmetrical valve is seated in a cylindrical chamber of a housing, in which it is guided in the longitudinal direction, i.e. in the direction of an axis 4 through its outer circumference. The outer circumference 5 of the valve seat carrier 1 is essentially cylindrical, but is provided with longitudinal grooves 6 which ensure that the inlet or actuation pressure of the liquid, designated P E, can reach both sides of the valve seat carrier 1. The valve seat carrier 1 is pressed by a helical compression spring in the direction of the axis 4 against a stop surface 7 of the housing. The end face of the valve seat carrier 1 facing this stop surface 7 is provided with cuts so that its contact with the stop surface 7 does not hinder the movement of the liquid. By opening and closing, the valve regulates the output pressure P A in a channel 8 which is designed as a longitudinal bore in a stepped piston 9 , the smaller, pressure-effective cross-sectional area of which may be given by the part shown and which, further to the left in the drawing, presents itself with a larger diameter to the pressure P A present there. If the two pressures P A and P E are equal, for example because the valve is open, the stepped piston 9 is in its outlet-side position, ie the position furthest to the left.
Die Dichtscheibe 2 besteht aus gummielastischem Werkstoff. Sie hat die Form eines Zylinderringes mit planparallelen Stirnflächen, sitzt in einer besonders gestalteten Ausnehmung 12 im Ventilsitzträger 1 und ist durch einen auf der Stirnseite eingelassenen, hydraulisch unwirksamen Ring 11 gegen Herausfallen gesichert. Die lichte Weite des Ringes 11 ist also kleiner als der Außendurchmesser der Dichtscheibe 2. In axialer Richtung bleibt der Dichtscheibe 2 gegenüber dem Ring 11 ein gewisses Spiel. Der Boden der die Dichtscheibe 2 aufnehmenden Ausnehmung 12 des Ventilsitzträgers 1 hat von der Mitte ausgehend radiale Nuten 13, die sich bis zu einem Durchmesser d 2 erstrecken. Durch die radialen Nuten 13 wird erreicht, daß die Dichtscheibe 2 den angreifenden Druckkräften nicht durch ein Durchbiegen ausweichen kann.The sealing disk 2 is made of rubber-elastic material. It has the shape of a cylindrical ring with plane-parallel end faces, sits in a specially designed recess 12 in the valve seat carrier 1 and is secured against falling out by a hydraulically ineffective ring 11 embedded in the end face. The clear width of the ring 11 is therefore smaller than the outside diameter of the sealing disk 2. In the axial direction , the sealing disk 2 has a certain amount of play in relation to the ring 11. The base of the recess 12 of the valve seat carrier 1 which accommodates the sealing disk 2 has radial grooves 13 starting from the center, which extend up to a diameter d 2. The radial grooves 13 ensure that the sealing disk 2 cannot evade the applied pressure forces by bending.
Der Durchmesser d 2 ist kleiner als der Durchmesser der Dichtscheibe 2. Außerhalb der radialen Nuten 13 ist der Boden der Ausnehmung 12 glatt und bildet so eine ringförmige Dichtfläche 14. Anstelle der Dichtfläche 14 könnte auch eine ringförmige Dichtkante vorgesehen sein.The diameter d 2 is smaller than the diameter of the sealing disk 2 . Outside the radial grooves 13, the bottom of the recess 12 is smooth and thus forms an annular sealing surface 14 . Instead of the sealing surface 14, an annular sealing edge could also be provided.
Die Ausnehmung 12 umschließt die Dichtscheibe 2 auch am Außenumfang führend, jedoch nicht dicht. Die Gehäusewand hat hier axial gerichtete Nuten 15. Der axiale Durchgang in der Scheibe 2 ist mit 16 bezeichnet.The recess 12 also surrounds the sealing disk 2 on the outer circumference, but not tightly. The housing wall here has axially directed grooves 15 . The axial passage in the disk 2 is designated 16 .
Um die Kanalmündung 3 herum ist die Stirnseite des Stufenkolbens 9 als Dichtkante 18 ausgebildet; wenn diese zu einem Ring geschlossene Dichtkante 18 an der Dichtscheibe 2 anliegt, dichtet sie an der Anlagestelle ab.The front side of the stepped piston 9 is designed as a sealing edge 18 around the channel opening 3 ; when this sealing edge 18 , which is closed to form a ring, rests against the sealing disk 2 , it seals at the contact point.
Die Wirkung des beschriebenen Ventils in seiner Verwendung als Bremskraftregelventil ist folgende:The effect of the described valve when used as a brake force control valve is as follows:
In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung, in der der Ausgangsdruck p A , multipliziert mit der Differenz der beiden Kolbenflächen, kleiner als die Kraft der genannten Feder ist, ist der Stufenkolben 9 durch eine an ihm angreifende, nicht gezeigte Feder in Richtung des Pfeiles 10 so weit weggedrückt, daß seine Dichtkante 18 nicht an der Dichtscheibe 2 anliegen kann.In the initial position shown in Fig. 1, in which the output pressure p A , multiplied by the difference between the two piston areas, is smaller than the force of the spring mentioned, the stepped piston 9 is pushed away in the direction of arrow 10 by a spring (not shown) acting on it, so far that its sealing edge 18 cannot rest against the sealing disk 2 .
Wenn der Betätigungsdruck p E gesteigert wird, strömt die Bremsflüssigkeit an der Dichtscheibe 2 und an der Dichtkante 18 vorbei in den Kanal 8 und baut an dessen Gegenende den Druck p A auf, der gleich dem Druck p E bleibt. Bei Erreichen des Umschaltpunktes des Ventils geht der Stufenkolben 9 aufgrund seiner wirksamen Querschnittsverhältnisse nach rechts und kommt zur Anlage an der Dichtscheibe 2, da der Ventilsitzträger 1 bereits durch die Ventilfeder gegen die Anschlagfläche 7 gedrückt ist und dort steht. Die Dichtscheibe 2 liegt an der Dichtfläche 14 an. Sie nimmt somit die in Fig. 2 gezeigte Regelstellung ein. Dabei steht der Bremsdruck p A auf dem Durchmesser d 2 und selbstverständlich in dem Kanal 8 mit dem Durchmesser d 1 an. Von außen wirkt auf die Dichtscheibe 2 und den Träger 1 der Druck p E , jedoch mit Ausnahme der dem Durchmesser d 1 entsprechenden Querschnittsfläche des Kanals 8. In dieser Stellung arbeitet das Ventil in bekannter Weise als Bremskraftregelventil.When the actuating pressure p E is increased, the brake fluid flows past the sealing disk 2 and the sealing edge 18 into the channel 8 and builds up the pressure p A at the opposite end thereof, which remains equal to the pressure p E. When the valve switches over to the right, the stepped piston 9 moves due to its effective cross-sectional ratio and comes to rest on the sealing disk 2 , since the valve seat carrier 1 is already pressed against the stop surface 7 by the valve spring and is standing there. The sealing disk 2 rests on the sealing surface 14. It thus assumes the control position shown in Fig. 2. The brake pressure p A is applied to the diameter d 2 and, of course, in the channel 8 with the diameter d 1 . The pressure p E acts on the sealing disk 2 and the carrier 1 from the outside, but with the exception of the cross-sectional area of the channel 8 corresponding to the diameter d 1 . In this position, the valve works in the known manner as a brake force control valve.
Wenn bei der bekannten Anordnung zur Verringerung der Bremswirkung der Druck p E gesenkt wird, bleibt die Dichtwirkung noch erhalten, weil das Volumen des Bremskreises abgeschlossen ist und die am Stufenkolben angreifenden Druckkräfte in Schließrichtung überwiegen. Erst bei einer sehr deutlichen Abnahme von p E , also bei einem hohen Druckgefälle öffnet das Ventil. Dies wird jedoch mit der Erfindung vermieden.If the pressure p E is reduced in the known arrangement to reduce the braking effect, the sealing effect is still maintained because the volume of the brake circuit is closed and the pressure forces acting on the stepped piston predominate in the closing direction. The valve only opens when p E decreases very significantly, i.e. when there is a high pressure gradient. However, this is avoided with the invention.
Es hat sich gezeigt, daß durch den Raum auf der der Kanalmündung 3 abgewandten Seite der Dichtscheibe 2 mit einer hydraulisch wirksamen Querschnittsfläche, die größer als die Querschnittsfläche d 1 der Kanalmündung 3 ist, das Öffnen des Ventils erheblich erleichtert wird, so daß schon eine geringe Druckdifferenz zum Lösen und Öffnen des Ventils ausreicht. Für den Abbau des Druckes ist Zeit erforderlich, woraus folgt, daß das Öffnen schneller geschieht, wenn der dafür erforderliche Druckabbau, also die Druckdifferenz, klein ist. Durch diese Maßnahme wird auch vermieden, daß beim Reduzieren des Hauptzylinderdruckes (Verringerung der Kraft am Bremspedal) der Druck im Radbremszylinder weiter ansteht und möglicherweise eine Blockiergefahr für die Räder der Hinterachse hervorruft.It has been shown that the space on the side of the sealing disk 2 facing away from the channel opening 3 with a hydraulically effective cross-sectional area that is larger than the cross-sectional area d 1 of the channel opening 3 makes opening the valve much easier, so that even a small pressure difference is sufficient to release and open the valve. Time is required to reduce the pressure, which means that opening occurs more quickly if the pressure reduction required for this, i.e. the pressure difference, is small. This measure also prevents the pressure in the wheel brake cylinder from remaining when the master cylinder pressure is reduced (reducing the force on the brake pedal), which could cause a risk of the wheels on the rear axle locking.
Der gezeigte Ventilsitzträger 1 ist dafür geeignet und ausgebildet, mit einem Druckfühlerkolben auf seiner rückwärtigen (rechten) Seite gekoppelt zu werden, dessen Stellung bei entsprechender Anordnung vom Druck in einem anderen Bremskreis einer Zweikreisbremsanlage bestimmt wird. In einer praktischen Ausführung führt der Kanal 8 zum Hinterachsbremskreis, während der Ventilsitzträger 1 so mit dem vom Druck aus einem Vorderachsbremskreis beaufschlagten Fühlerkolben gekoppelt ist, daß der Ventilsitzträger 1 bei scharfem Druckabfall im Vorderachsbremskreis entgegen der Richtung des Pfeiles 10 bewegt wird, so daß der Hinterachskreis sofort unter vollen Betätigungsdruck gelangt.The valve seat carrier 1 shown is suitable and designed to be coupled to a pressure sensor piston on its rear (right) side, the position of which is determined by the pressure in another brake circuit of a dual-circuit brake system when arranged accordingly. In a practical embodiment, the channel 8 leads to the rear axle brake circuit, while the valve seat carrier 1 is coupled to the sensor piston acted upon by the pressure from a front axle brake circuit in such a way that the valve seat carrier 1 is moved in the opposite direction of the arrow 10 in the event of a sharp drop in pressure in the front axle brake circuit, so that the rear axle circuit immediately comes under full actuating pressure.
Claims (7)
1. Valve, in particular in a vehicle brake force regulator, which closes or opens with its valve seat the mouth of a channel provided with an annular sealing surface in a stepped piston movable against the valve seat, wherein the valve seat is an axially displaceable sealing disk, characterized by the following features:
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