DE4102719A1 - Solenoidventil zum steuern eines bremsdrucks eines antiblockier-bremssystems fuer einen kraftwagen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solenoidventil zum Steuern eines Brems­ drucks eines Antiblockier-Bremssystems, das einen Bremsdruck elektronisch steuert, der eine Hydraulikbremse eines Kraftwagens antreibt.

Beim Fahren eines Kraftwagens wird, wenn eine Bremse auf der Oberfläche einer glatten Straße hastig betätigt wird, eine Rollen-Umlaufbewegung der Reifen sofort durch das Bremssystem gestoppt, das an jedem Rand montiert ist. Wenn jedoch eine Reibkraft, die zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche auftritt, zu klein ist, gleitet der Kraftwagen auf Grund seiner Trägheit nur auf der Straßenober­ fläche. Ein solches Phänomen wird mit "Reifen ist blockiert" bezeichnet und wenn ein solches Blockierphänomen auftritt, ist die Reibkraft zwischen Reifen und der Straßenoberfläche noch mehr verringert, wodurch ein Bremsweg nicht nur länger wird, sondern auch eine Richtungsgebung eines Vorderrades wird unmöglich, sogar wenn das Steuer betätigt wird, was ein tödliches Risiko sein kann. Wenn weiterhin in dem Fall, daß Reibkräfte der Straßenoberfläche, die jeweils zwischen rechten und linken Reifen auftreten, voneinander verschieden sind, das Blockierphä­ nomen an dem Reifen auftritt, an dem ein plötzliches Bremsen ausgeübt wird, kann eine unerwartete Situation auftreten, daß der Körper eines Kraftwagens zu der Zeit eines Bremsens plötzlich gedreht wird.

Demgemäß steuert das Antiblockier-Bremssystem einen Bremsdruck einer Hydraulikbremse automatisch so, daß ein Blockierphänomen an den Reifen bei jeder Art von Fahrbedingungen oder Straßenoberflächenbedingungen auf Grund einer übermäßigen Bremsbetätigung durch einen Fahrer nicht auftreten kann. Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Solenoidventil, das einen Bremsdruck des Antiblockier-Bremssystems steuert.

Die typischen Grundkonstruktionen von elektronisch gesteuerten Antiblockier- Bremssystemen, die bislang entwickelt sind, sind wie folgt: Wie in der Fig. 1A gezeigt, sind bei dem ersten zwei 2-Tor/2-Positions-Solenoidventile S1 und S2 in jeder Bremse jedes Rades, damit der Bremsdruck, der einen Bremszylinder 2 jedes Rades 1 betätigt, erhöht oder erniedrigt oder beibehalten wird, und zwar in Übereinstimmung mit dem Signal von einer elektronischen Steuerung 3. Und wie in der Fig. 1B gezeigt, ist von dem zweiten bekannt, daß es ein 3-Tor/3- Positions-Solenoidventil S3 in jeder Bremse aufweist. Weiterhin ist in den Figuren gezeigt: ein Bremspedal 5, ein Bremskraftverstärker 6, ein Hauptzylinder 7, ein Öldämpfer 8 und ein Geschwindigkeitsregler 9.

In dem Fall, wo die 2-Tor/2-Positions-Solenoidventile S1 und S2 verwendet werden, wenn der Strom, der an jedes der Solenoidventile S1 und S2 angelegt ist, gleichzeitig abgestellt wird, wird das mit einem Einlaß der Hydraulikpumpe 4 verbundene Solenoidventil S2 geschlossen, während das mit einem Auslaß der Hydraulikpumpe 4 verbundene Solenoidventil S1 geöffnet wird, wodurch das Bremsöl zwangsläufig dem Bremszylinder 2 zugeführt wird, so daß sich der Bremsdruck der Bremse erhöhen kann.

Unter der gleichen Bedingung wie oben, wenn der Strom an das Solenoidven­ til S1 angelegt ist, wird das Zuführen und Abführen des Bremsöls in dem Bremszylinder abgeschnitten, wodurch der Bremsdruck der gleiche bleibt, wie derjenige, gerade vor einem Betreiben des Solenoidventils S1. Wenn jedoch der Strom gleichzeitig an beide Solenoidventile S1 und S2 gelegt wird, wird das Solenoidventil S1 geschlossen und das mit dem Einlaß der Hydraulikpumpe 4 verbundene Solenoidventil S2 geöffnet, wodurch das Bremsöl des Bremszylinders 2 durch die Hydraulikpumpe 4 abgesaugt wird, und darauffolgend wird der Bremsdruck schnell verringert.

Die Konstruktion eines solchen 2-Tor/2-Positionsmodus ist relativ einfach, was ein Vorteil dieses Modus sein kann, da jedes der Solenoidventile S1 und S2 nur eine Öffnungs- und Verschließfunktion hat. Andererseits sind für jede Bremse jeden Rads zwei Solenoidventile notwendig, was ein Nachteil diese Modus ist, wodurch die Anzahl der verwendeten Solenoidventile ansteigt.

Andererseits wird in dem Fall einer Verwendung des letzteren 3-Tor/3-Positions- Solenoidventils S3, wenn der Strom, dessen Betrag auf zwei Schritte eingestellt ist, nicht an das Solenoidventil S3 angelegt ist, der Bremsdruck sich durch Verbinden des Tors P der Auslaßseite der Pumpe 4 mit dem Tor A der Seite des Bemszylinders 2 erhöhen, und wenn der um einen Schritt geringere Strom an das Solenoidventil S3 angelegt ist, werden alle Fluiddurchgänge zwischen der Hydraulikpumpe 4 und dem Bremszylinder 2 abgeschnitten, und der Bremsdruck wird konstant gehalten, und wenn der um zwei Schritte höhere Strom angelegt ist, wird der Bremsdruck durch Verbinden des Tors A der Seite des Bremszylinders 2 mit dem Tor T der Einlaßseite der Pumpe 4 verringert. Da diese Betriebsart dem Rad ermöglicht, durch Verwenden nur eines Solenoidventils auf drei Richtungen umzustellen, gibt es den Vorteil eines Verringerns der Anzahl der verwendeten Solenoidventile.

Bei dem 3-Tor/3-Positions-Solenoidventils 20, das bei einem solchen herkömmlichen Bremssystem benutzt wird, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, ist jedoch das eine Ende eines Druckkolbens 22, der in einem Zylinder 21 angeordnet ist, federnd mit einer Feder 23 angeordnet, wobei der Druckkolben 22 zwei Tellerventile bzw. auf- und abgehende Ventile 25a und 25b enthält, die durch eine Feder 24 mit einer schwächeren Federkraft als jener der Feder 23 federnd angeordnet sind, und wenn der Strom nicht an eine Solenoidventilspule 26 angelegt ist, wird der Druckkolben 22 durch die Elastizität der Feder 23 um einen konstanten Weg zur rechten Seite bewegt, so daß in regelmäßigen Intervallen ein Luftloch G zwischen einem Joch 27 und dem Druckkolben 22 erhalten wird, und ein Fluiddurchgang 28b der Seite des Tors T wird durch das Tellerventil 25b in dem Druckkolben 22 geschlossen, und der Fluiddurchgang 28a der Seite des Tors P, die gegenüberliegt, wird geöffnet, wodurch das Bremsöl dem Bremszylinder 2 zugeführt wird, wie oben beschrieben ist, und bei einer derartigen Bedingung, wenn der konstante Strom der ersten Stufe zu der Solenoidspule 26 fließt, wird die Feder 23 in die Seite des Tors P des Fluiddurchgangs 28 gedrückt, und zwar durch die Magnetkraft, die bei dem Luftloch G aufgetreten ist, so daß der Druckkolben 22 um einen vorbestimmten Weg auf die linke Seite bewegt wird, wodurch die Seite des Tors A des Fluiddurchgang 28a durch eine Seite des Tellerventils 25a geschlossen wird, und als eine Folge davon wird der Bremsdruck des Bremszylinders beibehalten, so daß alle Fluiddurchgänge 28a, 28b und 28c der jeweiligen Tore P, T und A geschlossen werden.

Weiterhin steht, wenn ein Strom der zweiten Stufe, die einen höheren Pegel hat, an die Solenoidspule 26 angelegt wird, der Druckkolben 22 völlig mit dem Joch 27 in Verbindung, und zwar durch die Magnetkraft, die an dem Luftspalt G zwischen dem Joch 27 und dem Druckkolben 22 aufgetreten ist. Zur gleichen Zeit ist die Seite des Tors T des Fluiddurchgangs 28b geöffnet, und als ein Ergebnis wird das Bremsöl, das durch den Fluiddurchgang 28c der Seite des Tors A eingeführt worden ist, auf den Fluiddurchgang 28b des Tors T übertragen, so daß der Bremsdruck der auf den Bremszylinder 2 ausgeübt wird, verringert wird.

Jedoch muß ein solches herkömmliches 3-Tor/3-Positionsventil, um Vertiefungen 22a und 22b zum Begrenzen der Bewegungsbreite zwischen beiden Tellerventilen 25a und 25b zu schaffen, eine genaue Arbeitsweise haben, da der Betrieb des Druckkolbens 22 mit drei Stufen, die wie oben beschrieben aufeinanderfolgen, um eine sehr kleine Entfernung in dem Bereich des Luftspalts G zwischen dem Druckkolben 22 und dem Joch 27 zu erhalten. Wenn der an die Solenoidspule 26 angelegte Strombetrag nicht exakt mit dem erforderlichen Betrag des Grundstroms übereinstimmt, muß man befürchten, daß eine fehlerhafte Arbeitsweise auftreten kann, und es ist ein Problem, daß ein Austreten des Öls durch ein Abscheiden der Tellerventile 25a und 25b von einer Hochdruckseite auf eine Niedrigdruckseite auftreten kann.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solenoidventil zum Steuern des Bremsdrucks des Antiblockier-Bremssystems zu schaffen, das von den obengenannten Problemen befreit ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solenoidventil zum Steuern des Bremsdrucks des Antiblockier-Bremssystems zu schaffen, das aus zwei Druckkolben mit Ventilstößeln an beiden Seiten des Jochs ausgebildet sein kann, die in dem Mittelteil der Zylinderkammer angeordnet sind, wobei der eine Druckkolben und das Verbindungsteil der Pumpenseite jeweils ein kugelförmiges Rückschlagventil zum Öffnen und Schließen durch seitliche Ventilstößel aufweist, wodurch, da ein Fluiddurchgang zwischen allen Toren abgeschnitten ist, die Sorge von ausfließendem Öl völlig beseitigt wird, und ein Richtungswechsel des Druckkolbens zum Öffnen und Schließen eines Ventils schnell und genau geschaffen wird.

Das Solenoidventil der vorliegenden Erfindung, durch das die voranstehenden Aufgaben gelöst werden, und weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungs­ möglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist ein allgemeines Diagramm des Antiblockier-Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; wobei

Fig. 1A ein Diagramm des Bremssystems ist, das zwei 2-Tor/2-Positionsventile verwendet, und

Fig. 1B ein Diagramm des Bremssystems ist, das ein 3-Tor/3-Positionsventil verwendet;

Fig. 2 zeigt Längsschnitte und Schemaansichten der Konstruktion und des Betriebs eines 3-Tor/3-Positionsventils gemäß der vorliegenden Erfindung; wobei

Fig. 2A eine Funktionsansicht und eine Schemaansicht des Zustandes ist, bei dem der Strom nicht an die Solenoidspule angelegt ist,

Fig. 2B eine Funktionsansicht und eine Schemaansicht des Zustandes ist, bei dem ein geringer Strom an die Solenoidspule angelegt ist, und

Fig. 2C eine Funktionsansicht und eine Schemaansicht des Zustandes ist, bei dem ein höherer Strom an die Solenoidspule angelegt ist; und

Fig. 3 ist ein Längsschnitt und eine Schemaansicht des Aufbaus eines 3-Tor/3- Positionsventils nach dem Stand der Technik.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2C weist ein Solenoidventil der vorliegenden Erfindung ein Joch 12 zum Erzeugen einer magnetischen Anziehungs­ kraft in Antwort auf einen Strom auf, der an eine Solenoidspule 11 angelegt ist, die an einem inneren Mittelteil eines hohlen Rohrs vorgesehen ist, das mit Verbindungstoren P und T für einen Auslaß und einen Einlaß einer Hydraulikpum­ pe 4 ausgestattet ist, einen Zylinder 13 mit einem Verbindungstor A, das mit einem Bremszylinder 2 an der Umgebungswand des hohlen Rohrs benachbart zu dem Verbindungstor P der Auslaßseite verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Druckkolben 14 und 15 mit Ventilstößeln 14a und 15a an den Mittelteil eines hohlen Körpers, die an beiden Seiten des Jochs 12 angeordnet sind, um unabhängig voneinander in Antwort auf die Intensität der magnetischen Anziehungs­ kraft betrieben zu werden, die bei dem Joch 12 erzeugt ist, und ein erstes und ein zweites Rückschlagventil 16 und 17, die jeweils an den inneren Seiten des Verbindungstors P und des ersten Druckkolbens 14 angeordnet sind, um eine Verbindungsöffnung 12a zu öffnen oder zu schließen, die an dem Mittelteil des Jochs 12 und dem Verbindungstor P der Auslaßseite der Hydraulikpumpe ausgebildet ist.

Der Zylinder 13 ist durch ein Ventilblatt 12b bestimmt, das an einer Rück­ schlagkugel 17a des zweiten Rückschlagventils 17 anliegt, das in dem ersten Druckkolben 14 an der einen Seite der Öffnung 12a enthalten ist, die in dem Mittelteil des Jochs 12 gebildet ist.

Der erste und der zweite Druckkolben 14 und 15, die an beiden Seiten des Jochs 12 des Zylinders 13 angeordnet sind, zentrieren das Joch 12 in seinem mittleren Teil und sind durch die Feder 17b des zweiten Rückschlagventils 17 nach außen fedrnd angeordnet, das in dem ersten Druckkolben 14 angeordnet ist, und durch die Feder 15b in dem zweiten Druckkolben 15, und danach werden sie geregelt, wobei sie sich durch jeden Stoppring 18a und 18b nach außen bewegen, die an beiden Seiten in dem Zylinder 13 angeordnet und in einer vorbestimmten Entfernung beabstandet sind, wodurch die Luftspalte G1 und G2 jeweils eine unterschiedliche Größe haben, d. h. eine enge und eine weite Breite wird zwischen dem Mitteljoch 12 und dem ersten und dem zweiten Druckkolben 14 und 15 an beiden Seiten davon erhalten.

Darüber hinaus ist das eine Ende der Ventilstößel 14a und 15a an den oben genannten ersten und zweiten Druckkolben 14 und 15 angeordnet, die an Stützteilen 14c und 15c befestigt sind, die jeweils in dem mittleren Teil des äußeren Endes jedes Druckkolbens 14 und 15 angeordnet sind, und der obere Teil jedes Ventilstößels 14a und 15a ist in den Öffnungen 16b und 12a angeordnet, die an dem ersten Rückschlagventil 16 und dem Joch 12 gebildet sind, wodurch ein Öffnen und Schließen des ersten und des zweiten Rückschlagventils 16 und 17 gemäß einer Bewegung jedes Druckkolbens 14 und 15 erfolgt.

Andererseits ist die Rückschlagkugel 16a, die in das Ventilblatt 16d und die Öffnung 16b des ersten Rückschlagventils 16 eingesetzt ist, innerhalb der Innenseite des Verbindungstors A des Bremszylinders 2 angeordnet, und die Elastizität der Feder 16c, die die Rückschlagkugel 16a federnd stützt, ist kleiner als die der Feder 17b des zweiten Rückschlagventils 17, das in dem ersten Druckkolben 14 enthalten ist.

Die Bedienungswirkung des Solenoidventils der vorliegenden Erfindung, wie sie oben aufgebaut ist, ist wie folgt:

Fig. 2A zeigt den Zustand, daß überhaupt kein Strom zu der Solenoidspule 11 fließt, wobei der erste und der zweite Druckkolben 14 und 15, die das Joch 12 zentrieren, durch die Federkraft der Feder 14b und 15b nach außen bewegt werden, die darin angeordnet sind, und es sind auch die Luftspalte G1 und G2 mit einer engen und einer breiten Weite zwischen dem Joch 12 und sowohl dem ersten als auch dem zweiten Druckkolben 14 und 15 bestimmt, der Ventilstößel 14a des ersten Druckkolbens drückt die Rückschlagkugel 16a des ersten Rückschlagventils 16 so, daß das Ventilblatt 16d und die Öffnung 16b geöffnet werden, und die Rückschlagkugel 17a des zweiten Rückschlagventils 17, das in dem ersten Druckkolben 14 angeordnet ist, wird mit dem Ventilblatt 12b des Jochs 12 so kontaktiert, daß die Öffnung 12a geschlossen wird.

Demgemäß wird in einem solchen Zustand, da das Verbindungstor A, das mit dem Bremszylinder 2 verbunden ist, mit dem Verbindungstor P in Verbindung gebracht wird, das mit dem Auslaß der Hydraulikpumpe 4 in Verbindung steht, und das Verbindungstor T, das mit dem Einlaß der Hydraulikpumpe 4 in Verbindung steht, abgeschnitten wird, das von der Hydraulikpumpe 4 abgegebene Bremsöl dem Bremszylinder 2 zugeführt, wodurch der Bremsdruck der Bremse ansteigt.

In einem solchen Zustand, wenn ein geringerer Strom der ersten Stufe in die Solenoidspule 11 fließt, wird der erste Druckkolben 14, der den Luftspalt G1 benachbart zu dem Joch 12 hält, durch die Magnetkraft, die an dem Joch 12 des Zylinders 13 erzeugt ist, wie es in der Fig. 2B gezeigt ist, auf die rechte Seite bewegt, das rechte Ende des ersten Druckkolbens mit dem Joch 12 kontaktiert und bewegt sich dann in gleicher Richtung wie der Ventilstößel 14a, der an dem Stützteil 14c des Druckkolbens befestigt ist, so daß die Öffnung 16b mittels der Rückschlagkugel 16a des ersten Rückschlagventils 16 eng abgeschlossen wird, das durch den Ventilstößel 14a heruntergedrückt wird.

Demgemäß wird in einem solchen Zustand, da das Verbindungstor P der Auslaßseite der Hydraulikpumpe 4 und das Verbindungstor T der Einlaßseite gleichzeitig abgeschnitten werden, der an den Bremszylinder 2 angelegte Bremsdruck konstant gehalten.

Andererseits drückt in einem solchen Zustand wie oben, wenn ein Strom der zweiten Stufe, die einen höheren Pegel aufweist, an die Solenoidspule 11 angelegt ist, der zweite Druckkolben 15 die Feder 15b nach unten, und er wird dann auf die linke Seite bewegt, so daß das linke Ende des zweiten Druckkolbens 15 mit dem Joch 12 kontaktiert wird, und zwar zu der gleichen Zeit, und die Öffnung 12a wird geöffnet, wodurch der Ventilstößel 15a nach unten auf die Rück­ schlagkugel 17a des zweiten Rückschlagventils 17 gedrückt wird, das die Öffnung 12a des Jochs 12 fest abschließt, und somit werden das Verbindungstor A der Seite des Bremszylinders 2 und das Verbindungstor T der Einlaßseite der Hydraulikpumpe 4 miteinander verbunden, wodurch eine Verringerung des Bremsdrucks erzielt wird, der an dem Bremszylinder 2 angelegt ist.

Wie oben beschrieben ist, schafft die vorliegende Erfindung ein 3-Tor/3-Positions­ solenoidventil zum elektrischen Steuern des Bremsdrucks des Antiblockier- Bremssystems für einen Kraftwagen, das Joch, das die Magnetkraft durch den Strom erzeugt, der an die Solenoidspule angelegt ist, wobei das Joch in der Mitte des inneren Teils des Zylinders angeordnet ist, und dann sind zwei Druckkolben an beiden Seiten des Jochs angeordnet, zwei Rückschlagventile sind an dem Verbindungsteil angeordnet und bilden eine Verbindung mit dem einen Druckkol­ ben und dem Auslaß der Hydraulikpumpe, wobei das Rückschlagventil gemäß dem Betrieb der Druckkolben derart geöffnet und geschlossen wird, daß zwei Druckkolben gemäß der Größe des Strombetrags unabhängig betrieben werden, der an eine Solenoidspule angelegt ist, wobei die gesamte Konstruktion des Ventils einfach ist und seine Teile leicht maschinell hergestellt und zusammengebaut werden können, wodurch die Produktivität verbessert wird und die Produktions­ kosten verringert werden. Und, wenn der Durchgang zwischen jedem der Tore abgeschnitten ist, wird ein Ölaustritt von der Hochdruckseite zu der Niedrig­ druckseite überhaupt nicht auftreten, die Richtungsänderung des Druckkolbens zum Öffnen und zum Schließen des Ventils kann schnell und genau erreicht werden, wodurch bewirkt wird, daß die Zuverlässigkeit des Ventils verbessert wird.

Claims (3)

1. Solenoidventil zum Steuern eines Bremsdrucks eines Antiblockier-Bremssystems für einen Kraftwagen, das aufweist:
einen Zylinder, in dem ein Joch zum Erzeugen einer magnetischen Anzie­ hungskraft in Antwort auf einen Strom, der an eine Solenoidspule angelegt ist, in dem Mittelteil in dem Inneren eines hohlen Rohrs angeordnet ist, das an seinen beiden Enden Einlaß- und Auslaßseiten-Verbindungstore aufweist, und ein Bremszylinder-Seiten-Verbindungstor, das an der Umfangswand eines rohrförmigen Körpers benachbart zu dem Auslaßseiten-Verbindungstor gebildet ist;
einen ersten und einen zweiten Druckkolben, die mit Ventilstößeln einer vorbestimmten Länge an den Mittelteilen zylindrischer Körper versehen sind, die durch Federn federnd gestützt sind und an beiden Seiten des Jochs angeordnet sind, um unabhängig betrieben zu werden, und zwar in Ab­ hängigkeit von der Größe der magnetischen Anziehungskraft, die bei dem Joch erzeugt ist; und
ein erstes und ein zweites Rückschlagventil, die jeweils in dem Auslaßseiten- Verbindungstor und dem ersten Druckkolben angeordnet sind, um das Auslaßseiten-Verbindungstor und die Öffnung, die in dem Mittelteil des Jochs bestimmt ist, zu öffen und zu schließen, wodurch ein unabhängiges Betreiben der zwei Druckkolben mittels der einen Solenoidspule erfolgt, so daß eine Richtungsänderung des 3-Tor/3-Positionssystem möglich sein kann.

2. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Federkraft der Feder, die eine Rück­ schlagkugel des zweiten Rückschlagventils und des ersten Druckkolbens federnd stützt, stärker ist, als jene der Feder, die eine Rückschlagkugel des ersten Rückschalgventils stützt.

3. Ventil nach Anspruch 1, wobei der erste Druckkolben, der an einer Seite des Jochs des Zylinders angeordnet ist, einen Luftspalt einer vorbestimmten Breite aufweist, und ein Luftspalt, der größer ist als der Luftspalt, wird zwischen dem zweiten Druckkolben und dem Joch erhalten.