DE69003949T2

DE69003949T2 - Differenzdruckpendelventil.

Info

Publication number: DE69003949T2
Application number: DE90913087T
Authority: DE
Inventors: Jay Hendershot
Original assignee: AlliedSignal Inc
Current assignee: Robert Bosch Technology Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2010-08-31
Also published as: JPH05500345A; EP0494161A1; DE69003949D1; US4936334A; EP0494161B1; CA2066269A1; WO1991004896A1; AU6296090A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Differenzdruckwechselventil und insbesondere ein Differenzdruckwechselventil zur Verwendung in einem adaptiven Bremssystem.
Ein Bremssystem mit einem Wechselventil ist aus DE-A-25 57 347 bekannt. Viele adaptive Bremssysteme sind für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen worden. Es ist bei manchen adaptiven Bremssystemen wünschenswert, den Hauptbremszylinder vom hydraulischen Bremskreis abzusperren, wenn das adaptive Bremssystem in Betrieb ist. Eine solche Absperrung verhindert die Weiterleitung von hohen Druckschwankungen im Bremssystem zum Hauptbremszylinder, was sich über das Bremspedal beim Fahrer bemerkbar macht. Eine Möglichkeit zum Absperren des Hauptbremszylinders ist die Verwendung eines Wechselventils. Es ist sehr wünschenswert, daß ein solches Wechselventil einfach herstellbar und kostengünstig ist und außerdem getrennt vom zugehörigen Magnetventil im adaptiven Bremssystem angeordnet werden kann. Für das Wechselventil ist es vorteilhaft, wenn es in beliebigen adaptiven Bremssystemen verwendbar ist, die von einer Wechselventileinbauöffnung Gebrauch machen und beim adaptiven Bremsen den Hauptbremszylinder absperren sollen.
Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckwechselventil mit einem Ventilgehäuse, das eine abgestufte Bohrung mit einem Abschnitt verringerten Durchmessers und einem Abschnitt größeren Durchmessers aufweist, wobei der Abschnitt verringerten Durchmessers erste und zweite Öffnungen besitzt, mit einem in der Bohrung angeordneten und mit verringerten und vergrößerten Enden zur Aufnahme in den Abschnitten verringerten und vergrößerten Durchmessers der gestuften Bohrung versehenen Ventilglied, das einen durchgehenden Längskanal aufweist, wobei das vergrößerte Ende des Ventilgliedes dichtend den Abschnitt vergrößerten Durchmessers der Bohrung erfaßt, um sowohl eine erste Kammer zwischen dem vergrößerten Ende des Ventilgliedes und einem Ende der Bohrung als auch eine zweite Kammer zwischen dem vergrößerten Ende des Ventilgliedes und einer Bohrungsschulter zwischen den Abschnitten vergrößerten und verringerten Durchmessers der abgestuften Bohrung zu bilden, wobei die zweite Kammer mit Federmittel versehen ist, die das Ventilglied von dem Abschnitt verringerten Durchmessers der abgestuften Bohrung weg beaufschlagen, und mit einer vierten Öffnung, die mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt verringerten Durchmessers eine dritte Öffnung derart aufweist, daß der über den Kanal in der ersten Kammer herrschende Strömungsmitteldruck eine Druckdifferenz an dem Wechselventil hervorruft und das Ventilglied entgegen der Kraft der Federmittel und dem Druck in der zweiten Kammer derart verschoben wird, daß das verringerte Ende des Ventilgliedes in Anlage an das zugehörige Ende der Bohrung gerät und die erste Öffnung gegenüber der zweiten und dritten Öffnung absperrt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Differenzdruckwechselventil der Erfindung mit einer getrennt vom Ventilglied angeordneten Drossel;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines Wechselventils mit einem mit Drosseln versehenen Einsatz für das Wechselventil;
Fig. 3 eine Endansicht des in Fig. 2 dargestellten Drosseleinsatzes;
Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform eines Drosseleinsatzes für Fig. 2;
Fig. 5A eine schematische Darstellung eines Wechselventils mit einem Drosselkanal;
Fig. 5B eine Stirnansicht der Fig. 5A;
Fig. 6A eine andere Ausführungsform eines Wechselventils mit einem ringförmigen Drosselkanal und
Fig. 6B einen Ansatz zur Verwendung mit einem Ventilglied der Fig. 6A.
Fig. 1 zeigt ein Differenzdruckwechselventil 10 mit einem Ventilgehäuse 12, in dem eine abgestufte Bohrung 14 sitzt. Diese hat einen Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers und einen Abschnitt 18 verkleinerten Durchmessers. Der Abschnitt 18 verringerten Durchmessers steht in Verbindung mit einer ersten Öffnung 20, die an einen Hauptbremszylinder angeschlossen ist (nicht gezeigt), während eine zweite Öffnung 22 an ein Magnetventil (nicht dargestellt) eines adaptiven Bremssystems zum Druckauf- und -abbau und eine dritte Öffnung 24 an einen Speicher/Pumpe (nicht dargestellt) des adaptiven Bremssystems angeschlossen ist. Die Öffnung 24 besitzt eine Drossel 26. Der Abschnitt verringerten Durchmessers hat ferner ein nachgiebiges Bauteil 28 mit einer zentralen Öffnung 30 zur Verbindung mit der ersten Öffnung 20. Innerhalb der abgestuften Bohrung 14 ist ein Ventilglied 40 angeordnet, das ein vergrößertes Ende 42 und ein verringertes Ende 44 aufweist, das einen Endabschnitt 46 mit einem weiter verringerten Durchmesser besitzt. Das Ventil 40 hat ferner einen durchgehenden Längskanal 48. Das vergrößerte Ende 42 bildet mit dem Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers eine erste Kammer 50 und das vergrößerte Ende 42 und die Schulter 17 zwischen dem Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers und dem Abschnitt 18 verringerten Durchmessers bildet eine zweite Kammer 60. In die zweite Kammer 60 mündet eine vierte Öffnung 70, so daß in ihr der an der zugehörigen Radbremse (nicht dargestellt) auftretende Druck herrscht. Federmittel 80 sind in der zweiten Kammer 60 zwischen der Schulter 17 und einer Schulter 43 des Ventils 40 angeordnet, um das Ventil 40 von der ersten Öffnung 20 weg zu beaufschlagen. Das Ventilglied 40 besitzt Dichtungen 41 und 45 am Umfang, die an Wandungen der abgestuften Bohrung 14 anliegen und eine Abdichtung bewirken.
Das Wechselventil 10 in Fig. 1 arbeitet beim normalen und beim adaptiven Bremsen wie folgt. Der Hauptzylinderdruck beaufschlagt über die erste Öffnung 20 den Abschnitt 18 verringerten Durchmessers und über die zweite Öffnung 22 die angeschlossene Bremse(n). Der Druck gelangt durch die zentrale Öffnung 30 im nachgiebigen Bauteil 28. Der Hauptzylinderdruck beaufschlagt auch die erste Kammer 50 über den Längskanal 48. Der an dem Radbremszylinder (nicht gezeigt) herrschende Bremsdruck wird zur dritten Kammer 60 über die vierte Öffnung 70 zurückgeführt. Damit erhält das Ventilglied 40 eine Druckdifferenz. Der über die vierte Öffnung 70 auftretende Bremsdruck zusammen mit der Vorspannkraft der Federmittel 80 hält das Ventilglied 40 beim normalen bzw. nicht adaptiven Bremsen offen.
Bei einem scharfen Bremsvorgang beaufschlagt der im Hauptzylinder erzeugte Druckanstieg das Ende 44 verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 40. Die am verringerten Ende 44 erzeugte Kraft, der Druck in der Kammer 60 und die Vorspannkraft der Feder 80 wirken gegen den Druck in der Kammer 50 und halten das Ventilglied 40 in der in Fig. 1 dargestellten offenen Lage, in der ein normales Bremsen erfolgen kann.
Für das adaptive Bremsen erhält die zweite Kammer 60 über die vierte Öffnung 70 den herabgesetzten Bremsdruck. Gleichzeitig wird der an der ersten Öffnung 20 auftretende Hauptzylinderdruck über den Längskanal 48 in die erste Kammer 50 übertragen und beaufschlagt das vergrößerte Ende 42 des Ventilgliedes 40. Die Bremsdruckdifferenz zwischen den Kammern 50 und 60 resultiert in einer Differenzdruckkraft am Ventilglied 40, welche die Vorspannkraft der Feder 80 überwindet und das Ventilglied 40 in die geschlossene Lage umschaltet, in der der Abschnitt 46 verringerten Durchmessers in Anlage an das Bauteil 28 gelangt. Damit wird die erste Öffnung 20 gegenüber der zweiten und dritten Öffnung 22, 24 abgesperrt. Somit wird der von dem Speicher/Pumpe des adaptiven Bremssystems erzeugte Druck an der Öffnung 24 und über die Drossel 26 sowie um den Endabschnitt 46 verringerten Durchmessers des Ventilgliedes 40 herum zur zweiten Öffnung 22 übertragen. Die erste, an den Hauptzylinder angeschlossene Öffnung 20 ist gegenüber dem in der dritten Öffnung 24 übertragenen Druck abgesperrt. Der von dem Speicher/Pumpe erzeugte Druck wird an der Drossel 26 eingestellt. Nach dem Nachlassen des Hauptzylinderdrucks und Beenden des adaptiven Bremsvorgangs kehrt das Ventilglied 40 infolge der Differenzdruckkraft am vergrößerten Ende 42 des Ventilgliedes 40 zusammen mit der Vorspannkraft der Feder 80 in die offene, in Fig. 1 dargestellte Lage zurück. Die Druckdifferenz wird erzeugt durch den die erste Kammer 50 beaufschlagenden Hauptzylinderdruck und den über die vierte Öffnung 70 die zweite Kammer 60 beaufschlagenden, eingefangenen Radbremszylinderdruck.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung des Differenzdruckwechselventils der Erfindung. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen in Fig. 2 versehen. Der Abschnitt 18 vergrößerten Durchmessers der abgestuften Bohrung 14 hat einen Blendeneinsatz 90. Der Blendeneinsatz 90 (Fig. 3) hat mehrere radiale Blenden 92, die in eine Ringnut 94 münden, die um die zentrale Öffnung 96 herum angeordnet ist, die in die erste Öffnung 20 mündet. Wenn sich also das Ventilglied 40 nach unten infolge des Differenzdruckes bewegt, so liegt das Ventilgliedende 47 am Blendeneinsatz an und sperrt die erste Öffnung 20 gegen die zweite und dritte Öffnung 22, 24 ab. Druck in der dritten Öffnung gelangt zur zweiten Öffnung 22 über die radialen Blenden 92 und die Ringnut 94. Die Ausführung in Fig. 2 zeigt Mittel für ein Blendenbauteil, das in der abgestuften Bohrung 14 des Differenzdruckwechselventils und nicht im Zusammenhang mit der dritten Öffnung 24 angeordnet ist. Das Wechselventil der Fig. 2 arbeitet genauso wie das in Fig. 1 dargestellte Wechselventil. Außerdem werden die Blenden 92, 94 nicht dauernd durch Verunreinigungen blockiert. Wird ein adaptiver Bremsvorgang beendet und der Hauptzylinderdruck abgebaut, so daß das Ventilglied 40 in die offene Lage als Ergebnis des verringerten Druckes in der ersten Kammer 50 und des eingefangenen Radbremszylinderdruckes in der Kammer 60 zurückkehrt, so werden die Drücke an der dritten Öffnung 24 und zweiten Öffnung 22 abgebaut zum Hauptzylinder über die erste Öffnung 20, wenn das Ventilglied 40 öffnet. Die Strömung zurück zum Hauptzylinder über die erste Öffnung 20 spült die Blende und entfernt Verunreinigungen.
Fig. 4 zeigt eine geänderte Ausführung des Blendeneinsatzes zur Verwendung des in Fig. 2 gezeigten Wechselventils. Der Blendeneinsatz 190 hat einen einzigen Blendenkanal 192, der sich im wesentlichen über den Einsatz 190 erstreckt und radial zur zentralen Öffnung 196 beabstandet ist. Der Einsatz 190 kann auch mehr als einen Blendenkanal 192 besitzen und eine entsprechend geformte und angebrachte Blende kann im Ventilgliedende 47 vorgesehen sein.
Fig. 5A und 5B zeigen ein abgeändertes Wechselventil 140, das erfindungsgemäß Verwendung finden kann. Anstelle eines Blendeneinsatzes im Abschnitt verringerten Durchmessers der abgestuften Bohrung oder einer Blende in der dritten Öffnung kann eine Blende im Wechselventil 140 vorgesehen sein. Das Wechselventil 140 hat einen verringerten Abschnitt 144 mit einem Blendenkanal 142 im wesentlichen von einer zur anderen Seite. Wie der Schnitt in Fig. 5B zeigt, ist der Blendenkanal 142 radial gegenüber dem zentralen Längskanal 148 versetzt. Um sicherzustellen, daß der Blendenkanal 142 so fluchtet, daß Strömungsmittel zwischen der zweiten und dritten Öffnung 22, 24 strömt, hat das Ventilglied 140 einen Vorsprung 143, der einen entsprechend gestalteten Seitenschlitz (nicht gezeigt) in der abgestuften Bohrung 14 erfaßt. Die Verlängerung 143 in dem Seitenschlitz vermittelt die richtige Ausrichtung des Ventilgliedes 140, so daß der Blendenkanal 142 die zweite und dritte Öffnung verbindet.
Die Fig. 6A und 6B zeigen eine weitere Ausführungsform des Wechselventils 240 zur Verwendung mit der Erfindung. Das Wechselventil 240 hat einen zentralen Kanal 248 und das verringerte Ende 244 hat eine äußere ringförmige Blendennut 242. Diese äußere ringförmige Blendennut 242 dient in Schließstellung des Wechselventilgliedes 240 zur Verbindung der zweiten und dritten Öffnung über das Ventil 240 herum. Die Blendennut 242 ist der Größe nach so gewählt, daß die Strömung gedrosselt wird. Ein nachgiebiges Sitzglied 228 mit einer zentralen Öffnung 230 liegt im Abschnitt 18 verringerten Durchmesser der abgestuften Bohrung 14, so daß das verringerte Ende 244 des Ventils 240 in dessen Schließstellung in Anlage gerät. Das erfindungsgemäße Druckdifferenzwechselventil eliminiert ein ansonsten erforderliches Absperrmagnetventil oder Rückschlagventil im adaptiven Bremssystem. Außerdem eliminiert das Umschalten des Ventilgliedes nach dem Abbau des Hauptzylinderbremsdruckes die ansonsten erforderlichen Druckabbaurückschlagventile, die normalerweise den Radbremszylinderdruck abbauen. Die Erfindung ermöglicht eine leichte Federvorspannung, da die Dichtungen 41 und 45 aus Teflon niedriger Reibung und nicht aus Gummi-O-Ringen bestehen, und ferner, weil das Wechselventil bei einem scharfen Bremsen nicht umschaltet und somit eine hohe Federkraft nicht erforderlich ist, die man normalerweise braucht, um dieses Umschalten zu verhindern. Das Ergebnis ist eine Empfindlichkeitssteigerung in der Betriebsweise des Ventils und ein Schutz gegen ungewünschtes Umschalten. Die Erfindung liefert ein Ventil, das verbesserte Umschalteigenschaften aufweist und mit dem andere Ventile des adaptiven Bremssystems in Wegfall geraten, wodurch. die Leistungsfähigkeit kostengünstiger, adaptiver Bremssysteme erhöht wird.

Claims

1. Differenzdruckwechselventil mit einem Ventilgehäuse (12), das eine abgestufte Bohrung (14) mit einem Abschnitt (18) verringerten Durchmessers und einem Abschnitt (16) größeren Durchmessers aufweist, wobei der Abschnitt (18) verringerten Durchzmessers erste (20) und zweite (22) Öffnungen besitzt, mit einem in der Bohrung (14) angeordneten und mit verringerten (40) und vergrößerten (42) Enden zur Aufnahme in den Abschnitten verringerten (18) und vergrösserten (16) Durchmessers der gestuften Bohrung (14) versehenen Ventilglied (40), das einen durchgehenden Längskanal (48) aufweist, wobei das vergrößerte Ende (42) des Ventilgliedes (40) dichtend den Abschnitt (16) vergrößerten Durchmessers der Bohrung (14) erfaßt, um sowohl eine erste Kammer (50) zwischen dem vergrößerten Ende des Ventilgliedes (40) und einem Ende der Bohrung (14) als auch eine zweite Kammer (60) zwischen dem vergrößerten Ende (42) des Ventilgliedes (40) und einer Bohrungsschulter (17) zwischen den Abschnitten vergrößerten (16) und verringerten Durchmessers (18) der abgestuften Bohrung (14) zu bilden, wobei die zweite Kammer (60) mit Federmittel (80) versehen ist, die das Ventilglied (40) von dem Abschnitt (18) verringerten Durchmessers der abgestuften Bohrung (14) weg beaufschlagen, und mit einer vierten Öffnung (70), die mit der zweiten Kammer (60) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (18) verringerten Durchmessers eine dritte Öffnung (24) derart aufweist, daß der über den Kanal (48) in der ersten Kammer (50) herrschende Strömungsmitteldruck eine Druckdifferenz an dem Wechselventil hervorruft und das Ventilglied (40) entgegen der Kraft der Federmittel (80) und dem Druck in der zweiten Kammer (60) derart verschoben wird, daß das verringerte Ende (44) des Ventilgliedes (40) in Anlage an das zugehörige Ende der Bohrung (14) gerät und die erste Öffnung (20) gegenüber der zweiten (22) und dritten (24) Öffnung absperrt.

2. Wechselventil nach Anspruch 1, mit einem Blendenmittel (26) in Verbindung mit der dritten Öffnung (24), so dar die erste Öffnung (20) abgesperrt wird und die Strömung über die dritte Öffnung (24) zur zweiten Öffnung (22) von dem Blendenmittel (26) gedrosselt wird, wenn das Ventilglied (40) in Anlage an das zugehörige Ende der abgestuften Bohrung (14) gelangt.

3. Wechselventil nach Anspruch 2, bei dem das verringerte Ende (44) des Ventilgliedes (40) einen Endabschnitt (46) mit einem noch weiter verringerten Durchmesser aufweist, so daß eine Strömung um das Ventilglied (40) und zwischen der dritten (24) und zweiten (22) Öffnung möglich ist.

4. Wechselventil nach Anspruch 3, bei dem der Abschnitt (18) verringerten Durchmessers der Bohrung (14) ein nachgiebiges Element (28) am zugehörigen Ende aufweist, an das das Ventilglied (40) abdichtend in Anlage gelangt.

5. Wechselventil nach Anspruch 1, bei dem das zugehörige Ende der abgestuften Bohrung (14) einen mit Öffnungen versehenen Blendeneinsatz (90,190) aufweist, der Blendeneinsatz (90,190) eine zentrische, mit dem Kanal (48) fluchtende zentrale Öffnung (96, 196) und seitliche Blendenmittel (92, 192) aufweist, derart, daß über die Blendenmittel (92, 192) Strömungsmittel zwischen der zweiten (22) und dritten (24) Öffnung austauschbar ist, wenn das Ventilglied (40) an dem Blendeneinsatz (90, 190) in Anlage gerät.

6. Wechselventil nach Anspruch 5, bei dem die Blendenmittel (92, 192) mehrere radiale Kanäle (92) aufweisen, die über eine ringförmige zentrische Nut (94) um die zentrale Öffnung (96) miteinander in Verbindung stehen.

7. Wechselventil nach Anspruch 5, bei dem die Blendenmittel (92, 192) einen Blendenkanal (192) quer am Blendeneinsatz (190) aufweisen und der Kanal gegenüber der zentralen Öffnung (196) radial versetzt angeordnet ist.

8. Wechselventil nach Anspruch 1, mit Blendenmittel (142, 242), die an einem Ende des verringerten Endes (144, 244) des Ventilglieds (140, 240) und dem zugehörigen Ende der abgestuften Bohrung (14) angeordnet sind.

9. Wechselventil nach Anspruch 8, bei dem die Blendenmittel (142) im verringerten Ende (144) des Ventilgliedes (140) angeordnet sind, die Blendenmittel (142) sich von einer zur anderen Seite des Ventilgliedes (140) erstrecken und radial zum Kanal (148) beabstandet sind, so daß Strömungsmittel zwischen der zweiten (22) und dritten (24) Öffnung austauschbar sind.

10. Wechselventil nach Anspruch 9, bei dem das zugehörige Ende der Bohrung (14) einen nachgiebigen Ventilsitz (228) aufweist, der eine zentrale Öffnung (230) hat und das Ventilglied (240) ferner eine äußere Ringnut (242) aufweist, die einen Strömungsmittelaustausch zwischen der zweiten (22) und dritten (24) Öffnung ermöglicht, wenn das verringerte Ende (244) des Ventilgliedes (240) in Anlage an das nachgiebige Bauteil (228) gerät.