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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Regelventil für ein Fahrzeugbremssystem
nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und
von einem Fahrzeugbremssystem nach der Gattung des unabhängigen
Patentanspruchs 10.
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Aus
dem Stand der Technik sind Fahrzeugbremssysteme bekannt, die verschiedene
Sicherheitssysteme, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS),
ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) usw. umfassen,
und verschiedene Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise eine
Antiblockierfunktion, eine Antriebsschlupfregelung (ASR) usw. ausführen.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 038 397 A1 wird beispielsweise
ein Fahrzeugbremssystem beschrieben, das einen Hauptbremszylinder, eine
Fluidsteuereinheit und vier Radbremsen umfasst, die jeweils einen
zugehörigen Radbremszylinder aufweisen. Jeweils zwei Radbremsen
sind einem Bremskreis zugeordnet, wobei jeder Bremskreis mit dem
Hauptbremszylinder verbunden ist. Die Fluidsteuereinheit umfasst
zur Bremsdruckmodulation für jeden Bremskreis eine Rückförderpumpe,
ein Umschaltventil, ein Ansaugventil und ein Regelventil, das in
eine Saugleitung zwischen der Rückförderpumpe
und dem Hauptbremszylinder eingeschleift ist. Die Rückförderpumpen
der beiden Bremskreise können beispielsweise als Kolbenpumpen
oder als Zahnradpumpen ausgeführt werden. Während
einer ESP-Regelung kann sich durch die offengeschalteten Ansaugventile
ein Bremsdruck von bis zu 140 bar einstellen, mit dem die Saugseite
der korrespondierenden Rückförderpumpe belastet
wird, wenn in das System eingebremst werden muss. Auch in einem teilaktiven
Systemzustand kann die Rückförderpumpe saugseitig
mit bis zu 140 bar beaufschlagt werden. Zudem kann es zu einem Vordruck
auf der Saugseite der Rückförderpumpe kommen,
wenn der Druck des Hauptbremszylinders über die offenen Umschaltventile
zu den Rückförderpumpen geleitet wird und dann
bis zu dem für die Regelung notwendigen Raddruck über
die entsprechende Rückförderpumpe verstärkt
wird. Bei einer Ausführung der Rückförderpumpen
als Kolbenpumpen kann dieser Hochdruck, der auf eine exzenterseitige
Dichtung der Rückförderpumpe wirkt, zu einem sehr
hohen Verschleiß, Extrusion und dadurch zu erhöhter
Leckage führen. Wenn als Rückförderpumpe
eine Zahnradpumpe verwendet wird, belastet dieser Hochdruck Weltendichtringe
der Rückförderpumpen was zu einer erhöhten
Reibung und ebenso wie bei der Kolbenpumpe zu einem erhöhten
Verschleiß der Dichtungen führen kann, wobei hochdruckbeständige Wellendichtringe
sehr teuer sind.
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Die
zusätzlichen in eine Saugleitung zwischen der entsprechenden
Rückförderpumpe und dem Hauptbremszylinder eingeschleiften
Regelventile dienen zur Begrenzung des wirksamen Drucks an der Saugseite
der korrespondierenden Rückförderpumpe, so dass
die entsprechende Rückförderpumpe saugseitig über
das jeweilige Regelventil oder das Ansaugventil mit dem Hauptbremszylinder
verbunden ist, d. h. das Regelventil ist zum Ansaugventil parallel
geschaltet und begrenzt den wirksamen Druck an der Saugseite der
Rückförderpumpe auf den vorgebbaren maximalen
Druckwert. Ein solches Regelventil weist einen Hauptbremszylinderanschluss,
einen Pumpenanschluss, einen druckentlasteten Anschluss zur Atmosphäre
und einen längsbeweglichen Kolben auf. Der längsbewegliche
Kolben ist als abgestufter Kolben ausgeführt, der zum druckentlasteten Anschluss
einen ersten Durchmesser aufweist und zum Pumpenanschluss einen
zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser größer
als der erste Durchmesser ausgeführt ist. Der Kolben ist zum
druckentlasteten Anschluss und zum Pumpenanschluss jeweils über
einen Dichtring gegen das Gehäuse abgedichtet. Ein Übergang
des Kolbens vom ersten auf den zweiten Durchmesser ist als Dichtkegel
ausgeführt, der mit einem Dichtsitz im Gehäuse
korrespondiert. Der längsbewegliche Kolben ist an der druckentlasteten
Seite von einer Stellfeder mit einer Federkraft beaufschlagt und
verbleibt in einem drucklosen Zustand in einer Ausgangstellung,
in welcher eine über eine Kolbenbohrung bestehende Fluidverbindung
zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss und dem Pumpenanschluss
vollständig freigegeben ist. Während eines ABS-Eingriffs
wird der Kolben von Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses mit
einem Druck beaufschlagt, der den Kolben gegen die Federkraft der
Stellfeder in Richtung des druckentlasteten Anschlusses bewegt.
Bei Erreichen des maximalen Druckwerts und der korrespondierenden
Anschlagstellung dichtet der Dichtkegel des Kolbens im Dichtsitz
des Gehäuses ab, und die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss
und dem Pumpenanschluss wird vom Kolben vollständig unterbrochen.
Dadurch wird der Zufluss vom Hauptbremszylinder zur Rückförderpumpe unterbunden
und die Fluidsteuereinheit kann in diesem Zustand eine ABS-Regelung
ausführen.
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Während
eines teilaktiven Zustands des Bremssystems wird der Kolben des
Regelventils von Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses mit einem
Druck beaufschlagt, der den Kolben gegen die Federkraft der Stellfeder
in Richtung des druckentlasteten Anschlusses bewegt, wobei die Fluidverbindung
zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss und dem Pumpenanschluss
durch die Kolbenbewegung reduziert wird. Bei Erreichen des maximalen Druckwerts
befindet sich der Kolben in der korrespondierenden Anschlagstellung,
in welcher die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss
und dem Pumpenanschluss durch den Kolben vollständig unterbrochen
ist. Dadurch wird ein weiterer Druckaufbau zur Rückförderpumpe
unterbunden. Fällt der aktuelle Druck im Regelventil unter den
maximalen Druckwert ab, dann bewegt die Federkraft der Stellfeder
den Kolben aus der Anschlagstellung in Richtung Ausgangsstellung,
wodurch die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss
und dem Pumpenanschluss wieder freigegeben wird. Damit ist sichergestellt,
dass sich der Druck in der Leitung zum Hauptbremszylinder aufbauen kann,
ohne den Druck in der Saugseite der Rückförderpumpe über
den vorgegebenen maximalen Druckwert ansteigen zu lassen. Während
eines ESP-Eingriffs verbleibt der Kolben des Regelventils in der
Ausgangstellung, wobei die Rückförderpumpe in
diesem Zustand über das Regelventil und das Ansaugventil
parallel Fluid ansaugt. Bei dem in der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 038 397
A1 beschriebenen Regelventil ist der Durchmesser des Kolbens, der über
den anstehenden Steuerdruck gegen die Rückstellfeder in
Schließrichtung bewegt wird, kleiner als der Durchmesser
des Dichtsitzes, der den Dichtkegel aufnimmt. Daher muss der Steuerdruck zur Betätigung
des Regelventils relativ hoch sein, wobei die Reibung der Dichtelemente
zu einer erhöhten Hysterese des Schließdrucks
führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Regelventil für ein Fahrzeugbremssystem
mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat
demgegenüber den Vorteil, dass ein Bereich eines druckentlasteten Anschlusses
mit einer Druckfeder zwischen einem Ventilsitz und einem mit einem
zweiten Fluidanschluss verbundenen Steuerraum angeordnet ist, welcher
durch einen Steuerkolben einer längsbeweglichen Steuerkolbeneinheit
begrenzt ist, wobei der im Steuerraum aufgebaute Druck gegen die
Federkraft der Druckfeder wirkt, und wobei ein wirksamer Durchmesser
des Steuerkolbens größer oder gleich als ein wirksamer
Durchmesser eines Schließelements ausgeführt ist,
das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um einen wirksamen Druck am
zweiten Fluidanschluss auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert
zu begrenzen und eine Fluidverbindung zwischen einem ersten Fluidanschluss
und dem zweiten Fluidanschluss freizugeben. Durch die erfindungsgemäße
Ausführung des Regelventils kann die Regelgüte
verbessert und ein erforderlicher Steuerdruck zur Betätigung
des Regelventils verringert werden. Die längsbewegliche
Steuerkolbeneinheit mit dem Schließelement wird im Bereich
des druckentlasteten Anschlusses von einer Druckfeder mit einer Federkraft
beaufschlagt, wobei in einer Ausgangstellung die Fluidverbindung
zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss
vollständig freigegeben ist. Das erfindungsgemäße
Regelventil kann beispielsweise in dem in der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 038 397
A1 beschriebenen Fahrzeugbremssystem die Funktion eines
Ansaugventils übernehmen und die Rückführungspumpe
in vorteilhafter Weise zusätzlich vor einem erhöhten Vordruck
auf der Saugseite schützen.
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Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Regelventils weisen in vorteilhafter
Weise einen geringen Strömungswiderstand und einen robusten Aufbau
auf. Der geringe Strömungswiderstand innerhalb des erfindungsgemäßen
Regelventils macht sich insbesondere bei hohen Viskositäten
bzw. tiefen Temperaturen positiv bemerkbar. Außerdem ist
der Aufbau des erfindungsgemäßen Regelventils
sehr robust und kann somit auch bei hohem Druck eingesetzt werden.
Der mechanische Aufbau des erfindungsgemäßen Regelventils
mit wenig Bauteilen und stabilem Aufbau ist zusätzlich
günstig in der Herstellung und einfach zu montieren. Der
erste Fluidanschluss ist beispielsweise als Hauptbremszylinderanschluss
ausgeführt, welcher mit einem Hauptbremszylinder im Fahrzeugbremssystem
gekoppelt ist, und der zweite Fluidanschluss ist beispielsweise
als Pumpenanschluss ausgeführt, welcher mit einer Rückförderpumpe
gekoppelt ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Fahrzeugbremssystem mit den
Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 umfasst einen
Hauptbremszylinder, eine Fluidsteuereinheit und mindestens eine
Radbremse, wobei die Fluidsteuereinheit zur Bremsdruckmodulation
der mindestens einen Radbremse in mindestens einem Bremskreis jeweils
ein Umschaltventil, ein Ansaugventil und eine Rückförderpumpe
umfasst. Das Ansaugventil des mindestens einen Bremskreises ist in
vorteilhafter Weise als erfindungsgemäßes oben beschriebenes
Regelventil ausgeführt, welches jeweils in einer Saugleitung
zwischen der korrespondierenden Rückförderpumpe
und dem Hauptbremszylinder eingeschleift ist. Somit übernimmt
das erfindungsgemäße Regelventil im Fahrzeugbremssystem in
vorteilhafter Weise die Funktion des Ansaugventils und schützt
die Rückförderpumpe zusätzlich vor erhöhtem
Vordruck auf der Saugseite. Durch die Begrenzung des wirksamen Drucks
an der Saugseite der Rückförderpumpe kann Verschleiß,
Reibung, Extrusion der Dichtungen in der Rückförderpumpe
reduziert werden, wodurch in vorteilhafter Weise auch eine Leckage
der Rückförderpumpe nach außen reduziert,
der Wirkungsgrad erhöht und die Lebensdauer der Rückförderpumpe
deutlich verlängert werden kann. Bei einer als Zahnradpumpe
ausgeführten Rückförderpumpe wird außerdem
ein teurer, komplexer und hochdruckbeständiger Wellendichtring
vermieden und es kann eine kostengünstige Wellendichtung
eingebaut werden.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Regelventils
für ein Fahrzeugbremssystem möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der zweite Fluidanschluss direkt oder über
mindestens einen Ausgleichskanal mit dem Steuerraum verbunden ist, wodurch
die Steuerkolbeneinheit im Hochdruckbereich in vorteilhafter Weise
druckausgeglichen ist, so dass das Ventil in vorteilhafter Weise
auch bei hohem Druck am ersten Fluidanschluss durch die Rückförderpumpe
gesteuert geöffnet werden kann. Der mindestens eine Ausgleichskanal
kann beispielsweise innerhalb der Steuerkolbeneinheit angeordnet
werden.
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In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelventils
ist der Steuerkolben über einen Steuerschieber mit dem
Schließelement gekoppelt, wobei der Steuerschieber den
zwischen dem Steuerkolben und dem Schließelement angeordneten
Bereich des druckentlasteten Anschlusses überbrückt.
Der Steuerschieber kann durch ein Führungselement geführt werden,
wobei eine Stangendichtung den Bereich des druckentlasteten Anschlusses
gegen den Fluidstrom zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten
Fluidanschluss abdichtet. Die Stangendichtung verhindert in vorteilhafter
Weise einen Austritt von Fluid in den Bereich des druckentlasteten
Anschlusses.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelventils
ist am Steuerkolben eine Dichtung angeordnet, welcher den Bereich
des druckentlasteten Anschlusses gegen den Steuerraum abdichtet.
Hierbei ist die Dichtung möglichst reibungsarm ausgeführt,
um die Gesamtfunktion des Regelventils sicherzustellen. Die Dichtung
ist beispielsweise als Kolbendichtung mit Spannelement oder als
Ringdichtung ausgeführt. Bei der Ausführung als
Kolbendichtung dienen das Spannelement und eine Ringdichtung zur
Befestigung der Kolbendichtung am Steuerkolben.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelventils
wirkt ein sich am ersten Fluidanschluss aufbauender Druck im Steuerraum
auf den Steuerkolben gegen die Federkraft der Druckfeder und bewegt
die Steuerkolbeneinheit mit dem Schließelement in Richtung
des Ventilsitzes, wobei die Fluidverbindung zwischen dem ersten
Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss durch die Bewegung
des mit dem Steuerkolben gekoppelten Schließelements reduzierbar
ist, wobei die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss
und dem zweiten Fluidanschluss bei dem vorgegebenen maximalen Druckwert
am zweiten Fluidanschluss durch eine Anschlagstellung des Schließelements
im Ventilsitz vollständig unterbrochen ist, und wobei die
Federkraft der Druckfeder den Steuerkolben aus der Anschlagstellung
wieder in Richtung Ausgangsstellung bewegt, wenn am zweiten Fluidanschluss
der aktuelle Druck unter den maximalen Druckwert abfällt.
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Durch
die Durchmesserverhältnisse und die Federkraft der Druckfeder
kann der maximale Druck im Steuerraum festgelegt werden. Dieser
maximale Druck kann beispielsweise auf einen Druckwert im Bereich
von 1 bis 10 bar, vorzugsweise auf 2 bar eingestellt werden. Um
die Durchmesser und die Federkraft möglichst klein zu halten,
sind die Dichtungen so ausgeführt, dass sie möglichst
wenig Reibung aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Regelventils.
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Regelventils.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Regelventils.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf 1 bis 3 verschiedene
Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Regelventils 1, 1', 1'' beschrieben.
Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
ist das Regelventil 1 in einem geöffneten Ausgangszustand
während eines Saugbetriebs einer nicht dargestellten Rückförderpumpe dargestellt.
Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
ist das Regelventil 1' in einem geschlossenen Zustand dargestellt.
Bei dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
ist das Regelventil 1'' ebenfalls in einem geschlossenen
Zustand dargestellt.
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Wie
aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weisen die
Regelventile 1, 1', 1'' jeweils einen
als Hauptbremszylinderanschluss ausgeführten ersten Fluidanschluss 4, 4', 4'',
einen als Pumpenanschluss ausgeführten zweiten Fluidanschluss 6, 6', 6'' und
einen druckentlasteten Anschluss 8, 8', 8'' zur
Atmosphäre auf. Zudem umfassen die Regelventile 1, 1', 1'' jeweils
ein Gehäuse 2, 2', 2'', welches
einen Ventilsitz 17, 17' mit einer Dichtfläche 17.1, 17' enthält.
Der Ventilsitz 17, 17', 17'' kann, wie
bei den dargestellten Ausführungsbeispielen als eingepresstes
Teil ausgeführt werden oder direkt als Kontur in das Gehäuse 2, 2', 2'' gefräst
werden.
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Wie
aus 1 weiter ersichtlich ist, weist das erste Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Regelventils 1 eine
längsbewegliche Steuerkolbeneinheit 10 mit einem
Schließelement 11.1 und einem Steuerkolben 12 auf,
der im Bereich 9 des druckentlasteten Anschlusses 8 von
einer Druckfeder 14 mit einer Federkraft beaufschlagt ist
und in der dargestellten Ausgangstellung eine Fluidverbindung zwischen
dem ersten Fluidanschluss 4 und dem zweiten Fluidanschluss 6 vollständig
freigibt. Das Schließelement 11.1 wirkt mit dem
Ventilsitz 17 zusammen, um einen wirksamen Druck am zweiten
Fluidanschluss 6 auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert
zu begrenzen. Erfindungsgemäß ist der Bereich 9 des
druckentlasteten Anschlusses 8 mit der Druckfeder 14 zwischen
dem Ventilsitz 17 und einem mit dem zweiten Fluidanschluss 6 verbundenen
Steuerraum 19 angeordnet, welcher durch den Steuerkolben 12 der längsbeweglichen
Steuerkolbeneinheit 10 begrenzt ist. Zudem wird der Steuerraum 19 durch
das Gehäuse 2 und einen verstemmten Deckel 18 begrenzt.
Der im Steuerraum 19 aufgebaute Druck wirkt gegen die Federkraft
der Druckfeder 14 und ein wirksamer Durchmesser D1 des
Steuerkolbens 12 ist größer oder gleich
als ein wirksamen Durchmesser D2 des Schließelements 11.1 ausgeführt.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Verbesserung
der Regelgüte bzw. eine Verringerung des Steuerdrucks zur
Betätigung des Regelventils 1. Des Weiteren ist
am Steuerkolben 12 eine als Kolbendichtung 13.1 ausgeführte
Dichtung 13 angeordnet, welche den Bereich 9 des druckentlasteten
Anschlusses 8 gegen den Steuerraum 19 abdichtet.
Die Kolbendichtung 13.1 ist durch ein Spannelement 13.2 und
eine Ringdichtung 13.3 am Steuerkolben 12 befestigt.
Zudem ist der Steuerkolben 12 über einen Steuerschieber 11 mit
dem Schließelement 11.1 gekoppelt, wobei der Steuerschieber 11 den
zwischen dem Steuerkolben 12 und dem Schließelement 11.1 angeordneten
Bereich 9 des druckentlasteten Anschlusses 8 überbrückt.
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Wie
aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der Steuerschieber 11 durch
ein Führungselement 15 geführt, das eine
Dichtungsaufnahme 15.1 zur Aufnahme einer als Ringdichtung
ausgeführten Stangendichtung 16 aufweist, um den
Bereich 9 des druckentlasteten Anschlusses 8 im
geschlossenen Zustand gegen den ersten Fluidanschluss 4 und
im geöffneten Zustand gegen den Fluidstrom zwischen dem
ersten Fluidanschluss 4 und dem zweiten Fluidanschluss 6 abzudichten.
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Wie
aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der zweite Fluidanschluss 6 über
einen innerhalb der Steuerkolbeneinheit 10 angeordneten
Ausgleichskanal 11.2 mit dem Steuerraum 19 verbunden.
Dadurch wirkt ein sich am ersten Fluidanschluss 4 aufbauender
Druck im Steuerraum 19 auf den Steuerkolben 12 gegen
die Federkraft der Druckfeder 14 und bewegt die Steuerkolbeneinheit 10 mit
dem Schließelement 11.1 in Richtung des Ventilsitzes 17,
wobei die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 4 und
dem zweiten Fluidanschluss 6 durch die Bewegung des mit
dem Steuerkolben 12 gekoppelten Schließelements 11.1 reduzierbar
ist. Hierbei ist die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 4 und
dem zweiten Fluidanschluss 6 bei dem vorgegebenen maximalen
Druckwert am zweiten Fluidanschluss 6 durch eine nicht
dargestellte Anschlagstellung des Schließelements 11.1 im
Ventilsitz 17 vollständig unterbrochen. Fällt
der aktuelle Druck am zweiten Fluidanschluss 6 unter den
maximalen Druckwert, dann bewegt die Federkraft der Druckfeder 14 den
Steuerkolben 12 aus der Anschlagstellung wieder in Richtung
Ausgangsstellung. Die Kolbendichtung 13.1 sollte möglichst
reibungsarm ausgeführt sein, damit die Funktion des gesamten
Regelventils 1 sichergestellt ist. Das Führungselement 15 und
die Dichtungsaufnahme 15.1 führen den Steuerschieber 11 und
halten die Stangendichtung 16. Die Stangendichtung 16 verhindert
in vorteilhafter Weise den Austritt von Fluid in den Bereich 9 des
druckentlasteten Anschlusses 8.
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Während
des Betriebs kann der erste Durchmesser D1 des Steuerkolbens 12 von
Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses 4 über
den Ausgleichskanal 11.2 mit einem Druck beaufschlagt werden,
der den Steuerkolben 12 mit dem Steuerschieber 11 und
dem Schließelement 11.1, das den zweiten Durchmesser
D2 aufweist, gegen die Federkraft der Druckfeder 14 in
Richtung des Ventilsitzes 17 bewegt, bis das als Dichtkegel
ausgeführte Schließelement 11.1 an der
Dichtfläche 17.1 des Ventilsitzes 17 anliegt.
Bei Erreichen des maximalen Druckwerts und der korrespondierenden
Anschlagstellung, dichtet das als Dichtkegel ausführte
Schließelement 11.1 im Ventilsitz 17 ab,
und die Fluidverbindung zwischen dem Hauptbremszylinderanschluss 4 und
dem Pumpenanschluss 6 wird vollständig unterbrochen,
wobei eine nicht dargestellte Fluidsteuereinheit in diesem Zustand
beispielsweise eine ABS-Regelung ausführen kann. Der maximale
Druckwert kann beispielsweise auf einen Druckwert im Bereich von
1 bis 10 bar, vorzugsweise auf 2 bar eingestellt werden. Da der
Durchmesser D2 des Schließelements 11.1 und der
Durchmesser d2 der Dichtfläche 17.1 gleich groß ausgelegt
werden können, kann nach dem Schließen des Regelventils 1 ein
höherer Druck des Hauptbremszylinders gehalten werden,
ohne dass der hohe Druck bis zum Eingang der nicht dargestellten Rückförderpumpe
gelangt. Damit ist sichergestellt, dass sich der Druck in der Leitung
zum Hauptbremszylinder aufbauen kann, ohne den Druck in der Saugseite
der Rückförderpumpe über den vorgegebenen maximalen
Druckwert ansteigen zu lassen. Wird der aktuelle Druck am Pumpenanschluss 6 reduziert,
indem beispielsweise die Rückförderpumpe saugt, dann
bewegt die Federkraft der Druckfeder 14 den Steuerkolben 12 mit
dem Schließelement 11.1 aus der Anschlagstellung
in Richtung Ausgangsstellung, wodurch die Verbindung zwischen dem
Hauptbremszylinderanschluss 4 und dem Pumpenanschluss 6 wieder
freigegeben wird, bis durch eine Betätigung des Hauptbremszylinders
der maximale Druckwert erreicht wird. Die Rückförderpumpe
weist somit immer einen Vordruck auf, bleibt aber gegen den hohen Druck
des Hauptbremszylinders geschützt. Im ESP-Fall bleibt das
Regelventil 1 offen und das Bremsfluid kann ungehindert
von der Rückförderpumpe angesaugt werden. Dadurch,
dass der Steuerkolben 12 im Hochdruckbereich druckausgeglichen ist,
kann das Regelventil 1 auch bei hohem Druck vom Hauptbremszylinder
gesteuert durch die Rückförderpumpe öffnen.
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Der
gewünschte maximal wirksame Druck am zweiten Fluidanschluss 4 kann
bei der Fertigung des Regelventils 1 beispielsweise durch
eine Variation der Durchmesserverhältnisse und der Federkraft der
Druckfeder 14 vorgegeben werden. So können beispielsweise
außer dem Durchmesser D1 des Steuerkolbens 12 und
dem Durchmesser D2 des Schließelements 11.1 auch
ein Durchmesser d3 des zweiten Fluidanschlusses 6, ein
Durchmesser d1 des Ausgleichskanals 15.1und der Durchmesser
d2 der Dichtfläche 17.1 entsprechend der gewünschten
Anwendung des Regelventils 1 vorgegeben werden.
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Wie
aus 2 weiter ersichtlich ist, weist das zweite Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Regelventils 1' analog
zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine
längsbewegliche Steuerkolbeneinheit 10' mit einem
Schließelement 11.1' und einem Steuerkolben 12' auf,
der im Bereich 9' des druckentlasteten Anschlusses 8' von
einer Druckfeder 14' mit einer Federkraft beaufschlagt
ist und in der dargestellten Anschlagstellung eine Fluidverbindung
zwischen dem ersten Fluidanschluss 4' und dem zweiten Fluidanschluss 6' vollständig
unterbricht. Das Schließelement 11.1' wirkt mit
dem Ventilsitz 17' zusammen, um einen wirksamen Druck am zweiten
Fluidanschluss 6' auf einen vorgebbaren maximalen Druckwert
zu begrenzen. Erfindungsgemäß ist der Bereich 9' des
druckentlasteten Anschlusses 8' mit der Druckfeder 14' zwischen
dem Ventilsitz 17' und einem mit dem zweiten Fluidanschluss 6' verbundenen
Steuerraum 19' angeordnet, welcher analog zum ersten Ausführungsbeispiel
durch den Steuerkolben 12' der längsbeweglichen
Steuerkolbeneinheit 10' sowie durch das Gehäuse 2' und
einen verstemmten Deckel 18 begrenzt ist. Im Unterschied zum
ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite Fluidanschluss 6' direkt
mit dem Steuerraum 19' verbunden und die Fluidverbindung
zwischen dem ersten Fluidanschluss 4' und dem zweiten Fluidanschluss 6' wird über
einen innerhalb der Steuerkolbeneinheit 10' angeordneten
Ausgleichskanal 11.2' hergestellt, wenn der Druck im Steuerraum 19' bzw.
am zweiten Fluidanschluss 6' den vorgegebenen maximalen Druckwert
unterschreitet, wobei der im Steuerraum 19' bzw. am zweiten
Fluidanschluss 6' aufgebaute Druck gegen die Federkraft
der Druckfeder 14' wirkt und ein wirksamer Durchmesser
des Steuerkolbens 12' größer oder gleich
als ein wirksamen Durchmesser des Schließelements 11.1' ausgeführt
ist. Dies ermöglicht analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine
Verbesserung der Regelgüte bzw. eine Verringerung des Steuerdrucks
zur Betätigung des Regelventils 1'. Des Weiteren
ist am Steuerkolben 12' eine als Ringdichtung ausgeführte
Dichtung 13 angeordnet, welche den Bereich 9' des
druckentlasteten Anschlusses 8' gegen den Steuerraum 19' abdichtet. Zudem
ist der Steuerkolben 12' über einen Steuerschieber 11' mit
dem Schließelement 11.1' gekoppelt, wobei der
Steuerschieber 11' den zwischen dem Steuerkolben 12' und
dem Schließelement 11.1' angeordneten Bereich 9' des
druckentlasteten Anschlusses 8' überbrückt.
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Wie
aus 2 weiter ersichtlich ist, ist auch der Steuerschieber 11' durch
ein Führungselement 15' geführt, das
eine Dichtungsaufnahme 15.1' zur Aufnahme einer als Ringdichtung
ausgeführten Stangendichtung 16' aufweist, um
den Bereich 9' des druckentlasteten Anschlusses 8' im
geschlossenen Zustand gegen den ersten Fluidanschluss 4' und
im geöffneten Zustand gegen den Fluidstrom zwischen dem
ersten Fluidanschluss 4' und dem zweiten Fluidanschluss 6' abzudichten.
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Wie
aus 2 weiter ersichtlich ist, kann der Steuerraum 19' bzw.
der zweite Fluidanschluss 6' über den innerhalb
der Steuerkolbeneinheit 10' angeordneten Ausgleichskanal 11.2' mit
dem ersten Fluidanschluss 4' verbunden werden. Dadurch
wirkt ein sich am ersten Fluidanschluss 4' aufbauender
Druck im Steuerraum 19' auf den Steuerkolben 12' gegen die
Federkraft der Druckfeder 14' und bewegt die Steuerkolbeneinheit 10' mit
dem Schließelement 11.1' aus einer nicht dargestellten
Ausgangsstellung in Richtung des Ventilsitzes 17', wobei
die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 4' und dem
zweiten Fluidanschluss 6' durch die Bewegung des mit dem
Steuerkolben 12' gekoppelten Schließelements 11.1' reduziert
wird. Hierbei ist die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 4' und dem
zweiten Fluidanschluss 6' bei dem vorgegebenen maximalen
Druckwert am zweiten Fluidanschluss 6' durch die dargestellte
Anschlagstellung des Schließelements 11.1' im
Ventilsitz 17' vollständig unterbrochen. Fällt
der aktuelle Druck am zweiten Fluidanschluss 6' unter den
maximalen Druckwert, dann bewegt die Federkraft der Druckfeder 14' den Steuerkolben 12' aus
der Anschlagstellung wieder in Richtung Ausgangsstellung. Das Führungselement 15' und
die Dichtungsaufnahme 15.1' führen den Steuerschieber 11' und
halten die Stangendichtung 16'. Die Stangendichtung 16' verhindert
in vorteilhafter Weise den Austritt von Fluid in den Bereich 9' des druckentlasteten
Anschlusses 8'.
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Während
des Betriebs kann der Steuerkolbens 12' von Seiten des
Hauptbremszylinderanschlusses 4' über den Ausgleichskanal 11.2' mit
einem Druck beaufschlagt werden, der den Steuerkolben 12' mit
dem Steuerschieber 11' und dem Schließelement 11.1' gegen
die Federkraft der Druckfeder 14' in Richtung des Ventilsitzes 17' bewegt,
bis das als Dichtkegel ausgeführte Schließelement 11.1'an der
Dichtfläche 17.1' des Ventilsitzes 17' anliegt.
Bei Erreichen des maximalen Druckwerts, der beispielsweise auf einen
Druckwert im Bereich von 1 bis 10 bar, vorzugsweise auf 2 bar eingestellt
werden kann, und der korrespondierenden Anschlagstellung, dichtet
das als Dichtkegel ausführte Schließelement 11.1' im
Ventilsitz 17' ab, und die Fluidverbindung zwischen dem
Hauptbremszylinderanschluss 4' und dem Pumpenanschluss 6' wird
vollständig unterbrochen, wobei eine nicht dargestellte
Fluidsteuereinheit in diesem Zustand beispielsweise eine ABS-Regelung
ausführen kann. Da der Durchmesser des Schließelements 11.1' und
der Durchmesser der Dichtfläche 17.1' gleich groß ausgelegt
werden können, kann nach dem Schließen des Regelventils 1' ein
höherer Druck des Hauptbremszylinders gehalten werden,
ohne dass der hohe Druck bis zum Eingang der nicht dargestellten
Rückförderpumpe gelangt. Damit ist sichergestellt,
dass sich der Druck in der Leitung zum Hauptbremszylinder aufbauen
kann, ohne den Druck in der Saugseite der Rückförderpumpe über
den vorgegebenen maximalen Druckwert ansteigen zu lassen. Wird der
aktuelle Druck am Pumpenanschluss 6' reduziert, indem beispielsweise
die Rückförderpumpe saugt, dann bewegt die Federkraft der
Druckfeder 14' den Steuerkolben 12' mit dem Schließelement 11.1' aus
der Anschlagstellung in Richtung Ausgangsstellung, wodurch die Verbindung zwischen
dem Hauptbremszylinderanschluss 4' und dem Pumpenanschluss 6' wieder
freigegeben wird, bis durch eine Betätigung des Hauptbremszylinders der
maximale Druckwert erreicht wird. Die Rückförderpumpe
weist somit auch bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
immer einen Vordruck auf, bleibt aber gegen den hohen Druck des
Hauptbremszylinders geschützt. Im ESP-Fall bleibt das Regelventil 1' offen
und das Bremsfluid kann ungehindert von der Rückförderpumpe
angesaugt werden.
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Der
gewünschte maximal wirksame Druck am zweiten Fluidanschluss 4' kann
analog zum ersten Ausführungsbeispiel bei der Fertigung
des Regelventils 1' beispielsweise durch eine Variation
der Durchmesserverhältnisse und der Federkraft der Druckfeder 14' vorgegeben
werden.
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Wie
aus 3 weiter ersichtlich ist, weist das dritte Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Regelventils 1'' analog
zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine
längsbewegliche Steuerkolbeneinheit 10'' mit einem
Schließelement 11.1'' und einem Steuerkolben 12'' auf,
der im Bereich 9'' des druckentlasteten Anschlusses 8'' von
einer Druckfeder 14'' mit einer Federkraft beaufschlagt
ist und in der dargestellten Anschlagstellung eine Fluidverbindung
zwischen dem ersten Fluidanschluss 4'' und dem zweiten
Fluidanschluss 6'' vollständig unterbricht. Das
Schließelement 11.1'' wirkt mit dem Ventilsitz 17'' zusammen,
um einen wirksamen Druck am zweiten Fluidanschluss 6'' auf
einen vorgebbaren maximalen Druckwert zu begrenzen. Erfindungsgemäß ist
der Bereich 9'' des druckentlasteten Anschlusses 8'' mit
der Druckfeder 14'' zwischen dem Ventilsitz 17'' und
einem mit dem zweiten Fluidanschluss 6'' verbundenen Steuerraum 19'' angeordnet,
welcher durch den Steuerkolben 12'' der längsbeweglichen
Steuerkolbeneinheit 10 sowie durch das Gehäuse 2'' und
einen verstemmten Deckel 18'' begrenzt ist. Der im Steuerraum 19'' aufgebaute
Druck wirkt gegen die Federkraft der Druckfeder 14'' und ein
wirksamer Durchmesser des Steuerkolbens 12'' ist größer
oder gleich als ein wirksamen Durchmesser des Schließelements 11.1'' ausgeführt.
Dies ermöglicht analog zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
eine Verbesserung der Regelgüte bzw. eine Verringerung
des Steuerdrucks zur Betätigung des Regelventils 1.
Des Weiteren ist am Steuerkolben 12'' analog zum ersten
Ausführungsbeispiel eine als Kolbendichtung 13.1'' ausgeführte
Dichtung 13'' angeordnet, welche den Bereich 9'' des
druckentlasteten Anschlusses 8'' gegen den Steuerraum 19'' abdichtet.
Die Kolbendichtung 13.1'' ist durch ein Spannelement 13.2'' und
eine Ringdichtung 13.3'' am Steuerkolben 12'' befestigt.
Zudem ist der Steuerkolben 12'' über einen Steuerschieber 11'' mit
dem Schließelement 11.1'' gekoppelt, wobei der
Steuerschieber 11'' den zwischen dem Steuerkolben 12'' und
dem Schließelement 11.1'' angeordneten Bereich 9'' des
druckentlasteten Anschlusses 8'' überbrückt.
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Wie
aus 3 weiter ersichtlich ist, ist der Steuerschieber 11'' analog
zum ersten Ausführungsbeispiel durch ein Führungselement 15'' geführt,
das eine Dichtungsaufnahme 15.1'' zur Aufnahme einer als
Ringdichtung ausgeführten Stangendichtung 16'' aufweist,
um den Bereich 9'' des druckentlasteten Anschlusses 8'' im
geschlossenen Zustand gegen den ersten Fluidanschluss 4'' und
im geöffneten Zustand gegen den Fluidstrom zwischen dem
ersten Fluidanschluss 4'' und dem zweiten Fluidanschluss 6'' abzudichten.
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Wie
aus 3 weiter ersichtlich ist, ist der zweite Fluidanschluss 6'' im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel über
einen im Gehäuse 2'' angeordneten Ausgleichskanal 11.2'' mit
dem Steuerraum 19'' verbunden. Dadurch wirkt ein sich am
ersten Fluidanschluss 4'' aufbauender Druck im Steuerraum 19'' auf
den Steuerkolben 12'' gegen die Federkraft der Druckfeder 14'' und
bewegt die Steuerkolbeneinheit 10'' mit dem Schließelement 11.1'' in Richtung
des Ventilsitzes 17'', wobei die Fluidverbindung zwischen
dem ersten Fluidanschluss 4'' und dem zweiten Fluidanschluss 6'' durch
die Bewegung des mit dem Steuerkolben 12'' gekoppelten
Schließelements 11.1'' reduzierbar ist. Hierbei
ist die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 4'' und
dem zweiten Fluidanschluss 6'' bei dem vorgegebenen maximalen
Druckwert am zweiten Fluidanschluss 6'' durch die dargestellte
Anschlagstellung des Schließelements 11.1'' im
Ventilsitz 17'' vollständig unterbrochen. Fällt
der aktuelle Druck am zweiten Fluidanschluss 6'' unter
den maximalen Druckwert, dann bewegt die Federkraft der Druckfeder 14'' den Steuerkolben 12'' aus
der dargestellten Anschlagstellung wieder in Richtung der nicht
dargestellten Ausgangsstellung. Die Kolbendichtung 13.1'' sollte möglichst
reibungsarm ausgeführt sein, damit die Funktion des gesamten
Regelventils 1'' sichergestellt ist. Das Führungselement 15'' und
die Dichtungsaufnahme 15.1'' führen den Steuerschieber 11'' und
halten die Stangendichtung 16''. Die Stangendichtung 16'' verhindert
in vorteilhafter Weise den Austritt von Fluid in den Bereich 9'' des
druckentlasteten Anschlusses 8''.
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Während
des Betriebs kann der erste Durchmesser des Steuerkolbens 12'' analog
zum ersten Ausführungsbeispiel von Seiten des Hauptbremszylinderanschlusses 4'' über
den Ausgleichskanal 11.2'' mit einem Druck beaufschlagt
werden, der den Steuerkolben 12'' mit dem Steuerschieber 11'' und dem
Schließelement 11.1'' gegen die Federkraft der Druckfeder 14'' in
Richtung des Ventilsitzes 17'' bewegt, bis das als Dichtkegel
ausgeführte Schließelement 11.1'' an
der Dichtfläche 17.1'' des Ventilsitzes 17'' anliegt.
Bei Erreichen des maximalen Druckwerts, der beispielsweise auf einen
Druckwert im Bereich von 1 bis 10 bar, vorzugsweise auf 2 bar eingestellt
werden kann, und der korrespondierenden Anschlagstellung, dichtet
das als Dichtkegel ausführte Schließelement 11.1'' im
Ventilsitz 17'' ab, und die Fluidverbindung zwischen dem
Hauptbremszylinderanschluss 4'' und dem Pumpenanschluss 6'' wird vollständig
unterbrochen, wobei eine nicht dargestellte Fluidsteuereinheit in
diesem Zustand beispielsweise eine ABS-Regelung ausführen
kann. Da der Durchmesser des Schließelements 11.1'' und
der Durchmesser der Dichtfläche 17.1'' gleich
groß ausgelegt werden können, kann nach dem Schließen des
Regelventils 1'' ein höherer Druck des Hauptbremszylinders
gehalten werden, ohne dass der hohe Druck bis zum Eingang der nicht
dargestellten Rückförderpumpe gelangt. Damit ist
auch beim dritten Ausführungsbeispiel sichergestellt, dass
sich der Druck in der Leitung zum Hauptbremszylinder aufbauen kann,
ohne den Druck in der Saugseite der Rückförderpumpe über
den vorgegebenen maximalen Druckwert ansteigen zu lassen. Wird der
aktuelle Druck am Pumpenanschluss 6'' reduziert, indem
beispielsweise die Rückförderpumpe saugt, dann
bewegt die Federkraft der Druckfeder 14'' den Steuerkolben 12'' mit
dem Schließelement 11.1'' aus der Anschlagstellung
in Richtung Ausgangsstellung, wodurch die Verbindung zwischen dem
Hauptbremszylinderanschluss 4'' und dem Pumpenanschluss 6'' wieder
freigegeben wird, bis durch eine Betätigung des Hauptbremszylinders
der maximale Druckwert erreicht wird. Die Rückförderpumpe
weist somit immer einen Vordruck auf, bleibt aber gegen den hohen Druck
des Hauptbremszylinders geschützt. Im ESP-Fall bleibt das
Regelventil 1'' offen und das Bremsfluid kann ungehindert
von der Rückförderpumpe angesaugt werden. Dadurch,
dass der Steuerkolben 12'' im Hochdruckbereich druckausgeglichen
ist, kann das Regelventil 1'' auch bei hohem Druck vom
Hauptbremszylinder gesteuert durch die Rückförderpumpe öffnen.
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Der
gewünschte maximal wirksame Druck am zweiten Fluidanschluss 4'' kann
analog zum ersten Ausführungsbeispiel bei der Fertigung
des Regelventils 1'' beispielsweise durch eine Variation
der Durchmesserverhältnisse und der Federkraft der Druckfeder 14'' vorgegeben
werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen jeweils ein Regelventil zur Verfügung, das
eine Verringerung des Durchflusswiderstandes, eine Reduzierung der
Bauteilanzahl und eine einfachere Montage ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007038397
A1 [0003, 0005, 0006]