用于车辆的制动设备的防抱死系统的阀结构单元的制作方法

本发明涉及用于车辆的制动设备的防抱死系统的阀结构单元，该阀结构单元具有以能转动的方式支承在阀体中且能通过步进马达操纵的柱体状的转动阀芯，该转动阀芯可以占据至少两个切换位置并且具有输入端和输出端，在转动阀芯中，在其中一个切换位置中能经由输入端向至少一个引导至车轮制动缸的通道加载以压力介质，并且在转动阀芯中，在其中另一切换位置中能经由输出端排出压力介质。

背景技术：

用于参与道路交通的车辆的防抱死系统早已公知。在现代的液压防抱死系统中，在其中每个主制动缸和/或车轮制动缸中，可以单独地改变在那里产生的压力，以便在全制动时在车辆的制动作用与可操纵性之间获得最佳折衷。附加地，借助防抱死系统可以对车辆车桥之间的电子式制动力分配进行调节。

在此，针对虽然主要在街道以外运行但也在道路交通中以低于40km/h的最高速度运动或在倾斜地段运动的车辆，尤其是针对商用车辆(例如建筑机械和农用拖拉机)也需要配备有防抱死系统的制动设备。

在建筑机械和农用拖拉机或类似车辆的制动设备中，在制动压力调节时可能出现相对较大的制动流体的体积流。因此，通过打开制动系统中的输出阀，可能会在主制动缸和/或车轮制动缸上产生很高的压力介质流量。此外，制动器往往承受恶劣的环境条件。因此，在这样的制动设备的组件和控制装置上对耐用性和调节舒适性有特别的要求。在这样的制动设备内部的防抱死系统功能必须胜任这些要求。此外，必须确保对各个车轮制动器上的制动力进行接入、切断和调节的阀装置的快速切换能力。

已知有如下制动设备，其利用能驱控的多路阀(例如电磁比例阀)来工作，以便实现各个车轮制动器或车桥上的防抱死功能。这往往需要对比例阀进行比较复杂的控制。为了对大的体积流和高的负载能力进行调节，具有这样的比例阀的阀结构单元费时费力且成本高昂地制造。

由de2248266c3已知了一种具有构造为转动阀芯的步进开关的防抱死调节系统，该步进开关针对各个制动压力通道按车轮或按车桥分开地、依赖于其各自的切换位置地引起按照多个预给定的压力梯度(即，具有不同的斜率的压力上升或压力下降)中的任一个压力梯度的压力改变或引起压力保持恒定。依赖于对车辆车轮的转动特性的评估，由控制器件给出用于转动阀芯的控制信号。为了设定多个不同的切换位置，转动阀芯可以通过受脉冲控制的电步进马达来驱动或经由用于后续切换的切换耦联器分别暂时与持续运行的马达连接。给其中每一对通向转动阀芯的压力输入管路和从转动阀芯出来通向各自的制动压力通道的输出管路配属转动阀芯的轴向平面。转动阀芯在这些轴向平面中的每一个轴向平面中都具有输入端和输出端，压力源能经由输入端和输出端与各自的制动压力通道连接，其中，在各个平面中的输入端和输出端彼此错开角度，而且不同平面中的输入端和输出端彼此错开角度。在转动阀芯内部构造在径向和/或轴向方向上延伸的不同通道的复杂系统。由于转动阀芯的不同的转动角位置，在各个切换位置中，经由通道向输出管路加载不同的压差组合。在转动阀芯中设置有共同的中央轴向通道以用于压力介质的回流，共同的中央轴向通道与轴向平面中的流出开口连接并且与储备容器连接。

技术实现要素：

本发明的任务在于提出一种用于防抱死系统的阀结构单元，其构造简单、运行可靠以及在制造上成本低廉。尤其地，这样的用于防抱死系统的阀结构单元应针对例如通常工作于所谓的非公路运行中的商用车辆中的具有高体积消耗的机动车制动设备来研发。

该任务通过具有权利要求1的特征的阀结构单元来解决。有利的改进方案在从属权利要求中来限定。

本发明基于以下认识，即，以非常简单的通道布置方案可以实现将用于防抱死系统压力调节单元的输入阀和输出阀组合在唯一的转动阀芯中，以便提供高效的防抱死系统功能性以及提供在压力调节时具有大的压力介质流量的用于车辆的有效受控制的制动能力。

因此，根据权利要求1的特征，本发明涉及一种用于车辆制动设备的防抱死系统的阀结构单元，该阀结构单元具有以能转动的方式支承在阀体中且能通过步进马达操纵的柱体状的转动阀芯，该转动阀芯可以占据至少两个切换位置并且具有输入端和输出端，在转动阀芯中，在其中一个切换位置中能经由输入端向至少一个引导至车轮制动缸的通道加载以压力介质，并且在转动阀芯中，在其中另一切换位置中能经由输出端排出压力介质。此外在该阀结构单元中还设置的是，转动阀芯的输入端和输出端布置在不同的轴向平面中并且彼此错开角度地布置。

通过将转动阀芯的输入端和输出端布置在不同的轴向平面中并且彼此错开角度地布置，实现了输入阀和输出阀在阀体中的特别简单的组合。通过仅包括很少构件的转动阀芯的简单的构造，阀结构单元在制造上成本低廉并且即使在高负载以及恶劣的环境条件下也可靠地运行。有利地，转动阀芯并不承受轴向力。因此，由于低切换力，尤其是在制动过程中具有制动介质或制动液的高的制动体积挤压的车辆中(例如在建筑机械和农用拖拉机中)，阀结构单元可以实现高切换频率。由此，防抱死系统非常高效地工作。

根据本发明的阀结构单元的优选实施方式设置的是，输入端和输出端构造为转动阀芯的穿通的径向孔，这些径向孔与其所配属的轴向平面相对应地在轴向上间隔开地并且彼此以90°角错开地布置，从而这些径向孔作为输入阀或输出阀起作用，其中，用于打开输入阀且用于同时关闭输出阀的第一切换位置与转动阀芯的第一转动角位置相对应，并且用于关闭输入阀且用于同时打开输出阀的第二切换位置与转动阀芯的第二转动角位置相对应。

因此，输入阀和输出阀分别可以构造为简单的穿通孔，这些穿通孔交替地闭锁和释放它们的联接管路。切换控制部仅需要两个切换位置并且仅需要一个简单的对误差不敏感的步进马达控制部。根据本发明的阀结构单元可以容易地与不同的车辆类型相匹配。通过阀结构单元的输入端和/或输出端的孔直径或开口直径的变化，易于使调节器匹配不同的制动缸容积。此外，输入端和输出端的轴向间距可以匹配于制动缸和/或制动管路的结构上的预定参数。

此外，根据另外的实施方式可以设置的是，转动阀芯借助滚动轴承装置以能转动的方式支撑在阀体中。该滚动轴承装置优选可以由两个球轴承组成，这两个球轴承在轴向上相对置地布置在转动阀芯的端部区域上。通过滚动支承实现的是，转动阀芯特别平稳地、少磨损地以及节省能量地运行。

此外可以设置的是，在阀结构单元中布置有故障保险装置，其在防抱死系统或制动设备失灵或者在防抱死系统或制动设备的部件失灵的情况下起作用。根据一种实施方式，这样的故障保险装置可以构造为止回阀，经由该止回阀能跨接输入阀。

因此，阀结构单元附加地可以具有作为截止阀起作用的故障保险机构，该截止阀在故障情况下绕开进送阀。通过故障保险装置提供用于车辆的制动设备的附加的安全功能。

故障保险装置可以以如下方式来布置，即，在输出阀打开时能使得压力降低在时间上缩短。因此，例如当驾驶员松开其车辆的制动踏板时，通过在车轮制动缸上较快的压力下降给出了止回阀的第二功能。由此，提高了制动设备的操作舒适性。

此外可以设置的是，在输入阀与输出阀之间的流动路径中布置压力传感器。借助压力传感器可以获知关于车轮制动缸上的在流入端与流出端之间的压力的信息并且由控制器件调取这些信息。由此，可以实现对防抱死系统的功能进行特别快速且准确的控制以及监控。

转动阀芯、故障保险装置和压力传感器这些组件可以全部整合到阀体中并且形成功能模块。由此提供特别节省结构空间的阀结构单元。优选地，在车辆的每个要调节的制动缸上都使用这样的阀结构单元。

附图说明

下面结合在附图中示出的实施例进一步阐述本发明。其中：

图1以根据图4的截面图a-a示出根据本发明的阀结构单元；

图2以根据图5的截面图b-b示出图1的阀结构单元；

图3以根据图5的截面图c-c示出图1的阀结构单元；

图4以俯视图示出阀结构单元，带有根据图1的第一截面图a-a的定位；并且

图5以俯视图示出阀结构单元，带有根据图2的截面图b-b的定位以及带有根据图3的截面图c-c的定位。

具体实施方式

因此，图1、2和3示出用于车辆制动设备的防抱死系统的阀结构单元的实施例，该阀结构单元根据本发明的特征来构造，即，在图1中以纵截面a-a示出，在图2中以相对于图1转动了90°的纵截面b-b示出并且在图3中以横截面c-c示出。阀结构单元具有阀体1，该阀体本身容纳阀结构单元的组件。图4和图5示出阀体1中的截面a-a、截面b-b、截面c-c的定位，其中，纵截面a-a和b-b引导穿过阀结构单元的纵轴线，并且横截面在将在下面进一步描述的故障保险装置18的高度上受引导。

在阀体1中构造有穿通的纵向孔3，转动阀芯2以能绕其纵轴线转动的方式布置在该纵向孔中。借助示意性示出的电步进马达26能使转动阀芯2转动。转动阀芯2具有柱状体，柱状体在其轴向端部区域上经由两个球轴承4、5径向地支撑在阀体1上。容纳有转动阀芯2的纵向孔3在其两个轴向端部中的一个上通过具有密封圈7的封闭螺丝6向外密封地密闭且受保护。在另外的端部上，转动阀芯2与纵向孔3齐平。

转动阀芯2具有两个轴向间隔开的径向孔8、9。远离封闭螺丝6的径向孔8构造为输入阀，构造在阀体1中的输入端的轴向平面中、横向取向的用于压力介质(例如液压制动液)的输送通道10能经由该输入阀与制动压力通道11连接。靠近封闭螺丝6的径向孔9构造为输出阀，构造在阀体1中的输出端的轴向平面中的、横向取向的回流通道16能经由该输出阀与制动压力通道11连接。

制动压力通道11由第一横向通道12、第二横向通道17和纵向通道13组成，它们同样都构造在阀体1中。在输入阀的打开位中，第一横向通道12延长了输入阀的径向孔8，第一横向通道12与纵向通道13相交并且向外通过封闭元件14a压力密封地密闭。在输出阀的打开位中，第二横向通道17延长了输出阀的径向孔9，第二横向通道17与纵向通道13相交并且向外通过封闭元件14c压力密封地密闭。纵向通道13平行于用于转动阀芯2的容纳孔3地延伸并且以相对于转动阀芯2的容纳孔3更小的直径构造。纵向通道13向外通过封闭元件14b压力密封地密闭。纵向通道13的另外的端部位于阀体1内部。

制动压力通道11的纵向通道13与引导至车轮制动缸的通道15液压连接，从而经由输入阀8能向引导至车轮制动缸的通道15加载压力介质，以及经由输出阀9能从引导至车轮制动缸的通道15中排出压力介质。

在布置于输入阀8与输出阀9之间的制动压力通道11中可以布置未示出的压力传感器。形成输入阀和输出阀的两个径向孔8、9与输送通道10和回流通道16的轴向平面或纵轴线的定位相对应地在轴向彼此间隔开地并且以90°错开角度地布置。由此得到了转动阀芯2的两个切换位置。

有利地，两个球轴承4、5的润滑借助漏油(漏油通过在阀结构单元中或在阀结构单元的阀体1中使用的用于操纵制动设备的液压油形成)来实现。此外，漏油在转动阀芯2的两个轴向端部的区域中积累并且在阀体1的内部通过两个球轴承4、5经由第一连接通道27以及第二连接通道28到达收集管路25，该收集管路经由未示出的连接管路与提到的回流通道16连接(图1、图2)。与收集管路25相比布置在阀体1的另一平面中的回流通道16将漏油引回未示出的用于液压油的收集容器中。因此，并不单独地向两个球轴承4、5供应特殊的润滑油，这是因为制动设备的在这里使用的作为压力介质的液压油具有针对球轴承4、5的足够好的润滑特性。但是在该设计方案中，不应使用传统的制动液。

因此，转动阀芯2的工作方式如下：

在第一转动角位置中，输入阀8被打开并且输出阀9被关闭。经由输送通道10且经由制动压力通道11向引导至车轮制动缸的通道15加载压力介质，由此产生相应的制动力。图1、图2和图3示出该转动角位置。在相对于第一转动角位置转动了90°的第二转动角位置中，输入阀8被关闭并且输出阀9被打开。于是，经由制动压力通道11和回流通道16使引导至车轮制动缸的通道15泄压，由此，相应地减小制动力。经由防抱死系统控制部，以预给定的方式和频率借助步进马达26变换切换位置，以便对具有防抱死功能的制动过程进行调节。

收集管路25的向外引导的且出于生产技术原因而产生的三个孔开口在阀体1中示例性地利用三个封闭元件14g、14h、14i来封闭。

图3示出已经提及的故障保险装置18。故障保险装置18基本上构造为弹簧负载的止回阀，其在横截面c-c的观察方向中在转动阀芯2上方布置在阀孔24中。阀孔24通过封闭元件14f向外压力密封地密闭。

止回阀18由安放在阀座23上的阀球21组成，其中，阀球21被螺旋压力弹簧22(其靠内地支撑在封闭元件14f上)压向阀座23。在输入阀8前方，第一分支通道19从阀孔24垂直地引导到输送通道10，并且在输入阀8后方，第二分支通道20延伸到第一横向通道12与纵向通道13的交叉点。两个分支通道19、20向外分别通过封闭元件14d、14e压力密封地密闭。第一分支通道19在弹簧负载的也就是预加应力的侧上与止回阀18作用连接。第二分支通道20在制动压力通道11的侧也就是操纵侧上与止回阀18作用连接。因此，止回阀18跨接输入阀8。

故障保险装置18的工作方式如下：

只要压力在输入侧上和在制动缸侧上至少近似地被补偿，尤其是在输入阀8完全打开且穿通的情况下，那么止回阀18就被关闭。如果在制动缸侧出现相对于输入端的过压，尤其是在输入阀8受阻塞或卡阻的情况下，那么只要通过液压压力克服了螺旋压力弹簧22的弹簧力，阀球21就从其阀座23升起，并且释放在压力介质的输送通道10的方向上的路径。

附图标记列表

1阀体

2转动阀芯

3纵向孔

4球轴承、滚动轴承

5球轴承、滚动轴承

6封闭螺丝

7密封圈

8输入端、输入阀、径向孔

9输出端、输出阀、径向孔

10用于压力介质的输送通道

11制动压力通道

12第一横向通道

13纵向通道

14a至14i封闭元件

15引导至车轮制动缸的通道

16回流通道

17第二横向通道

18故障保险装置、止回阀

19第一分支通道

20第二分支通道

21止回阀的阀球

22止回阀的螺旋压力弹簧

23止回阀的阀座

24止回阀的阀孔

25收集管路

26步进马达

27第一连接通道

28第二连接通道