DE102005005677A1

DE102005005677A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102005005677A1
Application number: DE200510005677
Authority: DE
Inventors: Klaus Heyer; Ingo Buchenau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2006-08-10
Also published as: WO2006084526A1

Abstract

Ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (10), insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, ist in einem Ventilblock (75) angeordnet, welcher eine Zulaufbohrung (79) und eine Ablaufbohrung (82) für Druckmittel aufweist. Das Ventil (10) besitzt ein von einem Anker (19) betätigbares Stößelelement (16), das in einer Aufnahmehülse (15) geführt ist und mit einer Druckfeder (35) zusammenwirkt. In dem Ventil (10) sind zwei hintereinander angeordnete Dichtsitze (43, 44) vorhanden, die zur Regulierung des Druckmittelflusses dienen. Das Ventil (10) weist einerseits in unbestromtem Zustand einen geringen Durchflusswiderstand auf und ermöglicht andererseits eine Feinregulierung des Druckmittelstromes.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE 41 02 626 C2 bekannt. Bei dem bekannten Ventil findet der Druckmittelfluss zwischen einem Druckerzeuger in Richtung eines Verbrauchers, insbesondere einem Hauptbremszylinder, ausschließlich über einen ersten Ventilsitz statt. Durch Bestromung des Ventils ist es möglich, das Stößelelement gegen den ersten Ventilsitz zu drücken, wodurch das Ventil absperrt. Bei sehr hohen Drücken im Verbraucher ist es jedoch möglich, dass das im Ventil von Seite des Verbrauchers anstehende Druckmittel den Schließkörper entgegen der Federkraft einer Druckfeder bewegt und so einen Rückfluss des Druckmittels über einen zweiten Ventilsitz ermöglicht. Das bekannte Ventil bzw. dessen zweiter Ventilsitz wirkt somit als Rückschlagventil.

Für ein gutes, d.h. schnelles Ansprechverhalten beim Druckauf- bzw. Druckabbau der hydraulischen Fahrzeugbremse soll ein Ventil einen geringen Durchflusswiderstand aufweisen, was entsprechend große Durchflussquerschnitte im Ventilsitzbereich erfordert. Weiterhin ist es in den modernen ESP-Systemen erwünscht, den aufgebauten Systemdruck fein modulieren zu können. Diese Anforderung ist jedoch mit einem großen Ventilquerschnitt im Ventilsitzbereich schwer zu realisieren, zumal die Pumpenförderleistung in bekannten ESP-Systemen im Verhältnis zu den maximalen Durchflüssen beim Bremsen (durch den Fahrer) relativ klein sind. Mit dem aus der DE 4102 626 C2 bekannten Ventil ist es daher nicht möglich, einerseits große Durchflüsse zu erreichen, und andererseits den Durchfluss fein regulieren zu können.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil, insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass einerseits ein gutes, d.h. ein schnelles Ansprechverhalten durch einen geringen Durchflusswiderstand im Ventilsitzbereich erzielbar ist, und andererseits eine Feinregulierung des Druckmittelflusses ermöglicht wird. Dies wird im Wesentlichen durch zwei Ventilsitze bewirkt, wobei der eine Ventilsitz mit einem relativ großen Querschnitt einen schnellen Druckauf- bzw. Druckabbau ermöglicht, und der andere Ventilsitz mit dem relativ kleinen Durchflussquerschnitt eine Feinregulierung des Druckmittelflusses ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Ventils, insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Ventileinheit mit dem erfindungsgemäßen Ventil.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Figur dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil 10 wird insbesondere in Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, wie z.B. Antiblockiersystemen oder Antriebsschlupfregelsystemen verwendet. Das Ventil 10 weist ein längliches, hülsenförmiges Ventilgehäuse 11 auf. In dem Ventilgehäuse 11 ist mittig eine Durchgangsbohrung 12 ausgebildet. In der Durchgangsbohrung 12 ist eine Aufnahmehülse 15 längsbeweglich geführt, die der axialen Führung eines Stößelelements 16 dient. Das eine Ende 17 des Stößelelements 16 liegt an der Stirnseite 18 eines Ankers 19 an. Der Anker 19 ist von einer aus Blech bestehenden Schutzkappe 21 umgegeben, welche an ihrem Umfang mittels einer umlaufenden Schweißnaht 22 fluiddicht mit der Außenseite des Ventilgehäuses 11 verbunden ist.
Innerhalb des Schutzkappe 21 ist der Anker 19 mit geringem radialen Spiel geführt und um einen kleinen Wegbetrag axial verschiebbar angeordnet. Der Bereich des Ankers 19 und teilweise auch der Bereich des Stößelelements 16 ist von einem elektrisch bestrombaren Spulenelement 25 umgegeben. Das Spulenelement 25 weist ein Flussleitelement 26 sowie einen Spulenkörper 27 auf, dessen nicht dargestellte elektrische Anschlüsse der Bestromung des Spulenelements 25 dienen. Das Spulenelement 25 ist von einem topfförmigen Gehäuse 28 umge ben, welches an seinem Innenumfang mit dem Flussleitelement 26 verbunden ist.
Die bevorzugt im Tiefziehverfahren aus Blech hergestellte Aufnahmehülse 15 weist einen ersten Abschnitt 31 auf, in dem das Stößelelement 16 geführt ist. Auf der dem Anker 19 abgewandten Seite schließt sich ein im Durchmesser reduzierter zweiter Abschnitt 32 an. Zwischen den beiden Abschnitten 31 und 32 ist eine Schulter 33 eingeprägt. Zwischen der Schulter 33 und der zugewandten Seite des Stößelelements 16 stützt sich eine Druckfeder 35 ab, welche das Stößelelement 16 bei unbestromten Spulenelement 15 in Richtung des Ankers 19 drückt.
Im Bereich der Druckfeder 35 weist das Stößelelement 16 einen im Durchmesser reduzierten Endabschnitt 36 mit einem kugelförmigen, als Dichtelement dienenden Ende 37 auf. Das Ende 37 des Stößelelements 16 wirkt mit einer kegelförmigen Vertiefung 38 eines Schließkörpers 40 zusammen. Der Schließkörper 40 ist innerhalb des zweiten Abschnitts 32 der Aufnahmehülse 15 eingepresst, und weist eine mittige Durchgangsbohrung 41 auf. Das der Vertiefung 38 abgewandte Ende 42 des Schließkörpers 40 ist ebenfalls kugelförmig ausgebildet.
Von dem einen Ende 37 des Stößelelementes 16 und der Vertiefung 38 des Schließkörpers 40 wird ein erster Dichtsitz 43 gebildet. Ein zweiter Dichtsitz 44 wird gebildet von dem anderen Ende 42 des Schließkörpers 40 und einer Vertiefung 46 in einem Ventilkörper 48. Wesentlich ist, dass der erste Dichtsitz 43 einen kleineren Durchmesser und somit einen geringeren Durchflussquerschnitt für das Druckmittel aufweist als der zweite Dichtsitz 44. Der erste Dichtsitz 43 wirkt somit als Regelstufe, während der zweite Dichtsitz 44 als Hauptstufe wirkt.
Der Ventilkörper 48 weist eine Stufenbohrung 49 auf, welche auf der dem Schließkörper 40 abgewandten Seite einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 51 hat. Der Ventilkörper 48 ist mit seinem Abschnitt 51 auf einen domartigen Fortsatz 52 eines Ventilanschlusselements 54 aufgeschoben. Das Ventilanschlusselement 54 weist eine mit der Stufenbohrung 47 kommunizierende Zulaufbohrung 57 für das Druckmittel auf. Seitlich neben der in der Längsachse des Ventilanschlusselements 54 verlaufenden Zulaufbohrung 57 weist das Ventilanschlusselement 54 eine Bohrung 58 und eine mit der Bohrung 58 zusammenwirkende Aussparung 59 auf. In der Bohrung 58 ist ein eine Kugel 61 aufweisendes Rückschlagventil 62 angeordnet.
Die Durchgangsbohrung 12 weist in etwa im Bereich des Schließkörpers 40 vorzugsweise mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete erweiterte Bereiche in Form von Längsnuten 64 auf. Im Bereich des in die Längsnuten 64 hineinragenden ersten Abschnitts 31 der Aufnahmehülse 15 ist in der Aufnahmehülse 15 wenigstens eine Durchgangsbohrung 66 ausgebildet, welche mit der Längsnut 64 kommuniziert. Weiterhin ist die Durchgangsbohrung 12 im Bereich des Ventilkörpers 48 mittels vorzugsweise ebenfalls mehrerer, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordneter Längsnuten 67 erweitert ausgebildet. Diese Längsnuten 67 münden auf der dem Ventilanschlusselement 54 zugewandten Seite in einer ringnutförmigen Aussparung 68 im Ventilanschlusselement 54, welche wiederum mit der Aussparung 59 verbunden ist. Zwischen der Aussparung 59 und dem Ventilgehäuse 11 ist ein Abflussspalt 69 ausgebildet, welcher von einem hülsenförmigen Filterelement 70, welches den Durchfluss von Druckmittel ermöglicht, abgedeckt ist.
Das soweit beschriebene Ventil 10 ist in einer Aufnahmebohrung 74 eines Ventilblocks 75 eingesetzt. Die fluiddichte Verbindung des Ventils 10 bzw. des Ventilgehäuses 11 mit dem Ventilblock 75 erfolgt durch Verstemmen eines ringförmig umlaufenden Randbereiches 76 des Ventilblocks 75 mit einem Befestigungsflansch 77 des Ventilgehäuses 11. Der Ventilblock 75 weist eine in der Längsachse des Ventils 10 verlaufende Zulaufbohrung 79 auf, welche mit einem nicht dargestellten Speicher für das Druckmittel bzw. einer Pumpe für das Druckmittel gekoppelt ist. Die Zulaufbohrung 79 mündet in einer als Zulauf für das Ventil 10 dienenden Aussparung 81 des Ventilanschlusselements 54. In Höhe das Filterelements 70 ist weiterhin eine senkrecht zur Längsachse des Ventils 10 anordnete Ablaufbohrung 82 im Ventilblock 75 ausgebildet.
Das soweit beschriebene Ventil 10 ist in stromlosem Zustand entsprechend der Figur offen. Dabei wird das Stößelelement 16 infolge der Druckkraft der Druckfeder 35 in Richtung des Ankers 19 gedrückt. Weiterhin ist die Druckkraft der (vorgespannten) Druckfeder 35 derart gewählt, dass diese größer ist als die zum Schließen des zweiten Dichtsitzes 44 erforderliche magnetische Schließkraft. Somit sind beide Ventilsitze 43, 44 geöffnet, und das in der Zulaufbohrung 79 unter Druck anstehende Druckmittel kann über beide Ventilsitze 43, 44 zur Ablaufbohrung 82 hin abströmen. Es wird der maximale Durchfluß im Ventil 10 ermöglicht. Bei einer Teilbestromung des Spulenelements 25 drückt der Anker 19 den Schließkörper 40 gegen den zweiten Ventilsitz 44, so dass die Hauptstufe geschlossen wird. Infolge der vorgespannten Druckfeder 35 ist jedoch der erste Dichtsitz 43 weiterhin offen, so dass über den ersten Dichtsitz 43 weiterhin Druckmittel zur Ablaufbohrung 82 hin abströmen kann. Eine weitere Regulierung des über den ersten Ventilsitz 43 erfolgenden Druckmittelflusses wird mittels einer stärkeren Bestromung des Spulenelements 25 erzielt. Sobald die von dem Anker 19 auf das Stößelelement 16 wirkende Schließkraft größer ist als die Vorspannung der Druckfeder 35, beginnt das Stößelelement 16 sich in Richtung des Schließkörpers 40 bzw. des ersten Dichtsitzes 43 zu bewegen, wodurch sich eine Drosselung des Druckmittelflusses am ersten Ventilsitz 43 einstellt. Bei einer noch stärkeren Bestromung wird schließlich auch der erste Ventilsitz 43 geschlossen, so dass insgesamt ein Druckmittelfluß verhindert wird. Lediglich für den Fall, dass der Druck des Druckmittels in der Ablaufbohrung 82 größer ist als der Druck in der Zulaufbohrung 79, erfolgt ein Druckmittelfluß über das Rückschlagventil 62 in Richtung der Zulaufbohrung.
Das erfindungsgemäße Ventil 10 kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in der Bereitstellung einer Haupt- und einer Regelstufe zur Regulierung des Druckmittelflusses. So wäre es beispielsweise auch denkbar, die beiden hierzu erforderlichen Ventilsitze nicht hintereinander, sondern parallel zueinander im Ventil anzuordnen.

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Ventil (10), insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Ventilgehäuse (11) angeordneten, mit einem Spulenelement (25) zusammenwirkenden Anker (19), einem von dem Anker (19) betätigbaren Stößelelement (16), das mit einem Schließkörper (40) einen ersten Ventilsitz (43) bildet, und einem zweiten Ventilsitz (44) zwischen dem Schließkörper (40) und einem im Ventilgehäuse (11) ortsfest angeordneten Ventilkörper (48), wobei im stromlosen Zustand das Stößelelement (16) von der Federkraft einer Druckfeder (35) vom ersten Ventilsitz (43) abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtsitz (44) an dem Schließkörper (40) auf der dem Stößelelement (16) abgewandten Seite ausgebildet ist, und dass die Vorspannung der Druckfeder (35) größer ist als die vom Druckmittel im Bereich des zweiten Dichtsitzes (44) auf den Schließkörper (40) erzeugte Öffnungskraft.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (40) in einer Aufnahmehülse (15) eingepresst ist, dass der Schließkörper (40) hülsenförmig mit einem Durchlass (41) für das Druckmittel ausgebildet ist, und dass die Aufnahmehülse (15) wenigstens einen weiteren Durchlass (66) für das Druckmittel hat.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelelement (16) in der Aufnahmehülse (15) axial beweglich geführt ist und dass die Aufnahmehülse (15) eine Schulter (33) aufweist, zwischen der und dem Stößelelement (16) sich die Druckfeder (35) abstützt.
Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgehäuse (11) eine Längsbohrung (12) ausgebildet ist, die im Bereich des wenigstens einen Durchlasses (66) und im Bereich des Schließkörpers (40) und des Ventilkörpers (48) wenigstens eine axial verlaufende Erweiterung (64, 67) für das Druckmittel aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (48) eine Durchgangsbohrung (49) aufweist, die als Aufnahme des Ventilkörpers (48) auf einem Fortsatz (52) eines Ventilanschlusselements (54) dient und dass das Ventilanschlusselement (54) ein in Ventilanschlusselement (54) integriertes Rückschlagventil (62) aufweist.