DE102017201471A1

DE102017201471A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil für eine Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102017201471A1
Application number: DE102017201471.7A
Authority: DE
Inventors: Heiko Gensert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-08-02

Abstract

Um ein Ventil (1) mit einer redundanten Betätigung zu erhalten, werden zwei jeweils eine Spule (11, 17) aufweisende Elektromagnete (12, 18) vorgesehen, die auf einen Ventilschließkörper (7) einwirken. Je nach Position des Ventilschließkörpers in Bezug auf einen Ventildurchlass (4) ist dieser offen oder gesperrt.Die beiden Elektromagnete (12, 18) sind so ausgelegt, dass die Strombeaufschlagung einer der Spulen (11, 17) ausreicht, das Ventil (1) zu betätigen, um es in die gewünschte Position zu bringen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigbares Ventil für eine Fahrzeugbremsanlage mit einer von einem Ventilschließkörper verschließbaren Ventildurchlass, wobei der Ventilschließkörper relativ zum Ventildurchlass zwischen einer Schließposition, in der der Ventildurchlass vom Ventilschließkörper geschlossen ist, und einer Offenposition, in der der Ventildurchlass offen ist, bewegbar ist, und mit einem ersten Elektromagneten, um den Ventilschließkörper zu verschieben.
Ein derartiges Ventil ist aus der DE 10 2014 202 926 A1 bekannt. Bei der dort gezeigten Ausführung des Ventils handelt es sich um ein Sitzventil, bei dem der Ventildurchlass mit einem Ventilsitz versehen ist. Der Ventilschließkörper besitzt einen konusförmigen Kopf, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Ventildurchlass zu öffnen und zu schließen. Der Ventilschließkörper ist mit einem Magnetanker verbunden, dessen eine Stirnseite gegenüber der Stirnseite eines Magnetkerns liegt. Durch eine Magnetspule wird der Magnetanker magnetisch erregt, so dass der Magnetanker angezogen wird und das Ventil geöffnet wird.
Nachteilig bei einem Ventil, das nur von einem einzigen Elektromagneten betätigt wird, ist, dass bei Störungen in der Steuerung des Ventils, die zur Folge haben, dass der einzige Elektromagnet nicht mehr betätigbar ist, das Ventil als Ganzes ausfällt. Für Fahrzeugbremsanlagen, die unabhängig von einer Betätigung von einem Fahrer betätigbar sein müssen, was z.B. bei automatisch fahrenden Fahrzeugen der Fall ist, müssen die Systeme, insbesondere sicherheitsrelevante Systeme, ausfallsicher sein.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, ein ausfallsicheres Ventil zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass ein zweiter Elektromagnet vorgesehen ist, der mit dem besagten Ventilschließkörper zusammenwirkt, um diesen relativ zum Ventildurchlass zu bewegen.
Sollte daher die Steuerung für den ersten Elektromagneten ausfallen, kann die Betätigung des Ventils durch den zweiten Elektromagneten erfolgen.
Vorzugsweise bildet ein Ende des Ventilschließkörpers selbst den Magnetanker für das erste Elektromagnetventil oder ist mit diesem unmittelbar verbunden.
Das zweite Elektromagnetventil besitzt ebenfalls einen Anker und einen Magnetkern, wobei der Anker mit einem Stößel verbunden ist, der an den Ventilschließkörper anlegbar ist.
Bei dem Ventil handelt es sich vorzugsweise um ein Sitzventil mit einem Basiskörper, in dem eine den Ventildurchlass aufweisende Querwand den Basiskörper in eine erste und eine zweite Ventilkammer trennt. Die Ventilkammern dienen je nach Schaltung des Ventils als Einlasskammer oder Auslasskammer.
Der Ventildurchlass weist einen Ventilsitz auf, der mit einem Kopf des Ventilschließkörpers zusammenwirkt, wobei der Stößel durch den Ventildurchlass hindurchragt, um an den Kopf des Ventilschließkörpers angelegt zu werden.
Eine alternative Ausführung des Ventils besteht darin, dass die beiden Elektromagnete an je einem Grundkörper ausgebildet sind und dass die Grundkörper in Aufnahmebohrungen im Basiskörper aufgenommen sind.
Dabei ist mit dem Grundkörper des ersten Elektromagneten eine topfförmige Kappe verbunden, in deren Boden sich der Ventildurchlass befindet.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 ein stromlos geschlossenes Ventil in einer ersten Ausführung und
2 ein stromlos geschlossenes Ventil in einer zweiten Ausführung.

Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
Ein erfindungsgemäßes Ventil 1 besitzt einen länglichen Basiskörper 2 mit einem Schacht 3 in Form einer Stufenbohrung, der sich von der einen Stirnseite zur anderen Stirnseite des Basiskörpers 2 erstreckt.
Der Schacht 3 wird durch eine Wand mit einer zentralen Öffnung, die als Ventildurchlass 4 fungiert, in eine erste Ventilkammer 5 und eine zweite Ventilkammer 6 getrennt, die je nach Verschaltung des Ventils 1 entweder als Ein- bzw. Auslasskammer fungieren.
Auf der Seite der Wand, die der ersten Ventilkammer 5 zugewandt ist, besitzt der Ventildurchlass 4 einen Ventilsitz, der mit dem Kopf eines länglichen Ventilschließkörpers 7 zum Öffnen und Verschließen des Ventildurchlasses 4 zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper 7 ist in einem ersten Abschnitt des Schachtes 3, der die erste Ventilkammer 6 bildet, geführt und ragt aus dem Schacht über die eine Stirnseite des Basiskörpers 2 hervor.
Auf das Ende des Basiskörpers 2, das die eine Stirnseite aufweist, ist eine Hülse 8 aufgesteckt, die eine Verlängerung des Schachtes 3 bildet und die als äußeren Verschluss einen Magnetkern 9 aufweist, der dem über den Schacht hinausragenden Ende des Ventilschließkörpers 7, das als Magnetanker fungiert, gegenüberliegt, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Ventilschließkörpers 7 und des Magnetkerns 9 ein Luftspalt 10 verbleibt.
Auf die Hülse 8 ist eine erste Spule 11 aufgesteckt, die bei einem Stromdurchfluss in ihrem Inneren ein Magnetfeld erzeugt, das den Magnetkern 9 und den Magnetanker magnetisiert, so dass der Ventilschließkörper 7 unter Überwindung des Luftspaltes 10 gegen den Magnetkern 9 gezogen wird, wobei der Kopf des Ventilschließkörpers 7 vom Ventilsitz entfernt wird und der Ventildurchlass 4 geöffnet wird. Auf diese Weise ist ein erster Elektromagnet 12 gebildet.
Auf das andere Ende des Basiskörpers 2, das als Magnetkern fungiert, ist ebenfalls eine Hülse 13 aufgesteckt, die topfförmig ausgeführt ist. In ihr ist ein Magnetanker 14 geführt, der mit einem Stößel 15 verbunden ist, der durch einen zweiten Schachtabschnitt und durch den Ventildurchlass 4 zum Kopf des Ventilschließkörpers 7 führt und an diesem anliegt oder mit diesem verbunden ist. Eine Rückstellfeder 16, die auf den Magnetanker 14 einwirkt, befindet sich zwischen ihm und der ihm gegenüberliegenden Stirnseite des Basiskörpers 2. Auf der topfförmigen Hülse 13 ist eine zweite Spule 17 aufgesteckt, die bei Stromdurchfluss ein Magnetfeld erzeugt, das den Magnetanker 14 und den Magnetkern magnetisiert, so dass der Magnetanker 14 gegen die Stirnfläche des Basiskörpers 2 gezogen wird, wodurch der Stößel 15 den Kopf des Ventilschließkörpers 7 vom Ventilsitz abhebt. Auf diese Weise ist ein zweiter Elektromagnet 18 gebildet.
Die Spulen 11, 17 und ihre Stromversorgung sind so ausgelegt, dass die Strombeaufschlagung einer der Spulen 11, 17 ausreicht, um das Ventil 1 zu betätigen, also dessen Ventildurchlass 4 zu öffnen.
Durch eine Umgestaltung des Ventildurchlasses 4 im Bezug zum Ventilschließkörper 7 kann in entsprechender Weise ein redundantes stromlos offenes Ventil gestaltet werden.
In der 2 ist eine Variante des Ventils 1 beschrieben. Der Basiskörper 2 ist als Aufnahmekörper mit zwei auf einer Längsachse des Basiskörpers 2 liegenden Aufnahmebohrungen versehen, die über eine Trennwand, die für beide Aufnahmebohrungen den Boden bildet und in dem sich ein Durchlass 20 befindet, hydraulisch verbunden sind. Die Aufnahmebohrungen bilden die erste bzw. die zweite Ventilkammer 5, 6.
Der erste Elektromagnet 12 besitzt einen Grundkörper 21, der in der Mündung der ersten Aufnahmebohrung befestigt ist. Der Grundkörper 21, ist mit einem durchgehenden Schacht versehen, in dem der Ventilschließkörper 7 geführt ist. An der Seite des Grundkörpers 21, die in die Aufnahmebohrung hineinragt, befindet sich eine topfförmige Kappe 22, deren Boden eine Bodenöffnung aufweist, die als verschließbarer Ventildurchlass 4 fungiert, und die an der Innenseite der Kappe 22, also an der Seite, die dem Grundkörper 21 zugewandt ist, einen Ventilsitz aufweist.
Der Ventilschließkörper 7 ragt in die Kappe 22 hinein, wobei das Ende des Ventilschließkörpers 7 als Kopf ausgeführt ist, der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Auf ihrem Umfang besitzt die Kappe 22 mehrere Durchlassbohrungen, um eine Verbindung des Inneren der Kappe 22 zur ersten Ventilkammer 5 herzustellen. Das andere Ende des Ventilschließkörpers ragt aus dem Grundkörper 21 hervor und befindet sich in der Hülse 8, die auf einem Absatz des Grundkörpers 21 aufgesteckt und dort mit ihm verschweißt ist. In dem Bereich der Hülse 8, die über den Grundkörper hervorsteht, ist der Magnetkern 9 eingesetzt, der mit der Hülse 8 druckmitteldicht verschweißt ist. Der dazugehörige Magnetanker wird von dem Ende des Ventilschließkörpers 7 gebildet, das dem Magnetkern 9 gegenüberliegt. Auf der Außenseite der Hülse 8 ist - wie schon in der Ausführung nach 1 gezeigt - die erste Spule 11 aufgesetzt. Auf diese Weise ist der erste Elektromagnet 12 gebildet.
Zwischen dem Magnetkern 9 und dem Magnetanker befindet sich eine Rückstellfeder 23, die den Ventilschließkörper 7 gegen die Bodenöffnung in der Kappe 22 vorspannt.
In der anderen Aufnahmebohrung ist ein zweiter Grundkörper 25 befestigt, durch den der Stößel 15 hindurchgeführt ist, wobei das eine Ende des Stößels 15 dünner ausgeführt ist als der Hauptkörper des Stößels 15, so dass das Ende sowohl durch die Öffnung in der Trennwand als auch durch die Bodenöffnung in der Kappe 22 ragt und sich dort an den Kopf des Ventilschließkörpers 7 anlegt bzw. mit diesem verbunden ist.
Das andere Ende des Stößels 15 ist mit dem Magnetanker 14 verbunden, der innerhalb der topfförmigen Hülse 13 vor der Außenstirnseite des zweiten Grundkörpers 25 liegt. Die topfförmige Hülse 13 ist auf den zweiten Grundkörper 25 aufgesteckt und mit ihm druckmitteldicht verschweißt. Der Aufsteckbereich des zweiten Grundkörpers 25 bildet einen Magnetkern. Auf die topfförmige Hülse 13 ist die zweite Spule 17 aufgesteckt, wodurch der zweite Elektromagnet 18 realisiert ist.
Auch hier erzeugt ein Stromdurchfluss durch die Magnetspule ein Magnetfeld, das den Magnetanker 14 gegen das als Magnetkern wirkende Absatzende des zweiten Grundkörpers 25 zieht, so dass der Stößel 15 den Kopf des Ventilschließkörpers 7 von der Bodenöffnung abhebt. Auch in dieser Ausführung sind die beiden Elektromagnete 12, 18 unabhängig voneinander mit Strom beaufschlagbar. Sie sind jeweils so ausgelegt, dass mit der Strombeaufschlagung nur einer der Spulen eine Betätigung des Ventils 1 erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Ventil
2: Basiskörper
3: Schacht
4: Ventildurchlass
5: erste Ventilkammer
6: zweite Ventilkammer
7: Ventilschließkörper
8: Hülse
9: Magnetkern
10: Luftspalt
11: erste Spule
12: erster Elektromagnet
13: Hülse
14: Magnetanker
15: Stößel
16: Rückstellfeder
17: zweite Spule
18: zweiter Elektromagnet
20: Durchlass
21: erster Grundkörper
22: Kappe
23: Rückstellfeder
25: zweiter Grundkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014202926 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Ventil (1) für eine Fahrzeugbremsanlage mit einer von einem Ventilschließkörper (7) verschließbaren Ventildurchlass (4), wobei der Ventilschließkörper (7) relativ zum Ventildurchlass (4) zwischen einer Schließposition, in der der Ventildurchlass (4) vom Ventilschließkörper (7) geschlossen ist, und einer Offenposition, in der der Ventildurchlass (4) offen ist, bewegbar ist, und mit einem ersten Elektromagneten (12), um den Ventilschließkörper (7) zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elektromagnet (18) vorgesehen ist, der mit dem besagten Ventilschließkörper (7) zusammenwirkt, um diesen relativ zum Ventildurchlass (4) zu bewegen.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Ventilschließkörpers (7) den Magnetanker (14) für das erste Elektromagnetventil (12) bildet oder mit diesem unmittelbar verbunden ist.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektromagnetventil (18) ebenfalls einen Anker (14) und einen Magnetkern besitzt, wobei der Anker (14) mit einem Stößel (15) verbunden ist, der an den Ventilschließkörper (7) anlegbar ist.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Sitzventil mit einem Basiskörper (2) ist, in dem eine Querwand mit dem Ventildurchlass (4) angeordnet ist, die den Basiskörper (2) in eine erste und eine zweite Ventilkammer (5, 6) trennt.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopf des Ventilschließkörpers (7) mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei der Stößel (15) durch den Ventildurchlass (4) hindurchragt, um an den Kopf des Ventilschließkörpers (7) angelegt zu werden.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromagnete (12, 18) an je einem Grundkörper (21, 25) ausgebildet sind und dass die Grundkörper (21, 25) in Aufnahmebohrungen im Basiskörper (2) aufgenommen sind.
Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Grundkörper des ersten Elektromagneten (12) eine topfförmige Kappe (22) verbunden ist, in deren Boden sich der Ventildurchlass (4) befindet.