DE19531009A1

DE19531009A1 - Magnetventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19531009A1
Application number: DE19531009A
Authority: DE
Inventors: Hubert Eith; Helmut Staib; Michael Dipl Ing Friedow; Juergen Dipl Ing Lander; Gerhard Dipl Ing Stokmaierr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1997-02-27
Also published as: KR970010485A; JPH0958433A; SE508759C2; SE9603051L; SE9603051D0; US5730509A

Description

Stand der Technik

Es ist schon ein solches Magnetventil bekannt (DE 23 61 398 B1) bei dem die zweite Rückstellfeder als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Die vorgespannte zweite Rückstellfeder befindet sich in einer Bohrung des Ankers, in welcher auch das bolzenförmige Ventilschließglied längsbe wegbar aufgenommen ist. Die Rückstellfeder greift mit ihrem einen Ende an einer Ringscheibe an, die am polkernabgewand ten Endabschnitt des Ankers in der Bohrung befestigt ist. Das andere Ende der Rückstellfeder greift an einem Bund des Ventilschließgliedes an, das mit dem Bund polkernseitig am Anker abgestützt ist. Beim Umschalten des bekannten Magnet ventils in die Durchlaßstellung führt der Anker eine Rela tivbewegung bezüglich des Ventilschließgliedes aus, wenn dieses durch eine hydraulische Schließkraft belastet ist, welche die Vorspannkraft der zweiten Rückstellfeder über schreitet. In der Durchlaßstellung des Magnetventils nimmt das Ventilschließglied aufgrund der Wirkung der Rückstell feder seine ursprüngliche Stellung bezüglich des Ankers ein, so daß das Sitzventil des Magnetventils seinen maximalen Durchflußquerschnitt bereitstellt.

Das bekannte Magnetventil hat den Nachteil, daß es zur Auf nahme der zweiten Rückstellfeder eine relativ tiefe Bohrung im Anker benötigt. Dies erhöht die Herstellkosten des Ven tils.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine scheibenförmige Feder einen erheblich geringeren Einbauraum anstelle einer Schraubenfeder benötigt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Magnetventils möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 im Längsschnitt ein Magnetventil mit einem relativ zu einem Anker bewegbaren Ventilschließglied als integraler Teil einer scheibenförmig ausgebildeten Feder und Fig. 2 bis 4 Varianten des Ven tilschließgliedes und der Feder.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt ein Magnetventil 10 zur Verwendung in einer schlupfgeregel ten hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, von der in der Zeichnung lediglich ein Hauptbremszylinder 11 mit einem Vorratsbehälter 12 für Druckmittel und eine Hochdruckpumpe 13 dargestellt sind. Eine derartige Bremsanlage ist in der nicht vorveröffentlichten DE 44 41 791 A1 beschrieben. Sie ist neben der Blockierschutzregelung auch für Antriebs schlupfregelung sowie für automatisches Bremsen zum Zwecke der Seitenschlupfregelung (Fahrdynamikregelung) und zur Unterstützung bei fahrerbetätigtem Bremsen (Bremsassistent) ausgelegt. Eine wesentliche Anforderung an das erfindungsge mäße Magnetventil 10, welches in einer zwischen dem Haupt bremszylinder 11 und der Pumpe 13 verlaufenden Saugleitung 14 liegt, ist es daher, auch gegen einen vom Hauptbremszy linder 11 erzeugten Bremsdruck zu öffnen und einen relativ großen Durchflußquerschnitt freizugeben, damit die Pumpe 13, insbesondere bei tiefen Temperaturen, einen ausreichend großen Volumenstrom fördern kann.

Das Magnetventil 10 hat einen Elektromagneten 17, der im wesentlichen aus einer Spule 18, einem Gehäusemantel 19 und einem Polkern 20 besteht. Der Polkern 20 ist mit einer Führungshülse 21 für einen entgegen der Kraft einer ersten Rückstellfeder 22 gegen den Polkern längsbewegbaren Anker 23 dicht verschweißt. An ihrem anderen Ende ist die in einen Ventilblock 24 eingreifende Führungshülse 21 mit einem Ventilkörper 25 dicht verbunden. Zwischen dem Anker 23 und dem Ventilkörper 25 ist in der Führungshülse 21 eine Ventil kammer 26 gebildet, welche durch eine Öffnung 27 in der Führungshülse sowie ein Filter 28 mit der Zuströmseite 29 des Magnetventils 10 in Verbindung steht. Von der Zuström seite 29 führt die bereits erwähnte Saugleitung 14 zum Hauptbremszylinder 11. Die Abströmseite 30 des Magnetventils 10 befindet sich ausgangsseitig des längsdurchbohrten Ventilkörpers 25. Sie ist durch die Saugleitung 14 mit der Saugseite der Pumpe 13 verbunden. Außer der ersten Ventil kammer 26 hat das Magnetventil 10 eine zwischen dem Polkern 20 und dem Anker 23 ausgebildete zweite Ventilkammer 31, welche den Arbeitsluftspalt des Magnetventils bestimmt. Die beiden Ventilkammern 26 und 31 stehen durch einen Kanal bil dende Längsnuten 32 des Ankers 23 miteinander in Verbindung. Der Anker 23 ist also vom Druckmittel umspült.

Das Magnetventil schaltet den Durchgang zwischen der Zu strömseite 29 und der Abströmseite 30 mit einem Sitzventil 35. Dieses ist von einem mit dem Anker 23 verbundenen Ven tilschließglied 36 und einem feststehenden Ventilsitz 37 am Ventilkörper 25 gebildet. Durch die Anordnung einer zweiten Rückstellfeder 38 zwischen dem Anker 23 und dem Ventil schließglied 36 ist letzteres relativ zum Anker in Richtung von dessen Längsachse bewegbar. Insofern besteht Überein stimmung mit der Ausgestaltung des Magnetventils der nach folgenden Ausführungsbeispiele.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die zweite Rückstellfeder 38 aus einer scheibenförmig ausgebildeten Membranfeder 41, welche randseitig in den Anker 23 eingebör delt ist. Die Membranfeder 41 kann zur Beeinflussung von Federkraft und Federweg radial oder in anderer Weise verlau fende Schlitze aufweisen. Die Membranfeder 41 geht in ihrer zentralen Zone in eine gegen den Ventilkörper 25 erhabene, etwa halbkugelförmige Auswölbung 42 über. Diese Auswölbung 42 bildet das Ventilschließglied 36, welches somit integra ler Bestandteil der zweiten Rückstellfeder 38 ist. Der Ven tilsitz 37 des Sitzventils 35 ist der Auswölbung 42 angepaßt und besitzt Hohlkegelform. Während die erhaben ausgebildete Seite des Ventilschließgliedes 36 der ersten Ventilkammer 26 zugewandt ist, führt auf der Rückseite des Ventilschließ gliedes eine Längsbohrung 43 des Ankers 23 in die zweite Ventilkammer 31. Durch die Längsbohrung 43, die zweite Ven tilkammer 31 und die Längsnuten 32 des Ankers 23 steht das Ventilschließglied 36 auf beiden Seiten mit der ersten Kam mer 26 in Verbindung. Er ist also beiderseits vom in der ersten Kammer 26 herrschenden Druck belastet.

Das Magnetventil 10 hat folgende Wirkungsweise:
Das Magnetventil 10 wird durch Bestromen der Spule 18 aus der gezeichneten Sperrstellung in die Durchlaßstellung umge schaltet, in welcher die Zuströmseite 29 mit der Abström seite 30 durch das geöffnete Sitzventil 35 in Verbindung stehen. Die beim Umschalten auf den Anker 23 wirkende Magnetkraft hat am Beginn des Ankerhubes ihren niedrigsten Wert. Bei überwundenem Arbeitsluftspalt, d. h. bei am Pol kern 20 angreifendem Anker 23, erreicht die Magnetkraft ihren größten Wert.

Der Anker 23 ist von der Vorspannkraft der ersten Rückstell feder 22 in Richtung auf den Ventilkörper 25 belastet. Die Magnetkraft muß daher den Anker 23 unter Überwindung der Vorspannkraft der ersten Rückstellfeder 22 in Richtung auf den Polkern 20 bewegen. In der Sperrstellung des Magnetven tils 10 bewirkt die Vorspannkraft der ersten Rückstellfeder 22 eine Reaktionskraft der zweiten Rückstellfeder 38 auf den Anker 23, also in Richtung auf den Polkern 20 wirkend. Ohne Berücksichtigung des Ankergewichts entspricht diese Reak tionskraft der Vorspannkraft der ersten Rückstellfeder. Die zweite Rückstellfeder 38 unterstützt in besonders vorteil hafter Weise während eines Teils des Ankerarbeitshubes die Magnetkraft. Mit zunehmendem Ankerarbeitshub wird die Reak tionskraft jedoch zu Null abgebaut, wenn die zweite Rück stellfeder 38 ihre von Kräften unbelastete Gestalt einnimmt.

Bei Druckgleichheit auf der Zuströmseite 29 und der Abström seite 30 des Magnetventils 10 sind keine hydraulischen Schließkräfte auf den Anker 23 und das Ventilschließglied 36 wirksam. Die Magnetkraft hat daher, anfangs unterstützt von der Reaktionskraft der zweiten Rückstellfeder 38, nur die Vorspannkraft der ersten Rückstellfeder 22 zu überwinden, um das Sitzventil 35 völlig zu öffnen.

Herrscht dagegen bei geschlossenem Magnetventil 10, z. B. durch Betätigung des Hauptbremszylinders 11, auf der Zu strömseite 29 ein höherer Druck als auf der Abströmseite 30, so ist der druckmittelumspülte Anker 23 druckausgeglichen, das Ventilschließglied 36 dagegen durch eine hydraulische Schließkraft belastet, welche vom relativ großen Dichtdurch messer des Sitzventils 35 sowie von der Höhe des Differenz drucks abhängt. Diese Schließkraft sucht das Ventilschließ glied 36 in Anlage am Ventilsitz 37 zu halten, während der Anker 23 von der Magnetkraft in Richtung auf den Polkern 20 bewegt wird. Dabei erfährt die zweite Rückstellfeder 38 eine Auslenkung in dem Sinne, daß sich der Anker 23 vom Ventil schließglied 36 entfernt. Überschreitet die Größe der um die Kraft der ersten Rückstellfeder 22 verminderten Magnetkraft die auf dem Ventilschließglied 36 lastende hydraulische Schließkraft, so wird letzteres vom Ventilsitz 37 abgehoben. Durch das von der Zuströmseite 29 zur Abströmseite 30 des Magnetventils 10 strömende Druckmittel beginnt sich die Druckdifferenz am Sitzventil 35 abzubauen. Während der Anker 23 gegen den Polkern 20 bewegt wird, kehrt die zweite Rück stellfeder 38 in ihre kräftefreie Stellung in Richtung auf den Anker 32 zurück. Mit dem Anschlagen des Ankers 23 am Polkern 20 nimmt das Sitzventil 35 seinen größtmöglichen Durchflußquerschnitt ein.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungs beispiele sind lediglich Unterschiede zu den bereits be schriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Soweit in der Zeichnung dargestellte Merkmale nachfolgend keine Erwähnung finden, so sind sie den Merkmalen der vorangegangenen Aus führungsbeispiele gemeinsam.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterschei det sich vom vorangegangenen im wesentlichen dadurch, daß der Anker 23 polkernabgewandt eine Sacklochbohrung 46 hat, in welcher als Ventilschließglied 36 eine Kugel 47 aufge nommen und von einer separaten Membranfeder 48 als zweite Rückstellfeder 38 in der Bohrung gehalten ist. Die Membran feder 48 hat eine zentrale Ausnehmung 49 als Lagersitz für die Kugel 47, welche, die zentrale Ausnehmung 49 teilweise durchgreifend, in der Sperrstellung des Magnetventils 10 so wohl am Anker 23 als auch am Ventilsitz 37 abgestützt ist. Die Membranfeder 48 ist mit Vorspannung montiert, d. h. sie übt auf die Kugel 47 eine in Richtung auf den Anker 23 wir kende Kraft aus. Die Membranfeder 48 kann nicht dargestellte Schlitze aufweisen, um die Bohrung 46 des Ankers 23 mit der ersten Ventilkammer 26 druckmittelleitend zu verbinden, oder es kann wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Anker von einer Längsbohrung durchzogen sein.

Bei Druckgleichheit zwischen der Zuströmseite 29 und der Ab strömseite 30 des Magnetventils 10 sind der Anker 23 und das Ventilschließglied 36 druckausgeglichen. Zum Umschalten des Magnetventils 10 aus der Sperrstellung in die Durchlaßstel lung muß die Magnetkraft lediglich die Kraft der ersten Rückstellfeder 22 überwinden.

Bei höherem Druck auf der Zuströmseite 29 als auf der Ab strömseite 30 des Magnetventils 10 ist der Anker 23 druck ausgeglichen, während das Ventilschließglied 36 der hydrau lischen Schließkraft unterworfen ist. Während der Ankerbewe gung gegen den Polkern 20 verharrt die Kugel 47 anfangs auf dem Ventilsitz 37. Die Membranfeder 46 erfährt dabei eine Auslenkung und stärkere Vorspannung. Wenn die von der Mem branfeder 48 auf die Kugel 47 ausgeübte, in Richtung auf den Anker 23 wirkende Federkraft die hydraulische Schließkraft übersteigt, wird die Kugel 47 vom Ventilsitz 37 abgehoben. Die Membranfeder 48 führt die Kugel 47 bis zur Anlage am Anker 23 in die Bohrung 46 zurück, während die Magnetkraft den Anker bis zur Anlage am Polkern 20 bewegt. Das Sitzven til 35 nimmt seinen größtmöglichen Durchflußquerschnitt ein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß die Membranfeder 48 unter Zwischenlage eines Stützringes 52 in den Anker 23 ein gebördelt ist. Der Stützring 52 befindet sich auf der pol kernabgewandten Seite der Membranfeder 48. Er begrenzt die Auslenkung der Membranfeder 48 während des Ankerarbeits hubes. Hierdurch wird das Abheben der Kugel 47 vom Ventil sitz 37 unterstützt, wenn beim Anschlagen der Membranfeder 48 am Stützring 52 ein Teil der Bewegungsenergie des Ankers 23 stoßartig auf die Kugel übertragen wird. Im übrigen ist die Funktion des Magnetventils 10 die gleiche wie beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 2.

Für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine scheiben förmig ausgebildete Feder in der Form einer Wellfederscheibe 55 als zweite Rückstellfeder 38 kennzeichnend. Die Wellfe derscheibe 55 befindet sich zusammen mit einem zylindrischen Führungskörper 56 in der Bohrung 46 des Ankers 23. Die Boh rung 46 ist polkernabgewandt mit einem eingebördelten Halte ring 57 randseitig verschlossen. Die Wellfederscheibe 55 greift einerseits am Haltering 57 und andererseits am Füh rungskörper 56 mit Vorspannung an. In den Führungskörper 56 ist als Ventilschließglied 36 eine Kugel 47 eingestemmt. Die Wellfederscheibe 55 erzeugt eine den Führungskörper 56 mit Kugel 47 in die Bohrung 46 des Ankers 23 rückführende Kraft, während der Haltering 57 beim Ankerarbeitshub die Relativbe wegung von Führungskörper und Kugel bezüglich des Ankers 23 begrenzt. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche wie derjenigen nach Fig. 3.

Claims

1. Magnetventil (10), insbesondere zur Anordnung in einer zwischen einem Hauptbremszylinder (11) und der Saugseite einer Pumpe (13) verlaufenden Saugleitung (14) einer schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahr zeuge, mit den folgenden Merkmalen:

- es ist ein von einem Elektromagneten (17) entgegen der Kraft einer ersten Rückstellfeder (22) gegen einen Polkern (20) längsbewegbarer Anker (23) vorgesehen,
- am Anker (23) ist polkernabgewandt ein mit einem festste henden Ventilsitz (37) eines Sitzventils (35) zusammenwir kendes, relativ zum Anker (23) längsbewegbares Ventil schließglied (36) aufgenommen,
- das Ventilschließglied (36) befindet sich in einer mit der Zuströmseite (29) des Magnetventils (10) verbundenen Kammer (26),
- am Anker (23) ist eine zweite Rückstellfeder (38) abge stützt, welche eine in Richtung auf den Polkern (20) wirken de Kraft auf das Ventilschließglied (36) ausübt,
- das Ventilschließglied (36) ist bei erregtem Elektromagne ten (17) vom Anker (23) mit Unterstützung der zweiten Rück stellfeder (38) vom Ventilsitz (37) abhebbar, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal:
- die zweite Rückstellfeder (38) ist eine scheibenförmig ausgebildete Feder.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückstellfeder eine Membranfeder (41) ist mit einer mit dem Ventilsitz (37) zusammenwirkenden, etwa halb kugelförmigen Auswölbung (42) in ihrer zentralen Zone.

3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückstellfeder eine Membranfeder (48) mit einer zentralen Ausnehmung (49) ist, welche einen Lagersitz für eine stirnseitig am Anker (23) aufgenommene, mit dem Ventil sitz (37) zusammenwirkende Kugel (47) bildet.

4. Magnetventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Membranfeder (41, 48) randseitig in den Anker (23) eingebördelt oder mit einem in den Anker (23) eingebör delten, die Auslenkung der Membranfeder (48) begrenzenden Stützring (52) gehalten ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückstellfeder eine zwischen dem Ventilschließ glied (36) und einem in den Anker (23) randseitig eingebör delten Haltering (57) angeordnete Wellfederscheibe (55) ist.

6. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mantelseitig des Ankers (23) ein Kanal (32) vorgesehen ist, welcher die Kammer (26) mit der polkernseitigen Stirnseite des Ankers (23) verbindet, von der eine Längsbohrung (43) des Ankers (23) zum Ventilschließglied (36) führt.