DE19531010B4

DE19531010B4 - Magnetventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19531010B4
Application number: DE19531010A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing. Bareiss; Michael Dipl.-Ing. Krauter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: FR2738048A1; JPH09119551A; US5711583A; JP3786477B2; DE19531010A1; FR2738048B1

Abstract

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 Kraftfahrzeuge, mit den folgenden Merkmalen:
– es ist ein von einem Elektromagneten (17) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (22) gegen einen Polkern (20) längsbewegbarer Anker (23) vorgesehen,
– vom Anker (23) ist unmittelbar ein Hilfsventil (34) zu öffnen, welches aus einem Hilfsverschlußstück (38) und einem Hilfsventilsitz (39) kleinen Dichtdurchmessers besteht,
– vom Anker (23) ist mittelbar ein Hauptventil (35) betätigbar, welches ein Hauptverschlußstück (42) und einen Hauptventilsitz (43) großen Dichtdurchmessers hat,
– das Hilfsventil (34) und das Hauptventil (35) sind in einer Ventilkammer (25) angeordnet, die mit der Zuströmseite (28) des Magnetventils (10) ungedrosselt in Verbindung steht,
– das Hilfsventil (34) und das Hauptventil (35) haben einen gemeinsamen, relativ zum Anker (23) hubbegrenzt in einer Ankerbohrung (49) bewegbaren Schließkörper...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist schon ein Magnetventil dieser Art bekannt ( DE 25 40 599 C2 ), bei dem der Ventilsitz des Hilfsventils unmittelbar am Anker ausgebildet ist und der dem Hilfsventil und dem Hauptventil gemeinsame Schließkörper aus einem gummielastischen Werkstoff besteht. Aufgrund der begrenzten Verschleißfestigkeit dieser Teile ist damit die Eignung des bekannten Magnetventils auf das Schalten relativ geringer Drücke hydraulischer Medien beschränkt. Außerdem ist stirnseitig am Anker für die Aufnahme des scheibenförmig ausgebildeten Schließkörpers eine axial relativ tiefe Ausnehmung mit einer mündungsseitigen Schulter vorgesehen, welcher der Begrenzung des Schlieflkörperhubes gegenüber dem Anker nach dem Öffnen des Hilfsventils dient. Zum Öffnen des Hauptventils steht daher nur ein geringer Teil des Ankerhubes zur Verfügung. Der Schlieflkörperhub ist ferner nicht einstellbar, sondern lediglich von der Tiefe der Ausnehmung am Anker und der Scheibendicke des Schließkörpers abhängig.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Hilfsventilsitz möglichst verschleißarm auszubilden, wobei gleichzeitig relativ hohe hydraulische Drücke und eine einfache Einstellbarkeit des Schließkörperhubes möglich sein sollen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Hilfsventilsitz unabhängig vom Werkstoff des Ankers, der vorzugsweise auf die Eigenschaften des Magnetkreises abgestimmt ist, an einem Bauteil aus einem Werkstoff ausgebildet sein kann, der den Ansprüchen des Hydraulikkreises gerecht wird, in dem das Magnetventil Verwendung findet. So ist es unter Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung möglich, den Hilfsventilsitz hochverschleißfest und hochbelastbar auszubilden, um mit einem entsprechend abgestimmten Schließkörper und Hauptventilsitz das Magnetventil in hydraulischen Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen einzusetzen, wo sehr hohe Drücke auftreten können und die Anforderungen an die Ausfallsicherheit der Bauteile groß sind. Außerdem ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung auf einfache Weise möglich, den Schließkörperhub entsprechend der Einpreßtiefe des Anschlagrings gegenüber dem Hilfsventilsitz und/oder auf den Ankerhub abzustimmen.

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

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen Längsschnitt des Magnetventils mit einem Hilfsventil in einem Anker, 2 das Hilfsventil nach 1 in vergrößertem Maßstab und 3 eine Variante des Hilfsventils.

Das in den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt ein Magnetventil 10 zur Verwendung in einer schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, von der in 1 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 Antriebsschlupfregelung sowie für automatisches Bremsen zum Zwecke der Seitenschlupfregelung (Fahrdynamikregelung) und zur Unterstützung bei fahrerbetätigtem Bremsen (Bremsassistent) ausgelegt. Eine wesentliche Anforderung an das erfindungsgemäße Magnetventil 10, welches in einer zwischen dem Hauptbremszylinder 11 und der Pumpe 13 verlaufenden Saugleitung 14 liegt, ist es daher, auch gegen einen vom Hauptbremszylinder 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 vorgespannten Rückstellfeder 22 gegen den Polkern längsbewegbaren Anker 23 dicht verschweißt. An ihrem anderen Ende ist die Führungshülse 21 mit einem Ventilkörper 24 dicht verbunden. Zwischen dem Anker 23 und dem Ventilkörper 24 ist in der Führungshülse 21 eine erste Ventilkammer 25 gebildet, welche durch eine Öffnung 26 in der Führungshülse sowie ein Filter 27 ungedrosselt mit der Zuströmseite 28 des Magnetventils 10 in Verbindung steht. Von der Zuströmseite 28 führt die bereits erwähnte Saugleitung 14 zum Hauptbremszylinder 11. Die Abströmseite 29 des Magnetventils 10 befindet sich ausgangsseitig des längsdurchbohrten Ventilkörpers 24. Sie ist durch die Saugleitung 14 mit der Saugseite der Pumpe 13 verbunden. Außer der ersten Ventilkammer 25 hat das Magnetventil 10 eine zwischen dem Polkern 20 und dem Anker 23 ausgebildete zweite Ventilkammer 30. Die beiden Ventilkammern 25 und 30 stehen durch Längsnuten 31'des Ankers 23 miteinander in Verbindung. Der Anker 23 ist also vom Druckmittel umspült.
Das Magnetventil 10 schaltet den Durchgang zwischen der Zuströmseite 28 und der Abströmseite 29 mit einem Hilfsventil 34 sowie einem Hauptventil 35. Das Hilfsventil 34 und das Hauptventil 35 sind Sitzventile mit einem gemeinsamen Schließkörper 36. Dieser ist ein im wesentlichen zylindrisches Drehteil aus Stahl. An seiner polkernseitigen Stirnseite 37 ist der Schließkörper 36 mit einem etwa halbkugelförmigen Hilfsverschlußstück 38 des Hilfsventils 34 versehen (2). Ein zusammen mit dem Hilfsverschlußstück 38 das Hilfsventil 34 bildender, hohlkegelförmiger Hilfsventilsitz 39 ist an einer Scheibe 40 aus Stahl ausgebildet. An seiner polkernfernen Stirnseite 41 weist der Schließkörper 36 das Hauptverschlußstück 42 des Hauptventils 35 auf. Das kugelscheibenförmige Hauptverschlußstück 42 arbeitet mit einem hohlkegelförmig ausgebildeten Hauptventilsitz 43 am Ventilkörper 24 zusammen. Der Schließkörper 36 ist mit einer abgestuften Durchgangsbohrung 44 versehen, welche vom Hilfsverschlußstück 38 mit kleinem Durchmesser ausgeht und im Hauptverschlußstück 42 mit großem Durchmesser mündet. Das Hilfsventil 34 steht also durch einen von der Durchgangsbohrung 44 des Schließkörpers 36 gebildeten Kanal und das Hauptventil 35 direkt mit der Abströmseite 29 des Magnetventils 10 in Verbindung.
Der Schließkörper 36 ist im Bereich seiner polkernseitigen Stirnseite 37 umfangsseitig mit einem umlaufenden Bund 47 ausgestattet, welcher mehrere Durchbrechungen 48 aufweist. Der Schließkörper 36 greift in eine Sacklochbohrung 49 am polkernfernen Ende des Ankers 23 ein. Am Grund der Bohrung 49 befindet sich die mit dem Hilfsventilsitz 39 versehene Scheibe 40. Sie ist in die Bohrung 49 des Ankers 23 eingepreßt oder in der Bohrung verstemmt. Mündungsseitig befindet sich in der Bohrung 49 des Ankers 23 ein Anschlagring 50. Er ist ebenfalls in die Bohrung 49 eingepreßt. Der Anschlagring 50 hat eine radial einwärts gerichtete Schulter 51, welche einen vom Schließkörper 36 durchgriffenen Durchbruch 52 des Anschlagrings 50 begrenzt. In der Schulter 51 befinden sich Ausnehmungen 53 als druckmittelleitende Verbindung zwischen der Ventilkammer 25 und der Ankerbohrung 49. Die Schulter 51 des Anschlagrings 50 verläuft parallel zum in der Bohrung 49 des Ankers 23 geführten Bund 47 des Schließkörpers 36. Der Anschlagring 50 begrenzt den Hub s des Schließkörpers 36 auf einen Wert, der kleiner ist als der Ankerhub h. Der Schließkörperhub s ist zugleich der Hub des Hilfsventils 34.
Das Magnetventil 10 hat folgende Wirkungsweise:
Das Magnetventil 10 wird durch Bestromen der Spule 18 aus der gezeichneten Sperrstellung in die Durchlaßstellung umgeschaltet, in welcher die Zuströmseite 28 mit der Abströmseite 29 durch das geöffnete Hauptventil 35 in Verbindung stehen. Die beim Umschalten auf den Anker 23 wirkende Magnetkraft hat am Beginn des Ankerhubes h ihren niedrigsten Wert. Bei zurückgelegtem Ankerhub h, d. h. bei am Polkern 20 angreifendem Anker 23, erreicht die Magnetkraft ihren größten Wert.
Bei Druckgleichheit auf der Zuströmseite 28 und der Abströmseite 29 des Magnetventils 10 sind keine hydraulischen Schließkräfte auf den Anker 23 und den Schließkörper 36 wirksam. Die Magnetkraft hat daher nur die Vorspannkraft der Rückstellfeder 22 zu überwinden, um das Magnetventil 10 zu öffnen.
Herrscht dagegen bei geschlossenem Magnetventil 10, z. B. durch Betätigung des Hauptbremszylinders 11, auf der Zuströmseite 28 ein höherer Druck als auf der Abströmseite 29, so sind der Anker 23 und der Schließkörper 36 druckunausgeglichen, d. h. es sind hydraulische Schließkräfte auf den Anker und den Schließkörper wirksam. Die Schließkraft am Anker 23 ist von der Dichtfläche des Hilfsventils 34 abhängig, die Schließkraft am Schließkörper 36 von der Dichtfläche des Hauptventils 35 vermindert um die Dichtfläche des Hilfsventils 34. Die auf den Schließkörper 36 wirkende hydraulische Schließkraft ist aufgrund des großen Querschnitts des Hauptventils 35 erheblich größer als die auf den Anker 23 wirkende Schließkraft. Die am Beginn des Ankerhubes h niedrige Magnetkraft muß daher bei der Bewegung des Ankers 23 gegen den Polkern 20 die Vorspannkraft der Rückstellfeder 22 sowie die am Anker wirkende hydraulische Schließkraft zur Öffnung des Hilfsventils 34 überwinden. Durch das sich im weiteren Verlauf der Ankerbewegung zunehmend öffnende Hilfsventil 34 strömt nun Druckmittel von der Zuströmseite 28 durch die Kammer 25, die Ausnehmungen 53 und Druchbrechungen 48 in Anschlagring 50 und Schließkörperbund 47 durch die Durchgangsbohrung 44 des Schließkörpers 36 zur Abströmseite 29, was eine Minderung der Druckdifferenz und eine Verringerung der auf den Schließkörper 36 wirkenden Schließkraft zur Folge hat. Im weiteren Verlauf der Ankerbewegung trifft beim Schließkörperhub s = 0 die Schulter 51 des Anschlagrings 50 auf den Bund 47 des Schließkörpers 36. Die während dieser Phase der Ankerbewegung erheblich größere Magnetkraft ist zusammen mit der Massenträgheit des Ankers 23 in der Lage, die auf dem Schließkörper 36 lastende hydraulische Schließkraft zu überwinden und den Schließkörper vom Ventilkörper 24 abzuheben. Das Hauptventil 35 ist nun geöffnet. Am Ende des Ankeröffnungshubes, also bei am Polkern 20 angreifendem Anker 23, nimmt das Hauptventil 35 seinen größtmöglichen Durchflußquerschnitt ein.
Der Schließkörperhub s kann durch entsprechendes Einstellen der Einpreßtiefe des Anschlagrings 50 in die Ankerbohrung 49 bemessen werden. Um ein sicheres Öffnen des Hauptventils 35 auch bei sehr großen Druckdifferenzen am Magnetventil 10 zu erreichen, kann der Schließkörperhub s auf Kosten des Durchflußquerschnitts am Hauptventil 35 dem Ankerhub h angenähert werden.
Bei der nachfolgenden Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels sind lediglich Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel erwähnt. Soweit in der Zeichnung dargestellte Merkmale nachfolgend keine Erwähnung finden, so sind sie den Merkmalen des Ausführungsbeispiels nach 1 und 2 gemeinsam.
Wesentlicher Unterschied des Ausführungsbeispiels nach 3 gegenüber dem nach den 1 und 2 ist die Vereinigung von Anschlagring 50 und Scheibe 40 an einem Bauteil, welches die Form einer dünnwandigen Hülse 56 aus Stahl hat. Die Hülse 56 ist mit ihrer Mantelwand 57 in die Bohrung 49 des Ankers 23 eingepreßt. Mündungsseitig hat sie eine einwärts gerichtete Schulter 51 mit Ausnehmungen 53 für den Durchtritt von Druckmittel in die Bohrung 49. Die Schulter 51 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Bund 47 des Schließkörpers 36 den Schließkörperhub s. Eine im Bereich des Bohrungsgrundes verlaufende, als Scheibe 40 nach 2 wirkende Bodenwand 58 der Hülse 56 ist hohlkegelförmig geprägt und dient als Hilfsventilsitz 39.
Die Hülse 56 und der Schließkörper 36 bilden bei diesem Ausführungsbeispiel eine vormontierbare Baugruppe mit nur zwei Einzelteilen. Die Baugruppe ist durch Einpressen der Hülse 56 am Anker 23 montierbar. Die Größe des Schließkörperhubs s ist durch die Abmessungen von Hülse 56 und Schließkörper 36 vorgegeben und durch den Einpreßvorgang unveränderbar.
Die Funktion des gemäß 3 ausgestatteten Magnetventils ist die gleiche wie beim eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Claims

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 Kraftfahrzeuge, mit den folgenden Merkmalen: – es ist ein von einem Elektromagneten (17) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (22) gegen einen Polkern (20) längsbewegbarer Anker (23) vorgesehen, – vom Anker (23) ist unmittelbar ein Hilfsventil (34) zu öffnen, welches aus einem Hilfsverschlußstück (38) und einem Hilfsventilsitz (39) kleinen Dichtdurchmessers besteht, – vom Anker (23) ist mittelbar ein Hauptventil (35) betätigbar, welches ein Hauptverschlußstück (42) und einen Hauptventilsitz (43) großen Dichtdurchmessers hat, – das Hilfsventil (34) und das Hauptventil (35) sind in einer Ventilkammer (25) angeordnet, die mit der Zuströmseite (28) des Magnetventils (10) ungedrosselt in Verbindung steht, – das Hilfsventil (34) und das Hauptventil (35) haben einen gemeinsamen, relativ zum Anker (23) hubbegrenzt in einer Ankerbohrung (49) bewegbaren Schließkörper (36), dessen Hub (s) kleiner als der Ankerarbeitshub (h) ist, – das Hilfsventil (34) steht durch einen, den Schließkörper (36) durchziehenden Kanal (44) und das Hauptventil (35) direkt mit der Abströmseite (29) des Magnetventils (10) in Verbindung, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal: – eine den Hilfsventilsitz (39) aufweisende Scheibe (40) und ein hubbegrenzender Anschlagring (50) sind in die Bohrung (49) des Ankers (23) eingepreßt.
Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (36) ein Drehteil ist und an seiner einen Stirnseite (37) das Hilfsverschlußstück (38) des Hilfsventils (34) und an seiner anderen Stirnseite (41) das Hauptverschlußstück (42) des Hauptventils (35) aufweist, daß als Kanal eine achsgleich verlaufende Durchgangsbohrung (44) vorgesehen ist, welche vom Hilfsverschlußstück (38) mit kleinem Durchmesser ausgeht und im Hauptverschlußstück (42) mit großem Durchmesser mündet, und daß der Schließkörper (36) umfangsseitig einen Bund (47) hat, mit dem er in der Bohrung (49) des Ankers (23) wenigstens mittelbar geführt und in der Offenstellung des Hilfsventils (34) am Anschlagring (50) abgestützt ist.
Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfsventilsitz (39) aufweisende Scheibe (40) als Boden (58) und der Anschlagring (50) mit einer einwärts gerichteten Schulter (51) als Teil einer in die Bohrung (49) des Ankers (23) eingepreßten Hülse (56) ausgebildet sind.
Magnetventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (51) des Anschlagrings (50) und der Bund (47) des Schließkörpers (36) wenigstens eine Ausnehmung (53) oder Durchbrechung (48) haben.