DE19824500A1

DE19824500A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE19824500A1
Application number: DE19824500A
Authority: DE
Inventors: Diogenes Perez-Cuadro
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: DE19824500B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 195 29 724 A1 ist bereits ein solches Elektro magnetventil bekannt geworden, das insbesondere für hydrau lische Kraftfahrzeugbremsanlagen mit Radschlupfregelung ver wendet wird. Es weist ein Ventilgehäuse auf, in das eine das Gehäuse verschließende Hülse eingesetzt ist, die einen mit einem Ventilstößel versehenen Magnetanker führt. In seiner elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung befindet sich das Elektromagnetventil in der Schließstellung, indem durch den Ventilstößel unter Wirkung einer Feder sowohl ein Druck mitteldurchgang innerhalb eines Ventilkolbens als auch zwi schen dem Ventilkolben und dem Ventilgehäuse verschlossen ist.

Ein Nachteil ist darin zu sehen, daß die Führung als auch die Abstützung des Ventilkolbens innerhalb des Ventilgehäu ses eine speziell Käfigaufnahme benötigt. Ein weiterer Nach teil ist darin zu sehen, daß die Gehäusewandstärke im Be reich der den Magnetanker mit dem Ventilkolben aufnehmenden erweiterten Stufenbohrung geschwächt ist. Ferner ist eine möglichst einfache Entlüftung als auch Befüllung der am Elektromagnetventil angeschlossenen Druckmittelkanäle in der Ventilschließstellung nicht gewährleistet.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art mit möglichst einfachen, kostengünstigen und funktionssicheren Mitteln zu verbessern,um die genannten Nachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetven til der gattungsbildenden Art mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehre rer Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Schaltungsanordnung des Elektro magnetventils in Verbindung mit den funktionswe sentlichen Merkmalen einer Bremsanlage mit Fahr dynamikregelung,

Fig. 2 eine erste konstruktive Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Elektromagnetventils,

Fig. 3 eine alternative Ausgestaltung des Elektromagnet ventils gemäß der vorgeschlagenen Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt den Hydraulikschaltplan für eine hydrau lische Bremsanlage mit Radschlupfregelung als auch zur Fahr dynamikregelung bzw. Fahrstabilitätsregelung eines Kraft fahrzeugs.

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil 15 befindet sich in einer Leitungsabzweigung 22 der beiden Bremskreise als 2/2- Wegeventil ausgeführt. Diese Leitungsabzweigung 22 bildet einen unmittelbaren Saugpfad aus dem Bremsdruckgeber 6 zur Hochdruckpumpe 5, die in einer Radschlupf- bzw. Fahrdyna mikregelung Druckmittel in die zu den Radbremsen führenden Bremsleitungen fördert. In dem jeweiligen Abschnitt zwischen der Hochdruckpumpe 5 und einer jeden Radbremse befindet sich jeweils ein in Grundstellung offengeschaltetes Einlaßventil 19 und ein stromabwärts dazu angeordnetes, in Grundstellung geschlossenes Auslaßventil 20. Mittels dieser Einlaß- und Auslaßventile 19, 20 erfolgt sowohl eine Radschlupfregelung in einem Antiblockier- oder Anfahrschlupfregelvorgang als auch eine Fahrdynamikregelung mittels einer asymmetrischen Bremsdruckverteilung in den kurveninneren und kurvenäußeren Radbremsen zum Ausgleich eines unerwünschten Fahrzeuggiermo mentes. Zum Zwecke eines für die Fahrdynamikregelung erfor derlichen automatischen Bremsvorgangs weist das abgebildete Bremssystem eine Vorladeeinrichtung 17 auf, die im vorlie genden Ausführungsbeispiel als Vorladepumpe zwischen dem Vorratsbehälter 18 und dem Bremsdruckgeber 6 angeordnet ist. Dies ist eines von mehreren möglichen Ausführungsbeispielen zur Realisierung einer Vorladung, so daß u. a. auch bei ent sprechend konstruktiver Auslegung beispielsweise ein fremd betätigter, dem Bremsdruckgeber 6 vorgeordneter Bremskraft verstärker verwendet werden kann.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Elektromagnetven tils 15 wird im nachfolgenden im Zusammenhang mit der nun mehr kurz erläuterten Bremsanlage nach Fig. 1 und den nun mehr folgenden Darstellungen des Elektromagnetventils 15 in den Fig. 2 und 3 näher beschrieben.

Die Fig. 2 zeigt eine erste zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 15 in einer Schnitt darstellung.

Das Elektromagnetventil 15 weist ein in Patronenbauweise ausgeführtes, in einen blockförmigen Aufnahmekörper 23 ein gepreßtes Ventilgehäuse 9 auf, in dem ein axial beweglich an einem Magnetanker 11 befestigter Ventilstößel 8 geführt wird. Unterhalb des Ventilstößels 8 befindet sich ein gleichfalls axial im Ventilgehäuse 9 beweglicher Ventilkol ben 7, der von einem koaxial zum Ventilstößel 8 gelegenen Druckmitteldurchlaß 3 durchdrungen ist. Der Druckmittel durchlaß 3 wird vom Ventilstößel 8 in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Elektromagnetventils 15 freige geben, während ein weiterer, zwischen dem Ventilkolben 7 und einer Stufe des Ventilgehäuses 9 angeordneter ringförmiger Druckmitteldurchlaß 4 in der Grundstellung des Elektroma gnetventils 15 verschlossen bleibt. Beiderseits des Ventil kolbens 7 münden in das Ventilgehäuse 9 Druckmittelkanäle 12 ein, die gemäß der Erfindung in der abbildungsgemäßen Grund stellung über den Druckmitteldurchlaß 3 hydraulisch verbun den sind.

Damit ergibt sich unter Bezugnahme auf die eingangs erläu terte Beschreibung der Fig. 1 in der Grundstellung des Elek tromagnetventils 15 eine hydraulische Verbindung zwischen einer an mehreren Radbremsen eines Kraftfahrzeugs an geschlossenen Hochdruckpumpe 5 und dem Bremsdruckgeber 6. Das Elektromagnetventil 15 verharrt sowohl in einem rad schlupffreien Bremsen- als auch im Bremslösebetrieb und auch bei einem zur Fahrstabilitätsregelung des Kraftfahrzeugs notwendigen automatischen Bremseneingriffs in der ab bildungsgemäßen offenen Grundstellung. Entsprechend der Dar stellung nach Fig. 1 besteht damit zugleich eine Verbindung des Druckmittelkanals 1 zu einem vorgeladenen Bremsdruck geber 6. In der nicht erregten Grundstellung des Elektro magnetventils 15 ist somit der Druckmitteldurchlaß 3 im Ven tilkolben 7 vom Ventilstößel 8 immer freigegeben. Im Hin blick auf die Verwendung eines vorgeladenen Bremsdruckgebers 6 ist somit trotz des relativ kleinen Öffnungsquerschnittes im Bereich des blendenförmigen Druckmitteldurchlasses 3 eine Druckmittelversorgung der Pumpe 5 sichergestellt.

Im Fall einer Anfahrschlupfregelung oder auch einer Fahr dynamikregelung im Bremssystem nach Fig. 1, das nicht über die beispielhaft erwähnte Vorladeeinrichtung 17 verfügt, kann das konstruktiv in Fig. 2 dargestellte Elektromagnet ventil 15 gleichfalls verwendet werden, wenn durch eine ent sprechende Erregung des Elektromagnetventils 15 der Magne tanker 11 den Ventilstößel 8 zur Anlage an Ventilkolben 3 bewegt und den Ventilkolben 7 soweit verschiebt, daß dieser den zwischen dem Ventilkolben 7 und der Bohrungsstufe im Ventilgehäuse 9 vorgesehenen großen Druckmitteldurchlaß 4 freigibt. Da mit dem Abheben des Ventilkolbens 7 von der relativ großen Ventilsitzringfläche ein erheblich vergrößer ter Druckmitteldurchlaß 4 freigegeben wird, ist die Hoch druckpumpe 5 auch bei Versorgung mit druckloser Bremsflüs sigkeit aus dem Bremsdruckgeber 6 problemlos imstande, das für die Antriebsschlupf- als auch Fahrdynamikregelung er forderliche Druckmittelvolumen anzusaugen.

In einer Antiblockierregelung des Bremssystems nach Fig. 1 trennt das Elektromagnetventil 15 die Pumpensaugseite voll ständig vom Bremsdruckgeber 6, indem durch elektromagneti sche Erregung des Magnetankers 11 der Ventilstößel 8 am Ven tilkolben 7 anliegt und den Druckmitteldurchlaß 3 ver schließt. Der durch die Fußkraft am Bremsdruckgeber 6 einge stellte Druck wirkt auf die vom Ventilstößel 8 entgegenge setzte Stirnfläche des Ventilkolbens 7, so daß dieser diffe renzdruckabhängig und damit hydraulisch an der Bohrungsstufe den Druckmitteldurchlaß 4 verschlossen hält. Um eine durch Druckschwingungen unerwünschte Instabilität des Ventilkol bens 7 zu vermeiden, ist dieser in Schließrichtung von einer Druckfeder 10 beaufschlagt, deren Vorspannkraft größer ist als die Vorspannkraft einer am Magnetanker 11 anliegenden Magnetankerrückstellfeder 12. Gemäß der baulichen Ausführung nach Fig. 2 befindet sich die Druckfeder 10 entfernt vom Ventilstößel 8 zwischen dem Ventilkolben 7 und einem in Ven tilgehäuse 9 fixierten scheibenförmigen Anschlag 13. Gut zu erkennen ist hierbei die diametrale Ausrichtung des Ventil kolbens 7 gegenüber dem Ventilstößel 8 innerhalb einer Stu fenbohrung 14 im Ventilgehäuse 9. Hierbei ist der Ventilkol ben 7 vorteilhaft im erweiterten und vom Ventilstößel 8 ent fernten Bereich der Stufenbohrung 14 angeordnet und über Stege 21 im Bereich der erweiterten Stufenbohrung 14 radial geführt. Diese Stege 21 bilden gleichzeitig einen Druckmit teldurchlaß zwischen dem Druckmitteldurchlaß 4 und dem Druckmittelkanal 1. Dadurch, daß der verkleinerte Stufen abschnitt der Stufenbohrung 14 auf Höhe der festigkeitsmäßig hoch beanspruchten Verstemmung des Ventilgehäuses 9 im Auf nahmekörper 23 gelegen ist, verbleibt eine relativ dicke Wandstärke, so daß entsprechend hohe Einpreßkräfte unproble matisch aufgenommen werden können. Die Ansteuerung des Elek tromagnetventils 15 erfolgt vorzugsweise mittels einer Puls weitenmodulation, womit die Federkraft der etwas gegenüber der Magnetankerrückstellfeder 12 stärker ausgelegten Druck feder 10 mit möglichst geringem Energieverbrauch zu einer regelungstechnisch einwandfreien Funktion des Elektromagnet ventils 15 führt.

Das vorgeschlagene Elektromagnetventil 15 ist jedoch in ei ner Antiblockierregelung auch ohne Pulsweitenmodulation für den Betrieb der Bremsanlage geeignet, solange relativ nied rige hydraulische Drücke des Bremsdruckgebers 6 in der Bremsleitung und damit auch im Druckmittelkanal 1 des Elek tromagnetventils 15 gedrosselt anstehen. Der abbildungsgemäß in Fig. 2 freigegebene Druckmitteldurchlaß 3 behindert hier bei aufgrund seiner Blendenwirkung die notwendige Entleerung des Niederdruckspeichers 21 in Richtung der Pumpensaugseite während einer Antiblockierdruckregelung nicht, so daß allen falls mittels einer einfachen Schaltlogik bei Überschreitung einer bestimmten Druckschwelle des Bremsdruckgebers 6 das Elektromagnetventil 15 elektrisch in Sperrstellung zu schal ten wäre. Das vorgeschlagene Elektromagnetventil 15 braucht demnach nicht mittels einer Taktfrequenz elektromagnetisch betätigt werde, wodurch sich eine besonders günstige Druck aufbaudynamik und ein besonders leiser Betrieb im Fahrdynamikre gelvorgang ergibt.

Soweit nicht bereits auf alle konstruktiven Details hinge wiesen wurde, soll hiermit noch auf die günstigen Vorausset zungen zur Herstellung des Elektromagnetventils hingewiesen werden. Das Ventilgehäuse 9 ist vorzugsweise als Drehteil ausgeführt, in dem der Magnetanker 11 mit dem Ventilstößel 8 sicher gelagert ist. Zwischen dem Magnetanker 11 und dem Ventilgehäuse 9 befindet sich in dessen verengten Schaft bereich die eingangs erwähnte Magnetankerrückstellfeder 12, die das vom Ventilstößel 8 entgegengesetzte Ende des Magne tankers 11 an einem domförmigen Hülsenabschnitt des Ventil gehäuses 9 zur Anlage bringt, das auf dem Schaftabschnitt des Ventilgehäuses 9 zur Einstellung des Magnetankerhubs aufgeschoben und anschließend verschweißt ist. Der Ventil kolben 7 ist gleichfalls als Drehteil topfförmig gestaltet und nimmt innerhalb des Topfs die Druckfeder 10 auf, die sich somit zwischen dem Topfboden und dem scheibenförmigen Anschlag 13 abstützt. Der Anschlag 13 wird nach Einsetzen des Ventilkolbens 7 und der Druckfeder 10 in den erweiterten Bereich der Stufenbohrung 14 lagepositioniert, sobald die entsprechende Vorspannkraft der Druckfeder 10 erreicht ist. Unterhalb des Anschlags 13 befindet sich ein auf das hülsen förmige Ende des Ventilgehäuses 9 aufgeclipster Plattenfil ter. Alle vorbeschriebenen Teile befinden sich somit in ei ner rotationssymmetrischen Ausrichtung zur Ventilachse. Der oberhalb des Ventilkolbens 7 angeordnete Druckmittelkanal 2 durchdringt rechtwinklig die Stufenbohrung 14, so daß zwi schen dem blockförmigen Aufnahmekörper 22 und dem Ventil gehäuse 9 ein Ringkanal zum Anschluß an die Pumpe 5 vorgese hen ist.

Alternativ zu dieser vorgestellten Ausführungsform des Elek tromagnetventils nach Fig. 2 soll nunmehr kurz auf eine wei tere zweckmäßige Ausführungsform des Elektromagnetventils nach Fig. 3 hingewiesen werden. Da hinsichtlich der Teile verwendung und damit der Teilebestückung und der geometri schen Verhältnisse der einzelnen bereits in Fig. 1 erläuter ten Teile Identität besteht, wird im nachfolgenden nur auf die Unterschiede des Ventils nach Fig. 3 gegenüber Fig. 2 eingegangen. Das Elektromagnetventil 15 nach Fig. 3 ist als Umkehrung des aus Fig. 2 bekannten Magnetankerantriebs zu betrachten. Dementsprechend ist der Ventilkolben 7 unter Wirkung der Magnetankerrückstellfeder 12 am Magnetanker 11 vom Ventilstößel 8 beaufschlagt, der im konzentrischen Ke gelventilsitz anliegt und damit den blendenförmige Druck mitteldurchlaß 3 verschließt. Die Kraft der Magnetankerrück stellfeder 12 ist dementsprechend größer gewählt als die Schließkraft der Druckfeder 10, so daß der Ventilkolben 7 im Bereich des größeren Druckmitteldurchlasses 4 freigegeben ist. Damit unterscheidet sich das Elektromagnetventil nach Fig. 3 vom Elektromagnetventil nach Fig. 2 durch den nunmehr in der Ventilgrundstellung geöffneten Druckmitteldurchlaß 4. Soll bei Bedarf auch dieser Druckmitteldurchlaß 4 verschlos sen werden, so bedarf es einer entsprechenden elektromagne tischen Erregung, damit der Magnetanker 11 einen entspre chend dem Schließweg des Ventilkolbens 7 proportionalen Hub vollzieht. Hierzu eignet sich vorzugsweise ein Lageregel kreis, der quasi eine Zwischenstellung des Magnetankers wäh rend der elektromagnetischen Betätigung gewährleistet, so daß der Gesamthub des Magnetankers 11 ausschließlich zur Freigabe des kleineren, blendenförmigen Druckmitteldurch lasses 3 notwendig ist, bei dem der Ventilkolben 7 mit sei ner Ringsitzfläche an der Stufe der Bohrung anliegt und den Druckmitteldurchlaß 4 verschließt.

Welcher der beiden vorgestellten Elektromagnetantriebe nun mehr der Fachmann verwendet, bleibt ihm freigestellt.

Bezugszeichenliste

1

Druckmittelkanal

2

Druckmittelkanal

3

Druckmitteldurchlaß

4

Druckmitteldurchlaß

5

Hochdruckpumpe

6

Bremsdruckgeber

7

Ventilkolben

8

Ventilstößel

9

Ventilgehäuse

10

Druckfeder

11

Magnetanker

12

Magnetankerrückstellfeder

13

Anschlag

14

Stufenbohrung

15

Elektromagnetventil

16

Trennventil

17

Vorladeeinrichtung

18

Behälter

19

Einlaßventil

20

Auslaßventil

21

Niederdruckspeicher

22

Leitungsabzweigung

23

Aufnahmekörper

Claims

1. Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordneten Ventilstößel, der an einem Magnetanker befestigt ist sowie mit einem axial im Ven tilgehäuse beweglichen Ventilkolben, mit einem Druck mitteldurchlaß im Ventilkolben, der vom Ventilstößel verschlossen oder geöffnet wird, mit einem zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilgehäuse angeordneten weite ren Druckmitteldurchlaß, mit beiderseits des Ventilkol bens in das Ventilgehäuse einmündenden Druckmittelkanä len, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundstellung des Elektromagnetventils (15) über einen der beiden Druckmitteldurchlässe (3, 4) eine permanente hydrauli sche Verbindung zwischen den beiden Druckmittelkanälen (1, 2) im Elektromagnetventil (15) besteht.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckmittelkanäle (1, 2) zu einem Saugpfad einer Hochdruckpumpe (5) führen, der wahlweise eine unmittelbare Verbindung der Hochdruckpumpe (5) mit dem Bremsdruckgeber (6) herstellt.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckmitteldurchlässe (1, 2) sowohl im radschlupffreien Normalbetrieb der Bremsanlage als auch bei einem zur Fahrstabilitätsregelung notwendigen auto matischen Bremseneingriff über einen der beiden Druck mitteldurchlässe (3, 4) des Ventilkolbens (7) mitein ander verbunden sind.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckmittelkanäle (1, 2) über den Bremsdruckgeber (6) mit einer Vorladeeinrichtung (17) verbunden sind.

5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß in der nicht erregten Grundstellung des Magnetankers (11) der Druckmitteldurchlaß (3) im Ven tilkolben (7) vom Ventilstößel (8) freigegeben ist.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Magnetanker (11) zum Pumpenansaugen von unter Atmosphärendruck stehendem Druckmittel aus dem Bremsdruckgeber (6) eine elektromagnetische Schalt stellung einnimmt, in der der zwischen dem Ventilkolben (7) und dem Ventilgehäuse (9) gelegene Druckmittel durchlaß (4) geöffnet ist.

7. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der zwischen dem Ventilkolben (7) und dem Ventilgehäuse (9) gelegene, größere Druckmitteldurchlaß (4) durch die am Ventilkolben (7) wirksame hydraulische Druckdifferenz der Druckmittelkanäle (1, 2) geöffnet oder verschlossen wird.

8. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilkolben (7) in Schließrichtung von einer Druckfeder (10) beaufschlagt ist, deren Vor spannkraft größer ist als die Vorspannkraft einer am Magnetanker (11) anliegenden Magnetankerrückstellfeder (12).

9. Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckfeder (10) entfernt vom Ventil stößel (8) zwischen dem Ventilkolben (7) und einem in Ventilgehäuse (9) fixierten Anschlag (13) eingespannt ist.

10. Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilstößel (8) und der Ventilkolben (7) diametral zueinander ausgerichtet in einer Stufen bohrung (14) des Ventilgehäuses (9) angeordnet sind.

11. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ventilkolben (7) im erweiterten und der Ventilstößel (8) im verkleinerten Abschnitt der Stufenbohrung (14) geführt sind.

12. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Steuerung des Magnetankers (11) eine Pulsweitenmodulation vorgesehen ist.