DE2751150C2 - Elektromagnetisch betätigbares 3/3-Wegeventil - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Betätigung des durch den Druck der Druckmittelquelle in Schließrichtung beaufschlagten Einlaß-Schlie3gliedes und des auf der vom Anker abgewandten Seite durch den Druck in dem Radbremszylinder in Schließrichtung beaufschlagten Auslaß-Schließgliedes durch den Anker je ein eigener, in an sich bekannter Weise zur Druckkompensation im Gehäuse abgedichtet geführter Stößel vorgesehen ist, der jeweils mit seinem vom Schließgüed abgekehrten Ende in einen Gegendruckraum eintaucht und dort mit einem entsprechenden Querschnitt durch den gleichen Druck in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt wird wie das zugehörige Schließgüed auf der vom Stößel abgewandten Seite, wobei mindestens einer der Stößel mit dem Anker nur über eine Betätigungsstange mit relativ geringem Querschnitt m Eingriff kommt, die in einer beide Gegendruckräume voneinander trennenden Gehäusewand abgedichtet geführt ist.

Durch diese Ausgestaltung erhält man ein 3/3-Wegeventil, weiches vollkommen druckkompensiert ist Die Schaltzeiten werden vom Druckunterschied zwischen den Ventilanschlüssen unabhängig. Das 3/3-Wegeventil schaltet unabhängig von der Höhe des Speicherdruckes in den Radzylinder immer gleich schnell. Dies ist eine Voraussetzung dafür, daß das Ventil stets exakt und gleichmäßig die Befehle ausführt, welche die Antiblokkierrregelung gibt Unterschiedliche Schaltzeiten, wie sie bei dem Ventil nach der eingangs gewürdigten DE-OS 23 42 296 auftreten, führen entweder zu Störungen im Regelverhalten oder aber sie müßten durch eine komplizierte Elektronik kompensiert werden.

Durch die DE-OS 19 34 212 ist zwar auch schon ein druckkompensiertes Ventil für Antiblockierregelanlagen bekanntgeworden. Mit diesem Ventil ist jedoch keine positive überdeckung möglich. Das heißt, es gibt keine Schaltstellung, in der die Radzylinder sowohl von der Druckmittelquelle als auch von dem drucklosen Behälter abgetrennt sind. Während des Schaltens ergibt sich sogar eine Phase, in der die Druckmittelquelle direkt mit dem drucklosen Behälter verbunden ist, was zu großen Leckverlusten führt und folglich eine Druckmittelquelle größerer Kapazität verlangt Ein zweiter Unterschied des durch die DE-OS 19 34 212 vorbekannten Ventils besteht darin, daß dieses eine Dichtung zwischen dem Kompensationsraum und dem Rücklauf hat, welche eine genaue Passung erfordert Bei dem erfindungsgemäßen 3/3-Wegeventil ist ein übliches Dichtelement vorgesehen, welches keine hohen Toleranzen der gegenseitig zu dichtenden Bauteile erfordert und auch bei hoher Olviskosität, also bei niedrigen Temperaturen, wenig Reibungen erzeugt

Ein zweiter Vorteil des erfindungsgemäßen 3/3-Wegeventils gegenüber dem Ventil nach der eingangs genannten DE-OS 23 42 296 liegt darin, daß sich große Ventildurchmesser realisieren lassen, ohne daß die Federkräfte angehoben werden müssen. Dadurch kann die Magnetkraft und damit der Stromverbrauch des Elektromagneten klein gehalten werden. Hierdurch ist auch eine Optimierung des hydraulischen Durchfluß-Quer-Schnitts in bezug auf den Magnethub möglich. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen 3/3-Wegeventils liegt darin, daß es von einfachen Pulsen ansteuerbar ist, deren lineare Frequenzänderung eine lineare hydraulische Änderung hinsichtlich der Steilheit des Druckabbaues bzw. Druckaufbaaes ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die mit dem dem Einlaß-Schließglied zugeordneten Stößel fest verbundene Betätigungsstange durch den Anker geführt ist und an ihr eine Feder gefesselt ist welche auf der Seite des Einlaß-Schließgliedes über eine auf der Betätigungsstange verschiebbare Scheibe sowohl gegen einen Ansatz des Ankers als auch gegen eine Abstufung der Betätigungsstange anliegt und daß in dem dem Einlaß-Schüeßglied zugeordneten Gegendruckraum eine Feder vorgesehen ist welche schwächer als die gefesselte Feder ist und gegen eine schüeßgüedseitige Ringfläche des Stößels und einen gehäusefesten Anschlag anliegt und dadurch den Anker in eine Grundstellung gegen einen gehäusefesten Anschlag vorspannt und daß das Auslaß-Schließglied durch eine stärkere Feder als die gefesselte Feder in Schließrichtung vorgespannt ist Durch diese Ausgestaltung wird erreicht daß die Mittelstellung des 3/3-Wegeventils, in der die Radzylinder sowohl von der Druckmittelquelle als auch vom drucklosen Behälter abgetrennt sind, erst überwunden werden kann, wenn der Anker die Kraft der vorgespannten I>Jer auf der Betätigungsstange des dem ersten Schüeßglkd zugeordneten Stößels überwunden hat Es ist auf diese Weise eine Schwelle erzeugt die überwunden werden muß, um das öffnen des zweiten Schließgliedes einzuleiten. Die Mhtelstellusg läßt sich deshalb exakt einhalten, ohne daß ein sehr genaues Signal notwendig ist Sie kann auch leicht durch unterschiedliche Härte bzw. eine unterschiedliche Vorspannung der Feder auf der Betätigungsstange verändert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß das Einlaß-Schließglied durch eine sehr weiche Feder gegen den Stößel gehalten ist Diese Feder hält das erste Schließglied gegen seinen Stößel, wenn keine hydraulische Kompensationskraft vorhanden ist bzw. der Druck in den Radzylindern gleich dem Druck in der Druckmitteiqueiie ist

Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes liegt darin, daß zwischen der Letätigungsstange und dem anderen Stößel ein Abstand vorgesehen ist, der dem Schließweg des Einlaß-Schließgliedes entspricht oder geringfügig größer sein kann. Durch diese Ausgestaltung kann das erste Schließgüed schließen, ohne daß die Kraft der Schließfeder des zweiten Schließgliedes überwunden werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das erfindungsgemäße 3/3-Wegeventil im Längsschnitt,

Fig.2—4 die Funktion des 3/3-Wegeventils unter Pulsbetrieb.

Das in der F i g. 1 dargestellte 3/3-Wegeventil besteht aus eii.en! Gehäuse 1 mit drei Druckmittelanschlüssen 2, 3 und 4. Der Druckmittelanschluß 2 ist mit einer Druckmittelqueüe 5 verbunden.

Der Druckmittelanschluß 3 führt zu einem drucklosen Behälter 6, während der Druckmittelanschluß 4 zu den Radzylindern 7 einer hydraulischen Bremsanlage und damit zu den Verbrauchern führt

Ein erstes Schließglied 8 wird von einem Stößel 9 gegen die Kraft einer schwachen Feder 10 in, Abstand von einem Ventilsitz 11 gehalten. Dadurch besteht eine Verbindung von dem Druckmittelanschluß 2 durch den Ventilsitz 11 zum Druckmittelanschluß 4 und damit zu

es den Radzylindern 7. Vom Druckmittelanschluß 2 führt eine Leitung 12 zu einem Gegendruckraum 13 auf der dem ersten Schließglied 8 abgewandten Seite des Stößels 9. Eine übliche Dichtung 14 dichtet den Gegen-

druckraum 13 zur Seite des ersten Schließgliedes 8 hin ab.

Der Stößel 9 hat eine Betätigungsstange 15, welche durch einen Anker !6 geführt ist. Zwischen einem Bund 17 der Betätigungsstange 15 und einer Abstufung 18 der Betätigungsstange 15, gegen die eine Scheibe 19 anliegt, ist eine Feder 20 vorgespannt. Der Anker 13 ist dabei so ausgebildet, daß die Scheibe 19 gleichzeitig gegen einen Ansatz 21 des Ankers 16 anliegt Eine gegenüber der i-eder 20, schwächere Feder 22 im Gegendruckraum 13 hält den Anker 16 in Anlage an einen gehäusefesten Anschlag 23. Dadurch ist in Ruhestellung das Schließglied 8 in Offenstellung, so daß jederzeit Druckmittel von der Druckmittelquelle 5 zu den Radzylindern gelangen kann. is

Im Gehäuse 1 ist auf der dem Schließglied 8 gegenüberliegenden Seite ein weiteres zweites Schließglied 24 vorgesehen, welches von einer Feder 25 in Richtung des Ventilsitzes 26 vorgespannt wird. Dabei ist die Fe~ der 25 stärker als die bisher genannten Federn 20, 22 und 10. Durch einen Stößel 27 ist das zweite Schließglied 24 in Offenstellung bewegbar, wobei dann eine Druckmittelverbindung von den Radzylindern 7 über eine Leitung 28 und dem Ventilsitz 26 zum Druckmittelanschluß 3 und damit zum drucklosen Behälter 6 be- steht Zur Druck-Kompensation des Stößels 27 ist auf seiner, dem zweiten Schließglied gegenüberliegenden Seite ein Gegendruckraum 29 gebildet, zu dem eine Abzweigleitung 30 von der Leitung 28 führt Dadurch hat der Gegendruckraum 29 ständige Verbindung mit den Radzylindern 7. Zwischen dem Stößel 27 und dem Bund 17 der Betätigungsstange 15 des Stößels 9 ist ein Abstand 3i vorgesehen, der genau dem Schließweg 32 des ersten Schließgliedes 8 entspricht

Zum Verschieben des Ankers 16 und damit zur Betatigung der beiden Schließglieder 8 und 24 dient eine Magnetspule 33.

Das erfindungsgemäße 3/3-Wegeventil wirkt wie folgt: Es wird zunächst angenommen, daß die elektrische Spannung an der Magnetspule 33 langsam angeho- « ben wird. Auf den Anker 16 wirkt dann eine langsam ansteigende Magnetkraft, die den Anker 16 in der Zeichnung gesehen nach links bewegen will. Sobald die Magnetkraft die Spannkraft der Feder 22 erreicht hat beginnt sich der Anker 16 in der Zeichnung gesehen nach links zu bewegen und zieht die Betätigungsstange 15 mit Dadurch kann das erste Schließglied 8 sich ebenfalls, in der Zeichnung gesehen nach links bewegen, bis daß es gegen seinen Ventilsitz 11 gelangt Dadurch ist die Verbindung von der Druckmittelquelle 5 zu den Radzylindern 7 unterbrochen. Das 3/3-Wege ventil hat seine Mittelstellung erreicht

Solange der Druck in den Radzylindsm 7 gleich dem Druck der Druckmittelquelle 5 bleibt, verschieben sich bei weiterer Erhöhung der Spannung der Anker 16 und damit die Betätigungsstange 15 mit dem Stößel 9, in der Zeichnung gesehen weiter nach links, bis daß der Bund 17 gegen den Stößel 27 anliegt Wird nun die Spulenspannung der Magnetspule 33 weiter angehoben, dann erreicht die Magnetkraft auf den Anker 16 nach einiger Zeit Gleichgewicht mit der Vorspannkraft der gefesselten Feder 20. Bei weiterem Anstieg der Magnetspulenspannung legt sich der Anker 16 ebenfalls gegen den Stößel 27 an. Steigt nun die Magnetkraft noch weiter, bis daß die Kraft der Feder 25 überwunden wird, dann öffnet sich das Schließglied 24, wodurch die Radzylinder an den drucklosen Behälter 6 angeschlossen werden. Wird die Spannung an der Magnetspule 33 aus dieser Lage heraus wieder heruntergesetzt, dann läuft der vorbeschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Zur weiteren Beschreibung bzw. Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen 3/3-Wegeven tils wird nun auf die F i g. 2,3 und 4 Bezug genommen.

Die F i g. 2 zeigt, wie das Ventil sich unter Pulsbetrieb verhält, wobei die Wiederholungsfrequenz der Pulse hoch ist Durch eine hubintegrierende Aktion im Ventil geht es über mehrere Pulse in seine in F i g. 1 gesehen linke Stellung, in der die Druckmittelquelle 5 von den Radzylindern 7 abgetrennt ist und die Radzylinder 7 mit dem drucklosen Behälter 6 verbunden sind. Bei jeder Pulslücke kann der Anker 16 nur teilweise abfallen. Das Schließglied 24 ist zur größten Zeit geöffnet, während das Schließglied 8 geschlossen ist. Dadurch sind die Radzylinder 7 überwiegend mit dem drucklosen Behälter 6 verbunden. Wird die Wiederholungsfrequenz verkleinert das heißt To vergrößert, dann bleibt das Schließglied 24 länger geschlossen und der Druckabbau in den Radzylindern 7 wird langsamer.

Wir To noch weiter vergrößert, dann bekommt der Anker 16 so viel Zeit zum Abfallen, daß ein Hubvorgang gemäß F i g. 3 abläuft. Dadurch wird nach einigen Pulsen wieder Druckaufbau zugelassen, das heißt, das Schließglied 24 schließt, während das Schließglied 8 öffnet Bei noch weiterer Verlängerung von To (noch langsamere Pillsfrequenz) bleibt die Verbindung von der Druckmittelquelle 5 zu den Radzylindern 7 immer langer geöffnet, so daß der Druckaufbau in den Radzylindern 7 schneller erfolgt Bei einer Pulsfrequenzfolge zwischen der nach den F i g. 2 und 3 bleiben, wie die F i g. 4 zeigt, beide Schließglieder 24 und 8 im geschlossenen Zustand, so daß die Radzylinder sowohl von der Druckmittelquelle 5 als auch vom drucklosen Behälter 6 abgetrennt sind.

Es ergibt sich somit für die Funktionsweise folgendes Fazit:

Das erfindungsgemäße 3/3-Wegeventil kann in Abhängigkeit von der Frequenz der elektrisch angelegten Pulse

a) im Verbraucher bei hohen Pulsfrequenzen Druck abbauen, wobei die Druckabbau-Steilheit von einem maximalen Wert bis minimal null gewählt werden kann, oder

b) in einem Verbraucher ein bestimmtes Druckniveau durch Wahl einer Pulsfrequenz etwas niedriger als unter a) konstant halten, oder

c) in einem Verbraucher bei niedrigen Pulsfrequenzen (niedriger als in b)} Druck aufbauen, wobt die Druckaufbau-Steilheit von 0 bis maximal gewählt werden kann. Der rascheste Druckaufbau ist dann möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Stößel (9) gehalten ist Patentansprüche: 4· 3/3-Wegeventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwi-

1. Elektromagnetisch betätigbares 3/3-Wegeventil sehen der Betätigungsstange (15) und dem anderen mit einem eine Druckmittelverbindung von einer 5 Stößel (27) ein Abstand (31) vorgesehen ist, der dem Druckmittelquelle zu Radbremszylindern an einer Schließweg (32) des Einlaß-Schließgliedes (8) enthydraulischen Fahrzeugbremse steuernden Einlaß- spricht oder geringfügig größer sein kana Schließglied und einem eine Druckmittelverbindung

von den Radbremszylindern zu einem drucklosen

Behälter steuernden Auslaß-Schließglied und mit ei- io nem axial zwischen den Schließgliedern angeordneten Anker, der durch Federkraft in einer Grundstel- Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch lung gehalten ist, in der sich das Einlaß-Schließglied betätigbaren 3/3-Wegeventil mit einem eine Druckmitin Offenstellung und das Auslaß-Schließglied in t-verbindung von einer Druckmittelquelle zu Rad-Schließstellung befinden, und der durch Magnetkraft 15 bremszylinder!! an einer hydraulischen Fahrzeugbremgegen die Federkraft in eine Zwischenstellung be- se steuernden Einlaß-Schließglied und einem eine wegbar ist, in der die beiden Schließglieder sich in Druckmittelverbindung von den Radbremszylindern zu Schließstellung befinden, und der durch stärkere einem drucklosen Behälter steuernden Auslaß-Schließ-Magnetkra/i gegen die Federkraft in eine Endstel- glied und mit einem axial zwischen den Schließgliedern kmg hewej^wrr ist, in der das Einlaß-Schließglied ge- 20 angeordneten Anker, der durch Federkraft in einer schlossen und das Auslaß-Schließglied geöffnet ist, Grundstellung gehalten ist, in der sich das Einlaßwobei das Einlaß-Schließglied auf der vom Anker Schließglied in Offenstellung und das Auslaß-Schließabgewandten Seite vom Druck der Druckmittel- glied in Schließstellung befinden, und der durch Maquelle beaufschlagt ist, dadurch gekenn- gnetkraft gegen die Federkraft in eine Zwischenstellung zeichnet, daß zur Betätigung des durch den 25 bewegbar ist, in der die beiden Schließglieder sich in Druck der Druckmittelquelle (S) in Schließrichtung Schließstellung befinden, und der durch stärkere Mabeaufschlagten Einlaß-Schließgliedes (8) und des auf gnetkraft gegen die Federkraft in eine Endstellung beder vom Anker (16) abgewandten Seite durch den wegbar ist, in der das Einlaß-Schließglied geschlossen Druck in dem Radbremszylinder (7) in Schließlich- und das Auslaß-Schließglied geöffnet ist, wobei das Eintung beaufschlagten Auslaß-Schließgliedes (24) 30 laß-Schließglied aur der vom Anker abgewandten Seite durch den Anker (16) je ein eigener, in an sich be- vom Druck der Druckmittelquelle beaufschlagt ist k annter Weise zur Druckkompensation im Gehäuse Ein solches 3/3-Wegeventil ist in der DE-OS 23 42 296 (1) abgedichtet geführter Stößel (9 bzw. 27) vorgese- beschrieben. Bei den Ventilen dieser Bauart kommt es hen ist, der jeweils mit seinem Vv. <n Schließglied ab- darauf an, daß sie einerseits möglichst rasch schalten, gekehrten Ende in einen Gegendruckraum (13 bzw. 35 andererseits aber so wenig elektrische Energie wie nö-29) eintaucht und dort mit einem entsprechenden tig verbrauchen, da bei Kraftfahrzeugen die zur Verfü-Querschnitt durch den gleichen Druck in entgegen- gung stehende elektrische Energie stets sehr knapp ist gesetzter Richtung beaufschlagt wird wie das züge- In der DE-OS 23 42 296 wird £ine elektronische hörige Schließglied auf der vom Stößel abgewand- Schaltung vorgeschlagen, mit der erreicht wird, daß das ten Seite, wobei mindestens einer der Stößel (9 oder 40 Magnetventil nicht mit einer dem Eingangssignal pro-27) mit dem Anker (16) nur über eine Betätigungs- portionalen Spannung geschaltet wird, sondern mit eistange (15) mit relativ geringem Querschnitt in Ein- ner, mittels eines Vergleichers gebildeten niedrigeren, griff kommt, die in einer beide Gegendruckräume um einen Mittelwert pendelnden Spannung, die zum (13 und 29) voneinander trennenden Gehäusewand Halten des Ventils ausreicht, abgedichtet geführt ist. 45 Durch diese elektronische Schaltung wird zwar elek-

2. 3/3-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch ge- trische Energie gespart, jedoch hat die Praxis bei andekennzeichnet, daß die mit dem dem Einlaß-Schließ- ren elektronischen Schaltungen gezeigt, daß diese häuglied (8) zugeordneten Stößel (9) fest verbundene fig Ursache für Störungen sind, wenn sie nicht von höch-Betätigungsstange (15) durch den Anker (16) geführt ster Qualität und damit sehr teuer sind.

ist und an ihr eine Feder (20) gefesselt ist, welche auf 50 Ein Ventil mit den eingangs genannten Merkmalen ist der Seite des Einlaß-Schließgliedes (8) über eine auf weiterhin aus der DE-OS 22 27 213 bekannt der Betätigungsstange (15) verschiebbare Scheibe Außerdem ist aus dem DE-GM 19 05 309 ein elektro-(19) sowohl gegen einen Ansatz (21) des Ankers (16) magnetisch gesteuertes 3/3-Wegeventil bekannt, das für als auch gegen eine Abstufung (18) der Betätigungs- die angesprochenen Verbindungen ein gemeinsames stange (15) anliegt, und daß in dem dem Einlaß- 55 Schließglied besitzt, welches vollkommen druckentla-Schließglied (8) zugeordneten Gegendruckraum (13) stet ist Zu diesem Zweck ist zur Betätigung dieses eine Feder (22) vorgesehen ist, welche schwächer als Schließgliedes im Gehäuse ein abgedichtet geführter die gefesselte Feder (20) ist und gegen eine schließ- Stößel vorgesehen, der mit seinem vom Schließglied gliedseitige Ringfläche des Stößels (9) und einen ge- abgekehrten Ende in einen Gegendruckraum eintaucht häusefesten Anschlag anliegt und dadurch den An- 60 und dort mit einem entsprechenden Querschnitt durch ker (16) in eine Grundstellung gegen einen gehäuse- den gleichen Druck in entgegengesetzter Richtung befesten Anschlag (23) vorspannt, und daß das Auslaß- aufschlagt wird wie das Schließglied auf der vom Stößel Schließglied (24) durch eine stärkere Feder (25) als abgewandten Seite.

die gefesselte Feder (20) in Schließrichtung vorge- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuspannt ist. 65 gründe, ein elektromagnetisch gesteuertes 3/3-Wege-

3. 3/3-Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, da- ventil der eingangs genannten Art derart zu gestalten, durch gekennzeichnet, daß das Einlaß-Schließglied daß auch ohne aufwendige Elektronik ein sehr geringer (8) durch eine sehr weiche Feder (10) gegen den Verbrauch an elektrischer Energie erforderlich ist.