DE2815735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie er beispielsweise aus der DE-AS 10 81 491 als bekannt hervorgeht.

Der bekannte elektromagnetische Wandler dient zur Einsteuerung von Bremskräften von pneumatisch beaufschlag­ baren Bremsen von Fahrzeugen. Bei dem bekannten Wandler lie­ gen die beiden Ventilsitze konzentrisch ineinander und auf gleicher Axialposition. Das zweite Ventilglied ist ledig­ lich als einfache runde Scheibe ausgebildet, welches durch Federkraft gegen eine gehäusefeste Dichtkante gedrückt wird. Das vom Anker beaufschlagbare Ventilglied liegt konzentrisch innerhalb dieser Dichtkante und bildet ebenfalls eine ring­ förmige Dichtkante. Der Raum unterhalb des zweiten Ventil­ körpers ist mit dem Vorlaufdruck beaufschlagt, der als kon­ stant bleibend anzunehmen ist und der den höchsten im Wand­ ler auftretenden Druck darstellt. Auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Ventilkörpers wirkt auf einer äußeren Ring­ fläche der in seiner Höhe variable eingesteuerte Druck, der in jedem Fall kleiner als der Vorlaufdruck ist. In einer kleineren konzentrisch innerhalb davon liegenden Fläche auf der Oberseite des zweiten Ventilkörpers wirkt Atmosphären­ druck. Es wirken also fluidisch auf das zweite Ventilglied oberseitig bzw. unterseitig unterschiedliche Drücke, so daß außer durch eine Feder auch noch eine fluidische Kraft auf den zweiten Ventilkörper im Schließsinne einwirkt. Diese fluidische Kraft ist umso größer, je geringer der einge­ steuerte Arbeitsdruck ist. Die Federkraft ist über den ge­ samten Bereich der einsteuerbaren Drücke hinweg als konstant anzusehen, weil das zweite Ventilglied keine nennenswerten Lageveränderungen trotz unterschiedlich eingesteuerter Drücke erfährt, so daß die Feder ebenfalls keine Stauchungen im Beharrungszustand des Wandlers erfährt. Die fluidische axiale Unausgewogenheit des zweiten Ventilkörpers des be­ kannten elektromagnetischen Wandlers ist also um so größer, je kleiner die eingesteuerten Drücke sind. Dies verursacht eine sehr starke Nichtlinearität der Kennlinie des Wandlers. Und zwar ist die Kennlinie bei kleinen einzusteuernden Brems­ drücken sehr flach und nähert sich asymptotisch mit zunehmen­ den eingesteuerten Drücken an eine Proportionalitätsgerade an. Nachteilig hieran ist, daß gerade im Bereich kleiner Brems­ kräfte die Kennlinie flach verläuft, was eine starke Streuung des Zusammenhangs zwischen elektromagnetischer Kraft auf der einen Seite und eingesteuerter Bremskraft auf der anderen Seite zur Folge hat. Gerade dann also, wenn Bremskräfte fein­ fühlig und reproduziergenau eingesteuert werden sollten, hat der bekannte Wandler einen in dieser Hinsicht ungünstig flachen Kennlinienverlauf.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsmäßig zugrundege­ legten elektromagnetischen Wandler dahingehend auszugestalten, daß er bei einem einfachen und aus wenigen Teilen bestehenden Aufbau eine proportionale Wandlungscharakteristik hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Aufgrund dieser Ausbil­ dung ist der zweite Ventilkörper axial stets druckausge­ glichen, so daß außer der konstanten Federkraft nur noch die elektromagnetisch eingesteuerte Ankerkraft einwirkt, was zur Folge hat, daß der elektromagnetisch eingesteuerte Druck stets, insbesondere auch im Bereich kleiner Drücke, exakt proportional zu der Ankerkraft und somit zum Erregerstrom ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt einen elektro­ magnetischen Wandler gemäß der Erfindung im Schnitt.

Der dargestellte Wandler besteht aus einem Ventilgehäuse 1, mit einem axial beweglich darin angeordneten ersten Ventil­ körper 2 und einem gleitend, aber abgedichtet darin ange­ ordneten zweiten Ventilkörper 3, welch letzterer zwei Dicht­ kanten 4 und 5 aufweist, die innerhalb des Ventilgehäuses 1 drei Räume 6, 7 und 8 abteilen; und zwar einen Atmosphären­ raum 6, einen Steuerdruckraum 7 und einen zwischen den bei­ den Räumen 6 und 7 liegenden Vorlaufdruckraum 8, der den zweiten Ventilkörper 3 ringförmig umgreift. Der Atmosphären­ raum 6 ist mit der Atmosphäre 9 verbunden, während der Steuer­ druckraum 7 mit einem Arbeitsorgan 10 und der Vorlaufdruck­ raum 8 mit einer Druckquelle 11 verbunden ist. Der Vorlauf­ druckraum 8 ist durch eine gehäusefeste Dichtfläche 12 in Verbindung mit der Dichtkante 5 - gehäusefestes Ventil 12/5 - von dem Steuerdruckraum 7 getrennt; eine Feder 13 spannt das gehäusefeste Ventil 12/5 mit Dichtkante 5 und gehäusefester Dichtfläche 12 im Schließsinne.

In dem Atmosphärenraum 6 ist auch ein Elektromagnet 14 ange­ ordnet, dessen Anker 15 gleichachsig mit dem zweiten Ventil­ körper 3 gelagert ist. Am freien Ende des Ankers 15 trägt dieser den ersten Ventilkörper 2 mit einer Dichtfläche 16. Bei erregter Spule dichtet der Anker 15 das aus Dichtfläche 16 des ersten Ventilkörpers 2 und Dichtkante 4 des zweiten Ven­ tilkörpers gebildete bewegliche Ventil 16/4 entgegen der Kraft einer Feder 17 ab und verschiebt dabei den zweiten Ventilkörper 3 in Richtung zum Steuerdruckraum 7 hin. Dabei öffnet sich das gehäusefeste Ventil 12/5, so daß Druck­ medium von der Druckquelle 11 über den Vorlaufdruckraum 8 in den Steuerdruckraum 7 und somit in den Arbeitsraum 18 des Arbeitsorganes 10 strömen kann. Im Arbeitsraum 10 wird durch den Druckanstieg im Arbeitsraum 18 ein Kolben 19 ver­ schoben, welcher über nicht gezeichnete entsprechende Zwi­ schenglieder auf die Bremsen eines Fahrzeuges einwirkt. Der Steuerdruckraum 7 ist durch eine im zweiten Ventilkörper 3 angeordnete Längsbohrung 20 mit einer durch die Dichtfläche 16 bei anlie­ gender Dichtkante 4 des beweglichen Ventils 16/4 gebildeten Vorkammer 21 verbunden, was bedeutet, daß sich in der Vorkammer 21 der gleiche Druck wie in dem Steuerdruckraum 7 aufbaut und ge­ gen die Dichtfläche des ersten Ventilkörpers 2 und den Anker 15 wirkt. In dem Steuerdruckraum 7 kann sich also nur ein Druck von einer Größe aufbauen, welcher proportional der den Anker 15 ver­ schiebenden elektromagnetischen Kraft ist. Steigt der Druck im Steuerdruckraum 7 jedoch weiter an, so wird das beweg­ liche Ventil 16/4 geöffnet, so daß der Überdruck durch den Atmosphärenraum 6 in die Atmosphäre entweichen kann. Hier­ bei ist zu beachten, daß die von der Dichtkante 4 einge­ schlossene wirksame Fläche flächengleich ist mit der von der anderen Dichtkante 5 des zweiten Ventilkörpers 3 eingeschlossenen wirksamen Fläche und auch flächengleich ist mit der von der Ventilkörper­ dichtung 22 eingeschlossenen wirksamen Fläche. Der Steuer­ druck ist damit proportional der Magnetkraft. Durch Änderung der Stromstärke kann die Magnetkraft und somit auch der Steuer­ druck verändert werden, insbesondere dann, wenn der Elektromagnet 14 derart ausgebildet ist, daß die Ankerbe­ wegung quer zu den Kraftlinien liegt.

Bei nicht erregtem Magneten 14 ist das bewegliche Ventil 16/4 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 18 über die Längs­ bohrung 20 des zweiten Ventilkörpers 3 mit der Atmosphäre verbunden ist, während das gehäusefeste Ventil 12/5 auf­ grund der Feder 13 geschlossen ist und der Steuerdruckraum 7 gegen den Vorlaufdruckraum 8 abgedichtet ist.

Claims (1)

1. Elektromagnetischer Wandler zur Umwandlung einer elektroma­ gnetischen Kraft in eine auf die Fahrzeugbremsen wirkende pneumatische Druckkraft, insbesondere zur selbsttätigen Verzögerung eines Fahrzeuges,
   mit einem von einem Ventilgehäuse getragenen Elektromagne­ ten, dessen Anker eine zum Erregerstrom der Erregerspule proportionale Kraft auszuüben vermag, ferner mit einem ersten und einem zweiten Ventilkörper, die beide axial beweglich und - einander unmittelbar berührbar - axial hintereinander angeordnet sind,
   von denen der erste Ventilkörper mit der Ankerkraft beauf­ schlagbar ist und gemeinsam mit dem zweiten Ventilkörper ein durch die Ankerkraft im Schließsinne beaufschlagbares, aus einer ringförmigen Dichtkante sowie einer Dichtfläche bestehendes bewegliches Ventil bildet, und von denen der zweite Ventilkörper durch eine der Anker­ kraft entgegenwirkende Feder beaufschlagt ist und gemein­ sam mit dem Ventilgehäuse ein weiteres ebenfalls aus einer ringförmigen Dichtkante sowie einer Dichtfläche bestehendes, durch die Feder im Schließsinne gespanntes gehäusefestes Ven­ til bildet,
   wobei einer der beiden Ventilkörper dichtend im Ventilge­ häuse geführt und mit einer axialen Längsbohrung versehen ist, die den vom beweglichen Ventil eingeschlossenen Raum erreicht, wobei durch die Dichtung und durch die beiden Ventile inner­ halb des Ventilgehäuses drei axial hintereinanderliegende Räume voneinander abgeteilt werden, von denen einer - Atmo­ sphärenraum - mit der Atmosphäre, einer - Vorlaufdruckraum - mit der pneumatischen Druckquelle und einer - Steuerdruck­ raum - mit einem gesteuert zu beaufschlagenden Arbeitsorgan der Fahrzeugbremsen verbunden ist,
   wobei ferner über das bewegliche Ventil der Steuerdruckraum und der Atmosphärenraum und über das gehäusefeste Ventil der Vorlaufdruckraum und der Steuerdruckraum verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet,
   daß der zweite Ventilkörper (3) der dichtend (Ventilkörper­ dichtung 22) geführte und mit der Längsbohrung (20) versehene Ventilkörper und kolbenartig ausgebildet ist,
   daß die beiden Stirnseiten (Steuerdruckraum 7 und Vorkammer 21) des kolbenartigen, zweiten Ventilkörpers (3) mit dem Steuerdruck beaufschlagt sind und daß die von den am zweiten Ventilkörper (3) ausgebildeten beiden ringförmigen Dichtkan­ ten (4 und 5) jeweils eingeschlossene wirksame Fläche und die von der Dichtung (22) eingeschlossene wirksame Fläche un­ tereinander gleich groß sind.