DE2822142A1

DE2822142A1 - Magnetventil

Info

Publication number: DE2822142A1
Application number: DE19782822142
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-05-20
Filing date: 1978-05-20
Publication date: 1979-11-29
Also published as: GB2021240B; US4286626A; GB2021240A; JPH0146747B2; FR2426200B1; DE2822142C2; FR2426200A1; JPS54153326A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, bei dem der Elektromagnet in einem Raum untergebracht ist, der vom zu steuernden Druckmittel nicht durchsetzt wird, bei dem S'.vischon des Anker des Elektromagneten und dem zu bewegenden Verochlu;3i:örper des zwischen einer Druckquelle und einsni Verbraucher eingeschalteten Ventils eine Stößelverbindung wirksam ist und bei dem eine Eichtungaeinrichtung vcrg2S3iian ist, die die Einführung der Stößel verbindung in den vom Druckmittel durchsetzten Bereich abdichtet.

Ein derartiges Liagnstventil mit "trockenes Magnetkreis" und Betätigung des Ventilkörpers durch einen Stößel, der zwischen dem Anker und dem Verschlußkörper angeordnet ist, ist aus den Figuren der deutschen Patentschrift 807 343 bekannt. Über die dichte Durchführung der Stößelverbindung durch das den von Druckmittel durchsetzten Bereich umschließende Gehäuse ist dort nichts gesagt. Da dieses Dichtproblem, insbesondere bei hohen Drücken schwer zu lösen ist, haben sich selche Ventillösungen kaum durchgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für dieses Dichtproblem zu schaffen, wobei der Aufwand möglichst klein gehalten werden soll. Außerdem sollten die Verstellkräfte gering und bei mehrjährigem Betrieb konstant bleiben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stößelverbindung durch eine Wand zwischen einem mit der Quelle relativ hohen Drucks verbindbarem Hochdruckraum und einem mit relativ niedrigem Druck beaufschlagten Niederdruckraum NDR verbundenen und zwischen dem Hochdruckraum und dem Elektromagneten liegenden Zwischendruckraum durch eine so bemessene Öffnung hindurchgeführt ist, daß einerseits ein Druckmittelstrom vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum entlang der Stößelverbindung zustande kommt, andererseits jedoch der Druckabfall an der Durchführöffnung zwischen dem Hochdruckraum und

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dem Zwischendruckraum den weitaus größten Teil der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum ausmacht, daß die Einführung der Stößelverbindung von der Seite des Elektromagneten her in den Zwischendruckraura durch eine an der Stößelverbindung und am Ventilgehäuse befestigten Membran abgedichtet ist und daß ein von der Stößelverbindung zu betätigendes Verschlußteil in der einen Ventilstellung einen Druckmittelfluß von der Quelle relativ hohen Drucks zum Zwischendruckraum ZDR unterbricht.

Die Verwendung eines trockenen Magnetkreises bringt den Vorteil mit sich, daß der Konstrukteur hinsichtlich dessen Form, Herstellungsverfahren und Material freier istj der Magnetkreis muß nicht dicht geschweißt oder gelötet werden. Auch läßt sich bei einem trockenen Magnetkreis die Ventilbewegungen durch Zuordnung von Meßwertgebern zu den bewegten Teilen leichter erfassen, was zur Funktionsprüfung des Ventils jedoch von Interesse sein kann. Darüber hinaus kann die Tatzeit des Ventils z.B. vom Anlegen der Spannung bis zur Bewegung des Ankers elektronisch ausgewertet und für Regelungsvorgänge genutzt werden. Bei dieser getrennten Bauweise kann der Raum des von dem Druckmittel durchsetzten Bereichs sehr viel kleiner seinj kleinere Druckräume bedeuten jedoch auch kleinere vom Ventilgehäuse aufzunehmende Druckkräfte.

Die Anwendung der Erfindung setzt einerseits eine Quelle relativ hohen Drucks voraus, wobei das Ventil den Druckmittelfluß zu einem Verbraucher steuern soll, aber andererseits auch einen Niederdruckraum. Solche Verhältnisse sind z.B. bei Antxblockierregelanlagen für .Fahrzeuge gegeben, bei denen einerseits eine Bremsdruckquelle vorhanden ist, andererseits mittels Ventilen aber auch ein Ablassen von

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Bremsflüssigkeit aus den Radbremszylindern in ein Reservoir relativ niedrigen Drucks notwendig ist. Ist die Bremsdruckquelle eine Pumpe mit nachgeschaltetem Bremssteuerventil (full-power), so ist der Niederdruckraum das Bremsflüssigkeit sreservoir mit dem Druck 0, während bei Verwendung eines Hauptbremszylinders als Druckquelle das abgelassene Druckmittel in eine Speicherkammer abgelassen wird, die unter geringem Druck steht und deren Inhalt in den Hauptdruckkreis rückbefördert werden muß. Andere Systeme mit ähnlichen Verhältnissen sind denkbar.

Die Erfindung ist auch bei Verwendung von Gas als Druckmittel anwendbar, jedoch hauptsächlich zur Anwendung in Hydrauliksystemen gedacht. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind denkbar. So ist es möglich, das zur Unterbrechung des Druckmittelflusses zum Zwischendruckraum verwendete Verschlußteil auch als Verschlußkörper für das eigentliche Ventil zu nutzen, das zwischen der Druckquelle und dem Verbraucher angeordnet ist. Ein solches Ventil kann als 2/2-Ventil ausgebildet sein, also in seinen beiden Stellungen seine zwei Anschlüsse miteinander verbinden bzw. trennen, aber auch als 3/2-Ventilj hier ist ein dritter Ventilanschluß vorgesehen, und der Verschlußkörper verbindet in seinen beiden Stellungen einmal die Druckquelle mit dem Verbraucher und zum andern den Verbraucher über den dritten Anschluß mit dem Niederdruckraum.

Hierbei sind zwei Lösungen denkbar. Bei der einen Lösung mündet die Durchführöffnung für den Stößel vom Zwischendruckraum im Bereich dieses Anschlusses stromab vom zugehörigen Ventilsitz ein. Hier übernimmt' der Verschlußkörper in seiner einen Stellung, in der er die Verbindung vom Verbraucher zum NJederdruckraum verschließt, auch die Unterbrechung des Druckmittelflusses zum Zwischendruckraum.

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Bei der anderen möglichen Lösung wird die dann entsprechend bemessene Durchführöffnung als dritter Anschluß benutzt, über die der Verbraucher über den Zwischendruckraum mit dem Niederdruckraum verbunden werden kann. Auch hier hat in einer der Stellungen der Verschlußkörper Doppelfunktion.

Man kann den eigentlichen Ventilverschlußkörper auch als Schieber ausbilden, muß dann aber ein getrenntes Verschlußteil zur Unterbrechung des Leckflusses zum Zwischendruckraum vorsehen.

Dort wo das Verschlußteil in der Ruhestellung des Magnetventils den Durchfluß zur Zwisehendruckkainmer unterbindet, wird vorzugsweise eine auf das Verschlußteil wirkende Federkraft vorgesehen.

Die erwähnte Membrane wird vorzugsweise als Metallmembrane ausgebildet und in üblicher Weise mit dem Stößel und dem Gehäuse verbunden.

Den außerhalb der Druckräume vorhandenen bewegten Ventilteilen kann ein Signalgeber in Form eines Eontakts oder eines elektronischen Gebers (Hall-Sonde, mangetfeidempfindlicher Halbleiter usw.) zugeordnet sein, um die Funktionsfähigkeit des Ventils testen zukönnen. Dieses Schaltsignal kann außerdem zur Bestimmung der Tatzeit des Ventils verwendet und regelungstechnisch genutzt werden.

Anhand der Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 - ein Ausführungsbeispiel eines 2/2-Ventils unter Verwendung der Erfindung

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Fig. 2 - ein Ausführungsbeispiel eines 3/2-Ventils unter Verwendung der Erfindung

Fig. 3 -

Fig. 4 - andere Ausführungsbeispiele eines 3/2-Ven-

tils unter Verwendung der Erfindung

Fig. 5 - ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieberventil unter Verwendung der Erfindung Fig. 6 - Ausbildungsmöglichkeiten der beweglichen

Wand unter Verwendung der Erfindung Fig. 7 - ein Ausführungsbeispiel mit einem Zwischenspeicher.

In Figur 1 ist eine Druckquelle, z.B. ein Hauptbremszylinder mit 1, ein Verbraucher z.B. ein Radbremszylinder mit 2 und ein Niederdruckraum z.B. eine Speicherkammer mit 3 bezeichnet. In die Leitung zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und dem Radbremszylinder 2 ist das erfindungsgemäß ausgebildete Magnetventil 5/10 eingeschaltet, das hier als Einlaßventil benutzt wird und im erregten Zustand die Leitung vom Hauptbremszylinder 1 zum Radbremszylinder sperrt. Dann kann mittels des Auslaßventils 7 Bremsflüssigkeit aus dem Leitungsabschnitt zwischen Ventil 10 und Radbremszylinder in die Speicherkammer 3 abgelassen werden. Von der Rückfördereinrichtung 4, z.B. einer Pumpe, wird das ausgelassene Druckmittel wieder in den Hauptkreis rückbefördert.

Das Magnetventil 5/10 besteht aus dem Ventilteil 10 mit dem als Kugel ausgebildeten Verschlußteil 11 samt Kugelhalter 12 und der Feder 13, die das Verschlußstück in der gezeichneten Lage hält und dem Elektromagneten 5 gebildet aus dem Anker 6, den Hochteilen 8a, der Wicklung 8 und dem Stößel 19. Der Elektromagnet 5 ist außerhalb der Druckräume des Ventils angeordnet. Betätigt wird das Ventil 10 durch Übertragen der Bewegung des Ankers 6 und damit des Stößels 19 auf das Verschlußteil 11 durch die Wand 14 hindurch, 909848/0073

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wofür ein Hilfsstößel 15 vorgesehen ist. Die Durchführungsöffnung für den Hilfsstößel 15 ist so bemessen, daß ein Leckstrom entlang dem Stößel 15 vom Hochdruckraum 16 (Raum relativ hohen Drucks) zum Zwischendruckraum 17 möglich ist. Der Zwischendruckraum 17 ist nach außen durch eine am Stössel 19 und dem Ventilgehäuse befestigten Membran 18 abgedichtet.

Beim Bremsen steht im Druckraum 16 und an den Bremsen ein hoher.:Druck an, der Jedoch, da der Verschlußkörper 11 die Durchführöffnung für den Hilfsstößel 15 durch die Wand 14 abdichtet, keinen Leckstrom entlang dem Stößel zur Folge hat. Nur wenn es zur Bremsdruckregelung kommt und damit das Ventil 10 (relativ kurzzeitig) umgeschaltet hat, kommt es aufgrund des höheren Drucks im Hochdruckraum 16 zu einem Leckstrom entlang dem Hilfsstößel 15 in den Zwischendruckraum 17 und von dort weiter zur als Niederdruckraum dienenden Speicherkammer 3· Der Druckunterschied zwischen der Zwischendruckkammer und der Niederdruckkammer ist gering. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist das Dichtungsproblem für die Durchführung des Stößels 19/15 völlig unkritisch: Einerseits gibt es keine Probleme wegen einer notwendigen Abdichtung der Durchführung des Hilfsstößels 15, da ja ein Leckstrom zugelassen wird, andererseits ist die Ausbildung der Membran 18 völlig problemlos, weil sie nur kleinen Druckdifferenzen ausgesetzt ist.

In der Figur 1 ist noch gestrichelt angedeutet, daß sich bei Ausbildung der Bremsdruckquelle 1 als Pumpe mit nachgeschaltetem Bremsdrucksteuerventil - die vom Ventil 7 und aus der Kammer 17 kommende Bremsflüssigkeit in einen Vorratsbehälter ergießen kann. Hier weist der Niederdruckraum dann den Überdruck 0 auf. Bei dieser Ausbildung entfallen die Speicherkammer 3 und die Rückbefördereinrichtung 4.

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Beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist nur das Ventilteil 20 dargestellt, wobei dieses nun als 3/2-Ventil ausgebildet ist. Die Teile 21 bis 29 der Figur 2 entsprechen den Teilen 11 bis 19 der Figur 1. Unterschiedlich ist hier nur, daß die Durchführöffnung für den Hilfsstößel 25 etwas größer bemessen ist, d.h. bewußt ein größerer Leckstrom zugelassen wird. Die Durchflußöffnungen für diesen Leckstrom einerseits entlang dem Hilfsstößel 25 und andererseixs von der Zwischendruckkammer zur Niederdruckkammer sind dabei so gewählt, daß nahezu die gesamte Druckdifferenz (z.B. 99 7°) zwischen der Kammer 26 und der Niederdruckkaaunsr an der Öffnung entlang dem Hilfsstößel 25 abfällt. Auch hier ist die Membran 28 keinem hohen Druck ausgesetzt und Dichtungsprobleme an der Durchführöffnung gibt es nicht. Der Weg durch die Durchführöffnung und dann von der Zwischen druckkammer zur Niederdruckkammer ersetzt hier das Auslaßventil 7 der Figur 1, über den Druckmittel bei geschaltetem Ventil abgelassen wird.

In Figur 3 ist wie in Figur 2 ein 3/2-Ventil dargestellt, bei dem allerdings ein getrennter Auslaßkanal vorgesehen ist. Für den durch die Wand 34 durchgeführten Hilfsstößel 35 und seine Öffnung gelten die Bemessungsvorschriften der Figur 1, d.h. es wird entlang dem Stößel 35 nur ein kleiner Leckstrom zugelassen. Der Hilfsstößel 35 endet hier in einer in der Wand 34 gelegenen Verbindung 34a zu dem Niederdruckraum 3, über die bei Ventilerregung Druck abgebaut werden kann. Die Einmündung des Auslasses 37a in diese Verbindung ist so, daß der Strömungswiderstand von der Verbindung 34a in den Raum 37 deutlich größer als zum Zwischendruckraum 3 ist. Damit gibt es — wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen - auch hier keine Dichtungsprobleme.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist im gezeichneten Ruhestand des Elektromagneten 30 die Verbindung zwischen

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der Druckquelle und dem Verbraucher geschlossen und der Druck am Verbraucher über die Durchführöffnung für den Hilfsstößel 45 durch die Wand 44 und die Verbindung der Zwischendruckkammer 47 mit der Niederdruckkammer 47a abgebaut. Es gelten für die Bemessung der öffnungen die Verhältnisse des Ausführungsbeispiels der Figur 2. Nach Abbau des Drucks am Verbraucher fließt auch hier kein Leckstrom mehr. Dies gilt auch nach dem Umschalten des Ventils, da dann die Kugel 41 die Ablaßöffnung entlang dem Hilfsstößel 45 abdichtet.

In Figur 5 ist ein 2/2 Schieberventil gezeigt, dessen Schiebekolben 50 über den Stößel 59 und den Hilfsstößel 55 bzw. die Feder 53 verschoben wird und dabei in der einen Stellung den Einlaß 54 mit dem Auslaß 52 verbindet bzw. in der anderen Stellung diese Verbindung sperrt. Der Kolben ist hier nicht dicht gelagert, so daß im Raum 56 etwa der gleiche Druck wie am Eingang 54 liegt. Die Durchführung des Hilfsstößels 55 durch die Wand ist entsprechend den Figuren 1 und 3 ausgeführt, d.h. ein kleiner Leckstrom wird zugelassen, wenn das Ventil erregt ist und der Verschlußkörper 51 abgehoben hat. Damit fließt auch hier im Ruhezustand des Ventils kein Leckstrom, im geschalteten Zustand des Ventils ein kleiner Leckstrom, der jedoch keinen wesentlichen Druckaufbau im Raum 57 erlaubt und damit die Membran 58 nicht belastet.

In Figur 6 sind zwei Ausführungsbeispiele für die Ausbildung der Membran gezeigt, wobei oben eine zwischen Stößel 69 und Gehäuse eingepresste Metallmembran 58a und unten eine Metallmembran 69b mit zusätzlichen Dichtungskörpern 70 angedeutet ist.

In Figur 7 ist wie in Figur 1 ein Rüclförderkreis für die

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ausgelassene Flüssigkeit und den Leckstrom vorgesehen, der aus der Speicherkammer 3 und der Pumpe 4 besteht, die die Flüssigkeit über das Rückschlagventil 4a in den Hauptkreis rückfördert. Sollte der Druck der Speicherkammer 3 für die Membran 78 zu hoch sein, so kann man eine Hilfsspeicherkammer 80 mit einer weichen Membran 81 vorsehen, die den Leckstrom zeitweise aufnimmt. Ist die Speicherkammer 3 entleert, so wird die in der Hilfsspeicherkammer aufgenommene Flüssigkeitsmenge über das Rückschlagventil 82 in die Speicherkammer 3 gedrückt. Gegebenenfalls kann auch die Membran 78 nachgiebig sein, so daß der Raum 77 selbst als Hilfsspeicherkammer dient.

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Claims

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R. 4685

8. Mai 1978 PT-Ka/Ba

Anlage zur

Patent- und Gebrauchsmuster-

Hilfsaruneldung

ROBERT BOSCH GmbH, D-7000 Stuttgart 1

Magnetventil
Patentansprüche:

Magnetventil, bei dem der Elektromagnet in einem Raum untergebracht ist, der vom zu steuernden Druckmittel nicht durchsetzt wird, bei dem zwischen dem Anker des Elektromagneten und dem zu bewegenden Verschlußkörper des zwischen einer Druckquelle und einem Verbraucher eingeschalteten Ventils eine Stößelverbindung wirksam ist und bei dem eine Dichtungseinrichtung vorgesehen ist, die die Einführung der Stößelverbindung in den vom Druckmittel durchsetzten Bereich abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelverbindung durch eine Wand zwischen einem mit der Quelle relativ hohen Drucks verbindbaren Hochdruckraum und einem mit einem mit relativ niedrigem Druck beaufschalgten Niederdruckraum verbundenen und zwischen dem Hochdruckraum und dem Elektromagneten liegenden Zwischendruckraum durch eine so bemessene Öffnung hindurchgeführt ist, daß einerseits ein Druckmittelstrom vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum

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entlang der Stößelverbindung zustande kommt, andererseits jedoch der Druckabfall an der Durchführöffnung zwischen dem Hochdruckraum und dem Zwischendruckraum den weitaus größten Teil der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum ausmacht,
daß die Einführung der Stößelverbindung von der Seite des Elektromagneten her in den Zwischendruekraum durch eine an der Stößelverbindung und am Ventilgehäuse befestigten Membran abgedichtet ist und daß ein von der Stößelverbindung zu betätigendes Verschlußteil in der einen Ventilstellung einen Druckmittelfluß von der
Quelle relativ hohen Drucks zum Zwisehendruckraum unterbricht .

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Druckmittelfluß von der Quelle relativ
hohen Drucks zum Zwischendruckraum in der einen Ventilstellung unterbrechende Verschlußteil gleichzeitig als Verschlußkörper des zwischen der Quelle und dem
Verbraucher liegenden Ventils dient.

3· Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper in der Normalstellung des Ventils die Druchführöffnung zwischen dem Hochdruckraum
und dem Zwischendruckraum und in der anderen Stellung die Verbindung zwischen der Quelle und dem Verbraucher verschließt.

4. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen weiteren mit dem Niederdruckraum verbundenen Anschluß aufweist, wobei der Verschlußkör— per alternativ die Verbindung von der Druckquelle zum

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Verbraucher und vom Verbraucher zum Niederdruckraum freigibt und daß die Durchführöffnung vom Zwischendruckraum zum Hochdruckraum im Bereich dieses weiteren Anschlusses stromab von dem zugehörigen Ventilsitz einmündet.

5. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend bemessene Druchführöffnung zwischen Hochdruckraum HDE und Zwisehendruckraum als v/eiterer Anschluß für eine Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Niederdruckraum dient, wobei der Verschlußkörper alternativ die Verbindungen Druckquelle zum Verbraucher bzw. Verbraucher zum Niederdruckraum freigibt.

6. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper für das Ventil ein von dem Stößel bewegter Schieber ist, der zusammen mit dem Verschlußteil für die DurchführÖffnung betätigt wird.

7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis'6, dadurch gekennzeichnet, daß (eine Feder vorgesehen ist, die) das Verschlußteil bei nicht betätigtem Elektromagneten auf den der Durchführöffnung der Stößelverbindung zugeordneten Ventilsitz aufdrückt.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane als Metallmembrane ausgebildet ist, die in üblicher Weise mit dem Stößel bzw. dem Gehäuse verbunden ist.

9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anker des Ventils Signalgeber zur Kontrolle der Ventilstellung zugeordnet sind.

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