DE2909504A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, bei dem der Elektromagnet außerhalb des von Druckmittel durchsetzten Raums untergebracht ist, bei dem zwischen dem Anker des Elektromagneten und dem zu bewegenden Verschlußkörper des zwischen eine Druckquelle und einen Verbraucher geschalteten Ventils eine Stößelverbindung vorgesehen ist, bei dem diese Stößelverbindung durch eine Wand zwischen einem mit der Quelle relativ hohen Drucks verbindbaren Hochdruckraum und einem zwischen Hochdruckraum und Elektromagnet liegenden Zwischendruckraum, der mit einem mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagten Niederdruckraum verbunden ist, durch eine so bemessene Öffnung hindurchgeführt ist, daß einerseits im Druckmittelstrom vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum entlang der Stößelverbindung zustandekommt, andererseits jedoch der Druckabfall an der Öffnung zwischen Hochdruckraum und Zwischendruckraum den weitaus größten Teil der Druckdifferenz zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum ausmacht und bei dem die Einführung der Stößelverbindung in den Zwischendruckraum von Elektromagneten her durch eine am Stößel und dem Ventilgehäuse befestigten Membran abgedichtet ist.

Ein derartiges Ventil ist Gegenstand des Hauptpatents. Beim Gegenstand des Hauptpatents wird zusätzlich noch das Merkmal verwendet, gemäß dem ein von der Stößelverbindung zu betätigendes Verschlußteil in der einen Ventilstellung einen Druckmittelfluß von der Quelle relativ hohen Drucks zum Zwischendruckraum unterbricht. .

Die Verwendung eines trockenen Magnetkreises bringt den Vorteil mit sich, daß der Konstrukteur hinsichtlich dessen Form, Herstellungsverfahren und Material freier ist; der Magnetkreis muß nicht dicht geschweißt oder gelötet werden. Auch läßt sich bei einem trockenen Magnetkreis die Ventil— bewegungen durch Zuordnung von Meßwertgebern zu den bewegten Teilen leichter erfassen, was zur Punktionsprüfung des Ventils jedoch von Interesse sein kann. Darüber hinaus kann die Totzeit des Ventils z.B. vom Anlegen der Spannung

030038/0281

/ 2

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 sein; 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.3. bei Antiblockierregelanlagen für Fahrzeuge gegeben, bei denen einerseits eine Bremsdruckquelle vorhanden ist, andererseits mittels Ventilen aber auch ein Ablassen von 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 Bremsflüssigkeitsreservoir mit dem Druck O, 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 erfindungsgemäße Anordnung ist auch bei Verwendung von Gas als Druckmittel anwendbar, jedoch hauptsächlich zur Anwendung in Hydrauliksystemen gedacht.

Anhand der Fig. 1 der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel des Hauptpatents näher erläutert werden.

In Figur 1 ist eine Druckquelle, z.B. ein Hauptbremszylinder mit 1, ein Verbraucher z.B. ein Radbremszylinder mit und ein Niederdruckraum z.B. eine Speicherkammer mit 3 bezeichnet. In die Leitung zwischen dem Hauptbremszylinder

030038/0281

29095QA έ

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 2 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/iO 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, wofür ein Hilfsstößel 15 vorgesehen ist. Die Durphführungs- · öffnung 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 Brems druckregelung 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 Zwisehendruck-

030038/028*! /4

raum 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 Bückbefördereinrichtung 4.

Das Hauptpatent hat von der Funktion her gesehen 3/2-Ventile zum Gegenstand, d.h. Ventile mit drei Anschlüssen und zwei Ventilstellungen. " ■

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung der Prinzipien des Hauptpatents 3/3-Ventile, d.h. Ventile mit drei Anschlüssen und drei Stellungen zu schaffen. Solche Ventile ermöglichen am Verbraucher einen Druckaufbau, Druckabbau und eine Druckkonstanthaltung.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Ventil einen weiteren Anschluß aufweist über den der Verbraucher mit einer Niederdruckkammer verbindbar ist, daß die Stößelverbindung als bewegliches Teil eines Schieberventils (Schieber) wirksam ist oder einen solchen Schieber verschiebt, der in einer Stellung den Verbraucher mit dem Niederdruckraum verbindet, in einer -zweiten Stellung diese Verbindung

030038/0281 ,

trennt und in einer dritten Stellung den Hochdruckraum an den Verbraucher anschließt, und daß das Ventil dadurch in seine "beiden erregten Stellungen steuerbar ist, daß ab der Ausgangsstellung bis zum Erreichen einer Zwischenstellung eine Rückstellfederkraft und ab Erreichen der Zwischenstellung bis zum Erreichen der Endstellung eine grössere Rückstellfederkraft auf den Schieber einwirkt und daß der Elektromagnet zur Erreichung der Zwischenoder Endstellung mit unterschiedlicher elektrischer Leistung beaufschlagt wird.■

An sich sind 3/3-Ventile bekannt (DE-OS 22 57 213 ). Die Erfindung besteht darin, die Prinzipien des Hauptpatents auf diese 3/3-Ventile zu übertragen.

Es gibt zwei Ausführungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen 3/3-Ventile. Bei der einen Möglichkeit sind keine Sitzventile vorgesehen und durch den Schieber in seiner Eigenschaft als solcher werden alle Funktionen übernommen. Bei der anderen Version wird der Schieber nur für einen Teil der Punktionen als Schieber benutzt; zusätzlich ist hier noch ein Sitzventil vorhanden, das durch den Schieber aufgestoßen werden kann. Diese letztgenannte Lösungsmöglichkeit bringt den Vorteil mit sich, daß - wie beim Hauptpatent - in einer Ventilstellung, insbesondere im Ruhestand des Ventils, der Weg zwischen Hochdruckraum und Zwischendruckraum durch das Schließventil unterbrochen ist und somit ein Leckfluß zwischen diesen Räumen dann nicht auftritt.

Ausführungsformen der Erfindung beinhalten die Unteransprüche sowie die Zeichnung. Es zeigen

Pig. 1 - ein Ausführungsbeispiel des Hauptpatents

Fig. 2 - eine Ausführungsform der Erfindung mit nur einem Schieber

/ 6 030038/0281

Pig. 3 - eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Schieber und einem Sitzventil .

±n Figur 2 ist links das Ventil dargestellt, rechts daneben der zugehörige Elektromagnet. Diese Teile sind gegeneinander abgedichtet.

Der Elektromagnet besteht aus der Wicklung 20, den diese umgebenden Weicheisenjochen 21 und dem beweglichen Anker, der aus dem Stößel 22 und dem Polblech 23 besteht. Im unerregten Zustand liegt der Anker über das Anschlagblech an der Anschlagplatte 24a an.

Das Ventilteil besteht aus dem Ventilgehäuse 25, ein fest darin angeordnetes Teil 26 und einem darin beweglichen Stößel 27, der als Schieber ausgebildet ist. Die Feder 28 hält den Schieber 27 und den Anker 22/23 normalerweise in der gezeichneten Stellung. Eine zweite Feder 29 drückt das Anschlagblech 45 an das Teil 26. In dem Ventilkörper 25 sind drei Anschlüsse 30 bis 32 vorgesehen; am Anschluß 30 sei die Druckquelle, am Anschluß 31 der Verbraucher und am Anschluß 32 die Niederdruckkammer angeschlossen. Diese An- · Schlüsse 30 bis 32 setzen sich in sich verjüngenden Kanälen 3Oa bzv/. 31a und b, wobei diese durch die Nut 33 verbunden sind, bzw. 32a fort, wobei der Anschluß 32 noch zusätzlich mit dem Zwischendruckraum 34 verbunden ist. Der Schieber v/eist zwei Verbindungskanäle 35 und 36 auf. Der Zwischendruckraum ist durch die mit dem Gehäuse 25 und dem Stößel ■ 22 verbundene Membran 37 gegenüber dem Elektromagneten abgedichtet .

In der dargestellten Stellung ist der mit dem Verbraucher verbundene Anschluß 31 über die Nut 33» die Kanäle 31b, und 32a mit dem Anschluß 32 und damit mit der Niederdruckquelle verbunden, also druckentlastet.

/7 030038/0281

Ar ^/Jr

Wird ein Strom i., durch die Wicklung 20 abgeschickt, der die Kraft der Feder 28 einschließlich der Reibung überwindet, so wird der Schieber 27 nach links bis zum Anschlagblech 45 bewegt. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen den Anschlüssen 31 und 32 unterbrochen, jedoch die Verbindung zwischen den Anschlüssen 30 und 31 noch nicht hergestellt, d.h. die Druckverhältnisse bleiben erhalten. Wird ein Strom ip eingespeist, der zusätzlich die Kraft der Feder 29 überwinden kann, so bewegt sich der Schieber 27 einschließlich Anschlagblech 45 weiter nach links, bis das Polblech 23 anschlägt. Run ist über den Kanal 35 die bei 30 angeschaltete Druckquelle mit dein bei 31 angeschalteten Verbraucher verbunden.

Wie bereits gesagt, wird die Passung zwischen dem Schieber 27 und dem Teil 25 so (schlecht) ausgewählt, daß ein Leckstrom entlang dem Passungsspalt zu der Zwischendruckkammer 34 und zu einer zweiten Zwischendruckkammer 381 die über . Anschluß 39 ebenfalls mit der Niederdruckkammer verbunden ist. Der zugelassene Spalt zwischen den Teilen 26 und 27 ist jedoch so gewählt, daß der Druckabfall entlang diesem Spalt groß gegenüber dem Im Kanal zur Niederdruckkammer ist. Damit steht in der Kammer 34 nur ein geringer Druck anj die Membran 37 ist damit zur Dichtung ausreichend. Ein um den verjüngten Kanal 30a im Teil 26 eingearbeiteter Ringkanal 40 ist (nicht dargestellt) mit der Niederdruckkammer verbunden; hierdurch wird der Leckstrom zu den Kammern 34 und 38 verringert. Um der radialen Auslenkung des Schiebers 27 durch den Druck im Kanal 30a zu begegnen, ist ein Bolzen 41 mit einer Feder 42 vorgesehen, die zusammen mit dem Druck in der Nut 33 eine Gegenkraft auf den Schieber 27 ausüben.

Der Stößel 22 wird in der Figur 2 noch dazu benutzt, einen auf der Anschlagplatte 24a aufgesetzten elektrischen Diagnose-Schalter 24b stellungsabhängig zu betätigen.

/ 8 030038/0281

In Figur 3 sind die Teile rechts von der Tlembran identisch mit denen der Figur 2. Das Ventilgehäuse 50 hat wieder drei Anschlüsse 51 bis 53, von denen der Anschluß 51 mit der Druckquelle, der Anschluß 52 mit dem Verbraucher und der Anschluß 53 mit der Nxederdruekquelle verbunden sein soll. Im Ventilgehäuse 50 ist das Teil 54 fest angeordnet; in ihm ist der Stößel 55 verschiebbar gelagert; er dient teils als Schieber, teils als Stößel zum Abheben des Verschlußteils 56 von seinem Ventilsitz. Die Feder 57 bringt die Stößel 57 und 22 in die gezeichnete Ncrmalstellung. Die Feder 53 bewirkt über das mit Längsnuten versehene Teil 59, daß das Verschlußteil 56 auf seinen durch die Kanalerweiterung gebildeten Sitz gedruckt wird und damit die Hochdruckquelle bzw. den Saum 60 von den anderen Anschlüssen absperrt. Das Teil 61 dient der Halterung der Feder 58.

In der gezeichneten Stellung der Stößel 55 und 22 ist der Verbraucher (bei 52) mit dem Niederdruckraum (bei 53) verbunden. V/ird die Wicklung 20 mit einem entsprechenden (ausreichenden) Strom beschickt, so bewegen sich die Stößel 22 und 55 nach links, bis der Stößel 55 am Verschlußkörper 56 ' anschlägt. Die Anschlüsse 52 und 53 sind nun voneinander getrennt. Bei Stromerhöhung so, daß neben den Kräften der Federn 57 und 58 auch der auf dem Verschlußteil 56 lastende Druck überwunden wird, stößt der Stößel 55 das Sitzventil (56) auf und verbindet die Druckquelle mit dem Verbraucher. Nur in dieser Stellung steht der hohe Druck der Druckquelle am Stößel 55 an und bewirkt einen entsprechenden Leckfluß zur Zwischendruckkammer 62, wobei aus den erwähnten Gründen der Druck in dieser Kammer gering bleibt. Da die Ventilanordnung meist die dargestellte Stellung einnimmt, kommt ein Leckstrom somit nur in Sonderfällen, d.h. während der Ventilbetätigung, zustande.

030038/0281

-a-

Leerseite

Claims (3)

Patentansprüche

1. Magnetventil, bei dem der Elektromagnet außerhalb des von Druckmittel durchsetzten Raums untergebracht ist, bei dem zwischen dem Anker des Elektromagneten und dem zu bewegenden Verschlußkörper des zv/ischen eine Druckquelle und einen Verbraucher geschalteten Ventils eine Stößelverbindung vorgesehen ist, bei dem diese Stößelverbindung durch eine V/and zwischen einem mit der Quelle relativ hohen Drucks verbindbaren Hochdruckraum und einen zwischen Hochdruckraum und Elektromagnet liegenden Zwischendruckraum, der mit einem mit einem relativ niedrigen Druck beaufschlagten Niederdruckraum verbunden ist, durch eine so bemessene Öffnung hindurchgeführt ist, daß einerseits ein Druckmittelstrom vom Hochdruckraum zum Niederdruckraum entlang der Stößelverbindung zustandekommt, andererseits jedoch der Druckabfall an der Öffnung zwischen Hochdruckraum und Zwischendruckraum den weitaus größten Teil der Druckdifferenz zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum ausmacht und bei dem die Einführung der Stößelverbindung in den Zwischendruckraum vom Elektromagneten her durch eine am

030038/0281

/ 2

29095Q4 ti

Stößel und dem Ventilgehäuse befestigten Membran abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen weiteren Anschluß (32/53) aufweist, über den der Verbraucher (bei 31, 52) mit einer Niederdruckkammer (bei 32, 53) verbindbar ist, daß die Stößelverbindung (27, 55) als bewegliches Teil eines Schieberventils (Schieber) wirksam ist oder einen solchen Schieber verschiebt, der in einer Stellung den Verbraucher (31, 52) mit dem Niederdruckraum (32, 53) verbindet, in einer zweiten Stellung diese Verbindung trennt und in einer dritten Stellung den Hochdruckraum (30a) an den Verbraucher (31, 52) anschließt, und daß das Ventil dadurch in zv/ei unterschiedliche erregte Stellungen steuerbar ist, daß ab der Ausgangsstellung bis zum Erreichen einer Zwischenstellung eine Rückstellfederkraft (28, 57) und ab Erreichen der Zwischenstellung bis zum Erreichen der Endstellung eine größere Rückstellfederkraft (28 u. 29,· 57, 58) auf den Schieber (27, 55) einwirkt und daß der Elektromagnet (20) zur Erreichung der Zwischen- oder Endstellung mit unter- ·

schiedlicher elektrischer Leistung beaufschlagbar ist,

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (27) einer Rückstellfeder (28) ausgesetzt ist, daß ein unter Federvorspannung (28) stehender Anschlag (45) vorgesehen ist, an den der Schieber (27) bei Erreichen der Zwischenstellung anschlägt und daß ein v/eiterer Anschlag (24) vorgesehen ist, der bei Erreichen der Endstellung eine Weiterbewegung verhindert.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das den Schieber (27) umgebenden

/ 3 030038/0281

Teil (26) innen um die Öffnung (3Oa) des Anschlusses (30) für den Hochdruckraum herum ein mit einem Raum geringen Drucks verbundener Kanal (40) eingearbeitet ist.

Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei radialer Anordnung des Anschlusses (30, 30a) der Hochdruckkammer auf die diesem Anschluß (30) diametral gegenüberliegenden Kante des Schiebers (27) eine Federkraft (42) zur Kompensation der radialen Verschiebung des Schiebers (27) durch den Druck der Hochdruckkannner einwirkt.

Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (55) in der Ausgangsstellung die zwei radialen öffnungen (53, 52), die mit dem Niederdruckraum bzw. mit dem Verbraucher verbunden sind, miteinander verbindet, daß er in der Zwischenstellung diese Verbindung unterbricht und daß er in der Endstellung ein axial bewegliches und axial gegen die Verschiebung des Schiebers vorgespanntes, (58) Ver- · schlußteil (56) eines im geschlossenen Zustand den Hochdruckraum gegen die Druckquelle (bei 60) verschließenden Sitzventils von seinem Ventilsitz abhebt.

030038/0281