DE3705514A1 - Solenoidventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil oder ein Solenoidventil, das insbesondere wenigstens zwei Durch­ lässe oder Durchgänge sperren und öffnen kann.

In der JP-AS 58-48 372 ist eine Antiblockiersteuervorrich­ tung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die eine hydraulische Anordnung mit einer einzigen hydraulischen Druckquelle und einer Anzahl von hydraulischen Druckverbrauchselementen, wie beispielsweise hydraulischen Betätigungs- oder Stellgliedern aufweist. Die hydraulischen Druckverbrauchselemente werden wahlweise mit der gemeinsamen hydraulischen Druckquelle über eine Anzahl von separaten Ventilen verbunden oder von der Druckquelle getrennt. Diese separaten Ventile benötigen viel Platz oder nehmen viel Platz ein.

Durch die Erfindung soll daher ein kompaktes Solenoidventil geschaffen werden, das wenigstens zwei Durchlässe oder Durch­ gänge sperren und öffnen kann.

Das erfindungsgemäße Solenoidventil weist einen Einlaß und einen ersten und einen zweiten Auslaß auf, die mit dem Einlaß verbunden sind. Der erste und der zweite Auslaß verlaufen längs einer gemeinsamen Achse und einander entgegengesetzt. Ein erstes Ventilelement ist zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar. Das erste Ventilelement sperrt und öffnet den ersten Auslaß, wenn es sich in der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stel­ lung jeweils befindet. Ein zweites Ventilelement ist zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar. Das zweite Ventilelement sperrt und öffnet den zwei­ ten Auslaß, wenn es sich in seiner geschlossenen Stellung und seiner geöffneten Stellung jeweils befindet. Die Richtung der Bewegung des zweiten Ventilelementes von seiner geschlossenen Stellung in seine geöffnete Stellung ist ähnlich der Richtung der Bewegung des ersten Ventilelementes von seiner geschlos­ senen Stellung in seine geöffnete Stellung. Eine erste Ein­ richtung drückt oder beaufschlagt das erste Ventilelement in Richtung auf seine geöffnete Stellung und auch in Richtung auf das zweite Ventilelement. Eine zweite Einrichtung drückt oder beaufschlagt das zweite Ventilelement in Richtung auf seine geschlossene Stellung und auch in Richtung auf das erste Ven­ tilelement mit einer Kraft, die kleiner als die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung ist. Ein bewegliches Ele­ ment, das zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilelement angeordnet ist, kann sich entlang der obengenannten Achse be­ wegen. Das bewegliche Element erlaubt einen Übergang der Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung auf das zweite Ventil­ element. Eine Solenoidwicklung erzeugt eine elektromagneti­ sche Kraft, wenn sie elektrisch erregt wird. Diese elektro­ magnetische Kraft zieht das bewegliche Element in eine Rich­ tung an, in der sich das erste Ventilelement in Richtung auf seine geschlossene Stellung bewegt. Wenn die Solenoidwicklung elektrisch nicht erregt ist, ist das Ventilelement durch die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung in seine geöffne­ te Stellung bewegt und ist das zweite Ventilelement gegen die Kraft der zweiten Beaufschlagungseinrichtung in seine geöff­ nete Stellung bewegt, und zwar durch die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung, die über das bewegliche Element auf das zweite VentiIelement übergeht. Wenn die Solenoidwick­ lung elektrisch erregt wird, wird das erste Ventilelement gegen die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung durch das bewegliche Element in die geschlossene Stellung bewegt und wird das zweite Ventilelement durch die Kraft der zweiten Beaufschlagungseinrichtung in seine geschlossene Stellung be­ wegt.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Solenoidventils umfaßt ein Gehäuse, das mit einem ersten und einem zweiten Durchgang ausgebildet ist. Ein erstes Ventilelement ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar und öffnet und sperrt wahl­ weise den ersten Durchgang nach Maßgabe der Bewegung des ersten Ventilelementes zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung. Ein zweites Ventilelement ist zwischen ei­ ner ersten und einer zweiten Stellung bewegbar und öffnet und sperrt wahlweise den zweiten Durchgang nach Maßgabe seiner Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung. Eine erste Einrichtung drückt oder beaufschlagt das erste Ventilelement in Richtung auf seine erste Stellung und hält dadurch normalerweise das erste Ventilelement in der ersten Stellung. Eine zweite Einrichtung drückt oder beaufschlagt das zweite Ventilelement in Richtung auf seine zweite Stellung. Die erste Beaufschlagungseinrichtung kann das zweite Ventil­ element in seine erste Stellung drücken und dadurch das zwei­ te Ventilelement normalerweise gegen die Kraft der zweiten Beaufschlagungseinrichtung in seiner ersten Stellung halten. Ein elektromagnetisches Betätigungsglied, das mit dem ersten Ventilelement verbunden ist, kann dieses gegen die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung bewegen. Wenn das elektromagnetische Betätigungsglied das erste Ventilelement von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung bewegt, wird vom zweiten Ventilelement die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung abgenommen, so daß das zweite Ventilelement durch die zweite Beaufschlagungseinrichtung aus seiner ersten Stellung in sei­ ne zweite Stellung bewegt wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein beson­ ders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Solenoidventils,

Fig. 2a, 2b, 2c, 2d schematische Ansichten eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Solenoidventils in vier ver­ schiedenen Stellungen,

Fig. 3a und 3b Schnittansichten eines Teils des in Fig. 1 dar­ gestellten Solenoidventils, und

Fig. 4 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Stellung des Ankers und der Kräfte, die auf den Anker in dem in Fig. 1 dargestellten Solenoid­ ventil ausgeübt werden.

Das in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Ventil oder So­ lenoidventil weist einen Körper oder ein Gehäuse mit einem Ein­ laß oder mehreren Einlässen 1, einem ersten Auslaß 2 und einem zweiten Auslaß 3 auf. Der Einlaß 1 führt zum ersten und zwei­ ten Auslaß 2 und 3. Der erste und der zweite Auslaß 2 und 3 verlaufen entlang einer gemeinsamen Achse und zueinander ent­ gegengesetzt. Ein stromaufwärts liegendes Ende des Einlasses 1 bildet eine Einlaßöffnung, die vorzugsweise mit einer hydrau­ lischen Druckquelle verbunden ist. Die stromabwärts liegenden Enden des ersten und zweiten Auslasses 2 und 3 bilden eine erste und eine zweite Auslaßöffnung, die vorzugsweise mit ge­ trennten hydraulischen Druckverbrauchselementen, wie beispiels­ weise hydraulischen Betätigungsgliedern, jeweils verbunden sind.

Der Einlaß 1 ist insbesondere im allgemeinen mit einem Haupt­ zylinder 51 einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges verbunden. Der erste Auslaß 2 ist im allgemeinen mit einem Radzylinder 52 a der Bremsanlage verbunden. Der zweite Auslaß 3 ist im allgemei­ nen mit einem Radzylinder 52 b der Bremsanlage verbunden. Der Radzylinder 52 a führt zu einem Schaltventil 55 a, das mit einem Ölvorratsbehälter 53 und dem Auslaß einer hydraulischen Pumpe 54 verbunden ist. Der Einlaß der Pumpe 54 ist mit dem Vorrats­ behälter 53 verbunden. Das Schaltventil 55 a ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. Wenn das Schaltventil 55 a die erste Stellung einnimmt, ist der Radzylin­ der 52 a mit dem Auslaß der Pumpe 54 verbunden und vom Vorrats­ behälter 53 getrennt. Wenn das Schaltventil 55 a die zweite Stellung einnimmt, ist der Radzylinder 52 a mit dem Vorratsbe­ hälter 53 verbunden und vom Auslaß der Pumpe 54 getrennt. Der Radzylinder 52 b führt zu einem Schaltventil 55 b, das mit dem Vorratsbehälter 53 und dem Auslaß der Pumpe 54 verbunden ist. Das Schaltventil 55 b ist zwischen einer ersten Stellung und ei­ ner zweiten Stellung bewegbar. Wenn das Schaltventil 55 b die erste Stellung einnimmt, ist der Radzylinder 52 b mit dem Aus­ laß der Pumpe 54 verbunden und vom Vorratsbehälter 53 getrennt. Wenn das Schaltventil 55 b die zweite Stellung einnimmt, ist der Radzylinder 52 b mit dem Vorratsbehälter 53 verbunden und vom Auslaß der Pumpe 54 getrennt.

Der erste Auslaß 2 wird wahlweise durch ein erstes bewegliches Ventilelement oder eine erste bewegliche Ventilkugel 4 ge­ sperrt und geöffnet. Wenn der erste Auslaß 2 gesperrt oder ge­ öffnet ist, ist die zugehörige erste Auslaßöffnung jeweils vom Einlaß getrennt und mit dem Einlaß verbunden. Der zweite Aus­ laß 3 wird wahlweise durch ein zweites bewegliches Ventilele­ ment oder eine zweite bewegliche Ventilkugel 5 gesperrt und ge­ öffnet. Wenn der zweite Auslaß 3 gesperrt oder geöffnet ist, ist die zugehörige zweite Auslaßöffnung jeweils vom Einlaß ge­ trennt oder mit dem Einlaß verbunden. Das erste und das zweite Ventilelement 4 und 5 werden über ein elektromagnetisches Be­ tätigungsglied betrieben, das ein bewegliches Element oder ei­ nen Anker 6 aufweist, der zwischen den Ventilelementen 4 und 5 angeordnet ist. Wenn der Anker 6 sich in seiner normalen Stel­ lung befindet, wie es in Fig. 2a dargestellt ist und später im einzelnen beschrieben wird, sind beide Auslässe 2 und 3 geöff­ net, so daß beide Auslaßöffnungen mit der Einlaßöffnung verbun­ den sind. Wenn sich der Anker 6 in der in Fig. 2d dargestellten aktivierten Stellung befindet, sind beide Auslässe 2 und 3 durch die Ventilelemente 4 und 5 gesperrt, so daß beide Auslaßöffnun­ gen von der Einlaßöffnung getrennt sind.

Der Solenoidventilkörper weist ein rohrförmiges Gehäuse 7 auf, das ein erste Durchlaßelement 8 fest aufnimmt, das axial be­ züglich des Gehäuses 7 verläuft und annähernd die Form eines Zylinders hat. Der erste Auslaß 2 ist durch eine zentralaxiale Bohrung 2 a im ersten Durchlaßelement 8 und eine zentrale Boh­ rung 9 a eines Rohres 9 gebildet, das koaxial an einem Ende der Bohrung 2 a befestigt ist. Der Anker 6 ist im ersten Durchlaß­ element 8 angeordnet.

Ein zweites Durchlaßelement 10 in Form eines Ringes ist fest im ersten Durchlaßelement 8 angeordnet. Eine Stirnfläche des zweiten Durchlaßelementes 10 ist durch einen Einsatz oder eine Kappe 11 gehalten, der oder die fest durch ein ringförmiges Be­ festigungselement 12 gehalten ist, das über Gewinde am ersten Durchlaßelement 8 befestigt ist.

Eine axiale Bohrung 10 a verläuft durch die Mitte des zweiten Durchlaßelementes 10. Das zweite Ventilelement 5, ein Ventil­ führungselement 13, ein Halteelement 14 und eine Schraubenfe­ der 24 sind in der Bohrung 10 a angeordnet. Die Innenfläche des zweiten Durchlaßelementes 10, die die Bohrung 10 a begrenzt, ist mit einem ringförmigen Ventilsitz 20 ausgebildet. Wenn sich das Ventilelement 5 zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegt, kommt das Ventilelement 5 mit dem Ventilsitz 20 in Berührung und trennt sich das Ventilelement 5 von dem Ventil 20 jeweils. Wenn das Ventilelement 5 mit dem Ventilsitz 20 in Berührung kommt und sich vom Ventilsitz 20 löst, wird der zweite Auslaß 3 jeweils gesperrt und geöffnet. Das Ventilelemnt 5 ist von dem Ventilführungselement 13 auf­ genommen. Das Ventilführungselement 13 hat die Form einer Scheibe, die in das zweite Durchlaßelement 10 gepaßt ist. Das Ventilführungselement 13 weist axiale Bohrungen 13 a auf, die um seine Achse herum verteilt sind. Das Halteelement 14 hat die Form eines Zylinders, der gleitend verschiebbar in das zweite Durchlaßelement 10 gepaßt ist. Das Haltelement 14 weist axiale Bohrungen 14 a auf, die um seine Achse verteilt sind. Der zweite Auslaß 3 wird von der Bohrung 10 a des zweiten Durch­ laßelementes 10, den Bohrungen 13 a im Ventilführungselement 13, den Bohrungen 14 a im Halteelement 14 und einer zentralen axialen Bohrung 11 a in der Kappe 11 gebildet.

Der Einlaß oder die Einlässe 1 verläuft oder verlaufen axial im ersten Durchlaßelement 8. Die Einlässe 1 führen zum strom­ aufwärts liegenden Teil des ersten Auslasses 2 über einen Zwischenraum 27 im ersten Durchlaßelement 8, einen diametra­ len Kanal im Anker 6, einen zentralen axialen Durchlaß 6 a im Anker 6 und einen zentralen axialen Durchlaß 17 a in einem Hal­ telement oder einer Scheibe 17. Die Einlässe 1 führen auch zum stromaufwärts liegenden Teil des zweiten Auslasses 3 über axiale Durchlässe 22 a in einem magnetischen Element 22 und ra­ diale Nuten im zweiten Durchlaßelement 10.

Das erste Ventilelement 4, das Rohr 9, das Halteelement 17 und eine Schraubenfeder 15 sind in einer axialen Bohrung im ersten Durchlaßelement 8 angeordnet. Das Halteelement 17 kann axial relativ zum ersten Durchlaßelement 8 gleiten. Das Hal­ teelement 17 hält das erste Ventilelement 4 so, daß sich das Ventilelement 4 zusammen mit dem Halteelement 17 bewegt. Ein Ende des Rohres 9, das dem Ventilelement 4 gegenüberliegt, begrenzt einen ringförmigen Ventilsitz 28, der um das Ende der mittleren Bohrung 9 a herum verläuft. Wenn sich das Ventilele­ ment 4 zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöff­ neten Stellung bewegt, kommt das Ventilelement 4 mit dem Ven­ tilsitz 28 in Berührung und trennt sich das Ventilelement 4 vom Ventilsitz 28 jeweils. Wenn das Ventilelement 4 mit dem Ventilsitz 28 in Berührung kommt und sich davon trennt, wird der erste Auslaß 2 jeweils gesperrt und geöffnet. Das erste Durchlaßelement 8 begrenzt einen Federsitz 16, der um das Rohr 9 herum verläuft. Die Feder 15 ist zwischen dem Federsitz 16 und dem Halteelement 17 so vorgesehen, daß sie das Ventilele­ ment 4 und das Halteelement 17 in eine Richtung vom Ventilsitz 28 weg, d.h. in eine Richtung auf die geöffnete Stellung des Ventilelementes 4, drückt oder beaufschlagt.

Die Feder 15 übt eine Kraft auf den Anker 6 über die Zen­ trierungskugeln 18 aus, die zwischen dem Halteelement 17 und dem Anker 6 vorgesehen sind. Ein Ende des Ankers 6 weist einen Vorsprung 19 auf, der mit dem zweiten Ventilelement 5 in Be­ rührung kommen kann. Wenn der Vorsprung 19 mit dem zweiten Ventilelement 5 in Berührung steht, geht die Kraft der Feder 15 über das Halteelement 17 und den Anker 6 auf das zweite Ven­ tilelement 5 über, so daß das zweite Ventilelement 5 in eine Richtung vom Ventilsitz 20 weg, d.h. in die Richtung auf die geöffnete Stellung des Ventilelementes 5, gedrückt wird.

Der Anker 6 ist gleitend verschiebbar in eine Führungsbohrung 21 gepaßt, die entlang der Achse des ersten Durchlaßelements 8 verläuft. Der Anker 6 kann sich axial entlang der Führungs­ bohrung 21 bewegen.

Das magnetische Element 22 hat die Form eines Ringes, der fest um den Anker 6 gepaßt ist. Der Anker 6 bewegt sich zusammen mit dem magnetischen Element 22. Das magnetische Element 22 liegt an einer Ringschulter 23 am Anker 6 an. Das magnetische Element 22 kann sich axial bewegen, während es an der Schul­ ter 23 anliegt. Ein Spalt oder ein Zwischenraum 27 zwischen dem magnetischen Element 22 und dem ersten Durchlaßelement 8 erlaubt eine axiale Bewegung des magnetischen Elementes 22 zum Rohr 9.

Die Feder 24 sitzt zwischen der Kappe 11 und dem Halteelement 14. Das Halteelement 14 wird durch die Kraft der Feder 24 in Berührung mit dem Ventilelement 5 gehalten. Die Feder 24 drückt das Ventilelement 5 über das Halteelement 14 in eine Richtung auf den Ventilsitz 20, d.h. in eine Richtung auf die geschlossene Stellung des Ventilelementes 5. Es versteht sich, daß das Ventilelement 5 normalerweise durch die Feder 15 in die Richtung vom Ventilsitz 20 weg, d.h. in eine Rich­ tung auf die geöffnete Stellung des Ventilelementes 5, beauf­ schlagt wird. Die Kraft der Feder 15 ist normalerweise größer als die Kraft der Feder 24, so daß das Ventilelement 5 norma­ lerweise vom Ventilsitz 20 getrennt ist, und somit der zweite Auslaß 3 normalerweise geöffnet ist.

Eine Solenoidwicklung oder Solenoidwicklungen 26, die fest um das erste Durchlaßelement 8 vorgesehen ist oder sind, steht oder stehen elektrisch mit einer nicht dargestellten elektri­ schen Energiequelle über einen nicht dargestellten Steuerschal­ ter in Verbindung. Die elektrische Verbindung zwischen den Solenoidwicklungen 26 und der elektrischen Energiequelle schließt Leitungen 26 a ein, die am Gehäuse 7 mit einer Klem­ me 26 b gehalten sind. Die Arbeit dieses Schalters erlaubt es, die Solenoidwicklungen 26 elektrisch zu erregen und zu entre­ gen. Die Solenoidwicklungen 26 verlaufen in Fig. 1 links vom magnetischen Element 22. Wenn die Solenoidwicklungen 26 erregt werden, wird das magnetische Element 22 angezogen und in Fig. 1 nach links bewegt, während der Anker 6 zusammen damit verscho­ ben wird und das magnetische Element 22 in Berührung mit der Schulter 23 des Ankers 6 bleibt.

Ein O-Ring 30 ist zwischen dem ersten Durchlaßelement 8 und dem zweiten Durchlaßelement 10 vorgesehen und hält den dichten Abschluß zwischen den Elementen 8 und 10 aufrecht. Ein weite­ rer O-Ring 31, der zwischen dem zweiten Durchlaßelement 10 und der Kappe 11 vorgesehen ist, hält den dichten Abschluß zwischen den Elementen 10 und 11 aufrecht.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Anker 6 und das magnetische Element 22 in einem Stück miteinander ausgebildet sein und aus einem üblichen magnetischen Material bestehen können.

Wenn während des Betriebes die Solenoidwicklungen 26 elek­ trisch entregt sind, ist das erste Ventilelement 4 vom Ven­ tilsitz 28 durch die Kraft der Feder 15 getrennt, so daß der erste Auslaß 2 geöffnet ist, wie es in Fig. 2a dargestellt ist. Während die Solenoidwicklungen 26 entregt sind, geht die Kraft von der Feder 15 über den Anker 6 auf das zweite Ventilele­ ment 5 über, so daß das zweite Ventilelement 5 vom Ventilsitz 20 gegen die Kraft der Feder 24 getrennt ist und somit der zweite Auslaß 3 gleichfalls geöffnet ist, wie es in Fig. 2a dar­ gestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Kraft der Feder 15 normalerweise größer als die Kraft der Feder 24 ist.

Am Anfang der Erregung der Solenoidwicklungen 26 bewegt sich der Anker 6 von der in Fig. 2a dargestellten normalen Stellung in die in Fig. 2b dargestellte Stellung. In der in Fig. 2b dar­ gestellten Stellung ist der erste Auslaß 2 weiterhin geöff­ net und ist auch der zweite Auslaß 3 geöffnet, da der Vor­ sprung 19 des Ankers 6 noch mit dem zweiten Ventilelement 5 in Berührung steht. Am Anfang der Erregung der Solenoidwick­ lungen 26 bewegen die elektromagnetische Kraft von den So­ lenoidwicklungen 26 und die mechanische Kraft von der Feder 24 den Anker 6 gegen die Kraft der Feder 15 in Fig. 2 nach links. Während dieser Zeit erleichtert die Kraft der Feder 24 die Bewegung des Ankers 6. Diese Unterstützung durch die Feder 24 erlaubt eine leichtere Bewegung des Ankers 6, verglichen mit dem Fall, in dem der Anker 6 nur durch die elektromagne­ tische Kraft der Solenoidwicklungen 26 bewegt wird. Obwohl die Induktivität der Solenoidwicklungen 26 eine abrupte Zunahme in der erzeugten elektromagnetischen Anziehungskraft beim Er­ regen der Solenoidwicklungen 26 verhindert, erlaubt die unter­ stützende Kraft der Feder 24 den Beginn der Bewegung des An­ kers 6 innerhalb extrem kurzer Zeit vom Zeitpunkt der Erreg­ gung der Solenoidwicklungen 26. Das führt zu einem schnellen Ansprechvermögen des Solenoidventils.

Am Anfang der Erregung der Solenoidwicklungen 26 geht der An­ ker 6 von der in Fig. 2b dargestellten Stellung auf die in Fig. 2c dargestellte Stellung über. In der in Fig. 2c darge­ stellten Stellung ist der Vorsprung 19 des Ankers 6 vom zwei­ ten Ventilelement 5 getrennt, so daß die Kraft der Feder 5 nicht auf das zweite Ventilelement 5 wirkt und somit im we­ sentlichen nur die Kraft der Feder 24 auf das Ventilelement 5 wirkt. In dem in Fig. 2c dargestellten Zustand ist das zwei­ te Ventilelement 5 in Berührung mit dem Ventilsitz 20 durch die Kraft der Feder 24 gehalten, so daß der zweite Auslaß 3 gesperrt ist. In dem in Fig. 2c dargestellten Zustand ist das erste Ventilelement 4 weiterhin vom Ventilsitz 28 getrennt, so daß der erste Auslaß 2 weiter geöffnet bleibt. Nachdem sich der Vorsprung 19 des Ankers 6 vom zweiten Ventilelement 5 gelöst hat, wirkt die unterstützende Kraft der Feder 24 nicht mehr auf den Anker 6. Im in Fig. 2c dargestellten Zustand nä­ hert sich der Anker 6 den Solenoidwicklungen 26 und nimmt der Spalt 27 ab, so daß die elektromagnetische Anziehungskraft der Solenoidwicklungen 26 angemessen verstärkt wird. Diese verstärkte Anziehungskraft von den Solenoidwicklungen 26 er­ laubt eine leichte Bewegung des Ankers 6 gegen die Kraft der Feder 15 ohne eine unterstützende Kraft von der Feder 24.

Am Anfang der Erregung der Solenoidwicklungen 26 bewegt sich der Anker 6 weiter von der in Fig. 2c dargestellten Stellung in die in Fig. 2d dargestellte aktivierte Stellung. In dem in Fig. 2d dargestellten Zustand steht das erste Ventilelement 4 mit dem Ventilsitz 28 in Berührung, so daß der erste Auslaß 2 gesperrt ist. In diesem Fall erlaubt es die elektromagneti­ sche Anziehungskraft von den Solenoidwicklungen 26, daß der Anker 6 das erste Ventilelement 4 in Berührung mit dem Ventil­ sitz 28 hält. In dem in Fig. 2d dargestellten Zustand hält die Feder 24 weiter das zweite Ventilelement 5 in Berührung mit dem Ventilsitz 20, so daß der zweite Auslaß 3 gesperrt bleibt.

Die Zentrierungskugeln 18 arbeiten in der folgenden Weise. Wenn das erste Ventilelement 4 in eine Berührung mit dem Ven­ tilsitz 28 am Rohr 9 gebracht wird, ist die Achse des Ventil­ elementes 4 oftmals nicht mehr zur Achse einer sich verjüngen­ den oder konischen Fläche des Ventilsitzes 28 ausgerichtet, wie es in Fig. 3a dargestellt ist. In diesem Fall erlaubt es die Rollfunktion der Zentrierungskugeln 18, daß das Halteelement 17 sich radial längs einer Stirnfläche 61 des Ankers 6 bewegt, so daß sich das Ventilelement 4 zusammen mit dem Halteelement 17 in eine Stellung bewegt, in der die Achse des Ventilele­ mentes 4 in einer Linie zur Achse der konischen Fläche des Ventilsitzes 28 ausgerichtet ist, wie es in Fig. 3b dargestellt ist. In dieser Weise wird das erste Ventilelement 4 automa­ tisch bezüglich des Ventilsitzes 28 durch die Kugeln 18 bei ei­ ner Bewegung des Ventilelementes 4 in eine Berührung mit dem Ventilsitz 28 zentriert. Wenn das erste Ventilelement 4 mit dem Ventilsitz 28 in Berührung kommt, und gleichzeitig die Achse des Ventilelementes 4 zur Achse des Ventilsitzes 28 in einer Linie ausgerichtet ist, wird der erste Auslaß 2 zuverlässig gesperrt.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Verschiebung des Ankers 6 in Fig. 1 nach links und den gewünschten Kräften, die auf den Anker 6 ausgeübt werden. Fig. 4 zeigt auch die Beziehung zwi­ schen der Verschiebung des Ankers 6 und den Kräften der Federn 15 und 24. In Fig. 4 sind mit P 1 und P 3 die normale Stellung und die aktivierte Stellung des Ankers 6 jeweils bezeichnet. Es versteht sich, daß dann, wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt und erregt werden, der Anker 6 schließlich in die nor­ male Stellung und die aktivierte Stellung jeweils bewegt wird. In Fig. 4 ist mit P 2 eine vorgegebene Stellung des Ankers 6 zwischen der normalen und der aktivierten Stellung P 1 und P 3 bezeichnet. An der vorgegebenen Stellung P 2 bewegt sich der Vorsprung 19 des Ankers 6 aus der Berührung mit dem zweiten Ventilelement 5.

In Fig. 4 gibt die Linie I die Kraft wieder, die notwendig ist, um den Anker 6 in dem Fall zu verschieben, in dem der Anker 6 eine Stellung zwischen den Punkten P 1 und P 2 hat. Wenn der An­ ker 6 zwischen den Stellungen P 1 und P 2 liegt, ist er der Kraft von beiden Federn 15 und 24 ausgesetzt. Wenn sich der Anker 6 aus der Stellung P 1 in die Stellung P 2 bewegt, nimmt die Kraft der Feder 15 von einem Wert F 1 auf einen Wert F 2 entlang der Linie III zu, während die Kraft der Feder 24 von einem Wert F 4 auf einen Wert F 5 entlang der Linie IV abnimmt. Wenn der Anker 6 eine Lage zwischen den Punkten P 1 und P 2 hat, entspricht die Kraft I, die zum Verschieben des Ankers not­ wendig ist, im wesentlichen der resultierenden Kraft aus der Kraft III der Feder 15 und der Kraft IV der Feder 24.

In Fig. 4 gibt die Linie II die Kraft wieder, die notwendig ist, um den Anker 6 zu verschieben, wenn sich dieser zwischen den Stellungen P 2 und P 3 befindet. Wenn sich der Anker 6 von der Stellung P 2 in die Stellung P 3 bewegt, nimmt die Kraft der Feder 15 vom Wert F 2 auf einen Wert F 3 entlang der Linie zu. Wenn der Anker 6 zwischen den Stellungen P 2 und P 3 liegt, wirkt die Kraft der Feder 24 nicht auf den Anker 6, wohingegen jedoch die Kraft der Feder 15 auf den Anker 6 einwirkt, so daß die Kraft II, die zum Verschieben des Ankers 6 notwendig ist, im wesentlichen der Kraft III der Feder 15 entspricht.

Die Kräfte der Federn 15 und 24, die auf den Anker 6 wirken, sind in der folgenden Weise gewählt. Wie es in Fig. 4 darge­ stellt ist, ist die Kraft F 3 der Feder 15 so gewählt, daß sie zuverlässig das Ventilelement 4 vom Ventilsitz 28 trennt, wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt sind. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß dann, wenn das Ventilelement 4 mit dem Ventilele­ ment 28 in Berührung steht und somit der erste Auslaß 2 ge­ sperrt ist, die hydraulische Druckquelle, die mit dem Einlaß 1 verbunden ist, einen zusätzlichen statischen Druck auf das Ventilelement 4 in die Richtung zum Ventilsitz 28 ausübt. Die Kraft F 3 der Feder 15 ist somit so gewählt, daß sie diesen zu­ sätzlichen statischen Druck überwindet und somit zuverlässig das Ventilelement 4 vom Ventilsitz 28 trennt, wenn die Solenoid­ wicklungen 26 entregt sind.

Die Kraft F 2 der Feder 15 ist so gewählt, daß sie zuverlässig das Ventilelement 5 vom Ventilsitz 20 gegen die Kraft der Fe­ der 24 löst, wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn das Ventilelement 5 mit dem Ventilsitz 20 in Berührung steht und somit der zweite Aus­ laß 3 gesperrt ist, der Druck innerhalb der hydraulischen Druck­ verbrauchseinrichtung, die mit dem zweiten Auslaß 3 verbunden ist, einen zusätzlichen statischen Druck hervorruft, der auf das Ventilelement 5 in die Richtung zum Ventilsitz 20 wirkt. Die Kraft F 2 der Feder 15 ist daher so gewählt, daß sie die Summe dieses zusätzlichen statischen Druckes und der Kraft der Feder 24 überwindet und somit zuverlässig das Ventilelement 5 vom Ventilsitz 20 trennt, wenn die Solenoidwicklungen 26 ent­ regt sind.

Die Kraft F 5 der Feder 24 ist so gewählt, daß sie zuverlässig das Ventilelement 5 in eine Berührung mit dem Ventilsitz 20 bewegt, wenn die Solenoidwicklungen 26 erregt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die hydraulische Druckquelle, die mit dem Einlaß 1 verbunden ist, einen zusätzlichen statischen Druck auf das Ventilelement 5 in einer Richtung vom Ventilsitz 20 weg ausübt. Die Kraft F 5 der Feder 24 ist daher so gewählt, daß sie zuverlässig das Ventilelement 5 in eine Berührung mit dem Ventilsitz 20 gegen diesen statischen Druck in dem Fall bewegt, in dem der Vorsprung 19 des Ankers 6 sich vom Ventilelement 5 löst.

Die Kraft F 1 der Feder 15 ist größer als die Kraft F 4 der Feder 24 gewählt, so daß die Ventilelemente 4 und 5 zuverlässig von den Ventilsitzen 20 und 28 gelöst werden und somit die Ausläs­ se 2 und 3 sicher geöffnet werden, wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt werden. Die größere Kraft F 1 der Feder 15 drückt den Anker 6 in Fig. 1 nach rechts und drückt auch das magneti­ sche Element 22 gegen das zweite Durchlaßelement 10, wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt werden.

Wenn die zum Verschieben des Ankers 6 notwendigen Kräfte ab­ nehmen, d.h. wenn die Kräfte der Federn 15 und 24, die durch die Linien I und II in Fig. 4 dargestellt sind, abfallen, kann die Geschwindigkeit des Ankers 6 zunehmen. Wenn die Quer­ schnittsfläche des durch das Ventilelement 5 gesperrten Strö­ mungsweges klein ist, kann die Kraft F 5 der Feder 24 verrin­ gert werden. Der Grund dafür besteht darin, daß eine Abnahme in der Querschnittsfläche des Strömungsweges, der vom Ventil­ element 5 gesperrt wird, zu einer kleineren zusätzlichen Kraft führt, die auf das Ventilelement 5 durch den Druckun­ terschied über dem Ventilelement 5 ausgeübt wird. Die Abnahme in der Kraft F 5 der Feder 24 erlaubt eine Verringerung der Kräfte F 2 und F 3 der Feder 15.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Solenoidventiles kann leicht als Drei-Stellungs-Ventil, d.h. als ein Ventil benutzt werden, das zwischen drei verschie­ denen Stellungen umschaltbar ist. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die zum Verschieben des Ankers 6 von der Stellung P 2 zur Stellung P 3 notwendigen Kräfte annähernd zweimal so groß wie die Kräfte sind, die zum Verschieben des Ankers 6 von der Stellung P 1 zur Stellung P 2 notwendig sind. Eine elektromagne­ tische Kraft, die durch die Solenoidwicklungen 26 erzeugt wird, um das magnetische Element 22 anzuziehen, muß daher abrupt zu­ nehmen, wenn der Anker 6 die Stellung P 2 in Richtung auf die Stellung P 3 passiert. Wie es im folgenden beschrieben wird, erlaubt diese Charakteristik ein Umschalten des Ankers 6 zwischen drei verschiedenen Stellungen durch eine Steuerung des elektrischen Stromes, der durch die Solenoidwicklungen 26 fließt.

Wenn die Solenoidwicklungen 26 entregt werden, nimmt der An­ ker 6 die normale Stellung in Fig. 2a ein, in der beide Aus­ lässe 2 und 3 geöffnet sind. Wenn die Solenoidwicklungen 26 mit einem vorgegebenen kleinen elektrischen Strom versorgt werden, nimmt der Anker 6 eine Zwischenstellung ein, die in Fig. 2c dargestellt ist und in der der erste Auslaß 2 geöffnet bleibt, während der zweite Auslaß 2 gesperrt ist. Wenn die Solenoidwicklungen 26 mit einem vorgegebenen großen elektri­ schen Strom versorgt werden, nimmt der Anker 6 eine voll­ ständig verschobene Stellung ein, die in Fig. 2d dargestellt ist und in der der erste Auslaß 2 und der zweite Auslaß 3 gesperrt sind.

Claims (7)

1. Solenoidventil,
gekennzeichnet durch

• a) einen Einlaß,
• b) einen ersten und einen zweiten Auslaß, die mit dem Einlaß ver­ bunden sind, wobei der erste und der zweite Auslaß ent­ lang einer gemeinsamen Achse und einander entgegenge­ setzt verlaufen,
• c) ein erstes Ventilelement, das zwischen einer geschlos­ senen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, wobei das erste Ventilelement den ersten Auslaß sperrt und öffnet, wenn es in seine geschlossene Stel­ lung und seine geöffnete Stellung jeweils bewegt wird,
• d) ein zweites Ventilelement, das zwischen einer geschlos­ senen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, wobei das zweite Ventilelement den zweiten Aus­ laß sperrt und öffnet, wenn es in seine geschlossene Stellung und seine geöffnete Stellung jeweils bewegt wird, wobei die Richtung der Bewegung des zweiten Ventilelementes von seiner geschlossenen Stellung in seine geöffnete Stellung ähnlich der Richtung der Be­ wegung des ersten Ventilelementes von seiner ge­ schlossenen Stellung in seine geöffnete Stellung ist,
• e) eine erste Beaufschlagungseinrichtung, die das erste Ventilelement in Richtung auf seine geöffnete Stellung und auch in Richtung auf das zweite Ventilelement drückt,
• f) eine zweite Beaufschlagungseinrichtung, die das zweite Ventilelement in Richtung auf seine geschlossene Stellung und auch in Richtung auf das erste Ventil­ element mit einer Kraft drückt, die kleiner als die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung ist,
• g) ein bewegliches Element, das zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilelement angeordnet ist und entlang der Achse bewegbar ist, wobei das bewegliche Element den Übergang der Kraft der ersten Beaufschlagungsein­ richtung auf das zweite Ventilelement erlaubt, und
• h) eine Solenoidwicklung, die eine elektromagnetische Kraft erzeugt, wenn sie elektrisch erregt wird, wobei die elektromagnetische Kraft das bewegliche Element in der Bewegungsrichtung des ersten Ventilelementes in Richtung auf seine geschlossene Stellung anzieht, wobei dann, wenn die Solenoidwicklung elektrisch ent­ regt wird, das erste Ventilelement in seine geöffnete Stellung durch die Kraft der ersten Beaufschlagungs­ einrichtung bewegt wird, und das zweite Ventilelement gegen die Kraft der zweiten Beaufschlagungseinrich­ tung in seine geöffnete Stellung durch die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung bewegt wird, die über das bewegliche Element auf das zweite Ventilele­ ment übergeht, und wobei dann, wenn die Solenoidwicklung elektrisch er­ regt wird, das erste Ventilelement gegen die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrichtung in seine geschlos­ sene Stellung durch das bewegliche Element bewegt wird, und das zweite Ventilelement durch die Kraft der zweiten Beaufschlagungseinrichtung in seine ge­ schlossene Stellung bewegt wird.

2. Solenoidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Ventilelement in ihre ge­ schlossene Stellung bewegt werden, wenn die Solenoidwick­ lung mit einem ersten vorgegebenen elektrischen Strom erregt wird, und das erste Ventilelement in der geöffne­ ten Stellung bleibt, während das zweite Ventilelement in die geschlossene Stellung bewegt wird, wenn die Solenoidwicklung mit einem zweiten vorgegebenen elektri­ schen Strom erregt wird, der kleiner als der erste vor­ gegebene elektrische Strom ist.

3. Solenoidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element ein magnetisches Element um­ faßt, das durch die Solenoidwicklung angetrieben wird.

4. Solenoidventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Element, das einen Ventilsitz bildet, wobei das erste Ventilelement mit dem Ventilsitz in Berührung steht, wenn es sich in seine geschlossene Stellung bewegt hat, Zentrierungskugeln und ein Halteelement, das das erste Ventilelement hält und mit dem beweglichen Element über die Zentrierungskugeln verbunden ist, wobei dann, wenn das erste Ventilelement sich in seine geschlossene Stel­ lung bewegt, und somit mit dem Ventilsitz in Berührung kommt, die Zentrierungskugeln eine Zentrierung des ersten Ventilelementes bezüglich des Ventilsitzes ermöglichen.

5. Solenoidventil, gekennzeichnet durch

• a) einen Körper mit einer ersten Öffnung und einer zwei­ ten Öffnung,
• b) ein erstes Ventilelement, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist und die erste Öffnung nach Maßgabe seiner Bewegung zwi­ schen der ersten und der zweiten Stellung wahlweise sperrt und öffnet,
• c) ein zweites Ventilelement, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist und die zweite Öffnung nach Maßgabe seiner Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung wahl­ weise sperrt und öffnet,
• d) eine erste Beaufschlagungseinrichtung, die das erste Ventilelement in Richtung auf seine erste Stellung drückt und dadurch normalerweise das erste Ventilele­ ment in seiner ersten Stellung hält,
• e) eine zweite Beaufschlagungseinrichtung, die das zweite Ventilelement in Richtung auf seine zweite Stellung drückt,
• f) eine Einrichtung, die es erlaubt, daß die erste Be­ aufschlagungseinrichtung das zweite Ventilelement in Richtung auf seine erste Stellung drückt und da­ durch normalerweise das zweite Ventilelement in sei­ ner ersten Stellung gegen die Kraft der zweiten Be­ aufschlagungseinrichtung hält,
• g) ein elektromagnetisches Betätigungsglied, das mit dem ersten Ventilelement verbunden ist und das erste Ventilelement von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung gegen die Kraft der ersten Beauf­ schlagungseinrichtung bewegt, und
• h) eine Einrichtung, die dann, wenn das elektromagneti­ sche Betätigungsglied das erste Ventilelement von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung be­ wegt, die Kraft der ersten Beaufschlagungseinrich­ tung vom zweiten Ventilelement abnimmt, so daß sich das zweite Ventilelement von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung durch die zweite Beaufschla­ gungseinrichtung bewegen kann.

6. Solenoidventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Betätigungsglied einen Anker, der zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, wobei der Anker durch die erste Beaufschlagungseinrichtung in Richtung auf seine erste Stellung gedrückt wird und somit normalerweise in seiner ersten Stellung gehalten wird, eine Solenoidwicklung, die den Anker von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung gegen die Kraft der ersten Beaufschlagungsein­ richtung bewegt, und eine Einrichtung umfaßt, die das erste Ventilelement am Anker hält und es dadurch ermög­ licht, daß sich das erste Ventilelement zusammen mit dem Anker bewegt, wobei dann, wenn sich der Anker in seiner ersten Stellung befindet, der Anker an das zweite Ven­ tilelement anschlägt und das zweite Ventilelement in seiner ersten Stellung durch die Kraft der ersten Beauf­ schlagungseinrichtung gegen die Kraft der zweiten Be­ aufschlagungseinrichtung hält, während dann, wenn die Solenoidwicklung den Anker von seiner ersten Stellung zu seiner zweiten Stellung bewegt, sich das zweite Ventil­ element von seiner ersten Stellung in die zweite Stel­ lung durch die zweite Beaufschlagungseinrichtung bewegen kann, wobei der Anker gleichfalls in der die Kraft ab­ nehmenden Einrichtung enthalten ist.

7. Solenoidventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Element, das einen Ventilsitz bildet, wobei das erste Ventilelement mit dem Ventilsitz in Berührung steht, wenn es sich in seine zweite Stellung bewegt hat, und eine Einrichtung, die das erste Ventilelement bezüglich des Ventilsitzes zentriert, wenn es sich in seine zweite Stellung bewegt.