DE4426796A1

DE4426796A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4426796A1
Application number: DE4426796A
Authority: DE
Inventors: Ewald Dipl Ing Ziegler; Volker Dipl Ing Holzgrefe; Norbert Dipl Ing Dr Mittwollen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-01
Also published as: US5605386A; GB9515296D0; GB2291955B; JPH0861545A; GB2291955A; GB2291955A8

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil nach der Gattung des Patentanspruchs.

Ein solches Ventil ist durch DE 39 34 771 C1, Fig. 3 be kannt. Es weist einen im Ventildom angeordneten, einen An schlag für den Magnetanker bildenden Steuerkolben auf, der auf einem vom Ventilkörper des Sitzventils ausgehenden, den Magnetanker durchgreifenden Zapfen längsverschiebbar geführt ist. Der Steuerkolben begrenzt mit seinem ankerabgewandten Boden eine Steuerkammer, welche durch einen den Zapfen und den Steuerkolben gleichachsig durchdringenden Druckmittelka nal mit dem Druckmitteleinlaß des bekannten Ventils in Ver bindung steht. Während der Magnetanker an beiden Stirnseiten druckausgeglichen ist, vermag in die Steuerkammer eingesteu erter Druck den Steuerkolben gegen einen Anschlag axial zu verschieben. Hierdurch verringert sich der Hub des Magnetan kers um ein vorbestimmtes Maß, was eine Drosselung des Durchflußquerschnitts des Sitzventils zur Folge hat.

Diese Wirkungsweise des bekannten Ventils ist nutzbar in schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlagen, bei denen der Druckmitteleinlaß mit einem Hauptbremszylinder und der Druckmittelauslaß mit einem Radbremszylinder in Verbindung stehen. Wird z. B. bei einer Bremsschlupfregelung das Ventil durch Erregen der Magnetspule in seine Schließstellung ge schaltet und beim Vermindern des Drucks im Radbremszylinder ein Druckgefälle ausreichender Höhe zwischen dem Druckmitteleinlaß und dem Druckmittelauslaß erzeugt, so be wirkt dies das vorstehend beschriebene Verschieben des Steu erkolbens mit der Folge, daß beim Öffnen des Ventils die er wähnte Drosselung des Durchflußquerschnitts wirksam wird, solange der Druckunterschied zwischen Einlaß und Auslaß be steht. Die Minderung des Durchflußquerschnitts wirkt sich wegen des verringerten Druckgradienten beim auf einen Druck abbau folgenden Aufbau einer Bremsschlupfregelung günstig auf die Regelgüte und das Geräuschverhalten der Bremsanlage aus. Bei einer normalen Bremsung ohne Blockiergefahr steht dagegen der volle Durchflußquerschnitt des Ventils zur Ver fügung, was eine angestrebte kurze Ansprechzeit der Bremsan lage bei Bremsbetätigung fördert.

Bei dem bekannten Ventil ist jedoch die Festeinstellung des gedrosselten Durchflußquerschnitts nachteilig, weil hier durch die Durchflußmenge differenzdruckabhängigen Schwankun gen unterworfen ist. Außerdem ist die Durchflußmenge ganz wesentlich von dem Absolutmaß des Durchflußquerschnitts ab hängig, d. h. der Anschlag bedarf einer sehr engen Tolerie rung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil mit den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich der Durchflußquerschnitt des Sitzventils nach dessen Öffnen aus der Schließstellung heraus aufgrund des Druckabfalls an dem wenigstens einen, eine Drosselstelle bildenden Spalt und des demzufolge auftretenden Druckun gleichgewichts am Magnetanker und Stößel auf kleine, weitge hend konstante Durchflußmengen einstellt. Das Magnetventil wirkt in dieser Teiloffenstellung somit als Stromregelven til. Der Durchflußquerschnitt ist auf einfache Weise durch entsprechende Bemessung der geometrischen Verhältnisse an Ringkanal und Ansatz sowie durch die Abstimmung der Rück stellfeder beeinflußbar. Von wesentlichem Vorteil ist aber, daß diese Wirkungsweise des Ventils ohne zusätzliche Bautei le und Dichtungsmittel erzielt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Pa tentanspruch angegebenen Elektromagnetventils möglich.

Die im Anspruch 2 angegebene Ausgestaltung des Magnetventils zeichnet sich in vorteilhafter Weise durch eine einfache Formgebung aus, die in kostengünstiger Weise mit herkömmli chen Fertigungsverfahren erzeugbar ist.

Die weiteren Ansprüche kennzeichnen zweckmäßige Weiterbil dungen des erfindungsgemäßen Magnetventils.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil in einer schematisch angedeu teten Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Bereich des Ventils in anderem Maßstab und Fig. 3 einen Querschnitt entlang dem Linienzug III-III durch das Ventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine in Fig. 1 sehr vereinfacht wiedergegebene brems schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage 10 eines Kraft fahrzeugs hat einen zweikreisigen Hauptbremszylinder 11, von dem eine Bremsleitung 12 zu einem Radbremszylinder 13 aus geht. Im Zuge der Bremsleitung 12 ist ein bei einer Schlupfregelung als Einlaßventil wirkendes, Elektromagnet ventil 14 in der Form des stromlos offenen 2/2-Wegeventils angeordnet. Radbremszylinderseitig geht von der Bremsleitung 12 eine Rückführleitung 15 aus, welche das Ventil 14 umgeht und hauptbremszylinderseitig an die Bremsleitung angeschlos sen ist. In der Rückführleitung 15 befinden sich ein Auslaß ventil 16 und eine Rückförderpumpe 17 für dem Radbremszylin der 13 bei einer Schlupfregelung entnommenes Bremsmittel. Zwischen dem Auslaßventil 16 und der Rückförderpumpe 17 ist eine Speicherkammer 18 an die Rückführleitung 15 angeschlos sen. Außerdem ist ein Rückschlagventil 19 in der Form einer Dichtmanschette 20 vorgesehen, welches unter Umgehung des Elektromagnetventils 14 die Rückführung von Druckmittel aus dem Radbremszylinder 13 zum Hauptbremszylinder 11 zuläßt.

Das Elektromagnetventil 14 weist ein in einer Bohrung 23 ei nes Ventilblocks 24 befestigtes Gehäuse 25 auf. Auf einen vom Gehäuse 25 gebildeten Polkern 26 ist ein hülsenförmiger Ventildom 27 aufgesteckt und druckdicht mit diesem verbun den. Der Ventildom 27 ist von einer ringförmigen Magnetspule 28 mit einem glockenförmigen Gehäuse 29 umgriffen.

Im Ventildom 27 ist ein im wesentlichen kreiszylindrischer Magnetanker 32 längsbewegbar aufgenommen. Polkernabgewandt begrenzt der Magnetanker 32 mit seiner Stirnfläche 33 eine innerhalb einer halbkugelförmigen Kappe 34 des Ventildoms 27 gelegene erste Kammer 35. Mit seiner polkernseitigen Stirn fläche 36 grenzt der Magnetanker 32 an eine zweite Kammer 37 an. Am Umfang ist der Magnetanker 32 mit einer Längsnut 38 versehen, welche die beiden Kammern 35 und 37 druckmittel leitend verbindet.

Vom Magnetanker 32 geht ein mit diesem fest verbundener Stö ßel 41 aus. Dieser ist in einer durchgehenden Bohrung 42 des Gehäuses 25 mit geringem radialen Spiel aufgenommen. An sei nem ankerabgewandten Ende ist der Stößel 41 mit einem ange formten, halbkugelförmigen Schließglied 43 eines Sitzventi les 44 des Elektromagnetventils 14 versehen. Gleichachsig zum Stößel 41 ist in die Gehäusebohrung 42 ein längsdurch bohrter Ventilkörper 45 eingepreßt, welcher einen Ventilsitz 46 des Sitzventils 44 aufweist. Der Ventilkörper 45 steht mit einem hauptbremszylinderseitigen Druckmitteleinlaß 47 des Elektromagnetventils 14 in Verbindung. Eine im Bereich des Sitzventils 44 die Gehäusebohrung 42 kreuzende Querboh rung 48 bildet eine radbremsseitigen Druckmittel-Auslaß 49 des Ventils 14. Der Magnetanker 32, der Stößel 41, das Schließglied 43 und der Ventilsitz 46 des Sitzventils 44 so wie der Ventilkörper 45 sind gleichachsig zueinander ange ordnet.

Wie nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben, ist an den Stößel 41 ein konzentrisch zu dessen Achse 52 verlau fender, das Schließglied 43 des Sitzventils 44 mit Abstand umkreisender hohlzylindrischer Ansatz 53 angeformt. Dessen innere und äußere Mantelfläche 54 und 55 verlaufen parallel, seine ventilkörperseitige Stirnfläche 56 rechtwinklig zur Stößelachse 52. Von einem zwischen dem Schließglied 53 und dem Ansatz 53 gebildeten Ringraum 57 gehen etwa radial ver laufende Bohrungen 58 aus, welche in einen den Stößel 41 im Bereich des Sitzventils 44 mit radialem Abstand umschließen den Abschnitt 59 der Gehäusebohrung 42 mündet. Ausgehend vom Ansatz 53 ist der Stößel 41 umfangsseitig mit einer zum Ma gnetanker 32 führenden Abflachung 60 oder einer Längsnut versehen. Die Bohrungen 58, die Abflachung 60 des Stößels 41 sowie die Längsnut 38 des Magnetankers 32 bilden einen Druckmittelkanal 61, der den in den zwischen dem Schließ glied 43 und dem Ansatz 53 gelegenen Ringraum 57 einmünden den Auslaß des Sitzventils 44 druckmittelleitend mit den beiden Kammern 35 und 37 des Ventildomes 27 verbindet.

Der Ventilkörper 45 ist konzentrisch zum Ventilsitz 46, d. h. gleichachsig zum Stößel 41 und dessen Schließglied 43 sowie Ansatz 53, mit einem gegen den Stößel offenen Ringkanal 64 versehen. Dieser hat, bezogen auf seinen Querschnitt, paral lel zur Stößelachse 52 verlaufende Begrenzungswände 65 und 66. Gegen den Ansatz 53 ist der Ringkanal 64 durch eine sich rechtwinklig zur Stößelachse 52 erstreckende, sitzseitige Stirnfläche 67 des Ventilkörpers 45 begrenzt. Die Abmessun gen des Ringkanals 64 sind derart bemessen, daß der Ansatz 53 des Stößels 41 beim Umschalten des Elektromagnetventils 14 in die Schließstellung unter Einhaltung eines geringen radialen inneren und äußeren Spaltes 68 bzw. 69 in den Ring kanal eintauchen kann. In der Schließstellung des Ventils 14 ist somit eine axiale Überdeckung von Ansatz 53 und Ringka nal 64 gegeben. Im Ringkanal 64, welcher bodenseitig mit dem Druckmittelauslaß 49 des Elektromagnetventils 14 in Verbin dung steht, ist schließlich noch eine Rückstellfeder 70 auf genommen. Diese greift einerseits am Ventilkörper 45 und an dererseits am Ansatz 53 des Stößels 41 an und dient dem Zweck, das Schließglied 43 aus der Schließstellung des Sitz ventils 44 durch Längsverschieben von Stößel 41 und Magnet anker 32 in die Offenstellung zu überführen, welche durch Angriff des Magnetankers an der Ventildomkappe 34 definiert ist.

Das Elektromagnetventil 14 hat folgende Wirkungsweise:
Bei einer vom Fahrer des Fahrzeugs ausgelösten Bremsung ohne Blockiergefahr nimmt das Ventil 14 seine Ruhestellung ein, d. h. das Sitzventil 44 befindet sich in seiner Offenstel lung. Der durch Betätigen des Hauptbremszylinders 11 erzeug te Druck bewirkt durch Verschieben von Druckmittelteilmengen in der Bremsleitung 12 einen Druckanstieg im Radbremszylin der 13. Dabei nimmt das Druckmittel seinen Weg vom Druckmit teleinlaß 47 durch den Ventilkörper 45 und den Ventilsitz 46 des Sitzventils 44 und weiter durch den Ringkanal 64 zum Druckmittelauslaß 49 des Elektromagnetventils 14. Der vom Druckmittel umströmte Magnetanker 32 mit Stößel 41 ist druckausgeglichen, d. h. er ist lediglich von der Federkraft der Rückstellfeder 70 in Richtung auf den Ventildom 27 bela stet. Mindert der Fahrer den Bremsdruck oder beendet er die Bremsung, so nimmt das Druckmittel seinen Weg in umgekehrter Strömungsrichtung durch das Sitzventil 44 sowie ggf. durch das parallel geschaltete Rückschlagventil 19.

Bei einer Bremsung mit Blockiergefahr wird das Elektroma gnetventil 14 durch Erregen der Magnetspule 28 in die Ar beitsstellung geschaltet, in welcher durch Verschieben des Magnetankers 32 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 70 das Sitzventil 44 seine Schließstellung einnimmt. Gleichzeitig werden das Auslaßventil 16 in der Rückführleitung 15 in die Durchlaßstellung geschaltet und die Rückförderpumpe 17 in Betrieb gesetzt. Durch Entnahme von Druckmittelteilmengen aus dem Radbremszylinder 13 und Rückförderung zum Haupt bremszylinder 11 wird radbremsseitig Druck abgebaut und die Blockiergefahr gemindert. In der auf einen Druckabbau fol genden Phase für Druckhalten im Radbremszylinder 13 ver bleibt das Elektromagnetventil 14 in der Arbeitsstellung, während das Auslaßventil 16 in der Rückführleitung 15 in die Schließstellung geschaltet wird.

Für den auf Druckhalten folgenden Druckaufbau im Radbremszy linder 13 behält das Auslaßventil 16 seine Schließstellung bei und das Elektromagnetventil 14 wird nicht mehr bestromt. Aufgrund der fehlenden Erregung der Magnetspule 28 wird der Magnetanker 32 durch den vom Hauptbremszylinder 11 erzeugten Druck auf das Schließglied 43 und die Kraft der Rückstellfe der 70 in Richtung auf den Ventildom 27 längsverschoben. Durch das sich öffnende Sitzventil 44 strömt Druckmittel von dessen Auslaß in den Ringraum 57 innerhalb des Ansatzes 53 sowie durch die Bohrungen 58 in den stößelseitigen Abschnitt 59 der Gehäusebohrung 42. Dabei stellt sich auslaßseitig des Sitzventils 44 ein gegenüber dem Druck am Druckmitteleinlaß 47 des Elektromagnetventils 14 verringerter Druck ein. Die ser wird durch den Druckmittelkanal 41 auf beide Stirnflä chen 33 und 36 des Magnetankers 32 übertragen. Aus dem Ring raum 57 und dem Gehäusebohrungsabschnitt 59 strömt Druckmit tel durch die von dem inneren und äußeren Spalt 68 und 69 zwischen dem Ansatz 53 des Stößels 41 und den Begrenzungs wänden 65 und 66 des Ringkanals 64 im Ventilkörper 45 gebil deten Drosselstellen in den Ringkanal. Dabei tritt ein Druckabfall auf, so daß an der kreisringförmigen Stirnfläche 56 des Ansatzes 53 ein gegenüber dem Druck am Magnetanker 32 geringerer Druck wirksam ist. Da die der Stirnfläche 56 des Ansatzes 53 entsprechende Kreisringfläche an der sitzventil fernen Stirnfläche 33 des Magnetankers 32 demzufolge nicht druckausgeglichen ist, tritt ein Druckungleichgewicht am Ma gnetanker 32 mit Stößel 41 auf, welches eine in Richtung auf den Ventilsitz 46 wirkende, resultierende Kraft am Anker hervorruft, der die hydraulische Öffnungskraft am Schließ glied 43 sowie die Federkraft der Rückstellfeder 70 entge gengerichtet sind. Diese Kräfte kompensieren sich in einer Teiloffenstellung des Sitzventils 44, in welcher die Stirn fläche 56 des Ansatzes 53 eine Position im Bereich der stö ßelseitigen Stirnfläche 67 des Ventilkörpers 45 einnimmt. Es fließen nun weitgehend konstante, gegenüber der Offenstel lung des Sitzventils 44 sehr viel geringere Durchflußmengen des Druckmittels von dem Druckmitteleinlaß 47 zum Druckmit telauslaß 49 des Elektromagnetventils 14. In dieser Teilof fenstellung wirkt das Elektromagnetventil 14 daher wie ein Stromregelventil.

Im weiteren Verlauf der Bremsschlupfregelung wird das Elek tromagnetventil 14 in schneller Folge durch erneutes Erregen der Magnetspule 28 in die Schließstellung sowie durch Ab schalten der Erregung in die vorbeschriebene Teiloffenstel lung geschaltet. Mit zunehmender Angleichung des Druckes im Radbremszylinder 13 an den Druck des Hauptbremszylinders 11 vermindert sich das Druckungleichgewicht am Magnetanker 32, so daß schließlich die hydraulische Öffnungskraft am Schließglied 43 und die Federkraft der Rückstellfeder 70 überwiegen und das Sitzventil 44 in die durch Anschlag des Magnetankers 32 an der Ventildomkappe 34 definierte Offen stellung überführen. Das Elektromagnetventil 14 ist nun un gedrosselt vom Druckmittel durchströmbar.

Claims

1. Elektromagnetventil (14), insbesondere für schlupfgere gelte hydraulische Bremsanlagen (10) in Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:

- in einem Ventildom (27) ist ein an beiden Stirnflächen (33, 36) druckmittelumspülter Magnetanker (32) längsbewegbar aufgenommen,
- der Ventildom (27) ist von einer Magnetspule (28) umgrif fen,
- vom Magnetanker (32) geht ein mit diesem fest verbundener Stößel (41) mit einem Schließglied (43) eines Sitzventils (44) aus,
- in einer von einem Druckmitteleinlaß (47) herführenden Ge häusebohrung (42) des Magnetventils (14) ist ein feststehen der Ventilkörper (45) mit einem Ventilsitz (46) des Sitzven tils (44) aufgenommen,
- ein zentrisch zum Ventilsitz (46) angeordneter, axial ge gen den Stößel (41) offener Ringkanal (64) ist mit einem Druckmittelauslaß (49) des Magnetventils (14) verbunden,
- bei nicht erregter Magnetspule (28) ist das Schließglied (43) aufgrund der Wirkung einer Rückstellfeder (70) vom Ven tilsitz (46) abgehoben,
gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:
- am Stößel (41) ist ein das Schließglied (43) mit Abstand umgreifender hohlzylindrischer Ansatz (53) angeformt, wel cher in der Schließstellung des Sitzventils (44) mit gerin gem radialen Spalt (68, 69) in den Ringkanal (64) eingreift,
- der Auslaß des Sitzventils (44) steht wenigstens innerhalb des Ansatzes (53) mit dem Ringkanal (64) in Verbindung,
- vom Auslaß des Sitzventils (44) führt ein Druckmittelkanal (61) in den Ventildom (27).

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- der Ringkanal (64) ist mit parallel zur Stößelachse (52) verlaufenden Begrenzungswände (65, 66) in den Ventilkörper (45) des Sitzventil (44) eingeformt,
- der Ansatz (53) des Stößels (41) und der Ventilkörper (45) sind in dem Bereich des Ringkanals (64) mit rechtwinklig zur Stößelachse (52) verlaufenden Stirnflächen (56, 67) verse hen,
- der Ringkanal (64) ist bodenseitig mit dem Druckmittelaus laß (49) des Magnetventils (14) verbunden.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß im Ringkanal (64) die einerseits am Ventilkörper (45) und andererseits am Ansatz (53) des Stößels (41) an greifende Rückstellfeder (70) aufgenommen ist.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Gehäusebohrung (42, 59) den sitzventilseitigen Abschnitt des Stößels (41) mit Abstand umgibt und daß der Druckmittelkanal (61) als wenigstens annähernd radial ver laufende, von dem Ringraum (57) des hohlzylindrischen Ansat zes (53) in die Gehäusebohrung (42) führende Bohrungen (58) und als umfangsseitige Abflachung (60) des Stößels sowie als Längsnut (38) des Magnetankers (32) ausgebildet ist.