DE10114299A1

DE10114299A1 - Sitzventil

Info

Publication number: DE10114299A1
Application number: DE10114299A
Authority: DE
Inventors: Erhard Beck
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sitzventil, dessen Volumenstrom durch das Ventilgehäuse (10) abhängig von der Durchströmungsrichtung variabel einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sitzventil, insbesondere für schlupfgeregelte Bremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.

Aus der DE 40 28 447 A1 ist bereits ein derartiges Sitzventil bekannt geworden. Die Durchströmung des Ventils ist auf gro ße Volumina ausgelegt, um den Volumenbedarf als auch die ge wünschten Druckaufbaugradienten in den Radbremsen einer schlupfgeregelte Bremsanlage zu erreichen. Dies hat aller dings den Nachteil, dass zwangsläufig auch bei umgekehrter Durchströmungsrichtung des Sitzventils, das heißt von den Radbremsen zurück in Richtung des Hauptzylinders ein Druck gefälle wirksam ist, das aus komfort- und regelungstechni schen Gründen unerwünscht ist.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sitzventil der angegebenen Art derart auszubilden, dass vor genannte Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Sitzventil der gattungsbildenden Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im folgenden aus der Beschreibung eines Aus führungsbeispieles nach Fig. 2 hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Sitzventil zum Stand der Technik, das mit einer Überdruckventilfunktion versehen ist,

Fig. 2 eine gegenüber dem Sitzventil nach Fig. 1 verbesserte Ausführungsform mit den erfindungswesentlichen Merkmalen.

Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein in Grundstellung strom los offenes 2/2-Wege-Sitzventil, dessen Ventilstößel 4 über den Magnetanker 11 und über einen tief im Ventilgehäuse 10 angeordneten Führungsabschnitt 12 zentriert ist. Der Magne tanker 11 ist als steifes Rohr- bzw. Hülsenteil ausgeführt, in dem der Ventilstößel 4 entgegen der Wirkung einer Über druckventilfeder 7 relativ beweglich zur Einstellhülse 13 im Magnetanker 11 angeordnet ist. Die Druckmittelkanäle zwi schen den beiden Druckmittelanschlüssen 1, 2 im Ventilgehäuse 10 sind in beiden Durchströmungsrichtungen im Querschnitt als auch bezüglich ihrer Lage auf möglichst großen Volumen durchsatz und kleinen Staudruck ausgelegt.

Dies führt unter bestimmten Betriebsbedingungen zu den be reits eingangs erwähnten Nachteilen, so dass sich bei einem entsprechend großen hydraulischen Druckgefälle zwischen den Druckmittelanschlüssen 1, 2 nach dem Abheben des Ventilstö ßels 4 vom Ventilsitz 6 eine unerwünschte Rückwirkung der Druckmittelsäule in Richtung des ersten Druckmittelanschlus ses 1 bemerkbar machen kann, und zwar unabhängig davon, ob der Ventilstößel 4 durch die Überdruckventilfunktion oder die Entmagnetisierung in die Offenstellung bewegt wird. Au ßer der unkomfortablen Rückwirkung der Druckmittelsäule kann es zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung kommen, die es gleichfalls zu verhindern gilt.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch das nachfolgend vorgestellte Sitzventil nach Fig. 2 vermieden, das in einer vergrößerten Darstellung in elektromagnetisch unerregter, offener Schaltstellung im Längsschnitt gezeigt ist. Der Ak tuator 5 des Sitzventils besteht im Wesentlichen aus einer am Ventilgehäuse 10 angebrachten Magnetspule 14 und einem den Ventilstößel 4 tragenden Magnetanker 11. Der Ventilstö ßel 4 ist zur Realisierung einer Überdruckventilfunktion im hülsenförmigen Magnetanker 11 axial beweglich. Eine Über druckventilfeder 7 im Magnetanker 11 hält den Ventilstößel 4 abbildungsgemäß auf Anschlag an einer im Magnetanker 11 ver pressten Einstellhülse 13, so dass das Ende des Ventilstö ßels 4 unter Wirkung einer zwischen der Einstellhülse 13 und einem Gehäusekernteil 9 eingespannten Rückstellfeder 15 in einem definierten Abstand zum Ventilsitz 6 positioniert ist, was der abbildungsgemäßen offenen Ventilgrundstellung ent spricht. Damit unterscheidet sich das Sitzventil nach Fig. 2 zunächst nicht von dem Sitzventil nach Fig. 1.

Als wesentlicher Unterschied gegenüber dem eingangs erwähn ten Stand der Technik weist das Sitzventil nach Fig. 2 je doch einen zusätzlichen Dichtsitz 8 am rohrförmigen Gehäuse kernteil 9 auf, der in einem Axialabstand oberhalb des Ven tilsitzes 6 angeordnet ist. Der Dichtsitz 8 dient als Anla gefläche für eine hydraulisch betätigbare Schalthülse 3. Zwischen der Schalthülse 3 und dem Gehäusekernteil 9 ist ei ne Druckfeder 25 angeordnet, die in der abbildungsgemäßen Ventilgrundstellung die Schalthülse 3 in einer Stufenbohrung 16 auf Abstand vom kegelförmigen Dichtsitz 8 des Gehäuse kernteils 9 hält. Alle vorgenannten Teile befinden sich hierzu in koaxialer Anordnung zueinander. Der Ventilsitz 6 ist als Kegeldichtsitz in der Stirnfläche einer sich in die Stufenbohrung 16 erstreckenden Buchse 17 eingearbeitet, an deren Mantelfläche die Schalthülse 3 präzise geführt ist. Die Buchse 17 ist am Ende der Stufenbohrung 16 in das Ven tilgehäuse 10 eingestemmt und vom Hauptkanal des zweiten Druckmittelanschlusses 2 koaxial durchdrungen. Die Abdich tung der Schalthülse 3 in der Stufenbohrung 16 erfolgt mit tels eines unterhalb der Schalthülse 3 angeordneten O-Rings 18, der von unten über den koaxial in das Ventilgehäuse 10 gerichteten zweiten Druckmittelanschluss 2 beaufschlagt wird. Hierzu erstreckt sich der zweite Druckmittelanschluß 2 als Bypasskanal 26 des koaxial in das Ventilgehäuse 10 ein mündenden Hauptkanals in den von der Schalthülse 3 und von dem O-Ring 18 in der Stufenbohrung 16 abgetrennten Druck raum. Der zweite Druckmittelanschluss 2 ist in vorliegendem Beispiel über einen Plattenfilter 19 an eine Radbremse einer schlupfgeregelten Bremsanlage angeschlossen, während der er ste Druckmittelanschluss 1 mit einem Hauptbremszylinder der Bremsanlage verbunden ist, wobei der Druckmittelanschluss 1 über den abbildungsgemäßen Ringfilter 20 zu beiden Seiten des Ventilgehäuses 10 auf Höhe des Ventilsitzes 6 näherungs weise radial in die Stufenbohrung 16 einmündet. Beiderseits der Stufenbohrung 16 ist das Ventilgehäuse 10 von Bypassboh rungen 21 durchdrungen, die den ersten Druckmittelanschluss 1 differenzdruckabhängig mit dem zweiten Druckmittelan schluss 2 verbinden, wenn der Ventilsitz 6 vom Ventilstößel 4 verschlossen ist. Hierzu sind in die Bypassbohrungen 21 in Richtung des ersten Druckmittelanschlusses 1 hydraulisch sperrbare Kugelrückschlagventile 22 eingesetzt, die entweder von einem Halteblech 23 oder vom Plattenfilter 19 selbst in den Bypassbohrungen 21 fixiert sind.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Sitzventils nach Fig. 2 beschrieben. In der abbildungsgemä ßen elektromagnetisch nicht erregten, offenen Ventilschalt stellung besteht einerseits eine ungehinderte hydraulische Verbindung beider Druckmittelanschlüsse 1, 2 über den offenen Dichtsitz 8 und den Ventilsitz 6, andererseits herrscht zu nächst auch eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwi schen beiden Druckmittelanschlüssen 1, 2 über die Bypassboh rungen 21. Konstruktiv sind die Kanäle des Sitzventils auf den erforderlich hohen Volumenstrom und den entsprechend ge ringen Staudruck ausgelegt, so dass beim Einsatz des Sitz ventiles in Antriebsschlupf- als auch mit Fahrdynamikrege lung versehenen Bremsanlagen bei Bedarf der relativ hohe Vo lumenstrom für beide Radbremsen eines Bremskreises durch das abbildungsgemäße Sitzventil strömen kann. Die großzügig be messenen, drosselfreien Strömungswege ermöglichen somit ei nen möglichst raschen Bremsdruckaufbau.

Sobald das Sitzventil jedoch elektromagnetisch erregt wird, legt sich der Ventilstößel 4 am Ventilsitz 6 an, so dass die Druckmittelverbindung zwischen beiden Druckmittelanschlüssen 1, 2 über die Stufenbohrung 16 unterbrochen ist und allen falls ein geringfügiges Nachströmen von Druckmittel aus Richtung des ersten Druckmittelanschlusses 1 über die Bypassbohrungen 21 zum zweiten Druckmittelanschluss 2 er folgt, bis durch den Druckanstieg im zweiten Druckmittelan schluss 2 die Kugelrückschlagventile 22 die Bypassbohrungen 21 verschließen.

In dem Anwendungsfall, dass der hydraulische Druck im zwei ten Druckmittelanschluss 2 noch zunimmt, was beispielsweise durch den Anschluss einer Pumpe (oder durch eine alternative Energieversorgung, z. B. Hochdruckspeicher) an dem zweiten Druckmittelanschluss 2 regelmäßig geschieht, pflanzt sich der im zweiten Druckmittelanschluss 2 anstehende Druck in die mit dem O-Ring 18 versehene Stufenbohrung 16 fort, so dass durch den Aufbau einer definierten Druckdifferenz an den Stirnflächen der Schalthülse 3 diese von der abbildungs gemäßen Anschlagstellung an der Gehäusestufe nach oben gegen den Dichtsitz 8 bewegt wird. Damit verbleibt zwischen dem Dichtsitz 8 und der Schalthülse 3 lediglich ein kleiner Blendenquerschnitt, der in vorliegendem Beispiel durch eine in die Stirnfläche der Schalthülse 3 eingearbeitete Kerbe 24 dargestellt ist.

Bei einer anschließenden Unterbrechung der elektromagneti schen Erregung oder auch bei einer Ausführung der Überdruck ventilfunktion gibt der Ventilstößel 4 zwar wieder den groß zügigen Strömungsquerschnitt am Ventilsitz 6 frei, jedoch wird in Folge des Verharrungszustandes der Schalthülse 3 am Dichtsitz 8 nur ein kleiner Volumenstrom über den Blenden querschnitt in Richtung des dem kleinen Druckniveau ausge setzten ersten Druckmittelanschluss 1 abgelassen, so dass dann auch vorteilhaft bei großer Druckdifferenz zwischen den beiden Druckmittelanschlüssen 1, 2 zu Beginn der Druckredu zierung ein geräuscharmer und regelungstechnisch feinfühli ger Betrieb des Sitzventils erfolgt. Die Schalthülse 3 ge langt erst dann wieder in ihre abbildungsgemäße drosselfreie Stellung, wenn die an den Schalthülsenstirnflächen wirksamen Druckkräfte soweit ausgeglichen sind, dass die Kraft der Druckfeder 25 in der Kräftebilanz letztlich wieder über wiegt.

Das Sitzventil vereinigt somit die Vorteile, große Volumina rasch dem Verbraucher am zweiten Druckmittelanschluss 2 zur Verfügung zu stellen, ohne im Fall einer Druckreduzierung Einbußen hinsichtlich des Regel-, Schalt- und Geräuschver haltens hinnehmen zu müssen. Insbesondere bleibt die Über druckventilfunktion des Sitzventils von vorgenannten Maßnah men unberührt, so dass jederzeit beim Überschreiten des durch die Überdruckventilfeder 7 voreingestellten Öffnungs druck der Ventilstößel 4 aus der elektromagnetisch geschlos senen Ventilschaltstellung durch einen unzulässigen Anstieg des Systemdrucks am zweiten Druckmittelanschluss 2 vom Ven tilsitz 6 abgehoben werden kann. Die hinreichend große Druckreduzierung des Systemdrucks erfolgt sodann über die Blendenstellung der Schalthülse 3 in der bereite geschilder ten Weise.

Bezugszeichenliste

1

erster Druckmittelanschluss

2

zweiter Druckmittelanschluss

3

Schalthülse

4

Ventilstößel

5

Aktuator

6

Ventilsitz

7

Überdruckventilfeder

8

Dichtsitz

9

Gehäusekernteil

10

Ventilgehäuse

11

Magnetanker

12

Führungsabschnitt

13

Einstellhülse

14

Magnetspule

15

Rückstellfeder

16

Stufenbohrung

17

Buchse

18

O-Ring

19

Plattenfilter

20

Ringfilter

21

Bypassbohrung

22

Kugelrückschlagventil

23

Halteblech

24

Kerbe

25

Druckfeder

26

Bypasskanal

Claims

1. Sitzventil, insbesondere für schlupfgeregelte Bremsan lagen, dessen in einem Ventilgehäuse axial beweglicher Ventilstößel in der Ventilgrundstellung von einem Ven tilsitz abgehoben ist, so dass eine offene Druckmittel verbindung zwischen einem ersten und wenigstens einem zweiten in das Ventilgehäuse einmündenden Druckmit telanschluss besteht, mit einem Aktuator zur Betätigung des Ventilstößels in eine den Ventilsitz verschließende Schaltstellung, in der die Verbindung der Druckmit telanschlüsse voneinander getrennt sind, sowie mit ei ner Überdruckventilfunktion, wozu der Ventilstößel ent gegen der Schließwirkung des Aktuators hydraulisch in eine offene Position schaltbar ist, dadurch gekenn zeichnet, dass abhängig von der Durchströmungsrichtung des Sitzventils der Volumenstrom durch das Ventilgehäu se (10) variabel einstellbar ist.

2. Sitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der offenen Ventilschaltstellung der Volumen strom vom ersten Druckmittelanschluss (1) zum zweiten Druckmittelanschluss (2) größer ist als in umgekehrter Durchströmungsrichtung, in der eine Schalthülse (3) den Volumenstrom differenzdruckabhängig in Richtung des er sten Druckmittelanschlusses (1) reduziert.

3. Sitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass unabhängig von der Schaltstellung der Schalthülse (3) der Ventilstößel (4) entgegen der Ven tilschließwirkung des Aktuators (5) vom Ventilsitz (6) abgehoben ist, wenn der hydraulische Druck im zweiten Druckmittelanschluss (2) größer ist als der um den Schließdruck der Überdruckventilfeder (7) vergrößerte Druck im zweiten Druckmittelanschluss (1).

4. Sitzventil in Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Überdruckventilfunktion, in der der hy draulische Druck im zweiten Druckmittelanschluss (2) die offene Schaltstellung des Ventilstößels (4) be stimmt, das Druckmittel vom zweiten Druckmittelan schluss (2) über die hydraulisch betätigte Stellung der Schalthülse (3) gedrosselt zum ersten Druckmittelan schluss (1) gelangt.

5. Sitzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (3) abhängig vom hydraulischen Druck im zweiten Druckmittelanschluss (2) an einem Dichtsitz (8) anlegbar ist, der an einem Gehäusekernteil (9) angeformt ist, das mit dem Ventil gehäuse (10) zu einer druckmitteldichten Ventilgehäuse einheit zusammengefasst ist.