DE19836493A1 - Elektromagnetventil - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem Ventilgehäuse (9), axial beweglich angeordneten Ventilstößel (8), der an einem Magnetanker (11) befestigt ist, sowie mit einem axial im Ventilgehäuse (9) beweglichen Ventilkolben (7), mit einem blendenförmigen Druckmitteldurchlaß (3) im Ventilkolben (7), der vom Ventilstößel (8) verschlossen oder geöffnet wird, mit einem zwischen dem Ventilkolben (7) und dem Ventilgehäuse (9) angeordneten weiteren drosselfreien Druckmitteldurchlaß (4), der vom Ventilkolben (7) verschlossen oder geöffnet wird, mit beiderseits des Ventilkolbens (7) in das Ventilgehäuse (9) einmündenden Druckmittelkanälen (1, 2), wobei in der Grundstellung des Elektromagnetventils beide Druckmitteldurchlässe (1, 2) verschlossen sind. Der Ventilkolben (7) gibt nur dann den weiteren, drosselfreien Druckmitteldurchlaß (4) frei, wenn einerseits der in Ventilschließrichtung am Ventilkolben (7) wirkende hydraulische Druck kleiner als der Druck einer am Ventilkolben (7) angebrachten Feder (10), die in Ventilöffnungsrichtung wirksam ist und wenn andererseits durch elektromagnetische Erregung des Ventils mittels des Ventilstößels (8) der Druckmitteldurchlaß (3) im Ventilkolben (7) freigegeben ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 195 29 724 A1 ist bereits ein solches Elektro
magnetventil bekannt geworden, das insbesondere für hydrau
lische Kraftfahrzeugbremsanlagen mit Radschlupfregelung ver
wendet wird. Es weist ein Ventilgehäuse auf, in das eine das
Gehäuse verschließende Hülse eingesetzt ist, die einen mit
einem Ventilstößel versehenen Magnetanker führt. In seiner
elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung befindet sich
das Elektromagnetventil in der Schließstellung, indem durch
den Ventilstößel unter Wirkung einer Feder sowohl ein Druck
mitteldurchgang innerhalb eines Ventilkolbens als auch zwi
schen dem Ventilkolben und dem Ventilgehäuse verschlossen
ist.
Durch die vorgestellte Konstruktion können sich Nachteile
bezüglich der Montage der Einzelheiten im Ventilgehäuse,
insbesondere am Ventilkolben, als auch bezüglich der Eignung
des Elektromagnetventils zur einfachen Entlüftbarkeit und
Befüllung der angeschlossenen Bremsanlage einstellen.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Elektromagnetventil der eingangs genannten Art mit möglichst
einfachen, kostengünstigen und funktionssicheren Mitteln
auch strömungstechnisch zu verbessern, um die genannten
Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetven
til der gattungsbildenden Art mit den kennzeichnenden Merk
malen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung
mehrerer Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 die prinzipielle Schaltungsanordnung des Elektro
magnetventils in Verbindung mit den funktionswe
sentlichen Merkmalen einer Bremsanlage mit Fahr
dynamikregelung,
Fig. 2 eine konstruktive Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Elektromagnetventils.
Die Fig. 1 zeigt den Hydraulikschaltplan für eine hydrau
lische Bremsanlage mit Radschlupfregelung als auch zur Fahr
dynamikregelung bzw. Fahrstabilitätsregelung eines Kraft
fahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil 15 befindet sich
als 2/2-Wegeventil ausgeführt in einer Leitungsabzweigung 22
der beiden Bremskreise. Diese Leitungsabzweigung 22 bildet
einen Saugpfad aus dem Bremsdruckgeber 6 zur Hochdruckpumpe
5, die in einer Radschlupf- bzw. Fahrdynamikregelung Druck
mittel in die zu den Radbremsen führenden Bremsleitungen
fördert. In dem jeweiligen Abschnitt zwischen der Hochdruck
pumpe 5 und einer jeden Radbremse befindet sich jeweils ein
in Grundstellung offengeschaltetes Einlaßventil 19 und ein
stromabwärts dazu angeordnetes, in Grundstellung geschlosse
nes Auslaßventil 20. Mittels dieser Einlaß- und Auslaßventi
le 19, 20 erfolgt sowohl eine Radschlupfregelung in einem
Antiblockier- oder Anfahrschlupfregelvorgang als auch eine
Fahrdynamikregelung mittels einer asymmetrischen Bremsdruck
verteilung in den kurveninneren und kurvenäußeren Radbremsen
zum Ausgleich eines unerwünschten Fahrzeuggiermomentes. Zum
Zwecke eines für die Fahrdynamikregelung erforderlichen au
tomatischen Bremsvorgangs weist das abgebildete Bremssystem
eine Vorladeeinrichtung 17 auf, die im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel als Vorladepumpe zwischen dem Vorratsbehälter
18 und dem Bremsdruckgeber 6 angeordnet ist. Dies ist eines
von mehreren möglichen Ausführungsbeispielen zur Realisie
rung einer Vorladung, so daß u. a. auch bei entsprechend kon
struktiver Auslegung beispielsweise ein fremdbetätigter, dem
Bremsdruckgeber 6 vorgeordneter Bremskraftverstärker verwen
det werden kann.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Elektromagnetven
tils 15 wird im nachfolgenden im Zusammenhang mit der nun
mehr kurz erläuterten Bremsanlage nach Fig. 1 und der fol
genden Darstellung des Elektromagnetventils 15 gemäß Fig. 2
näher beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Elektromagnetventils 15 in einer Schnittdar
stellung.
Das Elektromagnetventil 15 weist ein in Patronenbauweise
ausgeführtes, in einen blockförmigen Aufnahmekörper 23 ein
geschraubtes oder eingepreßtes Ventilgehäuse 9 auf, in dem
ein axial beweglich an einem Magnetanker 11 befestigter Ven
tilstößel 8 geführt wird. Unterhalb des Ventilstößels 8 be
findet sich ein gleichfalls axial im Ventilgehäuse 9 beweg
licher Ventilkolben 7, der von einem koaxial zum Ventilstö
ßel 8 gelegenen, einen blendenförmigen Querschnitt aufwei
senden Druckmitteldurchlaß 3 durchdrungen ist. Der Druck
mitteldurchlaß 3 wird vom Ventilstößel 8 in der elektroma
gnetisch nicht erregten Stellung des Ventils unter Wirkung
einer Druckfeder 12 verschlossen. Gleichfalls wird unter der
Wirkung der Druckfeder 12 auf den Ventilstößel 8 ein weite
rer, zwischen dem Ventilkolben 7 und einer Stufe des Ventil
gehäuses 9 angeordneter ringförmiger Druckmitteldurchlaß 4,
der einen vergleichsweise groß gewähltem Querschnitt auf
weist, in der Grundstellung des Elektromagnetventils 15 vom
Ventilkolben 7 verschlossen. Beiderseits des Ventilkolbens 7
münden in das Ventilgehäuse 9 Druckmittelkanäle 1, 2 ein, die
gemäß der abbildungsgemäßen Darstellung in der Grundstellung
des Elektromagnetventils 15 normalerweise voneinander ge
trennt sind, mit der Ausnahme, daß nur über ein in einen
Bypasskanal 24' des Ventilkolbens 7 eingesetztes Rückschlag
ventil 24 von der Hochdruckpumpe 5 in Richtung des Brems
druckgebers 6 eine hydraulische Verbindung möglich ist.
Damit ergibt sich unter Bezugnahme auf die eingangs erläu
terte Beschreibung der Fig. 1, daß in der Grundstellung des
Elektromagnetventils 15 in jedem Fall kein Druckmittel vom
Bremsdruckgeber 6 zur Hochdruckpumpe 5 gelangt.
Das Elektromagnetventil 15 verharrt sowohl in einem rad
schlupffreien Bremsen- als auch im Bremslösebetrieb in einer
die Druckmitteldurchlässe 3, 4 verschließenden Schaltstel
lung. Bei einem zur Fahrstabilitätsregelung des Kraftfahr
zeugs notwendigen automatischen Bremseneingriffs oder zwecks
Regelung eines Antriebsschlupfes nimmt es hingegen die offe
ne Schaltstellung ein. Entsprechend der Darstellung nach
Fig. 1 besteht dann eine Verbindung des Druckmittelkanals 1
über den Ventilkolben 7 zu einem vorgeladenen Bremsdruck
geber 6, da der blendenförmige Druckmitteldurchlaß 3 im Ven
tilkolben 7 vom Ventilstößel 8 freigegeben ist. Im Hinblick
auf die Verwendung eines vorgeladenen Bremsdruckgebers 6 ist
somit trotz des relativ kleinen Öffnungsquerschnittes im
Bereich des blendenförmigen Druckmitteldurchlasses 3 eine
hinreichende Druckmittelversorgung der Hochdruckpumpe 5 si
chergestellt.
In einer Antiblockierregelung des Bremssystems nach Fig. 1
trennt das nicht erregte Elektromagnetventil 15 die Pumpen
saugseite vollständig vom Bremsdruckgeber 6, indem durch die
am Magnetanker 11 anliegende Druckfeder 12 der Ventilstößel
8 am Ventilkolben 7 und der Ventilkolben 7 an der den Ven
tilsitz bildenden Gehäusestufe anliegt, wodurch die beiden
Druckmitteldurchlässe 3, 4 verschlossen sind. Der durch die
Fußkraft im Bremsdruckgeber 6 eingestellte Druck wirkt hier
zu gleichfalls auf die dem Ventilstößel 8 zugewandte Stirn
fläche des Ventilkolbens 7, so daß der Ventilstößel 8 ge
meinsam mit dem Ventilkolben 7 hydraulisch unterstützt die
Druckmitteldurchlässe 3,4 verschlossen halten. Auch das im
Bypasskanal 24' befindliche Rückschlagventil 24 wird durch
den hydraulischen Druck des Bremsdruckgebers 6 auf seinen
Ventilsitz gepreßt.
Gemäß der baulichen Ausführung nach Fig. 2 ist sicher
gestellt, daß der Ventilkolben 7 nur dann den weiteren,
drosselfreien Druckmitteldurchlaß 4 freigibt, wenn einer
seits der in Ventilschließrichtung am Ventilkolben 7 wirken
de hydraulische Druck kleiner ist als der Druck einer Feder
10, die den Ventilkolben 7 in Ventilöffnungsrichtung betä
tigt und wenn andererseits durch elektromagnetische Erregung
des Ventils mittels des Ventilstößels 8 der Druckmittel
durchlaß 3 im Ventilkolben 7 freigegeben ist. Der Ventilkol
ben 7 kann sich sodann gegenüber dem Ventilstößel 8 zur
Freigabe des Druckmittelkanals 4 axial bewegen. Folglich ist
bei großer hydraulischer Druckdifferenz zwischen den Druck
mittelkanälen 1, 2 am Ventilkolben 7 nur der blendenförmige
Druckmitteldurchlaß 3 geöffnet und bei kleiner Druckdiffe
renz gibt zusätzlich der Ventilkolben 7 federkraftunter
stützt den relativ großen, drosselfreien Druckmitteldurchlaß
4 frei. Dieser große Druckmitteldurchlaß 4 wird hierbei vor
teilhafterweise nicht durch die gefesselte Anordnung der
Feder 10 am Ventilkolben 7 strömungstechnisch behindert.
Überdies ermöglicht die vorgeschlagene Fesselung der Feder
10 eine vereinfachte Montage des Ventilkolbens 7 in Verbin
dung mit dem abbildungsgemäßen Rückschlagventil 24 und der
Hülse 14 im Ventilgehäuse 9. Die Feder 10 ist gemeinsam mit
dem Ventilkolben 7 in der Hülse 14 axial beweglich sowie
konzentrisch zum Ventilstößel 8 geführt und zwischen einem
abgekröpften Randbereich am Boden der Hülse 14 und einem
Bund 7' am Ventilkolben 7 eingespannt. Der Ventilkolben 7
ragt durch den abgekröpften Randbereich der Hülse 14 in
Richtung des weiteren Druckmitteldurchlasses 4 und bildet
mit vorgenannten Bauteilen eine eigenständig handhabbare
Unterbaugruppe. Ferner weist der Ventilkolben 7 einen recht
winklig auf den gestuften Druckmitteldurchlaß 3 einmündenden
Bypasskanal 24' auf, der zur Aufnahme des kugelförmigen
Rückschlagventils 24 gleichfalls mit einer Bohrungsstufe
versehen ist. Das Rückschlagventil 24 sperrt den Bypasskanal
24' in Richtung des zur Hochdruckpumpe 5 führenden Druck
mittelkanals 1, so daß die Hochdruckpumpe 5 lediglich in
nerhalb des Elektromagnetventils 15 eine hydraulisch schalt
bare Bypassverbindung in Richtung des zum Bremsdruckgeber 6
führenden Druckmitteldurchlasses 2 aufweist. Das im Ventil
kolben 7 integrierte Rückschlagventil 24 gewährleistet in
der geschlossenen Grundstellung eine optimale Entlüftung und
Befüllung des Druckmittelkanals 1. Außerdem ermöglicht das
Rückschlagventil 24 einen Druckausgleich zwischen den beiden
Druckmittelkanälen 1, 2, wenn in der Bremslösestellung tem
peraturabhängige Druckschwankungen zu erwarten sind. Damit
ist in jedem Fall bei verschlossenen Druckmitteldurchlässen
3, 4 die Unterdruckbildung im Druckmittelkanal 1 verhindert.
Eine besonders günstig herzustellende und handhabbare Kon
struktion ergibt sich dadurch, daß der Ventilkolben 7 mit
seinem auf der Höhe des Ventilschließgliedes befindlichen
Bunds 7' zwischen der Feder 10 und einer am Rand der Hülse
14 angeordneten Abkröpfung 25 axial beweglich eingespannt
ist. Die auf den Ventilkolben 7 aufgeschobene Feder 10 er
streckt sich über den Bypasskanal 24', wodurch auf einfache
Weise ein Herausfallen des Rückschlagventils 24 verhindert
ist. Die Hülse 14 ist zumindest partiell entlang einer Wan
dung der Bohrung im Ventilgehäuse 9 geführt und gleichzeitig
auf Anschlag an einer kleinen Gehäusestufe positioniert. Der
das Widerlager für die Feder 10 bildende Boden der Hülse 14
endet bereits entfernt vom Druckmitteldurchlaß 4, so daß die
Hülse 14 kein Strömungshindernis zwischen den beiden Druck
mittelkanälen 1, 2 darstellt, wenn der Ventilkolben 7 den
Druckmitteldurchlaß 4 freigibt.
Soweit nicht bereits auf alle konstruktiven Details hinge
wiesen wurde, soll hierzu noch eine kurze Erläuterung fol
gen. Das Ventilgehäuse 9 ist vorzugsweise als Drehteil aus
geführt, in dem der Magnetanker 11 mit dem Ventilstößel 8
abschnittsweise geführt ist. Zwischen dem Magnetanker 11 und
dem domförmigen Hülsenabschnitt am Ventilgehäuse 9, der ei
nen Magnetkern 13 aufnimmt, befindet sich die eingangs er
wähnte Druckfeder 12, die das vom Ventilkolben 7 entfernt
gelegene Ende des Magnetankers 11 beaufschlagt. Der Ventil
kolben 7 ist gleichfalls als Drehteil hülsenförmig gestaltet
und über die Hülse 14 im Ventilgehäuse 9 zentriert.
Alle vorbeschriebenen Teile befinden sich somit in einer
rotationssymmetrischen Ausrichtung zur Ventilachse. Der
oberhalb des Ventilkolbens 7 angeordnete Druckmittelkanal 2
durchdringt rechtwinklig die Stufenbohrung 14, so daß zwi
schen dem blockförmigen Aufnahmekörper 23 und dem Ventil
gehäuse 9 ein Ringkanal zum Anschluß an den Bremsdruckgeber
6 vorgesehen ist.
1
Druckmittelkanal
2
Druckmittelkanal
3
Druckmitteldurchlaß
4
Druckmitteldurchlaß
5
Hochdruckpumpe
6
Bremsdruckgeber
7
Ventilkolben
7
' Bund
8
Ventilstößel
9
Ventilgehäuse
10
Druckfeder
11
Magnetanker
12
Magnetankerrückstellfeder
13
Magnetkern
14
Hülse
15
Elektromagnetventil
16
Trennventil
17
Vorladeeinrichtung
18
Behälter
19
Einlaßventil
20
Auslaßventil
21
Niederdruckspeicher
22
Leitungsabzweigung
23
Aufnahmekörper
24
Rückschlagventil
24
' Bypassleitung
25
Abkröpfung
Claims (10)
1. Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse
axial beweglich angeordneten Ventilstößel, der an einem
Magnetanker befestigt ist sowie mit einem axial im Ven
tilgehäuse beweglichen Ventilkolben, mit einem blenden
förmigen Druckmitteldurchlaß im Ventilkolben, der vom
Ventilstößel verschlossen oder geöffnet wird, mit einem
zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilgehäuse ange
ordneten weiteren drosselfreien Druckmitteldurchlaß,
der vom Ventilkolben verschlossen oder geöffnet wird,
mit beiderseits des Ventilkolbens in das Ventilgehäuse
einmündenden Druckmittelkanälen, wobei in der Grund
stellung des Elektromagnetventils beide Druckmittel
durchlässe verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkolben (7) nur dann den weiteren, dros
selfreien Druckmitteldurchlaß (4) freigibt, wenn einer
seits der in Ventilschließrichtung am Ventilkolben (7)
wirkende hydraulische Druck kleiner ist als der Druck
einer am Ventilkolben (7) angebrachten Feder (10), die
in Ventilöffnungsrichtung wirksam ist und wenn anderer
seits durch elektromagnetische Erregung des Ventils
mittels des Ventilstößels (8) der Druckmitteldurchlaß
(3) im Ventilkolben (7) freigegeben ist.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Feder (10) am Ventilkolben (7) gefes
selt ist.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feder (10) gemeinsam mit dem
Ventilkolben (7) in einer Hülse (14) axial beweglich
sowie konzentrisch zum Ventilstößel (8) geführt ist.
4. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Feder (10) zwischen einem scheiben
förmigen Bodenbereich der Hülse (14) und einem Bund
(7') am Ventilkolben (7) eingespannt ist.
5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilkolben (7) durch den Bodenbe
reich der Hülse (14) in Richtung des weiteren Druck
mitteldurchlasses (4) ragt.
6. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß in Bypassanordnung zu den beiden Druck
mitteldurchlässen (3, 4) in den Ventilkolben (7) ein
Rückschlagventil (24) eingesetzt ist.
7. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rückschlagventil (24) einen Bypass
kanal (24') im Ventilkolben (7) in Richtung des zu ei
ner Hochdruckpumpe (5) führenden Druckmittelkanals (1)
sperrt.
8. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rückschlagventil (24) im Ventilkolben
(7) einen Bypasskanal (24') in Richtung des zu einem
Bremsdruckgeber (6) führenden Druckmitteldurchlasses
(2) freigibt.
9. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilkolben (7) mit seinem Bund (7')
zwischen der Feder (10) und einer Abkröpfung (25) am
offenen Rand der Hülse (14) axial beweglich eingespannt
ist, in die sich der Ventilstößel (8) erstreckt.
10. Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hülse (14) koaxial zum Magnetanker
(11) ausgerichtet ist und zumindest partiell entlang
einer Wandung im Ventilgehäuse (9) geführt ist.
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