DE2257213B2 - 3- bzw. 4-Wege-Magnetventil - Google Patents

3- bzw. 4-Wege-Magnetventil

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Description

Die Erfindung betrifft ein 3- bzw. 4-Wege-Magnetventil, bei dem der Anker mittels einer ersten Feder in seiner einen Endstellung gehalten ist, in der ein mit dem Anker verbundenes erstes Verschlußstück den einen Anschluß absperrt, und br: dem durch die Kraft eines Elektromagneten der Anker in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in der das erste Verschlußstück von seinem Ventilsitz abgehoben ist und in der ein zweites, mit dem Anker verbundenes Verschlußstück den zweiten Anschluß sperrt, bei dem weiterhin die Verschlußstücke relativ zum Anker in Achsrichtung desselben entgegen in Richtung auf die Ventilsitze wirkenden Federkräften bewegbar sind und bei dem ferner für die beiden Verschlußstücke am Anker je eine Mitnahme vorgesehen ist. von denen jeweils eine vor Erreichen einer Ankerendstellung mit einem VerschlußstUck in Eingriff tritt und das Verschlußstück von seinem Sitz abhebt.
Derartige Magnetventile sind z. B. aus der DE-OS 1815717 und der US-PS 3043336 bekannt. Bei diesen Zweistellungsventilen sind die Verschlußstücke in Achsrichtung beweglich am Anker gelagert, um eventuelle Toleranzen ausgleichen zu können.
Derartige Ventile finden neben anderen Anwendungen auf dem Gebiet der Antiblockierregler Anwendung. Sie sind dort z. B. in die Bremsleitung derart eingeschaltet, daß im unerregten Zusand die Bremsleitung durchlässig ist. Bei Blockierneigung wird das Ventil umgeschaltet und verbindet dann zur Druckabsenkung an der Radbremse den Radbremszylinder mit einer Rückführleitung (vgl. z. B. DE-OS 1914765, Fig. 3).
Bei vielen Antiblockierregelsystemen benötigt man jedoch neben den Zuständen Druckaufbau und
Druckabbau auch eine Phase, in der der Druck konstant gehalten wird. Zur Realisierung dieses Zustande, bei dem die Bremsleitung zwar unterbrochen, jedoch der Radbremszylinder nicht mit der Rückführleitung verbunden ist, wurden bisher zwei Zweiwegeventile benutzt, und zwar ein in die Bremsleitung eingeschaltetes, normalerweise geöffnetes Einlaßventil und ein zwischen den Radbremszylinder und die Rückführlei-' rung eingeschaltetes, normalerweise geschlossenes Auslaßventil (vgl. z.B. DE-OS 1914765, Fig. 1).
Zur Ermöglichung des dritten Druckzustands (Konstanthaltung des Drucks) ist es aus der DE-OS 1914765 auch schon bekannt, das Dreiwegeventil mit Impulsen zu beaufschlagen, wobei bei entsprechender Wahl des Tastverhältnisses der Impulsfolge ein im Mittel konstanter Bremsdruck erzielt wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein 3- bzw. 4-Wegeventil zu schaffen, das in drei verschiedene Stellungen gesteuert werden kann und somit verschiedene Möglichkeiten der Dmckbeeinflussung erlaubt und bei dem der Aufwand für die Ansteuerung in diese drei Stellungen klein v?t.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird also das bekannte Dreiwegeventil zu einem Ventil mit einer Zwischenstellung umgestaltet, in der beide verschließbaren Anschlüsse abgeschlossen sind. Der hierfür benötigte Mehraufwand ist unerheblich. Bei Verwendung von vier Anschlüssen wird durch die Erfindung zusätzlich ein Zustand geschaffen, bei dem die beiden getrennten Ventile geschlossen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird die Steuerkraft mittels einer Wicklung hervorgerufen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zusätzliche, die Zwischenstellung bestimmende Feder in den Anker eingesetzt, die mit ihrem einen Ende gegen einen Anschlag anliegt, der ab der Zwischenstellung des Ventils von einem der Verschlußstücke gegen die Kraft der Feder verschoben wird.
Die beiden auf die Verschlußstücke wirkenden Federkräfte können gemäß einer Ausführungsform durch eine gemeinsame Feder erzeugt werden.
Man kann das Ventil in die beiden erregten Stellungen durch unterschiedliche Erregerströme bringen. Gemäß einer bevorzugten AusführuRjsform wird die Erregung in der Zwischenstellung durch Impulse entsprechenden Taktverhältnisses erreicht, das so gewählt sein muß, daß einerseits in den Impulspausen kein Ventilabfall bewirkt 'vird und andererseits das Ventil nicht in die Endstellung gelangt. Man kann die Impulse hierfür in verschiedener Weise erzeugen. Auch sind Überwachungsschaltungen für die richtige Einstellung des Ventils vorgesehen.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 2 eine mögliche Konstruktion des erfindungs-Semäßen Magnetventils,
Fig. 3 bis 5 Ansteuerschaltungen für das Ventil,
Fig. 6 und 7 Überwachungsschaltungen für das Ventil.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Ventilgehäuse mit 1, die Erregerwicklung mit 2, der Anker mit 3 und die beiden Verschlußstücke mit 4 und 5 bezeichnet. Bei Einsatz ir einem Antiblockierregler wird der hydraulische Anschluß 6 mit dem Haupt-
bremszylinder, der Anschluß 7 mit dem Radbremszylinder und der Anschluß 8 mit der Rückförderleitung verbunden. Die Feder 9 hält den Anker in der gezeichneten Ausgangsstellung. Die beiden Verschlußstücke 4 und 5 sind relativ zum Anker in Richtung der Achse des Ankers beweglich. Die Federn 10 und 11 versuchen die Erweiterungen 12 und 13 der Verschlußstücke an die Mitnahmen 14 und 15 zu pressen. Der Anschlag 16 kann entgegen der Kraft der Feder 17 nach links bewegt werden. Er liegt in der gezeichneten Stellung am Anker 3 an.
In der dargestellten Ausgangsstellung des Ankers ist der Anschluß 6 über die öffnung 18 mit dem Anschluß 7 verbunden. Das unter dem Druck der Feder 10 stehende Verschlußstück 4 schließt den Anschiuß 8 ab. Wird die Wicklung mit einem zum Erreichen der Zwischenstellung geeigneten Strom beaufschlagt, so bewegt sich der Anker 3 nach rechts. Dabei kommt das Verschlußstück 5 auf dem Ventilsitz des Anschlusses ό zur Anlage und die Feder 11 wird gespannt bis die Erweiterung 13 des v'erschlußstücks am Anschlag 16 zur Anlage kommt. Daa durch den Steuerstrom hervorgerufene Magnetfeld ist nun nicht mehr in der Lage, den Anker auch noch entgegen eier Kraft der Feder 17 zu bewegen, d. h. das Ventil hat seine Zwischenstellung erreicht. Da sich bei der Ankerbewegung das Verschlußstück 4 aufgrund der Feder 10 relativ zum Anker 3 bewegen konnte, ist der Anschluß 8 nach wie vor verschlossen.
Wird der Strom in der Wicklung 2 erhöht, so bewegt sich der Anker 3 weiter nach rechts, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Anker 3 und dem Verschlußstück 5 einschließlich des Anschlags 16 zustande kommt. Andererseits wird jedoch nunmehr das Verschlußstück 4 durch die Mitnahme 14 vom Anker 3 mitgenommen und damit der Anschluß 8 mit dem Anschluß 7 verbunden.
Die Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das Ventilgehäuse ist hier mit 1', die Erregerspule mit 2' und der Anker mit 3' bezeichnet. Die den hydraulischen Anschlüssen 6 bis 8 entsprechenden Anschlüsse sind mit 6' bis 8' bezeichnet. Die Verschlußstücke sind mit 4' und 5' bezeichnet. Der Federdruck auf diecs Verschlußstücke wird durch die gemeinsame Feder 10' hervorgerufen. Die Feder 9' hält den Anker in der gezeichneten Lage.
Die Verschlußstücke 4' und 5' können sich, wie die Fig. 2a an den Stellen 21 und 22 zeigt, in Achsrichtung des Ankers 3' und relativ dazu bewegen. Die dargestellte Stellung der Verschlußstücke wird hinsichtlich des Verschlußstücks 4' durch den Ventilsitz des Anschlusses 8' und den Anschlag 23' und hinsichtlich des Vei-ichlußstücks 5' durch die Mitnahme 15' und die Feder 10' hervorgerufen.
Wird nun das Ventil mit der kleinen Leistung erregt, so bewegt sich der Anker 3 nach links, wobei das Verschlußstück 5' an dem Ventilsitz des Anschlusses 6 zur Anlage kommt. Die Bewegung hört auf, wenn der relativ zum Anker 3 bewegliche Anschlag 16' am Verschlußstück 5' zur Anlage kommt, da die Kraft des Elektromagneten nicht ausreicht auch noch die Kraft der Feder 17' zu überwinden, die den Anschlag 16' in der gezeichneten Stellung hält. Die Stellung der einzelnen Teüe zueinander in der Zwischenstellung zeigt Fig. 2b.
Wird die Erregung weiter erhöht, so wird der Anker weiter nach litiKS bewegt, wobei sich der Anschlag 16'
entgegen der Federkraft der Feder 17' relativ zum Anker 3 bewegt, bis der bewegliche Anschlag 16' am Anschlag24zur Anlage kommt. Bei dieser Bewegung aus der Zwischenstellung in die Endstellung hat die Mitnahme 14' das Verschlußstück 4' mitgenommen und den Anschluß 8' geöffnet. Die Endstellung zeigt die Fig. c.
Neben den erwähnten Möglichkeiten der Ventilansteuerung in die Zwischenstellung mittels eines entsprechenden bemessenen Stromes oder einer entsprechenden Wicklung wurde noch die Möglichkeit der Ansteuerung mit Impulsen erwähnt. Auch diese Methode hat den Vorteil, daß man auf einen zweiten Leistungsverstärker verzichten kann. Günstiger als ein vorgegebenes Taktverhältnis ist die Verwendung einer Schaltung, die das Taktverhältnis selbst bestimmt. Hierzu sind in der Zeichnung drei Ausführungsbeicni«>l«> αηοραρΚρη "I O-e
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird das Signal für die Ansteuerung der Zwischenstellung bei E, das für die Ansteuerung der (erregten) Endstellung bei A zugeführt. Beide Spannungen werden als gleich groß angenommen. Über das ODER-Gatter 25 und den gemeinsamen Leistungsverstärker 26 gelangen diese Signale zur Ventilwicklung 27. Nach der für das Ansprechen notwendigen Zeit bewegt sich der Anker bei Vorhandensein des Ansteuersignals von A über die Zwischenstellung in die Endstellung. Dieses Signal erfährt keine Beeinflussung über die Vergleichsschaltung 28 und das Zeitglied 29. Tritt dagegen das Signal zur Einstellung der Zwischenstellung bei E auf, so wird dieses Signal über das UND-Gatter 30 mit invertiertem Eingang für eine durch das Zeitglied 29 vorgegebene Zeit gesperrt, sobald die am Widerstand 31 abgegriffene, dem Ventilstrom entsprechende Spannung einen vorgegebenen Spannungswert, der an der Klemme 32 der Vergleichsschaltung 28 angelegt ist, überschreitet. Dieser Spannungswert ist so gewählt, daß die Zwischenstellung sicher, die Endstellung jedoch nicht erreicht wird. Die durch das Zeitglied 29 gegebene Zeit muß so gewählt werden, daß die Sperrung des Ansteuersignals nicht zu lange erfolgt und somit der Anker wieder in die Ausgangsstellung geht.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 lediglich dadurch, daß die Vergleichsschaltung 28' noch auf einen unteren Vergleichswert U0 umschaltbar ist und daß diese Umschaltung bei Auftreten eines Ausgangssignals der Vergleichsschaltung vorgenommen wird. Dies bedeutet, daß das UND-Gatter 30 gesperrt wird (Impulspause), sobald der obere Vergleichsspannungswert U. durch die Spannung am Ventil überschritten wird, und daß diese Sperrung aufrechterhalten bleibt, bis der untere Vergleichsspannungswert U0 erreicht wird.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Sperrung des Signals bei E über das UND-Gatter 30 durch einen Schalter 33 bewirkt, der im Ventil angeordnet ist und anspricht, sobald der Anker die Zwischenstellung erreicht. Will sich der Anker wieder in die Ausgangsstellung bewegen, so öffnet der Schalter sofort wieder und legt wieder Spannung an das Ventil 27.
Die Schaltung der Fig. 6 dient der Überwachung der Ventilzwischenstellung. In dieser darf sich ja aufgrund der Ventilstellung der gesteuerte Druck nicht ändern. Es wird deshalb neben der Spannung eines Druckfühlers, der an der Klemme 34 angeschlossen is!, noch d?.5 Aiieeanossianal Ae.% Hiese Snannung differenzierenden Differenzierers 35 und das Signal für die Ansteuerung der Zwischenstellung an das UND-Gatter 36 gelegt, das damit die Warnlampe 37 zum Leuchten bringt, wenn bei vorhandenem Ansteuersignal und vorhandenem Druck eine Druckänderung vor sich geht.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Schaltung zur Überwachung der richtigen Einstellung des Ventils in die Zwisclvnstellung. Das dem Ventil für die Einstellung in die Zwischenstellung zugeführte Signal wird hier auch einem elektrischen Speicher 38 zugeführt, an dem die Spannung eines Druckfühlers 39 liegt, die damit beim Auftreten des Ventüsteuersignals gespeichert wird. Der Druckfühler liegt im durch das Ventil geregelten Druck und erzeugt eine diesem Druck entsprechende Spannung. Nach Auftreten des Ventüsteuersignals E darf wegen der Ventilstellung an sich keine Druckänderung mehr vor sich gehen. Ist dies doch der Fall, so hat das Ventil fälschlicherweise nicht angesprochen. Dies wird im Vergleichsglied 40 festgestellt, wo die dem Druck bei Auftreten des E-Signals entsprechende, gespeicherte Spannung mit der dem augenblicklichen Druck entsprechenden Spannung verglichen wird. Ändert sich der Druck um einen vorgegebenen Betrag, so gibt das Vergleichsglied 40 eine Spannung ab, die zum Ansteuern des Ventils in die Endstellung (als zusätzliches ^-Signal) benutzt wird, so daß es bei der Version mit drei Anschlüssen zur Druckabsenkung kommt. Aufgrund des Vergleichsgliedes 40 kommt es dann zum laufenden Hin- und Herschalten zwischen den Endstellungen des Ventils.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. 3- bzw. 4-Wege-Magnetventil, bei dem der Anker mittels einer ersten Feder in seiner einen Endstellung gehalten ist, in der ein mit dem Anker verbundenes erstes Verschlußstück den einen Anschluß absperrt, und bei dem durch die Kraft eines Elektromagneten der Anker in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in der das erste Verschlußstück von seinem Ventilsitz abgehoben ist und in der ein zweites, mit dem Anker verbundenes Verschlußstück den zweiten Anschluß sperrt, bei dem weiterhin die Verschlußstücke relativ zum Anker in Achsrichtung desselben entgegen in Richtung auf die Ventilsitze wirkenden Federkräften bewegbar sind und bei dem ferner für die beiden Verschlußstücke am Anker je eine Mitnahme vorgesehen ist, von denen jeweils eine vor Erreichen einer Ankereüistellung mit einem Verschlußstück in Eingriff tritt und das Verschlußsiück von seinem Sitz abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das Ventil eine dritte zwischen den beiden Endstellungen liegende Zwischenstellung aufweist, in der beide Verschlußstücke (4, S) auf ihren Ventilsitzen aufsitzen,
b) ab der Zwischenstellung bei Bewegung in die zweite Endstellung eine weitere Federkraft auf den Anker (3) im Sinne einer Rückstellkraft wirksam ist und
c) die Wicklvng (2) des Elektromagneten für die Einstellung in die Zwischen- und in die zweite Endstellung mit unterschiedlicher, durch die Federkräfte bestimmter Leistung beaufschlagbar ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anker (3) eine vorgespannte Feder (17) eingesetzt ist, die mit ihrem einen Ende gegen einen Anschlag (16) anliegt, der ab der Zwischenstellung des Ventils von einem (5) der Verschlußstück (4, 5) gegen die Kraft der Feder verschoben wird.
3. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Federkräfte auf die beiden Verschlußkörper (4', 5') eine gemeinsame Feder (10') vorgesehen ist.
4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (2) zur Einstellung in die Zwischenstellung mit Impulsen mit entsprechend bemessenem Taktverhältnis ansteuerbar ist.
5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (28) vorgesehen ist, der eine dem Ventilstrom proportionale Spannung und eine konstante Vergleichsspannung (32) zugeführt wird, und daß Schaltmittel (29,30) vorgesehen sind, die be i Überschreiten der Vergleichsspannung ein Signal zur zeitweisen Unterbrechung des die Zwischenstellung ansteuernden Signals erzeugen.
6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (28') zusätzlich auf einen kleineren Vergleichswert (Un) umschaltbar ist, der bei Auftreten eines Ausgangssignals der Vergleichsschaltung wirksam ist.
7. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil ein Schalter (33) vorgesehen ist, der bei Erreichen der Zwischenstellung betätigt wird, und daß Schaltmittel (30) vorgesehen sind, die bei Betätigung des Schalters die Stromzufuhr zum Ventil (27) sperren.
> 8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 4
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckfühler (34) sowie ein Glied (35) zum Differenzieren der dem Druck entsprechenden Spannung vorgesehen sind, und daß Schaltmittel (36) vorgesehen ι <> sind, die bei Auftreten eines von Null verschiedenen Signals am Ausgang des Differenzierglieds bei vorhandenem Ansteuersignal für die Zwischenstellung ein Warnsignal auslösen.
9. Magnetventil nach einem der Anspräche 4 ι» bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckfühler (39), ein daran angeschlossener elektronischer Speicher (38) und ein Vergleichsglied (40) vorgesehen sind, daß das Ansteuersignal für die Ventilzwischenstellung den Speicher (38) zur Speichern rung der dem augenblicklichen geregelten Bremsdruck entsprechenden Spannung zuführbar ist. daß im Vergleichsglied ein Vergleich zwischen der gespeicherten Spannung und der augenblicklichen Spannung des Druckfühlers erfolgt und daß das j". Vergleichsglied (40) derart ausgelegt ist, daß bei einem vorgegebenen Überschreiten des gespeicherten Werts durch die Druckfühlerspannung ein Steuersignal erzeugt wird, das das Ventil (27) in seine zweite Endstellung bringt.
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