DE2262247A1 - ELECTROMAGNETIC VALVE - Google Patents
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Description
ALFRED TEV3S Gl-IBH 13. November 1972ALFRED TEV3S Gl-IBH November 13, 1972
Frankfurt am MainFrankfurt am Main
SL/Vei/c/Hit P 4137SL / Vei / c / Hit P 4137
J. BeiartJ. Beiart
Dr. V. FinkDr. V. Fink
D. KircherD. Kircher
Dr. H#< von GrünbergDr. H # < from Grünberg
106 - 24 - 14 - 6106 - 24 - 14 - 6
Elektromagnetisches VentilElectromagnetic valve
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Tentil insbesondere für Antiblockieranlagen, dessen mit dem Magnetanker mechanisch verbundener Ventilkörper bei erregter Magnetwicklung den Strömungsweg durch das Ventil absperrt, freigibt oder umleitet.The invention relates in particular to an electromagnetic valve for anti-lock systems, the valve body of which is mechanically connected to the magnet armature and the flow path when the magnet winding is excited Shuts off, releases or diverts through the valve.
Bei allen Antiblockieranlagen kommt es entscheidend auf möglichst geringe Schaltzeiten der vom Regler betätigten elektromagnetischen Ventile an. Die Schaltzeiten werden unter anderem bestimmt durch die iiasse des Magnetankers und die Reibung, die bei seiner Beschleunigung überwunden werden muß, sov/ie den magnetischen Widerstand im geschlossenen magnetischen Kreis.Bei den bekannten Tauchankermagnetsystemen stellt der Tauchanker eine verhältnismäßig große Masse dar; um ihn möglichst reibungsfrei anzuordnen, ist außer dem Arbeitsluftspalt ein Radialluftspalt zwischen dem Anker und dem magnetischen Gehäuse notwendig.With all anti-lock braking systems, switching times of the electromagnetic valves actuated by the controller are as short as possible. The switching times are among others determined by the iiasse of the armature, and the friction that must be overcome during its acceleration, sov / ie the magnetic resistance in a closed magnetic Kreis.Bei the known solenoid plunger magnet system provides a relatively large mass is the plunger; in order to arrange it with as little friction as possible, in addition to the working air gap, a radial air gap is necessary between the armature and the magnetic housing.
Gerade bei Antiblockieranlagen ist es außerdem erwünscht, daß sich der Durchtrittsquerschnitt kontinuierlich und proportional der Magnetkraft ändert, um eine genauere und weichere Regelung als mit den bisher bekannten Auf-Zu-Ventilen zu erreichen.Especially with anti-lock systems, it is also desirable that the The passage cross-section changes continuously and proportionally to the magnetic force, in order to achieve a more precise and smoother regulation than with the previously known To achieve on-off valves.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Ventil zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind, das bei einem einfachen und leicht zu montierenden Aufbau sehr schnell schaltet und womöglich eine kontinuierliche Beeinflussung des hydraulischen Druckes erlaubt.The object of the invention is to create an electromagnetic valve, in which the disadvantages mentioned are avoided, that with a simple one and easy to assemble structure switches very quickly and possibly a continuous influence on the hydraulic pressure permitted.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Elektromagnet einen magnetischen Rückschluß aufweist, in den eine Hülse aus antimagneti-Bchem Material eingelassen ist und vor dem in einem Raum Ankerplatten angeordnet sind, die mit dem durch eine Feder vorgespannten Ventilkörper in Eingriff stehen.According to the invention this is achieved in that the electromagnet has a has magnetic yoke, in which a sleeve made of antimagneti-Bchem Material is let in and in front of the anchor plates are arranged in a space, which with the valve body prestressed by a spring are engaged.
Die Ankerplatten lassen eine mittige Öffnung frei und fassen mit ihrer Innenkante unter einen am Ventilkörper direkt oder an seinem mit beweglichen Halteglied vorgesehenen Bund; sie liegen in leichter Schrägstellung mit ihren Außenkanten am magnetischen Rückschluß an.The anchor plates leave a central opening free and grasp with their Inner edge under a collar provided directly on the valve body or on its movable retaining member; they are slightly inclined with their outer edges on the magnetic yoke.
Eine mit Durchbrüchen versehene Membranfeder mit mittiger Öffnung faßt mit ihrer Innenkante in eine liut am Ventilkörper oder an seiner halterung und ist an ihrer Außenkante im Gehäuse verankert; sie kann sowohl Ventilkörper als auch Ankerplatten in Ruhestellung vorspannen.A diaphragm spring provided with openings with a central opening holds with its inner edge in a line on the valve body or on its bracket and is anchored at its outer edge in the housing; it can preload both valve bodies and armature plates in the rest position.
Die I-iembranf eder faßt mit ihrer Innenkante in die Rille eines am Ventilkörper oder seiner Halterung befestigten Ringelementes.The inner edge of the I-membrane spring engages in the groove of one on the valve body or its bracket attached ring element.
Die Kennlinie der Feder ist der Kennlinie des Elektromagneten angepaßt.The characteristic curve of the spring is adapted to the characteristic curve of the electromagnet.
Der Ventilkörper ist in einem Falle ein die Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen der Druckmittelquelle, des Verbrauchers und eines Behälters in bekannter V/eise steuernder Ventilschieber, der in Ruhestellung, d.h. bei Druckmitteldurchgang zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher druckausgeglichen ist.In one case, the valve body is a pressure medium connection between the connections of the pressure medium source, the consumer and a container in a known V / eise controlling valve slide, which in the rest position, i.e. the pressure is balanced when the pressure medium passes between the pressure medium source and the consumer.
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Die die Stirnflächen des Ventilschiebers enthaltenden Bäume sind durch einen Kanal miteinander verbunden.The trees containing the end faces of the valve slide are through connected by a channel.
Der die die Stirnflächen des Ventilschiebers enthaltenden Bäume verbindende Kanal steht außerdem mit dem Verbraucher oder in einer anderen Ausführungsform mit der Druckmittelquelle in Verbindung.The trees connecting the end faces of the valve slide Channel is also connected to the consumer or, in another embodiment, to the pressure medium source.
Der Ventilschieber kann in zwei Kolben zweigeteilt sein. In einer Ausführungsform sind diese Kolben mechanisch miteinander verbunden und an ihren äußeren Stirnflächen durch den Verbraucherdrück, an ihren inneren Stirnflächen durch den Druck der Druckmittelquelle in Buhestellung druckausgeglichen.The valve slide can be divided into two pistons. In one embodiment, these pistons are mechanically connected to one another and on their outer end faces by the consumer pressure, on their inner end faces by the pressure of the pressure medium source in Boost position pressure compensated.
In der anderen. Ausführungsform sind die Kolben an ihren äußeren Stirnflächen durch den Druck der Druckmittelquelle und an ihren inneren, aneinander liegenden Stirnflächen durch den Verbraucherdruck in Buhestellung druckausgeglichen.In the other. Embodiment are the pistons on their outer end faces by the pressure of the pressure medium source and on their inner, mutually adjacent end faces by the consumer pressure in the boom position pressure balanced.
Bei erregtem Elektromagneten ist der Ventilschieber entgegen der Bichtung der Magnetkraft durch den Druck der Druckmittelquelle und in Sichtung der Magnetkraft durch den Verbraucherdruck beaufschlagbar. Die Beaufschlagungsflachen für den Druck der Druckmittelquelle und den 7erbraucherdruck am Ventilschieber sind gleich groß.When the electromagnet is energized, the valve slide is opposite to the direction the magnetic force can be acted upon by the pressure of the pressure medium source and, in viewing the magnetic force, by the consumer pressure. the Application areas for the pressure of the pressure medium source and the consumer pressure on the valve slide are the same size.
Der Erregerstrom des Elektromagneten und damit die Druckdifferenz zwischen Druckmittelquelle und Verbraucher sind kontinuierlich veränderlich. The excitation current of the electromagnet and thus the pressure difference between the pressure medium source and the consumer are continuously variable.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeichnungen näher beschrieben.The invention is described below with reference to the accompanying drawings described in more detail.
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Pig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung als Sitzventil, das im nicht erregten Zustand der Magnetwicklung geschlossen ist;Pig. 1 shows a first embodiment of the invention as a seat valve, which is closed when the magnet winding is not energized;
Fig. 2 zeigt, einen Querschnitt durch das Sitzventil gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-BFIG. 2 shows a cross section through the seat valve according to FIG. 1 the line A-B
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ebenfalls als Sitzventil, das im nicht erregten Zustand der Magnetwicklung geöffnet ist;Fig. 3 shows a further embodiment of the invention also as Seat valve which is open when the solenoid winding is not energized;
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung als 3/2-WegeventilFig. 4 shows an embodiment of the invention as a 3/2-way valve
Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung als 3/2-Wegeventil. 5 and 6 show further embodiments of the invention as a 3/2-way valve.
Gemäß Fig. 1 ist in einem Gehäuse 2 aus magnetisierbarem Material die Magnetspule 3 isoliert angeordnet. Das Gehäuse 2 "bildet mit dem von der Spule 3 umgebenen Magnetkern 9 einen magnetischen Rückschluß 10, in den eine Hülse 4 aus antimagnetischem Material eingelassen ist. Im Gehäuseraum 11 vor dem magnetischen Rückschluß 10 sind mit Hilfe von Halteklammern 6 die Ankerplatten 1 angeordnet, die in der Mitte eine kreisförmige Öffnung lassen. Aus Fig. 2, die einen Querschnitt entlang der Linie A - B in Fig. 1 darstellt, ist zu erkennen, daß es zwei trapezförmige Ankerplatten 1 sind, die mit ihrer Basis aneinanderliegen, in die jeweils eine halbkreisförmige Ausnehmung geschnitten ist. Die Ankerplatten 1 fassen mit ihren inneren Kanten an der kreisförmigen Öffnung unter einen Bund 12 des Ealtegliedes 13 für den Ventilkörper 7. Dem Halteglied 13 ist BewegungsSpielraum gegeben durch eine mittige Ausnehmung 14 im Magnetkern 9» in die es ragt. Unter einem Bund 15 am anderen Ende des rotationssymmetrisch ausgebildeten Haltegliedes 13 int ein Ringelement 16 mit U-förmigem Querschnitt angeordnet. Die Halteklammern 6 fassen mit ihrem einen Ende unter einen Schenkel des Ringelements 16 und mit ihrem anderen Ende in eine liut der Ankerplatten 1. Eine sternförmig ausgebildete Hembranfeder 51 die eine zentrale ÖffnungAccording to Fig. 1 is in a housing 2 made of magnetizable material Solenoid 3 arranged in an isolated manner. The housing 2 "forms with that of the coil 3 surrounded magnetic core 9 a magnetic yoke 10, in which a sleeve 4 made of antimagnetic material is embedded. in the Housing space 11 in front of the magnetic yoke 10 are with the help of Holding clamps 6 arranged the anchor plates 1, which leave a circular opening in the middle. From Fig. 2, which is a cross section along represents the line A - B in Fig. 1, it can be seen that there are two trapezoidal anchor plates 1, which lie against one another with their bases, in each of which a semicircular recess is cut. The anchor plates 1 grasp with their inner edges on the circular Opening under a collar 12 of the Ealtegliedes 13 for the valve body 7. The holding member 13 is given freedom of movement by a central Recess 14 in the magnetic core 9 »into which it protrudes. Under a covenant 15 am other end of the rotationally symmetrical holding member 13 int a ring element 16 is arranged with a U-shaped cross section. The retaining clips 6 grasp with their one end under a leg of the ring element 16 and with their other end in a line of the anchor plates 1. A star-shaped diaphragm spring 51 has a central opening
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aufweist, greift mit ihrer Innenkante unter den zweiten Schenkel des Ring_elements 16 und mit ihren äußeren Enden in eine Ringnut der Gehäusewand. Diese Membranfeder 5 hält im nicht erregten Zustand der Magnetwicklung 3 das den Ventilkörper 7 tragende Halteglied 15 zusammen mit den Ankerplatten 1 vom Elektromagneten abgestellt, die Ankerplatten 1 nehmen dabei eine leichte Schrägstellung ein. Der Ventilkörper 7 ist mit seinem Halteglied 13 in bekannter Weise gelenkig verbunden und liegt in Ruhestellung mit seinem Verschlußteil auf dem in der gegenüberliegenden Gehäusewand ausgebildeten Ventilsitz der Abflußöffnung 17 auf. Vorzugsweise in derselben Gehäusewand ist auch die in den Gehäuseraum 11 mündende Zuflußöffnung 18 vorgesehen, die zum Schutz gegen Verschmutzung mit einem Filter 8 abgedeckt ist. über ein am Gehäuse 2 vorgesehenes Gewinde 19 kann das Ventil in das betreffende Gerät eingeschraubt werden. Wird die Spule 3 des Elektromagneten von einem Strom durchflossen, so werden durch Wirkung des induzierten Magnetfeldes die Ankerplatten an den Magnetkern 9 bzw. den magnetischen Rückschluß 10 angezogen, sie nehmen dabei gegen die Kraft der Membranfeder 5 das Halteglied 13 und den damit verbundenen Ventilkörper 7 mit, so daß dessen Verschlußteil von seinem Ventilsitz abhebt und das Ventil geöffnet wird.has, engages with its inner edge under the second leg of the Ring_elements 16 and with their outer ends in an annular groove in the housing wall. This diaphragm spring 5 holds in the de-energized state of the magnet winding 3 the holding member 15 carrying the valve body 7 together parked with the anchor plates 1 by the electromagnet, the anchor plates 1 assume a slight inclination. The valve body 7 is hingedly connected to its holding member 13 in a known manner and lies in the rest position with its closure part on the valve seat of the drain opening 17 formed in the opposite housing wall. Preferably In the same housing wall, the inlet opening 18 opening into the housing space 11 is also provided, which serves to protect against contamination is covered with a filter 8. via a provided on the housing 2 Thread 19, the valve can be screwed into the device in question. If a current flows through coil 3 of the electromagnet, so the armature plates are attracted to the magnetic core 9 or the magnetic yoke 10 by the action of the induced magnetic field, they take against the force of the diaphragm spring 5, the holding member 13 and the valve body 7 connected to it, so that its closure part lifts off its valve seat and the valve is opened.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Sitzventils, das bei nicht erregtem Elektromagneten geöffnet ist. Es stimmt in wesentlichen Teilen mit dem Sitzventil nach Fig. 1 überein, gleiche Teile sind daher in beiden Figuren mit gleichen Zahlen bezeichnet.Fig. 3 shows an embodiment of a seat valve according to the invention, which is open when the electromagnet is not energized. It agrees in essential parts with the seat valve according to FIG. 1, same Parts are therefore denoted by the same numbers in both figures.
Vom Gehäuseraum 11 aus ist in den Magnetkern 9 eine Sackbohrung 20 ausgeführt, von der seitlich durch den magnetischen Rückschluß 10 die Abflußöffnung 21 abgeht. Vor dieser Abzweigung ist auf einer Stufe der Sackbohrung 20 ein Ventilsitz 22 angeordnet. Das Halteglied 13' und der mit ihm gelenkig verbundene Ventilkörper 7' sind gegenüber der Ausführungsform in Fig. 1 lediglich in ihrer Lage umgedreht. Der Ven-A blind hole 20 is located in the magnet core 9 from the housing space 11 executed, from the laterally through the magnetic yoke 10, the discharge opening 21 goes off. In front of this junction is the Blind bore 20 a valve seat 22 is arranged. The holding member 13 'and the valve body 7 'hinged to it are only reversed in their position compared to the embodiment in FIG. 1. The Ven-
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tilkörper 7" ragt mit seinem Verschlußteil in die Sackbohrung 20 des Magnetkerns 9 und steht so dem Ventilsitz 22 gegenüber. Die Ankerplatten 1 fassen mit ihrer Innenkante unter den Bund 12' und werden in der bereits beschriebenen V/eise mit Hilfe der Halteklanunern 6 an ihrem Platz gehalten. Die einerseits in das Ringelement 16 am Bund 15' des Haltegliedes 13' und andererseits in eine Gehäusenut im Gehäuseraum 11 fassende Hembranfeder 5 hält über das Halteglied 13' den Ventilkörper 7' vom Ventilsitz 22 und die Ankerplatten 1 vom magnetischen Rückschluß 10 abgestellt. Die Zuflußöffnung 23 in den Gehäuseraum 11 ist auch hier durch ein Filter 8 abgedeckt.tilkörper 7 "protrudes with its closure part in the blind hole 20 of the Magnet core 9 and thus faces the valve seat 22. The anchor plates 1 grasp with their inner edge under the collar 12 'and are in the already described V / eise with the help of the Halteklanunern 6 on their Held place. The one hand in the ring element 16 on the collar 15 'of the Holding member 13 'and on the other hand in a housing groove in the housing space 11 The grasping diaphragm spring 5 holds the valve body via the holding member 13 ' 7 'from the valve seat 22 and the anchor plates 1 from the magnetic yoke 10 parked. The inflow opening 23 into the housing space 11 is also covered here by a filter 8.
In Ruhestellung ist dieses Ventil also geöffnet, wird die Magnetwicklung 3 von einem Strom durchflossen, so werden die Ankerplatten 1 und mit ihnen Halteglied 13' und Ventilkörper 7' angezogen, so daß der Verschlußteil des Ventilkörpers 7' auf seinem Ventilsitz 22 aufliegt und die Verbindung zwischen Zufluß- und Abflußöffnung unterbricht.In the rest position this valve is open and becomes the magnet winding 3 traversed by a current, the anchor plates 1 and with them holding member 13 'and valve body 7' tightened, so that the closure part of the valve body 7 'rests on its valve seat 22 and the connection between the inflow and outflow opening interrupts.
Bei den beiden beschriebenen Sitzventilen wird durch den magnetischen Rückschluß 10 das Streufeld verringert und so der Magnetismus effektiver genutzt, so daß ein kleinerer Elektromagnet verwendet werden kann. Die in den magnetischen Rückschluß 10 eingelassene antimagnetische Hülse 4 vermeidet einen magnetischen Kurzschluß und bewirkt, daß die magnetischen Feldlinien durch die Ankerplatten 1 verlaufen. Um zu verhindern, daß die Ankerplatten 1 nach Abreißen des Erregerstroms weiter am Magnetkern kleben bleiben, ist zwischen Magnetkern und Ankerplatten ein in der Figur nicht dargestelltes Antiklebeblech aus antmagnetischem Werkstoff vorgesehen. Da ein Klebstoff erfahrungsgemäß nicht hält, wird das Antiklebeblech beispielsweise auf den Ankerplatten 1 aufliegend unter den Bund 12 des Haltegliedes 13 geklemmt oder in Form eines Hütchens mit Spreizwirkung in die mittige Ausnehmung I4 des Magnetkerns 9 eingedrückt.In the case of the two seat valves described, the magnetic Inference 10 reduces the stray field and so the magnetism is used more effectively, so that a smaller electromagnet can be used. The embedded in the magnetic yoke 10 anti-magnetic Sleeve 4 avoids a magnetic short circuit and causes the magnetic field lines to run through the anchor plates 1. To prevent, that the anchor plates 1 remain stuck to the magnetic core after the excitation current is torn off, is between the magnetic core and anchor plates an anti-adhesive sheet, not shown in the figure, made of anti-magnetic Material provided. Since experience shows that an adhesive does not hold, the anti-adhesive sheet is placed on the anchor plates 1, for example clamped under the collar 12 of the holding member 13 or in the form of a cap with a spreading effect in the central recess I4 of the magnetic core 9 pressed in.
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Die Ankerplatten haben gegenüber einem Tauchanker den Vorteil der extrem reibungsarmen Bewegung beim Schaltvorgang und der geringeren Masse. Bei einem e.rf indungsgemäßen Ventil ist nur ein größerer Luftspalt im Magnetkreis, nämlich der Arbeitsluftspalt, vorhanden. Der bei reibungsfrei aufgehängten Tauchankern nötige Radialluftspalt entfällt. Die flache Bauweise des Ankers gibt auch die Höglichkeit zur bevorzugten Verwendung von Membranfedern, mit denen hohe JTederraten leichter beherrscht werden können als mit Schraubenfedern.Compared to a plunger armature, the anchor plates have the advantage of extremely low-friction movement during the switching process and the lower Dimensions. In the case of a valve according to the invention, there is only a larger air gap in the magnetic circuit, namely the working air gap. The radial air gap required for friction-free suspended plungers is omitted. The flat design of the anchor also gives the courtesy to the preferred Use of diaphragm springs to make high spring rates easier can be mastered than with coil springs.
Die erfindungsgemäßen Ventile ha-ben nachgewiesenermaßen sehr kurze Schaltzeiten und das auch, wenn keine Sondermagnetwerkstoffe verwendet werden.The valves according to the invention have been shown to be very short Switching times even if no special magnetic materials are used.
Fig. 4 zeigt die bereits beschriebene Anordnung des Magnetankers bei einem Schieberventil, das in der dargestellten Ausführungsforin weitere entscheidende Vorteile insbesondere für die Verwendung in Antiblockierregelsystemen aufweist.Fig. 4 shows the arrangement of the armature already described in a slide valve, which in the illustrated embodiment further decisive advantages especially for use in anti-lock control systems having.
Im Gehäuse des Schieberventils ist eine Zylinderbohrung 30 ausgeführt, die an ihrem Ende durch eine Stufe 31 zu einem Raum 32 erweitert ist. In ihrem mittleren Bereich ist die Zylinderbohrung 30 nochmals durch eine weite I7ut 35 erweitert. Dieser ITutenraum 35 i-2"1" i*1 seiner ganzen Weite mit dem einen Anschluß 34 des Schieberventils verbunden. In der Zylinderbohrung J>0 sind zwei durch eine mechanische Verbindung 55 miteinander gekoppelte Eolben ~yo, 37 verschiebbar angeordnet, wobei der Kolben 37 einen geringeren Durchmesser hat als der Kolben. 36» der an der Wand der Zylinderbohrung 30 dichtend anliegt und bis in den erweiterten Raum 51 ^agt, an welchem Ende er durch einen Sprengring 58 gegen Herausgleiten gesichert ist. Durch eine Ausnehmung an der Mantelfläche des Kolbens J>6 entsteht ein Ringraum 39> der mit einem zweiten Anschluß 40 des Schieberventils in ständiger Verbindung steht. Dan mit dem zweiten Kolben 37 verbundene Ende des Kolbens 36 ist auf denIn the housing of the slide valve there is a cylinder bore 30, which is widened at its end by a step 31 to form a space 32. In its central area, the cylinder bore 30 is widened again by a wide I7ut 35. This Tutenraum 35 i- 2 " 1 " i * 1 connected its entire width with the one connection 34 of the slide valve. In the cylinder bore J> 0 are two mutually coupled by a mechanical linkage 55 Eolben ~ yo, 37 arranged displaceably, wherein the piston 37 has a smaller diameter than the piston. 36 'which rests sealingly on the wall of the cylinder bore 30 and extends into the enlarged space 51, at which end it is secured against sliding out by a snap ring 58. A recess in the lateral surface of the piston J> 6 creates an annular space 39 which is in constant communication with a second connection 40 of the slide valve. Dan connected to the second piston 37 end of the piston 36 is on the
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Durchmesser des Kolbens 37 reduziert, so daß im Bereich des Nutonraunc 53 ein diesem in seiner Abmessung entsprechender Bund 41 am Kolben ~$G entsteht. Das andere Ende des Kolbens 37 läuft dicht in der auf seinen Durchmesser reduzierten Zylinderbohrung 30 un(i der so entstehende Ringraum 42 steht mit dem dritten Anschluß 43 des 3/2-Wegeventils in Verbindung. Die Kanten des liutenraums 33 bzw. seines Anschlusses 34 bilden mit den jeweils benachbarten Kanten des Bundes 41 am Kolben $6 die Steuerkanten 44» 45» durch die bei gemeinsamer Verschiebung der Kolben ~$6, 37 der Hutenraum 53 und damit der Anschluß 34 einmal mit dem Ringraum 42 und dem Anschluß 43 und einmal mit dem Ringraum 39 und dem Anschluß 40 in Verbindung gebracht werden. Am aus der Zylinderbohrung 30 herausragenden Ende des Kolbens 37 ist ein erster Bund 46 vorgesehen, der in Ruhestellung des Ventils am Gehäuse anliegt. Ein zweiter Bund 47 stellt die Verbindung zu der oben beschriebenen elektromagnetischen Betätigung her, gleiche Teile sind auch hier mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet.The diameter of the piston 37 is reduced, so that in the area of the nut groove 53 a collar 41 of the same size is created on the piston ~ $ G. The other end of the plunger 37 runs close in the reduced to its diameter cylinder bore 30 un (i the thus formed annular space 42 communicates with the third port 43 of the 3/2-way valve in combination. The edges of the liutenraums 33 and its connection 34 form with the adjacent edges of the collar 41 on the piston $ 6, the control edges 44 »45» through which, when the pistons are displaced together, ~ $ 6,37, the cap space 53 and thus the connection 34 once with the annular space 42 and the connection 43 and once with the Annular space 39 and the connection 40. A first collar 46 is provided at the end of the piston 37 protruding from the cylinder bore 30 and rests against the housing when the valve is in the rest position Here, too, the same parts are marked with the same reference numbers.
Das Gehäuse 2 des Elektromagneten ist in eine Ausnehmung des Ventilgehäuses, in die die Zylinderbohrung 30 mündet, eingeschraubt. Der so begrenzte Gehäuseraum 11, in den das Ende des Kolbens 37 ragt, ist zwecks Druckausgleich durch einen Kanal 48 mit dem Anschluß 34 des ITutenrauiüK 33 und von dort mit dem vor dem Kolben 56 liegenden Raum 3-verbunden. Die Ankerplatten 1 fassen mit ihren inneren Kanten unter den Bund 47 am Ende des Kolbens 37 und sind durch die im liingelenent 16 verankerten Halteklammer!! 6 gesichert. Die Henbranfeder 5 faßt mit ihrer inneren Kante ebenfalls in das an Bund 46 anliegende Ringeleinent 16 und mit ihren äußeren Kanten in eine Hut der Gehäusewand 2 des Elektromagneten. Sie hält die Ankerplatten 1 und die Kolben 36» 57 in der gezeichneten Ausgangsstellung.The housing 2 of the electromagnet is in a recess of the valve housing, into which the cylinder bore 30 opens, screwed. The so limited housing space 11, into which the end of the piston 37 protrudes, is for the purpose of pressure equalization through a channel 48 with the connection 34 of the ITutenrauiüK 33 and from there 3-connected to the space in front of the piston 56. The anchor plates 1 grasp with their inner edges the collar 47 at the end of the piston 37 and are liingelenent through the im 16 anchored retaining clips !! 6 secured. The Henbranfeder 5 summarizes with its inner edge also into the ring element resting on collar 46 16 and with their outer edges in a hat of the housing wall 2 of the electromagnet. It holds the anchor plates 1 and the pistons 36 »57 in the drawn starting position.
Wie schon erwähnt, soll dieses Ventil vorzugsweise bei Antiblockierrege!anlagen Verwendung finden. Dazu wird der Anschluß 43 mit derAs already mentioned, this valve should preferably operate when there is anti-blocking rain! Find use. For this purpose, the connection 43 with the
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Bremsbetätigung, also dem Hauptzylinder, der Anschluß 34 mi"fc dem Radbremszylinder und der Anschluß 40 mit dem Reservebehälter verbunden. Der Elektromagnet erhält vom Regler bei Blockiergefahr sein Stromsignal, das entsprechend der Abweichung der Regelgröße von ihrem Sollwert kontinuierlich veränderlich ist.Brake actuation, i.e. the master cylinder, the connection 34 m i "fc connected to the wheel brake cylinder and the connection 40 connected to the reserve tank.
In der gezeichneten Stellung des Ventils, bei der der Elektromagnet stromlos ist, läßt sich die Bremse normal betätigen» Der Bremsdruck gelangt durch den Anschluß 43» den Ringraum 42 und den Anschluß 34 zum Radbremszylinder. Der Druck P. im Hauptzylinder ist gleich dem Druck P„ im Radbremszylinder; da der Druck P? über den Kanal 48 auch auf den äußeren Stirnflächen der Kolben 36 und 37 lastet, sind die Kolben 36 und 37 hydraulisch ausgeglichen. Wird im elektronischen Regler der Antiblockieranlage Blockiergefahr festgestellt, so wird die Spule 3 des Elektromagneten mit Strom beschickt und die Ankerplatten 1 werden an den magnetischen Rückschluß 10 angezogen, wodurch auch die mechanisch miteinander verbundenen Kolben 36 und 57 in diese Richtung bewegt werden. Dabei unterbrechen zunächst die Steuerkanten 44 die Druckmittelverbindung zwischen Hauptzylinder und Radbremszylinder, danach öffnen die Steuerkanten 45 die Verbindung vom Anschluß 34 des Radbremszylinders durch den Ringraun 39 zum Anschluß 4-0» der zum Reservebehälter führt, so daß der Druck in der Radbremse absinken kann. Der Druck P. des Hauptzylinders übt auf die Ringfläche A des Sundes 4I am Kolben 36 die Kraft P. * A aus, während der Druck P im Radbremszylinder durch die Strömungsverhältnisse die entgegengesetzt wirkende Kraft Pp · A ausübt. Der Druck P? im Radbremszylinder fällt nun solange, bis die an den Kolben p6 und 37 wirksame resultierende hydraulische Kraft (P. ""Pp) * A gleich der durch den Spulenstrom bestimmten Magnetkraft ist, wenn man von der Reibung:und der Federkraft absieht.· Eine Änderung des Spulenstroms, der wie oben schon erwähnt abhängig von der Regelgröße kontinuierlich variierbar ist, bewirkt eine Änderung der Druclc-In the illustrated position of the valve, in which the electromagnet is de-energized, the brake can be operated normally. The brake pressure passes through port 43, annular space 42 and port 34 to the wheel brake cylinder. The pressure P. in the master cylinder is equal to the pressure P.sub.in in the wheel brake cylinder; because the pressure P ? When the outer end faces of the pistons 36 and 37 are also loaded via the channel 48, the pistons 36 and 37 are hydraulically balanced. If the electronic controller of the anti-lock system detects a risk of blocking, the coil 3 of the electromagnet is charged with current and the armature plates 1 are attracted to the magnetic yoke 10, whereby the mechanically interconnected pistons 36 and 57 are moved in this direction. First the control edges 44 interrupt the pressure medium connection between the master cylinder and the wheel brake cylinder, then the control edges 45 open the connection from the connection 34 of the wheel brake cylinder through the ring 39 to the connection 4-0 »which leads to the reserve tank, so that the pressure in the wheel brake can drop. The pressure P. of the master cylinder exerts the force P. * A on the annular surface A of the channel 4I on the piston 36, while the pressure P in the wheel brake cylinder exerts the opposing force Pp · A due to the flow conditions. The pressure P ? in the wheel brake cylinder now falls until the resulting hydraulic force (P. "" Pp) * A acting on pistons p6 and 37 is equal to the magnetic force determined by the coil current, if one disregards the friction: and the spring force. · A change of the coil current, which, as already mentioned above, can be continuously varied depending on the controlled variable, causes a change in the pressure
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differenz P1 - P9. Die Kennlinie dor Membrp.nfeder 5 wird vorzugsweise der Kennlinie des Elektromagneten angepaßt, um die resultierende Kraft unabhängig vom Hub zu machen und ein gutes Regelverhalten zu erreichen.difference P 1 - P 9 . The characteristic curve of the diaphragm spring 5 is preferably adapted to the characteristic curve of the electromagnet in order to make the resulting force independent of the stroke and to achieve good control behavior.
Bei dem erfindungsgemäßen druckregelnden Ventil wird also die Druckdifferenz zwischen iirenssteuorventil oder Hauptzylinder und Radbremszylinder proportional der Hagnetkraft eingestellt. Damit steht über den Spulenstrom der Regeldruck als weitere Informationsgröße für die elektronische Steuerung zur Verfügung.In the pressure regulating valve according to the invention, the pressure difference is between control valve or master cylinder and wheel brake cylinder adjusted proportionally to the magnetic force. This means that the control pressure is available as a further information variable for the electronic via the coil current Control available.
Fig. 5 zeigt eine veitere verbesserte Ausführungsforra des erfindungsgemäßen Schieberventils. Die Zylinderbohrung 50 ist auch hier an ihrem Ende zu einem Raum 51 erweitert, in den der dicht geführte Kolben 52 mit dem geringeren Durchmesser ragt. Der Kolben 53 nit den größeren Durchmesser ist in dem durch eine Stufe erweiterten. Bereich der Zylinderbohrung 50 geführt und liegt an der ihm zugewandten Stirnfläche des Kolbens 52 an, ο dessen finde so der Ringraum 54 entsteht. Durch eine Ausnehmung an der Mantelfläche des Kolbens 55 ergibt sich der Ringraun 55»der ständig nit dem einen Anschluß 56 verbunden ist, welcher bei der Anwendung in einer Antiblockieranlage zum Reservebehälter führt. Durch eine v/eitere Ausnehmung am Kolben 53 entstehen 'der Piingraum 57 und der Bund 58 ?·η Kolben 53» der in seiner Breite einem -durch eine iiut gebildeten ilu ton raum 59 entspricht. Der llutenraun 59 ist mit dem zweiten Anschluß 60 des Ventils verbunden, der zum Radbremszylinder führt. Die Kanten des riutenraums 59 bilden mit den jeweils benachbarten Kanten des Bundes 58 die Steuerkanten o1 und 62 des Schieberventils. Der Ringraum 57 ist durch Ausnehmungen 65 im Gehäuse mit dem Raum 11 verbunden, in dem der Kolben 55 auf die bereits anhand ?ig. 4 beschriebene Weise mit der elektromagnetischen Betätigung verbunden ist. über eine der Ausnehmungen 63 sind der Ringraum 57 und der Raum 11 durch einen Kanal 64 zwecks Druckausgleichs mit dem Raum 51 und dem Anschluß 65, der zum Hauptzylinder führt, verbunden. Durch eine Längsbohrung 66 und ein.Fig. 5 shows a further improved embodiment of the invention Slide valve. The cylinder bore 50 is also here at her End extended to a space 51 in which the tightly guided piston 52 with the smaller diameter protrudes. The piston 53 has the larger diameter is in that expanded by a step. Area of the cylinder bore 50 and is located on the face of the facing it Piston 52, ο whose find the annular space 54 is created. By a Recess on the lateral surface of the piston 55 results in the annular space 55 »which is constantly connected to the one connection 56, which at the application in an anti-lock system leads to the reserve tank. The pinning space 57 is created by a further recess on the piston 53 and the collar 58? · η piston 53 »which in its width a -by a iiut formed ilu ton room 59 corresponds. The brown 59 is with the second Connection 60 of the valve connected, which leads to the wheel brake cylinder. the Edges of the riutenraums 59 form with the respective adjacent edges of federal 58 the control edges o1 and 62 of the slide valve. The annulus 57 is connected by recesses 65 in the housing with the space 11, in which the piston 55 is based on the. 4 described way is connected to the electromagnetic actuation. about one of the Recesses 63 are the annular space 57 and the space 11 through a channel 64 for the purpose of pressure equalization with the space 51 and the connection 65, which is to Master cylinder leads, connected. Through a longitudinal bore 66 and a.
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Querbohrung 67 in Kolben 53 ist &er Hutenraum 59 mit dem Ringraum 54 am Kolben 52 verbunden.Cross bore 67 in piston 53 is & he hat space 59 with the annular space 54 connected to the piston 52.
Die grundsätzliche Funktionsweise ist dieselbe wie die des Yentils nach Fig. 4» es ergeben sich jedoch folgende Vorteile.The basic functionality is the same as that of the Yentil after 4, however, there are the following advantages.
Die Kolben sind gegeneinander vertauscht und der Druck P. des Hauptzylinders wirkt immer auf die äußeren, der Druck P0 des Radbremszylinder s immer auf die inneren Stirnflächen der Kolben 52 "und 53· Dadurch entfällt die mechanische Verbindung der Kolben, beim Anzug des Magneten braucht nur die Reibung des Kolbens 53 überwunden werden, der Kolben 52 folgt durch den Hauptzylinderdruck P^ hydraulisch.The pistons are interchanged and the pressure P. of the master cylinder always acts on the outer, the pressure P 0 of the wheel brake cylinder always acts on the inner end faces of the pistons 52 "and 53 only the friction of the piston 53 can be overcome, the piston 52 follows hydraulically due to the master cylinder pressure P ^.
In Fig. β ist ein nach dem gleichen Prinzip arbeitendes Schieberventil dargestellt, jedoch in einer weiter vereinfachten Ausführungsform mit einem einteiligen Ventilschieber. In Ventilgehäuse 70 ist der Zylinder 71 mit der Zylinderbohrung 72, die in den durch den Anschluß 73 mi"k dem Hauptzylinder in Verbindung stehenden Gehäuseraum 74 mündet, ist der Ventilschieber 75 dicht verschiebbar. Eine Ausnehmung '{β in der Zylinderwand verbindet die Zylinderbohrung 72 mit einem anderen Gehäuseraum 77» der durch den Anschluß 73 nit dem Hadbremszylinder verbunden ist. Der durch eine Ausnehmung an Schieber 75 entstehende Bund 79 entspricht in seiner Breite der Ausnehmung 76 in der Zylinderwand, die jeweils benachbarten Kanten bilden die Steuerkanten 80 und 81 des Ventils. Der durch die Ausnehmung am Schieber 75 entstehende Ringraum 82 ist durch eine Querbohrung 8p in der Zylinderwand mit dem Gehäuseanschluß 84 verbunden, der zum Reseryebehäiter führt. Der Zylinder 71 ragt in einen Gehäuseraum 85,in den.das Gehäuse 86 des Elektromagneten eingeschraubt ist; der Ventilschieber 75 steht mit dem druckausgeglichenen Kagnetanker 87 in Verbindung und ist in seine Ruhestellung durch eine Feder 88 vorgespannt. Durch einen Kanal 89 im Ventilgehäuse 70In Fig. Β a slide valve operating on the same principle is shown, but in a further simplified embodiment with a one-piece valve slide. In the valve housing 70, the cylinder 71 with the cylinder bore 72, which opens into the stationary by the terminal 73 m i "k the master cylinder in connection housing space 74, the valve spool 75 is sealingly displaceable. A recess' {β in the cylinder wall connecting the cylinder bore 72 with another housing space 77, which is connected to the brake cylinder through the connection 73. The width of the collar 79 created by a recess in the slide 75 corresponds to the recess 76 in the cylinder wall The annular space 82 created by the recess in the slide 75 is connected by a transverse bore 8p in the cylinder wall to the housing connection 84, which leads to the reserve container. The cylinder 71 protrudes into a housing space 85 into which the housing 86 of the electromagnet is screwed ; The valve slide 75 is connected to the pressure-balanced magnet armature 87 and is in its rest position g biased by a spring 88. Through a channel 89 in the valve housing 70
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steht der mit dem Radbremszylinder verbundene Gehäuseraum 77 in Verbindung mit dem Gehäuseraum 85, der die dem Elektromagneten zugewandte Stirnfläche des Schiebers 75 enthält. Auf diese V/eise ist der Ventilschieber 75 in Ruhestellung druckaußgeglichen. Der Bremsdruck kann sich zunächst ungehindert vom Hauptzylinder aus durch den Gehäuseraum 74» die Zylinderbohrung 72, die Ausnehmung r{6 in der Zylinderwand den Gehäuseraum 77 zum Radbremszylinder ausbreiten. Erhält der Elektromagnet bei Blockiergefahr ein Stromsignal, so wird der Mägnetanker 87 an den Magnetkern 90 angezogen und der Ventilschieber 75 dabei verschoben. Die Steuerkanten 80 unterbrechen zunächst die Druckmittelverbindung zwischen Hauptzylinder und Radbremszylinder, danach öffnen die Steuerkanten 81 die Verbindung zwischen Radbremszylinder und Reservebehälter. Auf der Stirnfläche des Bundes 79 des Ventilschiebers 75 lastet der Hauptzylinderdruck P.,auf der dem Elektromagneten zugewandten Stirnfläche des Ventilschiebers 75 lastet durch den Kanal 89 der Radbremszylinderdruck Pp, es stellt sich nun, wie schon beschriebenem Ventilschieber 75 eine dem kontinuierlich veränderlichen Spulenstrom proportionale Druckdifferenz ein. Bei gleicher Magnetkraft muß die Querschnittsfläche des Ventilschiebers in Fig. 6 et\*a gleich der Ringfläche A in Fig. 4 sein.the housing space 77 connected to the wheel brake cylinder is in connection with the housing space 85, which contains the end face of the slide 75 facing the electromagnet. In this way, the valve slide 75 is pressure-balanced in the rest position. The brake pressure can initially spread unhindered from the master cylinder through the housing space 74 »the cylinder bore 72, the recess r {6 in the cylinder wall through the housing space 77 to the wheel brake cylinder. If the electromagnet receives a current signal when there is a risk of blocking, the magnet armature 87 is attracted to the magnet core 90 and the valve slide 75 is displaced in the process. The control edges 80 first interrupt the pressure medium connection between the master cylinder and the wheel brake cylinder, then the control edges 81 open the connection between the wheel brake cylinder and the reserve container. The master cylinder pressure P is applied to the end face of the collar 79 of the valve slide 75, the wheel brake cylinder pressure Pp is applied to the end face of the valve slide 75 facing the electromagnet through the channel 89, and, as the valve slide 75 already described, a pressure difference proportional to the continuously variable coil current arises a. With the same magnetic force, the cross-sectional area of the valve slide in Fig. 6 et \ * a must be equal to the annular area A in Fig. 4.
Das beschriebene Prinzip des druckregelnden Ventils ist selbstverständlich nicht an die erfindungsgemäße Ausführung des Elektromagneten mit Ankerplatten gebunden. Es wurde deshalb in Fig. 6 eine Ausführungsform mit Tauchanker dargestellt.The described principle of the pressure regulating valve is of course not included in the embodiment of the electromagnet according to the invention Bound anchor plates. It was therefore in Fig. 6 an embodiment shown with diving anchor.
Die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Sitzventile nach Fig. 1 und Fig. 2 erwähnten Vorteile der besonderen Anordnung der Ankerplatten treffen natürlich auch bei Schieberventilen zu, nämlich eine extrem reibungsarme Bewegung beim Schaltvorgang und eine geringe Masse des Ankers, sowie der Fortfall des Ringluftspalts bei einer reibungsarmen Lagerung des Magnetankers und die Möglichkeit zur Anwendung von Kembran-In connection with the description of the seat valves according to FIGS. 1 and Fig. 2 mentioned advantages of the special arrangement of the anchor plates apply of course also to slide valves, namely an extreme Low-friction movement during the switching process and a low mass of the armature, as well as the elimination of the annular air gap in the case of a low-friction Storage of the magnet armature and the possibility of using membrane
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federn.feathers.
Die Schieberventile nach Fig. 4> 5 und 6 weisen aber gerade für die Anwendung in Antiblockierregelanlagen noch weitere entscheidende Vorteile auf. Da ist zuntichst die schon erwähnte, durch den Magnetstrom kontinuierlich veränderliche, stroraproportionale Druckdifferenz zwischen Bremssteuerventil bzw. Hauptzylinder und Radbremszylinder. Da es sich um 3/2-Wegeventile handelt, braucht man pro Regelkreis nur eines. Die Druckkonstanthaltephase, die bei 3/2-Sitzventilen durch das "Ticken" erreicht werden mußte, stellt bei Schiberventilen kein Problem dar. Das erfindungsgemäße Ventil gibt mehr Freiheit bei der Wahl der günstigsten Regelphilosophie und schafft u.a. die Toraussetzung für eine stetige Regelung, wobei nicht mehr scharf voneinander abgesetzte Drucksenkungs-, Druckkonstanthalte- und Druckanstiegsphasen erzeugt werden, sondern eine weich um den Idealwert pendelnde Druckkurve erzielt wird, indem in einem Zeitraster die Regelgröße laufend abgefragt wird und der Spulenstrom des Elektromagneten entsprechend der das zulässige Haß überschreitenden Abweichuig mit fallender oder steigender Tendenz verändert wird. Es handelt sich um ein Analogventil anstelle von Digitalventilen, die Regelung erfolgt über die Stromstärke und nicht über die Einschaltdauer.The slide valves according to Fig. 4> 5 and 6 are just for the application in anti-lock braking systems, there are other decisive advantages. First of all, the one already mentioned is continuous due to the magnetic current Variable, flow proportional pressure difference between the brake control valve or master cylinder and wheel brake cylinder. Since it is a 3/2-way valve, you only need one per control loop. the Pressure constant phase, which in 3/2 seat valves by the "ticking" had to be achieved, poses no problem with gate valves valve according to the invention gives more freedom in choosing the cheapest Rule philosophy and creates, among other things, the goal suspension for a steady Regulation, whereby the pressure decrease, pressure constant and pressure increase phases are no longer sharply separated from each other, but rather a pressure curve oscillating gently around the ideal value is achieved by continuously querying the controlled variable in a time grid and the Coil current of the electromagnet corresponding to the permissible hatred exceeding deviation changed with falling or rising tendency will. It is an analog valve instead of digital valves, the regulation takes place via the current strength and not via the Duty cycle.
Die Flankensteilheit ( -r£ ) ist bei den Ventilen nach Fig. 4, 5 und 6 nicht wie bei einem.Sitzventil vorgegeben sondern variabel, der Druckabfall A ρ wird nicht überfahren, da der vom Bremssteuerventil (Hauptzylinder) eingesteuerte Druck mit maßgebend ist.The slope (-r £) is in the valves according to FIGS. 4, 5 and 6 not specified as with a seat valve but variable, the pressure drop A ρ is not exceeded because the brake control valve (master cylinder) controlled pressure is decisive.
Da die Kolben bzw. Schieber in der Normalstellung hydraulisch ausgeglichen sind, müssen beim Einschalten nur die Reibungskräfte und die geringe Federvorspannung überwunden werden, was geringe Ansprechzeiten ergibt. Die Schieberventile verbinden den Vorteil eines geringen Durchflußwiderstandes mit der Möglichkeit einer feinfühligen Dosierung, sie können also unmittelbar in die Bremsleitung eingebaut werden.Because the pistons or slides are hydraulically balanced in the normal position only the frictional forces and the low spring preload have to be overcome when switching on, resulting in short response times results. The slide valves combine the advantage of a low flow resistance with the possibility of sensitive metering, so they can be built directly into the brake line.
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Claims (16)
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