DE4313384A1 - Magnetventil - Google Patents
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Description
Diese Erfindung betrifft ein Magnetventil, welches bei
spielsweise in einem Fahrzeug zur Überwachung des Brems
flüssigkeitsdruckes durch Öffnen oder Schließen der ver
schiedenen Bremsleitungen verwendet werden kann.
Diese Art von Magnetventil findet bei Fahrzeugen Verwen
dung, die mit einer Bremsblockierschutzeinrichtung
(ABS) oder einer Schlupfregelungseinrichtung ausgestat
tet sind: Zu diesem Zweck ist das Magnetventil in einen
Ventilblock eingebaut, welcher aus mehreren normaler
weise geöffneten und mehreren normalerweise geschlosse
nen Magnetventilen, einer Hydraulikpumpe und einer
Druckkammer besteht. Fig. 11 zeigt ein normalerweise ge
schlossenes Magnetventil in einem Ventilblock.
Bei dieser Ausführung wird ein Aufbaublock b verwendet,
auf welchem mehrere Magnetventile a angebracht sind.
Auf einer Seite des erwähnten Aufbaublocks b sind meh
rere Gehäuseausnehmungen c unterschiedlicher Durchmes
ser entlang der Ausnehmung in regelmäßigen Abständen
eingebohrt, wobei Bremsverbindungsleitungen, welche
durch den Aufbaublock b gebohrt sind, zwischen den Ge
häuseausnehmungen bestehen.
Das Magnetventil a besteht aus einer Erregerspule d,
einem Gehäuse e, in welchem sich die erwähnte Erreger
spule d befindet, sowie einem in der Mitte des Gehäuses
e angebrachten Kolben h. Der Ventilsitz l ist in der
Mitte am Boden des Gehäuses e angebracht. Der Kolben h
dient als ein Wahlventil, welches aus einem an der Spit
ze des Wahlventils angebrachten Ventilteller i sowie
dem erwähnten Ventilsitz l besteht.
Wird die Spule d nicht erregt, dann verbleibt der Ven
tilteller i im Ventilsitz l mittels einer Kraft der
zwischen Kolben h und Jochring in zusammengedrückten
Feder n, wodurch der Durchgang zwischen Öffnung j und
Öffnung k gesperrt wird. Wird die Spule d erregt, dann
wirkt eine Kraft in Richtung des Zusammendrückens der
Feder n (siehe Pfeil) auf den Kolben h, wodurch der
Ventilteller i vom Ventilsitz l getrennt und der Durch
gang zwischen den beiden Öffnungen j und k frei gemacht
wird.
Die Dichtungen f und g sind um den unteren Bereich des
Gehäuses e herum angebracht und sorgen für eine luft
dichte Abdichtung des Magnetventils a im unteren Aus
sparungsbereich der Gehäuseausnehmung c.
Bei einem Magnetventil a dieser Art wirkt der Druck in
Richtung Abheben des Magnetventils aus der Gehäuseaus
nehmung c, sofern an der Öffnung k bei geschlossener
Ventilvorrichtung Druck erzeugt wird. Diese Separations
kraft wird durch den folgenden Vorgang erzeugt:
Bezeichnet man den dem Druck ausgesetzten Bereich der
Dichtung f als A1, den dem Druck ausgesetzten Bereich
der Dichtung g als A2 und den auf die Öffnung k wirken
den Druck als P, dann ist die Kraft, die auf die Dich
tung f wirkt, das Produkt des Bereiches Al multipli
ziert mit dem Druck P (A1×P), und die Kraft, die auf
die Dichtung g wirkt, ist das Produkt des Bereiches A2
multipliziert mit dem Druck P (A2×P).
Dementsprechend wird eine Separationskraft erzeugt, die
gleich der Differenz zwischen den beiden Kräften
[(A1×P)-(A2×P)] ist. Diese Separationskraft
steigt proportional mit der Differenz zwischen den dem
Druck ausgesetzten Bereichen der Dichtung f bzw. der
Dichtung g.
Eine Stahlplatte oder eine andere sehr feste Druckplat
te o ist an der Außenseite des Jochrings m angebracht
und drückt gegen das Ventil a, um der durch diesen
Druck erzeugten Kraft in der Achsenrichtung (Axial
kraft) standzuhalten.
Konventionelle Magnetventile des oben beschriebenen
Typs besitzen die folgende Problematik:
Das Gehäuse e des Magnetventils a muß sehr widerstands
fähig sein, damit es der durch den Druck erzeugten
Axialkraft standhalten kann.
Je stärker der in dem Magnetventil a erzeugte Höchst
druck ist, desto dicker muß die Druckplatte o sein, wo
durch der Ventilblock größer und schwerer wird.
Das Gehäuse e der Erregerspule d sowie die Druckplatte
o werden sich, wie widerstandsfähig sie auch gebaut
sind, infolge der Axialkraft mit ziemlicher Sicherheit
bis zu einem gewissen Grade verformen. Selbst die ge
ringfügigste Deformierung der Druckplatte o hat einen
Verbrauch von Hydraulikflüssigkeit zur Folge. Diese Er
scheinung zieht Probleme nach sich, wenn das Magnetven
til a als ein Bremselement verwendet wird, da dies den
Weg des Bremspedals verlängert.
Zur Verringerung der Axialkraft könnten die dem Druck
ausgesetzten Bereiche der Dichtung f und g kleiner ge
macht werden, aber dieser Flächenverringerung sind Gren
zen gesetzt, die von dem Verhältnis dieser Dichtungen
zu den im Innern des Magnetventils befindlichen Kompo
nenten sowie von Festigkeitsüberlegungen abhängig sind.
Da alle Magnetventile auf derselben Seitenfläche des
Aufbaublocks eingebaut sind, müssen die Außenmaße des
erwähnten Aufbaublocks um so größer und das Gewicht um
so schwerer sein, desto höher die Anzahl der eingebau
ten Magnetventile ist, wodurch der Einbau des Ventil
blocks in einen engen Raum erschwert wird.
Für jedes Magnetventil muß eine Gehäuseausnehmung, eine
Druckkammer und eine Verbindungsleitung eingerichtet
werden, wodurch bei der Herstellung des Aufbaublocks
viele Schritte notwendig werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Magnet
ventil bereitzustellen, bei welchem die bei einem An
stieg des Innendrucks in der Druckkammer erzeugten, in
entgegengesetzte Achsenrichtungen wirkenden Kräfte aus
geglichen werden, wodurch diese sich gegenseitig aufhe
ben und dabei die nichtbeweglichen Elemente des Magnet
ventils zu vereinfachen, eine massive Deformierung des
Magnetventils zu verhindern, damit eine Verschwendung
des Druckmittels vermieden wird, und damit die Herstel
lung des Magnetventilgehäuses aus einem weniger wider
standsfähigen Material zu ermöglichen, die Herstellung
der Gehäuseausnehmung im Aufbaublock zu vereinfachen,
das Magnetventil kleiner und leichter zu machen und die
Anzahl der zur Herstellung erforderlichen Schritte zu
reduzieren, und so den Aufbaublock, welcher den Ventil
block enthält, kleiner und leichter zu gestalten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein erfin
dungsgemäßes Mehrzweckventil bereitzustellen, welches
als ein Schaltventil, ein Druckregulierventil, ein Wege
ventil, ein Drucküberwachungsventil sowie als eine an
dere Art von Druckventil Verwendung findet und eine ent
weder mit einer Eintritts- oder einer Austrittsöffnung
verbundene Druckkammer zu schaffen, welche von zwei Ma
gnetventilen im gleichen Gehäuse gemeinsam benutzt
wird, wobei jedes Magnetventil mit einer Öffnung des an
deren Typs verbunden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Ma
gnetventil gemäß den Patentansprüchen vor.
Die Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsbei
spiele und der jeweiligen Betriebsweise erläutert, wo
bei auf die folgenden Abbildungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 stellt ein vollständiges Diagramm des Magnet
ventils entsprechend Beispiel 1 dar,
Fig. 2 stellt ein Querschnittsdiagramm eines norma
lerweise geschlossenen Magnetventils dar,
Fig. 3 stellt ein abstrahierendes Diagramm zur Er
läuterung der Betriebsweise eines Magnet
ventils dar,
Fig. 4 stellt ein weiteres abstrahierendes Diagramm
zur Erläuterung der Betriebsweise eines Ma
gnetventils dar,
Fig. 5 stellt ein Diagramm zur Erläuterung der Be
triebsweise des Magnetventils entsprechend
Beispiel 2 dar,
Fig. 6 stellt ein Diagramm zur Erläuterung der Be
triebsweise des Magnetventils entsprechend
Beispiel 3 dar,
Fig. 7 stellt ein Diagramm eines Magnetventils, das
zum Teil ein Querschnittsdiagramm ist, ent
sprechend Beispiel 5 dar,
Fig. 8 stellt ein abstrahierendes Diagramm zur Er
läuterung der Betriebsweise eines Magnetven
tils dar,
Fig. 9 stellt ein detailliertes Diagramm zur Erläu
terung der Betriebsweise eines Magnetventils
entsprechend Beispiel 6 dar,
Fig. 10 stellt ein Querschnittsdiagramm eines Magnet
ventils entsprechend Beispiel 8 dar,
Fig. 11 stellt ein Querschnittsdiagramm eines her
kömmlichen Magnetventils dar.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wer
den im folgenden mit Bezug auf die Diagramme ausführ
lich beschrieben.
Fig. 1 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung, bei welchem ein normalerweise ge
schlossenes Magnetventil 20 und ein normalerweise geöff
netes Magnetventil 30 in einem Aufbaublock 10 ange
bracht sind. Die grundlegende Bauform der Magnetventile
20 und 30 ist die gleiche, wobei der einzige Unter
schied in der Normalposition des Kolbens besteht. Daher
wird hier nur das normalerweise geschlossene Magnetven
til 20 beschrieben, welches auf der rechten Seite des
Diagramms dargestellt ist. Eine Erklärung zum normaler
weise geöffneten Magnetventil 30 wird weggelassen.
Gehäuseausnehmungen 11 und 12 werden in den Aufbaublock
10 zur Einfügung des jeweiligen Magnetventils 20 bzw.
30 gebohrt. Des weiteren werden Eintrittsöffnungen 11a
und 12a sowie Austrittsöffnungen 11b und 12b zur Verbin
dung und zum Durchgang der Druckverbindungsleitungen in
die Seite der Gehäuseausnehmungen 11 bzw. 12 gebohrt.
Damit die Erzeugung einer zuvor beschriebenen Axial
kraft vermieden wird, muß der Innendurchmesser der Ge
häuseausnehmung 11 und 12 praktisch identisch sein, und
die Öffnungen 11a, 11b, 12a und 12b müssen miteinander
verbunden sein, damit der Durchgang am Seitenbereich
der Gehäuseausnehmung 11 und 12 ermöglicht wird. Luftlö
cher 11c und 12c werden jeweils in den Boden der Gehäu
seausnehmung 11 bzw. 12 gebohrt.
Fig. 2 stellt ein vergrößertes Diagramm des Magnetven
tils 20 dar. Das zylinderförmige Gehäuse 21 ist an
einem Joch 22 angebracht und bildet mit diesem eine Kom
ponente. Ein hervorspringender Rand 27 ist am Fuß des
Gehäuses 21 angebracht. Der Außendurchmesser des Gehäu
ses 21 ist so angefertigt, daß er praktisch identisch
ist mit dem Innendurchmesser der Gehäuseausnehmung 11.
Die mittels eines Durchgangs mit der Eintrittsöffnung
11a einer verbundenen Druckkammer 21a sowie eine mit
tels eines Durchgangs mit der Austrittsöffnung 11b ver
bundene Druckkammer 21b sind jeweils im Innern des Ge
häuses 21 angebracht. Des weiteren besteht über eine
Verbindungsleitung 21c ein Durchgang zwischen den bei
den Druckkammern 21a und 21b. Der Ventilsitz 23 befin
det sich am Endpunkt der Verbindungsleitung 21c auf der
Seite der Druckkammer 21a. Die aus O-Ringen und anderen
Dichtungselementen bestehenden Dichtungen 25a-25c sind
an der Peripherie des Gehäuses 21 an mehreren Stellen
angebracht und sorgen für eine luftdichte Abdichtung im
Bereich der Druckkammern 21a und 21b. Eine Kerneinheit
24 ist mittels eines Kontaktierungsmaterials vor der
Druckkammer 21a im Achsenzentrum des Gehäuses 21 ange
bracht. Auch das Gehäuse 21 ist mittels eines Kontaktie
rungsmaterials am Aufbaublock 10 angebracht.
Bei der Befestigung des Gehäuses 21 können auch andere
herkömmliche Verfahren angewendet werden. So können bei
spielsweise Stifte oder Federn eingefügt und sowohl an
dem Aufbaublock 10 als auch an dem Gehäuse 21 ange
bracht werden. Oder ein Teil der inneren Peripherie der
Gehäuseausnehmung 11 kann mittels Verschraubung mit der
äußeren Peripherie des Gehäuses 21 verbunden werden.
Die Kerneinheit 24 besteht aus einem Anker 24b, einem
Kolben 24c, einem Magnetkern 24d und einer im Innern
der Muffe 24a befindlichen Feder 24e. Eine Ventilvor
richtung, die den Durchgang zwischen den Druckkammern
21a und 21b entweder öffnet oder sperrt, besteht aus
einem an der Spitze des Kolbens 24c angebrachten Ventil
teller 24f und dem Ventilsitz 23. Die Feder 24e wird in
die Richtung erregt, daß die erwähnte Ventilvorrichtung
den Durchgang zwischen den Kammern sperrt.
Eine Erregerspule 28, bei der ein hohler Spulenkörper
umwickelt wurde, ist an der äußeren Peripherie der Muf
fe 24a angebracht und mittels eines Kontaktierungsmate
rials durch einen Jochring 29 am Joch 22 fest ange
bracht. In jeder Druckkammer 21a bzw. 21b befindet sich
ein Filter 26.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Magnetventils
des ersten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Erzeu
gung der Axialkraft während der Druckerzeugung in jeder
Druckkammer 21a und 21b wurde, wenn die Ventilvorrich
tung während des Betriebs des oben beschriebenen Magnet
ventils 20 geschlossen ist, bereits erläutert.
Nun wird der Druck bei einer Flüssigkeitsversorgung
über die Eintrittsöffnung erzeugt: Wie in Fig. 3 und
Fig. 4 dargestellt, ist jede Druckkammer 21a bzw. 21b
an beiden Seiten jeweils durch die Dichtungen 25a-25c
abgedichtet, wobei die dem Druck ausgesetzten Bereiche
(Sa-Sc) jeder Dichtung 25a-25c so angepaßt sind, daß
sie praktisch identisch sind.
Bei der gegebenen Bauform wird nach Fig. 3, wenn der
Innendruck in der mit der Eintrittsöffnung 11a durch
einen Durchgang verbundenen Druckkammer 21a zu steigen
beginnt, eine Axialkraft (Fa) in entgegengesetzte Rich
tungen an beiden Seiten der erwähnten Druckkammer 21a
erzeugt (im Diagramm als nach oben bzw. nach unten wei
send dargestellt). Da die dem Druck ausgesetzten Berei
che (Sa und Sb) der Dichtungen 25a und 25b praktisch
identisch sind, ist jede Axialkraft (Fa), die zu beiden
Seiten der Druckkammer 21a erzeugt wird, ebenfalls prak
tisch identisch. Überdies heben sich die beiden Kräfte
gegenseitig auf, da sie in entgegengesetzte Richtungen
wirken. Deshalb wird eine in lediglich eine Richtung
wirkende Axialkraft nie erzeugt, wie hoch auch immer
der Innendruck in der Druckkammer 21a sein mag, und das
Gehäuse 21 löst sich nicht aus der Gehäuseausnehmung
11, und zwar selbst dann nicht, wenn keine Druckplatte
gegen den oberen Bereich des Gehäuses 21 drückt.
Nun wird der Druck bei einer Flüssigkeitsversorgung
über die Austrittsöffnung erzeugt: Wie in Fig. 4 darge
stellt, wird eine Axialkraft (Fb) in entgegengesetzte
Richtung an jeder Seite der erwähnten Druckkammer 21b
erzeugt, wenn der Innendruck des mit der Austrittsöff
nung 11b durch einen Durchgang verbundenen Druckkammer
21b zu steigen beginnt (im Diagramm als nach oben bzw.
unten weisend dargestellt). Da die dem Druck ausgesetz
ten Bereiche (Sb und Sc) der Dichtungen 25b und 25c
praktisch identisch sind, ist jede Axialkraft (Fb), die
auf beiden Seiten der Druckkammer 21b erzeugt wird,
ebenfalls praktisch identisch. Überdies heben sich die
beiden Kräfte gegenseitig auf, da sie in entgegenge
setzte Richtungen wirken. Deshalb wird eine in ledig
lich eine Richtung wirkende Axialkraft unabhängig von
der Höhe des Innendrucks in der Druckkammer 21b nie er
zeugt, und das Gehäuse 21 löst sich nicht aus der Gehäu
seausnehmung 11, und zwar selbst dann nicht, wenn keine
Druckplatte gegen den oberen Bereich des Gehäuses 21
drückt.
Sollte in vergleichbarer Weise zwischen den beiden Flüs
sigkeitskammern 21a und 21b eine Druckdifferenz entste
hen, dann heben sich die auf jede Druckkammer wirkenden
Axialkräfte gegenseitig auf. Daher wird anders als bei
konventionellen Magnetventilen, weder von der Hoch
druck- zur Niederdruckseite noch in umgekehrter Rich
tung eine Axialkraft erzeugt.
Das Wirkungsprinzip des Magnetventils eines zweiten Aus
führungsbeispiels dieser Erfindung liegt darin, daß die
in entgegengesetzte Richtungen wirkenden Axialkräfte in
jeder Druckkammer gleichmäßig ausgeglichen werden. Da
her kann, wie in Fig. 5 dargestellt, die Gehäuseausneh
mung 11 für jede Druckkammer von unterschiedlichem
Durchmesser sein. Bei dieser Bauform werden Dichtungen
25d und 25e auf jeder Seite der mit der Öffnung 11a
verbundenen Druckkammer 21a in der Achsenrichtung ange
bracht, und Dichtungen 25f-25g werden auf jeder Seite
der mit der Öffnung 11b verbundenen Druckkammer 21b in
der Achsenrichtung angebracht, und die dem Druck ausge
setzten Bereiche zu beiden Seiten der Druckkammer 21a
bzw. 21b sind so angepaßt, daß sie praktisch identisch
sind.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann von den an der
Außenperipherie des Gehäuses 21 angebrachten Dichtungen
25a-25c der O-Ring der Dichtung 25c, welcher dem Boden
der Gehäuseausnehmung 11 am nächsten liegt, durch einen
becherförmigen Dichtungsring ersetzt werden. Dieser be
cherförmige Dichtungsring sorgt dafür, daß die Luft,
die nach Einfügung des Gehäuses 21 im Bodenbereich der
Aussparung der Gehäuseausnehmung 11 gefangen wird, aus
der erwähnten Gehäuseausnehmung ausströmen kann, wo
durch die Notwendigkeit entfällt, entsprechend der Dar
stellung in Fig. 2 einen Luftkanal 11c zu bohren.
Die Beispiele 1-3 erläutern die Bauform und die Be
triebsweise eines 2/2-Wege-Magnetventils, aber dasselbe
Prinzip läßt sich ebenfalls auf ein 2/3-Wege-Magnetven
til oder ein 3/3-Wege-Magnetventil anwenden. Das Druck
mittel kann dabei sowohl pneumatisch als auch hydrau
lisch sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird
mit Bezug auf Fig. 7 und Fig. 8 erläutert.
Fig. 7 zeigt eine Bauform, bei der zwei normalerweise
geschlossene Magnetventile 20 und 20 so im Aufbaublock
10 angebracht sind, daß sie sich gegenüberliegen. Die
Gehäuseausnehmung 11 wird für ein Paar sich gegenüber
liegender Magnetventile 20, 20 in den Aufbaublock 10 ge
bohrt, und zwei Eintrittsöffnungen 11a, 11a und die Aus
trittsöffnung 11b, zur Verbindung und zum Durchgang der
Druckverbindungsleitungen, werden in die Seite der Ge
häuseausnehmung 11 gebohrt. Bei diesem fünften Ausfüh
rungsbeispiel ist es wichtig, daß der Innendurchmesser
der Gehäuseausnehmung 11 über die gesamte Länge hinweg
einheitlich ist, und es muß zum Durchgang eine Verbin
dung zwischen jeder Öffnung 11a, 11a und 11b und der
Seitenfläche der erwähnten Gehäuseausnehmung 11 beste
hen. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist das Gehäuse 21 so
angefertigt, daß es denselben Durchmesser aufweist, wie
die Gehäuseausnehmung 11.
Während in den vorangegangenen Beispielen jedes Magnet
ventil ein eigenes Gehäuse benötigte, wird bei diesem
Ausführungsbeispiel ein einziges Gehäuse 21 für beide
Ventile gemeinsam verwendet. Ein hervorspringender Rand
27, dessen Durchmesser größer ist als die Gehäuseausneh
mung 11, steht von der äußeren Peripherie des einen End
bereichs des Gehäuses 21 hervor, und eine ringförmige
Nut ist am anderen Ende um die äußere Peripherie herum
eingelegt. Das Gehäuse 21 ist mit der Ringnutseite in
das untere Ende der Gehäuseausnehmung 11 eingelegt, wo
bei eine ringförmige Klemme 27b in die Nut 27a einge
schoben ist, welche an der Außenseite der Gehäuseausneh
mung 11 offenliegt.
Bei der Befestigung des Gehäuses 21 können auch andere
konventionelle Verfahren angewendet werden. So können
beispielsweise Stifte oder Federn eingefügt und sowohl
an dem Aufbaublock 10 als auch an dem Gehäuse 21 ange
bracht werden. Oder ein Kontaktierungsmaterial kann so
verwendet werden, daß die Endbereiche des Gehäuses 21
die Kanten das Aufbaublocks 10 bedecken.
Zwei Druckkammern 21a, 21a, die beide mittels eines
Durchgangs mit den jeweiligen Eintrittsöffnungen 11a,
11a und der Austrittsöffnung 11b verbunden sind, und
die Druckkammer 21b, die sich zwischen den beiden Druck
kammern 21a, 21a befindet und mit diesen mittels eines
Durchgangs verbunden ist, sind entlang dem Achsenzen
trum des Gehäuses 21 angebracht. In jeder Druckkammer
21a, 21a und 21b befindet sich ein im Diagramm nicht
dargestellter Filter. Ein Ventilsitz 23 ist am Boden
einer jeden Druckkammer 21a, 21a angebracht. Ringförmi
ge Dichtungen 25a-25d sind an mehreren Stellen um die
äußere Peripherie des Gehäuses 21 herum angebracht und
sorgen für eine feste Abdichtung zwischen dem Gehäuse
21 und der Gehäuseausnehmung 11.
Eine Kerneinheit 24 ist mittels eines Kontaktierungsma
terials an jeder Druckkammer 21a, 21a befestigt, wobei
jede erwähnte Kerneinheit aus einem Anker 24b, einem
Kolben 24c, einem Magnetkern 24d und einer im Innern
der Muffe 24a befindlichen Feder 24e besteht.
Eine Ventilvorrichtung, die den Durchgang zwischen den
Druckkammern 21a, 21a und 21b entweder öffnet oder
sperrt, besteht aus dem an der Spitze des Kolbens 24c
angebrachten Ventilteller 24f und dem Ventilsitz 23.
Die Feder 24e wird in eine solche Richtung erregt, daß
die erwähnte Ventilvorrichtung den Durchgang zwischen
den Druckkammern sperrt. Die Kerneinheit 24 ist mittels
eines Kontaktierungs- oder anderen Bindematerials am
Fuße der Muffe 24a befestigt, welche in das Gehäuse 21
eingefügt ist. Eine Erregerspule 28 ist durch Umwickeln
eines hohlen Spulenkörpers angefertigt, welche um die
äußere Peripherie der Muffe 24a herum angebracht werden
kann, wobei ein Joch 22 mittels einer Harzbindung um
die erwähnte Spule herum angebracht ist und mit dieser
eine Komponente bildet. Der Teil der Muffe 24a, welcher
über das Endstück der Erregerspule 28 hinausragt, ist
mit einem Sicherungsring 24g befestigt, damit er sich
nicht löst.
Nachfolgend wird die Betriebsweise dieses fünften Aus
führungsbeispiels erläutert.
Es wird das Umschalten der Leitungen erklärt: Wie in
Fig. 7 dargestellt ist, wird die Feder 24e, wenn die Er
regerspule 28 nicht erregt wird, in eine solche Rich
tung bewegt, daß der Anker 24b vom Magnetkern 24d ge
trennt wird, wobei der Ventilteller 24f im Ventilsitz
23 verbleibt und dadurch die Leitung zwischen Druckkam
mer 21a und der gemeinsamen Druckkammer 21b gesperrt
wird. Aus diesem Grund wird das von der Versorgungsquel
le über die Eintrittsöffnung 11a beförderte Druckmittel
im Innern der Druckkammer 21a aufgehalten und nicht an
die gemeinsame Druckkammer 21b abgegeben.
Wird die Erregerspule 28 erregt, dann entsteht ein Ma
gnetfeld. Der Anker 24b hält der Federkraft der Feder
24e stand und bewegt sich in eine solche Richtung, daß
er den Magnetkern berührt. Der Ventilteller 24f hebt
sich daraufhin vom Ventilsitz 23 ab, und es entsteht
ein Durchgang in der Leitung zwischen der Druckkammer
21a und der gemeinsamen Druckkammer 21b. In der Folge
erreicht das von der Versorgungsquelle über die Ein
trittsöffnung 11a beförderte Druckmittel die Druckkammer 21a
und wird dann durch die gemeinsame Druckkammer
21b hindurch an die Austrittsöffnung 11b weitergelei
tet.
Wie in Fig. 8 dargestellt ist, wird jede Seite der Kam
mer 21a, 21a und 21b durch eine der Dichtungen 25a-25d
abgedichtet, wobei dies so konstruiert ist, daß der dem
Druck ausgesetzte Bereich (Sa-Sd) einer jeden Dichtung
praktisch gleich ist. Bei dieser Bauform wirkt, wenn
beispielsweise der Innendruck in der oberen Druckkammer
21a zu steigen beginnt, der erwähnte Druck auf die Dich
tungen 25a und 25b, die sich zu beiden Seiten der Druck
kammer 21a befinden. Da die dem Druck ausgesetzten Be
reiche (Sa und Sb) der Dichtungen 25a und 25b praktisch
gleich sind, sind die an beiden Seiten der Druckkammer
21a erzeugten Axialkräfte (F1, F1) ebenfalls gleich. Da
die Kräfte außerdem in entgegengesetzte Richtungen wir
ken, heben sich die beiden Kräfte gegenseitig auf. Da
her wird keine Axialkraft F2 erzeugt, wenn der Innen
druck in der gemeinsamen Druckkammer 21b ansteigen soll
te, da die dem Druck ausgesetzten Bereiche (Sb und Sc)
der Dichtungen 25b und 25c gleich sind. Des weiteren
wird keine Axialkraft erzeugt, wenn der Innendruck in
der Druckkammer 21a abfallen sollte.
Sollte überdies der gleiche Druck oder eine Druckdiffe
renz gleichzeitig in den Druckkammern 21a, 21a und 21b
entstehen, dann werden die Kräfte, die in der Achsen
richtung auf jede Kammer wirken, abgeglichen, und es
entsteht keine Axialkraft.
Fig. 9 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbei
spiel, bei welchem die Gehäuseausnehmung 11 so angefer
tigt ist, daß es von einem nicht einheitlichem Durchmes
ser entlang dessen Dicke ist. Bei der Erläuterung die
ses Beispiels sind die Bauteile, welche schon in den
vorausgegangenen Beispielen verwenden wurden, mit der
selben Referenznummer versehen. Nähere Erklärungen dazu
wurden deshalb weggelassen. Bei der Bauform dieses Aus
führungsbeispiels wird jeweils ein Dichtungspaar 25a-25f
in der Achsenrichtung an jeder Seite der Druckkam
mer 21a, 21a bzw. 21b angebracht, wobei die dem Druck
ausgesetzten Bereiche in der Achsenrichtung zu beiden
Seiten jeder Kammer so angepaßt sind, daß sie praktisch
gleich sind.
Die Ausführungsbeispiele 5 und 6 erläutern die Bauform
und den Betrieb eines 2/2-Wege-Magnetventils. Das Wir
kungsprinzip dieser Erfindung liegt jedoch darin, daß
der Druck für jede Druckkammer ausgeglichen wird und
sich ebenfalls auf ein 2/3-Wege-Magnetventil oder ein
3/3-Wege-Magnetventil anwenden läßt. Das Druckmittel
kann dabei sowohl pneumatisch als auch hydraulisch
sein.
Wie in Fig. 10, einem anderen Ausführungsbeispiel die
ser Erfindung dargestellt ist, wurden zwei Magnetven
tile 20 so installiert, daß sie sich gegenüberliegen
und eine Einheit bilden, wobei zwei Einheiten parallel
miteinander verbunden wurden. Die Anzahl der Magnetven
tile 20 beschränkt sich bei allen Ausführungsbeispielen
nicht auf die im Diagramm dargestellte Anzahl.
Fig. 10 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem
sich zwei normalerweise geschlossene Magnetventile 20,
20 oder zwei normalerweise geöffnete Magnetventile 30,
30 jeweils gegenüberliegen, wobei jedoch ein normaler
weise geschlossenes Ventil mit einem gegenüberliegen
den, normalerweise geöffneten Ventil gekoppelt werden
kann. Die Bauteile und das Wirkungsprinzip des Magnet
ventils 30 sind identisch denen des Magnetventils 20
mit Ausnahme der Kraftwirkungsrichtung des Ankers. Da
her wird eine Erläuterung des Ventils hier weggelassen.
Dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
bezieht sich nicht nur auf die erwähnten Magnetventile
20 und 30, sondern kann ebenfalls für andere Ventile an
gewandt werden, wie beispielsweise jene herkömmlichen
Magnetventile, bei denen bei einem Anstieg des Druck
mittels eine Kraft in der Achsenrichtung erzeugt wird.
Claims (9)
1. Magnetventil (20) aus einer Druckkammer (21a) mit
Durchgang zu einer Eintrittsöffnung (11a), einer
Druckkammer (21b) mit Durchgang zu einer Austritts
öffnung (11b) sowie einer in der Verbindungsleitung
(21c) zwischen den beiden Druckkammern (21a, 21b)
angebrachten elektromagnetisch antreibbaren Ventil
vorrichtung (23, 24f) und einem Gehäuse (21), wel
ches in eine in einen Aufbaublock (10) gebohrte Ge
häuseausnehmung (11) eingefügt ist, bei dem:
das Öffnen oder Schließen der erwähnten Ventil vorrichtung (23, 24f) eine Umschaltung der Verbin dungsleitungen (21c) bewirkt und
jede Druckkammer (21a, 21b) zu beiden Seiten in der Achsenrichtung mit einer Dichtung (25a, 25b, 25c) ausgestattet ist,
der dem Druck ausgesetzte Bereich jeder Dichtung praktisch gleich ist,
und jede Druckkammer (21a, 21b) mittels eines Durchgangs mit einer entsprechenden Eintritts- oder Austrittsöffnung (11a, 11b) verbunden ist.
das Öffnen oder Schließen der erwähnten Ventil vorrichtung (23, 24f) eine Umschaltung der Verbin dungsleitungen (21c) bewirkt und
jede Druckkammer (21a, 21b) zu beiden Seiten in der Achsenrichtung mit einer Dichtung (25a, 25b, 25c) ausgestattet ist,
der dem Druck ausgesetzte Bereich jeder Dichtung praktisch gleich ist,
und jede Druckkammer (21a, 21b) mittels eines Durchgangs mit einer entsprechenden Eintritts- oder Austrittsöffnung (11a, 11b) verbunden ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß ein O-Ring der Dichtung (25c), welche dem
Boden der Gehäuseausnehmung (11) am nächsten liegt,
durch einen becherförmigen Dichtungsring ersetzt
ist.
3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß Dichtungen (25d und 25e) auf jeder Seite
der mit der Eintrittsöffnung (11a) verbundenen
Druckkammer (21a) in der Achsenrichtung angebracht
sind, und Dichtungen (25f und 25g) auf jeder Seite
der mit der Austrittsöffnung (11b) verbundenen
Druckkammer (21b) in der Achsenrichtung angebracht
sind, wobei die dem Druck ausgesetzten Bereiche der
jeweiligen Dichtungen praktisch gleich sind und die
Dichtungen (25a, 25, 25c) durch die Dichtungen
(25d, 25e, 25f, 25b) ersetzt sind.
4. Magnetventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß es als ein 2/3-Wege- oder ein
3/3-Wege-Magnetventil aufgebaut ist.
5. Magnetventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ma
gnetventil zwischen hydraulischen Verbindungsleitun
gen (21b) umschaltet, wobei es aus mindestens zwei,
vorzugsweise einem Paar, gegenüberliegender Magnet
ventile (20, 20) besteht, wobei jede Ventilvorrich
tung (23, 24f) für die Magnetventile (20, 20) in
einem gemeinsamen monolithischen Gehäuse (21) unter
gebracht ist.
6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Magnetventile (20, 20) mit je
einer Druckkammer (21a, 21a), welche mit jeder Ein
trittsöffnung (11a, 11a) des Aufbaublocks (10) ver
bunden ist, sowie mit einer Druckkammer (21b), wel
che mit jeder Austrittsöffnung (11b) des Aufbau
blocks (10) verbunden ist, und einer Ventilvorrich
tung (23, 24f), welche den Durchgang zu den beiden
Arten von Druckkammern (21a, 21a, 21b) öffnet oder
sperrt, ausgestattet sind, wobei eine der so be
schriebenen Druckkammern beiden Magnetventilen ge
meinsam ist.
7. Magnetventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei dem Magnetventil jede Druckkam
mer (21a, 21a, 21b) an beiden Seiten in der Achsen
richtung mit einer Dichtung (25a, 25b, 25c, 25d)
ausgestattet ist, wobei der dem Druck ausgesetzte
Bereich jeder Dichtung (25a, 25b, 25c, 25d) prak
tisch gleich ist, und jede Druckkammer (21a, 21a,
21b) mittels eines Durchgangs mit einer entsprechen
den Eintrittsöffnung (11a, 11a) oder Austrittsöff
nung (11b) verbunden ist.
8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß es als e 2/3-Wege- oder
ein 3/3-Wege-Magnetventil aufgebaut ist.
9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verwende
ten Magnetventile mehr als zwei beträgt.
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