DE4330325C2 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ven­ til, insbesondere für eine hydraulische Bremsanlage mit einer Blockierschutzeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach der Gattung des Hauptanspruches.

Durch die Druckschrift DE 40 30 963 A1 ist bereits ein elektro­ magnetisch betätigbares Ventil mit einer Drosselstelle bekannt, das einen einen Ventilsitz aufweisenden Ventilsitzkörper sowie ein gegenüber dem Ventilsitz bewegbares Ventilschließglied hat. Bei die­ sem elektromagnetisch betätigbaren Ventil kann die Einstellung des Ankerhubes nur mit Schwierigkeiten vorgenommen werden, da eine Dros­ selscheibe mit einer sehr kleinen, die Drosselstelle bildenden Dros­ selbohrung die Verwendung eines Meßwerkzeuges mit einem Taststift erschwert, der zum Angriff am Ventilschließglied durch eine Strö­ mungsbohrung des Ventilsitzkörpers eingeführt werden muß.

Durch die Druckschrift DE 42 02 389 A1 ist ein weiteres Ventil mit einer Drossel bekannt, zur Verwendung insbesondere in einer Blockierschutzeinrichtung einer hydraulischen Kraftfahrzeugbrems­ anlage. Hierbei besteht die Drossel wenigstens aus einem Drosselkörper und in einer in dessen Längsachse ausgerichteter Drosselstelle, die als Drosselbohrung ausgebildet ist. Der Drosselkörper hat einen mit einer zy­ lindrischen Ausnehmung versehenen Abschnitt, mit dem er nach Art einer Kap­ pe über ein auslassseitiges Ende einer Gehäusehülse des Ventils steckbar ist. Der Drosselkörper ist teuer und beansprucht in nachteiliger Weise Ein­ bauraum.

Vom Stand der Technik ausgehend stellte sich die Aufgabe, in preisgünstiger und raumsparender Weise eine Drossel auszubilden und anzuordnen und bei­ spielsweise zusätzlich die Möglichkeit zu schaffen, unter Verwendung eines einen Taststift aufweisenden Messwerkzeugs den Ankerhub einstellen zu kön­ nen.

Vorteile der Erfindung

Das Ventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass es ohne einen teueren aufsteckbaren Drosselkörper des Standes der Technik auskommt infolge der Übertragung der Drosselfunktion auf die ohnehin vorhandene Durchgangsöffnung und demzufolge beim Einbauen den An­ spruch auf Einbauraum vermindert. Dies führt zur Verbilligung und geringe­ rem Gewicht beispielsweise von Blockierschutzeinrichtungen von hydrauli­ schen Kraftfahrzeugbremsanlagen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist angegeben, wie die Wirkung einer seither separat ausgebildeten Drossel übernehmenden Durchgangsöffnung herstellbar ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Schaltbild einer hydraulischen Bremsanlage mit elektromagne­ tisch betätigbaren Ventilen und Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein sol­ ches erfindungsgemäßes Ventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte hydraulische Bremsan­ lage 10 mit einer Blockierschutzeinrichtung für Kraftfahrzeuge weist einen pedalbetätigbaren Hauptbremszylinder 11 mit einem Druckmit­ tel-Vorratsbehälter 12 auf. Ein erster Bremskreis I ist z. B. Rad­ bremszylindern 13, 14 nicht angetriebener Fahrzeugräder, z. B. den Vorderrädern des Fahrzeuges, zugeordnet. An einen zweiten Brems­ kreis II sind beispielsweise Radbremszylinder 15, 16 angetriebener Fahrzeugräder, z. B. der Hinterräder des Fahrzeuges, angeschlossen. Die Bremsanlage 10 weist somit eine sogenannte TT-Bremskreisauftei­ lung auf. Der Bremskreis I ist nachfolgend näher erläutert:
Der erste Bremskreis I hat eine von dem Hauptbremszylinder 11 aus­ gehende, zu dem Radbremszylinder 13 führende erste Bremsleitung 19. Von dieser Bremsleitung 19 zweigt eine zweite Bremsleitung 20 zu dem Radbremszylinder 14 dieses Bremskreises I ab. Den Radbremszylin­ dern 13, 14 ist jeweils eine Ventilanordnung 21 bzw. 22 für die Bremsdruckmodulation zugeordnet. Die Ventilanordnungen 21, 22 be­ sitzen je ein in der entsprechenden Bremsleitung 19, 20 angeordnetes Einlaßventil 23. Dieses ist als elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil mit einer federbetätigten Durchlaßstellung 23a und einer elektromagnetisch schaltbaren Sperrstellung 23b ausgebildet. Parallel zu jedem Einlaßventil 23 ist jeweils eine Bypassleitung 24 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 25 vorgesehen. Das je­ weilige Rückschlagventil 25 hat eine Durchlaßrichtung von dem ent­ sprechenden Radbremszylinder 13, 14 zum Hauptbremszylinder 11 hin und ermöglicht ein Rückströmen des Druckmittels, sofern der rad­ bremszylinderseitige Druck den hauptbremszylinderseitigen Druck um einen charakteristischen Druckwert des Rückschlagventils 25 über­ schreitet.

Zwischen dem jeweiligen Einlaßventil 23 und den Radbremszylin­ dern 13, 14 geht von den zugeordneten Bremsleitungen 19. 20 eine verzweigte Rückführleitung 28 aus. In dem jeweiligen Rückführlei­ tungszweig 29 bzw. 30 ist jeweils ein Auslaßventil 31 der Ventilan­ ordnungen 21, 22 für die Bremsdruckmodulation angeordnet. Die Aus­ laßventile 31 sind als elekromagnetisch betätigbare 2/2-Wege-Ventile ausgebildet. Sie weisen eine federbetätigte Sperrstellung 31a und eine elektromagnetisch schaltbare Durchlaßstellung 31b mit Drossel­ wirkung auf. Die Drosselwirkung verlangsamt im Betrieb der Blockierschutzeinrichtung den Druckabbau in den Radbremszylindern 13, 14, so daß die Regelqualität der Blockierschutzeinrichtung ver­ bessert wird. Eine Variierung der Drosselwirkung der Auslaßventile 31 in ihrer Durchlaßstellung 31b ermöglicht eine Anpassung an einen geforderten Druckabbaugradienten in den Radbremszylindern 13, 14. Parallel zu den Auslaßventilen 31 ist in jeweils einer Bypassleitung 32 ein Rückschlagventil 33 mit Durchlaßrichtung zum jeweiligen Rad­ bremszylinder 13, 14 hin angeordnet.

Die Rückführleitung 28 führt zu der Saugseite einer Hochdruck­ pumpe 36. Zwischen der Saugseite der Hochdruckpumpe 36 und den Aus­ laßventilen 31 der Ventilanordnungen 21, 22 ist eine Speicherkammer 37 zur Aufnahme von den Radbremszylindern 13, 14 entnommenem Druck­ mittel an die Rückführleitung 28 angeschlossen. Druckseitig geht von der Hochdruckpumpe 36 eine Förderleitung 38 für Druckmittel aus, welche zwischen der Ventilanordnung 21 und dem Hauptbremszylinder 11 an die erste Bremsleitung 19 angeschlossen ist.

Die zwischen dem Hauptbremszylinder 11 und den Radbremszylindern 13 bis 16 angeordneten Elemente der hydraulischen Bremsanlage 10 sind Teil einer Blockierschutz- und Antriebsschlupfregeleinrichtung 41. Zu dieser Einrichtung 41 gehören ein elektronisches Steuergerät 42 sowie den einzelnen Fahrzeugrädern zugeordnete Raddrehzahlsenso­ ren 43. Das Steuergerät 42 vermag Signale der Raddrehzahlsensoren 43 auszuwerten und in Schaltsignale für die elektrischen Baugruppen der Bremsanlage 10 umzusetzen. Dabei ist im Bremskreis I Blockierschutz­ regelbetrieb an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern und im nicht beschriebenen Bremskreis II Blockierschutz- und Antriebsschlupfre­ gelbetrieb an den angetriebenen Fahrzeugrädern möglich.

In der Fig. 2 ist ein elektromagnetisch betätigbares Auslaßventil 31 der Ventilanordnungen 21, 22 zur Bremsdruckmodulation in dem je­ weiligen Radbremszylinder 13, 14 dargestellt. Das Auslaßventil 31 hat eine rohrartig langgestreckte Gehäusehülse 50 mit einer kon­ zentrisch zu einer Ventillängsachse 52 verlaufenden Längsbohrung 54. An dem einen Ende 51 der Gehäusehülse 50 ist ein Gehäusebauteil, das als Ventilsitzkörper 56 bezeichnet ist, in axialer Richtung zum Bei­ spiel vollständig in die Längsbohrung 54 eingeschoben. Der Ventil­ sitzkörper 56 ist beispielsweise in die Längsbohrung 54 der Gehäuse­ hülse 50 eingepreßt und in axialer Richtung durch einen an dem Ende 51 der Gehäusehülse 50 ausgebildeten, in radialer Richtung nach in­ nen umgebördelten Halterand 58 gehalten. Der z. B. rohrförmige Ven­ tilsitzkörper 56 hat an seinem dem Halterand 58 abgewandten Ende eine obere Stirnseite 60, die beispielsweise konzentrisch zu der Ventillängsachse 52 einen festen Ventilsitz 62 aufweist. Ausgehend von dem festen Ventilsitz 62 erstreckt sich in dem Ventilsitzkörper 56 konzentrisch zu der Ventillängsachse 52 eine durchgehende, ge­ stufte Strömungsbohrung 64, die den Ventilsitz 62 an der oberen Stirnseite 60 mit einer der oberen Stirnseite 60 abgewandten unteren Stirnseite 66 des Ventilsitzteils 56 verbindet und ein Strömen des Druckmittels von dem Ventilsitz 62 zu der unteren Stirnseite 66 bzw. in umgekehrter Richtung ermöglicht. Mit dem festen Ventilsitz 62 des rohrförmigen Ventilsitzkörpers 56 wirkt ein beispielsweise kugelför­ miges Ventilschließglied 68 zusammen, das mit einem zylindrischen Anker 70 z. B. unmittelbar verbunden ist. Der Ventilsitz 62 und das Ventilschließglied 68 bilden dabei ein Sitzventil. Der Anker 70 ist in der Längsbohrung 54 der langgestreckten Gehäusehülse 50 gleitbar gelagert.

Der Anker 70 weist an seinem dem Ventilsitzkörper 56 abgewandten En­ de eine sich beispielsweise konzentrisch zu der Ventillängsachse 52 erstreckende Sacklochbohrung 72 auf, in der eine Rückstellfeder 74 angeordnet ist. Mit ihrem einen Ende stützt sich die Rückstellfeder 74 an einem Boden 73 der Sacklochbohrung 72 und mit ihrem anderen Ende an einer unteren Stirnseite 75 eines zumindest teilweise an dem dem Ventilsitzkörper 56 abgewandten Ende der Gehäusehülse 50 in die Längsbohrung 54 ragenden Innenpols 80 ab. Die Rückstellfeder 74 ist bestrebt, den Anker 70 mit dem Ventilschließglied 68 in Richtung des festen Ventilsitzes 62 zu bewegen und so das Sitzventil zu schlie­ ßen. Der Anker 70 und der Innenpol 80 sind zumindest teilweise in axialer Richtung von einer Magnetspule 76 umgeben. Die Magnetspule 76 weist einen Spulenkörper 77 mit elektrischen Anschlußsteckern 78 sowie eine Kunststoffspulenumspritzung 79 auf. Ein topfförmiger Ge­ häusemantel 81 umgreift in axialer Richtung z. B. die Magnetspule 76 mit einem Zylinderteil 82 vollständig und ein dem Ventilsitzkörper 56 zugewandt an die Magnetspule 76 angrenzend angeordnetes Gehäuse­ flanschteil 84 teilweise. Der topfförmige Gehäusemantel 81 ist an seinem dem Ventilsitzteil 56 zugewandten unteren Ende 86 z. B. mit­ tels einer Bördelverbindung 87 mit einem in radialer Richtung nach außen weisenden Verbindungsflansch 88 des Gehäuseflanschteils 84 verbunden, wobei der Gehäusemantel 81 an seinem Ende 86 einen ver­ größerten Durchmesser aufweist.

Das Auslaßventil 31 ist beispielsweise in einer Aufnahmebohrung 90 einer Ventilaufnahme 91, z. B. eines Ventilblocks oder eines Hydro­ aggregates angeordnet, wobei der Gehäusemantel 81 mit den elektri­ schen Anschlußsteckern 78 in axialer Richtung zumindest teilweise aus der Aufnahmebohrung 90 herausragt. Mit einer dem Ventilsitzkör­ per 56 zugewandten Anlagestirnseite 93 des Gehäuseflanschteils 84 liegt das Auslaßventil 31 an einem Halteabsatz 94 der gestuften Auf­ nahmebohrung 90 an.

Die Aufnahmebohrung 90 weist an einem oberen Ende 95, an dem das Auslaßventil 31 in axialer Richtung aus der Ventilaufnahme 91 her­ ausragt, eine in radialer Richtung nach innen weisende Querschnitts­ verringerung 97 auf. In die Aufnahmebohrung 90 ist ausgehend von diesem oberen Ende 95 ein Haltering 98 in radialer Richtung zwischen das Zylinderteil 82 des Gehäusemantels 81 und die Wandung der Auf­ nahmebohrung 90 eingepreßt, der sich in Richtung der Ventillängs­ achse 52 zumindest im Bereich der Querschnittsverringerung 97 der Aufnahmebohrung 90 und des einen vergrößerten Durchmesser aufweisen­ den unteren Endes 86 des Gehäusemantels 81 erstreckt und der eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Auslaßventil 31 und der Aufnahmebohrung 90 der Ventilaufnahme 91 bildet.

An ihrem der Querschnittsverringerung 97 abgewandten Ende weist die gestufte Aufnahmebohrung 90 einen Strömungsabschnitt 100 auf, der mit der Strömungsbohrung 64 des Ventilsitzkörpers 56 in Verbindung steht und einen hauptbremszylinderseitigen Abschnitt eines Rückführ­ leitungszweiges 29, 30 bildet. Die Wandung der Gehäusehülse 50 ist in axialer Richtung im Bereich zwischen dem Gehäuseflanschteil 84 und dem Ventilsitzkörper 56 von einer Durchgangsöffnung 102 durch­ brochen. An dem Umfang der Gehäusehülse 50 ist ein die Durchgangs­ öffnung 102 mit einem Filtersieb überdeckendes ringförmiges Filter­ element 103 angeordnet, das zur Filtrierung des Druckmittels dient. In axialer Richtung zwischen einer dem Gehäuseflanschteil 84 zuge­ wandten oberen Stirnseite 105 des Filterelementes 103 und dem Ge­ häuseflanschteil 84 ist an dem Umfang der Gehäusehülse 50 ein oberer Dichtring 104 angeordnet, der dicht an dem Umfang der Gehäusehülse 50 und an der Wandung der Aufnahmebohrung 90 anliegt.

In der Ventilaufnahme 91 ist z. B. senkrecht zu der Ventillängs­ achse 52 verlaufend ein Strömungskanal 106 ausgebildet, der im Be­ reich der Durchgangsöffnung 102 der Gehäusehülse 50 mit der Auf­ nahmebohrung 90 der Ventilaufnahme 91 in Verbindung steht, einen radbremszylinderseitigen Abschnitt des Rückführleitungszweiges 29 bzw. 30 bildet und der radbremszylinderseitigen Zufuhr des Druckmit­ tels in das Auslaßventil 31 dient.

In axialer Richtung zwischen dem Filterelement 103 und der oberen Stirnseite 114 eines Stützringes 115 ist an dem Umfang der Gehäuse­ hülse 50 ein unterer Dichtring 116 angeordnet, der sich in axialer Richtung an der oberen Stirnseite 114 abstützt und der dicht an dem Umfang der Gehäusehülse 50 und an der Wandung der Aufnahmebohrung 90 der Ventilaufnahme 91 anliegt. Der Stützring 115 für den unteren Dichtring 116 ist axial fixiert von einer Stufe 117 der Aufnahmeboh­ rung 90.

In erfindungsgemäßer Weise bilden die Gehäusehülse 50 und die in sie eingearbeitete Durchgangsöffnung 102 eine Drossel. Dabei kann die Durchgangsöffnung 102 beispielsweise als eine Drosselbohrung mit einem Durchmesser von wenigen Zehntel Millimeter, z. B. von 0,3 mm, ausgebildete sein. Zur Herstellung der drosselnden Durchgangsöffnung 102 kann anstelle eines sich drehenden Bohrers auch ein Stanzwerk­ zeug verwendet werden. Alternativ kann die drosselnde Durchgangsöff­ nung per Laserstrahl oder durch chemisches und/oder elektrisches Erodieren hergestellt werden.

Der Hub des Ventilschließgliedes 68 und damit des Ankers 70 wird mittels eines Längenmeßwerkzeuges eingestellt. Hierzu wird ein ge­ strichelt angedeuteter Taststift 130 vor der Montage des Auslaßven­ tils 31 in die Aufnahmebohrung 90 der Ventilaufnahme 91 von unten in die Strömungsbohrung 64 des Ventilsitzkörpers 56 eingeführt und zum Angriff an dem Ventilschließglied 68 gebracht. Durch Verschieben des Innenpols 80 in der Längsbohrung 54 der Gehäusehülse 50 in Richtung der Ventillängsachse 52 wird nun der Ankerhub eingestellt. Abschlie­ ßend wird der Innenpol 80 mit der Gehäusehülse 50 beispielsweise mittels einer Schweißung fest verbunden. Das fertig montierte und eingestellte Auslaßventil 31 wird nun in die Aufnahmebohrung 90 der Ventilaufnahme 91 geschoben. So wird auf einfache Art und Weise die Einstellung des Ankerhubes an dem der Magnetspule 76 abgewandten Ende des Auslaßventils 31 ermöglicht.

Bei der Bremsdruckmodulation, während der in Phasen für Druckabbau das Auslaßventil 31 in seine Durchlaßstellung 31b geschaltet und demzufolge das Ventilschließglied 68 von seinem Ventilsitz 62 abge­ hoben ist, strömt Druckmittel durch den Strömungskanal 106 der Ven­ tilaufnahme 91 und die Durchgangsöffnung 102 in die Längsbohrung 54 der Gehäusehülse 50 und von dort durch den Ventilsitz 62 und durch die Strömungsbohrung 64 des Ventilsitzkörpers 56 unter Überwindung der von der Durchlaßöffnung 102 erzeugten Drosselwirkung in den Strömungsabschnitt 100 der Aufnahmebohrung 90 zur Hochdruckpumpe 36 bzw. zur Speicherkammer 37. Dabei verhindern die Dichtringe 104, 116 einen Austritt von Druckmittel aus der Aufnahmebohrung 90 der Ven­ tilaufnahme 91 und ein Umgehen der drosselnden Durchlaßöffnung 102. Während bei geöffnetem Auslaßventil 31 die Durchlaßöffnung 102 durchströmt wird und dabei als Drossel wirkt, herrschen innerhalb und stromabwärts der Gehäusehülse 50 niedrigere Drücke als der zwi­ schen den Dichtringen 104 und 116 wirkende Druck. Deshalb ist zumin­ dest zeitweise der Haltering 98 weniger beansprucht als bei dem­ jenigen Auslaßventil mit axial angebauter Drossel, von dem bei der Erfindung ausgegangen wurde.

Befindet sich das Auslaßventil 31 in seiner Sperrstellung 31a, so kann das Druckmittel das Auslaßventil nicht durchströmen. Das in der Bypassleitung 32 angeordnete Rückschlagventil 33 ermöglicht es, daß das Druckmittel unter Überwindung eines charakteristischen, vorgege­ benen Öffnungsdruckes des Rückschlagventils 33 in umgekehrter Rich­ tung, also von der Hochdruckpumpe 36 bzw. der Speicherkammer 37 in Richtung der Radbremszylinder 13, 14 strömen kann.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für eine eine Blockierschutzeinrichtung aufweisende hydraulische Kraftfahrzeug­ bremsanlage, mit einer rohrartigen Gehäusehülse, mit einem in der Gehäusehülse angeordneten und eine Strömungsbohrung sowie einen Ventilsitz aufweisenden Ventilsitzkörper, mit einem relativ zum Ventilsitz bewegbaren, mittels eines Ankers und einer Magnetspule betätigbaren Ventilschließglied, mit wenigstens einem die Gehäuse­ hülse umschließenden Dichtring und mit einer benachbart zu dem Dichtring in die Gehäusehülse eingearbeiteten Durchgangsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusehülse (50) und deren Durchgangsöffnung (102) als Drossel ausgebildet sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ gangsöffnung (102) als rundes Loch gebohrt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ gangsöffnung (102) gestanzt ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ gangsöffnung (102) per Laserstrahl hergestellt ist.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ gangsöffnung (102) durch Erodieren hergestellt ist.