WO2002051683A1 - Ventilanordnung, insbesondere für schlupfgeregelte kraftfahrzeug-bremsanlagen - Google Patents

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Definitions

  • Valve arrangement in particular for slip-controlled motor vehicle brake systems
  • the invention relates to a valve arrangement, in particular for slip-controlled motor vehicle brake systems, according to the preamble of patent claim 1.
  • valve arrangement consisting of a parallel connection of a ball check valve to a further electromagnetically controllable valve closing element.
  • This valve arrangement has the disadvantage that a high back pressure and a flow cross section limiting the flow rate are effective in the area of the ball check valve due to the selected construction.
  • the ball check valve is located in the area of the housing edges, which may also have an undesirable influence on the flow behavior and on the operational safety of the ball check valve.
  • the design uses predominantly massive, complex to manufacture housing parts.
  • FIG. 1 shows the overall view of a valve arrangement in cross section, with a two-part valve receiving body inserted from below into the opening of the valve housing,
  • Fig. 2 shows the overall view of a valve assembly in cross section, with a two-part valve receiving body inserted from above into the opening of the valve housing, with a suitable projection on the valve housing for securing the valve closing member in the valve receiving body against falling out.
  • valve housing 1 shows a valve arrangement for use in a slip-controlled motor vehicle brake system, with a first valve closing element 4, which is designed as a hydraulically controllable ball check valve, and with a further valve closing element, which can be controlled by means of a magnet armature 15 and a magnet coil 16 3, which, like the first valve closing member 4, in a valve receiving bore 2 of the valve housing 1 is arranged. Both valve closing elements 3, 4 in the valve housing 1 can thus be switched independently of one another in terms of their effectiveness.
  • the hydraulically actuated ball check valve is part of a unit formed from a first and a second valve receiving body 5, 6, which is provided with a first pressure medium passage 7 arranged centrally in the second valve receiving body 6, which can be closed by means of the second valve closing element 3.
  • first pressure medium passage 7 there is a further, second pressure medium passage 8 in the second valve receiving body 6, which can be closed and also released by the first valve closing element 4 already described at the beginning.
  • the outside diameter of the first valve receiving body 5 is adapted to the inside diameter of the second valve receiving body 6 in such a way that the first valve receiving body 5 is inserted into the second valve receiving body 6 without play, preferably by means of a press connection, so that the first valve closing member 4 attaches to a bore 10 in the second pressure medium passage 8 or on the first valve support body 5 can support.
  • the second pressure medium passage 8 branches according to the arrow representation along the outer surface of the first valve receptacle body 5 in the direction of its end and outer surface, so that pressure medium in the open state of the valve closing member 4 in the pressure medium passage 8 partly through an opening 9 in the end surface of the valve holder body 5 and partly along the lateral surface of the first valve receiving body 5 delimiting the second pressure medium passage 8 flows.
  • the first valve receptacle 5 consists of a sleeve formed into a pot, which is made from strip steel in the deep-drawing process and is then hardened in the area of the surface acted upon by the first valve closing member 4.
  • the second valve receiving body 6 consists of against a solid, preferably metallic turned part, the first pressure medium passage 7 arranged centrally in it is designed as a stepped bore which is expanded in a funnel shape, the first step portion 13 of which merges into the expanded second step portion 14 of the second pressure medium passage 8 arranged parallel to the first pressure medium passage 7, so that a Pressure medium connection of both pressure medium passages 7.8 comes about.
  • the depth of the second step section 14 is selected to be greater than the depth of the first step section 13 for receiving and functioning the first valve closing member 4 between the two valve receiving bodies 5, 6 and for internal channel branching between the first and second pressure medium passages 7, 8.
  • first valve closing member 4 It has proven particularly useful for the first valve closing member 4 to use a steel ball which is inserted into the expanded second step section 14 and is securely positioned in the second valve holder body 6 due to the mechanically rigid rounding of the first valve receiving body 5 inserted into the first step section 13.
  • the first valve receiving body 5 is additionally secured by a plate filter 11 inserted into the valve receiving bore from below, so that falling out of the first valve receiving body 5 and the first valve closing member 4 from the valve arrangement is avoided.
  • valve housing 1 is a solenoid valve which is open when de-energized in the basic position, the valve housing 1 of which is designed, for example, in a cartridge design and is caulked in a block-shaped carrier of a slip-controlled brake system.
  • valve arrangement according to FIG. 2 has a mounting direction that is both opposite to that of FIG. 1 and also fixation of the second valve receiving body 6 in the valve receiving bore 2, for which purpose it is supported on a step of the valve housing 1.
  • the spherical valve closing member 4 always moves depending on a hydraulic differential pressure either upwards in the closing direction against the bore step 10 acting as a conical sealing seat or downwards against the curved shoulder of the cup-shaped valve receiving body 5, as a result of which the valve closing member 4 as a result of the generous opening cross sections in the step section 13, 14 can be flowed around with little loss.
  • the valve arrangement presented on the basis of FIGS. 1 and 2 has the advantage that the pressure medium flow via the first valve closing element 4 is not only sensibly branched in the direction of the first and second stage sections 13, 14, but also at the same time a larger flow cross-section in the region of the valve at the lowest dynamic pressure flow around the ball check valve is created so that, for example, in the pressure relief valve shown in FIG. 2, the valve seat in the valve receiving body 6, which carries the valve closing member 3, can be reduced.
  • a further, significant contribution to minimizing the edge stress in the valve receiving bodies 1, 2 results from the pot-shaped, rigid support contour between the pot base and the pot rim, on which the first valve closing member 4 is supported, since in the present embodiment the ball check valve is open strikes the bulge region, which is favorable in terms of strength, on the first valve receiving body 5. Wear in the form of edge wear is consequently efficiently prevented by the geometry of the first valve receiving body 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung dessen erster Ventilaufnahmekörpers (5) an den Innendurchmesser eines zweiten Ventilaufnahmekörpers (6) derart angepasst ist, dass der erste Ventilaufnahmekörper (5) spielfrei im zweiten Ven-tilaufnahmekörper (6) so weit eingefügt ist, dass sich das erste Ventilschließglied (4) entweder an einer Bohrungsstufe (10) eines zweiten Druckmitteldurchlasses (8) oder am ersten Ventilaufnahmekörper (5) abstützt.

Description

Ventilanordnung, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 42 30 393 AI ist bereits eine Ventilanordnung bekannt geworden, bestehend aus einer Parallelschaltung eines Kugelrückschlagventils zu einem weiteren elektromagnetisch .ansteuerbaren Ventilschließglied. Diese Ventilanordnung hat den Nachteil, dass durch die gewählte Konstruktion ein hoher Staudruck und ein die Durchflussrate begrenzender Strömungsquerschnitt im Bereich des Kugelrückschlagventils wirksam ist. Ferner befindet sich das Kugelrückschlagventil im Bereich von Gehäusekanten, die unter Umständen gleichfalls einen unerwünschten Einfluss auf das Strömungsverhalten und auf die Betriebssicherheit des Kugelrückschlagventils nehmen. Die Konstruktion greift auf überwiegend massive, aufwendig herzustellende Gehäuseteile zurück.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden, um insbesondere einen möglichst geringen Staudruck am Kugelrückschlagventil und eine reduzierte Beanspruchung der Ab- stützflächen für das Kugelrückschlagventil zu erzielen, wobei unter Berücksichtigung der genannten Kriterien ein möglichst großer Durchlass im Bereich des Kugelrückschlagven- tils gewährleistet werden soll.
Diese Aufgabe wird für eine Ventilanordnung der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 2 erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Gesamtansicht einer Ventilanordnung im Querschnitt, mit einem von unten in die Öffnung des Ventilgehäuses eingesetzten zweiteiligen Ventilaufnahmekorper,
Fig. 2 die Gesamtansicht einer Ventilanordnung im Querschnitt, mit einem von oben in die Öffnung des Ventilgehäuses eingesetzten zweiteiligen Ventilaufnahmekorper, mit einem geeigneten Vorsprung am Ventilgehäuse zur Sicherung des Ventilschließgliedes im Ventilaufnahmekorper gegen ein Herausfallen.
In erheblich vergrößerter Darstellung ist in Fig. 1 eine Ventilanordnung zur Verwendung für eine schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlage gezeigt, mit einem ersten Ventilschließglied 4, das als hydraulisch ansteuerbares Kugelrückschlagventil ausgebildet ist, sowie mit einem weiteren, mittels eines Magnetankers 15 und einer Magnetspule 16 steuerbaren Ventilschließglied 3, das ebenso wie das erste Ventilschließglied 4 in einer Ventilaufnahmebohrung 2 des Ventil- gehäuses 1 angeordnet ist. Beide Ventilschließglieder 3,4 im Ventilgehäuse 1 sind somit wirkungsmäßig unabhängig voneinander schaltbar. Das hydraulisch betätigbare Kugelrückschlagventil ist Bestandteil einer aus einem ersten sowie einem zweiten Ventilaufnahmekorper 5, 6 gebildeten Baueinheit, die mit einem mittig im zweiten Ventilaufnahmekorper 6 angeordneten ersten Druckmitteldurchlass 7 versehen ist, der mittels des zweiten Ventilschließgliedes 3 verschließbar ist. Neben dem ersten Druckmitteldurchlass 7 befindet sich im zweiten Ventilaufnahmekorper 6 ein weiterer, zweiter Druckmitteldurchlass 8, der durch das bereits eingangs beschriebene erste Ventilschließglied 4 verschließ- als auch freigebbar ist. Der Außendurchmesser des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 ist an den Innendurchmesser des zweiten Ventilaufnahmekorpers 6 derart angepasst, dass der erste Ventilaufnahmekorper 5 spielfrei, vorzugsweise mittels einer Pressverbindung in den zweiten Ventilaufnahmekorper 6 eingefügt ist, so dass sich das erste Ventilschließglied 4 an einer Bohrungsstufe 10 im zweiten Druckmitteldurchlass 8 oder am ersten Ventilaufnahmekorper 5 abstützen kann. Der zweite Druckmitteldurchlass 8 verzweigt sich entsprechend der Pfeildarstellung entlang der Außenfläche des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 in Richtung dessen Stirn- und Mantelfläche, so dass Druckmittel im geöffneten Zustand des Ventilschließgliedes 4 im Druckmitteldurchlass 8 teilweise durch eine Öffnung 9 in der Stirnfläche des Ventilaufnahmekorpers 5 und teilweise entlang der den zweiten Druckmitteldurchlass 8 begrenzenden Mantelfläche des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 strömt. Der erste Ventilaufnahmekorper 5 besteht aus einer zu einem Topf geformten Hülse, die aus Bandstahl im Tiefziehverfahren hergestellt und anschließend im Bereich der vom ersten Ventilschließglied 4 beaufschlagten Fläche gehärtet ist. Der zweite Ventilaufnahmekorper 6 besteht hin- gegen aus einem massiven, vorzugsweise metallischen Drehteil, dessen mittig darin angeordneter erster Druckmitteldurchlass 7 als trichterförmig nach unten erweiterte Stufenbohrung ausgeführt ist, deren erster Stufenabschnitt 13 in den erweiterten zweiten Stufenabschnitt 14 des parallel zum ersten Druckmitteldurchlass 7 angeordneten zweiten Druckmitteldurchlass 8 übergeht, so dass eine Druckmittelverbindung beider Druckmitteldurchlässe 7,8 zustande kommt. Zur Aufnahme und Funktion des ersten Ventilschließgliedes 4 zwischen den beiden Ventilaufnahmekörpern 5,6 als auch zur internen Kanalverzweigung zwischen dem ersten und zweiten Druckmitteldurchlass 7, 8 ist die Tiefe des zweiten Stufenabschnitts 14 größer als die Tiefe des ersten Stufenabschnitts 13 gewählt. Besonders bewährt hat sich für das erste Ventilschließglied 4 die Verwendung einer Stahlkugel, die in den erweiterten zweiten Stufenabschnitt 14 eingelegt und von der mechanisch steifen Rundung des in den ersten Stufenabschnitt 13 eingefügten ersten Ventilaufnahmekorper 5 im zweiten Ventilaufnahmekorper 6 sicher positioniert ist. Der erste Ventilaufnahmekorper 5 ist von einem in die Ventilaufnahmebohrung von unten eingesetzten Plattenfilter 11 zusätzlich gesichert, so dass ein Herausfallen des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 und des ersten Ventilschließgliedes 4 aus -der Ventilanordnung vermieden ist.
In der gewählten Darstellung nach Fig. 1 handelt es sich um ein in Grundstellung stromlos offen geschaltetes Elektromagnetventil, dessen Ventilgehäuse 1 beispielhaft in Patronenbauweise ausgeführt und in einem blockförmigen Träger einer schlupfgeregelten Bremsanlage verstemmt ist.
Die Fig. 2 zeigt abweichend von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ein gleichfalls stromlos in Grundstellung of- fen geschaltetes Elektromagnetventil, in das zusätzlich eine Überdruckventilfunktion integriert ist, die durch ein federbelastetes Ventilschließglied 3 realisiert wird, das sich abhängig von einem definierten hydraulischen Öffnungsdruck relativ zur Position des Magnetankers bewegen kann, um bei Bedarf losgelöst von der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers 15 den ersten Druckmitteldurchlass 7 im zweiten Ventilaufnahmekorper 6 freizugeben. Der Aufbau der aus dem ersten und zweiten Ventilaufnahmekorper 5, 6 und dem darin integrierten ersten Ventilschließglied 4, als auch die Anordnung der Druckmitteldurchlässe 7, 8, entsprechen grundsätzlich dem eingangs erwähnten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Als wesentlicher Unterschied hingegen weist die Ventilanordnung nach Fig. 2 jedoch eine sowohl gegenüber Fig. 1 umgekehrte Montagerichtung als auch Fixierung des zweiten Ventilaufnahmekorpers 6 in der Ventilaufnahmebohrung 2 auf, wozu sich dieser an einer Stufe des Ventilgehäuses 1 abstützt. In einem Axialabstand zu den unteren Stirnflächen beider Ventilaufnahmekorper 5, 6 befindet sich unterhalb der Ventilgehäusestufe ein Vorsprung 12 am Ventilgehäuse 1, der den ersten Ventilaufnahmekorper 5 so weit überdeckt, dass -bei einem unbeabsichtigten Lösen des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 dieser nur um den kleinen Axialabstand nach unten aus dem zweiten Ventilaufnahmekorper 6 herausrutschen kann, so dass die Funktionssicherheit des zwischen den beiden Ventilaufnahmekörpern 5,6 angeordneten ersten Ventilschließgliedes 4 immer gewährleistet bleibt. In solch einem Zustand wäre eine hinreichende Strömungsverbindung mit dem zweiten Druckmitteldurchlaß 8 über die Öffnung 9 gewährleistet, während der zweite Druckmitteldurchlass 8 unterhalb des Kugelrückschlagventils infolge des abgesenkten ersten Ventilaufnahmekorpers 5 in Richtung des Plattenfilters 11 ausnahmsweise versperrt wäre.
Grundsätzlich bewegt sich das kugelförmige Ventilschließglied 4 immer in Abhängigkeit eines hydraulischen Differenzdrucks entweder im Schließsinn nach oben gegen die als Kegeldichtsitz wirksame Bohrungsstufe 10 oder im Öffnungssinn nach unten gegen die gewölbte Schulter des topfförmigen Ventilaufnahmekorpers 5, wodurch das Ventilschließglied 4 infolge der großzügigen Öffnungsquerschnitte in den Stufenabschnitt 13, 14 verlustarm umströmt werden kann.
Die anhand den Fig. 1 und 2 vorgestellte Ventilanordnung hat den Vorteil, dass der Druckmittelstrom über das erste Ventilschließglied 4 nicht nur in Richtung des ersten und zweiten Stufenabschnitts 13,14 sinnvollerweise verzweigt wird, sondern auch gleichzeitig bei geringstem Staudruck ein größerer Durchflussquerschnitt im Bereich des umströmten Kugelrückschlagventils geschaffen wird, so dass beispielhaft bei dem nach Fig. 2 geschilderten Überdruckventil der Ventilsitz im Ventilaufnahmekorper 6, der das Ventilschließglied 3 trägt, verkleinert werden kann.
Dies führt ferner zu dem Vorteil, dass die Kraft der zwischen dem Magnetanker 15 und dem Stößelabschnitt am Ventilschließglied 3 angeordneten Feder erheblich reduziert werden kann, so dass sich zwangsläufig auch die Belastung des dem ersten Druckmitteldurchlass 7 zugeordneten Ventilsitzes verringert, was wiederum zu einem reduzierten Verschleiß des Ventilsitzes führt.
Auch die Beanspruchung der den Magnetanker 15 umschließenden Ventilhülse beim Auftreffen des Magnetankers 15 auf den Ven- tilhülsendom verringert sich erheblich, da nunmehr auch die zwischen dem Magnetanker 15 und dem Magnetkern 17 eingespannte Rückstellfeder schwächer ausgelegt werden kann, so dass der Auftreffimpuls an der Ventilhülse nach Abbruch der elektromagnetischen Erregung minimiert ist.
Einen weiteren, erheblichen Beitrag zur Minimierung der Kantenbeanspruchung in den Ventilaufnahmekörpern 1, 2 ergibt sich durch die topfförmig nach oben gewölbte steife Stützkontur zwischen dem Topfboden und dem Topfrand, an der sich das erste Ventilschließglied 4 abstützt, da in vorliegender Ausführungsform das Kugelrückschlagventil jeweils- auf den festigkeitsmäßig günstigen Wölbungsbereich am ersten Ventilaufnahmekorper 5 anschlägt. Verschleiß in Form von Kantenabnutzung wird folglich durch die Geometrie des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 effizient verhindert.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Tatsache, dass durch die dezentrale Anordnung des ersten Ventilschließgliedes 4 im zweiten Stufenabschnitt 14 jeweils vom Kugelrückschlagventil eine asymetrische Belastung auf den ersten Ventilaufnahmekorper 5 ausgeübt wird, die allenfalls zu einem zusätzlichen vorteilhaften Verklemmen des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 im zweiten Ventilaufnahmekorper 6 führt, so dass im Betrieb des Kugelrückschlagventils die Einpresskraft am Ventilaufnahmekorper 5 von einer Klemmkraft zusätzlich überlagert wird, die eine weitere Sicherheit gegenüber einem Lösevorgang des ersten Ventilaufnahmekorpers 5 aus dem zweiten Ventilaufnahmekorper 6 darstellt. Bezugszeichenϊiste
1 Ventilgehäuse
2 Ventilaufnahmebohrung
3 Zweites Ventilschließglied
4 Erstes Ventilschließglied
5 Erster Ventilaufnahmekorper
6 Zweiter Ventilaufnahmekorper
7 Erster Druckmitteldurchlass
8 Zweiter Druckmitteldurchlass
9 Öffnung
10 Bohrungsstufe
11 Plattenfilter
12 Vorsprung
13 Erster Stufenabschnitt
14 Zweiter Stufenabschnitt
15 Magnetanker
16 Magnetspule
17 Magnetkern

Claims

Patentansprüche
1. Ventilanordnung, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem ersten Ventilschließglied, das als hydraulisch ansteuerbares Rückschlagventil ausgebildet ist, sowie mit einem weiteren mittels Magnetanker und Magnetspule elektromagnetisch steuerbaren Ventilschließglied, das in einer das erste Ventilschließglied aufweisenden Ventilaufnahmebohrung des die Ventilanordnung aufnehmenden Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei beide Ventilschließglieder im Ventilgehäuse wirkungsmäßig unabhängig voneinander schaltbar sind, mit einem ersten sowie einem zweiten zu einer Baueinheit zusammengefassten Ventilaufnahmekorper, mit einem ersten, mittigen Druckmitteldurchlass im zweiten Ventilaufnahmekorper, der mittels des zweiten Ventilschließgliedes verschließbar ist und mit einem neben dem ersten Druckmitteldurchlass im zweiten Ventilaufnahmekorper angeordneten zweiten Druckmitteldurchlass, der durch das erste Ventilschließglied verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des ersten Ventilaufnahmekorpers (5) an den Innendurchmesser des zweiten Ventilaufnahmekorpers (6) de"rart an- gepasst ist, dass der erste Ventilaufnahmekorper (5) spielfrei im zweiten Ventilaufnahmekorper (6) so weit eingefügt ist, dass sich das erste Ventilschließglied (4) entweder an einer Bohrungsstufe (10) im zweiten Druckmitteldurchlass (8) oder am ersten Ventilaufnahmekorper (5) abstützt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmitteldurchlass (8) entlang der Außenfläche des ersten Ventilaufnahmekorpers (5) in Richtung der Stirn- und Mantelfläche des ersten Ventilaufnahmekorpers (5) verzweigt ist, um Druckmittel im Druckmitteldurchlass (8) teilweise durch eine zentrale Öffnung (9) im ersten Ventilaufnahmekorper (5) und teilweise entlang einem den zweiten Druckmitteldurchlass (8) begrenzenden dezentralen Wandabschnitt des ersten Ventilaufnahmekorpers (5) zu führen.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilaufnahmekorper (5) aus einer zu einem Topf geformten Hülse besteht, die vorzugsweise aus Bandstahl im Tiefziehverfahren hergestellt ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilaufnahmekorper (6) aus einem vorzugsweise metallischen Drehteil besteht, dessen mittiger erster Druckmitteldurchlass (7) als Stufenbohrung ausgeführt ist, deren erweiterter erster Stufenabschnitt (13) den erweiterten zweiten Stufenabschnitt (14) des parallel zum ersten Druckmitteldurchlass (7) angeordneten zweiten Druckmitteldurchlass (8) überschneidet.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des ersten Ventilschließgliedes
(4) und zur internen Druckmittelverzweigung des ersten mit dem zweiten Druckmitteldurchlass (7,8) die Tiefe des zweiten Stufenabschnitts (14) größer als die Tiefe des ersten Stufenabschnitts (13) gewählt ist.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil- schließglied (4) vorzugsweise eine Stahlkugel ist, die in den erweiterten zweiten Stufenabschnitt (14) des zweiten Ventilaufnahmekorpers (6) eingelegt und vom in den ersten Stufenabschnitt (13) eingefügten ersten Ventilaufnahmekorper (5) im zweiten Ventilaufnahmekorper (6) gehalten ist.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilaufnahmekorper (5) als Fixiersicherung im zweiten Ventilaufnahmekorper (6) von einem Vorsprung (12) des Ventilgehäuses (1) oder von einem im Ventilgehäuse (1) angeordneten Plattenfilter (12) überdeckt ist.
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