DE3543882A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des von einem Hauptbremszylinder zu einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs übertragenen Bremsfluid­ drucks, mit einer Magnetspule und einem durch die Magnet­ kraft der Magnetspule gegen Federkraft verschiebbaren Anker, an dem ein Ventilverschlußstück befestigt ist, mit einem ersten Anschluß für den Hauptbremszylinder und einem zweiten Anschluß für die Radbremse, wobei eine Verbindung des ersten und zweiten Anschlusses in einer ersten Stellung des Ventilverschlußstücks freige­ geben und in einer zweiten Stellung des Ventilverschluß­ stücks unterbrochen ist.

Ein Magnetventil dieser Art ist in der nicht vorveröf­ fentlichten DE-OS 35 04 562 mit älterem Zeitrang angege­ ben. Seine erste Stellung ist die Grundstellung, in der es den Durchfluß des Druckfluids vom Hauptbrems­ zylinder zur Radbremse freigibt, während es den Durch­ fluß in der zweiten Stellung sperrt. Es wird durch eine Schlupfüberwachungselektronik, wenn diese feststellt, daß das der Radbremse zugeordnete Fahrzeugrad einen kritischen Schlupfwert aufweist, in die Sperrstellung umgeschaltet, so daß die Bremskraft nicht weiter anstei­ gen kann. Ein zweites Magnetventil liegt in einer Ver­ bindungsleitung von derselben Radbremse zu einem druck­ losen Nachlaufbehälter und ist in seiner Grundstellung gesperrt. Wenn der kritische Schlupfwert nach dem Sper­ ren des ersten Magnetventils nicht wieder unterschritten wird, schaltet die Schlupfüberwachungselektronik auch das zweite Magnetventil um, so daß das Druckfluid aus der Radbremse in den Nachlaufbehälter abfließen kann. Dadurch wird der Bremsdruck in der Radbremse abgebaut, so daß der kritische Schlupfwert unterschritten wird.

Die Verwendung zweier Magnetventile, die in der Praxis als Sitzventile ausgebildet sind, ist aufwendig und erfordert eine entsprechend komplizierte Überwachungs­ elektronik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnet­ ventil der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß es bei einfachem Aufbau allein die Funktion der beiden bisher verwendeten Steuerventile übernehmen kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Magnetventil einen dritten unbelasteten Anschluß aufweist, daß eine Verbindung vom zweiten Anschluß zum dritten Anschluß in der ersten und zweiten Stellung des Ventilverschlußstücks unterbrochen und in einer dritten Stellung des Ventilverschlußstücks freigegeben ist, daß eine Verbindung vom ersten Anschluß zum dritten Anschluß in allen Ventilverschlußstückstellungen unter­ brochen ist und daß die Verbindung vom ersten zum zwei­ ten Anschluß in der dritten Stellung des Ventilverschluß­ stücks unterbrochen ist.

Bei dieser Ausbildung übernimmt nur ein Magnetventil die Funktion der beiden bisher verwendeten Magnetven­ tile. Entsprechend verringert sich der Aufwand an Ven­ tilen praktisch um die Hälfte. Auch die Schlupfüberwa­ chungselektronik läßt sich vereinfachen, da sie nur die halbe Anzahl der Steuerausgänge aufzuweisen braucht.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß das Ventilverschluß­ stück ein Ventilschieber in Form einer Stange mit drei aufeinanderfolgenden, relativ zueinander abgestuften Abschnitten ist, daß die Querschnitte des ersten und dritten Stangenabschnitts untereinander gleich und grö­ ßer als der des zweiten Stangenabschnitts ausgebildet sind, daß die Stange in einer abgestuften Bohrung des Ventilgehäuses verschiebbar gelagert ist, die fünf auf­ einanderfolgende Bohrungsabschnitte mit abwechselnd unterschiedlichem Querschnitt aufweist, daß der erste, dritte und fünfte Bohrungsabschnitt den gleichen Quer­ schnitt wie der erste Stangenabschnitt und der zweite und vierte Bohrungsabschnitt einen größeren Querschnitt als der erste Bohrungsabschnitt aufweisen, daß der erste Stangenabschnitt länger als der zweite Bohrungsabschnitt ist, daß der erste Anschluß mit dem vierten Bohrungs­ abschnitt, der zweite Anschluß mit dem zweiten Bohrungs­ abschnitt und der dritte Anschluß mit dem ersten Boh­ rungsabschnitt durchgehend verbunden ist, daß die Stange gegen den fünften Bohrungsabschnitt abgedichtet ist und daß der erste Stangenabschnitt in der ersten Stel­ lung zum dritten Anschluß hin abgedichtet ist.

Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß der Ventilschieber vom Fluiddruck entlastet und seine Funktion allein vom Verhältnis der Magnetkraft zur Federkraft bestimmt ist.

Ferner kann die Abdichtung zum dritten Anschluß hin als Sitzdichtung für ein freies Ende des ersten Stangen­ abschnitts oder als Berührungsdichtung ausgebildet sein. Eine solche Dichtung hat eine hohe Dichtwirkung, so daß in der Ruhestellung des Magnetventils, also bei statischer Bremsbetätigung, ohne daß ein Schlupf auf­ tritt, keine Leckverluste auftreten, die zur Verlänge­ rung des Bremspedalweges führen würden.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Teil einer hydraulischen Brems­ anlage für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungs­ gemäßen Magnetventil und

Fig. 2 einen abgewandelten Teil des Magnetventils nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 ein hydraulischer Hauptbremszylin­ der mit Kraftverstärker bezeichnet, der über ein Brems­ pedal 2 betätigbar ist. Der Ausgangsfluiddruck wird über eine Rohrleitung 3, ein Magnetventil 4, in Abhängig­ keit von dessen Stellung, und eine Rohrleitung 5 in einen Bremszylinder einer Radbremse 6 geleitet. Von der Rohrleitung 3 können Abzweigungen über weitere, nicht dargestellte Magnetventile, die dem Magnetventil 4 entsprechen, zu weiteren nicht dargestellten Radbremsen des Kraftfahrzeugs führen.

Das Magnetventil 4 hat ein Gehäuse 7 mit Deckel 8 je­ weils aus magnetischem Material. Im Gehäuse 7 ist eine Magnetspule 9 in einem Spulenträger 10 aus nichtmagne­ tischem Material angeordnet. Innerhalb des Spulenträgers 10 befindet sich eine Hülse 11 aus nichtmagnetischem Material. Ferner ist im Gehäuse 7 und in der Hülse 11 ein Anker 12 aus magnetischem Material gegen die Kraft einer Feder 13 durch die Kraft der Magnetspule 9 axial verschiebbar gelagert. Der Verschiebeweg des Ankers 12 ist einerseits durch den Boden des Gehäuses 7 und ande­ rerseits durch eine weitere in der Hülse 11 angeordnete Hülse 14 aus magnetischem Material begrenzt, wobei der Anker 12 in der dargestellten Ruhelage mit einem außen konischen Endabschnitt 15 in einen innen konischen End­ abschnitt 16 der Hülse 14 ragt, so daß ein Luftspalt zwischen beiden Endabschnitten 15 und 16 verbleibt.

Die Feder 13 stützt sich einerseits am Anker 12 und andererseits über einen Endflansch einer Führungshülse 17 am Deckel 8 ab.

In einer koaxialen Bohrung des Ankers 12 ist eine Stange 18 befestigt, die das Verschlußstück des Magnetventils in Form eines Ventilschiebers bildet. Der eine aus dem Anker 12 herausragende Endteil der Stange 18 ist in der Führungshülse 17 und der andere aus dem Anker 12 herausragende Endteil in einer den Boden des Gehäuses 4 axial durchsetzenden abgestuften Bohrung 19 verschieb­ bar geführt.

Die Bohrung 19 hat fünf aufeinanderfolgende Bohrungs­ abschnitte 21, 22, 23, 24 und 25. Der erste Bohrungs­ abschnitt 21, der dritte Bohrungsabschnitt 23 und der fünfte Bohrungsabschnitt 25 haben den gleichen Quer­ schnitt bzw. gleichen Durchmesser, während der zweite Bohrungsabschnitt 22 und der vierte Bohrungsabschnitt 24 einen etwas größeren Querschnitt bzw. Durchmesser aufweisen. Der in der abgestuften Bohrung 19 gelagerte Teil der Stange 18 hat drei aufeinanderfolgende, relativ zueinander im Querschnitt abgestufte Abschnitte 31, 32 und 33. Der erste Stangenabschnitt 31 ist länger als der erste Bohrungsabschnitt 21 und länger als der zweite Bohrungsabschnitt 22, hat jedoch den gleichen Querschnitt wie die Bohrungsabschnitte 21 und 23. Der zweite Stangenabschnitt 32 ist länger als der dritte Bohrungsabschnitt 23 und hat einen kleineren Querschnitt als der dritte Bohrungsabschnitt 23. Der dritte Stangen­ abschnitt 33 hat den gleichen Querschnitt wie der fünf­ te Bohrungsabschnitt 25.

Die Rohrleitung 3 ist mit einem ersten Anschluß 41, die Rohrleitung 5 mit einem zweiten Anschluß 42 und ein dritter Anschluß 43 des Magnetventils über eine Rohrleitung 44 mit einem drucklosen Nachlaufbehälter 45 verbunden. Der erste Anschluß 41 ist ferner über einen Kanal 46 mit dem Bohrungsabschnitt 24, der An­ schluß 42 über einen Kanal 47 mit dem Bohrungsabschnitt 22 und der Anschluß 43 über eine Bohrung 48 in einer Sitzdichtung 49 mit dem ersten Bohrungsabschnitt 21 verbunden.

Der dritte Stangenabschnitt 33 ist gegen den Bohrungs­ abschnitt 25 bzw. den Anker 12 durch eine Radialdich­ tung 50 abgedichtet, während die Sitzdichtung 49 den ersten Bohrungsabschnitt 21 zum Behälter 45 hin abdich­ tet, wenn das freie Ende des ersten Stangenabschnitts 31 in einer konischen Erweiterung der Öffnung der Boh­ rung 48 aufsitzt.

In der dargestellten Grundstellung des Magnetventils 4 besteht eine offene hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 1 und der Radbremse 6, während die Verbindung zwischen der Radbremse 6 und dem Nach­ laufbehälter 45 gesperrt ist. Die Betätigung des Brems­ pedals 2 führt daher zu einer Abbremsung des Fahrzeugs durch die Radbremse 6.

Wenn der Bremsdruck so stark gesteigert wird, daß eine nichtdargestellte Schlupfüberwachungselektronik einen Schlupf des abgebremsten Rades feststellt, dann schaltet die Schlupfüberwachungselektronik den Stromfluß durch die Magnetspule 9 ein. Der Ventilschieber 18 wird darauf­ hin durch die Kraft der eingeschalteten Magnetspule 9 gegen die Kraft der Druckfeder 13 verschoben, so daß der erste Stangenabschnitt 31 während einer ersten Weg­ strecke bis in den dritten Bohrungsabschnitt 23 gezogen wird, aber weiterhin mit seinem freien Ende in dem er­ sten Bohrungsabschnitt 21 verbleibt. Nach dieser ersten Wegstrecke ist mithin auch die Verbindung vom Hauptbrems­ zylinder 1 zur Radbremse 6 unterbrochen, während die Verbindung von der Radbremse 6 zum Nachlaufbehälter 45 weiterhin unterbrochen bleibt. Über eine zweite sich anschließende Wegstrecke des Ventilschiebers 18 bleiben beide Verbindungen geschlossen, so daß auch der von der Radbremse 6 ausgeübte Bremsdruck während dieser zweiten Wegstrecke konstant bleibt.

Wenn die Schlupfelektronik weiterhin einen Schlupf fest­ stellt, erhöht sie den Erregerstrom der Magnetspule 9 weiter, so daß der Ventilschieber 18 weiter (nach links in Fig. 1) bis in eine dritte Stellung verschoben wird, in der die Verbindung vom Hauptbremszylinder 1 zur Rad­ bremse 6 weiterhin durch den Stangenabschnitt 31 ge­ sperrt ist, um einen Kurzschluß zwischen Hauptbremszylin­ der 1 und Nachlaufbehälter 45 zu verhindern, aber die Verbindung zwischen Radbremse 6 und Nachlaufbehälter 45 freigegeben ist. Der in der Radbremse 6 herrschende Fluiddruck kann mithin zum Nachlaufbehälter 45 abgebaut werden, so daß auch der Schlupf mit Sicherheit aufhört. Der Fluiddruckabbau ist beendet, wenn der Erregerstrom der Magnetspule 9 unterbrochen und der Ventilschieber 18 wieder durch die Kraft der Feder 13 in seine darge­ stellte Ruhelage zurückgeschoben wird.

Die dritte Stellung des Ventilschiebers 18 wird durch die Anlage der konischen Außenfläche des Endabschnitts 15 des Ankers 12 an der konischen Innenfläche des End­ abschnitts 16 der Hülse 14 bestimmt, wobei die Anlage aufgrund der Konizität der beiden Flächen sanft erfolgt. Aufgrund der gleichgroßen Querschnittsflächen der Ab­ schnitte 31 und 33 des Ventilschiebers 18 ist der Ventil­ schieber druckentlastet und seine Verschiebung allein vom Verhältnis der Magnetkraft zur Federkraft bestimmt. Die Sitzdichtung 49 bewirkt, daß in der dargestellten ersten Stellung des Magnetventils 4 bzw. des Ventilschiebers 18, also bei statischer Bremsbetätigung ohne Eingriff der Schlupfüberwachungselektronik, keine unerwünschten Leckverluste auftreten und der Weg des Bremspedals 2 nicht verlängert wird.

Die Sitzdichtung 49 kann als metallische Dichtung ausge­ führt sein. Es ist aber auch möglich, sie als elastische Berührungsdichtung 49′ oder Schiebedichtung mit kurzem Schließweg gemäß der Abwandlung nach Fig. 2 auszubilden, wobei die Dichtung 49′ durch eine eingescherte Siche­ rungsscheibe 51 in ihrer Einbaulage gehalten wird. Im übrigen entspricht das Magnetventil nach Fig. 2 dem des Magnetventils 4 nach Fig. 1.

Claims (4)

1. Magnetventil zur Steuerung des von einem Hauptbrems­ zylinder zu einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs übertragenen Bremsfluiddrucks, mit einer Magnetspule und einem durch die Magnetkraft der Magnetspule gegen Federkraft verschiebbaren Anker, an dem ein Ventilver­ schlußstück befestigt ist, mit einem ersten Anschluß für den Hauptbremszylinder und einem zweiten Anschluß für die Radbremse, wobei eine Verbindung des ersten und zweiten Anschlusses in einer ersten Stellung des Ventilverschlußstücks freigegeben und in einer zweiten Stellung des Ventilverschlußstücks unterbro­ chen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetven­ til (4) einen dritten unbelasteten Anschluß (43) aufweist, daß eine Verbindung vom zweiten Anschluß (42) zum dritten Anschluß (43) in der ersten und zweiten Stellung des Ventilverschlußstücks (18) un­ terbrochen und in einer dritten Stellung des Ventil­ verschlußstücks (18) freigegeben ist, daß eine Ver­ bindung vom ersten Anschluß (41) zum dritten Anschluß (43) in allen Ventilverschlußstückstellungen unter­ brochen ist und daß die Verbindung vom ersten (41) zum zweiten Anschluß (42) in der dritten Stellung des Ventilverschlußstücks (18) unterbrochen ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (18) ein Ventilschieber in Form einer Stange mit drei aufeinanderfolgenden, relativ zueinander abgestuften Abschnitten (31-33) ist, daß die Querschnitte des ersten und dritten Stangenabschnitts (31; 33) untereinander gleich und größer als der des zweiten Stangenabschnitts (32) ausgebildet sind, daß die Stange (18) in einer abge­ stuften Bohrung (19) des Ventilgehäuses (7) verschieb­ bar gelagert ist, die fünf aufeinanderfolgende Boh­ rungsabschnitte (21-25) mit abwechselnd unterschiedli­ chem Querschnitt aufweist, daß der erste, dritte und fünfte Bohrungsabschnitt (21, 23, 25) den gleichen Querschnitt wie der erste Stangenabschnitt (31) und der zweite und vierte Bohrungsabschnitt (22, 24) einen größeren Querschnitt als der erste Bohrungs­ abschnitt (21) aufweisen, daß der erste Stangenab­ schnitt (31) länger als der zweite Bohrungsabschnitt (22) ist, daß der erste Anschluß (41) mit dem vier­ ten Bohrungsabschnitt (24), der zweite Anschluß (42) mit dem zweiten Bohrungsabschnitt (22) und der dritte Anschluß (43) mit dem ersten Bohrungsabschnitt (21) durchgehend verbunden ist, daß die Stange (18) gegen den fünften Bohrungsabschnitt (25) abgedichtet ist und daß der erste Stangenabschnitt (31) in der ersten Stellung zum dritten Anschluß (43) hin abgedichtet ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zum dritten Anschluß hin als Sitz­ dichtung (49) für ein freies Ende des ersten Stangen­ abschnitts (31) ausgebildet ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zum dritten Anschluß als Berüh­ rungsdichtung (49′) ausgebildet ist.