Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des Patentanspruchs.

Es ist schon ein solches Magnetventil bekannt, bei dem das Schließglied aus einer am inneren Teil des Ventilstößels befestigten Kugel besteht (DE 42 34 749 AI) . Ein derartiges Ventil wird in schlupfgeregelten Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen in einer Bremsleitung zwischen einem Hauptbremszylinder und der Druckseite einer in die Bremsleitung fördernden Hochdruckpumpe angeordnet, wie dies in der Druckschrift DE 40 41 506 AI beschrieben ist. Bei seine Schließstellung einnehmendem Magnetventil wird das Sitzventil entgegen der Kraft der Druckbegrenzungsfeder dann in seine Teiloffenstellung überführt, wenn der Pumpendruck den Öffnungsdruck des Ventils überschreitet. Das aus dem Ventilsitz austretende Druckmittel umströmt dann das Schließglied nahezu entlang der gesamten Kugeloberfläche. Aufgrund der Spielpassung zwischen dem inneren und dem äußeren Ventilstδßelteil können durch Strδmungsinstabilitäten an der Kugel hervorgerufene

Schwingungen auftreten, welche im Kraftfahrzeug störende Geräusche verursachen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Formgebung von Ventilsitz, Schließglied und hülsenförmigem Abschnitt des äußeren Ventilstδßelteils sowohl ein definiertes Ablösen der Druckmittelstrδmung an der das Kugelsegment des Schließgliedes begrenzenden Kante als auch in der Teiloffenstellung eine Zwangsführung der Druckmittelströmung in den Spaltraum zwischen dem Schließglied und dem hülsenförmigen Abschnitt erzielt ist, was die üblicherweise instabile Sitzaustrittsstrahlströmung stabilisert, so daß keine wechselnden Impulskräfte auf das Schließglied wirken und damit dieses nicht zu Schwingungen angeregt wird. Das Magnetventil ist daher bei wirksamer Druckbegrenzung geräuscharm, auch wenn die Hochdruckpumpe pulsierend fördert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch angegebenen Magnetventils möglich. Die Maßnahmen kennzeichnen einfache geometrische Verhältnisse, welche den Fertigungsaufwand für ein solches Magnetventil niedrig halten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Magnetventil, Figuren 2 und 3 Strόmungsverläufe im in Figur 1 mit X bezeichneten

Sitzventilbereich des seine Offenstellung (Figur 2) und seine teiloffene Stellung (Figur 3) einnehmenden Ventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Figur 1 dargestellte Magnetventil 10 mit Druckbegrenzung ist zur Verwendung in schlupfgeregelten Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen vorgesehen. Das Magnetventil 10 weist ein zur Aufnahme in einem nicht dargestellten Ventilblock bestimmtes Ventilgehäuse 11 auf, welches mit einer Jochscheibe 12 fest verbunden ist. Das Ventilgehäuse 11 ist über die Jochscheibe 12 hinaus mit einem Polkern 13 fortgesetzt. Auf den Polkern 13 ist ein geschlossener, rohrförmiger Ventildom 14 aufgesteckt. Er ist durch Schweißung mit dem Polkern 13 dicht verbunden. Polkernabgewandt ist der Ventildom 14 mit einer halbkugelförmigen Kappe 15 abgeschlossen.

Der Ventildom 14 ist von einer ringförmigen Magnetspule 18 umgriffen. Ein glockenförmiges Gehäuse 19 greift einerseits am Ventildom 14 an, andererseits ist es mit der Jochscheibe 12 verbunden.

Im spulenseitig geschlossenen Ventildom 14 ist ein im wesentlichen kreiszylindrischer Magnetanker 22 längsbewegbar aufgenommen. Mit dem Magnetanker 22 ist ein Führungsstift 23 fest verbunden, welcher im Bereich des Polkerns 13 in eine Einpreßhülse 24 eingreift. Die Einpreßhülse 24, welche längsbewegbar auf dem Führungsstift 23 angeordnet ist, sitzt mit Preßsitz in einem hohl ausgebildeten, äußeren Teil 25 eines Ventilstδßels 26. In den äußeren Ventilstδßelteil 25 ist ein zweiter, innerer Ventilstδßelteil 27 längsbewegbar eingefügt. Im Ventilstδßel 26 befindet sich zwischen der Einpreßhülse 24 des äußeren Ventilstδßelteils 25 und dem inneren Ventilstδßelteil 27 eine Druckbegrenzungsfeder 28 in der Form einer Schraubendruckfeder. Diese greift mit

Vorspannung einerseits an der Einpreßhülse 24 und andererseits an einem Bund 29 des inneren Ventilstößelteils 27 an, der wiederum an einem Absatz 30 des äußeren Ventilstδßelteils 25 abgestützt ist.

Der Ventilstδßel 26 ist in einer durchgehenden Bohrung 33 des Ventilgehäuses 11 längsbewegbar aufgenommen. Polkernabgewandt ist in die Gehäusebohrung 33 ein Ventilkδrper 34 eines Sitzventils 35 eingepreßt. Durch eine einerseits am Ventilkδrper 34 und andererseits am äußeren Ventilstδßelteil 25 angreifende Rückstellfeder 36 ist der Ventilstδßel 26 am Magnetanker 22 abgestützt. Der Ventilkörper 34, die Teile 25 und 27 des Ventilstößels 26 und der Magnetanker 22 sind in der Längsachse 37 des Magnetventils 10 angeordnet.

Das Sitzventil 35 befindet sich im Bereich einer Ventilkämmer 40, welche die Bohrung 33 mit einer Querbohrung 41 des Ventilgehäuses 11 bildet. Das Sitzventil 35 hat einen im Ventilkδrper 34 geformten, eine Ventilδffnung 42 umschließenden Ventilsitz 43 in Hohlkegelform (Figuren 2 und 3) . Der Ventilsitz 43 liegt in einer geraden, kreiszylindrischen Eintiefung 44 des Ventilkörpers 34. Die Eintiefung 44 ist gegen die Ventilkammer 40 nach einer scharfen Kante 45 durch eine rechtwinklig zur Ventillängsachse 37 verlaufende Stirnseite 46 des Ventilkδrpers 34 begrenzt. Während die Ventilkammer 40 durch die Querbohrung 41 mit einem Druckmitteleinlaß 47 in Verbindung steht, ist die Ventilöffnung 42 durch den durchbohrten Ventilkörper 34 an einen Druckmittelauslaß 48 des Magnetventils 10 angeschlossen. Der Druckmitteleinlaß 47 steht mit einem Hauptbremszylinder, der Druckmittelauslaß 48 mit wenigstens einem Radbremszylinder sowie der Hochdruckseite einer Rückfδrderpumpe der nicht dargestellten, beispielsweise aus der Druckschrift

DE 40 41 506 AI bekannten hydraulischen Bremsanlage des Kraftfahrzeugs in Verbindung.

Das Sitzventil 35 hat ein mit dem Ventilsitz 43 zusammenwirkendes Schließglied 51, welches von einem im Durchmesser abgesetzten, geraden kreiszylindrischen Abschnitt 52 des inneren Ventilstδßelteils 27 gebildet ist. Gegen den Ventilsitz 43 geht der Abschnitt 52 unter Bildung einer scharfen Kante 53 in ein Kugelsegment 54 geringer Höhe über. In der in Figur 2 dargestellten Offenstellung des Sitzventils 35 nimmt das Kugelsegment 54 eine Position etwa im Bereich der Stirnseite 46 des Ventilkörpers 34 ein.

Der Abschnitt 52 des inneren Ventilstδßelteils 27 ist von einem hülsenfδrmigen Abschnitt 57 des äußeren Ventilstδßelteils 25 umgriffen. Der hülsenfδrmige Abschnitt 57 erstreckt sich mit radialem Abstand zum kreiszylindrischen Abschnitt 52, d. h. die innere Mantelfläche 58 des hülsenfδrmigen Abschnitts weist einen gleichmäßigen Abstand zum kreiszylindrischen Abschnitt auf. Hierdurch ist zwischen dem hülsenfδrmigen Abschnitt 57 und dem kreiszylindrischen Abschnitt 52 ein Spaltraum 59 gebildet, welcher gegen die Ventilkammer 40 offen, ventilsitzabgewandt jedoch am Ende des kreiszylindrischen Abschnitts 52 des inneren Ventilstδßelteils 27 abgeschlossen ist. Außerdem weist der hülsenfδrmige Abschnitt 57 einen axialen Rückstand gegenüber dem Kugelsegment 54 auf. Dieser ist derart bemessen, daß eine im Randbereich des Kugelsegments 54 angelegte, die Längsachse 37 des Ventils 10 unter einem Winkel von ca. 45° schneidende Tangente 60 auf die rechtwinklig zur Ventillängsachse 37 verlaufende Stirnseite 61 des hülsenfδrmigen Abschnitts 57 trifft, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Abweichend hiervon kann der axiale Rückstand oder der Außendurchmesser des hülsenfδrmigen Abschnitts 57 derart bemessen sein, daß die Tangente 60 außerhalb des Abschnitts an der Stirnseite 61

vorbeiläuft. Wie Figur 2 außerdem erkennen läßt, läuft in der Offenstellung des Sitzventils 35 die Tangente 60 an der stirnseitigen Kante 45 der Eintiefung 44 im Ventilkörper 34 vorbei. Die Eintiefung 44 hat einen Durchmesser, der gleich oder kleiner als der Innendurchmesser des hülsenfδrmigen Abschnitts 57 ist,beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa mittig zwischen diesem und dem Abschnitt 52 des inneren Ventilstößelteils 27 liegt. In der in Figur 3 dargestellten Teiloffenstellung des Sitzventils 35 trifft die Tangente 60 dagegen auf die Mantelwand 62 der Eintie ung 44. In der Teiloffenstellung nimmt der hülsenfδrmige Abschnitt 57 einen erheblich geringeren axialen Abstand zur Stirnseite 46 des Ventilkörpers 34 ein als in der Offenstellung.

Das Magnetventil 10 hat folgende Wirkungsweise:

Bei einer Bremsung ohne Schlupfregelung wird das seine Offenstellung einnehmende Sitzventil 35 vom Druckmitteleinlaß 47 zum Druckmittelauslaß 48 bei Druckaufbau in den RadbremsZylindern, bei Druckabbau in umgekehrter Richtung, vom Druckmittel durchströmt.

Bei Bremsdruckabbau nimmt das Druckmittel einen Weg durch das Sitzventil 35 in die Ventilkammer 40, wie dies in Figur 2 durch Stromlinien angedeutet ist. Das von der Ventilδffnung 42 her den Ventilsitz 43 durchströmende Druckmittel wird vom Kugelsegment 54 des Schließglieds 51 etwa tangential umgelenkt, wobei die Strömung an der scharfen Kante 53 des Schließgliedes 51 abreißt. Das Druckmittel verläßt die Eintiefung 45 in Richtung der Tangente 60 und trifft teilweise auf die Stirnseite 61 des hülsenförmigen Abschnitts 57 des äußeren Ventilstδßelteils 25. Dort erfährt das Druckmittel eine radiale Ablenkung in die Ventilkammer 40, aus der es zum Druckmitteleinlaß 47 abströmt.

Bei einer der Antriebsschlupfregelung dienenden Bremsung wird durch Bestromen der Magnetspule 18 ein Magnetfeld erzeugt, welches eine Kraft auf den Magnetanker 22 ausübt und diesen in Richtung auf den Ventilkδrper 34 verschiebt. Der am Magnetanker 22 abgestützte äußere Ventilstδßelteil 25 wird entgegen der Kraft der Rückstellfeder 36 mitbewegt, ebenso der durch die Vorspannkraft der Druckbegrenzungsfeder

28 axial am äußeren Ventilstδßelteil abgestützte innere Ventilstδßelteil 27. Im Verlauf der Bewegung des Magnetankers 22 trifft das Schließglied 51 auf den Ventilsitz 43 des Ventilkδrpers 34. Hierdurch wird die Bewegung des inneren Ventilstδßelteils 27 beendet. Das Sitzventil 35 nimmt seine Schließstellung ein. Da der Magnetanker 22 noch nicht seinen vollen Hub ausgeführt hat

(die Hübe des Sitzventils 35 und des Magnetankers 22 sind in Figur 1 der Zeichnung unmaßstäblich wiedergegeben) und sich daher weiter gegen den Ventilkörper 34 bewegt, wird der Bund

29 des inneren Ventilstδßelteils 27 unter Überwindung der Vorspannkraft der Druckbegrenzungsfeder 28 von dem Absatz 30 des äußeren Ventilstδßelteils 25 abgehoben. Während bisher der Kraftfluß der Druckbegrenzungsfeder 28 über den Bund des inneren Ventilεtδßelteils 27, den äußeren Ventilstδßelteil 25 sowie die Einpreßhülse 24 geschlossen war, übt am Ende des Ankerhubes die Druckbegrenzungsfeder 28 eine Axialkraft auf den inneren Ventilstδßelteil 27 und dieser auf den Ventilsitz 43 des Ventilkörpers 34 aus. Diese auf das Schließglied 51 übertragene Kraft ist niedriger als die Magnetkraft des Magnetankers 22. Die Kraft der Druckbegrenzungsfeder 28 wirkt als den Öffnungsdruck des Magnetventils 10 bestimmende Schließkraft des Sitzventils 35.

Bei am Ventilsitz 43 angreifendem Schließglied 51 übt das Magnetventil 10 somit die Funktion eines Absperrventils mit druckbegrenzender Wirkung seitens des radbremszylinderseitigen Teils der Bremsanlage aus. Wird von

der Rückförderpumpe der Öffnungsdruck des Magnetventils 10 überschritten, so wird die Druckbegrenzungsfunktion wirksam, und das Schließglied 51 hebt entgegen der Kraft der Druckbegrenzungsfeder 28 vom Ventilsitz 43 ab und nimmt die in Figur 3 dargestellte Teiloffenstellung des Sitzventils 35 ein.

In dieser Stellung nehmen die Stromlinien beim Durchdringen des engen Spaltes zwischen dem Ventilsitz 43 und dem Kugelsegment 54 einen Verlauf entsprechend der Tangente 60 und treffen beim Verlassen des Ventilsitzes auf die Mantelwand 62 der Eintiefung 44. Hier erfahren die Stromlinien eine axiale Ablenkung, so daß sie z. T. beim Verlassen der Eintiefung 44 bis in den Spaltraum 59 zwischen dem Schließglied 51 und dem hülsenfδrmigen Abschnitt 57 eindringen und dort einen Staudruck erzeugen, der umfangsseitig auf den kreiszylindrischen Abschnitt 52 des Schließgliedes 51 wirkt. Diese definierte Strömungsführung unterdrückt mögliche Instabilitäten der vorliegenden StrahlStrömung, so daß das Schließglied 51 nicht mit wechselnden Impulskräf en beaufschlagt und daher nicht zu Schwingungen angeregt wird. Durch den Staudruck wird die DruckmittelStrömung aus dem Spaltraum 59 heraus gelenkt, so daß das Druckmittel einen radialen Weg zwischen den beiden Stirnseiten 46 und 61 von Ventilkδrper 34 und hülsenformigem Abschnitt 57 in Richtung auf den Druckmitteleinlaß 47 nimmt.

Beim Beenden der Bestromung der Magnetspule 18 bricht das Magnetfeld zusammen, und der Magnetanker 22 wird durch die Wirkung der Druckbegrenzungsfeder 28 sowie der Rückstellfeder 36 zusammen mit dem Ventilstδßel 26 in die in Figur 1 dargestellte Ausgangsstellung bewegt, in welcher das Sitzventil 35 seine Offenstellung einnimmt.