Stand der Technik

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

Es ist schon ein solches Magnetventil bekannt (DE 42 34 749 AI) , welches in schlupfgeregelten Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen in einer Bremsleitung zwischen einem Hauptbremszylinder und der Druckseite einer in die Bremsleitung fördernden Hochdruckpumpe angeordnet wird, wie dies in der Druckschrift DE 40 41 506 AI beschrieben ist. Bei Antriebschlupfregelung wird das Magnetventil in seine Schließstellung geschaltet und die Druckbegrenzungsfunktion aktiviert. Wenn der Pumpendruck den Öffnungsdruck des Ventils überschreitet, geht dessen Sitzventil entgegen der Kraft der Druckbegrenzungsfeder in die Teiloffenstellung, so daß Druckmittel zum Hauptbremszylinder abströmen kann. Aufgrund der pulsierend fördernden Pumpe treten dabei Druckstδße in dem abstrδmseitigen Bremsleitungsteil auf, welche störende Geräusche im Kraftfahrzeug-Innenraum hervorrufen können. Besonders störend ist aber der

Druckstoß, welcher beim Abschalten des Ventils von der Schließstellung in die Offenstellung auftritt.

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 Ventilstoßelteils beim Übergang des Sitzventils von der Schließstellung in die Teiloffenstellung eine Druckmittelstrδmung in den Spaltraum hervorgerufen wird, welche dort einen Staudruck verursacht, der durch den Druckmittelkanal in die Steuerkammer übertragen wird und eine Kraft auf den Magnetanker ausübt, die der hydraulischen Öffnungskraft entgegenwirkt und somit den ÖffnungsVorgang des Sitzventils in die Offenstellung stark verlangsamt. Dadurch kann sich der Volumenstrom des Druckmittels durch das Sitzventil nur gedrosselt vergrößern, so daß allenfalls ein sehr abgeschwächter Druckstoß im abströmseitigen Bremsleitungsteil wirksam wird. Damit ist das Geräuschverhalten der Bremsanlage beim Abschalten des Magnetventils sehr verbessert. Aber auch bei wirksamer Druckbegrenzung ist eine erhebliche Geräuschreduzierung durch die Strömungsstabilisierung infolge einer definierten Strömungsführung erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch angegebenen Magnetventils möglich.

Zweckmäßige Gestaltungen für den Sitzventilbereich sind in den Ansprüchen 2 bis 5 offenbart. Diese Gestaltungen sind mit geringem Fertigungsaufwand erzeugbar.

Mit der im Anspruch 7 angegebenen Maßnahme wird eine sichere Übertragung des Druckes in die Steuerkammer erreicht.

Fertigungstechnisch bedingte Schiefstände zwischen dem Magnetanker und dem Ventilstδßel können toleriert werden, da sie nicht die Dichtheit des Druckmittelkanals beeinträchtigen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 oder 9 ist von Vorteil, weil hierdurch auf einfache Weise eine druckmäßige Trennung der Steuerkammer vom stδßelseitigen Ventildominneren geschaffen ist.

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 Strδmungsverläufe 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 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. Dieser 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. Am Magnetanker 22 ist ein Ventilstδßel 23 abgestützt. Der Magnetanker 22 und der Ventilstδßel 23 sind getrennte Bauteile, die in einem Dichtsitz 24 aneinander angreifen. Der Ventilstδßel 23 hat einen rohrförmigen, äußeren Ventilstδßelteil 25, in dem ein zweiter, innerer Ventilstδßelteil 26 längsbewegbar geführt ist. Magnetankerseitig sitzt im äußeren Ventilstδßelteil 25 eine Einpreßhülse 27. Im Ventilstδßel 23 befindet sich zwischen der Einpreßhülse 27 des äußeren Ventilstoßelteils 25 und dem inneren Ventilstδßelteil 26 eine Druckbegrenzungsfeder 28 in der Form einer Schraubendruckfeder. Diese greift mit Vorspannung einerseits an der Einpreßhülse 27 und andererseits an einem Bund 29 des inneren Ventilstoßelteils 26 an, der wiederum an einem Absatz 30 des äußeren Ventilstoßelteils 25 abgestützt ist.

Der Ventilstδßel 23 ist in einer durchgehenden Bohrung 33 des Ventilgehäuses 11 längsbewegbar aufgenommen. Polkernabge andt 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 Ventilstößel 23 am Magnetanker 22 abgestützt. Der Ventilkörper 34, die Teile 25 und 26 des Ventilstδßels 23 und der Magnetanker 22 sind in der Längsachse 37 des Magnetventils 10 angeordnet.

Das Sitzventil 35 befindet sich im Bereich einer Ventilkammer 40, welche die Bohrung 33 mit einer Querbohrung

41 des Ventilgehäuses 11 bildet. Das Sitzventil 35 hat einen im Ventilkörper 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 Ventilkδrpers 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 Ventilkδrper 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 Ventilstoßelteils 26 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 Ventilkδrpers 34 ein.

Der Abschnitt 52 des inneren Ventilstoßelteils 26 ist von einem hülsenfδrmigen Abschnitt 57 des äußeren Ventilstoßelteils 25 umgriffen. Der hülsenförmige Abschnitt 57 erstreckt sich mit radialem Abstand zum kreiszylindrischen Abschnitt 52, d. h. die innere Mantelfläche 58 des hülsenförmigen 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 ist. Außerdem weist der hülsenförmige 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 den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Abweichend hiervon kann der axiale Rückstand oder der Außendurchmesser des hülsenfδrmigenn 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 hülsenförmigen Abschnitts 57 ist, beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa mittig zwischen diesem und dem Abschnitt 52 des inneren Ventilstoßelteils 26 liegt. In der in Figur 3 dargestellten Teiloffenstellung des Sitzventils 35 trifft die Tangente 60 dagegen auf die Mantelwand 62 der Eintiefung 44. In der Teiloffenstellung nimmt der hülsenförmige Abschnitt 57 einen erheblich geringeren axialen Abstand zur Stirnseite 46 des Ventilkδrpers 34 ein als in der Offenstellung.

Vom Spaltraum 59 geht ein im wesentlichen in der Ventillängsachse 37 verlaufender Druckmittelkanal 65 aus. Lediglich am inneren Ventilstδßelteil 26 ist der Druckmittelkanal 65 als wenigstens eine auf den kreiszylindrischen Abschnitt 52 folgende Ausnehmung 66 in der Form einer längslaufenden Kerbe oder Nut ausgebildet. Auf die Ausnehmung 66 folgend verläuft der Druckmittelkanal

65 im Innenraum des äußeren Ventilstoßelteils 25 sowie der Einpreßhülse 27 und geht nach dem Dichtsitz 24 in eine Längsbohrung 67 des Magnetankers 22 über. In der Kappe 15 des Ventildomes 14 mündet der Druckmittelkanal 65 in eine Steuerkammer 68, welche einerseits durch die Kappe 15 und andererseits durch die sitzventilferne Stirnseite 69 des Magnetankers 22 begrenzt ist. Die Steuerkammer 68 ist umfangsseitig des Magnetankers 22 gegen den Ventildom 14 abgedichtet. Hierzu ist am Magnetanker eine Dichtmanschette

70 aufgenommen, deren am Ventildom 14 angreifende Dichtlippe

71 gegen die Steuerkammer 68 gerichtet ist. Anstelle der Dichtmanschette 70 kann der Magnetanker 22 auch mit einer Spaltdichtung 72 gegen den Ventildom abgedichtet sein.

Das Magnetventil 10 hat folgende Wirkungsweise:

Bei einer Bremsung ohne Schlupfregelung wird das seine Offenstellung einnehmende Sitzventil 35 bei Druckaufbau in den RadbremsZylindern vom Druckmitteleinlaß 47 zum Druckmittelauslaß 48, 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 VentHoffnung 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 44 in Richtung der Tangente 60 und trifft teilweise auf die Stirnseite 61 des hülsenfδrmigen Abschnitts 57 des äußeren Ventilstoßelteils 25. Dort erfährt das Druckmittel eine radiale Ablenkung in die Ventilkammer 40, aus der es zum Druckmitteleinlaß 47 abströmt.

Bei einer der Antriebschlupfregelung 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 Ventilstδßel 23 wird entgegen der Kraft der Rückstellfeder 36 mitbewegt. Im Verlauf der Bewegung des Magnetankers 22 trifft das Schließglied 51 des inneren Ventilstoßelteils 26 auf den Ventilsitz 43 des Ventilkδrpers 34. Hierdurch wird die Bewegung des inneren Ventilstoßelteils 26 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 Ventilkδrper 34 bewegt, wird der Bund 29 des inneren Ventilstoßelteils 27 unter Überwindung der Vorspannkraf der Druckbegrenzungsfeder 28 von dem Absatz 30 des äußeren Ventilstoßelteils 25 abgehoben. Während bisher der Kraftfluß der Druckbegrenzungsfeder 28 über den Bund 29 des inneren Ventilstoßelteils 26, den äußeren Ventilstößelteil 25 sowie die Einpreßhülse 27 geschlossen war, übt am Ende des Ankerhubes die Druckbegrenzungsfeder 28 eine Axialkraft auf den inneren Ventilstδßelteil 26 aus, mit der dieser mittels seines Schließgliedes 51 am Ventilsitz 43 des Ventilkδrpers 34 angreift. Die Kraft der Druckbegrenzungsfeder 28 wirkt jetzt 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 Rückfδrderpumpe der Öffnungsdruck des Magnetventils 10 überschritten, so wird die Druckbegrenzungsfunktion wirksam. 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 zum Teil 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 auch umfangsseitig auf den kreiszylindrischen Abschnitt 52 des Schließgliedes 51 wirkt. Diese definierte Strömungsführung unterdrückt mögliche Instabilitäten der vorliegenden StrahlStrömung, so daß das Schließglied 31 nicht mit wechselnden Impulskräften beaufschlagt und daher nicht zu Schwingungen angeregt wird. Der Staudruck wird ferner durch den Druckmittelkanal 65 in die Steuerkammer 68 übertragen, wo er eine gegen das Sitzventil 35 gerichtete hydraulische Kraft auf den Magnetanker 22 hervorruft. Da der Magnetanker 22 jedoch am Polkern 13 abgestützt ist, übt diese Kraft keine Wirkung auf das Sitzventil 35 aus. Durch den Staudruck wird die Druckmittelstrδmung aus dem Spaltraum 59 herausgelenkt, so daß das Druckmittel einen radialen Weg zwischen den beiden Stirnseiten 46 und 61 von Ventilkδrper 34 und hülsenförmigem 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 23 in Richtung auf die Kappe 15 des Ventildoms 14 bewegt. Bei sich öffnendem Sitzventil 35 durchströmt Druckmittel den Ventilsitz 43 entsprechend der Darstellung nach Figur 3 und

erzeugt im Spaltraum 59 einen Staudruck, der sich durch den Druckmittelkanal 65 in die Steuerkammer 68 überträgt. Die dort hervorgerufene hydraulische Kraft wirkt auf den Magnetanker 22 entgegen dessen Bewegungsrichtung und kompensiert teilweise die auf den Ventilstδßel 23 wirkenden Öffnungskräfte. Dies hat eine verlangsamte Öffnungsbewegung des Magnetventils 10 zur Folge, zumindest solange sich das Sitzventil 35 in der Teiloffenstellung befindet. Da in der Teiloffenstellung das Druckmittel das Sitzventil 35 nur gedrosselt durchströmen kann, ist abstrδmseitig das Auftreten eines Druckstoßes weitgehend vermieden. Mit zunehmendem Ventilhub wird die Wirkung des Staudrucks vermindert, so daß das Sitzventil 35 seine Offenstellung einnehmen kann, in welcher der Durchfluß des Druckmittels weitgehend ungedrosselt entsprechend der Darstellung in Figur 2 erfolgt.