Zweistufiges Magnetventil für eine elektropneumatische Ventilsteuereinheit

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Magnetventil für eine elektropneumatische Ventilsteuereinheit, insbesondere für eine Vorsteuereinheit eines Druckmodulators .

Ein derartiges Magnetventil kann insbesondere in der Vorsteuereinheit eines Bremsmodulators vorgesehen sein, die mit ihren Magnetventilen ein luftmengenverstärkendes Relaisventil ansteuert, das wiederum ein oder mehrere Kanäle ansteuern kann. Bei Verwendung in einem elektropneumati- schen Bremssystem, z.B. einem elektronisch geregelten Bremssystem (EBS) für Anhängerfahrzeuge, werden durch das Relaisventil Radbremsmodule mit Bremszylindern für die Radbremsen angesteuert.

Die DE 10 2004 035 763 Al zeigt ein derartiges Magnetventil, das als Ventilsteuereinheit für zwei Bremskanäle einer elektronisch-pneumatischen Bremsanlage vorgesehen ist. In einer Ventileinheit ist ein Belüftungsventil mit einem Primäranker und ein Entlüftungsventil mit einem Sekundäranker vorgesehen, wobei die beiden Magnetanker eine gemeinsame Ankerführungsanordnung und ein gemeinsames Magnetspulensystem aufweisen und bei unterschiedlichen Stromstärken schalten. Somit kann eine Belüftung des nachfolgenden Radmoduls, ein Halten des eingegebenen Drucks und ein Entlüften mittels eines gemeinsamen Magnetspulensystems verwirklicht werden.

Die Montage des zweistufigen Magnetventils der DE 10 2004 035 763 Al erfolgt von beiden Seiten her in das Gehäuse der Vorsteuereinheit . Somit werden jeweils Anker mit An- kerfeder, Ankerführungsrohr mit Kern und Ventilsitz von der Primär- bzw. Sekundärseite in die gemeinsame Spule eingebracht. Die jeweiligen Kerne werden in der Mitte verpresst. Verschlusselemente fixieren die Gestellinnereien der Magnetsspulensysteme der mehreren Ventileinheiten.

Die DE 100 09 119 Al zeigt eine Ventileinrichtung für die Vorsteuereinheit eines Bremsdruckmodulators in einem Anhänger mit elektronischer Bremsanlage. Hierbei sind die Magnetventile als Patronen-Magnetventile ausgeführt, deren Ventilpatrone in ein Gehäuse mit Magnetspule gesetzt wird. Hierbei wird zuerst die Magnetspule in das Gehäuse eingelegt und anschließend die Ventilpatrone in das Gehäuse eingeschoben und mit dem Gehäuse verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zweistufiges Magnetventil für eine elektropneumatische Steuereinheit zu schaffen, das einen sicheren Betrieb und eine schnelle, einfache Montage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Magnetventil nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen .

Erfindungsgemäß wird somit eine Ventilpatrone ausgebil- det, die aufgrund ihres sich zu einer Seite hin verschlan- kenden Querschnitts von einer Seite her eingesetzt werden kann. Die Ventilpatrone kann insbesondere als Stufenkörper mit aufgenommenen beweglichen Teilen, d.h. Ankern und Federn, in das Magnetsystem eingesetzt werden.

Es ergeben sich erfindungsgemäß einige Vorteile:

Die Ventilpatrone baut klein, ist kostengünstig und vorteilhafterweise unanfällig gegenüber Fehlmontagen. Es ist eine Einseitenmontage mit einfacher Befestigungsmöglichkeit der Magnetinnereien möglich. Das aufnehmende Gehäuse, z. B. einer Vorsteuereinheit, wird dadurch einfacher .

Es können vormontierte und vorgeprüfte Einheiten ver- baut werden. Damit wird auch die Reparatur einfacher.

Temperaturdehnungen des umgebenden Gehäuses haben keinen Einfluss auf die Hubtoleranzen und die Ankerkräfte.

Der einteilige Kern hat gegenüber herkömmlichen geteilten Kernen den Vorteil, dass der Magnetfluss nicht durch eine Pressverbindung behindert wird . Das Magnetverhalten bleibt über die Stückzahl konstanter.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilpatrone Magnetventil;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes

Magnetventil mit der Ventilpatrone und der Magnetspule;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Vorsteuereinheit mit dem erfindungsgemäßen Magnetventil.

Ein Magnetventil 1 ist zum Einsatz in ein in Fig. 3 grob wiedergegebenes Vorsteuergehäuse 2 vorgesehen. Hierbei ist in dem Vorsteuergehäuse 2 mindestens eine sich von ei- ner Seitenfläche 2c her in Querrichtung erstreckende Ven-

tilbohrung 4 vorgesehen, die erfindungsgemäß als Sackbohrung ausgebildet sein kann, so dass die gegenüberliegenden Seitenfläche 2d grundsätzlich geschlossen sein kann. Alternativ hierzu kann die Ventilbohrung 4 auch durchgehend aus- gebildet sein. Erfindungsgemäß können hierbei mehrere Ventilbohrungen 4 parallel ausgebildet sein, wobei nachfolgend die dargestellte Ventilbohrung 4 beschrieben wird.

In einer sich von der Oberseite 2a des aus z. B. Kunststoff gefertigten Vorsteuergehäuses 2 her ausgebildeten Gusstasche 5 ist eine Magnetspule 6 eingesetzt, so dass ihr mittiges Durchgangsloch mit der Ventilbohrung 4 fluchtet. Die Magnetspule 6 ist in hier nicht weiter beschriebener Weise mit einer elektrischen Schnittstelle kontaktiert.

Eine Ventilpatrone 8 ist von der Seitenfläche 2c, d.h. von ihrer Primärseite her in die Ventilbohrung 4 eingesetzt und an der Seitenfläche 2c befestigt. Sie fixiert hierbei die von oben her eingesetzte Magnetspule 6 in vertikaler Richtung, d.h. sie wirkt wie eine Splint-Sicherung; die

Magnetspule 6 ist hierbei ergänzend noch durch andere Anlagpunkte im umgebenden Gehäuse fixiert. Die Ventilpatrone 8 wird von ihrer in Fig. 1 rechts gezeigten Primärseite 8a her mit Druckluft beaufschlagt, z. B. über einen sich in vertikaler Richtung durch das Vorsteuergehäuse 2 erstreckenden Druckluftkanal 9, und gibt an seiner in Fig. 1 linken Sekundärseite 8b Druckluft über mindestens einen weiteren, sich in vertikaler Richtung durch das Vorsteuergehäuse 2 erstreckenden Druckluftkanal 9 ab.

Die Ventilpatrone 8 weist ein Primärventil 10 und ein Sekundärventil 11 auf. Bei dieser Ausführungsform ist das Primärventil 10 als 2/2-Wegeventil mit einer Durchlass- und einer Sperrstellung ausgebildet. Das Sekundärventil 11 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet und weist eine Belüftungs-

bzw. Steuerdruckstellung und eine Entlüftungsstellung auf. In der Belüftungsstellung wird die von dem Primärventil 10 kommende Druckluft an einen Belüftungsausgang 12a z. B. zur Belüftung eines angeschlossenen Druckzylinders einer Rad- bremse ausgeben. In der Entlüftungsstellung wird der erste Ausgang 12a mit einem Entlüftungsausgang 12b verbunden.

Das Primärventil 10 weist einen Primäranker 10a mit einem Durchmesser von z. B. 8 mm auf, der in einem magnetisch nicht leitenden Ankerführungsrohr 10b, z. B. aus Messing oder nicht-magnetischem Stahl, in Axialrichtung geführt und von einer Ankerfeder 10c in seine offene Stellung vorgespannt ist, in der der Primäranker 10a somit nicht auf seinem Primär-Ventilsitz 13 aufliegt.

Entsprechend weist das Sekundärventil 11 einen Sekundäranker IIa mit einem Durchmesser von z. B. 6 mm auf, der in einem magnetisch leitenden Ankerführungsrohr IIb, welches mit dem Kern 15 einteilig ausgeführt ist und das vor- teilhafterweise starr mit dem Primär-Ankerführungsrohr 10b verbunden ist. Der Sekundäranker IIa ist von einer Ankerfeder llc vorgespannt und wirkt mit einem ersten Ventilsitz 14a für den ersten Ausgang 12a und einem zweiten Ventilsitz 14b für den zweiten Ausgang 12b zusammen; bei der gezeigten Ausbildung kann hierbei der Ventilsitz 14a immer offen sein.

Der magnetische Fluss durch des Magnetspulensystems 6 verläuft durch die beiden Anker 10a, IIa und den zwischen diesen ausgebildeten gemeinsamen Kern 16 aus magnetisch leitendem Material. Zwischen dem Kern 16 und den Ankern 10a, IIa können Antiklebelemente 17 vorgesehen sein, die ein früheres Abfallen bei höheren Strömen bewirkt, z. B. durch Einpressen im Kern 16 oder an den Ankern 10a, IIa. Hierbei ist insbesondere zwischen dem Sekundäranker IIa und

dem Kern 15 ein Antiklebelement 17, z. B. eine als Abstandshalter dienende Hülse, vorgesehen, wobei zwischen dem Kern 15 und dem Primäranker 10a ein Luftspalt ausgebildet sein kann, der den durch den Primäranker 10a verlaufenden magnetischen Fluss radial nach außen ablenkt.

Die beiden Anker 10a, IIa werden durch das gemeinsame Magnetspulensystem 6 verstellt, das hierbei unbestromt sein kann oder mit einer ersten, niedrigeren Stromstärke oder einer zweiten, höheren Stromstärke bestromt werden kann. Es ergeben sich somit drei Schaltstellungen:

eine unbestromte Ruhestellung, in der das Primärventil 10 offen ist und der Belüftungsanschluss 12a des Sekundärven- tils 11 freigelassen ist und der Entlüftungsanschluss 12b gesperrt ist.

eine Stellung bei Bestromung mit der ersten, niedrigeren Stromstärke, bei der nur der Primäranker 10a verstellt wird und das Primärventil 10 somit geschlossen ist; die Federkraft der Primär-Ankerfeder 10c und die restliche Abstimmung des Ventilsystems sind somit derartig ausgelegt, dass sie bereits bei der ersten Stromstärke verstellt wird, die Sekundär-Ankerfeder 11c hingegen hält den Sekundäranker IIa noch; somit ist der Entlüftungsanschluss 12b weiterhin gesperrt, so dass der Druck in dem Belüftungsanschluss 12a gehalten wird,

eine Stellung bei Bestromung mit der zweiten, höheren Stromstärke, bei der das Primärventil 10 weiterhin geschlossen ist und weiterhin auch der Sekundäranker IIa verstellt wird und somit das Sekundärventil 11 den Belüftungsanschluss 12a und den Entlüftungsanschluss 12b verbindet. Somit kann zwischen dem Belüftungsanschluss 12a und dem Entlüftungsanschluss 12b eine Entlüftung stattfinden.

Der Luftstrom tritt somit durch einen Lufteintritt 19 in das Primärventil ein, am Primäranker 10a vorbei (oder hindurch) und bei Belüftung, d.h. stromlosem Zustand und offe- nem Primärventil 10a am Ventilsitz 13 vorbei in eine zentrale Luftbohrung 22 des Kerns 15 ein, von dort in das Sekundärventil 11, durch den Sekundäranker IIa zu dem Ventilsitz 14a vorbei in den Belüftungsanschluss 12a.

Der Kern 15 ist mit dem Primär-Ankerführungsrohr 10b aus

Messing z. B. geklebt und gebördelt oder z. B. mit dem Ankerführungsrohr 10b dichtend verbunden. Die Sekundär- Ventilsitze 14a, b sind mit dem Kern 15 z. B. verbördelt oder dichtend verbunden. Hierdurch wird eine Ventilpatrone 8 mit den aufgenommenen beweglichen Teilen ausgebildet.

Es ergibt sich ein Stufenkörper 18, der die Anker 10a, IIa aufnimmt und an der Primärseite einen zylindrischen Bereich 18a mit größerem Durchmesser aufweist und nach links zur Sekundärseite hin einen zylindrischen Bereich 18b, 18c mit geringerem Durchmesser aufweist, so dass er in die Magnetspule 6 bzw. deren Durchgangsloch eingesetzt werden kann und diese hierdurch fixiert. Die Primär-Ankerfeder 10c ist in dem größeren Bereich 18a und die Sekundär-Ankerfeder 11c in dem schlankeren Bereich 18b aufgenommen. Ein mittlerer Bereich 18c, der innerhalb des Magnetspulensystems 5 angeordnet ist, ist durchgängig mit dem die Sekundär-Ankerfeder llc aufnehmenden schmaleren Bereich 18b ausgebildet.

O-Dichtringe 20 sind gemäß Fig. 1, Fig. 2 außen an der Ventilpatrone 8 im übergang von dem Bereich 18a zu dem Bereich 18c, am vorderen Ende außen am Ventilsitz 14b und innen am Kern 15 bzw. Sekundär-Ankerführungsrohr IIb angeordnet.

Die Ventilpatrone 8 kann somit von der Seitenfläche 2c des Vorsteuergehäuses 2 her in die Ventilbohrung (Sackbohrung) 4 eingesetzt werden und fixiert hierdurch bereits das Magnetspulensystem 6.

Da die Ventilpatrone 8 in sich toleranzseitig abgestimmt ist, wird nur eine grobe Fixierung in Achsrichtung benötigt, was durch die Gusstasche 5 gewährleistet ist: Die Kraft, die beim erstmaligen Beaufschlagen der innen liegen- den Druckflächen aufgebaut wird, schiebt die Ventilpatrone 6 gegen den Gehäuseanschlag, wo sie aufgrund diverser O- Ringreibungen der statischen Dichtungen verbleibt.

Die Kraft- und Hubtoleranzen der Ventilpatrone 8 können leicht eingestellt werden:

Bezüglich der Schaltschwellen spielt die Krafttoleranz der Ankerfedern 10c, 11c, insbesondere der Primär-Ankerfeder 10c, die größte Rolle. Ventilsitz und Ankerführungsrohr der Primärseite werden dicht miteinander verbunden. Die Position der Verbindung kann kraftabhängig gefunden werden. Damit ist die Ankerfederkraft einfach im laufenden Prozess einstellbar.

Nachfolgend werden das Ankerführungsrohr und der Kern 15 mit einander z. B. durch Verbördelung verbunden.

Hierdurch sind somit Hub und Kraft der Primärseite eingestellt.

Auf der Sekundärseite kann eine Einstellung erreicht werden durch eine Einstellung auf eine Sollfederkraft, Einstellung eines Sollhubes.