Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
VALVE ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/018375
Kind Code:
A1
Abstract:
A valve arrangement has a first and second fluid connection (7, 9), a valve member (3) prestressed by a spring arrangement (4) in a first position in which the first and second fluid connections (7, 9) are mutually shut off, and an actuating device (17) to bring the valve member (3) into a second position in which the first and second fluid connections (7, 9) are in a primary flow path (A). For saving costs, reducing the complexity of the arrangement and its mounting space, it should be possible to establish a relatively large flow cross-section between the fluid connections, and to reduce the force exerted by the actuating device to a relatively low level. For that purpose, another valve member (11) is prestressed by another spring arrangement (12) in a first position in which the first and second fluid connections (7, 9) are mutually shut off, and the valve member (11) can be brought by another actuating device into a second position in which the first and second fluid connections (7, 9) are in a secondary flow path (B), so that when the valve arrangement (1) is actuated, the first and second fluid connections (7, 9) are at first only in the secondary flow path (B) and then in the primary flow path (A), or in the first and second flow paths (A, B) simultaneously. The flow cross-section of the primary flow path (A) is larger than the flow cross-section of the secondary flow path (B). The disclosed valve arrangement is preferably used in a brake with an antilock system.

Inventors:
Gegalski, Helmut (Kolpingstrasse 8 Mülheim-Kärlich, D-56218, DE)
Wald, Thomas (Steingasse 16 Holnich, D-56288, DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006366
Publication Date:
April 15, 1999
Filing Date:
October 07, 1998
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
LUCAS INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY (Stratford Road Solihull B90 4LA, GB)
Gegalski, Helmut (Kolpingstrasse 8 Mülheim-Kärlich, D-56218, DE)
Wald, Thomas (Steingasse 16 Holnich, D-56288, DE)
International Classes:
B60T15/00; B60T8/24; B60T8/36; B60T8/48; B60T15/02; F15B13/04; F15B13/044; F16K1/52; (IPC1-7): F16K1/52
Foreign References:
US5141027A
DE2831733A1
Attorney, Agent or Firm:
Schmidt, Steffen J. (Wuesthoff & Wuesthoff Schweigerstrasse 2 München, D-81541, DE)
Download PDF:
Claims:
Ventilanordnung PATENTANSPRÜCHE
1. Ventilanordnung (1) mit einem ersten und einem zweiten Fluidanschluss (7,9), einem Ventilglied (3), das durch eine Federanordnung (4) in eine erste Stellung vorgespannt ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss (7,9) gegeneinander gesperrt sind, einer Betätigungseinrichtung (17), um das Ventilglied (3) in eine zweite Stellung zu bringen, in der der erste und der zweite Fluidanschluss (7,9) in einer primären Strömungsverbindung (A) stehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Ventilglied (11) vorgesehen ist, das durch eine weitere Federanordnung (12) in eine erste Stellung vorgespannt ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss (7,9) gegeneinander gesperrt sind, und durch eine weitere Betätigungseinrichtung in eine zweite Stellung bringbar ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss (7,9) in einer sekundären Strömungsverbindung (B) stehen, so dass bei einer Betätigung der Ventilanordnung (1) der erste und der zweite Fluidanschluss (7,9) zuerst nur in der sekundären Strömungsverbindung (B) und anschliessend in der primären Strömungsverbindung (A) oder der ersten und der zweiten Strömungsverbindung (A, B) stehen, wobei der Strömungsquerschnitt der primären Strömungsverbindung (A) grösser ist als der Strömungsquerschnitt der sekundären Strömungsverbindung (B).
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (50) und/oder die weitere Betätigungseinrichtung elektromagnetisch und/oder hydraulisch gesteuert werden.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Ventilglied (3) als auch das weitere Ventilglied (11) durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung (50) betätigt werden.
4. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (3) domförmig und das weitere Ventilglied (11) kugelförmig ausgebildet ist, wobei das weitere Ventilglied (11) innerhalb des Ventilglieds (3) angeordnet ist.
5. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Federanordnung (4) grösser ist als die Vorspannkraft der weiteren Federanordnung (11).
6. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Strömungsverbindung (A) von einem am Gehäuse (2) der Ventilanordnung (1) ausgestalteten Dichtsitz (5) und dem Ventilglied (3) bestimmt wird.
7. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Strömungsverbindung (B) von einem an dem Ventilglied (3) ausgestalteten Dichtsitz (14) und dem weiteren Ventilglied (11) gebildet wird.
8. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (4) sich an dem Gehäuse (2) der Ventilanordnung (1) abstützt.
9. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Federanordnung (12) sich über das Ventilglied (3) abstützt.
10. Ventilanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ventilglied (11) einstückig mit der Betätigungseinrichtung (17) verbunden ist.
11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Federanordnung (12) die Betätigungseinrichtung (17) vorspannt, damit das weitere Ventilglied (11) seine erste Stellung einnimmt, wobei die weitere Federanordnung (70) sich an dem Gehäuse (2) der Ventilanordnung (1) abstützt.
12. Blockiergeschützte Bremsanlage, die insbesondere zur Antriebsschlupfsowie Fahrdynamikregelung eingerichtet ist, derart, dass eine Pumpe (42) Bremsfluid von einer Bremsdruckgebereinheit (31) entnimmt, um mit dem Bremsfluid eine Radbremse (37) zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ventilanordnung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird, wobei der erste Fluidanschluss (7) der Ventilanordnung (1) an die Bremsdruckgebereinheit (37) und der zweite Fluidanschluss (9) der Ventilanordnung (1) an die Eingangsseite (42e) der Pumpe (42) angeschlossen ist.
Description:
Ventilanordnung B E S C H R E I B U N G Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem ersten und einem zweiten Fluidanschluss, einem Ventilglied, das durch eine Federanordnung in eine erste Stellung vorgespannt ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss gegeneinander gesperrt sind, einer Betätigungseinrichtung, um das Ventilglied in eine zweite Stellung zu bringen, in der der erste und der zweite Fluidanschluss in einer primären Strömungsverbindung stehen.

Eine derartige Ventilanordnung ist unter anderem als sogenanntes"Normal-Closed"-Ventil bekannt. Wie diese Bezeichnung schon besagt, ist im unbetätigten Zustand, also der Grund- bzw. Normalstellung, die Strömungsverbindung zwischen den Fluidanschlüssen gesperrt, wogegen im betätigten Zustand die Strömungsverbindung zwischen den Fluidanschlüssen hergestellt ist. Damit im unbetätigten Zustand die Strömungsverbindung zwischen den Fluidanschlüssen gesperrt ist, ist ein Ventilglied unter Einwirkung einer Federanordnung vorgespannt, so dass dieses an einem Dichtsitz abdichtend zur Anlage kommt. Um im betätigten Zustand nun die Strömungsverbindung zwischen den Fluidanschlüssen herzustellen, ist es erforderlich, dass die Betätigungseinrichtung eine Kraft aufbringt, die zumindest die Vorspannkraft der Federanordnung zu überwinden vermag, so dass das Ventilglied von dem Dichtsitz abgehoben wird.

Allerdings ist es in den meisten Anwendungsfälien nicht ausreichend, wenn die Betätigungseinrichtung eine Kraft aufbringt, die nur minimal grösser als die Vorspannkraft der Federanordnung ist, da im Betrieb an den Fluidanschlüssen der Ventilanordnung unterschiedliche Fluiddrücke auftreten, wodurch auf das Ventilglied zusätzlich eine Druckdifferenzkraft wirkt, die je nach Wirkrichtung der von der Betätigungseinrichtung aufgebrachten Kraft entgegengerichtet ist. Demnach ist die Betätigungseinrichtung so auszulegen, dass die Betätigungskraft grösser ist als die Summe aus der Vorspannkraft der Federanordnung und der maximal zu erwartenden Druckdifferenzkraft, um eine sichere Funktion der Ventilanordnung zu gewährleisten. Der grosse Nachteil dabei ist, dass die Betätigungseinrichtung quasi überdimensioniert wird, insbesondere dann, wenn wie bei den überwiegenden Verwendungen im betätigten Zustand der Ventilanordnung ein grosser Strömungsquerschnitt gefordert ist, um eine Drosselwirkung der Ventilanordnung zu unterbinden. Ein grosser Strömungsquerschnitt bedeutet aber zusätzlich eine sehr grosse Druckdifferenzkraft, derzufolge eine hohe Betätigungskraft aufzubringen ist. Dadurch

entstehen hohe Kosten und ein hoher Aufwand bei Auslegung der Ventilanordnung. Auch benötigt die Ventilanordnung dadurch einen relativ grossen Einbauraum.

Von daher hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Ventilanordnung unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu entwickeln.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine eingangs genannte Ventilanordnung dahingehend weiterentwickelt, dass ein weiteres Ventilglied vorgesehen ist, das durch eine weitere Federanordnung in eine erste Stellung vorgespannt ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss gegeneinander gesperrt sind, und durch eine weitere Betätigungseinrichtung in eine zweite Stellung bringbar ist, in der der erste und der zweite Fluidanschluss in einer sekundären Strömungsverbindung stehen, so dass bei einer Betätigung der Ventilanordnung der erste und der zweite Fluidanschluss zuerst nur in der sekundären Strömungsverbindung und anschliessend in der primären Strömungsverbindung oder der ersten und der zweiten Strömungsverbindung stehen, wobei der Strömungsquerschnitt der primären Strömungsverbindung grösser ist als der Strömungsquerschnitt der sekundären Strömungsverbindung.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemässen Ventilanordnung ist nun, das bevor die primäre Strömungsverbindung hergestellt wird, zunächst eine sekundäre Strömungsverbindung hergestellt wird. Aufgrund der sekundären Strömungsverbindung wird in dem Fall, dass unterschiedliche Fluiddrücke an den Fluidanschiüssen auf das Ventilglied zusätzlich eine Differenzdruckkraft ausüben, zunächst ein Druckausgleichsvorgang zwischen den Fluidanschiüssen ausgelöst, wodurch die Druckdifferenzkraft eliminiert wird, so dass die Druckdifferenzkraft beim Herstellen der primären Strömungsverbindung nicht mehr wirksam ist und sich nicht mehr nachteilig auswirken kann. Es ist also nur eine verhältnismässig geringe Betätigungskraft erforderlich, wodurch sich die Betätigungseinrichtung kostengünstig, mit einem geringen Aufwand sowie wenig Einbauraum benötigend ausführen lässt. Dadurch kann der durch die primäre Strömungsverbindung hauptsächlich bestimmte Strömungsquerschnitt verhältnismässig grosszügig dimensioniert werden, um eine unerwünschte Drosselwirkung im Durchströmverhalten der Ventilanordnung auszuschliessen. Da die sekundäre Strömungsverbindung im Vergleich zu der primären Strömungsverbindung nur einen geringen Strömungsquerschnitt aufweist, ist die beim Herstellen der zweiten Strömungsverbindung zu überwindende Druckdifferenzkraft vernachlässigbar gering.

Vorzugsweise können die Betätigungseinrichtung und/oder die weitere Betätigungseinrichtung elektromagnetisch und/oder hydraulisch gesteuert werden. So kann in besonderer Weise die Betätigungseinrichtung, die das Ventilglied zur Herstellung der primären Strömungsverbindung betätigt, elektromagnetisch und die weitere Betätigungseinrichtung, die das weitere Ventilglied zur Herstellung der sekundären Strömungsverbindung betätigt, hydraulisch gesteuert werden. Dabei kann die weitere hydraulisch betätigte Betätigungseinrichtung über die zwischen den Fluidanschlüssen bestehende Druckdifferenz gesteuert werden, um die sekundäre Strömungsverbindung zwecks Auslösung des Druckausgleichsvorgangs zwischen den Fluidanschlüssen herzustellen. Wenn nach Eliminierung der Druckdifferenzkraft von der elektromagnetisch betätigten Betätigungseinrichtung die primäre Strömungsverbindung hergestellt wird, ist ebenfalls nur eine verhältnismässig geringe Betätigungskraft aufzubringen. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Auslegung der Elektromagnetanordnung der Betätigungseinrichtung aus, da die aufzubringende elektromagnetische Kraft verhältnismässig gering ist, was zum einen eine energiesparende und somit kostengünstige Stromaufnahme bedeutet, und zum anderen eine einbauraumsparende Ausführung der Komponenten des Magnetkreises, vor allem der Spule und des Ankers, möglich macht.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können sowohl das Ventilglied als auch das weitere Ventilglied durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung betätigt werden.

Insbesondere kann dabei die gemeinsame Betätigungseinrichtung aufgrund der zuvor dargelegten Vorteile elektromagnetisch gesteuert werden. Dabei kann die Betätigungseinrichtung einen zweistufigen Stössel aufweisen, der in Abhängigkeit von dem die Betätigungseinrichtung bewegenden Anker in einer ersten Stufe nur das weitere Ventilglied betätigt, um zunächst die sekundäre Strömungsverbindung herzustellen, und anschliessend in einer zweiten Stufe auch oder nur das Ventilglied zu betätigen, das die primäre Strömungsverbindung herstellt, die das Durchströmverhalten der Ventilanordnung charakterisiert. Weiterhin werden durch die gemeinsame Betätigungseinrichtung eine Betätigungseinrichtung eingespart, demzufolge sich Komponenten und Kosten eingesparen lassen, und sich auch eine kompakte Bauweise der Ventilanordnung ergibt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind das Ventilglied domförmig und das weitere Ventilglied kugelförmig ausgebildet, wobei das weitere Ventilglied innerhalb des Ventilglieds angeordnet ist, wodurch sich die Ventilanordnung besonders einbauraumsparend gestalten lässt.

Vorteilhafterweise ist die Vorspannkraft der Federanordnung grösser als die Vorspannkraft der weiteren Federanordnung. Dadurch ist die Betätigungskraft zur Herstellung der sekundären Strömungsverbindung, die von der Vorspannkraft der weiteren Federanordnung abhängt, besonders gering, vor allem wenn unterschiedliche Fluiddrücke an den Fluidanschlüssen anstehen. Ausserdem kann sich die weitere Federanordnung über die Federanordnung abstützen, um eine einfache und einbauraumsparende Ausführung der Ventilanordnung zu erzielen.

Unter den Aspekten Einfachheit und Einsparung von Einbauraum ist es von Vorteil, wenn die primäre Strömungsverbindung von einem am Gehäuse der Ventilanordnung ausgestalteten Dichtsitz und dem Ventilglied bestimmt wird. Selbiges gilt, wenn die sekundäre Strömungsverbindung von einem an dem Ventilglied ausgestalteten Dichtsitz und dem weiteren Ventilglied gebildet wird.

Da die Kräftebilanz, einerseits unter der von der Betätigungseinrichtung aufzubringenden Betätigungskraft, andererseits unter der von der Federanordnung aufzubringenden Vorspannkraft und fallweise von der Druckdifferenzkraft zwischen den Fluidanschlüssen der Ventilanordnung bestimmt ist, kann sich hinsichtlich Einfachheit und Einsparung von Einbauraum die Federanordnung an dem Gehäuse der Ventilanordnung abstützen. Der gleiche Vorteil besteht, wenn sich die weitere Federanordnung über das Ventilglied abstützt.

Eine vorteilhafte Alternative ist, wenn das weitere Ventilglied einstückig mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, wodurch sich Komponenten der Ventilanordnung einsparen bzw. einfacher herstellen lassen. Dabei kann, um die Ventilanordnung noch kompakter zu gestalten, vorgesehen werden, dass die weitere Federanordnung die Betätigungseinrichtung vorspannt, damit das weitere Ventilglied seine erste Stellung einnimmt, wobei die weitere Federanordnung sich an dem Gehäuse der Ventilanordnung abstützt.

In besonders bevorzugter Weise ist die erfindungsgemässe Ventilanordnung in einer blockiergeschützten Bremsanlage zu verwenden, die zur Antriebsschlupf-sowie Fahrdynamikregelung eingerichtet ist, und dazu eine Pumpe aufweist, die Bremsfluid von einer Bremsdruckgebereinheit entnimmt, um mit dem Bremsfluid eine Radbremse zu versorgen, wobei der erste Fluidanschluss der Ventilanordnung an die Bremsdruckgebereinheit und der zweite Fluidanschluss der Ventilanordnung an die Eingangsseite der Pumpe angeschlossen ist. Aufgrund der Verwendung der

erfindungsgemässen Ventilanordnung ergibt sich hierbei der grosse Vorteil, dass zum einen ein verhältnismässig grosser Strömungsquerschnitt von der Bremsdruckgebereinheit zur Eingangsseite der Pumpe bereitgestellt wird, so dass die Pumpe vor allem bei niedrigen Temperaturen, also wenn sich das Bremsfluid zähflüssig verhält, einen verhältnismässig grossen Volumenstrom fördern kann. Zum anderen ist nur eine verhältnismässig geringe Betätigungskraft aufzubringen, wenn die Ventilanordnung seitens der Brensdruckgebereinheit druckbeaufschlagt wird, was bei einer Betätigung der Bremsdruckgebereinheit über das Bremspedal durch den Fahrer oder bei einer automatischen Betätigung der Bremsdruckgebereinheit zur Vorladung der Pumpe der Fall ist.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dazu zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung im unbetätigten Zustand, Fig. 2 die Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung nach Fig. 1 im betätigten Zustand, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, in der eine erfindungsgemässe Ventilanordnung verwendet wird.

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung 1 jeweils in einem Längsschnitt gezeigt. Der Aufbau der Ventilanordnung 1 gestaltet sich im wesentlichen rotationssymetrisch in Bezug auf eine Längsachse L.

Die Ventilanordnung 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in dem ein Ventilglied 3 und eine Federanordnung 4 koaxial zu der Längsachse L aufgenommen sind. In dem Gehäuse 2 ist radial zu der Längsachse L ein Dichtsitz 5 ausgestaltet, mit dem das Ventilglied 3 derart zusammenwirkt, dass das Ventilglied 3 unter Krafteinwirkung der Federanordnung 4 gegen den Dichtsitz 5 dichtend vorgespannt ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Dadurch werden eine erste Druckkammer 6, der ein erster Fluidanschluss 7 zugeordnet ist, und eine zweite Druckkammer 8, der ein zweiter Fluidanschluss 8 zugeordnet ist, gebildet. Zur Vorspannung des Ventilglieds 3 stützt sich die Federanordnung 4 über das Gehäuse 2 ab. Um die erste Druckkammer 8 zu verschliessen, ist ein Verschlussteil 10 vorgesehen, das dichtend mit

dem Gehäuse 2 verbunden ist, und an dem die Federanordnung 4 anliegt. Auch weist das Verschlussteil 10 eine zapfenförmige Einziehung zur Aufnahme der Federanordnung 4 auf, um für die Federanordnung 4 eine zu der Längsachse L axiale (innere) Führung bereitzustellen.

Das Ventilglied 3 ist domförmig ausgebildet, um auf seiner der ersten Druckkammer 6 zugewandten Seite ein weiteres Ventilglied 11, das kugelförmig ausgebildet ist, und eine weitere Federanordnung 12 koaxial zu der Längsachse L aufzunehmen. Das Ventilglied 3 weist koaxial zu der Längsachse L eine Zentralbohrung 13 auf. Auf der der ersten Druckkammer 6 zugewandten Seite der Zentralbohrung 13 ist an dem Ventilglied 3 radial zu der Längsachse L ein Dichtsitz 14 ausgestaltet, mit dem das weitere Ventilglied 11 derart zusammenwirkt, dass das weitere Ventilglied 11 unter Krafteinwirkung der weiteren Federanordnung 12 gegen den Dichtsitz 14 dichtend vorgespannt ist, so dass die erste und die zweite Druckkammer 6,8 gegeneinander gesperrt sind, wie in Fig. 1 gezeigt. Dabei stützt sich zur Vorspannung des weiteren Ventilglieds 11 die weitere Federanordnung 12 über das Ventilglied 3 ab, wobei die weitere Federanordnung an einem Fluiddurchlässe aufweisenden Halteteil 15 anliegt, das kraftschlüssig mit dem Ventilglied 3, zum Beispiel über eine Presspassung, verbunden ist. Da sich das Ventilglied 3 über die Federanordnung 4 an dem Gehäuse 2 abstützt, stützt sich die weitere Federanordnung 12 mittelbar an dem Gehäuse 2 ab, so dass das Halteteil 15 auch lose mit dem Ventilglied 3 verbunden sein kann. Das Halteteil 15 liegt zwischen dem Ventilglied 3 und der Federanordnung 4, und weist einen äusseren Rand auf, der die Federanordnung 4 radial umgreift, um somit für die Federanordnung 4 auch eine zu der Längsachse L axiale (äussere) Führung bereitzustellen.

Um eine sichere Funktion der Ventilanordnung 1 zu gewährleisten, ist eine passgenaue und gleitreibungsarme axiale Führung des Ventilglieds 3 wichtig. Dazu kann einerseits das Ventilglied 3 in der Bohrung 16 des Gehäuses 2 unmittelbar geführt sein, andererseits kann die axiale Führung in der Bohrung 16 des Gehäuses 2 über den äusseren Rand des mit dem Ventilglied 3 verbundenen Halteteils 15 besorgt werden.

Zur Betätigung der der Ventilanordnung 1 ist in dem Gehäuse 2 eine Betätigungseinrichtung 17 koaxial zu der Längsachse L aufgenommen. Die Betätigungseinrichtung 17 ist auf der dem Ventilglied 3 zugewandten Seite als stufenförmiger Stössel 18,19 ausgebildet. Dabei weist der vordere Stössel 18 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser der Zentralbohrung 13, so dass der vordere Stössel 18 in der Zentralbohrung 13 das Ventilglied 3 durchdringt, um mit dem weiteren Ventilglied 11 zusammenzuwirken. Der

Durchmesser des hinteren Stössels 19 ist grösser als der Durchmesser der Zentralbohrung 13, so dass der hintere Stössel 19 mit dem Ventilglied 3 zusammenwirkt.

Ebenfalls kann das weitere Ventilglied 11 einstückig mit der Betätigungseinrichtung 17 bzw. dem Stössel 18 oder 19 verbunden sein, so dass die weitere Federanordnung 12 die Betätigungseinrichtung 17 vorspannen kann, wobei sich die weitere Federanordnung 12 unmittelbar an dem Gehäuse 2 abstützt. Bei dieser Ausführung wird zum einen das Halteteil 15 eingespart, zum anderen ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau, da die weitere Federanordnung 12 in der Betätigungseinrichtung 17 integriert ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten unbetätigten Zustand der Ventilanordnung 1 liegt das Ventilglied 3 unter Krafteinwirkung der Federanordnung 4 an dem Dichtsitz 5 an und das weitere Ventilglied 11 liegt unter Krafteinwirkung der weiteren Federanordnung 12 an dem Dichtsitz 14 an, wodurch die erste Druckkammer 6 bzw. der erste Fluidanschluss 7 gegenüber der zweiten Druckkammmer 8 bzw. dem zweiten Fluidanschluss 9 gesperrt ist. Dabei spannt die weitere Federanordnung 12 über das weitere Ventilglied 11 und über den vorderen Stössel 18 die Betätigungseinrichtung 17 in ihre unbetätigte Stellung vor. Der vordere Stössel 18 ist so bemessen, dass er zum einen mit der Zentralbohrung 13 einen radialen Spalt SR bildet, und dass zum anderen zwischen dem hinteren Stössel 19 und dem Ventilglied 3 ein axialer Spalt SA gebildet ist.

Erfolgt nun eine Betätigung der Ventilanordnung 1, wozu die Betätigungseinrichtung 17 in y-Richtung bewegt wird, so hebt der vordere Stössel 18 zunächst das weitere Ventilglied 11 entgegen der Kraft der weiteren Federanordnung 12 von dem Dichtsitz 14 ab, wodurch zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 6,8 eine sekundäre Strömungsverbindung B hergestellt wird, die sich über den radialen Spalt SR, den der vordere Stössel 18 in der Zentralbohrung 13 bildet, sowie über den axialen Spalt SA, der zwischen dem Ventilglied 3 und dem hinteren Stössel 19 besteht, erstreckt. Da der radiale Spalt SR und der axiale Spalt SA verhältnismässig gross bemessen sind, ist der wirksame Strömungsquerschnitt der sekundären Strömungsverbindung B effektiv durch den ringspaltförmigen Durchlass zwischen dem weiteren Ventilglied 11 und dem Dichtsitz 14 bestimmt.

Wird nunmehr bei Betätigung der Ventilanordnung 1 die Betätigungseinrichtung 17 weiter in y-Richtung bewegt, so kommt nach Überschreitung des Masses des axialen Spaltes SA der hintere Stössel 19 an dem Ventilglied 3 zur Anlage, so dass dieses entgegen der Kraft der

Federanordnung 4 von dem Dichtsitz 5 abgehoben wird, so dass eine primäre Strömungsverbindung A zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 6,8 hergestellt wird, wobei der wirksame Strömungsquerschnitt der primären Strömungsverbindung A effektiv durch den ringspaltförmigen Durchlass zwischen dem Ventilglied 3 und dem Dichtsitz 5 bestimmt ist. Dieser betätigte Zustand ist in Fig. 2 gezeigt. Da der Strömungsquerschnitt der sekundären Strömungsverbindung B im Vergleich zu dem Strömungsquerschnitt der primären Strömungsverbindung A vernachiässigbar ist, macht es keinen bedeutenden Unterschied, ob bei bestehender primären Strömungsverbindung A die sekundäre Strömungsverbindung B aufrechterhalten oder abgesperrt wird. Denn so kann die sekundäre Strömungsverbindung B bei Anliegen des hinteren Stössels 19 an dem Ventilglied 3 gesperrt oder durch geeignete Ausgestaltung des vorderen bzw. hinteren Stössels 18,19 beispielsweise mit Querbohrungen aufrechterhalten werden.

Damit die sekundäre Strömungsverbindung B (zeitlich) vor der primären Strömungsverbindung A in der zuvor erläuterten Weise hergestellt wird, ist die Vorspannkraft der weiteren Federanordnung 12 kleiner als die Vorspannkraft der Federanordnung 4. Desweiteren ist der wirksame Strömungsquerschnitt der sekundären Strömungsverbindung B erheblich kleiner als der wirksame Strömungsquerschnitt der primären Strömungsverbindung A, da der ringspaltförmige Durchlass zwischen dem Ventilglied 3 und dem Dichtsitz 5 aufgrund der zuvor erläuterten radialgeometrischen Anordnung grösser ist als der ringspaltförmige Durchlass zwischen dem weiteren Ventilglied 11 und dem Dichtsitz 14. Aufgrund dieser Dimensionierung der Ventilanordnung 1 ist seitens der Betätigungseinrichtung 17 zur Herstellung der sekundären Strömungsverbindung B nur eine verhältnismässig geringe Betätigungskraft aufzubringen.

Denn kraftmässig ist zunächst nur die geringe Vorspannkraft der weiteren Federanordnung 12 und erst anschliessend die Vorspannkraft der Federanordnung 4 zu überkommen.

In dem Fall, dass in der ersten Druckkammer 6 bzw. am ersten Fluidanschluss 7 ein höherer Druck als in der zweiten Druckkammer 8 bzw. am zweiten Fluidanschluss 9 ansteht, ist zunächst zusätzlich zu der Vorspannkraft der weiteren Federanordnung 12 eine Druckdifferenzkraft zu überkommen, die aber wegen des sehr kleinen wirksamen Strömungsquerschnitts der sekundären Strömungsverbindung B ebenfalls gering ist, so dass die aufzubringende Betätigungskraft gering bleibt. Allerdings findet über die sekundäre Strömungsverbindung B ein Druckausgleichsvorgang zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 6,8 statt, wodurch die Druckdifferenzkraft (nahezu) vollständig abgebaut wird, so dass anschliessend bei Herstellung der primären Strömungsverbindung A nur noch

die Vorspannkraft der Federanordnung 4 zu überkommen ist. Würde entgegen dem die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 6,8 bei Herstellung der primären Strömungsverbindung A nach wie vor bestehen, so wäre aufgrund des sehr grossen wirksamen Strömungsquerschnitts der primären Strömungsverbindung A zusätzlich eine sehr hohe Druckdifferenzkraft zu überkommen, was eine erhebliche Erhöhung der aufzubringenden Betätigungskraft zur Folge hätte. Insgesamt ist zu der erfindungsgemässen Ventilanordnung 1 also festzustellen, dass zwischen dem ersten und zweiten Fluidanschluss 7,9 eine Strömungsverbindung mit einem sehr grossen wirksamen Strömungsquerschnitt herstellbar ist, wobei im Verhältnis dazu die aufzubringende Betätigungskraft sehr gering ist.

In Fig. 3 ist eine blockiergeschützte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge schematisch dargestellt. Ein Bremspedal 1 dient dazu über ein Betätigungselement eine Bremsdruckgebereinheit 31 zu betätigen. Die Bremsdruckgebereinheit 31 weist einen Bremszylinder 32 auf, in dem ein Kolben 33 eine Druckkammer 34 bildet. Die Druckkammer 34 wir von einem Reservoir 35 mit Bremsfluid gespeist. Von der Druckkammer 35 führt eine Bremsleitung 36 zu einer Radbremse 37 des Kraftfahrzeugs.

In der Bremsleitung 36 ist eine Ventileinrichtung 38,39 zwischen der Bremsdruckgebereinheit 31 und der Radbremse 37 angeordnet. Die Ventileinrichtung 38,39 ist aus zwei Elektromagnetventilen gebildet, die jeweils durch eine elektronische Steuereinheit ECU angesteuert werden, um den Druck in der Radbremse 37 zu modulieren.

Dazu erfasst die elektronische Steuereinheit ECU über einen Sensor 40 das Drehverhalten des der Radbremse 37 zugeordneten Fahrzeugrades, um durch Ansteuerung der Elektromagnetventile 38,39 Druckaufbau-, Druckabbau-sowie Druckhaltephasen einzustellen.

Im elektrisch unbetätigten Zustand nimmt das erste Elektromagnetventil 38 seine geöffnete Stellung und das zweite Elektromagnetventil 39 seine gesperrte Stellung ein, um in der Radbremse 37 Druck aufbauen zu können. Wenn nur das erste Elektromagnetventil 38 betätigt wird, geht das erste Elektromagnetventil 38 in seine abgesperrte Stellung und das zweite Elektromagnetventil 39 bleibt in seiner gesperrten Stellung, so dass der Druck in der Radbremse 37 konstant gehalten wird. Werden sowohl das erste und das zweite Elektromagnetventil 38,39 betätigt, geht das erste Elektromagnetventil 38 in seine gesperrte Stellung und das zweite Elektromagnetventil 39 in seine geöffnete Stellung. In diesem Fall kann Bremsfluid aus der Radbremse 37 über das zweite Elektromagnetventil 39

in einen Zwischenspeicher 41 abfliessen. Über eine Hydraulikpumpe 42 wird das in dem Zwischenspeicher 41 befindliche Bremsfluid in die Bremsleitung 36 zurückgefördert. Die Hydraulikpumpe 42 wird durch einen Elektromotor 43 angetrieben, der ebenfalls von der elektronischen Steuereinheit ECU angesteuert wird. Die Ventileinrichtung 38,39 kann auch mit einem mechanischen Mengenregelventil anstelle des ersten Elektromagnetventils 38 oder mit einem elektromagnetisch betätigtem Drei-Zwei-Wege-oder Drei-Drei-Wege-Ventil anstelle der beiden Elektromagnetventile 38,39 ausgestaltet sein.

Die Bremsdruckgebereinheit 31 weist zur Verstärkung der über das Bremspedal 30 eingeleiteten Betätigungskraft einen pneumatischen Bremskraftverstärker 44 auf. Eine bewegliche Wand unterteilt den pneumatischen Bremskraftverstärker 44 in eine Unterdruckkammer 45 und eine Druckkammer 46. Zur Erzeugung des Unterdrucks ist die Unterdruckkammer 45 an eine nicht näher dargestellte Unterdruckquelle Vac angeschlossen. Bei einem mit einem Ottomotor ausgerüsteten Kraftfahrzeug steht das im Ansaugrohr prinzipbedingt erzeugte Vakuum als Unterdruckquelle Vac zur Verfügung.

Dagegen ist bei einem mit einem Diesel-oder Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeug eine zusätzliche Vakuumpumpe als Unterdruckquelle Vac notwendig. Bei einer Betätigung des Bremspedals 30 funktioniert der Bremskraftverstärkers 44 in bekannter Weise dadurch, dass die Druckkammer 46 mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird, so dass an der beweglichen Wand eine Druckdifferenz wirkt, die die am Bremspedal 30 eingeleitete Betätigungskraft unterstützt. Im unbetätigten Zustand sind die Unterdruckkammer 45 und die Druckkammer 46 miteinander verbunden und somit druckausgeglichen, so dass an der beweglichen Wand keine Druckdifferenz wirksam ist.

Der Bremskraftverstärker 44 ist über eine Elektromagnetanordnung 47 auch elektrisch steuerbar. Die Elektromagnetanordnung 47 betätigt ein hier nicht näher dargestelltes Steuerventil, um den Bremskraftverstärker 44 in unterschiedliche Steuerstellungen zu bringen. Erstens in eine erste sogenannte Aufbaustellung, in der die Verbindung der Unterdruckkammer 45 mit der Druckkammer 46 gesperrt und die Verbindung der Druckkammer 46 zur Atmosphäre geöffnet ist, so dass an der beweglichen Wand eine Druckdifferenz aufgebaut bzw. erhöht wird. Oder zweitens in in eine zweite sogenannte Haltestellung, in der die Verbindung der Unterdruckkammer 45 mit der Druckkammer 46 und die Verbindung der Druckkammer 46 zur Atmösphäre gesperrt ist, so dass eine an der beweglichen Wand wirkende Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Oder drittens in eine dritte sogenannte Abbaustellung, in der die Verbindung der Unterdruckkammer 45 mit der Druckkammer 46 geöffnet und die Verbindung der Druckkammer 46 zur Atmosphäre

gesperrt ist, so dass über einen Druckausgleichsvorgang eine an der beweglichen Wand wirkende Druckdifferenz abgebaut wird. Um das Steuerventil in die unterschiedlichen Steuerstellungen zu bringen, bestromt die elektronische Steuereinheit ECU die Elektromagnetanordnung 47 mit einem Strom in der Weise, dass die Einstellung der vorgenannten Steuerstellungen beispielsweise durch Pulsweitenmodulation des Stromsignals erfolgt. Der in der Druckkammer 46 erzeugte und in die Bremsleitung 36 eingeleitete Bremsdruck wird mittels eines Sensors 48 erfasst und an die elektronische Steuereinheit ECU weitergeleitet, um den Bremsdruck in Abhängigkeit von einem gewünschten Druckwert und/oder Druckverlauf zu regeln.

Die elektrische Steuerbarkeit des Bremskraftverstärkers 44 ermöglicht es Bremsvorgänge auch automatisch, also unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals 30 auszuführen, was beispielsweise bei Ausführung einer Abstandsregelung der Fall ist. Eine Sensoreinrichtung 49 ist vorgesehen, um mit der Betätigung des Bremspedals 30 in Beziehung stehende Grosse (Pedalweg, Pedalkraft, Pedalbetätigungsgeschwindigkeit) zur Auswertung in der elektronischen Steuereinheit ECU zu erfassen, um auch Bremsungen in Notsituationen, beispielsweise mit der Überschreitung einer bestimmten Pedalbetätigungsgeschwindigkeit als Kriterium, auszuführen.

Die in Fig. 3 gezeigte blockiergeschützte Bremsanlage ist insbesondere auch zur Antriebsschlupf-sowie Fahrdynamikregelung eingerichtet, bei der die erfindungsgemässe Ventilanordnung 1 zur Verwendung kommt. Der erste Fluidanschluss 7 der Ventilanordnung 1 ist an die Bremsdruckgebereinheit 31 und der zweite Fluidanschluss 9 der Ventilanordnung 1 ist an die Eingangsseite 42e der Pumpe 42 angeschlossen. Hierbei ist die erfindungsgemässe Ventilanordnung 1 elektromagnetisch betätigbar ausgeführt und wird von der elektronischen Steuereinheit ECU angesteuert. Dazu ist, wie bekannt aber in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt, die Betätigungseinrichtung 17 mit einem Anker betrieblich gekoppelt, der mit einer Elektromagnetanordnung zusammenwirkt.

Parallel zu der Ventilanordnung 1 ist in der Bremsleitung 36 zwischen der Bremsdruckgebereinheit 31 und der Ausgangsseite 42a der Pumpe 42 ein von der elektronischen Steuereinheit ECU angesteuertes Elektromagnetventil 50 angeordnet, das im unbetätigten Zustand die Verbindung zwischen der Bremsdruckgebereinheit 31 und der Radbremse 37 herstellt und diese im betätigten Zustand sperrt, so dass die Ausgangsseite 42a der Pumpe 42 nur mit der Radbremse 37 in Verbindung steht. Die Ventilanordnung 1 und das Elektromagnetventil 50 werden (nahezu) zeitgleich von der elektronischen

Steuereinheit ECU angesteuert, um die Bremsdruckgebereinheit 31 entweder mit der Radbremse 37 oder der Saugseite 42e der Pumpe 42 zu verbinden. Zu dem Elektromagnetventil 50 ist ein Druckbegrenzungsventil 51 parallel geschaltet, das bei Überschreitung eines bestimmten Druckwertes in der Radbremse 37 bzw. an der Ausgangsseite 42a der Pumpe 42 eine Verbindung von der Radbremse 37 bzw. der Ausgangsseite 42a der Pumpe 42 zu der Bremsdruckgeber 2 herstellt, um Beschädigungen an der Bremsanlage zu vermeiden. An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Ventilanordnung 1 und das Elektromagnetventil 50 in bekannter Weise durch ein Drei-Zwei-Wege Ventil ersetzt werden können, wobei ebenso das Druckbegrenzungsventil 51 mit der Ventilanordnung 1 und/oder dem Elektromagnetventil 50 zusammengefasst werden kann.

Ein Rückschlagventil 52 ist zwischen dem Zwischenspeicher 41 und der Eingangsseite 42e der Pumpe 42 angeordnet, so dass eine Strömungsverbindung nur in Richtung von dem Zwischenspeicher 41 zu der Saugseite 42e der Pumpe 42 herstellbar ist. Damit wird verhindert, dass bei einer Vorladung der Eingangsseite 42e der Pumpe 42, wozu die Ventilanordnung 1 betätigt ist, Bremsfluid in den Zwischenspeicher 41 entweichen kann.

Bei einer Antriebsschlupfregelung, also wenn die elektronische Steuereinheit ECU eine Durchdrehtendenz des der Radbremse 37 zugeordneten Rades feststellt, werden die Ventilanordnung 1 und das Elektromagnetventil 50 betätigt. Da bei einer Antriebsschlupfregelung eine Betätigung des Bremspedals 30 nicht erfolgt, kann die Pumpe 42 Bremsfluid aus dem Reservoir 35 über die Druckkammer 34 und die Ventilanordnung 1 entnehmen und, da das Elektromagentventil 50 die Verbindung zur Bremsdruckgebereinheit 31 sperrt, mit diesem Bremsfluid unmittelbar die Radbremse 37 beaufschlagen, um der Durchdrehtendenz entgegenzuwirken. Vorteilhaft ist hierbei, dass die erfindungsgemässe Ventilanordnung 1 einen verhältnissmässig grossen Strömungsquerschnitt freigibt, so dass die Pumpe 13 insbesondere bei tiefen Temperaturen einen ausreichend grossen Volumenstrom fördern kann.

Demgegenüber wird bei einer Fahrdynamikregelung, bei der die Fahrzeugstabilität inbesondere beim Fahren in einer Kurve durch automatisches Bremsen verbessert wird, zusätzlich die Eingangsseite 42e der Pumpe 42 mit einem von der Bremsdruckgebereinheit 31 erzeugten Bremdruck vorgeladen, um einen sehr schnellen Druckaufbau in der Radbremse 37 zu erzielen. Dies geschieht durch automatische Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 44, wozu in der Druckkammer 34 der Bremsdruckgebereinheit 31 ein

Druck in der Grössenordnung von 5 bis 30 bar eingestellt wird, was unter anderem von der Beschaffenheit der Oberfläche der Fahrbahn abhängig ist. Durch das Vorladen der Pumpe 42 über deren Saugseite 42e wird erreicht, dass bereits während der Anlaufphase an der Ausgangsseite 42a der Pumpe 7 ein ausreichendender Druck zur Verfügung steht.

Aufgrund der erfindungsgemässen Ausgestaltung der Ventilanordnung 1 ergeben sich hierbei keinerlei Nachteile, wenn die Ventilanordnung 1 gegen den von der Bremsdruckgebereinheit 31 erzeugten Druck betätigt wird. Auch ergeben sich erfindungsgemäss keine Einschränkungen bei der Bemessung des Strömungsquerschnitts der Ventilanordnung 1, so dass insbesondere das sehr gute Tieftemperaturverhalten aufrechterhaltenbleibt.