Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung mit einem Anker

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung, welche als Drei- Stellungs-Drei- Wegeventil gestaltet ist und einen elektromagnetisch bewegbaren Anker aufweist, dem ein mit dem Anker betätigbares erstes Ventil zugeordnet ist.

Bei Fahrzeugbremsanlagen besteht allgemein die Tendenz durch eine Reduzierung der Anzahl an Magnetventilen die Baugröße sowie die Teilezahl zu reduzieren und dadurch Kosten einzusparen. Um zugleich den hohen Qualitätsansprüchen bei geringen

Fertigungskosten zu entsprechen, sollen die Magnetventilanordnungen ferner möglichst einfach aufgebaut sein. Bekannte Drei- Stellungs-Drei- Wegeventile ermöglichen zwar eine Reduzierung der Anzahl an Magnetventilen, sind aber vergleichsweise teuer, da Präzisionsteile verwendet werden müssen. Ferner war es bei solchen Drei-Stellungs-Drei- Wegeventilen bisher notwendig, diese an zwei gegenüberliegenden Seiten eines

Hydraulikblocks anzuschließen, wodurch sich eine vergleichsweise aufwendige Hydraulik bei großem Bauraum ergab.

Aufgabe und Lösung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung zu schaffen, welche als Drei- Stellungs-Drei- Wegeventil gestaltet und zugleich kompakt und einfach aufgebaut ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der ein Stellelement vorgesehen ist, mit dem ein zweites Ventil betätigbar und welches zum Betätigen des zweiten Ventils mit dem Anker des ersten Ventils bewegbar ist.

Erfindungsgemäß ist bei einem Drei- Stellungs-Drei- Wegeventil lediglich ein einziger bewegbarer Anker vorgesehen, welcher insbesondere mit einer Ankerwicklung umgeben ist und von dieser linear bewegt werden kann. Der derart gestaltete Anker dient gemäß der Erfindung jedoch nicht nur zum Betätigen eines einzigen Ventils, sondern es ist ferner ein Stellelement vorgesehen, welches ebenfalls von dem Anker bewegt werden kann und dabei zum Betätigen eines zweiten Ventils dient.

Mit den derart erfindungsgemäß realisierten beiden Ventilen können die Schaltfunktionen eines Drei- Stellungs-Drei- Wegeventils auf sehr einfache Weise realisiert werden. Gleichzeitig kann mit der Magnetventilanordnung die Teileanzahl sowie die Gesamtbaugröße reduziert werden. Es ergibt sich ferner eine vorteilhafte Anschlusssituation und es können darüber hinaus auch bekannte und derzeit angewandte Technologien aus der bisherigen Magnetventilfertigung übernommen werden. Eine hohe Fertigungsqualität bei besonders geringen Herstellungskosten ist dadurch gewährleistet.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen- Magnetventilanordnung ist das Stellungsventil im Wesentlichen quer zur Bewegungsrich- tung des Ankers ausgerichtet und schwenkbar gelagert. Ein derartiges Stellelement

ermöglicht es die vom Anker ausgeübte Kraft in einen Bereich der Magnetventilanordnung zu übertragen, in welchem dann vorteilhaft ein zweites Ventil ausgebildet sein kann.

Um mit dem erfindungsgemäßen einen Anker bei den Schaltvorgängen eine hohe Dynamik (insbesondere mit geringen Trägheitsmomenten) zu erreichen, ist das Stellelement vorteilhaft ferner als eine Wippe gestaltet, an der an einem Endbereich der Anker angreift und am anderen Endbereich das zu betätigende zweite Ventil angeordnet ist.

Die beiden erfindungsgemäß dem Anker der Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanord- nung zugewiesenen Funktionen der Betätigung des ersten Ventils und der Betätigung des zweiten Ventils können besonders bauraumsparend realisiert werden, indem das Stellelement von einem zum Anker gehörenden Stößel durchsetzt ist. Der Stößel kann dann unmittelbar auf das erste Ventil einwirken, während das zweite Ventil über das Stellelement insbesondere vorteilhaft durch eine am Stößel ausgebildete Stufe oder einen Bund betätigt werden kann.

Um Fertigungstoleranzen auszugleichen und insbesondere an dem ersten Ventil eine hohe Dichtqualität zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn der Stößel hohlzylindrisch gestaltet und in ihm ein Ventilkörper des ersten Ventils aufgenommen ist, der in dem Stößel mittels einer Ventilkörperfeder federnd gelagert ist.

Der Stößel selbst ist vorteilhaft mittels einer Stößelfeder federnd vorgespannt, welche eine andere Federstärke aufweist, als die Ventilkörperfeder am ersten Ventil. Besonders vorteilhaft weist die Stößelfeder eine größere Federstärke auf, als die Ventilkörperfeder. Unter Federstärke wird dabei die mittels der jeweiligen Feder in der Grundstellung der Magnetventilanordnung erzielte Kraft verstanden. Die Stößelfeder ist ferner besonders bevorzugt am Stellelement abgestützt und weist insbesondere eine kleinere Federstärke als eine nachfolgend noch näher erläuterte Stellelementfeder auf.

Der erfindungsgemäße Stößel ist besonders bevorzugt als ein Tiefziehteil hergestellt, wodurch eine besonders kostengünstige Produktion bei zugleich geringem Gewicht des Stößels erreicht wird. In dem hohlzylindrischen Stößel ist ferner an dem vom ersten Ventil abgewandten Endbereich eine Einstellhülse eingesetzt, eingepresst oder eingeschraubt. Mit der derartigen Einstellhülse kann die Kraftwirkung der im Stößel angeordneten Ventilkörperfeder dann präzise vorbestimmt werden.

Am ersten Ventil sollte schließlich ein vom Anker (insbesondere über den Stößel) bewegbarer Ventilkörper vorgesehen sein, der mittels einer Ventilkörperfeder in eine Ruhelage gedrängt ist. Ferner ist bevorzugt das Stellelement mittels einer Stellelementfeder ebenfalls in einer Ruhelage gedrängt und die Federstärke der Ventilkörperfeder dabei anders gewählt als die Federstärke der Stellelementfeder. Insbesondere ist die Federstärke der Ventilkörperfeder vorteilhaft kleiner als die Federstärke der Stellelementfeder gewählt, wodurch beim Bewegen des Ankers das erste Ventil vor dem zweiten Ventil verschlossen wird und auch verschlossen bleibt, während das zweite Ventil betätigt wird. Außer einer derartigen Schaltweise der Ventile der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung sind aber durch eine entsprechende Wahl der Federstärken der genannten Federn auch andere Schaltreihenfolgen und allgemein andere Schaltmöglichkeiten gegeben.

Allgemein ist es dabei bevorzugt, dass das Stellelement mittels einer Stellelementfeder in eine Ruhelage gedrängt ist, deren Federkraft vom Anker überwunden werden kann. Das derart in eine Ruhelage gedrängte Stellelement kann dann während der Bewegung des Ankers teilweise von diesem abgekoppelt sein, nämlich insbesondere dann, wenn der Anker das erste Ventil definiert betätigen soll.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausfiihrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen

Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 eines zweiten Ausfiihrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 2 eines dritten Ausfiihrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 2 eines vierten Ausfiihrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung sowie Detailansicht von modifizierten zugehörigen Bauteilen und

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 2 eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung sowie eine Detailansicht von modifizierten zugehörigen Bauteilen.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung 10 mit einem Ventilblock 12 dargestellt, welcher eine Art Grundsockel der Magnetventilanordnung bildet. In dem Ventilblock 12 ist an einer der Seitenflächen von außen eine gestufte Aufhahmebohrung 14 eingeformt. In dieser Aufhahmebohrung 14 ist an einer ersten Stufe eine kreisförmige Scheibe 16 eingesetzt, auf die eine im Wesentlichen zylindrische Hülse 18 folgt. Auf der Hülse 18 ist mittels einer an der Mantelfläche der Hülse 18 umlaufenden Laserschweißnaht 20 eine im Wesentlichen becherförmige Kappe 22 aufgesetzt und befestigt. Die Kappe 22 ist von einem

hohlzylindrischen Spulenkörper 24 umgeben, an dem zwei elektrische Anschlüsse 26 und 28 ausgebildet sind.

Im Innern der Kappe 22 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Anker 30 angeordnet, der mittels einer wahlweisen Bestromung des Spulenkörpers 24 an den elektrischen

Anschlüssen 26 und 28 in Richtung der Längsachse der Kappe 22 bewegbar ist. Bezogen auf Fig. 1 kann der Anker 30 also nach oben oder nach unten bewegt werden.

In der Hülse 18 ist exzentrisch eine sich in Längsrichtung der Hülse 18 erstreckende Durchgangsöffhung 32 eingeformt, welche von einem am Anker 30 ortsfest angebrachten, stabförmigen Stößel 34 durchsetzt ist. Der Stößel 34 ragt in einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum 36, der im unteren Abschnitt der Hülse 18 ausgeformt ist.

Der Stößel 34 ist mit einem Tiefziehverfahren hergestellt und weist an seinem bezogen auf Fig. 1 unteren Endabschnitt eine Verengung auf, in der ein im Längsschnitt im Wesentlichen T-förmiger Ventilkörper 38 derart eingesetzt ist, dass er mit seinem verbreiterten Abschnitt an der Verengung des Stößels 34 getragen werden kann. Der Ventilkörper 38 ist gegen diese Verengung mittels einer als Spiralfeder gestalteten Ventilkörperfeder 40 gegen eine Einstellscheibe 42 vorgespannt, welche im bezogen auf Fig. 1 oberen Endabschnitt des hohlzylindrischen Stößels 34 in diesen eingepresst ist. Durch das Einpressen der

Einstellscheibe 42 in den Stößel 34 ist die mit der Ventilkörperfeder 40 erzeugte Federkraft definiert voreingestellt worden.

Der Stößel 34 ist ferner im bezogen auf Fig. 1 unteren Endabschnitt mit einem Ansatz bzw. Bund 44 gestaltet, an dem eine ebenfalls als Spiralfeder ausgestaltete Stößelfeder 46 abgestützt ist. Die Stößelfeder 46 durchsetzt zusammen mit dem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 38 eine Durchgangsbohrung 48, welche in einen sich im Wesentlichen quer durch den Innenraum 36 erstreckenden Stellelement 50 ausgebildet ist. Das Stellelement 50 ist dabei scheibenförmig gestaltet und ist derart auf einem mittig an dem Stellelement 50 ausgebildeten Lager 52 auf der Scheibe 16 abgestützt, dass es wie eine Wippe wirkt. Das

Stellelement 50 ist neben dem Lager 52 ferner mit einer Stellelementfeder 54 gegen die Scheibe 16 abgestützt, welche das Stellelement 50 in einer im Wesentlichen waagrechten Lage hält und gegen den Bund 44 des Stößels 34 drängt.

An der bezogen auf Fig. 1 unteren Seite des Stellelements 50 ist bezogen auf das Lager 52 gegenüberliegend vom Ventilkörper 38 ein Ventilkörper 56 ortsfest am Stellelement 50 ausgebildet. Die beiden Ventilkörper 38 und 56 sind dabei derart bezogen auf Fig. 1 nach unten gerichtet mit einer halbkugelförmigen Fläche versehen und dringen in zugehörige jeweils kegelstumpfförmig ausgebildete Ventilsitze 58 und 60 ein, dass sie dort eine fluiddichte Abdichtung herstellen können. Die Ventilsitze 58 und 60 sind entsprechend in der Scheibe 16 ausgeformt.

Ferner ist in der Scheibe 16 im Wesentlichen zwischen den beiden Ventilsitzen 58 und 60 eine Durchgangsöffnung 62 ausgebildet, in die ein als fertige Baueinheit gestaltetes, im Wesentlichen zylindrisches Rückschlagventil 64 eingepresst ist.

Die Anschlüsse bzw. Zu- und Ableitungen der Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung 10 sind im Wesentlichen innerhalb des Ventilblocks 12 mittels einer (von einem nicht dargestellten Hauptbremszylinder kommenden) Hauptbremszylinder-Leitung 66, einer (zu einem nicht dargestellten Speicher führenden) Speicher-Leitung 68 und einer (zu einem nicht dargestellten Radbremszylinder führenden) Radbremszylinder-Leitung 70 gebildet. Die Hauptbremszylinder-Leitung 66 ist zum bezogen auf Fig. 1 mittleren und unteren Abschnitt der Aufnahmebohrung 14 geführt und schließt dort an den Ventilsitz 58 sowie an das Rückschlagventil 64 an. Die Speicher-Leitung 68 ist an der bezogen auf Fig. 1 unteren Seite der Scheibe 16 an den Ventilsitz 60 angeschlossen. Die Radbremszylinder-Leitung 70 grenzt an eine Durchgangsöffnung 72, welche die Hülse 18 durchsetzend in den Innenraum 36 führt.

Mit der derartigen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung 10 können an den angeschlossenen drei Wegen Hauptbremszylinder-Leitung 66, Speicher-Leitung 68 sowie

Radbremszylinder-Leitung 70 die folgenden drei Stellungen angewählt und damit die Funktionen eines Antiblockiersystems oder eines sogenannten elektronischen Stabilitätsprogramms realisiert werden:

Im nicht bestromten Zustand des Spulenkörpers 24 befindet sich der Anker bezogen auf Fig. 1 in einer oberen Ruhelage, in der der Ventilkörper 38 vom Ventilsitz 58 abgehoben ist und dadurch Hydraulikfluid aus der Hauptbremszylinder-Leitung 66 in den Innenraum 36 und weiter durch die Durchgangsöffnung 72 in die Radbremszylinder-Leitung 70 gelangen kann.

Durch Ansteuern des Spulenkörpers 24 in einer ersten Bestromungsstufe, kann der Anker 30 bezogen auf Fig. 1 gezielt soweit nach unten bewegt werden, bis mit dem Stößel 34 der Ventilkörper 38 gegen den Ventilsitz 58 angelegt ist. Aus dem Hauptbremszylinder kann nun kein weiteres Fluid zum Radbremszylinder gelangen. Das Fluid ist aber in der Radbremszylinder-Leitung 70 gefangen, sodass am zugehörigen Radbremszylinder der Druck gehalten wird.

Soweit gewünscht kann durch eine Rücksteuerung des Ankers 30 in seine Ruhelage wiederholt am Radbremszylinder Druck aufgebaut werden.

Wahlweise kann aber auch durch eine Ansteuerung am Spulenkörper 24 in einer zweiten Bestromungsstufe der Anker 30 bezogen auf Fig. 1 weiter nach unten bewegt werden, wodurch auch der am Stößel 34 ausgebildete Bund 44 nach unten bewegt und mit ihm das Stellelement 50 auf dem Lager 52 gekippt wird. Durch diese Bewegung des Stellelements 50 mittels des Ankers 30 wird der Ventilkörper 56 vom Ventilsitz 60 abgehoben und eine Rückfluss- bzw. Rücklaufleitung von der Radbremszylinder-Leitung 70 durch die Durchgangsöffnung 72 und den Innenraum 36 in die Speicher-Leitung 68 hinein freigegeben. Am Radbremszylinder wird dadurch Druck abgebaut.

Durch eine entsprechende Rückbewegung des Ankers 30 kann der Ventilkörper 56 gezielt wieder am Ventilsitz 60 angelegt und damit diese Rücklaufleitung geschlossen werden.

Mittels der Bewegung des Ankers 30 durch den Spulenkörper 24 in zwei Stufen können also die Ventilkörper 38 sowie 56 gezielt an die zugehörigen Ventilsitze 58 bzw. 60 bewegt werden, wodurch die Funktion von zwei, zu einem Drei- Stellungs-Dreiwege- Ventil zusammengefassten Ventilen realisiert ist.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung veranschaulicht, welches im Wesentlichen wie das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel aufgebaut und gestaltet ist. Ein Unterschied bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel besteht jedoch darin, dass bei diesem die Stellelementfeder 54 nicht zwischen der Scheibe 16 und dem Stellelement 50 abgestützt ist und dabei das Stellelement 50 gegen den Bund 44 des Stößels 34 drängt, sondern dass die Stellelementfeder 54 stattdessen koaxial zum Ventilkörper 56 angeordnet und zwischen der Hülse 18 und dem Stellelement 50 abgestützt ist. Die derart angeordnete Stellelementfeder 54 drängt den Ventilkörper 56 unmittelbar in den Ventilsitz 60 und führt dadurch dort zu einer besonders präzisen Abdichtung.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung 10 dargestellt, welches wiederum im Wesentlichen wie das in Fig.l und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist jedoch die Stellelementfeder 54 ebenfalls koaxial zum Ventilkörper 56 ausgerichtet und ferner ist die Stößelfeder 46 nicht an der Scheibe 16 abgestützt, sondern an dem Stellelement 50. Am Stellelement 50 ist dazu die Durchgangsbohrung 48 im Vergleich zu dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Durchmesser kleiner gestaltet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen schließlich verschiedene Ausführungsvarianten für das bzw. die Lager 52 des im Form einer Wippe abgestützten Stellelements 50. In Fig. 5 ist dabei das Stellelement 50 streifenförmig gestaltet, mit der Durchgangsbohrung 48 an einem Endbereich und dem Ventilkörper 56 am anderen Endbereich sowie etwa dazwischen mittig

zwei jeweils am Rand des Stellelements 50 nach unten, also zur Scheibe 16 hinweisenden, abstehenden Nocken.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist das Stellelement 50 hingegen als ein vollständig flacher Streifen mit lediglich dem nach unten abstehenden Ventilkörper 56 gestaltet, der auf zwei von der Scheibe 16 nach oben abstehenden Nocken kippbar gelagert abgestützt ist.

Abschließend sei angemerkt, dass die derart gestaltete erfindungsgemäße Fahrzeugbrems- anlagen-Magnetventilanordnung 10 auf vielfältige Weise vorteilhaft variiert sein kann. So können insbesondere die genannten Federn 40, 46 und 54 ferner besonders geführt sein und das Stellelement 50 kann mittels Kanten oder Anschlägen ebenfalls besonders positioniert sowie geführt sein. Die Scheibe 16 kann den unteren Abschluss einer in sich geschlossenen (Ventilgruppen-) Baueinheit bilden, welche als solche auch getrennt dichtheitsgeprüft werden kann. Ferner kann die Scheibe 16 vorteilhaft spanend, urgeformt oder durch Umformung hergestellt sein. Sie kann aus einer Metalllegierung und/oder einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Scheibe 16 kann ein Zwischenteil bilden oder direkt Bestandteil des Ventilblocks 12 sein. Sie kann dort insbesondere als der Boden der Aufnahmebohrung 14 ausgebildet sein. Zur Vereinfachung des Einbaus einer als Zwischenteil gestalteten Scheibe 16 kann diese vorteilhaft eine zugehörige, insbesondere formschlüssige Markierung aufweisen. Ferner kann das Stellelement 50 mit Hilfe der Lager 52 ebenfalls formschlüssig an der Scheibe 16 positioniert sein. Die Ventilkörperfeder 40, die Stößelfeder 46 sowie die Stellelementfeder 54 können anstatt als Schraubendruckfedern auch als Gummielement-Federn oder als Tellerfedern gestaltet sein.

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10 Fahrzeugbremsanlagen-Magnetventilanordnung

12 Ventilblock

14 Aufhahmebohrung

16 Scheibe

18 Hülse

20 Laserschweißnaht

22 Kappe

24 Spulenkörper

26 elektrischer Anschluss

28 elektrischer Anschluss

30 Anker

32 Durchgangsörrhung

34 Stößel

36 Innenraum

38 Ventilkörper

40 Ventilkörperfeder

42 Einstellscheibe

44 Bund

46 Stößelfeder

48 Durchgangsbohrung

50 Stellelement

52 Lager

54 Stellelementfeder

56 Ventilkörper

58 Ventilsitz

60 Ventilsitz

Durchgangsöfmung

Rückschlagventil

Hauptbremszylinder-Leitung

Speicher-Leitung

Radbremszylinder-Leitung

Durchgangsörrhung