DE3223146A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

• Magnetventil
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des Hauptanspruches.
• Es ist bekannt, für die elektrische Steuerung von Hydraulikeinheiten Magnetventile zu verwenden. Diese Magnetventile werden über eine Steuerleitung elektrisch angesteuert und schalten dann über einen Betätigungsmagneten eine Hydraulikeinheit, die einen Druckmittelfluß herstellt oder unterbricht. Da die gesteuerten Hydraulikeinheiten möglicherweise noch eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe aufweisen, die das Druckmittel fördert, sind einmal Steuerleitungen für das Magnetventil und zum anderen Steuerleitungen für den Elektromotor der Hydraulikpumpe erforderlich, der im allgemeinen über Relais geschaltet wird.
• Diese mehrfache Leitungsführu bedeutet einen zusätzlichen Aufwand und kann die Quelle mannigfaltiger Störungen sein, insbesondere in den dabei verwendeten Verbindungsmitteln der elektrischen Steuerleitungen. Bei hydraulischen Systemen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen, beispielsweise Antiblockiersystemen in Kraftfahrzeugen, ist es darüber hinaus erforderlich, sämtliche Steuerleitungen auf Leitungsbruch zu überwachen, so daß bei bekannten Anordnungen mehrfache Überwachungen notwendig sind.
• Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß nur eine einzige Steuerleitung erforderlich ist, so daß das Risiko des Auftretens von Fehlern gegenüber den bekannten Einrichtungen erheblich vermindert wird; dies gilt gleichermaßen für gegebenenfalls erforderliche Überwachungseinheiten.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Magnetventils möglich.
• So eröffnet insbesondere die Verwendung von gestuft wirksam werdenden Federn im erfindungsgemäßen Magnetventil die Möglichkeit, durch definiertes stufenweises Einstellen des Stromes auf der Steuerleitung verschiedene Betriebszustände einzustellen, insbesondere die elektrische Betätigung von der hydraulischen Betätigung zu trennen, wobei bevorzugt die elektrische Betätigung zunächst wirksam wird und wirksam bleibt, wenn darüber hinaus unterschiedliche hydraulische Einstellungen gewählt werden. Hierdurch kann in besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein besonders einfaches und kostengünstiges System für ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug hergestellt werden, da zunächst der Elektromotor eingeschaltet wird und eingeschaltet bleibt, unabhängig davon welche weitere hydraulische Einstellung das Magnetventil zum Druckaufbau, Druckkonstanthalten oder zum Druckabbau hat.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
• Zeichnung Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Stromlaufplan für eine elektrohydraulische Einrichtung nach dem Stand der Technik; Figur 2 einen Stromlaufplan für eine elektrohydraulische Einrichtung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Magnetventils; Figur 3 einen vereinfachten Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventils; Figur 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Magnetventils; Figur 5 ein vereinfachtes Schaltbild für eine Stromsteuerung zur Versorgung eines erfindungsgemäßen Magnetventils.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bei dem in Figur 1 dargestellten elektrohydraulischen System bezeichnet 10 ein Steuergerät, das mit Eingängen 11 versehen ist. Das Steuergerät 10 ist ferner an eine Batterie 12 angeschlossen. Vom Steuergerät 10 führt einmal eine Steuerleitung über ein Verbindungsmittel 13, eine Leitung 14 und ein weiteres Verbindungsmittel 15 zu einem Betätigungsmagneten 16 eines Magnetventils 17 und eine weitere Steuerleitung über ein Verbindungsmittel 18, eine Leitung 19 sowie ein weiteres Verbindungsmittel 20 zu einem Relais 21, das einen Kontakt 22 betätigt. An die Batterie 12 ist weiter eine Versorgungsleitung angeschlossen, die über ein Verbindungsmittel 23, eine Leitung 24 sowie ein weiteres Verbindungsmittel 25 über den Kontakt 22 zu einem Elektromotor 26 führt. Der Elektromotor 26 treibt eine Hydraulikpumpe 27 an, die das Druckmittel liefert, das beispielsweise vom Magnetventil 17 geschaltet wird.
• Das in Figur 1 dargestellte System kann beispielsweise ein Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug sein, wobei das Steuergerät 10 das Antiblockier-Steuergerät ist, dem in an sich bekannter Weise über die Eingänge 11 Signale, etwa Raddrehzahlen, zugeführt werden. Das Antiblockier-Steuergerät bildet daraus Stellsignale für das Magnetventil, das den Druckverlauf in den Radbremsen steuert insbesondere durch Druckaufbau, Druckkonstanthalten und Druckabbau.
• Es versteht sich jedoch, daß diese Anwendung bei einem Antiblockiersystem nur beispielhaft gemeint ist. Das in Figur 1 dargestellte System kann selbstverändlich auch für andere elektrohydraulische Systeme, etwa hydraulische Getriebe, hilfskraftbetätigte Einrichtungen und dergleichen verwendet werden.
• Bei der bekannten Einrichtung gemäß Figur 1 ist einmal für die Ansteuerung des Betätigungsmagneten 16 eine Steuerleitung, bestehend aus den Elementen 13, 14, 15 und zum anderen für die Betätigung des Relais 21 eine weitere Steuerleitung, bestehend aus den Elementen 18, 19, 20 erforderlich. Durch die Vielzahl der dabei verwendeten Verbindungsmittel 13, 15, 18, 20 sowie die mehreren Leitungen 14, 19, erhöht sich die Gefahr von Störungen in den Verbindungsmitteln 13, 15,18, 20 bzw. durch Bruch der Leitungen 14, 19. Diese Störungen müssen bei einem sicherheitsempfindlichen System, beispielsweise dem genannten Antiblockiersystem, getrennt überwacht werden, damit bei derartigen Störungen auf den Steuerleitungen keine Fehlfunktionen, etwa ein unbeabsichtigtes Absenken des Bremsdruckes, eintritt.
• Bei dem in Figur 2 dargestellten elektrohydraulischen System wird demgegenüber ein erfindungsgemäßes Magnetventil verwende-t, das weiter unten noch ausführlich erläutert wird. Im übrigen entspricht der Stromlaufplan gemäß Figur 2 demjenigen in Figur 2, und es sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie man leicht sieht, besteht der einzige Unterschied zum Stromlaufplan in Figur 1 darin, daß nunmehr ein modifizierter Betätigungsmagnet 16a am Magnetventil 17 verwendet wird, der einmal das Magnetventil 17 und zum anderen unmittelbar den Kontakt 22 betätigt. Hierdurch entfällt die Steuerleitung mit den Elementen 18, 19, 20 aus Figur 1 ganz, so daß das damit verbundene Störungsrisiko und die Notwendigkeit einer gesonderten Überwachung entfallen. Damit ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung durch Verminderung der Steuerleitungen, eine Kostenreduzierung sowie eine Erhöhung der Betriebssicherheit.
• Figur 3 zeigt ein ALLsffihrurlgsbeispiel einer Anordnung, wie sie in Figur 2 im Überblick durch die Bezugszeichen 16a, 17 angedeutet ist.
• Dabei befindet sich auf einer Unterlage 30 ein Kern 31, der eine Magnetspule 32 umgibt. Für die Betätigungsfunktionen der Anordnung ist eine Stangc 34 vorgesehen, die in einer Führung 33 des Kernes 31 läuft und an einer Seite in einen Stößel 35 für eine Hydraulikeinheit 36 übergeht. Am anderen Ende der Stange 34 befindet sich ein über eine erste Feder 37 an der Führung 33 abgestützter Anker 38, der an der anderen Seite über Halterungen 39 gehalten wird, in die der Kern 31 übergeht. Der Anker 38 trägt einen Arm 40, an den ein Taster 41 angeformt ist.
• Der Taster 41 dient zum Betätigen von Kontaktfedern 42, 43, die über Anschlüsse 44, 45 verfügen. Die Kontaktfedern 42, 43 weisen dabei im Ruhezustand, d. h. dann, wenn sie vom Taster 41 nicht betätigt werden, einen Abstand 46 auf. Der dem vom Taster 41 betätigten Kontakt 42 gegenüberliegende Kontakt 43 liegt im Ruhezustand an einer Rastung 47 des Kernes 31 an. Bei Auslenkung des Kontaktes 43 arbeitet dieser gegen eine Feder 48, die am anderen Ende raumfest abgestützt ist.
• In der Hydraulikeinheit 36 isb schließlich eine Anordnung von Betätigungselementen und Federn vorgesehen, bei der die Federn nacheinander gestuft wirksam werden.
• Eine derartige Hydraulikeinheit ist in der älteren Patentanmeldung P 31 22 747.3 der Anmelderin beschrieben.
• Die Funktion der Hydraulikeinheit 36 ist durch die eingezeichneten Elemente im folgenden nur grob charakterisiert. Eine Betätigungsplatte 50, die an den Stößel 35 angeformt ist, steht im Ruhezustand in einem Abstand 51 von einer dritten Feder 52, die auf einer Abstützung 53 aufliegt. An die Betätigungsplatte 50 ist dabei ein weiterer Stößel 54 angeformt, der an in Figur 3 nicht weiter eingezeichnete hydraulische Elemente angreift und in an sich bekannter Weise - gegebenenfalls über weitere Federn - einen Druckaufbau, ein Druckkonstanthalten sowie einen Druckabbau ermöglicht.
• Die Wirkungsweise der in Figur 3 dargestellten Anordnung soll im folgenden anhand von Figur 4 erläutert werden: Figur 4 zeigt dabei den Spulenstrom i über dem Weg s, den der Anker 38 zurücklegt. Wird die Spule 32 mit dem Strom i beaufschlagt, wird bei einem Bezugswert sO 0 die erste Feder 37 wirksam, die über eine Federkraft Fg verfügt. Damit ergibt sich bei sO 0 ein Sprung in der Kennlinie, der der Federkraft Fg entspricht. Die Steigung der Kennlinie ergibt sich nun aus der Kennung der ersten Feder 37. Während dieser ersten Auslenkung des Ankers 38 greift zwar der Taster 41 schon am Kontakt 42 an, aufgrund des Abstandes 46 wird jedoch die Verbindung zu Kontakt 43 noch nicht hergestellt. Dies ist vielmehr erst im Punkte s der Fall.
• Von diesem Punkte an wird zusätzlich die zweite Feder 48 wirksam, so daß ein weiterer Sprung in der Kennlinie entsprechend der Federkraft F 1 der zweiten Feder 48 eintritt.
• Auch ändert sich im nachfolgenden die Kennlinie, die aufgrund der Parallelschaltung der beiden Federn 37, 48 steiler ist als zwischen den Werten sO bis s1. Gleichzeitig mit der Auslenkung des Ankers 38 wird der Stößel 35 mit der BetiiLigun1splutte 50 ausgelenkt, wobei nach Überwindung des weisen Abstandes 51 noch die dritte Feder 52 der Federkraft F2 zur Wirkung kommt. Dies führt im Punkte 52 zu einem weiteren Sprung in der Kennlinie, an den sich ein weiterer, steilerer Kennlinienabschnitt anschließt Entsprechend lassen sich weitere steifen anschließen, Die dies mit s3 und F3 in Figur 4 angedeutet ist.
• Wie man leicht sieht, lassen sich damit durch Einstellen unterschiedlicher Stromstufen il, i2, i3 unterschiedliche definierte elektrische und/oder hydraulische Zustände einstellen. Stellt man den Strom beispielsweise mit il ein wird lediglich die elektrische Funktion durch Schließen der Kontakte 42, 43 aktiviert. Erst eine weitere Erhöhung des Stromes auf den Wert i2 bewirkt beispielsweise eine Druckerhöhung, eine Erhöhung auf den Wert i ein Druck-3 konstanthalten und so fort. Bei dieser Reihenfolge des Wirksamwerdens der Federn 37, 48, 52 wird zunächst die elektrische Funktion eingeschaltet und bleibt in sämtlichen hydraulischen Stellungen erhalten. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die elektrische Funktion später zu schalten oder mehrere elektrische Funktionen durch entsprechend abgestufte Federn vorzusehen, so daß ein Schaltprogramm elektrisc-r und hydraulischer Funktionen möglich ist.
• Die einzustellenden Stromstufen können mit einer Schaltung geregelt werden, wie sie im Stromlaufplan Figur 5 zeigt.
• Die Steuersignale für die Stromstufen il, i2, i3 werden dabei einer Stromregelstufe 60 über Eingänge 61 zugeführt.
• Der Ausgang der Stromregelstufe 60 arbeitet über einen Meßwiderstand 62 auf den Betätigungsmagneten 16a des Magnetventils. Als Regelsignal wird die am Meßwiderstand 62 abfallende Spannung abgegriffen und auf den Stromregler 60 zurückgeführt, so daß die jeweiligen Stromstufen il, i2, i3 präzise geregelt eingestellt werden können.
• Leerseite

Claims (3)

1. Ansprüche Magnetventil, insbesondere für ein. Antiblockiersystem in einem Kraftfahrzeug mit einem von einem Anker (38) auslenkbaren Stößel (35) zum Betätigen einer Hydraulikeinheit (36) des Magnetventils, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (38) wenigstens einen Taster (41) und dieser wiederum wenigstens einen elektrischen Kontakt (42, 43) betätigt, über den ein elektrisches Aggregat, insbesondere ein Elektromotor (26) für eine Hydraulikpumpe des Antiblockiersystems schaltbar ist.
2. 2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (38), die Kontakte (42, 43) sowie die Hydraulikeinheit (36) Federn (37, 48, 52) aufweisen, die bei Auslenkung des Ankers (38) nacheinander wirksam werden, so daß durch Einstellen eines die Ankerauslenkung bewirkenden Spulenstromes (i)in Stufen (i1, i2, i3) das elektrische Aggregat und unterschiedliche Stellungen der Hydraulikeinheit in vorwählbarer Reihenfolge einstellbar sind.
3. 3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unter-schiedlichen Stellungen einen Zufluß, bzw.

   ein Absperren, bzw. einen Abfluß eines Druckmediums zu den Zylindern einer blockiergeschützten Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges bewirken.