DE3719785A1

DE3719785A1 - Elektromagnetisch betaetigbares 3/2-wegeventil

Info

Publication number: DE3719785A1
Application number: DE19873719785
Authority: DE
Inventors: Lothar Schiel; Wilfried Wagner
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1987-06-13
Filing date: 1987-06-13
Publication date: 1988-12-22

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil zur wahlweisen Verbindung eines Ausgangsanschlusses mit einem ersten oder einem zweiten Eingangsanschluß, wobei die Verbindung über eine Ventilkammer erfolgt, an die der Ausgangsanschluß direkt und die Eingangsanschlüsse über je einen mittels eines beweglichen Ventilschließkörpers absperrbaren bzw. freigebbaren Dichtsitz angeschlossen sind, sowie mit einem Elektromagneten, in dessen Gehäuse eine Magnetwicklung sowie ein verschiebbar angeordneter Magnetanker vorgesehen sind, der bei Erregung des Elektromagneten über einen Ventilbetätigungsstößel den Ventilschließkörper betätigt, der mittels einer Rückstellfeder in einer Ruhelage vorgespannt ist, in der eine Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß besteht.

Ein derartiges Ventil ist z. B. in der europäischen Patentanschrift 01 10 139 beschrieben. Dies 3/2-Wegeventil weist eine einseitig offene Ventilkammer auf, die durch einen ersten Ventilsitz und einen ersten Kanal mit einem Unterdruckanschluß, durch einen zweiten Ventilsitz mit einem Rücklaufanschluß und durch einen zweiten Kanal mit einem Arbeitsanschluß verbunden ist, wobei von einem Elektromagneten betätigbaren, beidseitig wirkender Ventilteller vorgesehen ist, mittels dessen einer der beiden Ventilsitze abgesperrt und der andere freigegeben werden kann, um wahlweise eine Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß und dem Rücklaufanschluß oder dem Druckanschluß herzustellen.

Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei dem vorbekannten 3/2-Wegeventil, daß es nicht in der Lage ist, unter Beibehaltung einer vertretbaren Baugröße größere Querschnitte wahlweise mit Unterdruck bzw. Atmosphäre zu verbinden, da der Strömungsquerschnitt eines solchen Ventils bekanntlich dem Hub seines Schließkörpers direkt proportional ist, der vor allem von der Baugröße des verwendeten Elektromagneten abhängig ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil der eingangs genannten Gattung zu entwickeln, mit dessen Hilfe auch verhältnismäßig große Querschnitte unter Verwendung eines herkömmlichen Magneten zuverlässig schaltbar sind. Dabei soll es baulich einfach und in Serienfertigung leicht herstellbar sein und aus kostengünstig herstellbaren Bauteilen bestehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigung des Ventilschließkörpers mittels eines schwenkbar gelagerten Betätigungshebels erfolgt, in dessen erstem bzw. zweitem Angriffspunkt der Magnetanker bzw. der Ventilbetätigungsstößel angelenkt sind. Diese Maßnahme ermöglicht eine Durchführung der gewünschten Vorgänge unter Verwendung eines relativ kleinen Elektromagneten sowie eine genaue Dosierung der Ventilschließkraft und volle Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Magnethubes. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind die Angriffspunkte des Betätigungshebels als Langlöcher ausgebildet, die eine begrenzte Bewegung eines mit dem Magnetanker in Verbindung stehenden Betätigungselementes bzw. des Ventilbetätigungsstößels in Längsrichtung des Betätigungshebels ermöglichen. Dadurch wird eine erhebliche Erhöhung der Funktionssicherheit erreicht, da die Gefahr einer Verklemmung des Betätigungselementes bzw. des Ventilbetätigungsstößels beim Verschwenken des Betätigungshebels weitgehend vermieden wird.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung sieht vor, daß im ersten Eingangsanschluß ein Führungsteil vorgesehen ist, in dem der Ventilbetätigungsstößel verschiebbar geführt ist. Durch diese Maßnahme wird eine besonders einfache, sehr zuverlässig arbeitende Verbindung zwischen dem Elektromagneten und dem Ventilschließkörper erreicht, da eine exakte Führung des Betätigungselementes unabhängig von der Lage des Betätigungshebels gewährleistet werden kann.

Um besonders günstige Strömungsverhältnisse zu erreichen, ist bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes vorgesehen, daß die beiden Eingangsanschlüsse sowie der Ausgangsanschluß gleiche Querschnittsflächen aufweisen, und das die Querschnittsfläche des Ausgangsanschlusses dem Strömungsquerschnitt des Ventils entspricht.

Um die bei Betätigung des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils entstehenden Geräusche weitgehend zu vermeiden und gute Vakuumdichtheit zu erreichen, ist der Ventilschließkörper als eine kreisförmige Platte ausgebildet, die an ihrer Außenfläche bzw. ihrem mit den Dichtsitzen zusammenwirkenden Rand mit einer elastischen Schicht versehen ist.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Eingangsanschlüsse axial gegenüberliegend angeordnet, wobei die Achse des Ausgangsanschlusses mit der Symmetrieachse der beiden Eingangsanschlüsse einen rechten Winkel einschließt. Diese Maßnahme bringt erhebliche Strömungsvorteile aufgrund der gleichen Auslenkung der beiden zwischen den Eingangsanschlüssen und dem Ausgangsanschluß entstehenden Strömungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil im Längsschnitt.

Das in der Figur dargestellte elektromagnetisch betätigbare 3/2-Wegeventil weist in einem Ventilgehäuse 31 einen ersten Eingangsanschluß 11, einen zweiten Eingangsanschluß 12 sowie einen Ausgangsanschluß 10, deren Anordnung bei der gezeigten Ausführung vorzugsweise so getroffen ist, daß die beiden Eingangsanschlüsse 11, 12 eine gemeinsame Symmetrieachse 32 aufweisen, die mit der Achse 33 des Ausgangsanschlusses 10 einen rechten Winkel einschließt, wobei alle drei Anschlüsse 10, 11, 12 gleich große Querschnittsflächen besitzen. Den Übergang der drei Anschlüsse 10, 11, 12 ineinander bildet eine Ventilkammer 20, in der sich sowohl ein erster ringförmiger Dichtsitz 16 und ein zweiter ringförmiger Dichtsitz 17 als auch ein mit den beiden Dichtsitzen 16, 17 zusammenwirkender Ventilschließkörper 9 befinden. Der bei diesem Ausführungsbeispiel als eine kreisförmige Platte ausgebildete Ventilschließkörper 9 ist vorzugsweise an seinem an den Dichtsitzen 16, 17 dicht anliegenden Rand mit einer elastischen Schicht 21 versehen, die sowohl eine bessere Abdichtung axial gegenüberliegenden der Dicht sitze 16, 17 gewährleistet als auch eine erhebliche Geräuschminderung beim Umschalten mit sich bringt.

Zur Betätigung des Ventilschließkörpers 9 ist ein Ventil betätigungsstößel 8 vorgesehen, der in einem im ersten Eingangsanschluß 11 vorgesehenen Führungsteil 13 geführt und in einem zweiten Angriffspunkt 26 eines Betätigungshebels 18 schwenkbar angelenkt ist, der seinerseits von einem Elektromagneten 30 betätigt wird. Das Führungsteil 13 trägt vorzugsweise einen Luftfilter 19, der den an das erfindungsgemäße 3/2-Wegeventil angeschlossenen Verbraucher von Verunreinigungen wirksam schützt. Der Elektromagnet 30 ist dabei durch ein mittels eines Deckels 15 verschlossenes Gehäuse 1 gebildet, in dessen Innenraum ein Magnetwicklungsträger 2 mit einer darauf aufgewickelten Magnetwicklung 3 angeordnet ist, die mittels Kontaktfahnen 7 an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen wird. Die Magnetwicklung 3 dient zum Ver schieben eines Magnetankers 4, der in einer Führungshülse 14 geführt und mit einem Betätigungselement 5 kraft- und formschlüssig verbunden ist. Das Betätigungselement 5 ist dabei in einem ersten Angriffspunkt 25 des Betätigungshebels 18 angelenkt, der an einem gehäusefesten Drehpunkt 24 schwenkbar gelagert ist, wobei die beiden Angriffspunkte 25, 26 vorzugsweise als Langlöcher ausgebildet sind. Zwischen der dem Deckel 15 abgewandten Stirnseite des Magnetankers 4 und dem Boden einer im Gehäuse 1 ausgebildeten Sackbohrung 22 ist eine Rückstellfeder 6 vorgesehen, wobei der Hub h ₁ des Magnetankers durch eine im Gehäuse 1 ausgebildete radiale Anschlagfläche 23 begrenzt wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren 3/2-Wegeventils ist folgende:

Bei nicht erregtem Elektromagneten 30 befindet sich der Ventilschließkörper 9 infolge der Wirkung der Rückstellfeder 6 in der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung, so daß eine Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß 12 und dem Ausgangsanschluß 10 besteht. Wird nun an die Magnetwicklung 3 eine Spannung angelegt, so wirkt auf den Magnetanker 4 eine Magnetkraft, die größer sein muß als die von der Rückstellfeder 6 aufgebrachte Rückstellkraft. Unter der Wirkung der Magnetkraft bewegt sich der Magnetanker 4 in der Zeichnung nach oben und zieht das Betätigungselement 5 mit. Dadurch wird der Betätigungshebel 18 nach oben verschwenkt, so daß auch der Betätigungsstößel 8 sich nach oben bewegt, wobei die Verschiebung ein Umschalten des Ventilschließkörpers 9 in die andere Schließstellung bewirkt, so daß nun eine Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluß 11 und dem Ausgangsanschluß 10 hergestellt wird. Beim Abschalten der auf die Magnetwicklung 3 wirkenden Spannung läuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.

Um eine optimale Wirkung des erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventils zu erreichen, muß die wirksame Querschnittsfläche des Ausgangsanschlusses 10 dem Strömungsquerschnitt des Ventils entprechen, der als Produkt=Querschnittsfläche des Dichtsitzes×Hub h ₂ des Ventilschließkörpers 9 ausgedrückt werden kann. Eine einfache Berechnung ergibt, daß bei gleichen Durchmessern (D) aller drei Anschlüsse 10, 11, 12 das Ventil dann optimal arbeitet, wenn der Hub h ₂ seines Schließkörpers 9 (D/4) gewählt ist.

Bezugszeichenliste: 1 Gehäuse
2 Wicklungsträger
3 Magnetwicklung
4 Magnetanker
5 Betätigungselement
6 Rückstellfeder
7 Kontaktfahne
8 Betätigungsstößel
9 Ventilschließkörper
10 Ausgangsanschluß
11 1. Eingangsanschluß
12 2. Eingangsanschluß
13 Führungsteil
14 Führungshülse
15 Deckel
16 1. Dichtsitz
17 2. Dichtsitz
18 Betätigungshebel
19 Luftfilter
20 Kammer
21 Schicht
22 Sackbohrung
23 Anschlagfläche
24 Drehpunkt
25 Angriffspunkt
26 Angriffspunkt
27 -
28 Platte
29 -
30 Elektromagnet
31 Ventilgehäuse
32 Symmetrieachse
33 Längsachseh₁ Hub des Magnetankers
h₂ Hub des Ventilschließkörpers

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil zur wahlweisen Verbindung eines Ausgangsanschlusses mit einem ersten oder einem zweiten Eingangsanschluß, wo bei die Verbindung über eine Ventilkammer erfolgt, an die der Ausgangsanschluß direkt und die Eingangsan schlüsse über je einen mittels eines beweglichen Ventilschließkörpers absperrbaren bzw. freigebbaren Dichtsitz angeschlossen sind, sowie mit mindestens einem Elektromagneten, in dessen Gehäuse eine Magnet wicklung sowie ein verschiebbar angeordneter Magnet anker vorgesehen sind, der bei Erregung des Elektro magneten über einen Ventilbetätigungsstößel den Ventilschließkörper betätigt, der mittels einer Rückstellfeder in einer Ruhelage vorgespannt ist, in der eine Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Ventilschließkörpers (9) mittels eines schwenkbar gelagerten Betätigungshebels (18) erfolgt, in dessen erstem bzw. zweitem Angriffspunkt (25 bzw. 26) der Magnetanker (4) bzw. der Ventilbe tätigungsstößel (8) angelenkt sind.

2. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffspunkte (25, 26) des Betätigungshebels (18) als Langlöcher ausgebildet sind, die eine begrenzte Bewegung eines mit dem Magnetanker (4) in Verbindung stehenden Betätigungselement (5) bzw. des Ventilbe tätigungsstößels (8) in Längsrichtung des Betäti gungshebels (18) ermöglichen.

3. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Eingangsanschluß (11) ein Führungsteil (13) vorgesehen ist, in dem der Ventilbetätigungs- stößel (8) verschiebbar geführt ist.

4. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Eingangsanschluß (11) ein Luftfilter (19) vorgesehen ist.

5. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftfilter (19) am Führungsteil (13) befestigt ist.

6. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Ausgangsanschlusses (10) dem Strömungsquerschnitt des Ventils entspricht.

7. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Eingangsanschlüsse (11, 12) sowie der Ausgangsanschluß (10) gleiche Querschnittsflächen aufweisen.

8. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (9) als eine kreisförmige Platte (28) ausgebildet ist, die an ihrer Außenfläche bzw. ihrem mit den Dichtsitzen (16, 17) zusammenwirkenden Rand mit einer elastischen Schicht (21) versehen ist.

9. Elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eingangsanschlüsse (11, 12) axial gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Längsachse des Ausgangsanschlusses (10) mit der Symmetrieachse der Eingangsanschlüsse (11, 12) einen rechten Winkel einschließt.