DE102014220024A1

DE102014220024A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102014220024A1
Application number: DE102014220024.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Kollmann; Marcus Forche; Ulrich Zutt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen zwischen einem Ventilsitz (11) und einem Magnetanker (3) angeordneter Ventilraum (1) über einen den Magnetanker (3) durchdringenden Druckausgleichskanal (4) mit einem Zwischenraum (2) permanent hydraulisch verbunden ist, der vom Magnetanker (3) und einem Magnetkern (12) begrenzt ist, um eine vollständige Entlüftung und hydraulische Befüllung des Zwischenraums (2) zu gewährleisten. Ferner ist zur Minderung des Ventilschließgeräuschs eine mechanische Entkoppelung des Ventilschließgliedes (5) vom Magnetanker (3) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2012 214 510 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, in dessen Ventilgehäuse ein Ventilschließkörper angeordnet ist, der abhängig von der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule einen in einem Ventilsitz vorgesehenen Ventildurchlass im Ventilgehäuse zu öffnen vermag. In einem Ventilraum des Ventilgehäuses mündet sowohl ein Druckmitteleinlass als auch ein Druckmittelauslass ein, die beide über einen Durchlass im Ventilsitz miteinander verbindbar sind. Zur Grundpositionierung des Ventilschließkörpers im Ventilgehäuse stützt sich eine Druckfeder an einem im Ventilgehäuse fixierten Magnetkern ab, die einen den Ventilschließkörper tragenden Magnetanker in Richtung auf den Ventilsitz beaufschlagt. Folglich ist der entlang der Innenwand des Ventilgehäuses mit minimalem Spiel geführte Magnetanker in der Ventilschließstellung durch einen Zwischenraum vom Magnetkern beabstandet, in dem sich Luft ansammeln kann.
Das vorgestellte Elektromagnetventil hat somit den Nachteil, dass bei einer ungenügenden Entlüftung des Zwischenraums während einer elektromagnetischen Erregung ein unerwünschtes Anschlaggeräusch des Magnetankers am Magnetkern entsteht. Ein weiteres unerwünschtes Anschlaggeräusch ergibt sich nach dem Ausschalten des Erregerstroms, wenn der am Magnetanker fixierte Ventilschließkörper auf den Ventilsitz auftrifft.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig und klein-bauend derart zu verbessern, dass unter Beibehaltung kleinster Lauftoleranzen des Magnetankers im Ventilgehäuse die vorgenannten Ventilschaltgeräusche nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Nachfolgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.
Das in der 1 im Längsschnitt erheblich vergrößert abgebildete Elektromagnetventil eignet sich bevorzugt zum Einsatz in einer hydraulischen, schlupfgeregelten Kraftfahrzeug-Bremsanlage. Es weist wenigstens einen in einem hülsenförmigen Ventilgehäuse 13 angeordneten Ventilschließkörper 5 auf, der abhängig von der elektromagnetischen Erregung einer nicht abgebildeten Ventilspule einen in einem Ventilsitz 11 vorgesehenen Ventildurchlass im Ventilgehäuse 13 zu öffnen vermag. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 11 ein Bestandteil eines im Ventilgehäuse 13 geführten Ventilkolbens 14, der hinsichtlich seiner Funktion die Hauptstufe eines über den Ventilschließkörper 5 vorgesteuerten, in Grundstellung geschlossenen Zweistufen-Sitzventils darstellt.
Weiterhin ist in der Höhe des Ventilschließkörpers 5 ein sogenannter Ventilraum 1 zwischen einem in das Ventilgehäuse 13 einmündenden Druckmitteleinlass 15 und einem Druckmittelauslass 16 vorgesehen, die beide ausschließlich über den Durchlass im Ventilsitz 11 (der im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht fest im Ventilgehäuse 13, sondern im axial beweglichen Ventilkolben 14 angeordnet ist) miteinander verbindbar sind, solange der Ventilkolben 14 an seinem Ventilsitzkörper 17 ruht, der unterhalb des Ventilkolbens 14 im Ventilgehäuse 13 fixiert ist.
Zur Grundpositionierung des Ventilschließkörpers 5 am Ventilsitz 11 des Ventilkolbens 14 stützt sich eine auf den Ventilschließkörper 5 einwirkende Druckfeder 8 an einem das Ventilgehäuse 13 verschließenden Magnetkern 12 ab. Zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließkörpers 5 in seine geöffnete Stellung wird der den Ventilschließkörper 5 tragende Magnetanker 3 in Richtung des Magnetkerns 12 angehoben.
Ferner ist ein sogenannter Zwischenraum 2 im Ventilgehäuse 13 vorgesehen, der vom Magnetanker 3 und dem Magnetkern 12 begrenzt ist, wobei der Zwischenraum 2 zur sicheren Entlüftung und ungehinderten hydraulischen Befüllung des Ventilgehäuses 13 erfindungsgemäß über einen den Magnetanker 3 durchdringenden Druckausgleichskanal 4 permanent mit dem Ventilraum 1 verbunden ist.
Die permanente Verbindung des Ventilraums 1 mit dem Zwischenraum 2 verhindert den Einschluss von Luft im Zwischenraum 2, sodass der Zwischenraum 2 stets blasenfrei hydraulisch befüllt ist. Bei einer elektromagnetischen Erregung bewegt sich sodann der Magnetanker 3 vollkommen hydraulisch gedämpft in Richtung des Magnetkerns 12, mit dem Ziel, infolge der hydraulisch erzwungenen Abbremsung des Magnetankers 3 ein unerwünschte Anschlaggeräusch beim Auftreffen auf den Magnetkern 12 zu verhindern.
Aus der 1 geht bezüglich den weiteren vorteilhaften Details hervor, dass der Ventilschließkörper 5 an einem Ventilstößel 6 ausgebildet ist, der in einer Durchgangsbohrung 7 des Magnetankers 3 relativ beweglich gegenüber dem Magnetanker 3 aufgenommen ist, wozu zwischen dem Ventilstößel 6 und der Durchgangsbohrung 7 ein Radialspiel S vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich der Druckausgleichskanal 4 besonders einfach als mit dem Radialspiel S versehene Durchgangsbohrung 7 herstellen, sodass außer der koaxial im Magnetanker 3 ausgerichteten Durchgangsbohrung 7 keine weitere (separate) Magnetankerbohrung oder Vertikalnuten an der Außenwand des Magnetankers 3 zur Darstellung des Druckausgleichs erforderlich sind.
Durch die elektromagnetische Erregung des Magnetankers 3 erfolgt somit eine Verdrängung von Druckmittel aus dem Zwischenraum 2 über das in der Durchgangsbohrung 7 vorgesehene Radialspiel S in den Ventilraum 1, sodass überdies bei Wunsch oder Bedarf abhängig von der Größe des Radialspiels S eine gezielte hydraulische Drosselung zur Beeinflussung der Anschlagdämpfung des Magnetankers 3 am Magnetkern 12 zur Verfügung steht.
Unabhängig von der zweckmäßigen Ausgestaltung der Durchgangsbohrung 7, die somit auf besonders einfache Weise als Druckausgleichskanal 4 ausgeführt ist, lässt sich auch die Druckfeder 8 besonders bauraumoptimiert überwiegend in dem Druckausgleichskanal 4 aufnehmen, der den Magnetanker 3 vertikal durchdringt.
Ferner weist die Durchgangsbohrung 7 innerhalb des Magnetankers 3 eine Bohrungsstufe 9 auf, an der sich zur Grundpositionierung des am Magnetanker 3 unten hervorstehenden Ventilschließkörpers 5 der Ventilstößel 6 mit seinem Bund 10 unter der Wirkung der Druckfeder 8 vorteilhaft abstützt. Der Ventilstößel 6 ist hierzu auf seiner vom Ventilschließkörper 5 abgewandten Stirnfläche unmittelbar von der Druckfeder 8 beaufschlagt, sodass in der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung des Magnetankers 3 die Druckfeder 8 den Ventilschließkörper 5 druckmitteldicht gegen den Ventilsitz 11 presst.
Einerseits ist der Ventilschließkörper 5 über dessen an der Bohrungsstufe 9 anliegenden Bund 10 in der Ventilöffnungsrichtung nach Art eines Mitnehmers mit dem Magnetanker 3 gekoppelt, andererseits lässt sich in der Ventilschließrichtung der Magnetanker 3 relativ gegenüber dem Ventilschließkörper 5 in Richtung auf den am Ventilkolben 14 vorgesehenen Ventilsitz 11 geringfügig weiter bewegen, sobald der Ventilschließkörper 5 auf dem Ventilsitz 11 auftrifft, um diesen zu verschließen.
Die Entkoppelung des Ventilschließkörpers 5 vom Magnetanker 3 in der Ventilschließrichtung hat den Vorteil, dass beim Schließen des Ventils zunächst der mit geringer Masse behaftete und lediglich durch die Druckfeder 8 elastisch vorgespannte Ventilschließkörper 5 mit einem verhältnismäßig kleinen Schließimpuls auf den Ventilsitz 11 am Ventilkolben 14 auftrifft, wobei im Anschluss an den Schließimpuls der Magnetanker 3 vom Bund 10 abhebt und nach der Überbrückung des hydraulisch beaufschlagten Ventilraums 1 gleichfalls mit einem gedämpften Anschlagimpuls auf den Ventilsitz 11 trifft, sobald die Hydraulikflüssigkeit über den Druckausgleichskanal 4 vom Ventilraum 1 in den Zwischenraum 2 verdrängt ist.
Der gemäß dem Stand der Technik bisher bei Sitzventilen mit starrer Befestigung des Ventilschließkörpers 5 am Magnetanker 3 auftretende einzige Schließimpuls unterteilt sich somit auf zwei Einzelimpulse mit erheblich geminderter Geräuschintensität.
Eine besonders effektive Dämpfung des Magnetanker-Anschlagimpulses erhält man, wenn innerhalb des Ventilraums 1 zwischen dem Magnetanker 3 und dem Ventilsitz 11 wenigstens ein Dämpfungselement 18 angeordnet ist, sodass der Magnetanker 3 bei seiner Relativbewegung gegenüber dem am Ventilsitz 11 verharrenden Ventilschließkörper 5 nicht nur hydraulisch, sondern zusätzlich elastisch abgebremst wird, wenn der Magnetanker 3 beabstandet vom Ventilsitz 11 auf das Dämpfungselement 18 auftrifft.
Wie aus der 1 hervor geht, besteht hierzu das Dämpfungselement 18 beispielhaft aus mehreren noppen- oder kugelförmigen Elastomeren, die entweder an der unteren Stirnfläche des Magnetankers 3 oder außerhalb der Dichtfläche des Ventilsitzes 11 fixiert sind. Bei Wunsch oder Bedarf ist anstelle der Verwendung von Elastomeren ebenso die Anordnung einer mechanischen Feder im Ventilraum 1 denkbar.
Wie bereits eingangs erwähnt handelt es sich bei dem abgebildeten Elektromagnetventil um ein Zweistufenventil, bestehend aus einer Vorsteuerstufe und einer Hauptstufe, die abbildungsgemäß aus dem am großen Ventilsitzkörper 17 anliegenden Ventilkolben 14 gebildet ist, der den Ventilsitz 11 für die durch den Ventilschließkörper 5 gebildeten Vorsteuerstufe aufnimmt, sodass erst nach der elektromagnetischen Betätigung der Vorsteuerstufe der Ventilkolben 14 unter der Wirkung einer Kolbenfeder 19 den Ventilsitzkörper 17 freigibt, die zwischen dem Ventilkolben 14 und dem Ventilgehäuse 13 platziert ist.
Von dieser Zweistufenbauart losgelöst ist die Erfindung ebenso auf ein in der elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung geschlossenes, einstufiges Sitzventil übertragbar, dass die beschriebenen Merkmale zur Hauptstufe (im Ventilkolben 14 integrierter Ventilsitz 11 und Ventilsitzkörper 17) nicht aufweist, sodass der abgebildete Ventilschließkörper 5 sodann an einem unmittelbar im Ventilgehäuse 13 fixierten Ventilsitz 11 zur Anlage gelangt, ohne hierdurch den Lösungsweg der vorgeschlagenen Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Ventilraum
2: Zwischenraum
3: Magnetanker
4: Druckausgleichskanal
5: Ventilschließkörper
6: Ventilstößel
7: Durchgangsbohrung
8: Druckfeder
9: Bohrungsstufe
10: Bund
11: Ventilsitz
12: Magnetkern
13: Ventilgehäuse
14: Ventilkolben
15: Druckmitteleinlass
16: Druckmittelauslass
17: Ventilsitzkörper
18: Dämpfungselement
19: Kolbenfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012214510 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische, schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilschließkörper, der abhängig von der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule im Ventilgehäuse einen in einem Ventilsitz vorgesehenen Ventildurchlass zu öffnen vermag, mit einem in einen hydraulisch beaufschlagbaren Ventilraum des Ventilgehäuses einmündenden Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, die beide über den Durchlass im Ventilsitz miteinander verbindbar sind, mit einer Druckfeder, die sich zur Grundpositionierung des Ventilschließkörpers an einem im Ventilgehäuse fixierten Magnetkern abstützt, der mit einem den Ventilschließkörper tragenden Magnetanker zusammenwirkt, sowie mit einem vom Magnetanker und dem Magnetkern begrenzten Zwischenraum im Ventilgehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlüftung und hydraulischen Befüllung des Zwischenraums (2) der Ventilraum (1) mit dem Zwischenraum (2) über einen den Magnetanker (3) vertikal durchdringenden Druckausgleichskanal (4) permanent verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (5) an einem Ventilstößel (6) ausgebildet ist, der in einer Durchgangsbohrung (7) des Magnetankers (3) relativ beweglich aufgenommen ist, wozu zwischen dem Ventilstößel (6) und der Durchgangsbohrung (7) ein Radialspiel (S) vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichskanal (4) durch die mit dem Radialspiel (S) versehene Durchgangsbohrung (7) gebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (8) abschnittsweise im Druckausgleichskanal (4) aufgenommen ist, der als ein Bestandteil einer koaxial im Magnetanker (3) ausgerichteten Durchgangsbohrung (7) den Magnetanker (3) linear durchdringt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (6) auf seiner vom Ventilschließkörper (5) abgewandten Stirnfläche von der Druckfeder (8) beaufschlagt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Grundpositionierung des am Magnetanker (3) hervorstehenden Ventilschließkörpers (5) die Durchgangsbohrung (7) innerhalb des Magnetankers (3) eine in Richtung des Magnetkerns (12) erweiterte Bohrungsstufe (9) aufweist, an der sich der aus Richtung des Magnetkerns (12) in die erweiterte Bohrungsstufe (9) eingefügte Ventilstößel (6) mit seinem Bund (10) unter der Wirkung der Druckfeder (8) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung des Magnetankers (3) der Ventilschließkörper (5) druckmitteldicht durch die unmittelbar auf den Ventilschließkörper (5) einwirkende Druckfeder (8) gegen den Ventilsitz (11) gepresst ist, wobei der Bund (10) infolge des Radialspiels (S) in der Durchgangsbohrung (7) den Druckausgleichskanal (4) freigibt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektromagnetischer Erregung des Magnetankers (3) infolge des sich dem Magnetkern (12) näherenden Magnetankers (3) eine Verdrängung von Druckmittel aus dem Zwischenraum (2) über das in der Durchgangsbohrung (7) vorgesehene Radialspiel (S) in den Ventilraum (1) erfolgt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (3) relativ beweglich gegenüber dem Ventilschließkörper (5) im Ventilgehäuse (13) geführt ist, indem der Magnetanker (3) nach dem Auftreffen des Ventilschließkörpers (5) auf den Ventilsitz (11) in der Ventilschließrichtung auf den Ventilsitz (11) weiter bewegbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ventilraums (1) zwischen dem Magnetanker (3) und dem Ventilsitz (11) wenigstens ein Dämpfungselement (18) angeordnet ist, durch das der Magnetanker (3) nach seiner auf den Ventilsitz (11) gerichteten Relativbewegung gegenüber dem Ventilschließkörper (5) vom Ventilsitz (11) beabstandet ist.