DE102018215900A1

DE102018215900A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102018215900A1
Application number: DE102018215900.9A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Gehäuse (1) auf Axialanschlag grundpositionierten Magnetanker (8), wodurch im elektromagnetisch nicht erregten Zustand des Magnetankers (8) ein mit dem Magnetanker (8) verbundener Ventilschließkörper (4) vom Ventilsitz (2) abgehoben ist, sowie mit einer auf das Gehäuse aufgesetzten Ventilspule zur Betätigung des Ventilschließkörper, der an einem Ventilstößel ausgebildet ist, welcher sich durch eine Rückstellfeder erstreckt, wobei zur klemmfreien Betätigung der Ventilstößel (19) gelenkig von einem Stift (9) beaufschlagt ist, der mit dem Magnetanker (8) fest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2014 225 251 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil bekannt geworden, bestehend aus einem Magnetanker zur Betätigung eines entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder betätigbaren Ventilschließkörpers in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem hülsenförmigen Ventilsitzkörper aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des stößelförmigen Ventilschließkörpers verschlossen ist, wobei sich der Ventilschließkörper innerhalb einer Durchgangsbohrung im Ventilgehäuse durch die schraubenförmige Rückstellfeder erstreckt, die sich an einer im Bereich der Durchgangsbohrung ausgebildeten Stirnfläche des Ventilsitzkörpers abstützt.
Durch die starre, stößelförmige Verbindung des Ventilschließkörpers mit dem Magnetanker kann es im Gehäuse zu vermehrter Reibung sowie zu einem Klemmen der vorgenannten Teile während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers kommen, was sich nachteilig auf die Funktionsweise des Ventils auswirkt.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung erläutert.
Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird. Das Elektromagnetventil weist zur Betätigung eines Ventilschließkörpers 4 in einer auf einem rohrförmigen Gehäuse 1 aufgesetzten Kappe 5 einen entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 3 wirksamen Magnetanker 8 auf, der bei elektromagnetischer Erregung mittels des Ventilschließkörpers 4 einen Durchlass 14 in einem Ventilsitz 2 verschließt.
Der mit einem Ventilstößel 19 verbundene Ventilschließkörper 4 erstreckt sich innerhalb einer Durchgangsbohrung im Gehäuse 1 durch die schraubenförmige Rückstellfeder 3 in Richtung des Ventilsitzkörpers 2. Die Rückstellfeder 3 stützt sich mit ihrem ersten Federende an einem im Bereich des Ventilsitzes 2 vorgesehenen Zentrierkörper 16 ab, in dessen mittige Öffnung der Ventilschließkörper 4 in Richtung auf den Ventilsitz 2 geführt ist. Hingegen liegt das von dem Zentrierkörper 16 abgewandte Ende der Rückstellfeder 3 an einer am Ventilstößel 19 fixierten Sicherungsscheibe 15 an.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Magnetanker 8 innerhalb der austenitischen, hülsenförmig gestalteten Kappe 5 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Gehäuse 1 verschweißt ist, wobei das solide Gehäuse 1 abschnittsweise oberhalb eines Ventilaufnahmekörpers 18 als ein rohrförmiger Magnetkern 13 ausgebildet ist und mit seinem unteren Gehäuseabschnitt eine sichere Anordnung in einer Ventilaufnahmebohrung des Ventilaufnahmekörpers 18 gewährleistet. Oberhalb des Ventilaufnahmekörpers 18 ist über die den Magnetkern 13 verschließende Kappe 5 eine Ventilspule 22 gestülpt.
Die Kappe 5 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling gefertigt ist, der zur Darstellung des Magnetkreises ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des Ventilsitzes 2 sind ventilgehäuseseitig Druckanschlüsse 17 angeordnet, die oberhalb des Ventilsitzes 2 als Querkanal und unterhalb des Ventilsitzes 2 als Vertikalkanal ausgeführt sind.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt der Ventilschließkörper 4 gegenüber dem Ventilsitz 2 in einem den Durchlass 14 freigebenden Abstand, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem jeweils oberhalb und unterhalb des Ventilsitzes 2 vorgesehenen Druckanschluss 17 gewährleistet ist. Hingegen verschließt der Ventilschließkörper 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Durchlass 14 im Ventilsitz 2.
An das dickwandige Gehäuse 1 schließt sich an dem von der Kappe 5 abgewandten Gehäusebereich ein schlanker Fortsatz 10 an, der sich abschnittsweise mit seinem Außendurchmesser reibschlüssig entlang dem Innendurchmesser einer Hülse 7 erstreckt.
An dem diametral zum Fortsatz 10 gelegenen Endabschnitt des Gehäuses 1 ist der Magnetkern 13 ausgebildet, der sich in die hülsenförmige Kappe 5 erstreckt, in welcher der Magnetanker 8 axial beweglich aufgenommen ist. Die Kappe 5 ist auf rationelle Weise mittels eine Schweißverbindung 11 stoffschlüssig am Magnetkern 13 fixiert, sodass eine dauerhaft sichere Fixierung der Kappe 5 am Gehäuse 1 gewährleistet ist.
Ein besonders einfacher Aufbau des Ventilsitzes 2 ergibt sich durch dessen Integration innerhalb der Hülse 7, wozu die Hülse 7 eine einfach herzustellende topfförmige Kontur aufweist, in deren Topfboden 12 der Ventilsitz 2 unmittelbar ausgebildet ist. In einem geringfügigen Abstand zum Topfboden 12 befindet sich mittels einer Presspassung gehalten der zur präzisen Ausrichtung des Ventilschließkörpers 4 vorgesehene Zentrierkörper 16.
Die topfförmige Kontur des Zentrierkörpers 16 und der Hülse 7 ist jeweils durch Tiefziehen von Dünnblech realisiert, während der innerhalb des Ventilsitzes 2 angeordnete Durchlass 14 als auch die Druckanschlüsse 17 in der Hülsenwand mittels eines Stanz- oder Prägeverfahrens besonders kostengünstig hergestellt sind. Um einen unzulässigen Verschleiß des dünnwandigen Ventilsitzes 2 zu verhindern, ist die Hülse 7 im Bereich des Ventilsitzes 2 zusätzlich mit einer Oberflächenhärtung versehen.
Damit eine möglichst klemmfreie, reibungsminimierte Betätigung des Ventilstößels 19 im Gehäuse 1 gewährleistet ist, sieht die Erfindung vor, dass der Ventilstößel 19 gelenkig von einem Stift 9 axial beaufschlagt ist, der mit dem Magnetanker 8 fest verbunden ist. Dieser mit dem Ventilstößel 19 zusammenwirkende, innerhalb des Magnetkreises angeordnete Stift 9 weist ein unmagnetisches, vorzugsweise martensitisches Stahlgefüge auf, um im Bereich des Magnetkerns 13 nicht der Magnetfeldwirkung der Ventilspule 22 zu unterliegen. Der außerhalb des Magnetkreises im Gehäuse 1 angeordnete Ventilstößel 19 besteht aus einem gewöhnlichen ferritischen Stahl, da der Ventilstößel 19 aufgrund der großen Entfernung zum Magnetantrieb nicht der Wirkung des Magnetfeldes ausgesetzt ist. Die Länge des Stifts 9 ist im Wesentlichen durch die Eintauchtiefe des Magnetkerns 13 in die Ventilspule 22 und damit durch den Wirkbereich des Magnetkreises während der Bestromung der Ventilspule 22 definiert.
Der Stift 9 ist zur präzisen Einstellung des Restluftspalts zwischen dem Magnetanker 8 und dem Magnetkern 13 vorteilhaft mittels einer einfach herzustellenden Schiebepresspassung im Magnetanker 8 fixiert.
Mittels der Rückstellfeder 3 ist der Ventilstößel 19 auf einfache Weise kraftschlüssig am Stift 9 positioniert, wozu sich die Rückstellfeder 3 mit ihrem vom Ventilsitz 2 abgewandten Ende an der Sicherungsscheibe 15 abstützt, die vorzugsweise in einer Nut des Ventilstößels 19 fixiert ist. Das von der Sicherungsscheibe 15 abgewandte Ende der Rückstellfeder 3 stützt sich an dem in die Hülse 7 eingepressten Zentrierkörper 16 ab, durch den sich der Ventilstößel 19 mit seinem Ventilschließkörper 4 präzise ausgerichtet auf den Ventilsitz 2 erstreckt.
Da nunmehr das vom Ventilschließkörper 4 abgewandte Ende des Ventilstößels 19 gelenkig am Stift 9 abgestützt ist, ergibt sich eine klemm- und nahezu reibungsfreie Betätigung des Ventilschließkörpers 4 während der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers 8. Zur gelenkigen Verbindung zwischen dem Stift 9 und dem Ventilstößel 19 weist der Ventilstößel 19 beispielhaft einen Kugelkopf 21 und der Stift 9 eine Kugelpfanne 20 auf.
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass infolge der gelenkigen Unterteilung des Betätigungsmechanismus eine präzise, querkraftfreie axiale Ausrichtung des Ventilstößels 19 möglich ist.
Vorzugsweise kommen kostengünstige Normteile zum Einsatz, indem der Stift 9 aus einem martensitischem Niro Stahl nach ISO 8734 hergestellt ist. Da der Stift 9 als Normteil sehr genaue Durchmesser Toleranzen hat (m6 => +0,002/+0,008) eignet er sich hervorragend zur Restluftspalteinstellung durch eine entsprechende Presspassung und Verschiebung im Magnetanker 8.
Weiterhin hat der gehärtete und angelassene Stift 9 als Normteil aus martensitischem Niro Stahl (C1 nach ISO 3506-1) sehr schlechte magnetische Eigenschaften, was die ungewollten magnetischen Kurzschlüsse mit dem Gehäuse auf ein Minimum reduziert. Der Stift 1 ist so dimensioniert das er axial durch den ganzen magnetisch aktiven Teil des Ventils läuft.
Unterhalb des Stifts 9 lehnt sich der Ventilstößel 19 in die im Stift 9 vorhandenen konkaven Stirnseiten an. Der Ventilstößel 19 ist ein sehr einfaches ferritisches und gehärtetes Teil. An seinem oberen Abschnitt ist eine Nut für die Sicherungsscheibe 15 angebracht, die gleichfalls als ein sehr kostengünstiges Normteil (nach DIN 6799 - 1,5) ausgeführt ist.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Ventilsitz
3: Rückstellfeder
4: Ventilschließkörper
5: Kappe
6: Ringfilter
7: Hülse
8: Magnetanker
9: Stift
10: Fortsatz
11: Schweißverbindung
12: Topfboden
13: Magnetkern
14: Durchlass
15: Sicherungsscheibe
16: Zentrierkörper
17: Druckanschluss
18: Ventilaufnahmekörper
19: Ventilstößel
20: Kugelpfanne
21: Kugelgelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014225251 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Gehäuse auf Axialanschlag grundpositionierten Magnetanker, wodurch im elektromagnetisch nicht erregten Zustand des Magnetankers ein mit dem Magnetanker zusammenwirkender Ventilschließkörper vom Ventilsitz abgehoben ist, sowie mit einer auf das Gehäuse aufgesetzten Ventilspule zur Betätigung des Ventilschließkörper, der an einem Ventilstößel ausgebildet ist, welcher sich durch eine Rückstellfeder erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (19) von einem Stift (9) axial beaufschlagt ist, der mit dem Magnetanker (8) fest verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Ventilstößel (19) zusammenwirkende Stift (9) ein martensitisches Stahlgefüge aufweist, während der Ventilstößel (19) aus einem ferritischen Stahl besteht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (9) mittels einer Schiebepresspassung im Magnetanker (8) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (19) mittels der Rückstellfeder (3) kraftschlüssig am Stift (9) positioniert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rückstellfeder (3) mit ihrem vom Ventilsitz (2) abgewandten Ende an einer Sicherungsscheibe (15) abstützt, die vorzugsweise in einer Nut des Ventilstößels (19) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das von der Sicherungsscheibe (15) abgewandte Ende der Rückstellfeder (3) an einem Zentrierkörper (16) abstützt, durch den sich der Ventilstößel (19) mit seinem Ventilschließkörper (4) präzise ausgerichtet auf den Ventilsitz (2) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Ventilschließkörper (4) abgewandte Ende des Ventilstößels (19) gelenkig am Stift (9) abgestützt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (19) zur gelenkigen Abstützung mit einem Kugelkopf (21) und der Stift (9) mit einer Kugelpfanne (20) versehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Stifts (9) durch die Eintauchtiefe des Magnetkerns (13) in die Ventilspule (22) definiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilstößel (19) in Verbindung mit dem Ventilschließkörper (4) als auch der Stift (9) zumindest an ihrer Oberfläche gehärtet sind.