DE102018220673A1

DE102018220673A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102018220673A1
Application number: DE102018220673.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen Ventilgehäuse ein erstes sowie ein zweites hohlzylinderförmiges Gehäuseteil (1, 2) aufweist, die sich beide der Länge nach mit ihren einander zugewandten Fortsätzen (3) abschnittsweise überdecken, wobei zur präzisen Ausrichtung eines Schließgliedes (10) auf einen Ventilsitz (7) ein Zentrierkörper (9) unmittelbar am Schließglied (10) ausgebildet ist, das im zweiten Gehäuseteil (2) in Richtung des Ventilsitzes (7) gleitbeweglich geführt 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 Ventilstößels in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem Ventilsitz aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des Ventilstößels verschlossen ist, der sich innerhalb einer Durchgangsbohrung im Ventilgehäuse durch die schraubenförmige Rückstellfeder erstreckt. Beiderseits des Ventilsitzes mündet jeweils ein Druckanschluss in das Ventilgehäuse ein, die abhängig von der Stellung des Ventilstößels miteinander verbindbar sind.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass das rohrförmige Ventilgehäuse einteilig ausgeführt ist, welches sich nur mit relativ großem Fertigungsaufwand herstellen lässt. Hierbei erfordert auch die Anordnung eines zwischen den beiden Druckanschlüssen im Ventilgehäuse zu positionierenden Strömungskanals aufwendige Bohroperationen, die hinsichtlich der möglichen Ausführung und Gestaltung eines günstigen Strömungskanals nicht optimal sind. Ein weiterer Nachteil ist in der starren Verbindung des Magnetankers mit dem Ventilstößel und dessen mehr oder weniger ausgeprägte magnetischen Eigenschaften zu sehen, sodass abhängig von der Größe der Magnetkraft der magnetische Wirkungsgrad des Magnetantriebs beeinträchtigt sein kann sowie vermehrt Reibung auf den Ventilstößel innerhalb seiner langen Führung im Ventilgehäuse entsteht, womit sich auch eine ungünstige Zentrierung des Ventilschließgliedes gegenüber dem Ventilsitz ergibt.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Funktion und bezüglich seiner Herstellbarkeit zu verbessern.
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 mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil mit einem aus einem ersten und zweiten rohrförmigen Gehäuseteil bestehenden Ventilgehäuse, in dem ein zweiteiliger Ventilstößel aufgenommen ist, dessen Schließglied mittels eines Zentrierkörpers in Richtung eines im zweiten Gehäuseteil angeordneten Ventilsitzes präzise geführt ist,
2 in einer Perspektivdarstellung den am Schließglied ausgebildeten Zentrierkörper,
3 das in 1 abgebildete Elektromagnetventil mit einer alternativen Konstruktion zur Befestigung des Schließgliedes am Ventilstößel,
4 ausgehend von 3 in einer Perspektivdarstellung den am Schließglied ausgebildeten Zentrierkörper,
5 das in 3 abgebildete Elektromagnetventil mit einer alternativen Konstruktion zum Zentrierkörper,
6a-c die erforderlichen Montageschritte zur funktionsgerechten Aufnahme des Ventilstößels im zweiten Gehäuse.

Die 1, 3, 5 zeigen jeweils in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein Elektromagnetventil im Längsschnitt mit den jeweils zugehörigen Einzelheiten. Das abgebildete Elektromagnetventil wird bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet. Das Elektromagnetventil weist einen in einem metallischen Ventilgehäuse axial beweglich angeordneten Ventilstößel 8 auf, der einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz 7 zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur Betätigung des Ventilstößels 8 vorgesehenen Magnetanker 12, der von einer Rückstellfeder 13 beaufschlagt ist, die mit dem Ventilstößel 8 in einer Durchgangsbohrung 17 des Ventilgehäuses angeordnet ist, sowie mit einem ersten und einen zweiten Druckanschluss 4, 5 im Ventilgehäuse zur Darstellung eines Druckmitteleinlasses und Druckmittelauslasses, zwischen denen der Ventilsitz 7 angeordnet ist.
Das Ventilgehäuse weist ein erstes sowie ein zweites hohlzylinderförmiges Gehäuseteil 1, 2 auf, die sich beide der Länge nach mit ihren einander zugewandten Fortsätzen 3 abschnittsweise mittels einer Schiebepresspassung überdecken, wobei zur Ausbildung eines Strömungskanals im Ventilgehäuse der am ersten Gehäuseteil 1 angeordnete Fortsatz 3 im Bereich seiner Mantelfläche mit wenigstens einer nutförmigen Ausnehmung 6 versehen ist.
Die Ausnehmung 6 ist bevorzugt zur vereinfachten Herstellung am Fortsatz 3 des ersten Gehäuseteils 1 sowohl in axialer als auch in radialer Erstreckung auf besonders einfache Weise durch kaltschlagen bzw. kaltfließpressen ausgebildet, um jeweils eine widerstandsarme Durchströmung innerhalb des abgebildeten, in der Grundstellung geöffneten Elektromagnetventils zu gewährleisten.
Der Ventilstößel 8 ist mit seinem Schließglied 10 besonders einfach und präzise in Richtung auf den Ventilsitz 7 mittels eines Zentrierkörpers 9 im zweiten Gehäuseteil 2 geführt, welches den Ventilsitz 7 aufnimmt.
Als vorteilhaft erweist sich ferner, wenn der Ventilstößel 8 als nicht magnetisches Kaltschlag- bzw. Kaltfließpressteil ausgeführt ist, der sich überdies gelenkig an dem Magnetanker 12 abstützt. Hierdurch lassen sich die Auswirkungen eines magnetischen Streustroms bzw. magnetischen Kurzschlusses auf den Ventilstößel 8 und dessen Verkanten während der Hubbewegung verhindern.
An dem vom Magnetanker 12 abgewandten Ende des Ventilstößels 8 ist das auf den Ventilsitz 7 gerichtete Schließglied 10 kraft- und/oder formschlüssig angebracht, das in homogener Verbindung mit dem Zentrierkörper 9 als präzises Zylinderteil mittels mechanischer Zerspanung hergestellt und oberflächengehärtet ist, womit sich eine aufwendige Herstellung des Ventilstößels 8 erübrigt. Der Ventilstößel 8 lässt sich sodann aufgrund seiner geringeren Beanspruchung als Kaltschlagteil besonders kostengünstig ausführen.
Schließlich weist das abgebildete Elektromagnetventil eine auf das erste Gehäuseteil 1 aufgesetzte und verschweißte Kappe 11 auf, in welcher der Magnetanker 12 geführt ist, die durch eine im Tiefziehverfahren hergestellte austenitische Blechhülse kompakt und besonders kostengünstig ausgeführt ist. Hingegen ist das rohrförmige Gehäuseteil 2 durch Zerspanung mittels einer Drehmaschine aus einem Stahlrohling gefertigt.
In der auf dem rohrförmigen Ventilgehäuse aufgesetzten, domförmig geschlossenen Bereich der Kappe 11 stützt sich im elektromagnetisch nicht erregten Zustand infolge der Wirkung der Rückstellfeder 13 der Magnetanker 12 ab, sodass in der jeweils abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung der Ventilstößel 8 gegenüber dem Ventilsitz 7 in einem den Druckmitteldurchlass im Ventilsitz 7 freigebenden Abstand verharrt, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem jeweils oberhalb und unterhalb des Ventilsitzes 7 in das Ventilgehäuse einmündenden Druckanschluss 4, 5 gewährleistet ist.
Der im Magnetkreis befindliche Abschnitt des Ventilstößels 8 weist ein austenitisches Werkstoffgefüge auf, während das auf den Ventilsitz 7 gerichtete Stößelende mit einem vorzugsweise formschlüssig befestigtes Schließglied 10 versehen ist, das aus einem gehärteten ferritischen Werkstoff besteht.
Um eine klemmfreie Zentrierung des Ventilstößels 8 am Magnetanker 12 zu gewährleisten, stützt sich der dem Magnetanker 12 zugewandte Abschnitt des Ventilstößels 8 mit seinem balligen oder kugelförmigen Kopf 19 in einer hohl gewölbten Vertiefung 20 in der Mitte des Magnetankers 12 gelenkig ab. Zwischen dem Kopf 19 und einer in der Durchgangsbohrung 17 vorgesehenen Stufe des ersten Gehäuseteils 1 befindet sich die Rückstellfeder 13, die den Ventilstößel 8 in seiner vom Ventilsitz 7 abgehobenen Stellung grundpositioniert, in welcher der Magnetanker 12 sich am domförmig geschlossenen Hülsenbereich der am ersten Gehäuseteil 1 fixierten Kappe 11 abstützt.
Zur Reinhaltung des Ventilgehäuses ist über den Außenumfang des zweiten Gehäuseteils 2 bis auf axialem Anschlag am ersten Gehäuseteil 1 ein Ringfilter 21 gestülpt, der somit den durch die Ausnehmungen 6 in den Fortsätzen 3 der beiden Gehäuseteile 1, 2 hergestellten Strömungskanal eingangsseitig vor Verunreinigung schützt. Ein weiteres Filterelement 22 ist unterhalb des Ventilsitzes 7 am zweiten Gehäuseteil 2 angebracht, sodass auch in entgegengesetzter Richtung ein Eindringen von Schmutzpartikel verhindert ist.
Der Ventilsitz 7 besteht aus einem hülsenförmigen Einpressteil, das durch zerspanende Bearbeitung hergestellt und gehärtet ist. Das erste Gehäuseteil 1 ist ebenso wie der Magnetanker 12 und der obere Abschnitt des Ventilstößels 8 als Kaltschlagteile kostengünstig hergestellt, sodass lediglich das zweite Gehäuse 2, der Ventilsitz 7 und das mit dem oberen Abschnitt des Ventilstößels 8 zu verbindende Schließglied 10 zerspant und gehärtet werden müssen.
Wie eingangs erwähnt wurde, ist das Schließglied 10 einstückig mit dem Zentrierkörper 9 verbunden, der somit als ein homogener Bestandteil des Schließgliedes 10 innerhalb der zentral angeordneten, den Ventilsitz 7 aufnehmenden Durchgangsbohrung 17 des Ventilgehäuses radial geführt ist.
Der Zentrierkörper 9 ist bevorzugt in Form eines mehrere radiale Vorsprünge 18 aufweisenden Mehrkant-Körpers ausgebildet, der in Verbindung mit dem Schließglied 10 aus einem dickwandigen, mittels Zerspanung hergestellten nicht magnetischen Stahl besteht.
Zur Freigabe eines Strömungsdurchlasses innerhalb der Durchgangsbohrung 17 ist zwischen jeweils zwei Vorsprüngen 18 des mehrkantigen Zentrierkörpers 9 jeweils eine Abplattung 14 vorgesehen, die sich zwischen dem Schließglied 10 und einem vom Schließglied 10 abgewandten Befestigungsabschnitt des Zentrierkörpers 9 vertikal erstreckt.
Nach den 1 und 2 ist der Befestigungsabschnitt durch einen Zapfen 15 gebildet, der sich in eine vom Magnetanker 12 abgewandten Ende des Ventilstößels 8 ausgebildete Sackbohrung 16 erstreckt, wobei mittels einer nach innen auf eine Radialnut des Zapfens 15 gerichtete partielle Radialverformung des Ventilstößels eine formschlüssige Befestigung des Zapfens 15 in der Sackbohrung 16 entsteht. Anhand der 2 wird ferner die Dreikant-Kontur des Zentrierkörpers 9 deutlich, sodass zwischen den drei Vorsprüngen 18 drei Abplattungen 14 eine großzügige Durchströmung innerhalb der den Ventilsitz 7 aufnehmenden Durchgangsbohrung 17 sicherstellen.
Nach den 3, 4, 5 ist der Befestigungsabschnitt alternativ durch eine Sackbohrung 16 im Zentrierkörper 9 gebildet, in der das vom Magnetanker 12 abgewandte Ende des Ventilstößels 8 in Form eines Zapfens 15 kraft- und/oder formschlüssig eingreift, sodass in allen abgebildeten Ausführungsvarianten der zwischen dem Zentrierkörper 9 und dem Ventilstößel 8 vorgesehene Befestigungsabschnitt durch eine nicht lösbare Verbindung hergestellt ist.
Als weitere Besonderheit ist der Zentrierkörper 9 nach 5 nicht mit einer Abplattung versehen, sondern als einfach herzustellendes Zylinderteil ausgeführt, das innerhalb eines Abschnitts der Durchgangsbohrung 17 geführt ist, der nunmehr mit einer Ausnehmung 6 versehen ist, die eine Strömungsverbindung zum unterhalb des Zentrierkörpers 9 im zweiten Gehäuse 2 fixierten Ventilsitz 7 herstellt.
Die 6a, 6b, 6c zeigen im Längsschnitt jeweils das erste Gehäuse 1 in Verbindung mit den einzelnen Montageschritten für den Ventilstößel 8, die Rückstellfeder 13 und das Schließglied 10, wonach im ersten Montageschritt nach 6a der die Rückstellfeder 13 tragende Ventilstößel 8 von oben in die Durchgangsbohrung 17 eingeführt und das Schließglied 10 mit dem Zapfen 15 am Zentrierkörper 9 der Sackbohrung 16 aus der entgegengesetzten Richtung von unten zugeführt wird, bis gemäß der 6b der Zapfen 16 vollständig in der Sackbohrung 16 eingetaucht ist. Danach erfolgt eine plastische Radialverformung des Ventilstößels 8 in Richtung der Radialnut am Zapfen 15, sodass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zapfen 15 und dem Ventilstößel 8 hergestellt ist. Zwischen dem Kopf 19 des Ventilstößels 8 und der im ersten Gehäuse 1 vorgesehene Stufe ist die Rückstellfeder 13 eingespannt, sodass gemäß der 6c der Zentrierkörper 9, infolge seiner sich radial über den Durchmesser der Durchgangsbohrung 17 hinauserstreckenden Vorsprünge 18, auf Anschlag an die Unterseite des Gehäuses 1 gelangt. Folglich bildet der Ventilstößel 8 in Verbindung mit der Rückstellfeder 13, dem Zentrierkörper 9 und dem Schließglied eine funktionsfähig im ersten Gehäuse 1 angeordnete Baugruppe, die mittels des Fortsatzes 3 am ersten Gehäuse 1 in den Fortsatz 3 des zweiten Gehäuses 2 eingepresst wird.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuseteil
2: Gehäuseteil
3: Fortsatz
4: Druckanschluss
5: Druckanschluss
6: Ausnehmung
7: Ventilsitz
8: Ventilstößel
9: Zentrierkörper
10: Schließglied
11: Kappe
12: Magnetanker
13: Rückstellfeder
14: Abplattung
15: Zapfen
16: Sackbohrung
17: Durchgangsbohrung
18: Vorsprung
19: Kopf
20: Vertiefung
21: Ringfilter
22: Filterelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014225251 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordneten Ventilstößel, der mittels eines Schließgliedes einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermag, der zwischen zwei Druckanschlüssen des Ventilgehäuses angeordnet ist, sowie mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (10) mit einem Zentrierkörper (9) versehen ist, der als ein homogener Bestandteil des Schließgliedes (10) innerhalb einer zentral angeordneten, den Ventilsitz (7) aufnehmenden Durchgangsbohrung (17) des Ventilgehäuses radial geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkörper (9) in Form eines mehrere radiale Vorsprünge (18) aufweisenden Körpers ausgebildet ist, der in homogener Verbindung mit dem Schließglied (10) aus einem dickwandigen, mittels Zerspanung hergestellten nicht magnetischen Stahl besteht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freigabe eines Strömungsdurchlasses innerhalb der Durchgangsbohrung (17) zwischen jeweils zwei Vorsprüngen (18) des mehrkantigen Zentrierkörpers (9) jeweils eine Abplattung (14) vorgesehen ist, die sich zwischen dem Schließglied (10) und einem vom Schließglied (10) abgewandten Befestigungsabschnitt des Zentrierkörpers (9) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt durch einen Zapfen (15) gebildet ist, der sich in eine vom Magnetanker (12) abgewandten Ende des Ventilstößels (8) ausgebildete Sackbohrung (16) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt durch eine Sackbohrung (16) im Zentrierkörper (9) gebildet ist, in der das vom Magnetanker (12) abgewandte Ende des Ventilstößels (8) in Form eines Zapfens (15) kraft- und/oder formschlüssig eingreift.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Zentrierkörper (9) und dem Ventilstößel (8) vorgesehene Befestigungsabschnitt durch eine nicht lösbare Verbindung hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse ein erstes sowie ein zweites hohlzylinderförmiges Gehäuseteil (1, 2) aufweist, die sich beide der Länge nach mit ihren einander zugewandten Fortsätzen (3) abschnittsweise reibschlüssig überdecken, wobei zur Ausrichtung des Ventilstößels (8) mit seinem Schließglied (10) auf den Ventilsitz (7) der Zentrierkörper (9) in der Durchgangsbohrung (17) des zweiten Gehäuseteils (2) gleitbeweglich geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (3) des ersten Gehäuseteils (1) am Außenumfang mit wenigstens einer sich radial als auch axial erstreckenden Ausnehmung (6) versehen ist, die zur Ausbildung eines Strömungskanals in Reihe zu dem im zweiten Gehäuseteil (2) vorgesehenen Ventilsitz (7) angeordnet ist, wobei die Ausnehmung (6) in Verbindung mit dem Fortsatz (3) durch Kaltfließpressen oder Kaltschlagen des ersten Gehäuseteils (1) hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (8) als nicht magnetisches Kaltschlagteil ausgeführt ist, der gelenkig an dem Magnetanker (12) abgestützt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (2) durch rotatorische Zerspanung eines Stahlrohlings hergestellt ist, in welches das erste Gehäuseteil (1) im Bereich beider Fortsätze (3) abschnittsweise eingepresst ist, wobei das erste Gehäuseteil (1) mittels einer Kappe (11) verschlossen ist, in welcher der Magnetanker (12) geführt ist.