DE102019209258A1

DE102019209258A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102019209258A1
Application number: DE102019209258.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilschließglied (4), der im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass (9) zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (8) ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds (4) vorgesehenen Magnetanker (7) und einem Federelement (2), das in einer Durchgangsbohrung (11) des hülsenförmigen Ventilgehäuse (1) derart angeordnet ist, dass der Ventilschließglied (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (7) in einer vom Ventilsitz (8) abgehobenen Stellung verharrt, wobei zur Abbremsung des Ventilschließgliedes (4) ein zwischen dem Ventilsitz (8) und dem Magnetanker (7) die Bewegung des Ventilschließgliedes (4) verzögernder Tauchkolben (3) angeordnet ist, der mit Radialspiel (S) innerhalb einer Fluidkammer (6) des Ventilgehäuses (1) axial beweglich aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2015 221 465 A1 ist bereits ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand offen geschaltetes Elektromagnetventil bekannt geworden, bestehend aus einem Magnetanker zur Betätigung eines entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder betätigbaren Ventilschließglieds in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem Ventilsitz aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des Ventilschließglieds verschlossen ist.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass mit dem Auftreffen des Ventilschließglieds auf den Ventilsitz ein unerwünschtes Schaltgeräusch entsteht.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dass den vorgenannten Nachteil nicht aufweist. Ferner soll die Minderung des Schaltgeräuschs nicht nur in der elektromagnetisch initiierten Schließrichtung des Elektromagnetventils wirksam sein, sondern auch beim Ausschalten des Erregerstroms ein geräuschloses Zurückschalten des Elektromagnetventils ermöglichen.
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 eine erste zweckmäßige Ausführungsform des Elektromagnetventils im Längsschnitt mit einem Tauchkolben, der unmittelbar zwischen dem Ventilschließglied und einem Ventilstößel in einer Fluidkammer angeordnet ist, die im unteren Abschnitt des Ventilgehäuses angeordnet ist,
2 einem vergrößerten Ausschnitt des Elektromagnetventils nach 1 im Bereich des Tauchkolbens in der elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung,
3 das Elektromagnetventil nach 2 in seiner elektromagnetisch geschlossenen Schaltstellung,
4 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung im ausgeschalteten Zustand des Elektromagnetventils, wonach die Fluidkammer mit dem Tauchkolben entfernt vom Ventilschließglied im oberen, an den Magnetanker angrenzenden Abschnitt des Ventilgehäuses integriert ist, welcher als Magnetkern ausgebildet ist,
5 die Ausführungsvariante nach 4 in der elektromagnetisch initiierten Stellung des Tauchkolbens.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist einen in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordnetes Ventilschließglied 4 auf, das im Ventilgehäuse 1 einen Ventildurchlass 9 zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz 8 ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds 4 vorgesehenen Magnetanker 7 und einem Federelement 2, das in einer Durchgangsbohrung 11 des hülsenförmigen Ventilgehäuse 1 derart angeordnet ist, dass das Ventilschließglied 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 7, in einer vom Ventilsitz 8 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 7 innerhalb einer austenitischen Kappe 19 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1, dem sog. Gehäuseoberteil, vorzugsweise verschweißt ist, welches die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Die domförmig geschlossene Kappe 16 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 Magnetkerns 13 ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des als Einpressteil ausgeführten Ventilsitzes 8 mündet in das untere Ventilgehäuse 1 jeweils ein Druckanschluss 17, 18 ein, der abbildungsgemäß links oberhalb des Ventilsitzes 8 als Längsnut und unterhalb des Ventilsitzes 8 als vertikal verlaufende Zentralbohrung ausgeführt ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt der Ventilschließglied 4 gegenüber dem Ventilsitz 8 in einem den Ventildurchlass 9 im Ventilsitz 8 freigebenden Abstand, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen den beiderseits des Ventilsitzes 8 in das untere Ventilgehäuse 1 einmündenden Druckanschlüsse 17, 18 gewährleistet ist.
Hingegen verschließt das Ventilschließglied 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Ventildurchlass 9 im Ventilsitz 8, wobei sichergestellt sein muss, dass mit möglichst geringer Aufprallgeschwindigkeit das Ventilschließglied 4 akustisch nicht vernehmbar den Ventilsitz 8 kontaktiert.
Daher ist gemäß der Erfindung zur Abbremsung des Ventilschließglieds 4 in Richtung des Ventilsitzes 8 als auch in entgegengesetzter Richtung zwischen dem Ventilsitz 8 und dem Magnetanker 7 ein die Bewegung des Ventilschließgliedes 4 verzögernder Tauchkolben 3 angeordnet, der mit minimalem Radialspiel S innerhalb einer Fluidkammer 6 des Ventilgehäuses 1 axial beweglich aufgenommen ist.
In den 1 bis 3 ist unmittelbar am Ventilschließglied 4 der Tauchkolben 3 in kompakter Bauweise ausgebildet, welcher mit einem Ventilstößel 5 kraftschlüssig verbunden ist, der unter der Wirkung des Federelements 2 mit seiner vom Tauchkolben abgewandten Ende an der Stirnfläche den Magnetanker 7 anliegt. Zwecks kraftschlüssiger Verbindung ist der Tauchkolben 3 auf der vom Ventilschließglied 4 abgewandten Stirnseite mittig mit einer Sackbohrung 15 versehen, in welcher das vom Magnetanker 7 abgewandte Ende des Ventilstößels 5 reibschlüssig fixiert ist.
Wie aus den 1 bis 3 hervor geht, ist der Tauchkolben 3 mittels einer Presspassung an dem zwischen dem Magnetanker 7 und dem Ventilschließglied 4 angeordneten Ventilstößel 5 befestigt, der zur Ausbildung der Fluidkammer 6 gegenüber dem Tauchkolben 3 einen deutlich kleineren Durchmesser aufweist, sodass die Fluidkammer 6 in Form eines Ringraums unmittelbar in der Durchgangsbohrung 11 des Ventilgehäuses 1 platzsparend realisiert ist.
Gemäß den 1 bis 3 weist die Durchgangsbohrung 11 im Bereich der Fluidkammer 6 einen um das Radialspiel S des Tauchkolbens 3 vergrößerten Durchmesser auf, wobei zum kontrollierten Fluidaustausch ein Drosselspalt 10 zwischen dem Tauchkolben 3 und der Fluidkammer 6 vorgesehen ist, der durch die Eintauchtiefe des Tauchkolbens 3 in die Fluidkammer 6 und dem Radialspiel S des Tauchkolbens 3 in der Fluidkammer 6 definiert ist.
Gleichzeitig übernimmt der Tauchkolben 3 in den 1 bis 3 eine Zentrierfunktion für das Ventilschließglied 4, da der Tauchkolben 3 außerhalb der Fluidkammer 6 an seiner Mantelfläche radiale Vorsprünge 14 aufweist, die zur präzisen Ausrichtung des Ventilschließglieds 4 auf den Ventilsitz 8 entlang der Innenwand des Ventilgehäuses 1 geführt sind.
In allen abgebildeten Ausführungsbeispielen ist die Fluidkammer 6 auf der vom Tauchkolben 3 abgewandten Stirnseite durch einen in der Durchgangsbohrung 11 ausgebildeten Absatz 12 begrenzt, dessen Innendurchmesser zur spielbehafteten Hindurchführung des Ventilstößels 5 an den Durchmesser des Ventilstößels 5 angepasst ist. Zu Grundpositionierung des Ventilschließgliedes 4 in seiner vom Ventilsitz 8 abgehobenen Stellung ist das Federelement 2 zwischen einem Bund 20 am Ventilstößel 5 und dem Absatz 12 in der Durchgangsbohrung 11 eingespannt.
In den 4 und 5 übernimmt der Bund 20 die Funktion des Tauchkolbens und die Durchgangsbohrung 11 dient zwischen dem Absatz 12 und dem Bund 20 als Fluidkammer, aus der über ein als Längsnut an der Mantelfläche des Bundes 20 ausgebildeter Drosselspalt 10 ein Fluidaustausch gewährleistet ist.
Die 2 zeigt eine Stellung des Tauchkolbens 3 mit einer minimalen Volumenaufnahme V1 in der Fluidkammer 6, da das am Tauchkolben 4 angebrachte Ventilschließglied 4 vom Ventilsitz 8 abgehoben ist. Sobald mittels elektromagnetischer Betätigung das Ventilschließglied 4 in Richtung des Ventilsitzes 8 abgesenkt wird, muss zum Volumenausgleich in der Fluidkammer 6 über den Drosselspalt 10 die zwischen den beiden Druckanschlüssen 17, 18 im Ventilgehäuse 1 befindliche Flüssigkeit in die Fluidkammer 6 nachgesaugt werden. Hierdurch wird eine Abbremsung des Tauchkolbens 3 in Richtung des Ventilsitzes 8 erzielt, womit das Ventilschließglied 4 mit vermindertem Impuls den Ventildurchlass 9 im Ventilsitz 8 verschließt. Die hierdurch erzielte Anschlagdämpfung lässt sich durch Wahl des Spaltes S und dessen Länge L variabel und damit präzise einstellen.
Die 3 zeigt das Ventilschließglied 3 in seiner Schließstellung am Ventilsitz 8, womit die Volumenaufnahme V2 in der Fluidkammer 6 ein Maximum beträgt. Sobald nach Abschluss der elektromagnetischen Betätigung das Ventilschließglied 4 sich wieder von seinem Ventilsitz 8 entfernt, muss nunmehr in umgekehrter Richtung Flüssigkeitsvolumen aus der Fluidkammer 6 über den Drosselspalt 10 in den zwischen den beiden Druckabschlüssen 17, 18 gelegenen Raum des Ventilgehäuses 1 verdrängt werden. Hierdurch wird eine Abbremsung des Ventilschließgliedes 4 beim Abheben vom Ventilsitz 8 erzielt, sodass sich der Magnetanker 7 mit verminderten Impuls an der Kappe 16 anlegt.
In den 4 und 5 gelangt das voran beschriebene Wirkprinzip identisch zur Anwendung, jedoch mit dem Unterschied, dass für die Fluidkammer 6 ein Austausch der Volumenaufnahme V1, V2 über die am Bund 20 als Drosselspalt 10 ausgebildete Längsnut erfolgt.
Mit Ausnahme von 4 und 5 ist in allen anderen Ausführungsbeispielen der Tauchkolben 3 am Ventilschließglied 4 ausgebildet, der auf herstelltechnisch einfache Weise zwischen dem Ventilgehäuseoberteil und dem Ventilgehäuseunterteil positioniert ist.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Tauchkolben
4: Ventilschließglied
5: Ventilstößel
6: Fluidkammer
7: Magnetanker
8: Ventilsitz
9: Ventildurchlass
10: Drosselspalt
11: Durchgangsbohrung
12: Absatz
13: Magnetkern
14: Vorsprung
15: Sackbohrung
16: Kappe
17: Druckanschluss
18: Druckanschluss

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 102015221465 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordneten Ventilschließglied, das im Ventilgehäuse einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds vorgesehenen Magnetanker und einem Federelement, das in einer Durchgangsbohrung des hülsenförmigen Ventilgehäuse derart angeordnet ist, dass das Ventilschließglied in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilsitz (8) und dem Magnetanker (7) ein die Bewegung des Ventilschließgliedes (4) verzögernder Tauchkolben (3) angeordnet ist, der mit Radialspiel (S) innerhalb einer Fluidkammer (6) des Ventilgehäuses (1) axial beweglich aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar am Ventilschließglied (4) der Tauchkolben (3) ausgebildet ist, welcher mit einem Ventilstößel (5) verbunden ist, der unter der Wirkung des Federelements (2) an der Stirnfläche den Magnetanker (7) anliegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (3) unmittelbar an einem zwischen dem Magnetanker (7) und dem Ventilschließglied (4) angeordneten Ventilstößel (5) ausgebildet ist, der gegenüber dem Tauchkolben (3) einen kleineren Durchmesser aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (6) unmittelbar in der Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuses (1) ausgebildet ist, wozu die Durchgangsbohrung (11) im Bereich der Fluidkammer (6) einen um das Radialspiel (S) des Tauchkolbens (3) vergrößerten Durchmesser aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tauchkolben (3) und der Fluidkammer (6) ein Drosselspalt (10) vorgesehen ist, der durch die Eintauchtiefe des Tauchkolbens (3) in die Fluidkammer (6) und das Radialspiel (S) des Tauchkolbens (3) in der Fluidkammer (6) definiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) zwischen dem Tauchkolben (3) und einem Absatz (12) in der Durchgangsbohrung (11) eingespannt ist, in der die Fluidkammer (6) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tauchkolben (3) und der Fluidkammer (6) ein Drosselspalt (10) vorgesehen ist, der durch wenigstens eine Längsnut an der Mantelfläche des Tauchkolbens (3) hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (6) auf der vom Tauchkolben (3) abgewandten Stirnseite durch einen in der Durchgangsbohrung (11) ausgebildeten Absatz (12) begrenzt ist, dessen Innendurchmesser zur spielbehafteten Hindurchführung des Ventilstößels (5) an den Durchmesser des Ventilstößels (5) angepasst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (3) außerhalb der Fluidkammer (6) an seiner Mantelfläche radiale Vorsprünge (14) aufweist, die zur Ausrichtung des Ventilschließglieds (4) auf den Ventilsitz (8) entlang der Innenwand des Ventilgehäuses (1) geführt sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (3) auf der vom Ventilschließglied (4) abgewandten Stirnseite mit einer Sackbohrung (15) versehen ist, in welcher das vom Magnetanker (7) abgewandte Ende des Ventilstößels (5) reibschlüssig fixiert ist.