DE102019209267A1

DE102019209267A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102019209267A1
Application number: DE102019209267.5A
Authority: DE
Inventors: Heiko Gensert
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 Ventilstößel (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 Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (7) und einem Federelement (2), das in einer Durchgangsbohrung (11) des hülsenförmigen Ventilgehäuse (1) derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (7), in einer vom Ventilsitz (8) abgehobenen Stellung verharrt, wobei zur Abbremsung des Magnetankers (7) während des Schließhubs des Ventilstößels (4) in der Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuses (1) ein elastisches Dämpfungselement (3) eingesetzt ist, das mittelbar über ein vom Magnetanker (7) beaufschlagbares Druckstück (5) komprimierbar 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 Ventilstößels in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem Ventilsitz aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des Ventilstößels verschlossen ist. Der Ventilstößel erstreckt sich durch die schraubenförmige Rückstellfeder, die sich im Magnetkernbereich des Ventilgehäuses abstützt.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass mit dem Auftreffen des Ventilstößels 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.
Diese Aufgabe wird für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, indem der Ventilstößel vor dem Auftreffen auf den Ventilsitz mittels eines geeigneten Dämpfungselements abgebremst wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 das erfindungsgemäße Elektromagnetventil im Längsschnitt in seiner elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung, in welcher der Ventildurchlass vom Ventilstößel freigegeben ist.
2 das Elektromagnetventil nach 1 in der elektromagnetisch erregten Schaltstellung, in welcher der Magnetanker nach Überbrückung eines Leerhubs ein Druckstück kontaktiert, das auf ein komprimierbares elastisches Dämpfungselement einwirkt,
3 das Elektromagnetventil in seiner elektromagnetisch geschlossenen Schaltstellung, in welcher der Ventilstößel unter Kompression des Dämpfungselements mit vermindertem Impuls auf den Ventilsitz auftrifft und den Ventildurchlass verschließt.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist einen in einem Ventilgehäuse 1 axial beweglich angeordneten Ventilstößel 4 auf, 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 Ventilstößels 4 vorgesehenen Magnetanker 7 und einem Federelement 2, das in einer Durchgangsbohrung 11 des hülsenförmigen Ventilgehäuse 1 derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 7, in einer vom Ventilsitz 8 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 7 innerhalb eines austenitischen, hülsenförmig gestalteten Endabschnitts 17 aufgenommen, der mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1 vorzugsweise verschweißt ist, das die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Der domförmig geschlossene Endabschnitt 17 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 8 mündet in das Ventilgehäuse 1 jeweils ein Druckanschluss A, B ein, der abbildungsgemäß links oberhalb des Ventilsitzes 8 als Querkanal und unterhalb des Ventilsitzes 8 als Vertikalkanal ausgeführt ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt der Ventilstößel 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 Ventilgehäuse 1 einmündenden Druckanschlüsse A, B gewährleistet ist.
Hingegen verschließt der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Ventildurchlass im Ventilsitz 8, wobei sichergestellt sein muss, dass mit möglichst geringer Aufprallgeschwindigkeit der Ventilstößel 4 akustisch nicht vernehmbar den Ventilsitz 8 kontaktiert.
Daher sieht die Erfindung zur Abbremsung des Magnetankers 7 während des Schließhubs des Ventilstößels 4 vor, dass innerhalb der Durchgangsbohrung 11 des Ventilgehäuses 1 ein elastisches Dämpfungselement 3 eingesetzt ist, das mittelbar über ein vom Magnetanker 7 beaufschlagbares Druckstück 5 komprimierbar ist.
Wie aus sämtlichen Figuren hervorgeht, ist das Dämpfungselement 3 bevorzugt als Druckfeder ausgeführt, die innerhalb der Durchgangsbohrung 11 zwischen einer Bohrungsstufe 12 und dem Druckstück 5 kompakt positioniert ist.
In einer bevorzugten Bauform ist das Druckstück 5 als ein Hohlschieber ausgeführt, durch den sich der mit dem Magnetanker 7 verbundene Ventilstößel 4 in Richtung des Ventilsitzes 8 erstreckt. Das Druckstück 5 lässt sich mittels einer in der Durchgangsbohrung 11 reibschlüssig fixierten Buchse 6 auf einen erforderlichen axialen Überstand Y am Magnetkern 13 einstellen, an dem der Magnetanker 7 infolge einer elektromagnetischen Betätigung nach einem gewissen Teilhub (siehe 2) anliegt, um über das Druckstück 5 eine Kompression des Dämpfungselements 3 zu bewirken.
Gemäß der 1 ist in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 7 zwischen dem am Druckstück 5 vorgesehenen Überstand Y und dem Magnetanker 7 zunächst ein Axialspiel S vorgesehen, welches den Leerhub des Magnetankers 7 bis zur Betätigung des Druckstücks 5 definiert, sodass nach 2 erst nach der Überbrückung des zwischen dem Magnetanker 7 und dem Druckstück 5 vorgesehenen Axialspiels S das elastische Dämpfungselement 3 zur Abbremsung des mit dem Magnetanker 7 verbundenen Ventilstößels 4 zunehmend komprimiert wird, wodurch sich zur signifikanten Reduzierung des Aufschlaggeräuschs der Kraftimpuls beim Auftreffen des Ventilstößels 4 auf den Ventilsitz 8 minimiert.
Um den Ventilstößel 4 in der aus 1 ersichtlichen Grundposition zu halten, verharrt das als Rückstellfeder wirksame Federelement 2 unter geringer Vorspannung zwischen einem am Ventilstößel 4 vorgesehenen Federanschlag 14 und einem Absatz 15 in der Durchgangsbohrung 11. In Parallelanordnung zum Federelement 2 befindet sich das Dämpfungselement 3 in der Durchgangsbohrung 11 aufgenommen, womit sich der Bauaufwand auf ein Minimum reduziert.
Mittels der auf das Druckstück 5 einwirkenden Buchse 6 lässt sich die Vorspannung des Dämpfungselements 3 variabel einstellen, sodass zur effektiven Minderung des Ventilschaltgeräuschs das Dämpfungselement 3 mittels der Buchse 6 auf eine gegenüber dem Federelement 2 höhere Steifigkeit einstellbar ist. Zur Grundpositionierung des Druckstücks 5 an der Unterseite der Buchse 6 weist das Druckstück 5 einen Bund 16 auf, der sich zwischen dem schraubenfederförmigen Dämpfungselement 3 und der Buchse 6 radial erstreckt.
Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass folglich während des Schließvorgangs des Ventils mittels der Magnetkraft zunächst nur die Kraft des Federelements 2 überwunden werden muss. Ab einem bestimmten Punkt, an dem der Magnetanker 7 am Druckstück 5 anliegt, ist sodann auch das Dämpfungselement 3 zunehmend unter Kompression, sodass die Magnetkraft die Summe beider Federkräfte überwinden muss. Folglich wird der mit dem Magnetanker 7 verbundene Ventilstößel 4 in Richtung des Ventilsitzes 8 effektiv abgebremst, wodurch der Ventilstößel 4 mit einer geringeren kinetischen Energie auf den Ventilsitz 8 auftrifft. Das Schalt bzw. Schließgeräusch des Ventils wird dadurch deutlich reduziert.
Durch Verwendung des Druckstücks 5 und infolge der im Ventilgehäuse 1 stufenlos justierbaren Buchse 6 kann der Hub, bei dem das sehr steife Dämpfungselement 3 wirksam ist, genau eingestellt werden. Dadurch kann ein Maximum an Energie vom Dämpfungselement 3 aufgenommen werden. Durch diese Einstellbarkeit fällt die Erhöhung des elektrischen Haltestroms, welcher erforderlich ist, um das Ventil geschlossen zu halten, sehr gering aus.
Da das sehr steife Dämpfungselement 3 erst wirksam ist, wenn der Magnetanker 7 mit dem Druckstück 5 in Kontakt steht, wird auch der elektrische Strom, der zum Schalten des Ventils erforderlich ist, nur von der Federkraft des Federelements 2 bestimmt. Gleichzeitig ist es durch Verwendung des Dämpfungselements 3 möglich, das Ventil gegen höhere Hydraulikdrücke an Druckanschluss A zu öffnen, da im geschlossenen Zustand des Ventils die Reaktionskräfte des Federelements 2 und des Dämpfungselements 3 auf den Magnetanker 7 wirken.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Dämpfungselement
4: Ventilstößel
5: Druckstück
6: Buchse
7: Magnetanker
8: Ventilsitz
9: Ventildurchlass
10: Ventilspule
11: Durchgangsbohrung
12: Bohrungsstufe
13: Magnetkern
14: Federanschlag
15: Absatz
16: Bund
17: Endabschnitt

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 Ventilstößel, der im Ventilgehäuse einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker und einem Federelement, das in einer Durchgangsbohrung des hülsenförmigen Ventilgehäuse derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers, in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abbremsung des Magnetankers (7) während des Schließhubs des Ventilstößels (4) in der Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuses (1) ein elastisches Dämpfungselement (3) eingesetzt ist, das mittelbar über ein vom Magnetanker (7) beaufschlagbares Druckstück (5) komprimierbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (3) als Druckfeder ausgeführt ist, die innerhalb der Durchgangsbohrung (11) zwischen einer Bohrungsstufe (12) und dem Druckstück (5) positioniert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5) als ein Hohlschieber ausgeführt ist, durch den sich der mit dem Magnetanker (7) verbundene Ventilstößel (4) in Richtung des Ventilsitzes (8) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5) mittels einer in der Durchgangsbohrung (11) reibschlüssig fixierten Buchse (6) auf einen axialen Überstand (Y) am Magnetkern (13) einstellbar ist, an dem der Magnetanker (7) infolge einer elektromagnetischen Betätigung nach einem Teilhub anlegbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (7) zwischen dem am Druckstück (5) vorgesehenen Überstand (Y) und dem Magnetanker (7) ein Axialspiel (S) vorgesehen ist, welches den Leerhub des Magnetankers (7) bis zur Betätigung des Druckstücks (5) definiert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Überbrückung eines zwischen dem Magnetanker (7) und dem Druckstück (5) vorgesehenen Axialspiels (S) das elastische Dämpfungselement (3) zur Abbremsung des mit dem Magnetanker (7) verbundenen Ventilstößels (4) komprimierbar ist, wodurch der Kraftimpuls beim Aufschlagen des Ventilstößels (4) auf den Ventilsitz (8) minimiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) unter Vorspannung zwischen einem am Ventilstößel (4) vorgesehenen Federanschlag (14) und einem Absatz (15) in der Durchgangsbohrung (11) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (3) in Parallelanordnung zum Federelement (2) in der Durchgangsbohrung (11) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (3) eine gegenüber dem Federelement (2) höhere Steifigkeit aufweist, die mittels einer auf das Druckstück (5) einwirkende Buchse (6) variabel einstellbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5) zur Grundpositionierung an der Buchse (6) einen Bund (16) aufweist, der sich zwischen dem Dämpfungselement (3) und der Buchse (6) radial erstreckt.