DE102019215210A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einer Durchgangsbohrung (7) eines Ventilgehäuses (8) mit kleinem Laufspiel geführten Ventilstößel (1), der mit seinem Ventilschließglied (5) infolge der Anordnung einer Rückstellfeder (11) in einer einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz (9) freigebenden Grundstellung verharrt, welcher zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal (4, 10) angeordnet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels (1) vorgesehenen Magnetanker (12) im Ventilgehäuse (8). Zwischen der Durchgangsbohrung (7) und dem Ventilsitz (9) ist eine permanent mit dem Einlasskanal (4) verbundene Einlasskammer (3) im Ventilgehäuse (8) vorgesehen, in die der Ventilstößel (1) mit seinem Stufenabschnitt (2) eintaucht, um infolge einer hydraulischen Beaufschlagung mit dem Druckmittel des Einlasskanals (4) eine entgegengesetzt zur Schließrichtung des Ventilstößels (1) wirksame Axialkraft am Ventilstößel (1) zu erzeugen.
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 rohrförmigen Ventilsitzkörper aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des stößelförmigen Ventilstößels verschlossen ist, wobei sich der Ventilstößel innerhalb einer Durchgangsbohrung im Ventilgehäuse durch die schraubenförmige Rückstellfeder erstreckt, die sich an einer im Bereich der Durchgangsbohrung ausgebildeten Stirnfläche und dem Magnetanker abstützt. - Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass der Ventilstößel durch das über einen Einlasskanal in das Ventilgehäuse einströmende hydraulische Druckmittel unter ungünstigen Bedingungen zu unerwünschten Schwingungen neigt, die zu einem unstetigen Durchfluss führen können.
- Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass der vorgenannte Nachteil vermieden wird.
- 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 von Ausführungsbeispielen anhand zweier Zeichnungen erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektromagnetventil, das in einem geringen Abstand vom Ventilschließglied am Ventilstößel einen rechtwinkligen Stufenabschnitt aufweist, -
2 eine abschnittweise Darstellung eines Elektromagnetventils im Längsschnitt mit einem alternativ zu1 abgeänderten, bevorzugt kegelförmig gestalteten Stufenabschnitt am Ventilstößel. - Die
1 zeigt in einer vergrößerten Ansicht ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird. Das Elektromagnetventil weist zur Betätigung eines Ventilstößels1 einen Magnetanker12 in einer auf einem rohrförmigen Ventilgehäuse8 aufgesetzten Kappe13 auf. Unter der Wirkung einer zwischen dem Magnetanker12 und dem Ventilgehäuse8 angeordneten Rückstellfeder11 verharrt der Magnetanker12 im elektromagnetisch nicht erregten Zustand auf Anschlag an der domförmig geschlossenen Kappe13 , sodass der mit dem Magnetanker12 verbundene Ventilstößel1 einen Druckmitteldurchlass innerhalb eines Ventilsitzes9 freigibt. - Der Ventilstößel
1 ist mit geringem Radialspiel in einer Durchgangsbohrung7 präzise in Richtung des Ventilsitzes9 geführt. In der Durchgangsbohrung7 ist ein Absatz in Form einer Bohrungsstufe vorgesehen, an der sich die Rückstellfeder11 in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung ohne mechanische Vorspannung mit ihrem vom Magnetanker12 abgewandten Ende abstützt. - Der Ventilsitz
9 befindet sich zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal4 ,10 , wobei bevorzugt beide Kanäle als Vertikalkanäle in das Ventilgehäuse8 einmünden und zur Vermeidung von Schmutzeintrag durch Filterelemente14 geschützt sind. - In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Magnetanker
12 innerhalb der austenitischen, hülsenförmig gestalteten Kappe13 mit kleinem Radialspiel aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse8 verschweißt ist, das die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines nicht dargestellten Ventilaufnahmekörpers gewährleistet. - Die Kappe
13 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling gefertigt ist, der zur Darstellung des Magnetkreises ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist. - Zwischen der Durchgangsbohrung
7 und dem Ventilsitz9 ist eine permanent mit dem Einlasskanal4 verbundene Einlasskammer3 im Ventilgehäuse1 vorgesehen, die begrenzt durch die Innenwand des Ventilgehäuses1 und den Ventilstößel1 einen Ringraum bildet, in den das Druckmittel durch die Ausrichtung des Einlasskanals4 und die Form der Einlasskammer3 in der geöffneten Schaltstellung des Ventilstößels1 im Wesentlichen axial eintritt. - In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt somit der Ventilstößel
1 gegenüber dem Ventilsitz9 in einem den Druckmitteldurchlass freigebenden Axialabstand, wobei eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem jeweils oberhalb und unterhalb des Ventilsitzes in das Ventilgehäuse1 einmündenden Kanäle (Einlasskanal4 , Auslasskanal10 ) gewährleistet sein muss. - Zur Erzeugung einer entgegengesetzt zur Schließrichtung des Ventilstößels
1 durch das einströmende Medium hervorgerufenen Axialkraft weist der Ventilstößel1 einen Stufenabschnitt2 auf, dessen Stirnfläche folglich beim Eintauchen in die Einlasskammer3 über das in den Einlasskanal4 zugeführte Druckmittel beaufschlagt wird, sodass der Ventilstößel1 in seiner elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung nicht zu unerwünschten Vertikalschwingungen angeregt werden kann, die den Durchfluss in Richtung des Auslasskanals10 unter Umständen behindern würden. - Wie aus den
1 und2 hervor geht, ist der Stufenabschnitt2 in einem Axialabstand Y zum bevorzugt kugelförmigen (oder strömungstechnisch weniger günstigeren kegelförmigen) Ventilschließglied5 am Ventilstößel1 angeordnet, wobei abbildungsgemäß der Axialabstand Y mindestens so groß ist, wie die vertikale Weite W der Einmündung6 des Einlasskanals4 in die Einlasskammer3 . - Außer dem zwischen dem Stufenabschnitt
2 und dem Ventilschließglied5 vorgesehenen Axialabstand Y beeinflusst die Form des Übergangs des Stößeldurchmessers auf das Ventilschließglied5 das unerwünschte Schwingungsverhalten des Ventilschließgliedes5 , weshalb der Übergang zwischen dem Stößeldurchmesser und dem Ventilschließglied5 möglichst stetig erfolgen sollte. Die in den1 und2 abgebildete Halbkugelform des Ventilschließgliedes5 stellt deshalb strömungstechnisch eine bevorzugte Lösung dar. - Grundsätzlich gilt, dass der Stufenabschnitt
2 zwischen der Oberkante der Einmündung6 des Einlasskanals4 in die Einlasskammer3 und der an die Einlasskammer3 angrenzenden Durchgangsbohrung7 am Ventilstößel1 ausgebildet sein muss, damit eine im Wesentlichen axial bzw. möglichst frontal gerichtete hydraulische Beaufschlagung des Stufenabschnitts2 durch das Strömungsmedium entgegengesetzt zur Schließrichtung des Ventilstößels1 erfolgt. - Beide Figuren verdeutlichen, dass der Einlasskanal
4 bis zu seiner radialen Einmündung6 in die Mantelfläche der Einlasskammer3 das Ventilgehäuse8 abschnittsweise parallel zum Ventilstößel1 in Richtung der Einlasskammer3 durchdringt, sodass sich (begünstigt durch die in Vertikalrichtung großzügig bemessene Einmündung6 ) im Wesentlichen ein axial gerichtetes Stromlinienbild beim Eintritt des Druckmittels in die Einlasskammer3 ergibt. Folglich erfolgt eine effektive Beaufschlagung des Stufenabschnitts2 durch das Druckmittel entgegengesetzt zur Schließrichtung des Ventilstößels1 , wodurch eine unbeabsichtigte Abwärtsbewegung und/oder ein Schwingen des Ventilstößels1 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder11 in Richtung des Ventilsitzes9 sicher vermieden wird. - Überdies ermöglicht der Stufenabschnitt
2 infolge der Stabilisierung des Ventilstößels1 eine verbesserte Durchflussrate, sowie infolge der vergleichsweise weichen Rückstellfeder11 bei Wunsch oder Bedarf auch eine günstige Analogregelung des Ventils. - Infolge der durch das Druckmittel initiierten Beaufschlagung des Stufenabschnitts
2 verharrt in der den Ventilsitz9 freigebenden Grundstellung des Ventilschließgliedes5 die Rückstellfeder11 mechanisch spannungslos zwischen dem Magnetanker12 und dem Ventilgehäuse8 , sodass sich infolge der geringeren mechanischen Spannkraft der Rückstellfeder11 der elektrische Strombedarf zum elektromagnetischen Schließen des Ventils signifikant absenken lässt. - Gemäß der
1 weist der Stufenabschnitt2 die Form einer parallel zum Ventilsitz9 ausgerichtete Kreisringfläche auf, während in der2 der Stufenabschnitt2 durch einen in Richtung des Ventilschließgliedes5 sich verjüngenden Kegel dargestellt ist, an den sich im Durchmesser angepasst der Ventilstößel1 in Richtung des Ventilschließgliedes5 anschließt. - Unabhängig von den zum Stufenabschnitt
2 abgebildeten Ausführungsvarianten weist der Ventilstößel1 an seinem vom Ventilschließglied5 abgewandten Bereich einen konstanten, in der Durchgangsbohrung7 mit minimalem Radialspiel geführten Schaftquerschnitt auf, der jeweils an den maximalen Querschnitt des Stufenabschnitts2 angepasst ist. - Schließlich wird vorgeschlagen, den Stufenabschnitt
2 in Verbindung mit dem Ventilstößel1 entweder besonders kostengünstig aus einem mittels Kaltfließpressen oder Kaltschlagen plastisch verformten Stahlrohling oder mittels eines Zerspanungsverfahrens aus einem Automaten-Drehstahl herzustellen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventilstößel
- 2
- Stufenabschnitt
- 3
- Einlasskammer
- 4
- Einlasskanal
- 5
- Ventilschließglied
- 6
- Einmündung
- 7
- Durchgangsbohrung
- 8
- Ventilgehäuse
- 9
- Ventilsitz
- 10
- Auslasskanal
- 11
- Rückstellfeder
- 12
- Magnetanker
- 13
- Kappe
- 14
- Filterelement
- 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 (11)
- Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einer Durchgangsbohrung eines Ventilgehäuses mit kleinem Radialspiel geführten Ventilstößel, der infolge der Anordnung einer Rückstellfeder mit seinem Ventilschließglied in einer einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz freigebenden Grundstellung verharrt, welcher zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal im Ventilgehäuse angeordnet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker im Ventilgehäuse, wobei zwischen der Durchgangsbohrung und dem Ventilsitz eine permanent mit dem Einlasskanal verbundene Einlasskammer im Ventilgehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (1) einen Stufenabschnitt (2) aufweist, der in die Einlasskammer (3) eintaucht, und dass der Stufenabschnitt (2) eine Stirnfläche aufweist, die über ein in den Einlasskanal (4) einströmendes Druckmittel beaufschlagt ist, um eine entgegengesetzt zur Schließrichtung des Ventilstößels (1) wirksame Axialkraft zu erzeugen.
- Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) in einem Axialabstand (Y) zum Ventilschließglied (5) am Ventilstößel (1) angeordnet ist, wobei der Axialabstand (Y) mindestens so groß ist wie die lichte Weite (W) einer Einmündung (6) des Einlasskanals (4) in die Einlasskammer (3). - Elektromagnetventil nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) zwischen der Oberkante der Einmündung (6) des Einlasskanals (4) in die Einlasskammer (3) und der an die Einlasskammer (3) angrenzenden Durchgangsbohrung (7) am Ventilstößel (1) ausgebildet ist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (4) bis zu seiner radialen Einmündung (6) in die Mantelfläche der Einlasskammer (3) das Ventilgehäuse (8) abschnittsweise parallel zum Ventilstößel (1) in Richtung der Einlasskammer (3) axial durchdringt. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) die Form eines in Richtung des Ventilschließgliedes (5) verjüngten Kegels aufweist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) die Form einer Kreisringfläche aufweist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) in Verbindung mit dem Ventilstößel (1) aus einem mittels Kaltfließpressen oder Kaltschlagen plastisch verformten Stahlrohling hergestellt ist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabschnitt (2) in Verbindung mit dem Ventilstößel (1) mittels eines Zerspanungsverfahrens aus einem Stahlrohling hergestellt ist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der den Ventilsitz (9) freigebenden Grundstellung des Ventilschließgliedes (5) die Rückstellfeder (11) mechanisch entspannt zwischen dem Magnetanker (12) und dem Ventilgehäuse (8) verharrt. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (1) an seinem vom Ventilschließglied (5) abgewandten Bereich einen Schaftquerschnitt aufweist, der an den maximalen Querschnitt des Stufenabschnitts (2) angepasst ist. - Elektromagnetventil nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (5) die Kontur einer Halbkugel aufweist, deren Durchmesser an den Durchmesser des Ventilstößels (1) in der Einlasskammer (3) angepasst ist.
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