DE102020205477A1

DE102020205477A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102020205477A1
Application number: DE102020205477.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilstößel (4), der im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (7) ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker () und einem Federelement (), das sich an einem Anschlag des Ventilstößel (4) abstützt, wobei das Federelement () und der Anschlag in einer Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuse (1) derart angeordnet sind, dass der Ventilstößel (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers () in einer vom Ventilsitz (7) abgehobenen Stellung verharrt.Die Erfindung sieht vor, dass der Anschlag als ein die Bewegung des Ventilstößels (4) verzögernder Tauchkolben (3) ausgebildet ist, der innerhalb des Ventilgehäuses (1) in einer Fluidkammer (6) axial beweglich aufgenommen ist, die in der Durchgangsbohrung (11) ausgebildet ist

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2017 200 058 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.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund eines elektromagnetischen Stromimpulses der Ventilstößel ungebremst eine Hubbewegung vollzieht, die zu unerwünschten Schaltgeräuschen führen kann.
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 an einem Ventilstößel in einer Fluidkammer angeordnet ist, die im unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses vorgesehen ist,
2 abweichend von 1 das Elektromagnetventil in einer nochmals verkürzten Bauweise des Ventilgehäuses in Verbindung mit einer im Tiefziehverfahren hergestellten Federeinstellbuchse,
3-7 ergänzend zu 1 und 2 die einzelnen Montage- und Einstellschritte, die zur Justierung der Ventilfederkraft und des Restluftspalts erforderlich sind.

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 1 axial beweglich angeordnetes Ventilstößel 4 auf, der im Ventilgehäuse 1 einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz 7 ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels 4 vorgesehenen Magnetanker 9 und einem Federelement 2, das sich an einem Anschlag des Ventilstößel 4 abstützt, wobei das Federelement 2 und der Anschlag in einer Durchgangsbohrung 11 des hülsenförmigen Ventilgehäuse 1 derart angeordnet sind, dass der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 9 in einer vom Ventilsitz 7 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 9 innerhalb einer austenitischen Blechhülse 12 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1, dem sog. Zentralgehäuse, vorzugsweise verschweißt ist, welches die Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Die Blechhülse 12 ist als domförmig geschlossene Kappe bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling kostengünstig gefertigt ist, der zur Darstellung des Magnetkerns ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des als Einpressteil ausgeführten Ventilsitzes 7 mündet in die abbildungsgemäß unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordnete weitere Blechhülse 13 jeweils ein Fluiddurchgang 14, 15 ein, der abbildungsgemäß oberhalb des Ventilsitzes 7 als gestanztes Loch und unterhalb des Ventilsitzes 7 als vertikal verlaufende Zentralbohrung ausgeführt ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt infolge der Wirkung des Federelements 2 der Ventilstößel 4 gegenüber dem Ventilsitz 7 in einem den Ventildurchlass im Ventilsitz 7 freigebenden Abstand, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen den beiderseits des Ventilsitzes 7 in die untere Blechhülse 13 einmündenden Fluiddurchgänge 14, 15 gewährleistet ist.
Hingegen verschließt der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Ventildurchlass im Ventilsitz 7, wobei sichergestellt sein muss, dass mit möglichst geringer Aufprallgeschwindigkeit der Ventilstößel 4 akustisch nicht vernehmbar den Ventilsitz 7 kontaktiert.
Daher ist gemäß der Erfindung zur Abbremsung des Ventilstößels 4 in Richtung des Ventilsitzes 7 als auch in entgegengesetzter Richtung vorgesehen, dass der Anschlag als ein die Bewegung des Ventilstößels 4 verzögernder Tauchkolben 3 ausgebildet ist, der innerhalb des Ventilgehäuses 1 in einer Fluidkammer 6 axial beweglich aufgenommen ist, die im unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses 1 in der Durchgangsbohrung 11 ausgebildet ist. Vorteilhaft ist der Tauchkolben 3 in Verbindung mit dem Ventilstößel 4 einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Polyetheretherketon (PEEK), hergestellt.
Durch die Verwendung eines aus Kunststoff hergestellten Ventilstößels 4 lässt sich der Ventilsitz 7 besonders kostengünstig durch Tiefziehen von Dünnblech herstellen (siehe 2), der bei Wunsch durch Gasnitrieren gehärtet wird.
Das Federelement 2 ist in allen Ausführungsformen jeweils zwischen dem Tauchkolben 3 und einer am unteren Ende der Durchgangsbohrung 11 fixierten Federeinstellbuchse 5 angeordnet ist, die vom Ventilstößel 4 in Richtung des Ventilsitzes 7 durchdrungen ist. Nach 1 ist die Federeinstellbuchse 5 als dickwandiges Drehteil ausgeführt, welches in die Durchgangsbohrung 11 eingepresst ist. Alternativ ist in 2 die Federeinstellbuchse 5 als dünnwandiges Tiefziehteil aus einem topfförmig geformten Blech hergestellt, das auf den unteren Fortsatz des Ventilgehäuses 1 aufgepresst ist. Durch die Verwendung der Federeinstellbuchse 5 lässt sich die Federkraft des Federelements 2 sehr präzise einstellen, sodass auch kostengünstige, grobtolerierte Federelemente 2 verwendet werden können.
Um die gewünschte hydraulische Dämpfung und damit eine effektive Abbremsung des Ventilstößels 4 während seines Hubs zu erzielen, besteht im Bereich der in der Durchgangsbohrung 11 ausgebildeten Wand der Fluidkammer 6 und dem Tauchkolben 3 ein mathematisch eindeutig definierter Drosselringspalt 10, durch den das Fluid in beiden Richtungen während der Hubbewegung des Ventilstößels 4 verdrängt werden muss. Da die Fluidkammer 6 hinsichtlich ihrer Länge sehr großzügig gestaltet ist, lassen sich lange Federelemente 2 mit reduzierter Federsteifigkeit verwenden, womit infolge des geringeren Kraftbedarfs zur Federkompression vorteilhaft kleinere Magnetspulen zur Betätigung des Magnetankers 9 verwendet werden können.
Der Ventilstößel 4 ist innerhalb der Durchgangsbohrung 11 als auch in der Federeinstellbuchse 5 mit einem Radialspiel geführt, wobei das Radialspiel zur einwandfreien Schaltfunktion wenigstens so groß gewählt ist wie das Spaltmaß des Drosselringspalts 10. Dadurch, dass er Magnetanker 9 und der Ventilstößel (4) nicht fest miteinander verbunden sind, können sich beide Teile klemmfrei innerhalb der Blechhülse 12 und im Ventilgehäuse 1 radial verlagern und damit ausrichten.
Wie aus sämtlichen Abbildungen hervorgeht, wird die Fluidkammer 6 auf der von der Federeinstellbuchse 5 abgewandten Stirnseite durch einen in der Durchgangsbohrung 11 ausgebildeten Absatz 8 begrenzt, an dem der Tauchkolben 3 vorteilhaft zur Montage des Federelements 2 und der Federeinstellbuchse 5 durch sein Eigengewicht auf einfache Weise anlegbar ist.
Die nachfolgenden 3 bis 7 verdeutlichen hierzu den Montage- und Einstellprozess, wonach in 3 das Ventilgehäuse 1 zur Montage des Federelements 2 und der Federeinstellbuchse 5 zunächst um 180 Winkelgrad gegenüber den Darstellungen in den 1 und 2 gewendet wird, sodass es eine Position einnimmt, in welcher der Ventilstößel 4 mit seinem Tauchkolben 3 unter der Wirkung der Schwerkraft am nunmehr unterhalb des Tauchkolbens 3 positionierten Absatz 8 verharrt.
Danach erfolgt gemäß der 4 die Montage des Federelements 2 am Ventilstößel 4, wozu sich das Federelement 2 am Tauchkolben 3 unter Ausnutzung der Schwerkraft versenkt anlegt, sodass ein hinreichender Abstand zwischen dem Federelement 2 und dem oberen Endabschnitt der Fluidkammer 6 zum Einführen der Federeinstellbuchse 5 verbleibt, um diese gemäß der 5 in der Durchgangsbohrung 11 vorinstallieren zu können.
Wie aus der 6 ersichtlich ist, lässt sich danach auf einfache Weise mit Hilfe einer unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordneten Einstelllehre 17 zunächst der gewünschte Restluftspalt RLS justieren, da die Einstelllehre 17 zur Aufnahme des Ventilstößels 4 über eine Vertiefung verfügt, die dem Restluftspalt RLS entspricht. Anschließend lässt sich die gewünschte Federkraft des Federelements 1 in Abhängigkeit der Einpresstiefe der Federeinstellbuchse 5 in den Bereich der Durchgangsbohrung 11 einstellen, der durch die Fluidkammer definiert ist, sodass schließlich eine in 7 abgebildete vormontierte und voreingestellte Baugruppe zustande kommt, die ein einfaches Handling für die weitere Montage der aus den 1 und 2 bekannten beiden Blechhülsen 12, 13 nebst den Filterelementen 16 und des Magnetankers 9 ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Tauchkolben
4: Ventilstößel
5: Federeinstellbuchse
6: Fluidkammer
7: Ventilsitz
8: Absatz
9: Magnetanker
10: Drosselringspalt
11: Durchgangsbohrung
12: Blechhülse
13: Blechhülse
14: Fluiddurchgang
15: Fluiddurchgang
16: Filterelement
17: Einstellehre

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 102017200058 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 sich an einem Anschlag des Ventilstößel abstützt, wobei das Federelement und der Anschlag derart angeordnet sind, dass der Ventilstößel in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag als ein die Bewegung des Ventilstößels (4) verzögernder Tauchkolben (3) ausgebildet ist, der in einer Fluidkammer (6) axial beweglich aufgenommen ist, die in einer Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuses (1)ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) zwischen dem Tauchkolben (3) und einer am Ende der Durchgangsbohrung (11) fixierten Federeinstellbuchse (5) angeordnet ist, die vom Ventilstößel (4) in Richtung des Ventilsitzes (7) durchdrungen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (11) im Bereich der Fluidkammer (6) gegenüber dem Tauchkolben (3) einen um einen Drosselringspalt (10) vergrößerten Durchmesser aufweist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (4) innerhalb der Durchgangsbohrung (11) und der Federeinstellbuchse (5) mit einem Radialspiel geführt ist, wobei das Radialspiel wenigstens so groß gewählt ist wie das Spaltmaß des Drosselringspalts (10).
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (6) auf der vom Tauchkolben (3) abgewandten Stirnseite durch einen in der Durchgangsbohrung (11) ausgebildeten Absatz (8) begrenzt ist, an dem der Tauchkolben (3) zur Montage des Federelements (2) und der Federeinstellbuchse (5) durch sein Eigengewicht anlegbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ausnutzung der Schwerkraft eine Montage des Federelements (2) im Ventilgehäuse (1) darstellbar ist, in welcher der Ventilstößel (4) mit seinem Tauchkolben (3) unter der Wirkung der Schwerkraft am Absatz (8) verharrt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (3) in Verbindung mit dem Ventilstößel (4) einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere aus PEEK, hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (9) und der Ventilstößel (4) zueinander radial verlagerbar sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) aus einem kaltumgeformten, rohrförmigen Stahlrohling hergestellt ist, dessen diametrale Rohrenden im Tiefziehverfahren hergestellte Blechhülsen (12, 13) aufweisen, in denen der Magnetanker (9) und der Ventilsitz (7) diametral angeordnet sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilsitz (7) aufweisende Blechhülse (13) topfförmig gestaltet ist, in deren Topfboden ein im Tiefziehverfahren hergestellter erster Fluiddurchgang (14) angeordneten ist, und dass im Hülsenmantel ein im Stanz- oder Prägeverfahren hergestellter weiterer Fluiddurchgang (15) vorgesehen ist, der ebenso wie der erste Fluiddurchgang (14) jeweils von einem Filterelement (16) umgeben ist.