DE102020206644A1

DE102020206644A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102020206644A1
Application number: DE102020206644.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-12-02

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 (9) und einem Federelement (2), das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (9) in einer vom Ventilsitz (7) abgehobenen Stellung verharrt.
Die Erfindung sieht vor, dass zur Einstellung des Restluftspalts (18) zwischen dem Ventilstößel (4) und dem Ventilgehäuse (1) eine Buchse (11) angeordnet ist, die kraftschlüssig im Ventilgehäuse (1) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2018 205 089 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 bewegbaren 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 die Einstellung des Restluftspalts zwischen dem Magnetanker und dem als Magnetkern ausgebildeten Ventilgehäuses ausschließlich durch eine Verschiebung des Ventilsitzes im Ventilgehäuse erfolgen kann, sodass der Ventilsitz leicht im Ventilgehäuse verschiebbar sein soll, um den Restluftspalt präzise einstellen zu können. Dies hat jedoch den Nachteil, dass hohe Anforderungen an die Fertigung und Überwachung der erforderlichen Einstellparameter gestellt werden, um den Ventilsitz nach erfolgter Restluftspalteinstellung sicher in seiner Endlage dauerhaft zu platzieren. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die Tatsache, dass der Restluftspalt ausschließlich entgegen der Ventilschließrichtung eingestellt werden kann.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannter Art zu schaffen, dass die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Ferner soll das Elektromagnetventil ein möglichst geringes Schaltgeräusch aufweisen.
Diese Aufgaben werden 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 zweckmäßige Ausführungsform des Elektromagnetventils im Längsschnitt mit einer im Ventilgehäuse eingepressten Buchse zur Einstellung des Restluftspalts,
2 die Buchse in einer Perspektivansicht,
3-5 Varianten zur Ausgestaltung einer mit dem Ventilgehäuse verbundenen Blechhülse, die zur Aufnahme eines Ventilsitzes und eines Filterelements dient,
6-11 Montage- und Einstellschritte zur Herstellung des Elektromagnetventils.

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 derart angeordnet ist, 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 zwecks magnetischer Eigenschaften ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des 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 seitlich 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 ist, dass mit möglichst geringer Aufprallgeschwindigkeit der Ventilstößel 4 akustisch nicht vernehmbar den Ventilsitz 7 kontaktiert.
Daher ist zur Abbremsung des Ventilstößels 4 eine als Dämpfungskammer wirksame Ringkammer 10 vorgesehen, aus der das Druckmittel ausschließlich gedrosselt entweichen kann, sobald der Ventilstößel 4 in die Ringkammer 10 elektromagnetisch betätigt eintaucht. Vorteilhaft ist der Ventilstößel 4 aus einem den Magnetfluss nichtleitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff hergestellt, wozu bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK) zur Anwendung gelangt, dessen dem Ventilsitz 7 zugewandter, innerhalb einer Buchse 11 angeordnete Abschnitt des Ventilstößels 4 einen Absatz 8 aufweist, an dem sich das Federelement 2 abstützt. Das Federelement 2 ist abbildungsgemäß innerhalb der Ringkammer 10 als integriertes Bestandteil der Buchse 11 zwischen dem Absatz 8 und einer am unteren Ende der Buchse 11 ausgeführten Bohrungsstufe 6 eingespannt.
Durch die Verwendung eines aus Kunststoff hergestellten Ventilstößels 4 lässt sich der Ventilsitz 7 besonders kostengünstig durch Tiefziehen von Dünnblech herstellen (siehe die 1, 3, 5 bis 11), der bei Wunsch oder Bedarf durch Gasnitrieren gehärtet wird.
Weiterhin geht jeweils aus einer der 1, 4, 5, 7 bis 11 die zur Einstellung des Restluftspalts 18 axial im Ventilgehäuse 1 verschiebbare Buchse 11 hervor, die unmittelbar zwischen dem Ventilstößel 4 und dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, welche nach der Einstellung des Restluftspalts 18 kraftschlüssig im Ventilgehäuse 1 ihre Endlage einnimmt. Einzelheiten zur Montage und Justierung der Buchse 11 sind den 7 bis 11 zu entnehmen.
Die 1 und 2 zeigen alle Einzelheiten zum Aufbau der Buchse 11, die eine Stufenbohrung 5 aufweist, in welcher der Ventilstößel 4 und das Federelement 2 mit Radialspiel aufgenommen sind. Die Buchse 11 weist an ihrem dem Ventilsitz 7 zugewandten Ende die Bohrungsstufe 6 auf, um das mit dem Ventilstößel 4 zusammenwirkende Federelement 2 abstützen zu können. Über den Umfang der Buchse 11 verteilt sind mehrere Längsschlitze 3 vorgesehen, um in Abhängigkeit der Gestaltung der Längsschlitze 3 die erforderliche Einpress- und Verschiebekraft innerhalb des Ventilgehäuses 1 beeinflussen zu können, wozu sich die Längsschlitze 3 abschnittsweise über die unter Kraftschluss mit dem Ventilgehäuse 1 stehende Länge der Buchse 11 erstrecken. Um eine Beeinträchtigung der Magnetkraft während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 9 zu vermeiden, verlaufen die Längsschlitze 3 in Richtung der Ventilsymmetrieachse und damit parallel zu den aus der Erregung einer Ventilspule erzeugbaren Magnetfeldlinien. Durch die gewählte Ausbildung der Längsschlitze 3 wird beim Schalten des Ventils ein ungehinderter Volumenausgleich beiderseits der Buchse 11 möglich, ohne das Erfordernis im Bereich des Ventilstößels 4 Ausgleichnuten vorzusehen.
Die Buchse 11 besteht ebenso wie das Ventilgehäuse 1 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material, sodass die Buchse 11 die Funktion des Magnetkerns bzw. Magnetpols übernimmt. Folglich weist ein dem Magnetanker 9 zugewandtes Ende der Buchse 11 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 einen Überstand 17 auf, zwischen dem und dem Magnetanker 9 der Restluftspalt 18 ausgebildet ist.
Zwischen dem Absatz 8 und der an der Buchse 11 vorgesehenen Bohrungsstufe 6 befindet sich jeweils die hydraulisch beaufschlagte Ringkammer 10, aus der in Abhängigkeit der Hubbewegung des Ventilstößels 4 in Richtung des Ventilsitzes 7 Druckmittel gedrosselt verdrängbar ist, um eine möglichst geräuscharme Schließals auch Öffnungsbewegung des digital schaltenden Elektromagnetventils zu ermöglichen.
Ferner zeigen die 3, 4, 5 jeweils die Blechhülse 13 in einigen Ausgestaltungsvarianten, wonach in 3 der Ventilsitz 7 durch einen topfförmigen, nach unten tiefgezogenen Abschnitt der Blechhülse 13 gebildet ist, die am Außenumfang mit einer Rille 19 versehen ist, in die das topfförmige Filterelement 16 einrastet. Hingegen ist in 4 der Ventilsitz 7 als separates Patronenbauteil ausgeführt, das von unten in die Blechhülse 13 bis auf Anschlag eingepresst ist. Eine weitere Ausgestaltungsvariante zur Blechhülse 13 ist der 5 zu entnehmen, wonach im unteren Endbereich beiderseits des Ventilsitzes 7 die Blechhülse 13 zur Aufnahme des Filterelements 16 gefaltet ist.
Anhand den nachfolgenden 6 bis 11 soll der Zusammenbau und die Einstellung des Restluftspalts 18 verdeutlicht werden.
Gemäß der 6 wird zunächst die untere Blechhülse 13 mit dem Ventilgehäuse 1 kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Verstemmung des Ventilgehäuses 1 befestigt. Danach wird gemäß der 7 die Buchse 11 von oben in Richtung auf die Blechhülse 13 abschnittsweise auf ein definiertes Voreinstellmaß in das Ventilgehäuse 1 eingepresst. Dies geschieht aufgrund der federnden Eigenschaften der Längsschlitze 3 mit relativ geringem Kraftaufwand. Die 8 zeigt im nächsten Montageschritt das Federelement 2 und den Ventilstößel 4 von oben in die Buchse 11 eingefügt, um anschließend gemäß der 9 im nächsten Montageschritt mittels eines planen Verschiebewerkzeug 20, das sowohl die Stirnfläche des Ventilstößel 4 als auch die Stirnfläche der Buchse 11 überdeckt und den Ventilstößel 4 niederdrückt, sodass das obere Ende des Ventilstößels 4 plan zum oberen Ende der Buchse 11 ausgerichtet ist. Danach wird gemäß der 10 die Buchse 11 mit dem Ventilstößel 4 so tief in das Ventilgehäuse 1 niedergedrückt bis der aus der Buchse 11 hervorstehende Ventilstößel 4 den Ventilsitz 7 kontaktiert. Dies ist die sog. Nullposition bzw. Ausgangsposition zur Einstellung des Restluftspalts 18, wonach gemäß der 11 nach dem Entfernen des Verschiebewerkzeugs 20 nur noch die Buchse 11 um das erforderliche Maß des Restluftspalts 18 in dem Ventilgehäuse 1 weiterverschoben wird, was aufgrund der durch die Längsschlitze 3 begünstige Federeigenschaften der Buchse 11 besonders feinfühlig im Ventilgehäuse 1 geschieht. Danach sind der Magnetanker 9 und die kappenförmig geschlossene Blechhülse 12 oberhalb des Ventilstößels 4 auf dem Ventilgehäuse 1 zu montieren, wobei in Abhängigkeit der gewählten Überlappung bzw. Position der Blechhülse 12 am Ventilgehäuse 1 der gewünschte Stößelhub eingestellt wird. Schließlich werden noch die beiden Filterelemente 16 an der Blechhülse 13 montiert, um zu dem aus der 1 bekannten Gesamtaufbau des Elektromagnetventils zu gelangen.
Somit wird anhand dem abgebildeten und hiermit beschriebenen Einzelheiten ein geräuscharmes Elektromagnetventil geschaffen, dessen Restluftspalt 18 mittels einer geeigneten Buchse einfach und präzise von der Magnetankerseite eingestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Längsschlitz
4: Ventilstößel
5: Stufenbohrung
6: Bohrungsstufe
7: Ventilsitz
8: Absatz
9: Magnetanker
10: Ringkammer
11: Buchse
12: Blechhülse
13: Blechhülse
14: Fluiddurchgang
15: Fluiddurchgang
16: Filterelement
17: Überstand
18: Restluftspalt
19: Rille
20: Verschiebewerkzeug

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 102018205089 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem rohrförmigen, den Magnetfluss leitenden Ventilgehäuse, in dem ein Ventilstößel axial beweglich angeordnet ist, der in einem Ventilsitz einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker und einem Federelement, das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilstößel (4) und dem Ventilgehäuse (1) eine axial verschiebbare Buchse (11) angeordnet ist, die kraftschlüssig im Ventilgehäuse (1) endfixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) eine Stufenbohrung (5) aufweist, in welcher der Ventilstößel (4) und das Federelement (2) mit Radialspiel aufgenommen sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) an ihrem dem Ventilsitz (7) zugewandten Ende eine Bohrungsstufe (6) aufweist, an der sich das Federelement (2) abstützt.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) über ihren Umfang verteilt mehrere Längsschlitze (3) aufweist, die sich abschnittsweise über die unter Kraftschluss mit dem Ventilgehäuse (1) stehende Länge der Buchse (11) erstrecken.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) aus einem dem Magnetfluss leitenden Material hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Magnetanker (9) zugewandtes Ende der Buchse (11) gegenüber dem Ventilgehäuse (1) einen Überstand (17) aufweist, wobei zwischen dem Überstand (17) und dem Magnetanker (9) ein Restluftspalt (18) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (4) einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere aus PEEK, hergestellt ist, dessen dem Ventilsitz (7) zugewandter, innerhalb der Buchse (1) angeordnete Stößelabschnitt einen Absatz (8) aufweist, an dem sich das Federelement (2) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Absatz (8) und einer an der Buchse (11) vorgesehenen Bohrungsstufe (6) eine hydraulisch beaufschlagte Ringkammer (10) ausgebildet ist, aus der in Abhängigkeit der Hubbewegung des Ventilstößels (4) in Richtung des Ventilsitzes (7) Druckmittel gedrosselt verdrängbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (1) aus einem vorzugsweise kaltumgeformten, rohrförmigen Stahlrohling hergestellt ist, dessen diametrale Rohrenden vorzugsweise 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.