DE102020206742A1

DE102020206742A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102020206742A1
Application number: DE102020206742.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
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, sowie mit einer zur Einstellung des Restluftspalts (18) zwischen dem Ventilstößel (4) und dem Ventilgehäuse (1) vorgesehenen Buchse (11), wobei zur kraftschlüssigen Befestigung eines Rückschlagventilträger (13) am Ventilgehäuse (1) ein hülsenförmiger Vorsprung (19) vorgesehen ist, der koaxial zur Buchse (11) ausgerichtet 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 betätigbaren Ventilstößels in einem 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 mit geringem Kraftaufwand 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 gewählte Anordnung eines durch Magnetkraft betätigten Rückschlagventils, wozu dieses unmittelbar in den Magnetkreis integriert werden muss.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dass die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
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 Gesamtansicht eines Elektromagnetventils im Längsschnitt mit einer im Ventilgehäuse eingepressten Buchse zur Einstellung des Restluftspalts,
2 eine erste Ausführungsform eines Rückschlagventilträgers, der einen zapfenförmigen Vorsprung zur reibschlüssigen Fixierung am Ventilgehäuse des in 1 abgebildeten Elektromagnetventil aufweist,
3 den Rückschlagventilträger nach 2 ergänzt um eine Anordnung eines Ventilsitzes am zapfenförmigen Vorsprung,
4, 5 einen aus einem Dünnblech im Tiefziehverfahren hergestellten Rückschlagventilträger,
6-10 jeweils eine Abwandlung des aus 1 ersichtlichen Ventilgehäuses, das an dem zum Rückschlagventilträger zugewandten Ende des Ventilgehäuses einen Vorsprung aufweist, der sich entweder in eine Öffnung oder eine Ringnut des Rückschlagventilträgers erstreckt.

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 dickwandigen Stahlrohling kostengünstig gefertigt ist, der zwecks magnetischer Eigenschaften ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des Ventilsitzes 7 mündet in das an dem dickwandige Ventilgehäuse 1 fixierte, hülsenförmig ausgebildete weitere Ventilgehäuses 1 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 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. Auch in entgegengesetzter Richtung soll kein akustisch vernehmbares Schaltgeräusch entstehen.
Daher ist zur Abbremsung des Ventilstößels 4 in beiden Richtungen eine als Dämpfungskammer wirksame Ringkammer 10 vorgesehen, aus der das Druckmittel ausschließlich gedrosselt entweichen bzw. zuströmen kann, sobald sich der Ventilstößel 4 innerhalb der Ringkammer 10 bewegt.
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 11 als integrierter 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 der bei Wunsch oder Bedarf durch Gasnitrieren gehärtet ist.
Weiterhin geht aus der 1 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.
Die 1 zeigt 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 Schließbewegung des digital schaltenden Elektromagnetventils zu ermöglichen.
Aus den nachfolgenden Figuren geht jeweils ein Rückschlagventilträger 13 hervor, der anstelle einer separaten Einpressbuchse zur kraftschlüssigen Verbindung mit dem unteren Ventilgehäuse 1 in einem axialen Abstand zur Buchse 11 einen hülsenförmigen Vorsprung 19 aufweist, der entweder unmittelbar am Rückschlagventilträger 13 oder am unteren Ende des dünnwandigen Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist.
In den 2 bis 5 ist der hülsenförmige Vorsprung 19 durch einen Zapfen am Rückschlagventilträger 13 hergestellt, der reibschlüssig innerhalb einer am Boden des unteren Ventilgehäuses 1 ringförmig ausgebildeten Vertiefung 20 fixiert ist, die vom Ventildurchlass des Ventilsitzes 7 durchdrungen ist.
Anstelle einer Anordnung des Ventilsitzes 7 unmittelbar im unteren Ende des Ventilgehäuses 1 (siehe 1, 2, 5, 6, 8-10) ist in der 3 und 7 der Ventilsitz 7 unmittelbar im hülsenförmigen Vorsprung 19 des Rückschlagventilträgers 13 ausgebildet, der hierzu aus einem dickwandigen Automatenstahl hergestellt ist, der im Bereich des Ventilsitzes 7 gehärtet ist.
Eine besonders leichte und kompakte Bauweise zum Rückschlagventilträger 13 ist den 4 und 5 zu entnehmen, wonach der Rückschlagventilträger 13 aus einer plastisch verformten, vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellten Dünnblech besteht, dessen mittig angeordneter Vorsprung 19, zur Aufnahme einer oder mehreren Ventilkugeln 21, von einem kreisförmig umlaufenden Rahmen 22 begrenzt ist, der von mehreren kreisförmigen Öffnungen 23 axial durchdrungen ist. Hierbei ist die Ventilkugel 21 jeweils zur axialen Führung im Rahmen 22 von wenigstens zwei Blechzungen 24 begrenzt, zwischen denen jeweils eine Öffnung 23 zur Lagerung der Ventilkugel 21 vorgesehen ist.
Die weiteren 6,7 und 10 zeigen jeweils einen hülsenförmigen Vorsprung 19, der unmittelbar am unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist, welcher sich in eine mittige, im Durchmesser groß bemessene Öffnung 25 des Rückschlagventilträgers 13 erstreckt. In der 6 ist zur möglichst einfachen Gestaltung des unteren Endabschnitts am Ventilgehäuse 1 der Vorsprung 19 zur Aufnahme des Ventilsitzes 7 topfförmig gestaltet, in dessen Topfboden der Ventilsitz 7 unmittelbar ausgebildet ist.
Alternativ dazu zeigt die 8 einen Vorsprung 19 am Ventilgehäuses 1, der durch ein um 180 Winkelgrad gefaltetes Blech doppelwandig am unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses 1 ausgebildet ist, das sich im Ausführungsbeispiel nach 8 reibschlüssig in eine mittig angeordnete Ringnut 26 im Rückschlagventilträger 13 erstreckt, während im Beispiel nach 9 das zusammengefaltete Blech des Vorsprungs 19 zwischen der großen Öffnung 25 im Ventilsitzträger 13 und einer Einpressbuchse 27 aufgenommen ist, sodass mittels der bevorzugt aus PEEK hergestellten Einpressbuchse 27 der Rückschlagventilträger 13 am unteren Endabschnitt des Ventilgehäuses 1 sicher gehalten wird.
Hingegen wird abweichend von 9 in der 10 gänzlich auf die Verwendung einer Einpressbuchse 27 verzichtet, indem sich der aus dem Faltblech bestehende Vorsprung 19 am Ventilgehäuses 1 reibschlüssig innerhalb der groß bemessenen Öffnung 25 im Rückschlagventilträger 13 erstreckt.
Generell weist in allen Ausführungsbeispielen der Rückschlagventilträger 13 an seiner Unterseite ein bevorzugt topfförmiges Filterelement 16 auf, dass mit seinem Bund 28 entweder innerhalb einer Ausnehmung 29 am Filterelement 16 (siehe 2, 3, 6-10) oder außerhalb eines am Rückschlagventilträger 13 vorgesehenen Rahmens 22 (siehe 4, 5) sicher kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist.
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: Rückschlagventilträger
14: Fluiddurchgang
15: Fluiddurchgang
16: Filterelement
17: Überstand
18: Restluftspalt
19: Vorsprung
20: Vertiefung
21: Ventilkugel
22: Rahmen
23: Öffnung
24: Blechzungen
25: Öffnung
26: Ringnut
27: Einpressbuchse
28: Bund
29: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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, sowie mit einer zwischen dem Ventilstößel (4) und dem Ventilgehäuse (1) reibschlüssig im Ventilgehäuse fixierten Buchse (11) zur Einstellung eines Restluftspalts, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftschlüssigen Verbindung eines Rückschlagventilträgers (13) mit dem Ventilgehäuse (1) in einem axialen Abstand zur Buchse (11) ein hülsenförmiger Vorsprung (19) vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Vorsprung (19) durch einen Zapfen am Rückschlagventilträger (13) gebildet ist, der reibschlüssig innerhalb einer am Boden des Ventilgehäuses (1) ringförmig ausgebildeten Vertiefung (20) fixiert ist, die vom Ventildurchlass des Ventilsitzes (7) durchdrungen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (7) im hülsenförmigen Vorsprung (19) des Rückschlagventilträgers (13) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlagventilträger (13) aus einem dickwandigen Automatenstahl hergestellt ist, der im Bereich des Ventilsitzes (7) gehärtet ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlagventilträger (13) aus einer plastisch verformten, vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellten Dünnblech besteht, dessen mittig angeordneter Vorsprung (19), zur Aufnahme einer oder mehreren Ventilkugeln (21), von einem kreisförmig umlaufenden Rahmen (22) begrenzt ist, der von mehreren kreisförmigen Öffnungen (23) axial durchdrungen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (21) jeweils zur axialen Führung im Rahmen (22) von wenigstens zwei Blechzungen (24) begrenzt ist, zwischen denen die Öffnung (23) zur Lagerung der Ventilkugel (21) vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Vorsprung (19) unmittelbar am Ventilgehäuse (1) ausgebildet ist, der sich in eine mittige Öffnung (25) des Rückschlagventilträgers (13) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) zur Aufnahme des Ventilsitzes (7) topfförmig gestaltet ist, in dessen Topfboden der Ventilsitz (7) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) am Ventilgehäuses (1) durch ein um 180 Winkelgrad gefaltetes Blech doppelwandig ausgebildet ist, das sich reibschlüssig in eine mittig angeordnete Ringnut (26) im Rückschlagventilträger (13) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) am Ventilgehäuses (1) durch ein um 180 Winkelgrad gefaltetes Blech ausgebildet ist, das sich reibschlüssig in eine mittig angeordnete Öffnung (25) im Rückschlagventilträger (13) erstreckt.