DE4337435A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für eine hydraulische Bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte hydraulische Brems­ anlage eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die Druckschrift DE 42 02 389 A1 ist eine hydraulische schlupfgeregelte Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt mit mehreren in einen Ventilblock eines Hydraulikaggregats eingesetzten elektromagnetisch betätigbaren Ventilen zum Verändern von Brems­ drücken insbesondere bei Radblockiergefahr. Ein solches Ventil hat eine dünnwandige Führungshülse, innerhalb der ein Magnetkern und ein Ventilsitz befestigt und ein Anker und ein Schließglied beweglich angeordnet sind. Zur elektromagnetischen Betätigung dieses Ventils ist außerhalb der Führungshülse eine elektrische Spule vorgesehen, die von einem weichmagnetischen Gehäuse übergriffen wird, wobei ein Befestigungsflansch, durch dessen Öffnung die Führungshülse hin­ durchragt, mit dem Gehäuse vereinigt und in eine Aufnahmebohrung des Ventilblocks eingesteckt und unter Verwendung eines plastisch ver­ formbaren Befestigungselementes fixiert ist. Das Befestigungselement, das im Ursprungszustand im wesentlichen rohr­ förmig ist, wird eingepreßt zwischen einen an das Gehäuse angeform­ ten Befestigungsrand, der angrenzt an den Befestigungsflansch, und einen Hinterschnitt der Aufnahmebohrung. Zwischen der Führungshülse und der Öffnung des Befestigungsflansches ist in der Druckschrift DE 42 02 389 A1 ein Radialspiel dargestellt, so daß infolge von Druckbeaufschlagung aus dem Ventilblock in Richtung zur Atmosphäre wirkende Kräfte unter Zwischenschaltung des Gehäuses und des Be­ festigungsmittels auf den Hinterschnitt der Aufnahmebohrung zu über­ tragen sind. Als nachteilig kann angesehen werden, daß eine der elektrischen Spule benachbarte im wesentlichen kreisringscheiben­ artig umgrenzte Stirnwand des Gehäuses bei Druckbeaufschlagungen des Ventils vergleichbar mit einer Membran verformt wird. Infolgedessen sind unerwünschte Relativbewegungen der Führungshülse relativ zum Ventilblock nicht ausschließbar; und infolge der Relativbewegung atmet das dieserart ausgerüstete Hydraulikaggregat und weist deshalb gegebenenfalls störende Elastizitäten auf.

Vorteile der Erfindung

Die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs ergeben den Vorteil, daß durch hydraulische Beaufschlagung des Ventils auf die Führungs­ hülse in Richtung der Atmosphäre wirkende Kräfte unter Vermeidung von Umwegen auf den Befestigungsflansch übertragen werden. Das die elektrische Spule übergreifende Gehäuse bleibt also frei von hydrau­ lisch erzeugten Kräften und kann deshalb beispielsweise in vorteil­ hafter Weise zusammen mit der elektrischen Spule als eine separat über die Führungshülse steckbare Baueinheit ausgebildet werden, und es kann der Befestigungsflansch ohne Zuhilfenahme des Gehäuses am Ventilblock fixiert werden. Dies erleichtert und verbilligt das Zusammenbauen des Hydraulikaggregats und vereinfacht das gegebenenfalls notwendig werdende Austauschen der elektrischen Spule in dem Fall, daß durch einen elektrischen Fehler in einem zugeordne­ ten Steuergerät die elektrische Spule überhitzt wurde.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich. Die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 2 ergeben den Vorteil, daß der Befestigungsflansch relativ dünn und leicht ausbildbar ist. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 ergeben den Vorteil, daß trotz relativ dünnwandiger Ausbildung des Befestigungsflansches und der Buchse die Anordnung der erfindungswesentlichen Ausnehmung möglich ist. Die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 4 ergeben eine preisgünstige Herstel­ lungsmöglichkeit für einen besonders leichten Befestigungsflansch. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 geben ein Herstellungs­ verfahren an, bei dem die im wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen der Führungshülse und dem Befestigungsflansch mit seiner Buchse preisgünstig in einem Arbeitsgang herstellbar ist.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 ergeben den Vorteil, daß die die Sicke aufweisende Führungshülse in vorgefertigtem Zu­ stand in die Öffnung des Befestigungsflansches und die die Sicke aufnehmende Ausnehmung einsteckbar ist. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 bewirken zusätzlich eine axiale Lagesicherung in einer der Einsteckrichtung entgegengesetzten Richtung.

Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektromagnetisch steuerbaren Ventils sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen elektromagnetisch betätigbaren Ventils, Fig. 2 eine ver­ größerte Einzelheit im Längsschnitt des erfindungsgemäßen Ventils gemäß der Fig. 1, Fig. 3 in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt eine Vorrichtung zur Herstellung der Einzelheit gemäß der Fig. 2, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einzel­ heit für das erfindungsgemäße Ventil im Längsschnitt, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine solche Einzelheit im Längs­ schnitt zur alternativen Verwendung im erfindungsgemäßen Ventil der Fig. 1, Fig. 6 eine Weiterbildung für das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 im Teilschnitt und Fig. 7 ein verbilligtes Aus­ führungsbeispiel im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein in Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel dargestelltes, elektromagnetisch betätigtes Ventil 10 ist an einem Ventilblock 11 angeordnet und bildet einen Teil eines im übrigen nicht gezeichneten Hydraulikaggregats 12 für schlupfgeregelte Bremsanlagen von Kraft­ fahrzeugen. Das Ventil 10 besteht aus einem hydraulischen Teil 13 und einem elektrischen Teil 14. Der hydraulische Teil 13 ist im wesentlichen in einer gestuften Aufnahmebohrung 15 des aus einer duktilen Aluminium-Legierung bestehenden Ventilblocks 11 aufgenommen und befestigt. In Verlängerung der Aufnahmebohrung 15 überragt der hydraulische Teil 13 mit einem Ventildom 16 eine Begrenzungsebene 17 des Ventilblocks 11. Auf den Ventildom 16 ist der elektrische Teil 14 aufgesteckt.

Der hydraulische Teil 13 weist eine dünnwandige Führungshülse 19 kreiszylindrischen Querschnitts auf. Von der Aufnahmebohrung 15 ausgehend ist in der Führungshülse 19 ein Ventilkörper 20 mit Preßsitz aufgenommen. Der Ventilkörper 20 hat einen Ventilsitz 21 für ein Schließglied 22 eines in der Führungshülse 19 längsbeweg­ baren Ankers 23. Am vom Ventilkörper 20 abgewandten Ende ist die Führungshülse 19 durch einen Magnetkern 24 als Teil des Ventildoms 16 verschlossen. Der Magnetkern 24 greift unter Belassen eines Luft­ spalts 25 zum Anker 23 in die Führungshülse 19 passend ein und ist mit dieser durch eine umlaufende Schweißung 26 druckdicht verbunden. Im Anker 23 ist eine am Magnetkern 24 angreifende Schließfeder 27 aufgenommen, welche in der gezeichneten Ruhestellung des Ventils 10 das Schließglied 22 am Ventilsitz 21 anliegend hält: Das Ventil 10 ist somit stromlos geschlossen.

Auf den mittleren Bereich der Führungshülse 19, und zwar radial außerhalb des magnetisch wirksamen Ankers 23, ist eine Buchse 29 aufgeschoben. Die Buchse 29 hat eine größere Wanddicke als die Führungshülse 19 des Ventildoms 16. Gegen den Ventilkörper 20 ist die Buchse 29 mit einem Befestigungsflansch 30 versehen, dessen beide Stirnflächen 31 und 32 beispielsweise rechtwinklig zur Achse der Aufnahmebohrung 15, welche zugleich die Längsachse des Ventils 10 ist, verlaufen. Die Buchse 29 besteht aus magnetisierbarem Werk­ stoff, beispielsweise weichmagnetischem Stahl. Sie ist mit der aus nicht rostendem Stahl bestehenden Führungshülse 19 verbunden. Unter Zwischenordnung eines Übergangsbereichs 33 zwischen dem Befesti­ gungsflansch 30 und der Buchse 29 ist es möglich, die Buchse 29 leicht zu gestalten und in erfindungswesentlicher Weise ausgehend von einer die Buchse 29 und den Befestigungsflansch 30 durchziehen­ den Öffnung 34, durch die sich die Führungshülse 19 erstreckt, kon­ zentrisch eine ringnutartige Ausnehmung 35 dem Befestigungsflansch 30 zuzuordnen. In Deckung zu dieser Ausnehmung 35 hat die Führungs­ hülse 19 eine radial auswärts gerichtete Sicke 36, die im wesentli­ chen formschlüssig in die Ausnehmung 35 eintauscht. Infolge des im wesentlichen formschlüssigen Eintauchens ist die Führungshülse 19 relativ zum Befestigungsflansch 30 fixiert. Der Befestigungsflansch 30, die Ausnehmung 35 und die Sicke 36 sind in der Fig. 2 ver­ größert dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt, daß die Sicke 36 beispielsweise herstellbar ist unter Verwendung eines Gummikörpers 55, der hohlzylindrisch ausge­ bildet ist, in die Führungshülse 19 eingeschoben, in Deckung zur Ausnehmung 35 gebracht, mittels zweier Stempel 56, 57 in axialer Richtung zusammengedrückt und dadurch radial expandiert und die Sicke 36 erzeugt und danach, wie gezeichnet, entspannt wird. Natürlich kann zur Herstellung der Sicke 36 auch in anderer Weise verfahren werden.

Vom Befestigungsflansch 30 ausgehend sind auf den der Aufnahme­ bohrung 15 zugeordneten Teil der Führungshülse 19 ein Stützring 37 und ein Dichtring 38 aufgenommen, der die Aufnahmebohrung 15 nach außen dicht verschließt. Auf den Dichtring 38 folgen eine Filter­ hülse 39, ein zweiter Dichtring 40 sowie ein Stützring 41. Der zweite Dichtring 40 trennt Druckmittelleitungen 42 und 43 des Ventilblocks 11, deren Durchgang mit dem Ventil 10 schaltbar ist.

Der formsteif ausgebildete Befestigungsflansch 30 der Buchse 29 ist in einer Bohrungsstufe 46 der Aufnahmebohrung 15 aufgenommen. Die ursprüngliche Kontur der Bohrungsstufe 46 ist mit strichpunktierten Linien angedeutet: Der Durchmesser der Bohrungsstufe ist somit kleiner als der Durchmesser des elektrischen Teils 14 des Ventils 10. Die ventilkörperseitige Stirnfläche 32 des Befestigungsflansches 30 liegt am Grund der Bohrungsstufe 46 an. Die andere Stirnfläche 31 des Befestigungsflansches 30 ist dagegen durch einen Werkstoffwulst 47 überdeckt, der durch eine Verstemmung 48 des vom Bohrungsrand verdrängten Werkstoffs erzielt ist. Der von dieser Prägeverbindung beaufschlagte Bereich am Bohrungsrand der Stufe 46 liegt ebenfalls innerhalb des Durchmessers des elektrischen Teils 14. Der Werkstoff­ wulst 47 erfaßt den Befestigungsflansch 30 in vollem Umfang und sichert die Lage des hydraulischen Teils 13 im Ventilblock 11. Er vermag die innerhalb und außerhalb des hydraulischen Teils 13 wirk­ sam werdenden und auf den Befestigungsflansch 30 übertragenen Kräfte sicher in den Ventilblock 11 abzuleiten. Bei geringerer Beanspru­ chung kann es ausreichend sein, wenn nur Abschnitte des Befesti­ gungsflansches 30 von Teilen des Werkstoffwulstes 47 erfaßt sind.

Der elektrische Teil 14 des Ventils 10 ist nach dem Befestigen des hydraulischen Teils 13 im Ventilblock 11 auf den Ventildom 16 im Bereich der magnetisch wirksamen Elemente Anker 23 und Magnetkern 24 aufgesteckt. Der elektrische Teil 14 hat eine elektrische Spule, welche den Ventildom 16 im Bereich des Magnetkerns 24 umschließt. Die Spule 51 ist von einem Gehäuse 52 aus weichmagnetischem Werk­ stoff übergriffen, in das bodenseitig eine gleichfalls aus weich­ magnetischem Werkstoff bestehende Ringscheibe 53 eingepreßt ist. Auf der von der Begrenzungsebene 17 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 52 sind Anschlußstifte 54 der Spule 51 ausgebildet. Das Gehäuse 52 des elektrischen Teils 14 umgreift vorzugsweise spielfrei einerseits den Magnetkern 24 und andererseits mit seiner Ringscheibe 53 die Buchse 29 des hydraulischen Teils 13. Bei erregter elektrischer Spule 51 trägt die Buchse 29 ebenso wie der Magnetkern 24, das Gehäuse 52 und die Ringscheibe 53 zum Leiten des Magnetflusses auf den Anker 23 des hydraulischen Teils 13 bei. Der magnetisch wirksame Magnetkern 24 überführt den Anker 23 in die Offenstellung des Ventils 10.

Ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Befestigungsflansch 30 ist in der Fig. 4 dargestellt. Dieser Befestigungsflansch 30a ist dünner und leichter als der Befestigungsflansch 30 ausgebildet und zusammen mit einer Buchse 29a beispielsweise als ein Tiefziehteil ausgebildet. Die Ausnehmung 35 des voranstehend beschriebenen Aus­ führungsbeispiels zur Aufnahme der Sicke 36 der Führungshülse 19 ist weiterverwendet.

Hierfür kann die Ausnehmung 35 spanlos in Form einer zusätzlichen Sicke ausgebildet sein. Die Herstellung dieser Sicke 35 kann ent­ weder nach dem Tiefziehen und vor dem Einstecken der Führungshülse 19 erfolgen oder aber diese Sicke wird erst nach dem Einstecken der Führungshülse 19 in die Buchse 29a gleichzeitig mit der Sicke 36 der Führungshülse 19 hergestellt. Zum Formen der Ausnehmung 35 wird eine den Übergangsbereich 33 umgreifende nicht dargestellte Matrize ver­ wendet.

In den anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispie­ len wirken die Ausnehmungen 35 in zwei axialen Richtungen als An­ schläge. Falls jedoch die Führungshülse 19 mit ihrer Sicke 36 samt dem Magnetkern 24 lediglich gegen hydraulischen Druck im Ventilblock 11 zu verankern ist, genügt ein Befestigungsflansch 30b mit einer Ausnehmung 35b, die nach Art einer Bohrungsstufe sich an eine bohrungsartige Öffnung 34b in der Buchse 29b anschließt. Für dieses Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird die Sicke 36 vor dem Ein­ stecken der Führungshülse 19 in den Befestigungsflansch 30b herge­ stellt.

Demgegenüber zeigt die Fig. 6 eine Weiterbildung einer Kombination aus der Führungshülse 19 und dem Befestigungsflansch 30b durch An­ ordnung einer Verstemmung 58 aus dem Werkstoff des Befestigungs­ flansches 30b. Diese Verstemmung 58 ist herstellbar durch Einpressen einer kerbenartigen Ringnut 59 stirnseitig in den Befestigungs­ flansch 30b. Durch Anbringung der Verstemmung 58 ist die Führungshülse 19 in zwei axialen Richtungen relativ zum Befestigungsflansch 30b fixiert.

Wenn man auf die Anbringung der Verstemmung 58 verzichtet, kann man in Weiterbildung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 ohne weite­ res die Ausnehmung 35b in Axialrichtung kürzer gestalten, wobei dann die Sicke 36 teilweise aus dem Befestigungsflansch 30b herausragt. Man kann aber auch, wie dies die Fig. 7 zeigt, die Sicke 36 praktisch vollständig aus einem Befestigungsflansch 30c herausragen lassen. In diesem Fall dient ein an die Öffnung 34c angrenzender Bereich 35c des Befestigungsflansches 30c als ein Axialanschlag für die Sicke 36. Zur Vermeidung der Beschädigung der Führungshülse 19 ist der Bereich 35c mit einer Rundung 35d oder einer Fase zur Öffnung 34c hin versehen.

Bei einer Mehrfachanordnung von Ventilen 10 im Verlauf der Be­ grenzungsebene 17 des Ventilblocks 11 ist eine hohe Packungsdichte erreichbar, da die Verstemmung 48 innerhalb des Durchmessers des elektrischen Teils 14 liegt. Ventile 10 können daher mit sehr ge­ ringem Abstand nebeneinander angeordnet werden.

Claims (7)

1. Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer Führungshülse, mit einem Magnetkern und einem Ventilsitz, die in die Führungshülse eingebaut sind, mit einem Anker und einem Schließelement, die relativ zum Magnetkern und zum Ventilsitz inner­ halb der Führungshülse beweglich sind, mit einer elektrischen Spule und einem diese Spule übergreifenden weichmagnetischen Gehäuse, die beide außerhalb der Führungshülse angeordnet sind, und mit einem Befestigungsflansch, der eine Öffnung aufweist, durch die hindurch sich die Führungshülse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (19) eine radial auswärts gerichtete umlaufende Sicke (36) hat, die im wesentlichen formschlüssig innerhalb eines Bereichs (35, 35b) aufgenommen ist, der der Öffnung (34, 34b) konzentrisch zugeordnet ist und einen größeren Durchmesser als diese Öffnung (34, 34b) hat.

2. Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Befestigungsflansch (30, 30a, 30b) eine die Führungshülse (19) umgebende und zum Gehäuse (52) der Spule (51) gerichtete Buchse (29, 29a, 29b) angeformt ist.

3. Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich eine Ausnehmung (35) nach Art einer Ringnut in einem Übergangsbereich (33) des Befestigungs­ flansches (30) zur Buchse (29) ausgebildet ist.

4. Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (30a) und die über den Übergangsbereich (33a) angeschlossene Buchse (29a) als ein aus Blech tiefgezogenes Teil ausgebildet sind, und daß sich die Ausnehmung (35) innerhalb einer zusätzlichen Sicke befindet, die in das tief­ gezogene Teil eingeformt ist.

5. Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (36) der Führungshülse (19) und die weitere Sicke (35) angrenzend an die Buchse (29a) gleichzeitig her­ gestellt sind.

6. Elektromagnetisch betätigbares Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (34b) in die Buchse (29b) verlagert ist, und daß der Bereich als eine Ausnehmung (35b) nach Art einer den Befestigungsflansch (30b) durchziehenden Bohrungsstufe ausge­ bildet ist.

7. Elektromagnetisch steuerbares Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Befestigungsflansch (30b) ausgehend eine aus dessen Werkstoff bestehende Verstemmung (58) gegen die Sicke (36) der Führungshülse (19) gerichtet ist.