DE10060223A1

DE10060223A1 - Ventilbaugruppe

Info

Publication number: DE10060223A1
Application number: DE10060223A
Authority: DE
Inventors: Diogenes Perez-Cuadro
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-08-05
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe mit einem Ventilgehäuse, das ein Stromregelventil aufweist, mit einem elektrisch betätigten Ventilstößel (4), der koaxial zum Stromregelventil im Ventilgehäuse angeordnet ist, mit einer dem Stromregelventil zugehörigen Messblende (7) und einer Durchgangsbohrung (5), die in ihrer Grundstellung eine ungehinderte Druckmittelverbindung zwischen zwei Druckräumen (13, 14) herstellt. Die Durchgangsbohrung (5) und die Messblende (7) sind Bestandteil einer Ventilplatte (1), die an ihrem Rand von einem Metallbalg (10) druckmitteldicht umgriffen ist, wobei das von der Ventilplatte (1) abgewandte offene Ende des Metallbalgs (10) am Ventilgehäuse fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Radschlupfregelung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Ventilbaugruppe der gattungsbildenden Art ist aus der DE 44 27 905 A1 bereits bekannt geworden. Diese weist ein Ventilgehäuse auf, in das ein Kolben in der Funktion eines Stromregelventils eingesetzt ist, das in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines elektromagnetischen Betätigungsgliedes den Volumenstrom zwischen einer Druckmittelquelle und einem Druckmittelverbraucher regelt. Zur Erfüllung dieser Funktion ist der Kolben mit klein toleriertem Passungsspiel in das Ventilgehäuse eingesetzt. Der Kolbenboden weist die Festblende auf, während die Öffnung im Kolbenschaft als variable Blende mit der Steuerkante im Ventilgehäuse zusammenwirkt. Innerhalb des Ventilkolbens befindet sich eine Druckfeder, die den Kolbenboden gegen den Ventilstößel drückt. Das Ansprechverhalten des Stromregelventils ist daher von der Grundeinstellung des Ventilstößels und der Streubreite der Druckfederkraft abhängig.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Ventilbaugruppe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein gleichbleibend gutes Ansprechverhalten und eine möglichst exakte Einstellung des Stromregelventils auf einfache Weise gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Ventilbaugruppe der gattungsbildenden Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Elektromagnetventils im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Ventilbau gruppe nach Fig. 1,

Fig. 3 basierend auf dem Aufbau der Ventile nach Fig. 1 und Fig. 2 eine reziproke Anordnung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Metallbalgs.

Die Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößerter Darstellung ein in einem blockförmigen Gehäuse 19 eingesetztes Elektromagnetventil, dessen dreiteiliges Ventilgehäuse, bestehend aus einem Ventilgehäusekern 2, einer Ventilhülse 16 und einem Rohrkörper 2' in Patronenbauweise ausgeführt ist, das einen Ventilstößel 4 aufnimmt, der unter der Wirkung einer Magnetankerrückstellfeder 18 mit seiner Stirnfläche an einem Magnetanker 17 anliegt, der in der domförmig geschlossenen Ventilhülse 16 geführt ist. Unterhalb der das Ventilgehäusekern 2 verschließenden Ventilhülse 16 befindet sich im Rohrkörper 2' eine Ventilplatte 1, die gegenüber dem Ventilstößel 4 beweglich geführt ist und die koaxial in einer Durch gangsbohrung 5 vom Ventilstößel 4 durchdrungen ist, wobei parallel zur Durchgangsbohrung 5 eine Messblende 7 in der ringförmigen Ventilplatte 1 angeordnet ist. Der Umfang der Ventilplatte 1 ist von einem Ende eines Metallbalgs 10 druckmitteldicht umklammert, dessen von der Ventilplatte 1 abgewandten weiteren Ende sich an einer Gehäusestufe 12 des Rohrkörpers 2' abstützt. Die Messblende 7 gewährleistet un abhängig von der Stellung des Ventilstößels 4 und der Ven tilplatte 1 eine permanente Druckmittelverbindung zwischen dem unterhalb und dem oberhalb der Ventilplatte 1 gelegenen Druckraums 13, 14. Der Druckraum 14 liegt innerhalb des Me tallbalgs 10. Der Druckraum 13 ist im wesentlichen vom Ven tilgehäusekern 2, dem Rohrkörper 2' und von der Außenkontur des die Ventilplatte 1 tragenden Metallbalgs 10 begrenzt. Der gestufte Rohrkörper 2' und der Metallbalg 10 sind erfin dungsgemäß aus einem dünnwandigen, hochfesten Feinblech im Tiefziehverfahren hergestellt. Die zuvor bereits erwähnte Durchgangsbohrung 5 in der Ventilplatte 1 lässt sich beson ders einfach, beispielsweise durch Stanzen oder Prägen prä zise herstellen. Die aus der Ventilplatte 1, dem Metallbalg 10 und der Messblende 7 bestehende, komplett vormontierte Baugruppe übernimmt die Funktion einer Druckwaage, die bei elektromagnetischer Erregung des Ventilstößels 4 die Durch gangsbohrung 5 mittels eines kegelförmigen Stufenabschnitts 4' am Ventilstößel 4 verschließt, so dass ausschließlich über die Messblende 7 die Druckdifferenz zwischen dem Druck raum 13 und dem Druckraum 14 erfasst und dadurch die Position des Ventilstößes 4 beeinflusst wird, so dass abhängig von der Ventilöffnung zwischen dem Ventilschließglied 15 und dem Ventilsitz 3 ein bestimmter, zum elektrischen Strom propor tionaler Volumenstrom eingestellt werden kann. Die Propor tionalität zwischen dem elektrischen Ventilspulenstrom und dem Volumenstrom wird durch eine Kontur erzielt, die in den Magnetanker 17 und/oder in den als Magnetkern wirksamen Ven tilgehäusekern 2 integriert ist. Eine akzeptable Proportio nalität kann auch durch eine Vergrößerung des Magnetanker restluftspalts erreicht werden.

Der unterhalb des Metallbalgs 10 angeordnete Ventilsitz 3 ist analog zum Rohrkörper 2' als hülsenförmiges Tiefziehteil aus Feinblech hergestellt und konzentrisch zur Ventilplatte 1 und zum Metallbalg 10 in den offenen Endbereich des Rohr körpers 2' eingepresst. Der Metallbalg 10 ist an seinem unteren Endabschnitt stufenförmig verengt und nach unten abge kröpft. Der Metallbalg 10 ist mit seinem nach unten abge kröpften Ende zwischen der Wandung des hülsenförmigen Ven tilsitzes 3 und dem hülsenförmig nach unten verlängerten Ab schnitt des Rohrkörpers 2' im Bereich der Gehäusestufe 12 fixiert. Dies kann sowohl stoff-, form- und/oder kraft schlüssig erfolgen. Dementsprechend nimmt der Rohrkörper 2' unterhalb der Gehäusestufe 12 den hülsenförmigen Ventilsitz 3 auf. Durch das Verschieben des Ventilsitzes 3 lässt sich bei Bedarf den Ventilhub und auch der Magnetankerrest luftspalt einstellen. Andererseits ist aber auch durch den in den Magnetanker 17 eingepressten Ventilstößel 4 sowohl der Ventilhub als auch der Magnetankerrestluftspalt einzu stellen, so dass nach Wunsch oder Bedarf die eine oder auch die andere Einstellmaßnahme verwendet werden kann.

In der abbildungsgemäßen, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung ist die Ventilplatte 1 mit ihrer Durch gangsbohrung 5 von dem oberhalb der Ventilplatte 1 gelegenen, kegelförmigen Stufenabschnitt 4' des Ventilstößels 4 entfernt. In dieser oberen Endstellung der Ventilplatte 1 verbleibt dementsprechend ein Druckmitteldurchlass in Form eines Ringquerschnitts zwischen der Ventilplatte 1 und dem Ventilstößel 4 als auch durch die Messblende 7, die eine drosselfreie Verbindung zwischen den Druckräumen 13, 14 und damit auch zwischen den Druckmittelanschlüssen 6, 6' am Rohr körper 2' über das vom Ventilsitz 3 abgehobene Ventil schließglied 15 gewährleistet.

In einer mit dem maximalen Erregerstrom betätigten Schalt stellung des Magnetankers 17 ist durch die in Ventilschließ richtung nach unten gerichtete Hubbewegung des Ventilstößels 4 die Durchgangsbohrung 5 mittels der kegelförmigen, ebenso als Ventilschließglied wirksamen Ringfläche am Stufenab schnitt 4' verschlossen, indem der Stufenabschnitt 4' entge gen der Wirkung des Metallbalgs 10 die Ventilplatte 1 nach unten drückt. Über die Messblende 7 stellt sich eine Druck differenz zwischen den beiden Druckräumen 13, 14 ein, die der Ventilstößelbewegung entgegen wirkt, so dass durch die Verkleinerung der Ventilöffnung am Ventilsitz 3 ein bestimm ter, zu dem elektrischen Erregerstrom proportionaler Volu menstrom das Elektromagnetventil durchströmt. Um den Volu menstrom proportional zum elektrischen Strom einer Ventil spule 9 einstellen zu können, weist der Magnetanker 17 und/oder der als Magnetkern wirksame Abschnitt des Ventilge häuses 2 oder ggf. auch die Ventilhülse 16 eine an sich von den bisher bekannten Proportionalventilen vergleichbare Bau teilstruktur auf. Eine Proportionalität kann wie bereits schon erwähnt auch durch die Vergrößerung des Magnetanker restluftspalts erzielt werden.

Sobald die elektromagnetische Erregung des Magnetankers 17 durch Abschalten des spulenseitigen Erregerstroms unterbro chen wird, drückt die zwischen dem Ventilgehäusekern 2 und dem Magnetanker 17 eingespannte Magnetankerrückstellfeder 18 den Magnetanker 17 in die abbildungsgemäße Grundstellung zu rück, während die für die Volumenstromregelung vorgesehene Ventilplatte 1 druckabhängig durch den Metallbalg 10 der Rückstellbewegung des Ventilstößels 4 folgt, bis sich der Ventilstößel 4 von der Ventilplatte 1 entfernt hat. Damit ist gemäß der Darstellung nach Fig. 1 wieder ein drossel freier Druckausgleich zwischen dem unterhalb und oberhalb der Ventilplatte 1 befindlichen Druckräume 13, 14 herge stellt.

Aus der Fig. 1 geht ferner hervor, dass der Magnetanker 17, der Ventilgehäusekern 2, der Rohrkörper 2', der Ventilstößel 4, die Ventilplatte 1, die Magnetankerrückstellfeder 18 und der Metallbalg 10 koaxial zueinander und damit rotationssym metrisch im Elektromagnetventil angeordnet sind. In der Aus führung nach Fig. 1 ist das patronenförmige Ventilgehäuse im Bereich des blockförmigen Aufnahmekörpers (Gehäuse 19) mehr teilig dargestellt, um eine möglichst einfache Montage der Ventilplatte 1, des Metallbalgs 10 und des unterhalb der Ventilplatte 1 befindlichen Ventilsitzes 3 an der Gehäuse stufe 12 des Rohrkörpers 2' zu ermöglichen. In der gezeigten Ausführung des Elektromagnetventils bildet der auf den Ven tilgehäusekern 2 aufgepresste Rohrkörper 2' das Gehäuseun terteil, so dass das Gehäuseoberteil lediglich aus einem kurzen massiven Flanschteil mit einem daran in Richtung der Ventilhülse 16 angeformten Magnetkern besteht. Ein radial am Flansch anliegender Kragen des Rohrkörpers 2' ist durch das verstemmte Material des Gehäuses 19 teilweise überdeckt.

Unabhängig davon, ob das Ventilgehäuse 2 einen ein- oder mehrteiligen Gehäuseaufbau vorsieht, eignet sich zum Schutz gegen Verunreinigung des Ventils ein auf den Rohrkörper 2' aufgeschobener Filtertopf 20, der überdies eine Bypassbohrung 21 mit einem darin befindlichen, hydraulisch betätigten Rückschlagventil 22 aufweist. Zur Abdichtung des Elektromagnetventils im Gehäuse 19 ist am Filtertopf 20 ein Dichtungsbund oder wie abgebildet ein O-Ring 8 vorgesehen. Der Filtertopf 20 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, in dem im Topfboden ein Plattenfilter 11 und im Topfmantel ein Ring filter 24 eingespritzt sind. Die Bypassbohrung 21 ist zur Aufnahme des Kugelrückschlagventils seitlich in den Filter topf eingelassen, das gegen Herausfallen teilweise vom Ring filter 24 überdeckt ist. Der Filtertopf 20 bildet somit eine multifunktionale Einheit, die als vormontierte Unterbaugruppe des Ventils auf den Rohrkörper 2' aufgeschoben wird.

In vorliegendem Ausführungsbeispiel steht die Bypassbohrung 21 als auch der Druckmittelanschluss 6 unmittelbar mit eine Druckmittelquelle in Verbindung, die bei Verwendung des Elektromagnetventils für eine radschlupfgeregelte Bremsanla ge dem Bremsdruckgeber entspricht. Der Druckmittelanschluss 6' wäre bei vorliegendem Anwendungsfall entsprechend mit ei ner radschlupfgeregelten Radbremse verbunden, womit das vor geschlagene Elektromagnetventil die Funktion eines in Grund stellung stromlos offen geschalteten, druckmodulierenden Einlassventils übernimmt, das mittels des baulich als auch funktionell erläuterten Ventilkolbens 1 ein geräuschreduziertes Volumenstromregelventil bildet.

In der Fig. 2 ist abweichend zur Darstellung des Elektromagnetventils nach Fig. 1 der Ventilgehäusekern 2 als Kalt schlagteil ausgeführt. Der Ventilgehäusekern 2 ist als sepa rates Rohrteil 2' beiderseits mit der Ventilhülse 16 und dem Rohrkörper 2' verschweißt und durch eine Außenverstemmung am Kragen des Rohrkörpers 2' im Gehäuse 19 befestigt. Der Auf bau des Stromregelventils entspricht der bereits erläuterten Darstellung nach Fig. 1 und braucht daher nicht weiter er läutert zu werden. Gleiches gilt auch für den Anwendungsfall des Elektromagnetventils nach Fig. 2 für eine schlupfgere gelte Bremsanlage. Allerdings ist der Filtertopf 20 nunmehr an die umgekehrte Durchströmungsrichtung angepasst, so dass nunmehr die Bypassbohrung 21 mit dem Rückschlagventil 22 auf der Ventillängsachse gelegen ist und der Druckmitteldurch lass 6 nunmehr vertikal und außenmittig zur Ventillängsachse versetzt den Filtertopf 20 durchdringt, so dass Druckmittel vom Druckmitteldurchlaß 6 horizontal durch die Öffnung 23 im Rohrkörper 2' zum Druckraum 13 gelangt und von dort über die Messblende 7 den Ventilsitz 3 erreicht. Sofern der Ventil sitz 3 geöffnet ist, wird das Druckmittel unterhalb des Ven tilsitzes 3 in Richtung des horizontalen, auf den Ringfilter 24 gerichteten, auslassseitigen Druckmittelanschluss 6' umgelenkt.

Die Einstellung des Restluftspaltes und die Einstellung des Magnetankerhubes nach der Montage vorgenannter Teile ge schieht ausschließlich durch das Einpressen des hülsenförmigen, als Tiefziehteil ausgebildeten Ventilsitzes 3 in den Rohrkörper 2', da der Ventilstößel 4 lediglich unter Wirkung der Magnetankerrückstellfeder 18 gegen den Magnetanker 17 gedrückt wird. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur der Ven tilgehäusekern 2, sondern auch der Magnetanker 17 besonders kostengünstig durch großzügig in der Passungstoleranz ge wählte Kaltschlagteile hergestellt werden kann.

Die Fig. 3 zeigt eine gegenüber den Darstellungen nach den Fig. 1 und 2 um 180 Grad gedrehte Anordnungsvariante der aus der Ventilplatte 1 und dem Metallbalg 10 bestehenden Baugruppe, so dass nunmehr das offene Ende des Metallbalgs 10 in Richtung des Ventilgehäusekerns 2 zeigt und mit dem Rohr körper 2' verschweißt ist.

Durch die gewählte Konstruktion des Elektromagnetventils ist es u. a. möglich, den Erregerstrom der Ventilspule 9 unabhängig von einem gerade am Elektromagnetventil anstehenden hydraulischen Druck im Sinne einer proportionalen Ventilbetätigung einzustellen, so dass auf die Verwendung einer aufwendigen Drucksensorik verzichtet werden kann. Der als Faltenbalg ausgeführte Metallbalg 10 wirkt demnach nach Art einer Barometerdose.

Bezugszeichenliste

1

Ventilplatte

2

Ventilgehäusekern

2

' Rohrkörper

3

Ventilsitz

4

Ventilstößel

4

' Stufenabschnitt

5

Durchgangsbohrung

6

,

6

' Anschluss

7

Messblende

8

O-Ring

9

Ventilspule

10

Metallbalg

11

Plattenfilter

12

Gehäusestufe

13

Druckraum

14

Druckraum

15

Ventilschließglied

16

Ventilhülse

17

Magnetanker

18

Rückstellfeder

19

Gehäuse

20

Filtertopf

21

Bypassbohrung

22

Rückschlagventil

23

Öffnung

24

Ringfilter

Claims

1. Ventilbaugruppe, insbesondere für hydraulische Bremsan lagen mit Radschlupfregelung, mit einem Ventilgehäuse, das ein Stromregelventil aufweist, mit einem elektrisch betätigten Ventilstößel, der koaxial zum Stromregelventil im Ventilgehäuse angeordnet ist, mit einer dem Stromregelventil zugehörigen Messblende und einer Durchgangsbohrung, die in ihrer Grundstellung eine un gehinderte Druckmittelverbindung zwischen zwei Druck räumen herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (5) und die Messblende (7) Bestand teil einer Ventilplatte (1) sind, die an ihrem Rand von einem Metallbalg (10) druckmitteldicht umgriffen ist, und daß das von der Ventilplatte (1) abgewandtes offe nes Ende des Metallbalgs (10) am Ventilgehäuse fixiert ist.

2. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Durchgangsbohrung (5) in Richtung auf ei nen innerhalb des Ventilgehäuses gelegenen Ventilsitz (3) vom Ventilstößel (4) durchdrungen ist.

3. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Durchgangsbohrung (5) infolge elek trischer Betätigung des Ventilstößels (4) durch einem Stufenabschnitt (4') des Ventilstößels (4) verschließ bar ist.

4. Ventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass in einem durch den Ventilstößel (4) verschlossenen Zustand der Durchgangs bohrung (5) ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen (13, 14) ausschließlich über die Messblende (7) erfolgt.

5. Ventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine hydrauli sche Druckdifferenz auf den Metallbalg (10) der Hub des Ventilstößels (4) veränderbar ist.

6. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Ventilplatte (1) und der Metallbalg (10) eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig an einem Rohrkörper (2') vormontierte Unterbaugruppe der Ventil vorrichtung bilden, wobei der Rohrkörper (2') ein Be standteil des Ventilgehäuses ist.