DE102005049124A1

DE102005049124A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102005049124A1
Application number: DE200510049124
Authority: DE
Inventors: Axel Hinz; Uwe Greiff; Christoph KÖHLER
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem als Mehrwegeventil in Schieber-/Sitzventilbauweise ausgeführten Ventilschließglied (9), das drei mögliche Schaltstellungen aufweist, in einer Ventilpatrone (3) druckmitteldicht geführt und mittels eines Magnetantriebs (19) betätigbar ist. Der dem Magnetantrieb (19) zugewandte, als Schieverventil ausgeführte Endabschnitt des Ventilschließgliedes (9) ist im Gleitflächenbereich hydraulisch beaufschlagt, sodass reduzierte Reibwerte und ein hydraulischer Druckausgleich für das Ventilschließglied (9) zustande kommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil für schlupfgeregelte Bremsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Elektromagnetventil ist aus der DE 196 50 591 A1 bekannt. Das Elektromagnetventil weist eine Ventilpatrone auf, die in eine Aufnahmebohrung eines Gehäuses druckmitteldicht eingesetzt wird, wobei in der Aufnahmebohrung ein elastischer Dichtring sowie eine als Rückschlagventil wirksame Dichtmanschette am Umfang der Ventilpatrone angeordnet sind. Infolge der unterschiedlich ausgeführten Dichtmittel muss zur Gewährleistung der Ventilfunktion auf eine korrekte Anordnung beider Dichtmittel geachtet werden.

In der Ventilpatrone des zitierten Elektromagnetventils ist ein in Schieber-/Sitzventilkombination ausgeführtes Ventilschließglied geführt, das mittels des Sitzventils die hydraulische Verbindung zwischen einem Pumpensaug- und einem Radbremskanal steuert, während der Schieberabschnitt mittels Kantensteuerung die hydraulische Verbindung zwischen dem Radbremskanal und einem Hauptbremszylinderanschluss steuert. Da der dem Magnetantrieb zugewandte Schieberabschnitt im Bereich der Gleitfläche nicht flüssigkeitsbenetzt ist, sind infolge des Trockenlaufs entsprechende Reibkräfte zwischen dem Schieber und der Gleitfläche der Ventilpatrone zu beachten. Außerdem kann unter Umständen das Ansaugen von Luft über den Trockenlaufbereich des Schiebers nicht ausgeschlossen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektromagnetventil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches vorgenannte Nachteile nicht aufweist, wobei auf eine kraftreduzierte Betätigung des Ventilschließgliedes besonderen Wert gelegt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektromagnetventil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
Die 1 zeigt das erfindungsgemäße Elektromagnetventil im Längsschnitt, das einen in ein Gehäuse 6 druckmitteldicht eingesetzten patronenförmigen Verschlusskörper 3 aufweist. Zur Abdichtung der Ventilpatrone 3 in einer für die Ventilpatrone 3 vorgesehenen Aufnahmebohrung 2 des Gehäuses 6 ist ein Dichtkörper zwischen der Ventilpatrone 3 und der Aufnahmebohrung 2 angeordnet, der erfindungsgemäß als Hülsenkörper 1 ausgeführt ist, dessen Mantelfläche abschnittsweise unter einer definierten toleranzausgleichenden Flächenpressung zwischen der Aufnahmebohrung 2 und der Ventilpatrone 3 angeordnet ist.
In Fügerichtung der Ventilpatrone 3 ist sowohl die Aufnahmebohrung 2 als auch die Ventilpatrone 3 jeweils mit einem paar im Durchmesser abnehmenden Stufenabschnitte 4, 5 versehen. Zwischen den Stufenabschnitten 5 der Ventilpatrone 3 und den Stufenabschnitten 4 der Aufnahmebohrung 2 ist ein Ringraum 15 vorgesehen, in den sich der Hülsenkörper 1 zur Überbrückung eines zwischen den Stufenabschnitten 4, 5 bestehenden Axialabstands erstreckt. Innerhalb des Ringraums 15 liegt der Hülsenkörper 1 hierbei vorteilhaft mit seiner Mantelfläche beiderseits der Querbohrung 11 wechselseitig an der Aufnahmebohrung 2 als auch an der Ventilpatrone 3 unter radialer Vorspannung druckmitteldicht an. Entsprechend der Abbildung durchdringt die Querbohrung 11 zwischen zwei Stufenabschnitten 12, 13 am Hülsenkörper 1 die Mantelfläche des Hülsenkörpers 1. Die an der Ventilpatrone 3 und an der Aufnahmebohrung 2 großzügig bemessenen wechselseitigen Anlagestellen des Hülsenkörpers 1 weisen einen Axialabstand auf, der jeweils eine Überbrückung von einem grob tolerierten Axial- als auch Radialversatz zwischen den vorgesehenen Stufenabschnitten 4, 5 ermöglicht.
Durch den Axialabstand zwischen den wechselseitigen Anlagestellen des Hülsenkörpers 1 und infolge der radialen Vorspannkraft des aus einem elastischen Material, vorzugsweise Metall oder Kunststoff bestehenden Hülsenkörpers 1 ist somit gewährleistet, dass sowohl Axial- als auch Radialabstände zwischen den Stufenabschnitten 4, 5 vom Hülsenkörper 1 flüssigkeitsdicht überbrückt werden, so dass Kurzschluss- bzw. Leckageströme zwischen der Ventilpatrone 3 und der Aufnahmebohrung 2 auf einfache Weise ausgeschlossen sind.
Die radiale Elastizität und die Anlageflächen des Hülsenkörpers 1 als auch die Axial- und Radialabstände zwischen den Stufenabschnitten 4, 5 brauchen daher nur derart grob bemessen zu werden, dass unabhängig von Fertigungs- und Ausdehnungstoleranzen die gewünschte Dichtwirkung des Hülsenkörpers 1 gegenüber den in die Aufnahmebohrung 2 einmündenden Kanälen 16, 17, 18 gewährleistet ist.
Infolge der bevorzugten Verwendung von Metall ist der Hülsenkörper 1 vorteilhaft als im Tiefziehverfahren kostengünstig, präzise und kleinbauend ausgeführt, dessen durch Tiefziehen geformte Stufenkontur zu einem präzisen wechselseitigen Anlegen des Hülsenkörpers 1 an der Aufnahmebohrung und an der Ventilpatrone 3 beiträgt.
Durch den Hülsenkörper 1 wird eine vereinfachte, kostengünstigere und sichere Abdichtung des Elektromagnetventils im Gehäuse 6 geschaffen, wobei ein besonderer Wert auf vertauschungssichere, beschädigungsfreie Montage der Ventilpatrone 3 unter großzügiger Tolerierung von Fertigungs- und Montagetoleranzen gelegt wird.
Die Ventilpatrone 3 ist zur Hindurchführung von Druckmittel mit Längs- und Querbohrungen 7, 8 versehen, wobei über das in die Längsbohrung 7 der Ventilpatrone 3 eingesetzte Ventilschließglied 9 eine schaltbare hydraulische Verbindung zwischen der Längs- und den Querbohrungen 7, 8 gewährleistet ist, wodurch ein bedarfsgerechter Druckmittelaustausch zwischen den Kanälen 16, 17, 18 zustande kommt.
Das Ventilschließglied 9 weist in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisch betätigbares, in Kolbenbauweise ausgeführtes Schieberventil mit einem kugelförmigen Sitzventil 27 auf, das auf der vom Magnetantrieb 19 abgewandten Stirnseite angeordnet ist. Eine Feder 14 ist zwischen dem als Sitzventil 27 ausgebildeten Ende des Ventilschließgliedes 9 und einem am unteren Ende der Ventilpatrone 3 angebrachten Ventilsitzkörper 10 angeordnet, um das Ventilschließglied 9 in der abgebildeten Ruhestellung zu positionieren.
Durch die Wirkung der Feder 14 befindet sich das Ventilschließglied 9 im elektromagnetisch nicht erregten Zustand (Ruhestellung) in einer Position, in der eine Hydraulikverbindung zwischen dem an einem Hauptbremszylinder angeschlossenen Kanal 16 und dem an einer Radbremse angeschlossenen Kanal 17 besteht. Das Ventilschließglied 9 ist hierzu mit dem kugelförmigen Sitzventil 27 vom Ventilsitzkörper 10 abgehoben, wodurch auch die Steuerkante 20 am Schieberabschnitt des Ventilschließgliedes 9 eine Steuerkante an der Längsbohrung 7 der Ventilpatrone 3 freigibt, so dass über die Längs- und Querbohrung 7, 8 in der Ventilpatrone 3 und die Querbohrung 11 im Hülsenkörper 1 eine Verbindung zwischen den Kanälen 16, 17 besteht.
Bei elektromagnetischer Erregung des Ventilschließgliedes 9 ist die Verbindung zwischen den Kanälen 16, 17 je nach Überdeckungsgrad der zuvor erwähnten Steuerkanten entweder teilweise oder vollständig unterbrochen. Der für den saugseitigen Pumpenanschluss vorgesehene Kanal 18 steht erst dann mit dem Kanal 17 in Verbindung, wenn eine weitere Steuerkante 21 am Ventilschließglied 9 die Querbohrung 8 in der Ventilpatrone 3 freigibt.
Das Ventilschließglied 9 ist somit in kombinierter Schieber-/Sitzventilbauweise ausgeführt, das zur Druckmittelverbindung der drei Kanäle 16, 17, 18 in drei Schaltstellungen betätigbar ist, wozu das Ventilschließglied 9 unter möglichst geringem Kraftaufwand jeweils durch den Magnetantrieb 19 in die gewünschte zweite oder dritte Schaltstellung zu verstellen ist.
Damit der Kraftaufwand zur Betätigung des Ventilschließgliedes 9 möglichst gering ist, sieht die Erfindung vor, dass der dem Magnetantrieb 19 zugewandte, als Schieberventil ausgeführte Endabschnitt des Ventilschließgliedes 9 im Gleitflächenbereich der Ventilpatrone 3 hydraulisch beaufschlagt ist, solange das Sitzventil 29 vom Ventilsitzkörper 10 abgehoben ist. Dies ist immer dann gewährleistet, wenn das Sitzventil 27 nicht am Ventilsitzkörper 10 dichtet, sodass beispielsweise dann, wenn sich das Ventilschließglied 9 in der abgebildeten ersten Schaltstellung (Ruhestellung) oder in einer zweiten Schaltstellung (Zwischenstellung) befindet, eine hydraulische Verbindung des ersten Kanals 16 zu dem in der Längsbohrung 7 geführten Endabschnitt 29 des Schieberventils besteht.
Infolge der hydraulischen Verbindung des Endabschnitts 29 am Schieberventil mit dem ersten Kanal 16 stellt sich vorteilhaft über den die Schieberreibung minimierenden Schmiereffekt hinaus ein hydraulischer Druckausgleich am Ventilschließglied 9 ein, solange sich das Ventilschließglied 9 zwischen seiner ersten Schaltstellung (Ruhestellung) und bis kurz vor der abdichtenden dritten Schaltstellung bewegt. Der hydraulische Druckausgleich am Ventilschließglied 9 als auch die Schmierung des dem Magnetantrieb 19 zugewandten Endabschnitts 29 geschieht deshalb auf einfache Weise über einen mit dem ersten Kanal 16 verbindbaren Druckausgleichskanal 28, der entsprechend der Abbildung entweder im Gehäuse 6 oder alternativ dazu im Ventilschließglied 9 angeordnet ist. Der Innenraum zwischen dem Endabschnitt 29 des Ventilschließgliedes 9 und dem Magnetantrieb 19 ist somit immer hinreichend benetzt, sodass eine verbessere Dichtwirkung am Endabschnitt 29 bei gleichzeitig verringerter Reibung und hydraulischem Druckausgleich während der Ventilschaltphasen gewährleistet ist, in denen eine Druckmittelverbindung des ersten Kanals 16 mit dem zweiten Kanal 17 (Ruhestellung) oder des zweiten Kanals 17 mit dem dritten Kanal 18 (Zwischenstellung) hergestellt ist.
In der dritten Schaltstellung (maximale Betätigungsstellung) des Ventilschließgliedes 9 ist zwar die hydraulische Verbindung des Druckausgleichkanals 28 zum ersten Kanal 16 zwangsläufig unterbrochen, jedoch ohne nachteiligen Einfluß auf das Gleitverhalten des Ventilschließgliedes 9 in der Längsbohrung 10, da der zwischen dem Magnetantrieb 19 und dem Endabschnitt 29 gelegene Endbereich der Längsbohrung 10 hinreichend hydraulisch benetzt ist.
In der ersten Schaltstellung (Ruhestellung) des Ventilschließgliedes 9 ist der dritte Kanal 18 von dem als Schieberventil ausgeführten Abschnitt des Ventilschließgliedes 9 verschlossen, so dass bei konkreter Verwendung des Elektromagnetventils für eine schlupfgeregelte Bremsanlage abbildungsgemäß Druckmittel eines an den ersten Kanal 16 angeschlossenen Hauptbremszylinders bei Bremsbetätigung fußkraftproportional zum zweiten Kanal 17 gelangt, der mit einer Radbremse verbunden ist. Zur Bremsdruckhaltephase nimmt das Ventilschließglied 9 elektromagnetisch erregt seine Zwischenstellung ein, in der die Steuerkanten 20, 21 die Querbohrung 8 verschlossen halten, sodass sowohl der erste als auch der dritte Kanal 16, 18 vom zweiten Kanal 17 getrennt sind.
Zum Bremsdruckabbau schaltet das Ventilschließglied 9 elektromagnetisch erregt in seine dritte Schaltstellung, in der das Sitzventil 27 dichtend am Ventilsitzkörper 10 anliegt, während die Steuerkante 21 die hydraulische Verbindung des zweiten Kanals 17 zum dritten Kanal 18 freigibt, der an der Saugseite einer Rückförderpumpe angeschlossen ist.
Der zum zweiten Kanal 17 führenden Ventilauslass ist mittels eines auf den Hülsenkörper 1 aufgesetzten Ringfilters 30 abgefiltert, während der vom ersten Kanal 16 kommende Ventileinlass über einen Plattenfilter 31 am Ventilsitzkörper 10 abgefiltert ist.
Der Magnetantrieb 19 sieht aus Komfortgründen eine Proportionalsteuerung des Ventilschließgliedes 9 vor, so dass das Ventilschließglied 9 in jede beliebige Stellung gebracht werden kann. Der Magnetantrieb 19 befindet sich an dem aus dem Gehäuse 6 hervorstehenden Teil des Ventilpatrone 9, der bevorzugt mittels einer selbsteinscherenden Verstemmung im äußeren Endbereich der Aufnahmebohrung 2 befestigt ist. Die verwendete Verstemmung hat überdies den Vorteil, dass für den Ventilpatrone am äußeren Endbereich eine dichte kraft- und formschlüssige Verbindung in Richtung der Atmosphäre zustande kommt.
Der aus der Aufnahmebohrung 2 hervorstehende Teil der Ventilpatrone 3 übernimmt die Funktion eines einem Magnetanker 22 zugewandten Magnetkerns 23, durch den sich ein Ventilstößel 24 auf das Ventilschließglied 9 erstreckt. Der Magnetanker 22 wird durch eine Ventilhülse 25 geführt, die am Magnetkern 23 befestigt ist. Der Außenumfang der Ventilhülse 25 ist von einer Magnetspule 26 umschlossen.

1: Hülsenkörper
2: Aufnahmebohrung
3: Ventilpatrone
4: Stufenabschnitt
5: Stufenabschnitt
6: Gehäuse
7: Längsbohrung
8: Querbohrung
9: Ventilschließglied
10: Ventilsitzkörper
11: Querbohrung
12: Stufenabschnitt
13: Stufenabschnitt
14: Feder
15: Ringraum
16: Kanal
17: Kanal
18: Kanal
19: Magnetantrieb
20: Steuerkante
21: Steuerkante
22: Magnetanker
23: Magnetkern
24: Ventilstößel
25: Ventilhülse
26: Magnetspule
27: Sitzventil
28: Druckausgleichskanal
29: Endabschnitt
30: Ringfilter
31: Plattenfilter

Claims

Elektromagnetventil für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem als Mehrwegeventil in Schieber-/Sitzventilbauweise ausgeführten Ventilschießglied, das drei mögliche Schaltstellungen aufweist, in einer Ventilpatrone druckmitteldicht geführt und mittels eines Magnetantriebs betätigbar ist, mit einer Abdichtung zwischen der Ventilpatrone und einer für die Ventilpatrone vorgesehenen Aufnahmebohrung, die mit mehreren hydraulischen Kanälen verbunden ist, wovon ein erster Kanal an einem Hauptbremszylinder, ein zweiter Kanal an einer Radbremse und ein dritter Kanal an die Saugseite einer Hydraulikpumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Magnetantrieb (19) zugewandte, als Schieberventil ausgeführte Endabschnitt (29) des Ventilschließgliedes (9) im Gleitflächenbereich hydraulisch beaufschlagt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (29) des Schieberventils in der ersten Schaltstellung (Ruhestellung) und in der zweiten Schaltstellung (Zwischenstellung) des Ventilschließgliedes (9) mit dem ersten Kanal (16) hydraulisch verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (9) in seiner ersten Schaltstellung (Ruhestellung) sowie in seiner zweiten Schaltstellung (Zwischenstellung) infolge der hydraulischen Verbindung des Endabschnitts (29) am Schieberventil mit dem ersten Kanal (16) hydraulisch druckausgeglichen ist, wozu ein mit dem ersten Kanal (16) verbindbarer Druckausgleichskanal (28) vorgesehen ist, der die dem Magnetantrieb (19) zugewandte, hydraulisch beaufschlagbare Stirnfläche am Ventilschieberendabschnitt des Ventilschließgliedes (9) mit der das Sitzventil (27) aufweisenden, hydraulisch beaufschlagbare Stirnfläche am Sitzventilendabschnitt des Ventilschließgliedes (9) permanent verbindet.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Schaltstellung (maximale Betätigungsstellung) des Ventilschließgliedes (9) die hydraulische Verbindung des Druckausgleichkanals (28) zum ersten Kanal (16) unterbrochen ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung (Ruhestellung) des Ventilschließgliedes (9) der dritte Kanal (18) von dem als Schieberventil ausgeführten Abschnitt des Ventilschließgliedes (9) verschlossen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Schaltstellung (max. Betätigungsstellung) des Ventilschließgliedes (9) der dritte Kanal (18) über eine Steuerkante (21) am Schieberventil mit dem zweiten Kanal (17) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (Ruhestellung) des Ventilschließgliedes (9) der zweite Kanal (17) über den das Sitzventil () aufweisenden Abschnitt des Ventilschließgliedes (9) mit dem ersten Kanal (16) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Schaltstellung (Zwischenstellung) des Ventilschließgliedes (9) der zweite Kanal (17) über den in Sperrstellung befindlichen Ventilschieberabschnitt des Ventilschließgliedes (9) vom ersten und dritten Kanal (16, 18) getrennt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (9) durch eine Druckfeder (14) in seiner ersten Schaltstellung (Ruhestellung) positioniert ist, wozu die Druckfeder (14) den das Sitzventil (27) aufweisenden Abschnitt am Ventilschließglied (9) in Richtung auf den Magnetantrieb (19) beaufschlagt.