DE102006004101A1

DE102006004101A1 - Hydraulikventil

Info

Publication number: DE102006004101A1
Application number: DE102006004101A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss; Harald Dr. Biller
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-11-19
Filing date: 2006-01-28
Publication date: 2007-05-24
Also published as: WO2007057438A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, mit einem Ventilgehäuse (6), welches ein mit einem Magnetanker (3) zusammenwirkendes Ventilschließglied (14) aufnimmt, das auf einen Ventilsitz (8) im Ventilgehäuse (6) gerichtet ist, mit einer Magnetspule (1) zur Betätigung des Magnetankers (3), die mit einem den Magnetfluss leitenden Abschnitt (5) des Ventilgehäuses (6) fest verbunden ist, wobei zur Reduzierung des magnetischen Widerstands die Magnetspule (1) unmittelbar an den Magnetanker (3) angrenzt, wodurch die Magnetspule (1) einer über die Druckmittelkanäle (9, 10) in das Ventilgehäuse (6) ein- als auch ableitbaren Flüssigkeit ausgesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 102 54 342 A1 ist bereits ein derartiges Hydraulikventil bekannt geworden, dessen Ventilgehäuse ein mit einem Magnetanker zusammenwirkendes Ventilschließglied aufnimmt, das auf einen Ventilsitz im Ventilgehäuse gerichtet ist. Zur Betätigung des Magnetankers ist eine Magnetspule vorgesehen, die außerhalb eines hülsenförmigen, nicht magnetischen Ventilgehäuseabschnitts angeordnet ist.

Infolge des nicht magnetischen Ventilgehäuseabschnitts ergibt sich ein verhältnismäßig großer Bauaufwand sowie ein unerwünscht großer magnetischer Widerstand bei gleichzeitig großem Radialspalt, der sich zwischen dem Magnetanker und dem Ventilgehäuse erstreckt. Die vorgestellte Konstruktion lässt überdies auch keine Reduzierung der Bauhöhe zu.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydraulikventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Hydraulikventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
1 eine Ausführung des Erfindungsgegenstands in Form eines in Grundstellung geschlossenen Hydraulikventils,
2 eine Ausführung des Erfindungsgegenstands in Form eines in Grundstellung geöffneten Hydraulikventils,
3 ein als Zweistufenventil ausgeführtes Hydraulikventil in seiner geschlossenen Grundstellung.
Bevor auf alle aus den 1–3 ersichtlichen Details eingegangen wird, sollen zunächst die Gemeinsamkeiten der abgebildeten Hydraulikventile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung erläutert werden.
Jedes im Längsschnitt abgebildete, als 2/2-Wege-Sitzventil ausgelegte Hydraulikventil weist ein in Patronenbauweise ausgeführtes Ventilgehäuse 6 auf, welches ein von einem Magnetanker 3 betätigbares Ventilschließglied 14 aufnimmt, das konzentrisch auf einen Ventilsitz 8 im Ventilgehäuse 6 gerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist zur Betätigung des Magnetankers 3 eine Magnetspule 1 direkt im Ventilgehäuse 6 integriert, die in einem den Magnetfluss leitenden Abschnitt 5 des Ventilgehäuses 6 angeordnet ist und mit diesem Abschnitt 5 fest verbunden ist. Zwischen dem magnetischen Abschnitt 5 und einer Stirnfläche des Magnetankers 3 ist ein Axialspalt 2 vorgesehen, der ebenso wie ein zwischen einer Mantelfläche des Magnetankers 3 und dem Ventilgehäuse 6 vorgesehenen Radialspalt 4 während einer elektromagnetischen Erregung von Magnetfeld linien überbrückt ist.
Ferner weist das Ventilgehäuse 6 einen den Magnetfluss leitenden weiteren Abschnitt 7 auf, der stirnseitig am magnetischen Abschnitt 5 flüssigkeitsdicht anliegt, wobei der weitere Abschnitt 7 im unteren Bereich den Ventilsitz 8 und ein paar Druckmittelkanäle 9, 10 aufnimmt.
Beide Abschnitte 5, 7 des Ventilgehäuses 6 sind als miteinander fest verbundene patronenförmige Gehäusehälften ausgeführt, in denen vorteilhaft die Magnetspule 1 nach dem Prinzip einer Tauchspule bauraumoptimiert und bezüglich dem Magnetfeld widerstandsarm integriert ist. Die Magnetspule 1 ist daher über die Druckmittelkanäle 9, 10 der in das Ventilgehäuse 6 unter Druck ein- als auch ausströmenden Flüssigkeit ausgesetzt.
Zumindest einer der beiden patronenförmigen Abschnitte 5, 7 des Ventilgehäuses 6, die zum Einsatz in Hochdruckhydrauliksystemen dickwandig ausgeführt sind, weist zur Integration der Magnetspule 1 eine an die Magnetspulenkontur angepasste Ausnehmung 24 auf, in der die Magnetspule 1 gut aufgenommen, sicher befestigt und im Bereich ihres Innenumfangs von der das Ventilgehäuse 6 durchströmenden Flüssigkeit direkt beaufschlagt ist, sofern infolge der Offenstellung des Ventilschließgliedes 14 eine entsprechende Druckzufuhr in das Ventilgehäuse 6 erfolgt. Der Magnetanker 3 taucht somit flüssigkeitsumspült abschnittsweise in die Magnetspule 1 ein, die nach 1–3 jeweils in der Ausnehmung 24 des Abschnitts 5 integriert ist.
Das in Form einer Patrone in einen Ventilblock 11 eingesetzte Ventilgehäuse 6 besteht somit lediglich aus zwei Patro nenhälften, wobei die obere Gehäusehälfte durch den mit der Ausnehmung 24 versehene Abschnitt 5 und die untere Gehäusehälfte durch den weiteren Abschnitt 7 gebildet ist, der den Ventilsitz 8 trägt. Beide Abschnitte 5, 7 weisen in allen Ausführungsbeispielen aufeinander zugewandte, ringscheibenförmige Stirnflächen auf, die mittels einer umlaufenden Schweißnaht 21 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.
Die bisher aus dem Stand der Technik bekannte zusätzliche Anordnung, Befestigung sowie Abdichtung einer das Ventilgehäuse verschließenden Ventilhülse, auf der die Magnetspule bisher befestigt werden musste, entfällt somit gänzlich.
Zur elektrischen Energieversorgung der Magnetspule 1 ist der die Magnetspule 1 aufnehmende Abschnitt 5 mit einer zur Atmosphäre gerichteten Durchgangsöffnung 13 versehen, durch die ein mit der Magnetspule 1 verbundener elektrischer Kontakt 23 gas- und flüssigkeitsdicht hindurchgeführt ist.
Zwischen der Stirnfläche der Magnetspule 1 und der Stirnfläche der Ausnehmung 24 ist eine Dichtscheibe 15 eingefügt, welche vorteilhaft den aus der Magnetspule 1 hervorstehenden elektrischen Kontakt 23 flüssigkeitsdicht in Richtung der Durchgangsöffnung 13 im Ventilgehäuse 6 umschließt.
Die Spulenwindungen und der mit den Spulenwindungen verbundene Kontakt 23 der Magnetspule 1 sind allseitig flüssigkeitsdicht von einem Kunststoff umschlossen, der den Spulenträger bildet. Die Magnetspule 1 ist entweder in der Ausnehmung 24 des Abschnitts 5 fixiert oder über die Kunststoffummantelung des Kontakts 23 in der Durchgangsöffnung 13 des Ventilgehäuses 6 kraft- oder formschlüssig befestigt.
Um die Magnetkraftwirkung am Magnetanker 3 möglichst effektiv zu gestalten und die Bauhöhe des Hydraulikventils möglichst gering zu halten, weist der Magnetanker 3 ein Höhen-/Breitenverhältnis auf, das vom Betrage her gleich oder kleiner Eins ist, so dass in der Praxis die Höhe des Magnetankers 3 zwangsläufig den Außendurchmesser des Magnetankers 3 nicht überschreitet.
Um für das Ventilgehäuse 6 eine möglichst kostengünstige Herstellung zu ermöglichen, ist der die Ausnehmung 24 aufweisende Abschnitt 5 als Kaltschlagteil ausgebildet, dessen Kontur sich automatengerecht durch Kaltschlagen eines den Magnetfluss leitenden Rohlings herstellen lässt, aus dem in einem einzigen Arbeitgang vorteilhaft die Außen- als auch die zur Aufnahme der Magnetspule 1 erforderliche Innenkontur geformt ist.
Auch der die Ventilsitzhülse 26 aufweisende weitere Abschnitt 7 des Ventilgehäuses 6 ist als Kaltschlagteil aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt, dessen Außenkontur eine Gehäusestufe mit einer Ringnut 12 aufweist, in die zur Befestigung und Abdichtung des weiteren Abschnitts 7 im Ventilblock 11 das gegenüber dem Abschnitt 7 weichere Material des Ventilblocks 11 plastisch verdrängt ist.
Das den Magnetfluss leitende zweiteilige Ventilgehäuse 6 besteht somit in allen Ausführungsbeispielen aus einem bevorzugt durch Kaltschlagen oder Fließpressen von Stahl hergestellten Rohling, sodass auf die an sich bisher aus dem Stand der Technik bekannten unterschiedlichen spanabhebenden und tiefziehenden Fertigungsverfahren für die Einzelteile des Ventilgehäuses 6 verzichtet wird.
Ebenso lässt sich aufgrund des gewählten Aufbaus auch der Magnetanker 3 durch Fließpressen bzw. Kaltschlagen vereinfacht herstellen.
Die bisherig aus dem Stand der Technik bekannten Einzelkomponenten, wie beispielsweise der Magnetkern, die Magnetschlussscheibe und der die Magnetspule 1 umschließende Jochring lassen sich somit nunmehr erheblich einfacher durch Kaltschlagen eines Rohlings (Ventilgehäuse 6) herstellen und bilden eine überwiegend homogene Einheit bei reduzierter Teileanzahl, was besonders deutlich aus den Ausführungsbeispielen nach 1 und 3 hervorgeht.
Ferner weisen alle in den 1–3 abgebildeten Hydraulikventile ein am unteren, zapfenförmig abgesetzten Ende des Abschnitts 7 angeordnetes Filterelement 31 auf, das als Ringfilterelement ausgeführt ist und Schmutzeintrag in den in der Regel kalibrierten Druckmittelkanal 9 verhindert. Zur Reduzierung der Ventilbauhöhe ist der Druckmittelkanal 9 in 1, 2 unmittelbar parallel zum Druckmittelkanal 10 in einen Zwischenboden oberhalb des zapfenförmig abgestuften (weiteren) Abschnitts 7 eingelassen, der am unteren zapfenförmigen Ende im Durchmesser soweit verkleinert ist, dass er sich mit verhältnismäßig geringer Einpresskraft am Boden der Ventilaufnahmebohrung 30 in eine Kanalbohrung (Ventilanschluss 39 in 1) oder in eine Ventilsitzplatte 43 (Siehe 2) dichtend erstreckt.
Der Magnetkern ist für die in Grundstellung geschlossenen Hydraulikventile gemäß den 1 und 3 im Abschnitt 5 durch einen mittig zur Ventillängsachse ausgeformten Zylindervorsprung 25 gebildet, in den aus der Richtung des Axialspalts 2 eine Sackbohrung 16 einmündet, die eine Druckfeder 17 aufnimmt, welche zwischen der Stirnfläche des Magnetankers 3 und dem Ende der Sackbohrung 16 eingespannt ist, wodurch in der Ventilgrundstellung der Magnetanker 3 mit dem Ventilschließglied 14 am Ventilsitz 8 anliegt.
Auf Basis der bisher beschriebenen Merkmale, die außer der Vermeidung der zum Stand der Technik bereits beschriebenen Nachteile auch zu einer wesentlichen Vereinfachung des Ventilaufbaus führen, werden nunmehr die aus den 1 bis 3 ersichtlichen weiteren vorteilhaften Einzelheiten und Unterschiede der Hydraulikventile erläutert.
Das in 1 in Grundstellung geschlossene Hydraulikventil weist an der von der Druckfeder 17 abgewandten Stirnseite des Magnetankers 3 ein kugelförmiges Ventilschließglied 14 auf, das unter der Wirkung der Druckfeder 17 gegen den trichterförmigen Ventilsitz 8 gepresst ist. Das Ventilschließglied 14 ist mittels einer Kondensatorschweißung mittig versenkt in einer Sackbohrung 37 des Magnetankers 3 befestigt. Zur präzisen Zentrierung des Ventilschließgliedes 14 gegenüber dem Ventilsitz 8 erstreckt sich die Ventilsitzhülse 26 mit geringem Spiel in die Sackbohrung 37, sodass der Magnetanker 3 auf der Ventilsitzhülse 26 eine Innenzentrierung aufweist. Die Mantelfläche der Sackbohrung 37 weist eine Längsnut 36 auf, sodass in der elektromagnetisch geöffneten Ventilstellung eine im Querschnitt hinreichend große, widerstandsarme Hydraulikverbindung zwischen den beiden Ventilanschlüssen 39 im Ventilblock 11 gewährleistet ist.
In 1 wird die gewünschte Dicht- als auch Befestigungswirkung des weiteren Abschnitts 7 in der Kanalbohrung (vertikaler Ventilanschluss 39) durch die Ausführung des zapfenförmigen Rohrendes in Form einer Sägezahn- bzw. Tannenzap fenkontur begünstigt. Mehrere Rillen am zapfenförmigen Rohrende sind ebenso denkbar.
Für das in Grundstellung geöffnete Hydraulikventil nach 2 ist abweichend von 1, 3 (wegen der Umkehrung der Bewegungsrichtung des Magnetankers 3) als Magnetkern ein mittig in den weiteren patronenförmigen Abschnitt 7 eingepresster Hohlkolben 20 vorgesehen, durch dessen mittige Bohrung 33 ein Stößel 34 hindurchragt, dessen dem Ventilsitz 8 zugewandtes Ende das Ventilschließglied 14 bildet, während das vom Ventilsitz 8 abgewandte Stößelende unter der Wirkung einer in der Bohrung 33 positionierten Druckfeder 17 an der dem Axialspalt 2 zugewandten Stirnfläche des Magnetankers 3 anliegt.
Um eine möglichst einfache Ausführung des Abschnitts 5 als Kaltschlagteil zu ermöglichen, weist der Abschnitt 5 an seiner oberen Stirnfläche eine an den Durchmesser des Magnetankers 3 angepasste Öffnung auf, die von einem flachen, dünnwandigen Deckel 41 verschlossen ist. Der Deckel 41 weist in der Mitte einen hülsenförmigen Vorsprung 42 auf, der sich zur Zentrierung des Magnetankers 3 im Ventilgehäuse 6 in eine Öffnung des Magnetankers 3 erstreckt. Die Kontur des Deckels 41 ist mittels Tiefziehen von Dünnblech kostengünstig hergestellt. Der Deckel 41 ist mittels einer Schweißverbindung flüssigkeitsdicht am Abschnitt 5 angebracht.
Durch die aus der 2 ersichtlichen Konstruktion des mit dem dünnwandigen Deckel 41 verbundenen dickwandigen Abschnitts 5 ergibt sich zwecks optimierter Magnetfeldwirkung ein minimaler Radialspalt 4 bei gleichzeitig hinreichend großer Radialspaltlänge zwischen dem Magnetanker 3 und dem Abschnitt 5.
Zur Verhinderung eines Kurzschlußstroms zwischen den längs und quer das blockförmige Gehäuse 11 in Richtung der Ventilaufnahmebohrung 30 durchdringende Ventilanschlüsse 39 ist in dem Ausführungsbeispiel nach 2 zwischen dem Boden der Ventilaufnahmebohrung 30 und der am zapfenförmigen Ende des topfförmigen Abschnitt 7 angeordneten Ventilsitzplatte 43 eine elastomere Ringdichtung 32 eingefügt.
Zwischen der Ventilsitzplatte 43 und einem darin eingepressten Plattenfilter 44 befindet ein Rückschlagventil 45, das differenzdruckabhängig eine Bypassöffnung 48 in der Ventilsitzplatte 43 freigibt, sodass unabhängig von der Stellung des Ventilschließgliedes 14 eine Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen 39 möglich ist.
Die 3 zeigt schließlich basierend auf dem Hydraulikventil nach 1 ein als Zweistufenventil ausgeführtes, in Grundstellung geschlossenes Hydraulikventil. Es unterscheidet sich von 1 dadurch, dass der Ventilsitz 8 nicht in der Ventilsitzhülse 26 des Abschnitts 7, sondern an einem hubbeweglichen Ventilkolben 28 angeordnet ist, der innerhalb eines axialbeweglichen Mitnehmers 18 angeordnet ist, der zur Magnetankerzentrierung am Umfang der Ventilsitzhülse 26 gleitbeweglich geführt ist. Um die Bauhöhe möglichst gering zu halten, erstreckt sich der als Stufenhülse ausgeführte Mitnehmer 18 und der im Mitnehmer 18 hubbeweglich angeordnete Schaft des Ventilkolbens 28 teilweise versenkt in die aus 1 bereits bekannte Sackbohrung 37 des Magnetankers 3. An der Sackbohrung 37 schließt sich in Richtung des Radialspalts 2 eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme des Ventilschließgliedes 14 an. Dem Ventilkolben 28 ist somit in Reihenschaltung das Ventilschließglied 14 vorgelagert, das abweichend zum Hydraulikventil nach 1 nicht starr mit dem Magnetanker 3 verbunden ist, sondern als Stößel innerhalb der Durchgangsbohrung relativ beweglich zum Magnetanker 3 angeordnet und in einer an die Durchgangsbohrung angrenzenden Kappe 38 geführt ist, die eine Druckausgleichsbohrung 35 aufweist. Die Kappe 38 ist an der Oberseite des Magnetankers 3 befestigt, auf der sich die in der Sackbohrung 16 im Abschnitt 5 eingesetzte Druckfeder 17 abstützt. Das aus der Kappe 38 nach unten in den Magnetanker 3 hervorstehende Stößelende bildet das Ventilschließglied 14, das sich analog zur Bohrung 33 in 2 auch in 3 auf den Ventilsitz 8 erstreckt, der nunmehr Bestandteil des im Magnetanker 3 axialbeweglichen Ventilkolbens 28 ist.
Der in Reihe zum Ventilschließglied 14 angeordnete Ventilkolben 28 verschließt in der elektromagnetisch nicht erregten Magnetankerstellung unter der Wirkung der Druckfeder 17 einen weiteren in der Ventilsitzhülse 26 angeordneten Ventilsitz 29, der gegenüber dem Ventilsitz 8 eine erheblich größere Ventilsitzfläche aufweist.
Die zwischen dem Mitnehmer 18 und dem Schaftende des Ventilkolbens 28 angeordnete Druckfeder 19 ist derart bemessen, dass bei elektromagnetischer Erregung des Magnetankers 3 der Ventilkolben 28 am Ventilschließglied 14 verharren lässt, solange der Ventilkolben 28 hydraulisch nicht druckausgeglichen ist. Das Ventilschließglied 14 wirkt als Vorsteuerstufe und gibt lediglich gegenüber dem als Hauptstufe wirksamen großen Ventilsitz 29 einen vergleichsweise kleinen Drosselquerschnitt 40 innerhalb des Ventilkolbens 28 frei, sodass der Volumendurchsatz maßgeblich von der hydraulisch initiierten Stellung des Ventilkolbens 28 bestimmt ist, wozu der Ventilkolben 28 vom Ventilsitz 29 abgehoben ist.
Der Magnetanker 3 wird einerseits durch den Mitnehmer 18 an der Ventilsitzhülse 26, andererseits durch eine in den Radialspalt 4 gerichtete Ringscheibe 49 präzise im Ventilgehäuse 6 geführt. Die Ringscheibe 49 ist hierzu zwischen der Magnetspule 1 und dem Abschnitt 7 eingefügt.
Mit Blick auf die baulichen Besonderheiten des Hydraulikventils nach 3 folgt nunmehr hierzu eine Funktionsbeschreibung.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung nehmen infolge der Schließkraft der Druckfeder 17, deren Federkraft größer dimensioniert ist als die Kraft der entgegengesetzt wirkenden Druckfeder 19, beide Ventilschließkörper (Ventilschließglied 14, 28) ihre Ventilschließstellungen ein. Das stößelförmige Ventilschließglied 14 liegt hierzu auf Endanschlag an der Innenwand der Kappe 38 an und drückt das hülsenförmigen Ventilschließgliedes 28 auf den Ventilsitz 29. Beim bevorzugten Einsatz der abgebildeten Hydraulikventile in einer schlupfgeregelten Bremsanlage liegen in der Regel keine konstanten hydraulischen Drücke im Druckmitteleinlass (horizontaler Ventilanschluss 39) und Druckmittelauslass (vertikaler Ventilanschluss 39) vor, wobei der Druck im Druckmitteleinlass in der Regel überwiegt.
Erfolgt unter den dargelegten Gegebenheiten nunmehr eine elektromagnetisch initiierte Hubbewegung des Magnetankers 3, so legt der Magnetanker 3 unter Kompression der Druckfeder 17 zunächst bis zum Anliegen der am Ventilschließglied 14 angebrachten Stößelstufe 46 am Magnetanker 3 einen Teilhub X1 zurück. Während diesem Teilhub verharrt somit das hydraulisch nicht druckausgeglichene Ventilschließglied 14 unter der Wirkung des hydraulischen Drucks in der abgebildeten Schließstellung am Ventilkolben 28. In dem Moment, wenn infolge der Relativbewegung des Magnetankers 3 gegenüber dem Ventilschließglied 14 die Stirnfläche des Magnetankers 3 die Stößelstufe 46 berührt, ist der Abstand des Magnetankers 3 vom Zylindervorsprung 25 bereits um den Teilhub X1 auf ein Minimum des Axialspalts 2 reduziert, sodass vorteilhaft nur eine geringe elektromagnetische Erregung erforderlich ist, um zum Abheben des Ventilschließgliedes 14 vom Ventilsitz 8 den verbliebenen minimalen Axialspalt 2 zwischen Magnetkern und Magnetanker 3 zu überbrücken.
Somit wird erst kurz bevor der Magnetanker 3 den Magnetkern (Zylindervorsprung 25) erreicht das Ventilschließglied 14 angehoben, weil sodann der Magnetanker 3 an der Stößelstufe 46 anliegt und vom Magnetanker 3 mitgenommen wird, Das Ventilschließglied 14 entfernt sich damit vom Ventilkolben 28 und gibt den Drosselquerschnitt 40 frei.
Damit ist auf verhältnismäßig einfache Weise infolge der Relativverschiebbarkeit des Ventilschließgliedes 14 zwischen der Kappe 38 und dem Magnetanker 3 die Voraussetzung geschaffen, dass auch der Ventilkolben 28 durch die Druckfeder 19 und den hülsenförmigen Mitnehmer 18 unterstützt den drosselfreien großen Querschnitt am Ventilsitz 29 zu öffnen vermag. Infolge des geöffneten Drosselquerschnitts 40 stellt sich innerhalb des Ventilgehäuses 6 ein hydraulischer Druckausgleich ein, der das Abheben des Ventilschließgliedes 28 vom Ventilsitz 29 erleichtert. Das Abheben des Ventilschließgliedes 28 vom Ventilsitz 29 erfolgt, sobald die Stirnfläche des mit dem Magnetanker 3 starr verbundenen Mitnehmers 18 den Kragen 50 des hohlkolbenförmigen Ventilschließgliedes 38 berührt, wobei die Druckfeder 19 das Ventilschließglied 28 über den vom Mitnehmer 18 erzwungenen Hub vom Ventilsitz 29 zusätzlich und damit vollständig anzuheben vermag, sobald über den Drosselquerschnitt 40 der hydraulische Druckausgleich erfolgt ist.
Der Vorteil der teleskopischen Anordnung der beiden Ventilschließglieder 14, 28 im Magnetanker 3 besteht somit darin, dass bei einer elektromagnetisch initiierte Hubbewegung des Magnetankers 3 zunächst bis zum Anliegen des Magnetankers 3 an der Stößelstufe des Ventilschließgliedes 14 bereits ein Teilhub X1 vom Magnetanker 3 zurückgelegt ist, der den zum Öffnen des Ventilschließgliedes 28 erforderlichen Hub und damit auch den vom Magnetfeld zu überbrückende Axialspalt 2 erheblich reduziert, sodass nach dem Druckausgleich über die Drosselbohrung 40 mit einer verhältnismäßig geringen Magnetkraft das für einen großen Volumendurchsatz konzipierte Ventilschließglied 28 über den Mitnehmer 18 vom Ventilsitz 29 entsprechend leicht abgehoben werden kann.
Die vorgestellten Hydraulikventile kommen bevorzugt in einem schlupfgeregelten Kfz-Bremssystem zur Anwendung, wozu der nur abschnittsweise abgebildete Ventilblock 11 eine Vielzahl von Ventilaufnahmebohrungen 30 aufweist, die in mehreren Reihen zur Aufnahme des abgebildeten Zweistufenventils und der abgebildeten stromlos geschlossenen sowie stromlos geöffneten Hydraulikventile in den Ventilblock 11 eingelassen sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders kompaktes Bremsgerät, dessen Ventilblock 11 aufgrund der geringen Bauhöhe der abgebildeten Hydraulikventile besonders flach baut. Die abgebildeten Hydraulikventile erfüllen hierbei die Funktion den Bremsdruckauf- und den Bremsdruckabbau in den Radbremsen im Schlupfregelfall mittels einer geeigneten Steuerelektronik gezielt zu beeinflussen, die bevorzugt unmittelbar flach und damit äußerst kompakt auf der Oberseite der Hydraulik ventile anliegt.
Zusammenfassend ergibt sich durch die vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Merkmale ein besonders kurz bauendes Hydraulikventil in verschiedenen Ausführungsvarianten mit einer gegenüber den bisher bekannten Ventilen erhöhten Magnetkraft, da der Radialspalt 4 aufgrund der beschriebenen Ventilbauweise besonders klein ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hydraulikventile lassen sich bei Bedarf vollständig im Ventilblock 11 versenken, wobei durch die vollständige Integration der Magnetspule 1 im Ventilgehäuse 6 und infolge der weitgehenden Integrationsfähigkeit des Ventilgehäuses 6 im kanalführenden Ventilblock 11 eine hervorragende Wärmeableitung für den Magnetantrieb gewährleistet ist.
Die vollständige Integration der Hydraulikventile im blockförmigen Gehäuse 11 erleichtert nicht nur die Anordnung einer für die Aktivierung der Hydraulikventile erforderlichen Steuerelektronik, die bevorzugt unmittelbar auf der Oberfläche des Abschnitts 5 angeordnet ist, aus der die Kontakte 23 der Magnetspule 1 hervorstehen, sondern gewährleistet eine gute Wärmeableitung für die Steuerelektronik, da der Abschnitt 5 als auch der bevorzugt aus einer Leichtmetalllegierung gefertigt Ventilblock 11 als Wärmesenke bzw. groß dimensionierten Kühlfläche wirken.
Wie aus allen Abbildungen ersichtlich ist, sind alle zitierten Bauteile rotationssymmetrisch zur Ventillängsachse ausgerichtet, wodurch eine automatengerechte Herstellung und Montage der Bauteile begünstigt wird.

1: Magnetspule
2: Axialspalt
3: Magnetanker
4: Radialspalt
5: Abschnitt
6: Ventilgehäuse
7: Abschnitt
8: Ventilsitz
9: Druckmittelkanal
10: Druckmittelkanal
11: Ventilblock
12: Ringnut
13: Durchgangsöffnung
14: Ventilschließglied
15: Dichtscheibe
16: Sackbohrung
17: Druckfeder
18: Mitnehmer
19: Druckfeder
20: Hohlkolben
21: Schweißnaht
22: Kugelhalter
23: Kontakt
24: Ausnehmung
25: Zylindervorsprung
26: Ventilsitzhülse
27: Rückschlagventil
28: Ventilkolben
29: Ventilsitz
30: Ventilaufnahmebohrung
31: Filterelement
32: Ringdichtung
33: Bohrung
34: Stößel
35: Druckausgleichbohrung
36: Längsnut
37: Sackbohrung
38: Kappe
39: Ventilanschluss
40: Drosselquerschnitt
41: Deckel
42: Vorsprung
43: Ventilsitzplatte
44: Plattenfilter
45: Rückschlagventil
46: Stößelstufe
47: Blendenöffnung
48: Bypassöffnung
49: Ringscheibe
50: Kragen

Claims

Hydraulikventil, insbesondere für schlupfgeregelte Bremsanlagen, mit einem in Patronenbauweise ausgeführten Ventilgehäuse, welches zum Verbinden oder Trennen von Druckmittelkanälen im Ventilgehäuse ein mit einem Magnetanker zusammenwirkendes Ventilschließglied aufnimmt, das auf einen Ventilsitz im Ventilgehäuse gerichtet ist, mit einer Magnetspule zur Betätigung des Magnetankers, die mit einem den Magnetfluss leitenden Abschnitt des Ventilgehäuses fest verbunden ist, mit einem von Magnetfeldlinien überbrückbaren, zwischen dem Ventilgehäuse und einer Stirnfläche des Magnetankers vorgesehenen Axialspalt und mit einem von Magnetfeldlinien überbrückbaren, zwischen einer Mantelfläche des Magnetankers und dem Ventilgehäuse vorgesehenen Radialspalt, sowie mit einem weiteren den Magnetfluss leitenden Abschnitt des Ventilgehäuses, der den Ventilsitz aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (1) einer über die Druckmittelkanäle (9, 10) in das Ventilgehäuse (6) ein- als auch ableitbaren Flüssigkeit ausgesetzt ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden patronenförmigen Abschnitte (5, 7) des Ventilgehäuses (6) eine Ausnehmung (24) zur Aufnahme der Magnetspule (1) aufweist, in der die Magnetspule (1) fixiert und in der Offenstellung des Ventilschließgliedes (14) im Bereich ihres Innenumfangs von der Flüssigkeit beaufschlagt ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die beiden Abschnitte (5, 7) als Patronenhälften ausgeführt sind, die mit ihren ringscheibenförmigen Stirnflächen aufeinander liegen und vorzugsweise mittels einer Schweißnaht (21) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Magnetspule (1) aufnehmende Abschnitt (5) mit einer zur Atmosphäre gerichteten Durchgangsöffnung (13) versehen ist, durch die ein für die Magnetspule (1) vorgesehener elektrischer Kontakt (23) gas- und flüssigkeitsdicht hindurchgeführt ist.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen der Magnetspule (1) allseitig flüssigkeitsdicht von einem Kunststoff umschlossen sind, und dass die Magnetspule (1) vorzugsweise mittels einer Presspassung in der Ausnehmung (24) des Abschnitts (5) fixiert ist, die an die Außenkontur der Magnetspule (1) kappenförmig angepasst ist.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnfläche der Magnetspule (1) und der Stirnfläche der Ausnehmung (24) eine Dichtscheibe (15) eingefügt ist, welche den aus der Magnetspule (1) hervorstehenden elektrischen Kontakt (23) flüssigkeitsdicht in Richtung der Durchgangsöffnung (13) im Ventilgehäuse (6) umschließt.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Magnetankers (3) wenigstens so groß gewählt ist wie die Höhe des Magnetankers (3).
Hydraulikventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ein- und Ausleitung der Flüssigkeit in bzw. aus das Ventilgehäuse (6) ein erster sowie ein zweiter Druckmittelkanal (9, 10) parallel zueinander in den Boden des weiteren Abschnitts (7) einmünden, wobei einer der beiden Druckmittelkanäle (9, 10) eine im Boden des weiteren Abschnitts (7) angeordnete, den Ventilsitz (8) aufweisende Ventilsitzhülse (26) durchdringt.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ausnehmung (24) aufweisende Abschnitt (5) als Kaltschlagteil ausgebildet ist, dessen Kontur zur Aufnahme der Magnetspule (1) in einem einzigen Arbeitgang durch Kaltschlagen eines den Magnetfluss leitenden Rohlings hergestellt ist.
Hydraulikventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ventilsitzhülse (26) aufweisende weitere Abschnitt (7) als Kaltschlagteil ausgeführt ist, dessen Außenkontur vorzugsweise eine Gehäusestufe mit einer Ringnut (12) aufweist, in die zur Befestigung des weiteren Abschnitts (7) in einem Ventilblock (11) das gegenüber dem Abschnitt (7) weichere Material des Ventilblocks (11) plastisch verdrängbar ist.