-
Die
Erfindung betrifft ein Hydraulikventil nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
-
Aus
der
DE 10 2006
001 924 A1 ist bereits ein derartiges Hydraulikventil bekannt
geworden, dessen Magnetspule als vollständig gekapselte Tauchspule
ausgeführt
ist, sodass infolge der vollständig
geschlossenen Bauweise des Spulenträgers Lufteinschlüsse im Bereich
der im Spulenträger
integrierten Magnetspulenwicklung nicht ausgeschlossen werden können.
-
Infolge
der Lufteinschlüsse
ist daher bei einer hydraulischen Beaufschlagung des Spulenträgers eine
Relativbewegung des Drahts der Magnetspulenwicklung nicht auszuschließen, wodurch
es zu einem elektrischen Kurzschluss in der Magnetspule kommen kann.
-
Daher
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydraulikventil
der angegebenen Art derart zu verbessern, dass der vorgenannte Nachteil vermieden
wird.
-
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
erste erfindungsrelevante Ausführungsform
eines mit mehreren schlitzförmigen Druckausgleichsöffnungen
versehenen Spulenträgers,
-
2 den
in einem Hydraulikventil eingebauten Spulenträger nach 1,
-
3 eine
zu 1, 2 alternative Ausführungsform
des Spulenträgers,
der anstelle von schlitzförmigen
Druckausgleichsöffnungen
mit mehreren kreisrunden Löchern
versehen ist.
-
Die 1 zeigt
eine erste erfindungsrelevante Ausführungsform eines mit mehreren
schlitzförmigen
Druckausgleichsöffnungen 28 versehenen Spulenträgers 27,
sodass nach dem Anordnen einer Magnetspulenwicklung 1 auf
dem Spulenträger 27 die
Voraussetzung geschaffen ist, die Magnetspulenwicklung 1 unmittelbar
hydraulisch beaufschlagen zu können.
Die schlitzförmigen
Druckausgleichsöffnungen 28 sind
als vertikal verlaufende Schlitze gleichmäßig über den Umfang der Mantelfläche des
Spulenträgers 27 verteilt.
-
Die 2 zeigt
den Spulenträger 27 nach 1 um
die Magnetspulenwicklung 1 ergänzt in einem Hydraulikventil
eingebaut, das identisch mit dem Hydraulikventil nach 3 ist.
-
Abweichend
von 1 sind in der 3 anstelle
der schlitzförmigen
Druckausgleichsöffnungen mehrere
kreisrunde Löcher
im Spulenträger 27 gezeigt.
Die Druckausgleichsöffnungen 28 sind
als in der Vertikalen übereinander
angeordnete Löcher gleichmäßig über den
Umfang der Mantelfläche
des Spulenträgers 27 verteilt,
der mit der Magnetspulenwicklung 1 im fertig konfektionierten
Einbauzustand innerhalb des Gehäuses 6 eines
Hydraulikventils gezeigt ist.
-
In
allen Ausführungsbeispielen
sind entlang dem Umfang des Spulenträgers 27 eine möglichst große Anzahl
von symmetrisch Druckausgleichsöffnungen 28 vorgesehen, über die
eine hydraulisch druckausgeglichene Wirkung auf die Magnetspulenwicklung 1 erzielbar
ist.
-
Unabhängig von
den erfindungswesentlichen Besonderheiten weist ferner jeder abgebildete Spulenträger 27 die
an sich bekannten zwei Endscheiben auf, zwischen denen der mit den
Druckausgleichsöffnungen 28 versehene
Zylinderabschnitt angeordnet ist.
-
Die
mehrseitig offene Ausführung
des Spulenträgers 27 hat
den Vorteil, dass im Gegensatz zu einem geschlossenen Spulenträger 27 Lufteinschlüsse zwischen
den Drahtwindungen der Magnetspulenwicklung 1 verhindert
werden, sodass eine weitgehend gleichmäßige hydraulische Beaufschlagung
der Drahtwindungen möglich
ist, die insbesondere unter pulsationsförmiger hydraulischer Beaufschlagung, wie
sie beim Einsatz in Hydraulikventilen für schlupfgeregelte Bremsanlagen
auftreten, das Risiko einer unkontrollierten Bewegung der Drahtwindungen
und damit das Risiko eines Windungskurzschlusses innerhalb der Magnetspulenwicklung 1 verringert.
-
Da
erfindungsgemäß die Magnetspulenwicklung 1 im
Spulenträger 27 jederzeit
hydraulisch beaufschlagbar ist, weist die Magnetspulenwicklung 1 in
allen dargestellten Ausführungsbeispielen
einen besonders flüssigkeitsresistenten
Isolierlack auf, sodass chemische Veränderungen ebenso wie un gleichförmige mechanische
Beanspruchungen der Drahtisolierung ausgeschlossen sind.
-
Nachfolgend
wird ergänzend
zu den bereits dargestellten Unterschieden zwischen den beiden Spulenträgern 27 nach 2, 3 nunmehr
der weitere konstruktive Aufbau des in den 2 und 3 abgebildeten,
jeweils baugleichen Hydraulikventils beschrieben.
-
Das
in den 2, 3 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.
-
Zur
Betätigung
des Magnetankers 3 ist die Magnetspulenwicklung 1 mit
dem Spulenträger 27 direkt
im Ventilgehäuse 6 integriert,
die beide in einem den Magnetfluss leitenden Abschnitt 5 des
Ventilgehäuses 6 angeordnet
und mit diesem Abschnitt 5 fest verbunden sind. 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 Magnetfeldlinien 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 Magnetspulenwicklung 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 aus Magnetspulenwicklung 1 und dem Spulenträger 27 gebildete
Magnetspule eine an die Magnetspulenkontur angepasste Ausnehmung 24 auf,
in der die Magnetspule 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 ein, die 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 Patronenhälften, 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 ist der die Magnetspule 1 aufnehmende Abschnitt 5 mit
einer zur Atmosphäre
gerichteten Durchgangsöffnung 13 versehen,
durch die ein mit der Magnetspulenwicklung 1 verbundener
elektrischer Kontakt 23 gas- und flüssigkeitsdicht hindurchgeführt ist.
Der stiftförmige
Kontakt 23 ist eingespritzt im Kunststoff des Spulenträgers 27 gehalten.
-
Zwischen
der Stirnfläche
der Magnetspule 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
Magnetspule 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 umschließende
Jochring lassen sich somit nunmehr erheblich einfacher durch Kaltschlagen
eines Rohlings (Ventilgehäuse 6)
herstellen und bilden eine überwiegend
homogene Einheit bei reduzierter Teileanzahl.
-
Ferner
weist das abgebildete Hydraulikventil ein am unteren, zapfenförmig abgesetzten
Ende des Abschnitts 7 angeordnetes Filterelement 24 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 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 22 in eine
Kanalbohrung (Ventilanschluss 20) dichtend erstreckt.
-
Der
Magnetkern ist für
das in Grundstellung geschlossene Hydraulikventil 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.
-
Das
in Grundstellung geschlossene Hydraulikventil weist ferner 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 19 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 19, sodass der Magnetanker 3 auf
der Ventilsitzhülse 26 eine
Innenzentrierung aufweist. Die Mantelfläche der Sackbohrung 19 weist
eine Längsnut 18 auf,
sodass in der elektromagnetisch geöffneten Ventilstellung eine
im Querschnitt hinreichend große,
widerstandsarme Hydraulikverbindung zwischen den beiden Ventilanschlüssen 20 im
Ventilblock 11 gewährleistet
ist.
-
Die
gewünschte
Dicht- als auch Befestigungswirkung des weiteren Abschnitts 7 in
der Kanalbohrung (vertikaler Ventilanschluss 20) wird durch die
Ausführung
des zapfenförmigen
Rohrendes in Form einer Sägezahn-
bzw. Tannenzapfenkontur begünstigt.
Mehrere Rillen am zapfenförmigen
Rohrende sind ebenso denkbar.
-
Das
vorgestellte Hydraulikventil kommt bevorzugt in einem schlupfgeregelten
Kfz-Bremssystem zur Anwendung, wozu der nur abschnittsweise abgebildete
Ventilblock 11 eine Vielzahl von Ventilaufnahmebohrungen 22 aufweist,
die in mehreren Reihen zur Aufnahme mehrerer Hydraulikventile in den
Ventilblock 11 eingelassen sind. Hierdurch ergibt sich
ein besonders kompaktes Bremsgerät,
dessen Ventilblock 11 aufgrund der geringen Bauhöhe des abgebildeten
Hydraulikventils besonders flach baut. Das abgebildete Hydraulikventil
erfüllt
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 Hydraulikventile anliegt.
-
Zusammenfassend
ergibt sich durch die vorgeschlagenen erfin dungsgemäßen Merkmale
ein besonders kurz bauendes Hydraulikventil mit einer hydraulisch
hoch belastbaren Magnetspulenwicklung 1 in verschiedenen
Ausführungsvarianten.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene
Hydraulikventil lässt 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 des Hydraulikventils 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
- Längsnut
- 19
- Sackbohrung
- 20
- Ventilanschluss
- 21
- Schweißnaht
- 22
- Ventilaufnahmebohrung
- 23
- Kontakt
- 24
- Filterelement
- 25
- Zylindervorsprung
- 26
- Ventilsitzhülse
- 27
- Spulenträger
- 28
- Druckausgleichsöffnung