DE102006029093A1

DE102006029093A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102006029093A1
Application number: DE102006029093A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-04-01
Filing date: 2006-06-24
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen Jochteil (5) an seinem vom Ventilgehäuse (6) abgewandten Endabschnitt (7) geschlossen ausgebildet ist, wodurch sich ein besonders druckfestes, hydraulisch beaufschlagbares Jochgehäuse herstellen lässt, in dessen Endabschnitt (7) eine Führung (20) für den Magnetanker (3) eingebracht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 199 47 900 A1 ist bereits ein derartiges Elektromagnetventil 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 an einer domförmig geschlossenen Hülse angeordnet ist, die am offenen Ende mit dem in einem Ventilblock eingesetzten Ventilgehäuse verschweißt ist. Da die Hülse aus einem den Magnetfluss nicht leitenden Stahl besteht und aus Festigkeitsgründen eine Mindestwandstärke benötigt, ergibt sich zwangsläufig zwischen einem auf der Magnetspule aufgesetzten Jochteil und dem Magnetanker ein großer unmagnetischer Abstand, der den von den Feldlinien während einer magnetischen Erregung zu überbrückenden magnetischen Widerstand entsprechend vergrößert.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgen den aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.
Die 1 zeigt ein im Längsschnitt abgebildetes, als 2/2-Wege-Sitzventil ausgelegtes Elektromagnetventil, das ein in Patronenbauweise ausgeführtes Ventilgehäuse 6 aufweist, welches ein von einem Magnetanker 3 betätigbares Ventilschließglied 14 aufnimmt, das konzentrisch auf einen Ventilsitz 8 im Ventilgehäuse 6 gerichtet ist. Das Elektromagnetventil ist abbildungsgemäß in seiner Grundstellung geöffnet und nimmt bei elektromagnetischer Erregung seine geschlossene Schaltstellung ein, in der das Ventilschließglied 14 am Ventilsitz 8 verharrt.
Zur Betätigung des Magnetankers 3 ist eine Magnetspule 1 in einem kappen- oder glockenförmigen Jochteil 5 angeordnet, das erfindungsgemäß einen geschlossenen, den Magnetfluss leitenden Endabschnitt 7 aufweist, der unmittelbar dem Hydraulikdruck im Ventilgehäuse 6 ausgesetzt ist. Das den Magnetfluss leitende Jochteil 5 ist mit seinem offenen, über die Magnetspule 1 gestülpten Ende vorzugsweise mittels einer Schweißnaht 21 mit dem magnetischen Ventilgehäuse 6 stoffschlüssig dicht verbunden.
Der geschlossene Endabschnitt 7 weist mittig eine Anschlagfläche 15 auf, an der sich in der Ventilgrundstellung entweder der Magnetanker 3 oder wie aus 1 ersichtlich ist, bevorzugt ein mit dem Magnetanker 3 verbundener, nicht magnetischer Stößel 29 abstützt, dessen vom geschlossenen Endabschnitt 7 abgewandtes Ende das Ventilschließglied 14 aufweist. Die Anschlagfläche 15 ist ein Bestandteil einer in den geschlossenen Endabschnitt 7 eingebrachten Sackbohrung, die für den Stößel 29 eine Führung 20 bildet, in welche das dem Endabschnitt 7 zugewandte Ende des Stößels 29 eintaucht.
Die Führung 20 stellt eine von zwei Lagerstellen für die Magnetanker- und Stößelbaugruppe dar. Die zweite Lagerstelle für den Stößel 29 ist an dem vom Endabschnitt 7 abgewandte Mittenabschnitt des Stößels 29 angeordnet, der in einer als Stufenbohrung 16 im Magnetkern 25 ausgeführten Lagerstelle geführt ist. Der Magnetkern 25 ist beispielhaft als separates Bauteil in Form eines Hohlkolbens ausgeführt, der in das den Magnetfluss leitende Ventilgehäuse 6 eingepresst ist.
Die dem Endabschnitt 7 zugewandte Stirnfläche des Magnetankers 3 weist eine großflächige Ausnehmung 28 auf, wodurch der Abstand des Magnetankers 3 zum magnetischen Endabschnitt 7 möglichst groß ist. Hierdurch werden unerwünschte magnetische Streuflüsse zwischen dem Endabschnitt 7 und der Magnetankerstirnfläche verhindert. Eine streuflussarme, besonders günstige Einleitung der magnetischen Feldlinien in den Magnetanker 3 erhält man durch die abgebildete trichterförmige oder ggf. auch beckenförmige Ausgestaltung der Ausnehmung 28 am oberen Ende des Magnetankers 3. Hierdurch ergibt sich im Bereich des kleinsten Axialabstands zwischen dem Endabschnitt 7 und dem Magnetanker 3 eine die Ausnehmung 28 kleinflächig, linien- oder punktförmig begrenzende Magnetankerstirnfläche.
Zur Distanzierung der dem Endabschnitt 7 zugewandten Magnetankerstirnfläche weist der Stößel 29 im Bereich der Ausnehmung 28 einen Absatz 31 auf, der sich in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung an einer dem Magnetanker 3 zugewandten Anschlagfläche 15 des Endabschnitts 7 abstützt. Die Anschlagfläche 15 ist durch einen Stufenabschnitt des Stößels 29 gebildet, wozu der Stößel 29 als Drehteil ausgeführt ist, das aus einem austenitischen Werkstoff besteht.
Zur Verbesserung des Feldlinienübergangs vom Jochteil 5 über den Radialspalt 4 auf die Mantelfläche des Magnetankers 3 erstreckt sich der den Magnetfluss leitende Endabschnitt 7 als hülsenförmiger Vorsprung 33 abschnittsweise entlang dem Innenmantel der Magnetspule 1, weshalb der Magnetanker 3 als Stufenanker ausgeführt ist. Die Stufe 32 am Umfang des Magnetankers 3 ist konstruktiv als Kegelstufe ausgeführt, die sich herstelltechnisch auch durch Kaltschlagen oder Fließpressen des Magnetankers 3 aus einem Rohling unproblematisch herstellen lässt.
Die Magnetspule 1 ist somit außen von dem den Magnetfluss leitenden Jochteil 5 hochdruckfest umschlossen, das ebenso wie der Magnetanker 3 durch Kaltschlagen oder Fließpressen kostengünstig aus einem Rohling hergestellt ist. Zur elektrischen Energieversorgung der Magnetspule 1 ist das die Magnetspule 1 aufnehmende Jochteil 5 mit einer Durchgangsöffnung 13 versehen, durch die ein mit der Magnetspule 1 verbundener elektrischer Kontakt 23 infolge der Anordnung eines Dichtrings flüssigkeitsdicht hindurchgeführt ist.
In der mittig im Magnetkern 25 angeordneten Stufenbohrung 16 ist der Stößel 29 präzise geführt, dessen dem Ventilsitz 8 zugewandtes Ende das Ventilschließglied 14 aufweist. Der vom Ventilsitz 8 abgewandte Mittenabschnitt des Stößels 29 ist innerhalb der Stufenbohrung 16 von einer Druckfeder 17 beaufschlagt, die den Stößel 29 in der geöffneten Ventilgrundstellung positioniert.
Zwischen dem Magnetkern 25 und dem Magnetanker 3 verbleibt der für den Magnetankerhub erforderlicher Axialspalt 2, der ebenso wie der zwischen der Mantelfläche des Magnetankers 3 und dem Vorsprung 33 des Jochteils 5 vorgesehenen Radial spalt 4 während einer elektromagnetischen Erregung von Magnetfeldlinien überbrückt ist.
Der Boden des patronenförmigen Ventilgehäuses 6 ist vom Druckmittelkanal 9 sowie die Ventilsitzhülse 26 ist vom Druckmittelkanal 10 durchdrungen, an deren Ventilsitz 8 das Ventilschließglied 14 elektromagnetisch betätigt anlegbar ist.
Auch das Ventilgehäuse 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 Ventilgehäuses 6 in einem Ventilblock 11 das gegenüber dem Ventilgehäuse 6 weichere Material des Ventilblocks 11 plastisch verdrängt ist.
Durch die aus der 1 ersichtliche Lagerung des Stößels 29 in der Führung 20 des Endabschnitts 7 ergibt sich unter Einhaltung eines minimalen Radialspalts 4 eine optimierte Magnetfeldwirkung bei vorteilhaft großer Radialspaltlänge zwischen dem Magnetanker 3 und dem Jochblech 5.
Die Abdichtung des Ventilgehäuses 6 in der Ventilaufnahmebohrung 18 des Ventilblocks 11 übernimmt in vorliegendem Ausführungsbeispiel eine am unteren Ende des Ventilgehäuses 6 befestigte Ventilsitzplatte 27, deren abgekröpfter Bund an der Ventilaufnahmebohrung 18 radial dichtet. Bei Wunsch oder Bedarf kann ebenso ein zwischen der Ventilsitzplatte 27 und der Ventilaufnahmebohrung 18 positionierter elastomerer Dichtring einen Kurzschlussstrom der radial und axial in die Ventilaufnahmebohrung 18 einmündenden beiden Ventilanschlüsse 24 verhindern.
Zwischen der Ventilsitzplatte 27 und einem darin eingepressten Plattenfilter 31 befindet ein Rückschlagventil 22, das differenzdruckabhängig eine Bypassöffnung in der Ventilsitzplatte 27 freigibt, sodass unabhängig von der offenen Stellung des Ventilschließgliedes 14 eine Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen 24 möglich ist.
Das vorgestellte Elektromagnetventil kommt bevorzugt in einem schlupfgeregelten Kfz-Bremssystem zur Anwendung, wozu der nur abschnittsweise abgebildete Ventilblock 11 eine Vielzahl von Ventilaufnahmebohrungen 18 aufweist, die in mehreren Reihen zur Aufnahme des stromlos geschlossenen Elektromagnetventils in den Ventilblock 11 eingelassen sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders kompaktes Bremsgerät, dessen Ventilblock 11 aufgrund der geringen Bauhöhe der abgebildeten Elektromagnetventile insgesamt sehr flach baut. Im Zusammenspiel mit einem stromabwärts zu jeder Radbremse angeordneten weiteren Elektromagnetventil lässt sich mittels einer geeigneten Steuerelektronik im Schlupfregelfall den Bremsdruckauf- und den Bremsdruckabbau in der Radbremse regeln.
Zusammenfassend ergibt sich durch die vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Merkmale ein Elektromagnetventil mit besonders kleinen magnetischen Verlusten, da der Magnetanker 3 unmittelbar vom Jochteil 5 begrenzt und über die Führung 20 im Endabschnitt 7 präzise gelagert ist, wodurch sich der Radialspalt 4 auf ein Minimum beschränken lässt.
Da das Jochteil 5 an seinem vom Ventilgehäuse 6 abgewandten Endabschnitt 7 geschlossen ausgebildet ist, ergibt sich ein besonders druckfestes, hydraulisch beaufschlagbares Jochgehäuse, dessen Endabschnitt 7 eine ideale Anordnung zur End lagerung des Magnetankers 3 in der Führung 20 ermöglicht.
Wie aus 1 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: Jochteil
6: Ventilgehäuse
7: Endabschnitt
8: Ventilsitz
9: Druckmittelkanal
10: Druckmittelkanal
11: Ventilblock
12: Ringnut
13: Durchgangsöffnung
14: Ventilschließglied
15: Anschlagfläche
16: Stufenbohrung
17: Druckfeder
18: Ventilaufnahmebohrung
19: Filterelement
20: Führung
21: Schweißnaht
22: Rückschlagventil
23: Kontakt
24: Ventilanschluss
25: Magnetkern
26: Ventilsitzhülse
27: Ventilsitzplatte
28: Ausnehmung
29: Stößel
30: Plattenfilter
31: Absatz
32: Stufe
33: Vorsprung

Claims

Elektromagnetventil, welches zum Verbinden oder Trennen von Druckmittelkanälen in einem Ventilgehäuse ein mit einem Magnetanker zusammenwirkendes Ventilschließglied aufnimmt, das auf einen Ventilsitz im Ventilgehäuse gerichtet ist, mit einer Magnetspule zur Betätigung des Magnetankers in Richtung auf einen Magnetkern, die außen von einem hülsenförmigen Jochteil umgeben ist, das mit einem Endabschnitt am Ventilgehäuse anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochteil (5) an seinem vom Ventilgehäuse (6) abgewandten weiteren Endabschnitt (7) geschlossen ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Jochteil (5) eine kappenförmige Kontur aufweist, dessen geschlossener, den Magnetfluss leitender Endabschnitt (7) eine Anschlagfläche (15) für den Magnetanker (3) oder für ein mit dem Magnetanker (3) verbundenes, nicht magnetisches Bauteil bildet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch einen Stößel (29) gebildet ist, dessen vom geschlossenen Endabschnitt (7) abgewandtes Ende das Ventilschließglied (14) aufweist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Endabschnitt (7) eine Führung (20) aufweist, in der das dem Endabschnitt (7) zugewandte Ende des Stößels (29) geführt ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Endabschnitt (7) abgewandte Bereich des Stößels (29) in einer Stufenbohrung (16) geführt ist, die den Magnetkern (25) im Ventilgehäuse (6) durchdringt.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Endabschnitt (7) zugewandte Stirnfläche des Magnetankers (3) eine großflächige Ausnehmung (28) aufweist, wodurch der Abstand des Magnetankers (3) zum magnetischen Endabschnitt (7) ein Maximum beträgt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (28) becken- oder trichterförmig gestaltet ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (29) zur Distanzierung der zum Endabschnitt (7) nächst gelegenen, die Ausnehmung (28) linien- oder punktförmig begrenzenden Magnetankerstirnfläche einen Absatz (31) aufweist, der sich in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung an der Anschlagfläche (15) des Endabschnitts (7) abstützt.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (29) vorzugsweise als Drehteil ausgeführt ist, das aus einem austenitischen Werkstoff besteht.