-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft ein Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs
1.
-
Ein
herkömmliches
Magnetventil, insbesondere für
ein Hydraulikaggregat, welches beispielsweise in einem Antiblockiersystem
(ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR-System) oder einem
elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System)
eingesetzt wird, ist in 1 dargestellt. Wie aus 1 ersichtlich
ist, umfasst das herkömmliche
stromlosoffene Magnetventil 1 eine Magnetbaugruppe 2 zur
Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 3, einen
Wicklungsträger 4,
eine Spulenwicklung 5 und eine Abdeckscheibe 6 umfasst,
und eine Ventilpatrone 10, die eine Kapsel 11,
einen Ventileinsatz 12, der beispielsweise als Kaltschlagteil
ausgeführt
ist, einen Anker 13 mit einem Stößel 14 und eine Rückstellfeder 15 umfasst. Die
Magnetbaugruppe 2 erzeugt eine Magnetkraft, die den längsbeweglichen
Anker 13 mit dem Stößel 14 entgegen
der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den
Ventileinsatz 12 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 4 gewickelte
Spulenwicklung 5 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische
Anschlüsse 7 ansteuerbar
ist. Der Ventileinsatz 12 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die
Abdeckscheibe 6 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen
Luftspalt 8 in Richtung Anker 13. Durch Bestromung
der Spulenwicklung 5 über
die elektrischen Anschlüsse 7 und den
dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 13 entgegen
der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den
Ventileinsatz 12 bewegt. Zudem nimmt der Ventileinsatz 12 einen
präzisen
Ventilkörper 16 auf,
der einen Hauptventilsitz 17 umfasst, in welchen der Stößel 14 über ein
als Dichtkalotte ausgeführtes
erstes Schließelement 14.1 dichtend
eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 1 umzusetzen.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist in den
beispielsweise als Stahlteil ausgeführten Ventilkörper 16 ein aus Kunststoff
gefertigtes Ventilunterteil 20 gesteckt, das einen Ventilsitz 21 eines
Rückschlagventils
aufweist, das eine richtungsorientierte Durchflussfunktion ausführt. Das
Ventilunterteil 20 übernimmt
sowohl die Führung
eines zweiten Schließelements 22 für das Rückschlagventil,
als auch die Abdichtung 24 zum Fluidaggregat 60 in
dem das Magnetventil 1 verstemmt ist. Der Hub des zweiten
Schließelements 22 wird
durch eine Hubbegrenzung 23 bzw. Anlage begrenzt, die in
das Ventilunterteil 20 gesteckt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Magnetventil
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass ein Ventileinsatz als Ventileinsatzhülse ausgeführt ist,
in die eine Ventilhülse
eingeschoben ist, die einen Hauptventilsitz umfasst. Die Ventileinsatzhülse und
die Ventilhülse können in
vorteilhafter Weise mit Hilfe der kostengünstigen Tiefziehtechnik hergestellt
werden, wobei der eigentliche Ventilsitz durch einen Umformvorgang,
vorzugsweise durch Prägen,
in das Tiefziehteil eingebracht werden kann. Die Ventileinsatzhülse und die
Ventilhülse
mit dem Hauptventilsitz sind Teil einer Ventilpatrone des erfindungsgemäßen Magnetventils,
die beispielsweise zudem eine Kapsel, die mit der Ventileinsatzhülse verbunden
ist, und einem innerhalb der Kapsel beweglich angeordneten Anker umfasst,
der einen Stößel mit
einem ersten Schließelement
umfasst. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Magnetventil eine Magnetbaugruppe,
die eine Magnetkraft erzeugt, die den Anker in Richtung Ventileinsatzhülse bewegt,
wodurch das erste Schließelement
dichtend in den Hauptventilsitz eintaucht und diesen schließt.
-
Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch
1 angegebenen Magnetventils möglich.
-
Besonders
vorteilhaft ist, dass die Ventilhülse als Tiefziehteil ausgeführt ist,
in das der Hauptventilsitz und ein Rückschlagventilsitz durch einen
Umformvorgang, vorzugsweise durch Prägen, eingebracht sind. Alternativ
kann die Ventilhülse
als unten geöffnetes
Tiefziehteil ausgeführt
sein, in das ein Ventilkörper
eingeschoben ist, in dem der Hauptventilsitz und ein Rückschlagventilsitz
angeordnet sind. Als weiterer Alternative kann ein erster Filter
den Rückschlagventilsitz
umfassen. Zum Öffnen
und Schließen
des Rückschlagventilsitzes
ist beispielsweise ein zweites Schließelement vorhanden, das vorzugs weise
als Dichtkugel ausgeführt
ist und in Abhängigkeit
von der Fließrichtung
eines Volumenstroms den Rückschlagventilsitz
schließt
oder öffnet. Der
Hub des zweiten Schließelements
kann beispielsweise vom ersten Filter begrenzt werden.
-
In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils,
drückt
ein erster Volumenstrom das zweite Schließelement dichtend in den Rückschlagventilsitz,
wobei der erste Volumenstrom vom ersten Schließelement geregelt ist, das
mit dem Hauptventilsitz zusammenwirkt. Ein zweiter Volumenstrom,
der im Bezug auf den ersten Volumenstrom in die entgegengesetzte
Richtung fließt,
drückt
das zweite Schließelement
aus dem Rückschlagventilsitz
und öffnet
den Rückschlagventilsitz.
-
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist an die
Ventilhülse
ein Abstützsegment
angeformt, auf dem sich eine Rückstellfeder
abstützt,
gegen deren Kraft der Anker in Richtung Ventileinsatzhülse bewegbar
ist. Dadurch kann die Rückstellfeder
außerhalb
des Strömungsbereichs
im oberen Bereich der Ventileinsatzhülse angeordnet werden. Zudem
kann die Ventilpatrone über
einen an die Ventileinsatzhülse
angeformten Verstemmflansch an einem Verstemmbereich in einem Fluidaggregat
verstemmt werden, wobei die Ventilhülse oder der erste Filter über eine
Pressung gegen das Fluidaggregat abdichten und eine Trennung der
Fluidkreise bewirken.
-
Vorteilhafte,
nachfolgend beschiriebene Ausführungsformen
der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte,
herkömmliche
Ausführungsbeispiel
sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen
gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, welche gleiche
bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils.
-
2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Ventilpatrone eines erfindungsgemäßen Magnetventils.
-
3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Ventilpatrone eines erfindungsgemäßen Magnetventils.
-
4 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Ventilpatrone eines erfindungsgemäßen Magnetventils.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie
aus 2 ersichtlich ist, umfasst ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Ventilpatrone 30 für ein erfindungsgemäßes Magnetventil,
beispielsweise für
ein stromlosoffenes Magnetventil, eine Kapsel 31, eine
als Tiefziehteil ausgeführte
Ventileinsatzhülse 32,
einen Anker 33 mit einem Stößel 34 und einem ersten
Schließelement 34.1,
eine Rückstellfeder 35 und
eine Ventilhülse 40 mit
einem Hauptventilsitz 41 und einem Rückschlagventilsitz 42.
Die Ventilhülse 40 ist
beispielsweise ebenfalls als Tiefziehteil ausgeführt, in das der Hauptventilsitz 41 und
der Rückschlagventilsitz 42 durch
einen Umformvorgang, vorzugsweise durch Prägen, eingebracht sind. Die
Kapsel 31, in welcher der Anker 33 längsbeweglich
geführt
ist, ist auf die Ventileinsatzhülse 32 aufgeschoben
und durch eine Dichtschweißung 39,
beispielsweise durch eine Laserschweißnaht, an der Ventileinsatzhülse 32 befestigt.
Die Dichtschweißung 39 dient
zudem zur Abdichtung nach außen.
Der Anker 33 wird durch eine von einer nicht dargestellten
Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft und einen über einen Luftspalt 38 geführten Magnetfluss
gegen die Kraft der Rückstelifeder 35,
die sich auf einem an die Ventilhülse 40 angeformten
Abstützsegment 45 abstützt, axial
gegen eine Polfläche 37 der
Ventileinsatzhülse 32 gezogen.
Durch diese Bewegung wird das als erstes Schließelement 34.1 ausgeführte Ende
des Stößels 34 in
den Hauptventilsitz 41 der Ventilhülse 40 geschoben,
so dass ein erster Volumenstrom 70, der von unten gegen
das beispielsweise als Dichtkalotte ausgeführte erste Schließelement 34.1 drückt, geregelt
werden kann. Die Rückstelifeder 35 hält den Hauptventilsitz 41 im
stromlosen Zustand geöffnet.
-
Um
eine größere Durchströmflache
zu erzielen, ist ein Rückschlagventil
mit dem Rückschlagventilsitz 42 in
der Ventilhülse 40 angebracht,
der von einem zweiten Schließelement 43,
das beispielsweise als Dichtkugel ausgeführt ist, in Abhängigkeit
von der Fließrichtung
des Volumenstroms geöffnet
und geschlossen werden kann. Somit führt das Rückschlagventil eine richtungsorientierte
Durchflussfunktion aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schließt das zweite
Schließelement 43 den
Rückschlagventilsitz 42,
wenn der erste Volumenstrom 70 vorliegt, und öffnet den
Rückschlagventilsitz 42,
wenn ein zweiter Volumenstrom 71 vorliegt, der eine Fließrichtung
aufweist, die der Fließrichtung
des ersten Volumenstroms 70 entgegengesetzt ist. Zudem
wird der Hub des zweiten Schließelements 43 durch
einen unterhalb des Rückschlagventilsitzes 42 angeordneten ersten
Filter 50 begrenzt, der beispielsweise als Flachfilter
ausgeführt
ist und zudem die Lage des zweiten Schließelements 43 fixiert.
Der als Flachfilter ausgeführte
erste Filter filtert den ersten Volumenstromes 70 und ein
beispielsweise als Radialfilter ausgeführter zweiter Filter 51 filtert
den zweiten Volumenstrom 71.
-
Wie
weiter aus 2 ersichtlich ist, ist die Ventilpatrone 30 des
erfindungsgemäßen Magnetventils über einen
an die Ventileinsatzhülse 32 angeformten
Verstemmflansch 36 an einem Verstemmbereich 61 im
Fluidaggregat 60 verstemmt, wobei die Ventilhülse 40 über eine
Pressung 44 gegen das Fluidaggregat 60 abdichtet
und dadurch eine Trennung der Fluidkreise ausführt.
-
Wie
aus 3 ersichtlich ist, umfasst ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Ventilpatrone 130 für ein erfindungsgemäßes Magnetventil
analog zum ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 eine
Kapsel 131, eine als Tiefziehteil ausgeführte Ventileinsatzhülse 132,
einen Anker 133 mit einem Stößel 134 und einem
ersten Schließelement 134.1,
eine Rückstellfeder 135 und
eine Ventilhülse 140.
Die Ventilhülse 140 ist
im Unterschied zur Ventilhülse 40 des
ersten Ausführungsbeispiels
als unten offenes Tiefziehteil ausgeführt, in das ein Ventilkörper 180 mit
einem Hauptventilsitz 181 und einem Rückschlagventilsitz 182 eingeschoben
ist. Der Ventilkörper 180 mit
dem Hauptventilsitz 181 und dem Rückschlagventilsitz 182 kann
beispielsweise als Stanzteil bzw. Prägeteil ausgeführt werden.
Die Kapsel 131, in der der Anker 133 längsbeweglich
geführt
ist, ist auf die Ventileinsatzhülse 132 aufgeschoben
und durch eine Dichtschweißung 139,
beispielsweise durch eine Laserschweißnaht, an der Ventileinsatzhülse 132 befestigt, wobei
die Dichtschweißung 139 zusätzlich nach
außen
abdichtet. Der Anker 133 wird durch eine von einer nicht
dargestellten Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft und einen über einen
Luftspalt 138 geführten
Magnetfluss gegen die Kraft der Rückstellfeder 135,
die sich auf einem an die Ventilhülse 140 angeformten
Abstützsegment 145 abstützt, axial
gegen eine Polfläche 137 der
Ventileinsatzhülse 132 gezogen.
Durch diese Bewegung wird das als erstes Schließelement 134.1 ausgeführte Ende
des Stößels 134 in
den Hauptventilsitz 181 des Ventilkörpers 180 geschoben,
so dass ein erster Volumenstrom 170, der von unten gegen
das beispielsweise als Dichtkalotte ausgeführte erste Schließelement 134.1 drückt, geregelt
werden kann. Die Rückstellfeder 135 hält den Hauptventilsitz 181 im
stromlosen Zustand geöffnet.
-
Um
eine größere Durchströmflache
zu erzielen, ist ein Rückschlagventil
mit dem Rückschlagventilsitz 182 am
Ventilkörper 180 angebracht,
der von einem zweiten Schließelement 183,
das beispielsweise als Dichtkugel ausgeführt ist, in Abhängigkeit von
der Fließrichtung
des Volumenstroms geöffnet und
geschlossen werden kann. Somit führt
das Rückschlagventil
eine richtungsorientierte Durchflussfunktion aus. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel schließt das zweite
Schließelement 183 den
Rückschlagventilsitz 182,
wenn der erste Volumenstrom 170 vorliegt, und öffnet den
Rückschlagventilsitz 182, wenn
ein zweiter Volumenstrom 171 vorliegt, der eine Fließrichtung
aufweist, die der Fließrichtung
des ersten Volumenstroms 170 entgegengesetzt ist. Zudem werden
durch einen unterhalb des Rückschlagventilsitzes 182 angeordneten
ersten Filter 150 der Hub des zweiten Schließelements 183 begrenzt
und die Lage des zweiten Schließelements 183 fixiert.
Der zweite Filter 150 ist beispielsweise als Flachfilter
ausgeführt
und ebenfalls in die unten offene Ventilhülse 140 eingeschoben.
Der als Flachfilter ausgeführte erste
Filter 150 filtert den ersten Volumenstromes 170 und
ein beispielsweise als Radialfilter ausgeführter zweiter Filter 151 filtert
den zweiten Volumenstrom 171.
-
Wie
weiter aus 3 ersichtlich ist, ist die Ventilpatrone 130 des
erfindungsgemäßen Magnetventils über einen
an die Ventileinsatzhülse 132 angeformten
Verstemmflansch 136 an einem Verstemmbereich 161 im
Fluidaggregat 160 verstemmt, wobei die Ventilhülse 140 über eine
Pressung 144 gegen das Fluidaggregat 160 abdichtet
und dadurch eine Trennung der Fluidkreise ausführt.
-
Wie
aus 4 ersichtlich ist, umfasst ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Ventilpatrone 230 für ein erfindungsgemäßes Magnetventil
analog zum ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 bzw. 3 eine
Kapsel 231, eine als Tiefziehteil ausgeführte Ventileinsatzhülse 232,
einen Anker 233 mit einem Stößel 234 und einem
ersten Schließelement 234.1,
eine Rückstellfeder 235 und
eine Ventilhülse 240.
Die Ventilhülse 240 ist
ebenfalls als Tiefziehteil ausgeführt und umfasst im Unterschied zur
Ventilhülse 40 des
ersten Ausführungsbeispiels und
zur Ventilhülse 140 des
zweiten Ausführungsbeispiels
nur einen Hauptventilsitz 241, der durch einen Umformvorgang,
vorzugsweise durch Prägen,
in die Ventilhülse 240 eingebracht
ist, während
ein Rückschlagventilsitz 252 in
einem ersten Filter 250 angeordnet ist, der auf die Ventilhülse 240 aufgeschoben ist.
Die Kapsel 231, in welcher der Anker 233 längsbeweglich
geführt
ist, ist auf die Ventileinsatzhülse 232 aufgeschoben
und durch eine Dichtschweißung 239,
beispielsweise durch eine Laserschweißnaht, an der Ventileinsatzhülse 232 befestigt.
Die Dichtschwei ßung 239 dient
zudem zur Abdichtung nach außen.
Der Anker 233 wird durch eine von einer nicht dargestellten
Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft und einen über einen Luftspalt 238 geführten Magnetfluss
gegen die Kraft der Rückstellfeder 235, die
sich auf einem an die Ventilhülse 240 angeformten
Abstützsegment 245 abstützt, axial
gegen eine Polfläche 237 der
Ventileinsatzhülse 232 gezogen. Durch
diese Bewegung wird das als erstes Schließelement 234.1 ausgeführte Ende
des Stößels 234 in den
Hauptventilsitz 241 der Ventilhülse 240 geschoben,
so dass ein erster Volumenstrom 270, der von unten gegen
das beispielsweise als Dichtkalotte ausgeführte erste Schließelement 234.1 drückt, geregelt werden
kann. Die Rückstellfeder 235 hält den Hauptventilsitz 241 im
stromlosen Zustand geöffnet.
-
Um
eine größere Durchströmflache
zu erzielen, ist ein Rückschlagventil
mit dem Rückschlagventilsitz 252 im
ersten Filter 250 angeordnet, der auf die Ventilhülse 240 aufgeschoben
ist. Der Rückschlagventilsitz 252 kann
von einem zweiten Schließelement 253,
das beispielsweise als Dichtkugel ausgeführt ist, in Abhängigkeit
von der Fließrichtung
des Volumenstroms geöffnet
und geschlossen werden. Somit fuhrt das Rückschlagventil eine richtungsorientierte
Durchflussfunktion aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schließt das zweite
Schließelement 253 den
Rückschlagventilsitz 252,
wenn der erste Volumenstrom 270 vorliegt, und öffnet den
Rückschlagventilsitz 252,
wenn ein zweiter Volumenstrom 271 vorliegt, der eine Fließrichtung
aufweist, die der Fließrichtung
des ersten Volumenstroms 270 entgegengesetzt ist. Zudem
wird der Hub des zweiten Schließelements 253 innerhalb
des ersten Filters 250 begrenzt. Der erste Filter 250 kann
beispielsweise als Flachfilter ausgeführt werden und die Lage des
zweiten Schließelements 253 fixieren.
Der als Flachfilter ausgeführte
erste Filter 250 filtert den ersten Volumenstrom 270 und
ein beispielsweise als Radialfilter ausgeführter zweiter Filter 251 filtert
den zweiten Volumenstrom 271.
-
Wie
weiter aus 4 ersichtlich ist, ist die Ventilpatrone 230 des
erfindungsgemäßen Magnetventils über einen
an der Ventileinsatzhülse 232 angeformten
Verstemmflansch 236 an einem Verstemmbereich 261 im
Fluidaggregat 260 verstemmt, wobei der auf die Ventilhülse 240 aufgeschobene erste
Filter 250 über
eine Pressung 254 gegen das Fluidaggregat 260 abdichtet
und dadurch eine Trennung der Fluidkreise ausführt.
-
Die
nicht dargestellte Magnetbaugruppe, welche die Magnetkraft und den
Magnetfluss erzeugt, um den Anker 33, 133, 233 im
jeweiligen Ausführungsbeispiel
der Ventilpatrone 30, 130, 230 bei Bestromung
gegen die Polfläche 37, 137, 237 der Ventileinsatzhülse 32, 132, 232 zu
bewegen, kann analog zu der in 1 dargestellten
Magnetbaugruppe 2 ausgeführt sein, und einen Gehäusemantel 3, einen
Wicklungsträger 4,
eine Spulenwicklung 5 und eine Abdeckscheibe 6 umfassen,
wobei die auf den Wicklungsträger 4 gewickelte
Spulenwicklung 5 eine elektrische Spule bildet, die über elektrische
Anschlüsse 7 ansteuerbar
ist.
-
Das
erfindungsgemäße Magnetventil
weist in vorteilhafter Weise eine geringere Anzahl von Bauteilen
auf, die im Gegensatz zu Kunststoffteilen weniger anfällig gegen
Temperatur- und Feuchteschwankungen sind und keine Quellneigung
aufweisen. So kann in die erfindungsgemäße Ventilhülse sowohl der Hauptventilsitz,
als auch der Rückschlagventilsitz geprägt werden.
Zudem können
durch die Ventileinsatzhülse
und die Ventilhülse
des erfindungsgemäßen Magnetventils,
die als Tiefziehteile ausführt
sind, kostengünstiges
Präzisionsteile
zur Verfügung
gestellt werden, die aufwendige Dreh- bzw. Kaltschlagteile ersetzen
können.
-
Das
erfindungsgemäße Magnetventil
kann beispielsweise in Fluidbaugruppen verwendet werden, die in
einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem
(ASR-System) oder einem elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System)
eingesetzt werden.