DE102007042717A1

DE102007042717A1 - Rückschlagventil für ein Magnetventil und zugehöriges Magnetventil

Info

Publication number: DE102007042717A1
Application number: DE200710042717
Authority: DE
Inventors: Sezgin Acar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2009033843A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für ein Magnetventil mit einem beweglichen Dichtelement (25) und einem am Rand einer Durchgangsbohrung (24.1) angeordneten Ventilsitz (24.2) zur Durchführung einer richtungsorientierten Durchfluss- und Dichtfunktion und ein zugehöriges Magnetventil. Erfindungsgemäß umfasst der Ventilsitz (24.2) eine elastische umlaufende Dichtlippe (24.4), gegen die das Dichtelement (25) zur Ausführung der Dichtfunktion gedrückt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für ein Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges Magnetventil.
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 Magnetventil 1, das beispielsweise als stromlos offenes Regelventil ausgeführt ist, eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 2.1, einen Wicklungsträger 2.2, eine Spulenwicklung 2.3 und eine Abdeckscheibe 2.4 umfasst, und eine Ventilpatrone 5, die eine Kapsel 5.1, einen mit der Kapsel 5.1 über eine Dichtschweißung 4 verbundenen Ventileinsatz 10, einen Anker 6 mit einem Stößel 7 und eine Rückstellfeder 8 umfasst. Die Magnetbaugruppe 2 erzeugt durch eine Bestromung der Spulenwicklung 2.3 über elektrischen Anschlüsse 2.5 eine Magnetkraft, die den längsbeweglichen Anker 6 mit dem Stößel 7, der ein Schließelement 7.1 mit einem Hauptdichtelement 7.2 umfasst, entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 gegen den Ventileinsatz 10 bewegt. Der Ventileinsatz 10 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Abdeckscheibe 2.4 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt 3 in Richtung Anker 6.
Zudem nimmt der Ventileinsatz 10 den so genannten Ventilkörper 11 auf, der einen Hauptventilsitz 11.1 umfasst, in welchen das als Dichtkalotte ausgeführte Hauptdichtelement 7.2 dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 1 umzusetzen. Zur Verstemmung mit einem Fluidblock ist an den Ventileinsatz 10 ein Verstemmflansch 9 angeformt. Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliche Magnetventil 1 ein exzentrisch zur Ventilhauptachse 1.1 in einem Bypass 14.1 zum Hauptventil angeordnetes Rückschlagventil 12, das eine richtungsorientierte Durchfluss- und Dichtfunktion ausführt. Das bedeutet, dass das Rückschlagventil 12 durch eine erste Fluidströmungsrichtung geschlossen wird, und durch eine zur ersten Fluidströmungsrichtung entgegengesetzte Fluidströmungsrichtung in der Durchgangsbohrung 14.1 geöffnet wird. Als wesentliche Teile umfasst das Rückschlagventil 12 des herkömmlichen Magnetventils 1 ein bewegliches Dichtelement 15, einen in einem Ventilbauelement 14 angeordneten Ventilsitz 14.2 und eine Hubbegrenzung bzw. Anlage, die hier von einem Flachfilter 13 gebildet wird, um den maximalen Hub des beweglichen Dichtelements 15 zu begrenzen.
Wie aus der Detaildarstellung gemäß 2 ersichtlich ist, weist das exzentrisch zu der Ventilhauptachse 1.1 positionierte Rückschlagventil 12 in der Regel eine Kugel-Hohlkegel-Form auf, d. h. das Dichtelement 15 ist als Kugel ausgeführt und der im Ventilbauelement 14 angeordnete Ventilsitz 14.2 weist eine Hohlkegelform auf. Das als Kunststoffeinsatz ausgeführte Ventilbauelement 14 bildet das Ventilunterteil und dient zusätzlich zur Abdichtung zu einem umgebenden Fluidblock, zur Abdichtung zum Ventilkörper 10 und zur Aufnahme eines Ringfilters und des Flachfilters 13. Das als Kugel ausgeführte Dichtelement 15 wird durch die Fluidströmung mitgenommen und ein Dichtbereich 15.1 des Dichtelements 15 wird in den als Hohlkegel ausgeführten Ventilsitz 14.2 gedrückt. Mit zunehmendem Systemdruck, beispielsweise bei Betätigung eines Bremspedals oder bei einem aktiven Druckaufbau in einem Antiblockiersystem (ABS) oder in einem elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System), wird das Dichtelement 15 stärker in den Ventilsitz 14.2 gepresst und dichtet mit dem Dichtbereich 15.1 im Ventilsitz 14.1 ab und hält mit zunehmender Druckdifferenz immer dichter. In öffnender Richtung wird das Dichtelement 15 durch die Fluidströmung gegen die Anlage 13.1 gelegt und das Fluid kann frei durch die Durchgangsbohrung 14.1 strömen.
Wie aus der Detaildarstellung gemäß 3 ersichtlich ist, kann für erhöhte Dichtheitsanforderungen bezüglich Niederdruckleckage eine aufwändige Sonderkonstruktion des Dichtelements 15' verwendet werden, das als Dichtkegel ausgeführt ist, wobei ein Dichtbereich 15.1' des Dichtelements 15' als ein auf den Dichtkegel aufgesetzter O-Ring ausgeführt ist. Das als Dichtkegel ausgeführte Dichtelement 15' wird durch die Fluidströmung mitgenommen und der als O-Ring ausgeführte Dichtbereich 15.1' wird auch bei niedrigen Systemdrücken in den als Hohlkegel ausgeführten Ventilsitz 14.2' gedrückt.
Mit zunehmendem Systemdruck wird das Dichtelement 15' stärker in den Ventilsitz 14.2' gepresst und dichtet mit dem als O-Ring ausgeführten Dichtbereich 15.1' im Ventilsitz 14.2' ab und hält mit zunehmender Druckdifferenz immer dichter. In öffnender Richtung wird das Dichtelement 15' durch die Fluidströmung gegen die Anlage 13.1' gelegt und das Fluid kann frei durch die Durchgangsbohrung 14.1' strömen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Ventilsitz, der am Rand einer Durchgangsbohrung angeordnet ist, eine elastische umlaufende Dichtlippe umfasst, gegen die ein bewegliches Dichtelement zur Ausführung einer Dichtfunktion gedrückt wird. Die erfindungsgemäße elastische umlaufende Dichtlippe erfüllt bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau in vorteilhafter Weise erhöhte Leckageanforderungen bei niedrigen Systemdrücken, die sonst nur von aufwändigen Sonderkonstruktionen erfüllt werden können. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil kann generell bei allen baugleichen Magnetventiltypen eingesetzt werden, wodurch in vorteilhafter Weise das Gleichteileprinzip umgesetzt werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Magnetventil umfasst neben dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil eine Magnetbaugruppe und eine Ventilpatrone, die einen innerhalb einer Kapsel beweglich geführten Anker, einen Ventileinsatz, einen innerhalb des Ventileinsatzes beweglich geführten Stößel, der ein Schließelement mit einem Hauptdichtelement aufweist, und einen Ventilkörper mit einem Hauptventilsitz umfasst. Zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass ist ein Hauptventil angeordnet, welches das mit dem Schließelement verbundene Hauptdichtelement und den im Ventilkörper angeordneten Hauptventilsitz aufweist, wobei eine von der Magnetbaugruppe erzeugte Magnetkraft den Anker und den Stößel bewegt, wobei das Hauptdichtelement zur Ausführung einer Dichtfunktion dichtend in den Hauptventilsitz eintaucht. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil ist in einem Bypass zum Hauptventil angeordnet und führt eine richtungsorientierte Durchfluss- und Dichtfunktion aus.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Rückschlagventils möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass zur Ausbildung der Dichtlippe ein Hinterschnitt in den Ventilsitz eingebracht ist, der eine als Dichtlippe wirkende Wandstärke zur Durchgangsbohrung vorgibt. Somit kann die erfindungsgemäße Dichtlippe durch eine kleine konstruktive Änderung des Ventilsitzes einfach und kostengünstig umgesetzt werden. Indem der Ventilsitz des Rückschlagventils mit einem Hinterschnitt versehen wird, kann die als Dichtlippe ausgeführte ausgedünnte Wand bei Druckbeaufschlagung nachgeben und sich an das Dichtelement anschmiegen. Der Hinterschnitt ist beispielsweise als umlaufende Ringnut ausgeführt. Zudem kann die Elastizität der umlaufenden Dichtlippe durch die Tiefe des Hinterschnitts und/oder durch die Positionierung des Hinterschnitts am Ventilsitz vorgegeben werden.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist der Ventilsitz als Hohlkegel ausgeführt, in den der Hinterschnitt in einem vorgegebenen Abstand zu einer Durchgangsbohrung eingebracht ist, die durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil geschlossen oder für den Fluiddurchfluss freigegeben wird. Das korrespondierende Dichtelement ist beispielsweise als Kugel ausgeführt, die zur Ausführung der Dichtfunktion mit einem Dichtbereich an der elastischen umlaufenden Dichtlippe anliegt und abdichtet. Zur Ausführung der Durchflussfunktion liegt das als Kugel ausgeführte Dichtelement an einer Anlage an, und der Ventilsitz ist freigegeben. Die Anlage ist entgegengesetzt zum Ventilsitz angeordnet und begrenzt den maximalen Hub des Rückschlagventils.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Details aus 1 gemäß einer ersten bekannten Ausführungsform.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Details aus 1 gemäß einer zweiten bekannten Ausführungsform.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Details aus 1 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Details aus 4.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus 4 und 5 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil 22 für ein Magnetventil zur Durchführung einer richtungsorientierten Durchfluss- und Dichtfunktion ein bewegliches Dichtelement 25 und einen am Rand einer Durchgangsbohrung 24.1 angeordneten Ventilsitz 24.2, die beide Teil eines Ventilbauteils 24 sind. Das beispielsweise als Kunststoffeinsatz ausgeführte Ventilbauelement 24 bildet das Ventilunterteil eines zugehörigen Magnetventils und dient zusätzlich zur Abdichtung zu einem umgebenden Fluidblock, zur Abdichtung zu einem nicht dargestellten Ventilkörper und zur Aufnahme eines Flachfilters 23.
Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist der Ventilsitz 24.2 als Hohlkegel ausgeführt, in den in einem vorgegebenen Abstand zur Durchgangsbohrung 24.1 ein Hinterschnitt 24.3 eingebracht ist, der beispielsweise als umlaufende Ringnut ausgeführt ist. Durch den in den Ventilsitz 24.2 eingebrachten Hinterschnitt 24.3 wird eine als elastische umlaufende Dichtlippe 24.4 wirkende Wandstärke zur Durchgangsbohrung 24.1 ausgebildet, gegen die das Dichtelement 25 zur Ausführung der Dichtfunktion gedrückt wird. Die Elastizität der umlaufenden Dichtlippe 24.4 kann beispielsweise durch die Tiefe des Hinterschnitts 24.3 und/oder durch die Positionierung des Hinterschnitts 24.3 am Ventilsitz 24.2 vorgegeben werden.
Im dargestellten Aufführungsbeispiel ist das Dichtelement 25 beispielsweise als Kugel ausgeführt, die zur Ausführung der Dichtfunktion mit einem Dichtbereich 25.1 an der elastischen umlaufenden Dichtlippe 24.4 anliegt und abdichtet. Zur Ausführung der Durchflussfunktion liegt das als Kugel ausgeführte Dichtelement 25 an einer Anlage 23.1 an und gibt den Ventilsitz 24.2 frei. Die Anlage 23.1 begrenzt den maximalen Hub des beweglichen Dichtelements 25 des Rückschlagventils 22 und ist entgegengesetzt zum Ventilsitz 24.2 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anlage 23.1 als Teil des Flachfilters 23 ausgeführt.
Die beschriebene beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 22, das auch für niedrige Druckdifferenzen geeignet ist, ist ähnlich einfach und kostengünstig aufgebaut wie das herkömmliche Rückschlagventil 12 gemäß 2, das nur für höhere Druckdifferenzen geeignet ist und eine Kugel-Hohlkegel-Form aufweist. Indem der als Hohlkegel ausgeführte Ventilsitz 24.2 mit einem Hinterschnitt 24.3 versehen wird, kann bei Druckbeaufschlagung die ausgedünnte. Wand 24.4 nachgeben und sich an das als Kugel ausgeführte Dichtelement 25 anschmiegen. Dadurch entsteht eine Dichtlippenähnliche Funktion des Ventilsitzes 24.2 des Rückschlagventils, wobei eine relativ niedrige Druckdifferenz, die vor und nach dem als Kugel ausgeführten Dichtelement 25 herrscht, das als Kugel ausgeführte Dichtelement 25 gegen die relativ dünne Dichtlippe 24.4 drückt und den Abdichtvorgang unterstützt.
Ein erfindungsgemäßes Magnetventil, welches das erfindungsgemäße Rückschlagventil 22 umfasst, kann analog zu dem herkömmlichen Magnetventil 1 ausgeführt sein, das in 1 dargestellt ist. Somit umfasst das erfindungsgemäße Magnetventil eine Magnetbaugruppe 2 und eine Ventilpatrone 5, die einen innerhalb einer Kapsel 5.1 beweglich geführten Anker 6, einen Ventileinsatz 10, einen innerhalb des Ventileinsatzes 10 beweglich geführten Stößel 7, der ein Schließelement 7.1 mit einem Hauptdichtelement 7.2 aufweist, und einen Ventilkörper 11 mit einem Hauptventilsitz 11.1 umfasst. Zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass ist ein Hauptventil angeordnet, welches das mit dem Schließelement 7.1 verbundene Hauptdichtelement 7.2 und den im Ventilkörper 11 angeordneten Hauptventilsitz 11.1 umfasst. Eine von der Magnetbaugruppe 2 erzeugte Magnetkraft bewegt den Anker 6 und den Stößel 7, wobei das Hauptdichtelement 7.2 zur Ausführung einer Dichtfunktion dichtend in den Hauptventilsitz 12 eintaucht. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil 22 ist anstelle der herkömmlichen Rückschlagventile 12 bzw. 12' gemäß 2 bzw. 3 in einem als Durchgangsbohrung 24.1 ausgeführten Bypass zum Hauptventil angeordnet und führt eine richtungsorientierte Durchfluss- und Dichtfunktion aus.
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit der elastischen umlaufenden Dichtlippe erfüllt bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau in vorteilhafter Weise erhöhte Leckageanforderungen bei niedrigen Systemdrücken, die sonst nur von aufwändigen Son derkonstruktionen erfüllt werden können. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil kann generell bei allen baugleichen Magnetventiltypen eingesetzt werden, wodurch in vorteilhafter Weise das Gleichteileprinzip umgesetzt werden kann.

Claims

Rückschlagventil für ein Magnetventil mit einem beweglichen Dichtelement (25) und einem am Rand einer Durchgangsbohrung (24.1) angeordneten Ventilsitz (24.2) zur Durchführung einer richtungsorientierten Durchfluss- und Dichtfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (24.2) eine elastische umlaufende Dichtlippe (24.4) umfasst, gegen die das Dichtelement (25) zur Ausführung der Dichtfunktion gedrückt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Dichtlippe (24.4) ein Hinterschnitt (24.3) in den Ventilsitz (24.2) eingebracht ist, der eine als Dichtlippe (24.4) wirkende Wandstärke zur Durchgangsbohrung (24.1) vorgibt.
Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschnitt (24.3) als umlaufende Ringnut ausgeführt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität der umlaufenden Dichtlippe (24.4) durch die Tiefe des Hinterschnitts (24.3) und/oder durch die Positionierung des Hinterschnitts (24.3) am Ventilsitz (24.2) vorgebbar ist.
Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (24.2) als Hohlkegel ausgeführt ist, in den der Hinterschnitt (24.3) in einem vorgegebenen Abstand zu einer Durchgangsbohrung (24.1) eingebracht ist.
Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (25) als Dichtkugel ausgeführt ist, die zur Ausführung der Dichtfunktion mit einem Dichtbereich (25.1) an der elastischen umlaufenden Dichtlippe anliegt und abdichtet, wobei das als Dichtkugel ausgeführte Dichtelement (25) zur Ausführung der Durchflussfunktion an einer Anlage (23.1) anliegt und den Ventilsitz (24.2) freigibt, wobei die Anlage (23.1) entgegengesetzt zum Ventilsitz (24.2) angeordnet ist.
Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe (2) und einer Ventilpatrone (5), die einen innerhalb einer Kapsel (5.1) beweglich geführten Anker (6), einen Ventileinsatz (10), einen innerhalb des Ventileinsatzes (10) beweglich geführten Stößel (7), der ein Schließelement (7.1) mit einem Hauptdichtelement (7.2) aufweist, und einen Ventilkörper (11) mit einem Hauptventilsitz (11.1) umfasst, wobei zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass ein Hauptventil angeordnet ist, welches das mit dem Schließelement (7.1) verbundene Hauptdichtelement (7.2) und den im Ventilkörper (11) angeordneten Hauptventilsitz (11.1) umfasst, wobei eine von der Magnetbaugruppe (2) erzeugte Magnetkraft den Anker (6) und den Stößel (7) bewegt, wobei das Hauptdichtelement (7.2) zur Ausführung einer Dichtfunktion dichtend in den Hauptventilsitz (12) eintaucht, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Rückschlagventil (12) in einem Bypass zum Hauptventil angeordnet ist und eine richtungsorientierte Durchfluss- und Dichtfunktion ausführt.