DE102011004350A1

DE102011004350A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102011004350A1
Application number: DE201110004350
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit zwei Ventilschließkörpern (7, 8), dessen zweiter Ventilschließkörper (2) zur Reduzierung des Bauaufwands unmittelbar zwischen dem Magnetanker (4) und dem Ventilgehäuse (3) angeordnet ist, wozu der zweite Ventilschließkörper (2) die Kontur eines topfförmigen Kolbens aufweist

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 014 100 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die in koaxialer Anordnung im Ventilgehäuse einen ersten als auch einen zweiten Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermögen. Der zweite Ventilschließkörper befindet sich unterhalb des ersten Ventilschließkörpers in einer Führungshülse angeordnet, die innerhalb des Ventilgehäuses fixiert ist. Zwischen dem zweiten Ventilschließkörper und einem an der Führungshülse angeordneten Anschlag ist eine Feder eingespannt, die den zweiten Ventilschließkörper in Richtung des ersten Ventilschließkörpers beaufschlagt. Diese Anordnung führt zu einer unerwünschten Baulänge mit entsprechendem Materialaufwand und dem Erfordernis zur Verwendung einer Führungshülse.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig und kleinbauend auszuführen und derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor.
Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht eines Elektromagnetventils im Längsschnitt, mit einer unmittelbaren Führung des zweiten Ventilschließkörpers im Ventilgehäuse.
2 eine vergrößerte Teilansicht einer Abwandlung des aus 1 bekannten Elektromagnetventils, dessen erster Ventilschließkörper teleskopartig im Magnetanker aufgenommen ist,
3 der in 1, 2 abgebildete zweite Ventilschließkörper in einer Perspektivdarstellung.
Die 1 zeigt in einer erheblichen Vergrößerung ein Elektromagnetventil im Längsschnitt mit einem mehrteiligen, im unteren Gehäusebereich im Tiefziehverfahren dünnwandig ausgeführten Ventilgehäuse 3, das einen Haltekragen aufweist, der durch spanlose Umformung hergestellt und mittels einer Verstemmung in einem massiven mittleren Gehäuseabschnitt 21 fixiert ist. An dem als Kaltschlagteil hergestellten massiven Gehäuseabschnitt 21 schließt sich eine dünnwandige Hülse 22 an, die von einem Stopfen 20 verschlossen ist. Auch der Stopfen 20 besteht aus einem kostengünstigen und hinreichend präzise gefertigten Kaltschlagteil, das mit der Hülse 22 am Außenumfang laserverschweißt ist. Unterhalb des Stopfens 20 befindet sich ein Magnetanker 4, der aus einem Rund- oder Mehrkantprofil durch Kaltschlagen bzw. Fließpressen gleichfalls sehr kostengünstig hergestellt ist. Der Magnetanker 4 verschließt unter der Wirkung einer Rückstellfeder 14 in der Ventilgrundstellung mit dem im Fortsatz des Magnetankers 4 angeordneten ersten Ventilschließkörper 1 einen in einem zweiten Ventilschließkörper 2 angeordneten ersten Ventildurchlass 13. Der zweite Ventilschließkörper 2 ist als topfförmiger, dünnwandiger Ventilkolben ausgeführt, der unter der Wirkung einer den zweiten Ventilschließkörper 2 vom ersten Ventilsitz 16 anhebenden Feder 12 beaufschlagt ist.
Infolge der Wirkung der Rückstellfeder 14 auf den ersten Ventilschließkörper 1 verschließt in der abbildungsgemäßen Ventilgrundstellung der zweite Ventilschließkörper 2 einen im unteren Ende des Ventilgehäuses 3 im zweiten Ventilsitz 23 vorgesehenen zweiten Ventildurchlass 15, dessen abhängig vom hydraulischen Differenzdruck freischaltbarer Durchlassquerschnitt erheblich größer ist als der elektromagnetisch freischaltbare Öffnungsquerschnitt am ersten Ventildurchlass 13.
Seitlich in das tiefgezogene Ventilgehäuse 3 mündet auf der Höhe des ersten Ventilschließkörpers 1 ein Druckmitteleinlasskanal 8 ein. Unterhalb des zweiten Ventilschließkörpers 2 befindet sich der in dem Druckmittelauslasskanal 9 angeordnete zweite Ventildurchlass 15. Der als Horizontalkanal im Ventilgehäuse 3 dargestellte Druckmitteleinlasskanal 8 setzt sich über eine im zweiten Ventilschließkörper 2 ausgestanzten Durchlass 7 in den Innenraum des topfförmigen Ventilschließkörpers 2 fort, so dass einlassseitiges Druckmittel nach Passieren eines Ringfilters 24 auf kürzestem Weg in den zweiten Ventilschließkörper 2 und dem darin angeordneten ersten Ventilschließkörper 1 gelangt.
Die Feder 12 befindet sich vorteilhaft außerhalb des den Druckmitteleinlasskanal 8 mit dem Druckmittelauslasskanal 9 verbindbaren Strömungswegs.
Der zweite Ventildurchlass 15 ist zur mechanischen Entlastung des Ventilgehäuses 3 in einem scheibenförmigen Ventilsitz 23 vorgesehen, der an der Innenwand des Ventilgehäuses 3 mittels Presssitz gehalten ist.
Die Erfindung sieht vor, dass der zweite Ventilschließkörper 2 abschnittweise zwischen dem Magnetanker 4 und dem Ventilgehäuse 3 angeordnet ist, wozu der zweite Ventilschließkörper 2 die Kontur eines topfförmigen Kolbens aufweist. Durch diese Anordnung und Ausführung des zweiten Ventilschließkörpers 2 ergibt sich mit geringstem Bauraumbedarf eine besonders kompakte Ventilkonstruktion, die durch die schlanke, tiefgezogene Kontur des Kolbens den Magnetanker 4 abschnittsweise und den ersten Ventilschließkörper 1 vollständig im Innenraum des zweiten Ventilschließkörpers 2 integriert, wobei uneingeschränkte Voraussetzungen zur unmittelbaren präzisen Führung des zweiten Ventilschließkörpers 2 im Ventilgehäuse 1 gegeben sind. Der zweite Ventilschließkörper 2 ist daher abschnittweise mit seinem Außenumfang entlang der Wand des Ventilgehäuses 3 unmittelbar geführt, während der Magnetanker 4 abschnittweise entlang seinem Außenumfang im zweiten Ventilschließkörper 2 aufgenommen und geführt ist.
Der zweite Ventilschließkörper 2 weist zur kleinflächigen Führung entlang der Wand des Ventilgehäuses 3 einen radial nach außen gerichteten Bund 5 auf, der an einem dem Magnetanker 4 zugewandten offenen Ende des zweiten Ventilschließkörpers 2 angeordnet ist, in das der Magnetanker 4 etwa zur Hälfte eintaucht. Der Bund 5 kontaktiert zur Führung des zweiten Ventilschließkörpers 2 den Innenumfang des Ventilgehäuses 3 möglichst kleinflächig, indem der Bund 5 mit mehreren Ausnehmungen 6 versehen ist, die vorteilhaft einen einfachen hydraulischen Druckausgleich zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Ventilgehäuses 3 ermöglichen. Zum Zwecke einer präzisen Führung im Ventilgehäuse 3 weist der zweite Ventilschließkörper 2 einen weiteren Kontaktabschnitt auf, wozu der zweite Ventilschließkörper 2 in einem Axialabstand zum Bund 5 abschnittsweise mit seiner Mantelfläche den Innenumfang des Ventilgehäuses 3 kontaktiert.
Der Bund 5 hat außer der zuvor erwähnten Führungs- und Druckausgleichsfunktion eine Abstützfunktion für die Feder 12, die zwischen einer unterhalb der Feder 12 im Ventilgehäuse 3 ausgebildeten Stufe 25 und dem darüber befindlichen Bund 5 eingespannt ist, um den zweiten Ventilschließkörper 2 in der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagen zu können.
Ferner weist der zweite Ventilschließkörper 2 oberhalb und unterhalb der am Innenumfang des Ventilgehäuses 2 anliegenden Mantelfläche mehrere Durchlässe 7 für das Druckmittel auf, die eine Evakuierung, eine Befüllung der Ventilhohlräume als auch einen Druckausgleich im Ventilgehäuse 3 begünstigen. Durch die auf Höhe des ersten Ventilschließkörpers 1 über die Mantelfläche des zweiten Ventilschließkörpers 2 verteilt angeordneten Durchlässe 7 wird außerdem eine einfache Druckmittelverbindung zwischen dem Innenraum des zweiten Ventilschließkörpers 2 und dem im Ventilgehäuse 3 vorgesehenen Druckmitteleinlass- und/oder Druckmittelauslasskanal 8, 9 ermöglicht.
Eine abschnittsweise Führung des Magnetankers 4 im zweiten Ventilschließkörper 2 erfolgt gemäß der 1 entweder unmittelbar über mehrere Führungsnasen 10, die über den schlanken Mantelabschnitt des Magnetankers 4 verteilt sind, oder aber gemäß der 2 mittelbar über eine am Umfang des Magnetankers 4 fixierte Mitnehmerhülse 11, in welcher der erste Ventilschließkörper 1 am unteren Ende des Magnetankers 4 axial beweglich aufgenommen ist.
In der 2 ist der Magnetanker 4 relativ zum ersten Ventilschließkörper 1 teleskopartig bewegbar ausgeführt, so dass vorteilhaft eine elektromagnetische Betätigung des Magnetankers 4 gewährleistet ist, die nicht von der hydraulischen Schließkraft beeinträchtigt wird, die den ersten Ventilschließkörper 1 entgegengesetzt zum Öffnungshub des Magnetankers 4 beaufschlagt. Der erste Ventilschließkörper 1 ist daher in der einfachsten Ausführung über die Mitnehmerhülse 11 mit dem Magnetanker 4 spielbehaftet gekoppelt.
Um nach einem anfänglichen Teilhub des Magnetankers 4 den ersten Ventilschließkörper 1 vom ersten Ventilsitz anheben zu können, befindet sich am Magnetanker 4 die Mitnehmerhülse 11, die den ersten Ventilschließkörper 1 in gewissen Grenzen relativ beweglich am Magnetanker 4 hält. Die Mitnehmerhülse 11 weist eine ringscheibenförmige Anschlagschulter 18 auf, durch deren Öffnung sich der erste Ventilschließkörper 1 mit seinem Stößelabschnitt in Richtung auf den ersten Ventilsitz 16 im zweiten Ventilschließkörper 2 erstreckt. Zwischen der Anschlagschulter 18 und einem am Stößelabschnitt vorgesehenen Anschlag 17 ist ein überbrückbarer Abstand vorgesehen, um eine Relativbewegung zwischen dem Magnetanker 4 und dem ersten Ventilschließkörper 1 zu gewährleisten. Hierdurch hält zu Beginn des Magnetankerhubs der erste Ventilschließkörper 1 den ersten Durchlass 13 im zweiten Ventilschließkörper 2 zunächst verschlossen.
Die Mitnehmerhülse 11 besteht aus einem im Tiefziehverfahren hergestellten Dünnblech, das kraft- und/oder formschlüssig mit dem Magnetanker 4 verbunden ist und dessen am Umfang des Magnetankers 4 horizontal überstehender Rand 19 anstelle der aus 1 bekannten Führungsnasen 10 die Innenwand des zweiten Ventilschließkörpers 2 kontaktiert, um die Zentrierung und Führung des Magnetankers 4 im zweiten Ventilschließkörper 2 zu ermöglichen.
Aus der 3 geht in einer Perspektivdarstellung der zweite Ventilschließkörper 2 hervor, der als topfförmiger Kolben durch Tiefziehen und Härten von Dünnblech hergestellt ist. Die in der Mantelfläche des zweiten Ventilschließkörpers 2 vorgesehenen Durchlässe 7 sind oberhalb und unterhalb der zur Führung des Ventilschließkörpers 2 im Ventilgehäuse 3 vorgesehene Mantelfläche gleichförmig verteilt eingestanzt, während der erste Ventildurchlass 13 unmittelbar im trichterförmigen Boden des topfförmigen Kolbens durch Stanzen hergestellt ist. Auch die entlang dem Bund 5 vorgesehenen Ausnehmungen 6 sind gestanzt, u. a. mit dem Vorteil, dass der Bund 5 möglichst kleinflächig die Innenwand des zweiten Ventilschließkörpers 2 kontaktiert, sodass während der elektromagnetischen Erregung der auf den zweiten Ventilschließkörper 2 übertragene Magnetfluss vernachlässigbar gering ist, womit das Ventilschaltverhalten nicht durch Streueinflüsse des Magnetfeldes beeinträchtigt wird.
Beschreibung der Funktionsweise des Elektromagnetventils anhand der 2:
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung nehmen infolge der Schließkraft der Rückstellfeder 14, deren Federkraft größer dimensioniert ist als die Kraft der entgegengesetzt wirkenden Feder 12, beide Ventilschließkörper 1, 2 ihre Ventilschließstellungen ein.
Unter der Voraussetzung, dass gleiche hydraulische Drücke im Druckmitteleinlass- und auslasskanal 8, 9 vorherrschen, legt der Magnetanker 4 bei elektromagnetischer Erregung bis zum Anliegen am Magnetkern (Stopfen 20) einen Hub zurück, der dem maximalen Hub des zweiten Ventilschließkörpers 2 entspricht. Da die Wirkung der Rückstellfeder 14 auf die Ventilschließkörper 1, 2 in der elektromagnetischen Erregung aufgehoben ist, bewegen sich beide aneinander anliegende Ventilschließkörper 1, 2 infolge der Wirkung der Feder 12 synchron zur Magnetankerbewegung, sodass der maximale Querschnitt am Ventildurchlass 6 sofort nach elektromagnetischer Erregung freigegeben wird.
Ist aber der Druck im Druckmitteleinlasskanal 8 größer als der Hydraulikdruck im Druckmittelauslasskanal 9, vermindert sich die Wirkung der Feder 12 auf den zweiten Ventilschließkörper 2 um den aus der hydraulischen Beaufschlagung des zweiten Ventilschließkörpers 2 resultierenden Kraftbetrag. Dementsprechend vermindert bzw. eliminiert sich auch die Rückwirkung der Feder 12 auf den ersten Ventilschließkörper 1, der zusätzlich zur Kraftwirkung der Rückstellfeder 14 unter der Wirkung der hydraulischen Druckdifferenz im Schließsinn beaufschlagt wird.
Erfolgt unter den dargelegten Gegebenheiten nunmehr eine elektromagnetisch initiierte Hubbewegung des Magnetankers 4, so legt der Magnetanker 4 unter Kompression der Rückstellfeder 14 zunächst bis zur Mitnahme des ersten Ventilschließkörpers 1 durch die Mitnehmerhülse 11 einen Teilhub zurück. Während diesem Teilhub verharrt somit der erste, hydraulisch nicht druckausgeglichene Ventilschließkörper 1 unter der Wirkung des hydraulischen Drucks in der abgebildeten Schließstellung am zweiten Ventilschließkörper 2. In dem Moment, wenn infolge der Relativbewegung des Magnetankers 4 gegenüber dem ersten Ventilschließkörper 1 die Anschlagschulter 18 der Mitnehmerhülse 11 den am ersten Ventilschließkörper 1 ausgebildeten Anschlag 17 berührt, ist der Abstand des Magnetankers 4 vom Magnetkern (Stopfen 20) bereits um den Teilhub auf ein Minimum reduziert, sodass vorteilhaft nur eine geringe elektromagnetische Erregung erforderlich ist, um zum Abheben des ersten Ventilschließkörpers 1 vom ersten Ventildurchlass 13 den verbliebenen minimalen Luftspalt zwischen Magnetkern und Magnetanker 4 zu überbrücken.
Somit wird der erste Ventilschließkörper 1 erst kurz bevor der Magnetanker 4 den Magnetkern (Stopfen 20) erreicht, über die Mitnehmerhülse 11 angehoben, wodurch sich der erste Ventilschließkörper 1 vom zweiten Ventilschließkörper 2 entfernt und den blendenförmigen ersten Ventildurchlass 13 freigibt. Damit ist auf verhältnismäßig einfache Weise die Voraussetzung geschaffen, dass auch der zweite Ventilschließkörper 2 durch die Feder 12 unterstützt den drosselfreien großen Querschnitt im zweiten Ventildurchlass 15 zu öffnen vermag.
Bezugszeichenliste

1: Ventilschließkörper
2: Ventilschließkörper
3: Ventilgehäuse
4: Magnetanker
5: Bund
6: Ausnehmung
7: Durchlass
8: Druckmitteleinlasskanal
9: Druckmittelauslasskanal
10: Führungsnase
11: Mitnehmerhülse
12: Feder
13: Ventildurchlass
14: Rückstellfeder
15: Ventildurchlass
16: Ventilsitz
17: Anschlag
18: Anschlagschulter
19: Rand
20: Stopfen
21: Gehäuseabschnitt
22: Hülse
23: Ventilsitz
24: Ringfilter
25: Stufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005014100 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die in koaxialer Anordnung im Ventilgehäuse einen ersten als auch einen zweiten Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermögen, mit einem Magnetanker, der mit dem ersten Ventilschließkörper eine eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, die unter der Wirkung einer Rückstellfeder am zweiten Ventilschließkörper anlegbar ist, mit einem Magnetkern im Ventilgehäuse, an dem sich ein von der Baugruppe abgewandtes Federende der Rückstellfeder abstützt, mit einem in das Ventilgehäuse einmündenden Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, wobei der erste Ventilschließkörper abhängig von der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule den im zweiten Ventilschließkörper gelegenen ersten Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, dessen Durchlassquerschnitt kleiner ist als der durch den zweiten Ventilschließkörper im Ventilgehäuse zu öffnende zweite Ventildurchlass, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) direkt zwischen dem Magnetanker (4) und dem Ventilgehäuse (3) angeordnet ist, wozu der zweite Ventilschließkörper (2) die Kontur eines topfförmigen Kolbens aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) abschnittweise entlang seinem Außenumfang entlang der Wand des Ventilgehäuses (3) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (4) abschnittweise entlang seinem Außenumfang im zweiten Ventilschließkörper (2) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) zur Abstützung an der Wand des Ventilgehäuses (3) einen radial nach außen gerichteten Bund (5) an einem dem Magnetanker (4) zugewandten offenen Ende des zweiten Ventilschließkörpers (2) aufweist, in das der Magnetanker (4) abschnittweise eintaucht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (5) den Innenumfang des Ventilgehäuses (3) zur Führung kontaktiert, wobei zwecks hydraulischen Druckausgleichs der Bund (5) mit mehreren Ausnehmungen (6) versehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) zum Zwecke seiner präzisen Führung im Ventilgehäuse (3) einen weiteren Kontaktabschnitt aufweist, wozu der zweite Ventilschließkörper (2) in einem Axialabstand zum Bund (5) abschnittsweise mit seiner Mantelfläche den Innenumfang des Ventilgehäuses (3) kontaktiert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) oberhalb und unterhalb der am Innenumfang des Ventilgehäuses (2) anliegenden Mantelfläche mehrere Durchlässe (7) aufweist, die einerseits eine Evakuierung und einen Druckausgleich im Ventilgehäuse (3) begünstigen, andererseits eine einfache Druckmittelverbindung zwischen dem Innenraum des zweiten Ventilschließkörpers (2) und dem im Ventilgehäuse (3) vorgesehenen Druckmitteleinlass- und/oder Druckmittelauslasskanal (8, 9) ermöglichen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine abschnittsweise Führung des Magnetankers (4) im zweiten Ventilschließkörper (2) entweder unmittelbar über mehrere Führungsnasen (10) am Magnetanker (4) oder mittelbar über eine am Umfang des Magnetankers (4) fixierte Mitnehmerhülse (11) erfolgt, in welcher der erste Ventilschließkörper (1) am unteren Ende des Magnetankers (4) axial beweglich aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bund (5) und einer Stufe im Ventilgehäuse (3) eine Feder (12) angeordnet ist, welche den zweiten Ventilschließkörper (2) in der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (2) durch Tiefziehen und Härten von Dünnblech hergestellt ist, und dass im zweiten Ventilschließkörper (2) die Durchlässe (7) als auch der erste Ventildurchlass (13) gestanzt sind.