DE102011087895A1

DE102011087895A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102011087895A1
Application number: DE102011087895A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einer an der Mantelfläche eines Magnetankers (1) angebrachten Ventilklappe (4), die abhängig von der Hubrichtung des Magnetankers (1) eine Abbremsung des Magnetankers (1) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 102 52 231 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art bekannt geworden, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließglied beweglich geführt ist, mit einem das Ventilschließglied betätigenden Magnetanker, der in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Erregung einer am Ventilgehäuse angebrachte Ventilspule eine Hubbewegung in Richtung eines im Ventilgehäuse angeordneten Magnetkerns vollzieht, sowie mit einer Rückstellfeder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung den Magnetanker in einem definierten Axialabstand vom Magnetkern positioniert. Infolge der binären Schaltweise des Ventils kommt es zu unerwünschten Schaltgeräuschen.
Es ist nunmehr die Aufgabe der Erfindung, das Schaltgeräusch des Elektromagnetventils zu reduzieren.
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 nachfolgend aus den Unteransprüchen sowie aus mehreren Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 eine Vergrößerung der erfindungswesentlichen Einzelheiten eines Elektromagnetventils im Längsschnitt in der elektromagnetisch erregten Magnetankeranschlagstellung am Magnetkern, mit einer am Umfang des Magnetankers als Strömungspfad ausgebildeten Längsnut, wobei zur Herstellung eines definierten hydraulisch durchströmbaren und absperrbaren Verbindung in die Längsnut eine Ventilklappe eingesetzt ist,
2 das Elektromagnetventil nach 1 mit dem Magnetanker in einer vom Magnetkern entfernten Position,
3 eine Draufsicht auf die diametral an einem Haltering angeordneten Ventilklappen,
4 eine Perspektivansicht des Magnetankers mit Blickrichtung auf die Unterseite einer am Magnetanker fixierten Ventilklappe.
In den 1 bis 4 ist eine zweckmäßige Anwendung der Erfindung für ein elektromagnetisch nicht erregtes, in Grundstellung geschlossenes Elektromagnetventil gezeigt, dessen Ventilgehäuse 3 beispielhaft in Patronenbauweise ausgeführt ist. Das in den 1 und 2 abschnittsweise abgebildete Oberteil des Ventilgehäuses 3 ist als dünnwandige Ventilhülse gestaltet, in welcher ein zylinderförmiger Magnetanker 1 entlang seinem Führungsbund 11 präzise und reibungsminimiert geführt ist. Oberhalb des Magnetankers 1 befindet sich ein stopfenförmiger Magnetkern 7, der das Ventilgehäuse 3 verschließt. Der Magnetanker 1 nimmt innerhalb seiner Stufenbohrung eine Rückstellfeder 9 mit linearem Kennlinienverlauf auf, die sich als Schraubendruckfeder mit ihrem aus dem Magnetanker 1 hervorstehenden Windungsende in Richtung der Stirnfläche des Magnetkerns 7 erstreckt und dort abstützt.
Die 1 zeigt den Magnetanker 1 in der elektromagnetisch erregten Anschlagstellung am Magnetkern 7, wodurch das Elektromagnetventil seine geöffnete Schaltstellung einnimmt, während nach 2 der Magnetanker 1 im elektromagnetisch nicht erregten Zustand unter der Wirkung der Rückstellfeder 9 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ventilschließglied den Durchlass eines im Ventilgehäuse 3 fixierten Ventilsitzkörpers verschließt, sodass in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung die Druckmittelverbindung unterbrochen ist.
Durch eine auf dem Ventilgehäuse 3 angebrachte Ventilspule lässt sich auf an sich bekannte Weise elektromagnetisch erregt der Magnetanker 1 in Richtung auf den Magnetkern 7 bewegen, damit zur Herstellung einer Druckmittelverbindung das Ventilschließglied vom Ventilsitzkörper abgehoben werden kann.
Bezugnehmend auf die 1 ist zu erwähnen, dass zur Vermeidung eines störenden Magnetankeranschlaggeräuschs kurz vor der Kontaktierung des Magnetkerns 7 das zwischen dem Magnetanker 1 und dem Magnetkern 7 befindliche Druckmittel nur gedrosselt aus einem Zwischenraum 10 entlang der Mantelfläche des Magnetankers 1 über einen sich radial nach außen verengenden Axialsspalt und vorbei an einer nach unten umgeklappten Ventilklappe 4 axial nach unten in Richtung des vom Ventilschließglied freigegebenen Ventilsitzkörpers entweichen kann, bevor die in 1 abgebildete Kontaktierung des Magnetkerns 7 durch den Magnetanker 1 zustande kommt.
Der Zwischenraum 10 ist zwischen der Stirnfläche des Magnetkerns 7 und der planen Stirnfläche des am Magnetanker 1 ausgebildeten Führungsbunds 11 vorgesehen, aus dem in Abhängigkeit der Schaltstellung der Ventilklappe 4 Druckmittel über die Längsnut 6 entlang der Mantelfläche des Magnetankers 1 verdrängbar ist. Der Zwischenraum 10 ist zur Ausbildung des sich radial nach außen verengenden Axialspalts vorteilhaft in Richtung des Magnetkerns 7 gewölbt, wozu die dem Magnetanker 1 zugewandte Stirnfläche des Magnetkerns 7 im Wesentlichen konkav gestaltet ist. Der Zwischenraum 10 übernimmt somit die Funktion eines Dämpfungsraums, aus dem Druckmittel mit zunehmender Annäherung des Magnetankers 1 an den Magnetkern gedrosselt verdrängt wird.
Die Ventilklappe 4 ist an der Mantelfläche des Magnetankers 1 axial beweglich fixiert, die abhängig von der Hubrichtung des Magnetankers 1 einen zwischen dem Magnetanker 1 und dem Ventilgehäuse 3 vorgesehenen Strömungspfad freigibt oder verschließt. Besonders strömungsoptimiert ist die Ventilklappe 4 innerhalb der am Umfang des Magnetankers 1 ausgebildeten Längsnut 6 angeordnet, die ein wesentlicher Bestandteil des Strömungspfades ist.
Zur Fixierung der Ventilklappe 4 am Magnetanker 1 dient ein Haltering 8, der in einer am Umfang des Magnetankers 1 umlaufenden Ringnut 2 eingesetzt ist, in die sich auch eine als Verdrehsicherung für die Ventilklappe 4 in der Längsnut 6 vorgesehene Vertiefung erstreckt. Der Haltering 8 ist zur einfachen Montage am Magnetanker 1 elastisch dehnbar gestaltet. Ebenso ist die Ventilklappe 4 zur Funktionsvereinfachung abhängig von der Hubrichtung des Magnetankers 1 elastisch umklappbar ausgeführt, sodass der elastische Haltering 8 und die elastische Ventilklappe 4 vorzugsweise einstückig aus einem Elastomer hergestellt sind.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Elektromagnetventils beschrieben.
Während einer in Richtung des Magnetkerns 7 initiierten elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 1 ist die Ventilklappe 4 gemäß der 1 zur ungehinderten, drosselfreien Durchströmung der Längsnut 6 unter hydraulischer Beaufschlagung durch das vom Magnetanker 1 aus dem Zwischenraum 10 verdrängte Druckmittel von der unteren Stirnfläche des Führungsbundes 11 abgehoben sowie in Verdrängungsrichtung umgeklappt, wodurch Druckmittel über die von der Ventilklappe 4 freigegebene Längsnut 6 aus dem Zwischenraum 10 zunächst über einen großen Axialspalt A ungedrosselt entweicht, sodass sich der Magnetanker 1 in gewünschter Schnelligkeit zunächst ungebremst in Richtung des Magnetkerns 7 bewegen kann. Erst kurz vor dem Anlegen des Magnetankers 1 an den Magnetkern 7 erfolgt während der elektromagnetischen Magnetankerbetätigung eine Abbremsung des Magnetankers 1 zum Zwecke der Anschlagdämpfung, indem das Druckmittel aus dem Zwischenraum 10 über den sich zwischen der Stirnfläche des Magnetkerns 7 und der Stirnfläche des Führungsbunds 11 in Radialrichtung nach außen verengenden Axialspalt A in Richtung der von der Ventilklappe 4 freigegebenen Längsnut 6 gedrosselt entweicht, bis der Magnetanker 1 abbildungsgemäß am Magnetkern 7 anliegt.
Nach dem Anlegen des Magnetankers 1 am Magnetkern 7 ist die Verdrängung von Druckmittel aus dem Zwischenraum 10 in Richtung der Ventilklappe 4 beendet, sodass die Ventilklappe 4 mangels hydraulischer Beaufschlagung infolge ihrer elastomeren Eigenvorspannkraft in Ihre horizontale Ursprungslage zurückfedert, sich an der Stirnfläche des Führungsbunds 11 abstützt und somit den Strömungspfad über die Längsnut 6 selbsttätig versperrt.
Sobald sich der Magnetanker 1 nach der Beendigung der elektromagnetischen Betätigung gemäß der 2 unter der Wirkung der Rückstellfeder 9 vom Magnetkern 7 entfernt, versperrt die sich an der Stirnfläche des Führungsbunds 11 abstützende Ventilklappe 4 unverändert den Strömungspfad in der Längsnut 6, sodass der Magnetanker 1 infolge der hydraulisch gedrosselten Verdrängung von Druckmittel über den zwischen dem Magnetanker 1 und dem Ventilgehäuse 3 verbliebenen minimalen Ringspalt in Richtung des Zwischenraums 10 hydraulisch gebremst wird.
Gemäß der 2 verharrt in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung, in der das Ventilschließglied den Durchlass am Ventilsitzkörper verschließt, der Magnetanker 1 nach erfolgter Abbremsung und Anlage des Ventilschließkörpers am Ventilsitzkörper in einem definierten Axialabstand vom Magnetkern 7, so dass der Magnetanker 1 vom Magnetkern 7 durch den Zwischenraum 10 getrennt ist, der ebenso wie der gesamte Innenraum des Ventilgehäuses 3 infolge des als Hydraulikventil konzipierten Elektromagnetventils blasenfrei mit Druckmittel befüllt ist.
Wie aus den 1, 2 deutlich zu erkennen ist, werden die beiden Stirnflächen jeder Ventilklappe 4 während des Magnetankerhubs entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Magnetankers 1 hydraulisch jeweils von dem innerhalb des Ventilgehäuses 3 zu verdrängenden Druckmittel beaufschlagt.
Wie besonders deutlich aus der 3 zu erkennen ist, sind in diametraler bzw. spiegelsymmetrischer Anordnung zwei Ventilklappen 4 an dem elastomeren Haltering 8 ausgebildet, die zur präzisen Positionierung mit den zwei, sich radial nach innen erstreckenden, nasenförmigen Vorsprüngen 5 versehen sind, um einen formschlüssigen Eingriff in den dazugehörigen diametralen Längsnuten 6 des Magnetankers 1 zu gewährleisten. Durch die diametrale bzw. spiegelsymmetrische Anordnung der Ventilklappen 4 und der Längsnuten 6 ergibt sich eine gleichmäßige Kräfteverteilung am Magnetanker 1, sodass dieser widerstandsarm betätigbar ist.
Schließlich zeigt die Perspektivansicht nach 4 am Magnetanker 1 eine der zwei diametralen Längsnuten 6 mit der nasenförmigen Vertiefung zur Aufnahme des an der Ventilklappe 4 angebrachten Vorsprungs 5, um die Ventilklappe 4 präzise in der Längsnut 6 zu positionieren. Die Ventilklappe 4 befindet sich hierdurch beiderseits der Längsnut 6 in einer gewissen Überdeckung mit der Stirnfläche des Führungsbunds 11, an dem sich die Ventilklappe 4 zu Abdichtzwecken abstützt.
Bezugszeichenliste

1: Magnetanker
2: Ringnut
3: Ventilgehäuse
4: Ventilklappe
5: Vorsprung
6: Längsnut
7: Magnetkern
8: Haltering
9: Rückstellfeder
10: Zwischenraum
11: Führungsbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10252231 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für Kraftfahrzeug-Radschlupfregelsysteme, mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließglied beweglich geführt ist, mit einem Magnetanker zur Betätigung des Ventilschließgliedes, der in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Erregung einer am Ventilgehäuse angebrachte Ventilspule eine Hubbewegung in Richtung eines im Ventilgehäuse angeordneten Magnetkerns vollzieht, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche des Magnetankers (1) eine Ventilklappe (4) angebracht ist, die abhängig von der Hubrichtung des Magnetankers (1) einen zwischen dem Magnetanker (1) und dem Ventilgehäuse (3) vorgesehenen Strömungspfad freigibt oder verschließt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe (4) innerhalb einer am Umfang des Magnetankers (1) ausgebildeten Längsnut (6) angeordnet ist, die ein Bestandteil des Strömungspfades ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe (4) zur formschlüssigen Fixierung einen radialen, in die Längsnut (6) gerichteten Vorsprung (5) aufweist, der sich in eine in der Längsnut (6) eingeformte Vertiefung erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappe (4) ein Bestandteil eines Halterings (8) ist, der in einer am Umfang des Magnetankers (1) umlaufenden Ringnut (2) eingesetzt ist, in die sich die Vertiefung der Längsnut (6) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (8) elastisch dehnbar und die Ventilklappe (4) abhängig von der Hubrichtung des Magnetankers (1) elastisch umklappbar ausgeführt ist, wozu der Haltering (8) und die Ventilklappe (4) vorzugsweise einstückig aus einem Elastomer hergestellt sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ventilklappe (4) in ihrer den Strömungspfad sperrenden Grundstellung an der Stirnfläche eines am Umfang des Magnetankers (1) ausgebildeten Führungsbunds (11) abstützt, welcher mit seiner von der Ringnut (2) abgewandten Stirnseite an der Stirnfläche des Magnetkerns (7) anlegbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnfläche des Magnetkerns (7) und der Stirnfläche des am Magnetanker (1) ausgebildeten Führungsbunds (11) ein Zwischenraum (10) vorgesehen ist, aus dem in Abhängigkeit der Schaltstellung der Ventilklappe (4) Druckmittel über die Längsnut (6) entlang der Mantelfläche des Magnetankers (1) verdrängbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (10) zur Ausbildung eines Dämpfungsraum in Richtung des Magnetkerns (7) gewölbt ausgebildet ist, wozu die dem Magnetanker (1) zugewandte Stirnfläche des Magnetkerns (7) konkav gestaltet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während einer in Richtung des Magnetkerns (7) initiierten elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers (1) die Ventilklappe (4) zur ungehinderten Durchströmung der Längsnut (6) unter hydraulischer Beaufschlagung durch das vom Magnetanker (1) aus dem Zwischenraum (10) verdrängte Druckmittel von der Stirnfläche des Führungsbundes (11) abgehoben sowie in Verdrängungsrichtung umgeklappt ist, wodurch Druckmittel über die von der Ventilklappe (4) freigegebene Längsnut (6) aus dem Zwischenraum (10) ungedrosselt entweicht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anlegen des Magnetankers (1) an den Magnetkern (7) zur Abbremsung des Magnetankers (1) während einer elektromagnetischen Magnetankerbetätigung das Druckmittel aus dem Zwischenraum (10) über einen sich zwischen der Stirnfläche des Magnetkerns (7) und der Stirnfläche des Führungsbunds () in Radialrichtung nach außen verengenden Strömungsquerschnitt (A) in Richtung der von der Ventilklappe (4) freigegebenen Längsnut (6) gedrosselt entweicht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anlegen des Magnetankers (1) am Magnetkern (7) die Verdrängung von Druckmittel aus dem Zwischenraum (10) in Richtung der Ventilklappe (4) beendet ist, sodass die Ventilklappe (4) infolge ihrer elastomeren Eigenvorspannkraft den Strömungspfad über die Längsnut (6) selbsttätig versperrt, wodurch sich der Magnetanker (1) nach der Beendigung der elektromagnetischen Betätigung unter der Wirkung einer Rückstellfeder (9) vom Magnetkern (7) hydraulisch gebremst entfernt.