DE102012206282A1

DE102012206282A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102012206282A1
Application number: DE102012206282A
Authority: DE
Inventors: Christian Schulz; Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-11-22
Also published as: WO2012156341A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen Ventilgehäuse zur Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung (11) einen dickwandigen Rohrkörper (4) aufweist, der mit einer dünnwandigen Hülse (1) verbunden ist. Die Erfindung sieht vor, dass sich an die dünnwandige Hülse (1) in der Axialrichtung des Ventilgehäuses ein Filterelement (7) anschließt, das abschnittsweise von der Hülse (1) axial oder radial kontaktiert ist

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 197 39 886 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, dessen Ventilgehäuse zur Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung einen dickwandigen Rohrkörper aufweist, der mit einer dünnwandigen Hülse verbunden ist, wozu die Hülse in eine Öffnung im Rohrkörper eingepresst ist. Diese Maßnahme erfordert die Einhaltung kleiner Fertigungstoleranzen der miteinander zu fügenden Teile, andererseits kann infolge der Pressverbindung nicht ausgeschlossen werden, dass durch die auf dünnwandige Hülse einwirkende Radialkraft eine unerwünschte Verformung und/oder Undichtigkeit infolge einer nachlassenden radialen Reibschlussverbindung zu einer Funktionsbeeinträchtigung führt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass im Falle einer Verwendung eines Filterelements, dieses nur sehr schwierig in der Hülse zu befestigen ist und die Hülse entsprechend an das Filterelement anzupassen ist, damit eine dauerhafte Fixierung des Filterelements in der Hülse zustande kommt.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig 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 und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:
1 ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, mit einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung eines Filterelements am unteren Ende der dünnwandigen Hülse,
2 abweichend von 1 eine zweite erfindungsgemäße Filteranordnung in Form einer verschachtelten Kontaktierung des Filterelements mit einem weiteren Filterelement am Außenumfang der Hülse,
3 eine dritte erfindungsgemäße Filteranordnung, wozu das Filterelement als Einsatzteil abschnittweise in der Hülse aufgenommen und von einem in der Hülse eingepressten Ventilsitzkörper niedergehalten wird.
Jede der 1 bis 3 zeigt ein Elektromagnetventil, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird. Das Elektromagnetventil besteht aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört ein in einem Ventilgehäuse angeordnetes Ventilschließglied 13, das einen Ventildurchlass 18 zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem Magnetanker 14 zur Betätigung des Ventilschließgliedes 13, das im Bereich eines definierten Arbeitshubs relativ beweglich ausgeführt ist, sowie mit einer auf den Magnetanker 14 einwirkenden Rückstellfeder 16, deren vom Magnetanker 14 abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern 15 im Ventilgehäuse abstützt. Ferner befindet sich am Ventilgehäuse eine Magnetspule 21 zur Erregung des Magnetankers 14.
Das Elektromagnetventil ist in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung geschlossen, wozu die oberhalb des Magnetankers 14 angeordnete Rückstellfeder 16 das mit dem Magnetanker 14 verbundene Ventilschließglied 13 auf den Ventilsitz 12 drückt, wodurch der Ventildurchlass 18 im Ventilsitz 12 versperrt ist.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern 15 als Verschlussstopfen in einen austenitischen Gehäuseabschnitt 19 eingepresst, der als dünnwandiges Hülsenteil mit dem Rohrkörper 4 verschweißt ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungsformen des oberen Gehäuseabschnitts 19 möglich, die jedoch nicht erfindungswesentlich sind.
Das Ventilgehäuse weist zur sicheren Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung 11 einen dickwandigen, steifen Rohrkörper 4 auf, der mit einer dünnwandigen Hülse 1 verbunden ist, mit der Besonderheit, dass die dünnwandige Hülse 1 einen radial umlaufenden Bund 2 aufweist, der einen Innenabsatz 3 im Rohrkörper 4 axial kontaktiert, mit der weiteren, erfindungswesentlichen Besonderheit, dass der Rohrkörper 4 in einem radialen Abstand zum Innenabsatz 3 eine Ausnehmung 5 aufweist, wobei der radiale Abstand derart gewählt ist, dass zwischen dem Innenabsatz 3 und der Ausnehmung 5 am Rohrkörper 4 ein plastisch verformbarer Stehkragen 6 vorhanden ist, der in Richtung auf den Bund 2 mittels eines geeigneten Werkzeugs plastisch verformt ist, womit eine unlösbare, flüssigkeitsundurchlässige Verbindung des Rohrkörpers 4 mit der Hülse 1 entsteht.
Zur gezielten Verformung des Stehkragens 6 in Richtung auf den Bund 2 ist die Ausnehmung 5 vorteilhaft als Ringnut ausgebildet, deren Nutweite zur spitz zulaufenden Ausbildung des Stehkragens 6 in Richtung des Nutgrunds stetig abnimmt. Durch diese Gestaltung wird erreicht, dass als Werkzeug ein einfacher Flachstempel verwendet werden kann, der lediglich auf den Stehkragen 6 axial aufgesetzt und niedergedrückt wird. Der Stehkragen 6 hat somit vor der Verformung eine kegelförmige Kontur, die an der Ringfläche des Rohrkörpers 4 durch den Planeinstich einer geeigneten Werkzeugschneide begrenzt ist, die zur präzisen Herstellung der Ausnehmung 5 in der oben erwähnten Form zum Einsatz gelangt.
Ferner weist der Rohrkörper 4 auf der vom Stehkragen 6 abgewandten Stirnseite einen Außenabsatz 8 auf, an dem ein Gegenhalter zur Abstützung einer während der plastischen Verformung des Stehkragens 6 auftretenden Axialkraft angesetzt wird. Zur Zentrierung der Hülse 1 im Rohrkörper 4 ist zwischen dem Bund 2 und dem Innenabsatz 3 ein geringfügiges Radialspiel vorsehen, damit zu Beginn der plastischen Verformung des Stehkragens 6 in Richtung auf den Bund 2 sich die Hülse 1 selbstzentrierend gegenüber dem Rohrkörper 4 am Innenabsatz 3 ausrichten kann. Durch die hiermit vorgestellte Konstruktion ergibt sich mit der plastischen Verformung des Stehkragens 6 auf den Bund 2 eine undurchlässige, reibschlüssige Verbindung zwischen der Hülse 1 und dem Rohrkörper 4, bei der gleichzeitig infolge des Radialspiels eine verblüffend einfache Selbstzentrierung der Hülse 1 gegenüber dem Rohrkörper 4 zustande kommt. Die damit einfach und präzise hergestellte koaxiale Ausrichtung des im Wesentlichen aus der Hülse 1 und dem Rohrkörper 4 bestehenden Ventilgehäuses, trägt gleichzeitig zu einer präzisen Ausrichtung des Ventilsitzes 12 bzw. des Ventilsitzkörpers 27 gegenüber dem Ventilschließglied 13 bei, worauf nachfolgend eingegangen wird.
Die Hülse 1 weist nämlich bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech die Kontur eines Gehäusetopfs auf, dessen Topfboden in den Ausführungsbeispielen nach 1, 2 als Ventilsitz 12 mit dem Ventildurchlass 18 ausgebildet ist, der sich zur einwandfreien und verschleißfreien Ventilfunktion immer möglichst präzise in der Flucht des Ventilschließgliedes 13 befinden soll, das eben als festes Bestandteil des Magnetankers 14 über eine möglichst präzise Führung des Magnetankers 14 innerhalb des Ventilgehäuses koaxial zum Ventilsitz 12 ausgerichtet wird. Gleichzeitig übernimmt der radial nach außen gekröpfte Rand des Gehäusetopfs die Funktion des Bunds 2, der gleichfalls durch Tiefziehen hergestellt ist.
Die Hülse 1 besteht aus einem gehärteten, ferritischen Werkstoff, um den nach 1, 2 im Tiefziehverfahren hergestellten Ventilsitz 12 möglichst verschleißfrei ausführen zu können. Der im Ventilsitz 12 angeordnete Ventildurchlass 18 als auch der in der Wand der Hülse 1 angeordnete Durchlass 17 lässt sich kostengünstig im Stanz- bzw. Prägeverfahren herstellen.
Hingegen ist die Kontur des Rohrkörpers 4 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling hergestellt, der ebenso wie die Hülse 1 zur Magnetkreisoptimierung ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist. Der Rohrkörper 4 weist überdies einen Haltekragen 20 auf, der sich auf Höhe des Stehkragens 6 entlang dem Außenumfang des Rohrkörpers 4 erstreckt, sodass mittels einer Außenverstemmung des Gehäusematerials im Bereich der Ventilaufnahmebohrung 11 eine feste und dichte Verbindung zwischen dem Rohrkörper 4 und der Ventilaufnahmebohrung 11 zustande kommt. Weiterhin sind über das Kaltschlagen oder Kaltfließpressen des Stahlrohlings hinaus der Innenabsatz 3, die Ausnehmung 5 sowie der Stehkragen 6 durch spanabhebende Werkstückbearbeitung präzise am Rohrkörper 4 hergestellt.
Für das Ventilgehäuse kommen überwiegend ferritische Bauelemente zur Anwendung, womit durch den nahezu vollständigen Verzicht auf austenitische Bauelemente der Wirkungsgrad des Magnetkreises erheblich gesteigert wird. Dies hat unerwünschter Weise bisher dazu geführt, dass ohne geeignete Vorkehrungen das sogenannte Kleben des Magnetankers 14 am Magnetkern 15 nach Beendigung der elektromagnetischen Erregung verstärkt auftreten konnte, weshalb die Rückstellfeder 16 nunmehr derart ausgelegt ist, dass deren Federkraft bereits im stromlos geschlossenen Zustand des Ventils gegenüber bisherigen Auslegungen leicht erhöht ist als auch im elektromagnetisch geöffneten Ventilzustand derart erhöht ist, dass nach Abschluss der elektromagnetischen Erregung zum verzögerungsfreien Schließen des Ventils der Magnetanker 14 infolge der verstärkten Wirkung der Rückstellfeder 16 unverzüglich vom Magnetkern 15 abgeworfen werden kann. Die damit etwas steifere Auslegung der Rückstellfeder 15 stellt eine einfache, kostengünstigere Maßnahme dar, anstelle der zusätzlichen Verwendung einer „Antiklebscheibe“ zwischen Magnetanker 14 und Magnetkern 15.
Wie aus den 1 bis 3 deutlich hervor geht, schließt sich jeweils erfindungsgemäß an die dünnwandige Hülse 1 in der Axialrichtung des Ventilgehäuses ein Filterelement 7 an, das abschnittsweise an der Hülse 1 hervor steht und von der Hülse 1 axial oder radial kontaktiert ist. Dies ermöglicht eine einfache, kostengünstige Maßnahme zur auslassseitigen Befilterung des Elektromagnetventils, ohne maßgebliche konstruktive Veränderungen am Elektromagnetventil, insbesondere an dessen Ventilgehäuse, vornehmen zu müssen.
Gemäß dem Elektromagnetventil nach 1 ist hierzu erfindungsgemäß das Filterelement 7 auf besonders einfache Weise zwischen der Hülse 1 und dem Boden der Ventilaufnahmebohrung 11 eingespannt, wozu das Filterelement 7 ein topfförmiges Gehäuse mit einem verstärkten Gehäuserand 9 aufweist, der von der Hülse 1 axial kontaktiert ist, wobei sich der Gehäuserand 9 vorteilhaft radial an der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung 11 abstützt, sodass eine unzulässige Verformung des Gehäuserands 9 sicher vermieden ist. Ferner weist das topfförmige Gehäuse einen verstärkten Gehäuseboden 10 auf, der den Boden der Ventilaufnahmebohrung 11 großflächig axial kontaktiert, womit auch in diesem Bereich eine verformungsfreie Abstützung des Filterelements 7 erfolgt. Ebenso wie bei allen weiteren, anhand den 2, 3 beschriebenen Filterelementen 7 ist auch gemäß der 1 die Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses mit einem feinmaschigen Sieb 21 versehen ist, das eine ungefilterte Durchströmung von mehreren in der Mantelfläche des topfförmigen Filterelements 7 angeordneten Öffnungen verhindert.
Die 2 zeigt ein Elektromagnetventil, dessen Filterelement 7 sich abschnittsweise mit seinem verstärkten Gehäuserand 9, der sich zwischen der Hülse 1 und der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung 11 befindet, in den Gehäuseinnenabsatz 22 eines Ringfilterelements 23 erstreckt. Hierdurch wird eine besonders kompakt bauende Kombination eines topfförmigen Bodenfilters (Filterelement 7) mit einem Ringfilterelement 23 geschaffen, die überdies einfach abzudichten ist, indem das Ringfilterelement 23 in Axialrichtung unter der Anpresswirkung des Filterelement 7 auf die Unterseite des Rohrkörpers 4 flüssigkeitsdicht angedrückt ist, wozu sich das Filterelement 7 mit seinem verstärkten Gehäuserand 9 an einer Bohrungsstufe 24 der Ventilaufnahmebohrung 11 abstützt. Zwischen dem Gehäuseinnenabsatz 22 und dem verstärkten Gehäuserand 9 ist ferner eine Ringdichtung 25 eingesetzt, die zur Vermeidung eines hydraulischen Kurzschlusses entlang dem Umfang der Hülse 1 dichtet. Eine weitere Ringdichtung 26 ist zwischen dem verstärkten Gehäuserand 9 und der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung 11 im Bereich der Bohrungsstufe 24 angeordnet, wobei die weitere Ringdichtung 26 auf einfache Weise durch einen zur Bildung des Gehäuseinnenabsatzes 22 erforderlichen axialen Vorsprung 28 des Ringfilterelements 23 in der Ventilaufnahmebohrung 11 niedergehalten ist.
Schließlich geht aus der 3 ein Elektromagnetventil hervor, dessen Filterelement 7 vorzugsweise als Einsatzteil zumindest abschnittsweise in der Hülse 1 aufgenommen und von einem in der Hülse 1 eingepressten Ventilsitzkörper 27 innerhalb der Hülse 1 fixiert ist. Hierdurch ergibt sich eine weitere zweckmäßige Anordnung eines Auslassfilters (Filterelement 7) mit einer formschlüssigen Aufnahme in der Hülse 1, mit dem Vorteil, dass infolge des separat angeordneten und damit entsprechend massiv ausgeführten Ventilsitzkörpers 27 ein besonders langlebiger, verschleißarmer Ventildichtsitz ausgebildet werden kann. Die Hülse 1 unterscheidet sich somit von den Ausführungen der 2, 3 durch die Verlagerung des Ventilsitzes 12 in den Ventilsitzkörper 27, sodass in 3 der untere Endbereich der Hülse 1 im Durchmesser vorteilhaft entsprechend weit für das hervorstehende Filterelement 7 geöffnet ist. Obwohl nur in der 3 der Gehäuseboden 10 des Filterelements 7 mit mehreren noppenoder pfahlförmigen Fortsätzen 29 abgebildet ist, die sich am Boden der Ventilaufnahmebohrung 11 abstützen, sind diese Fortsätze 29 analog zu 3 ebenso für das in 1 abgebildete Filterelement 7 vorzusehen, wenn besondere Anforderungen an eine verbesserte Ausrichtung des Filterelements 7 in der Ventilaufnahmebohrung 11 zu erfüllen sind.
Bezugszeichenliste

1: Hülse
2: Bund
3: Innenabsatz
4: Rohrkörper
5: Ausnehmung
6: Stehkragen
7: Filterelement
8: Außenabsatz
9: Gehäuserand
10: Gehäuseboden
11: Ventilaufnahmebohrung
12: Ventilsitz
13: Ventilschließglied
14: Magnetanker
15: Magnetkern
16: Rückstellfeder
17: Durchlass
18: Ventildurchlass
19: Gehäuseabschnitt
20: Haltekragen
21: Sieb
22: Gehäuseabsatz
23: Ringfilterelement
24: Bohrungsstufe
25: Ringdichtung
26: Ringdichtung
27: Ventilsitzkörper
28: Vorsprung
29: Fortsatz

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 19739886 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilschließglied, das einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem Magnetanker zur Betätigung des Ventilschließgliedes, der im Bereich eines definierten Arbeitshubs relativ beweglich ausgeführt ist, mit einer auf den Magnetanker einwirkenden Rückstellfeder, deren vom Magnetanker abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern im Ventilgehäuse abstützt, wobei das Ventilgehäuse zur Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung einen dickwandigen Rohrkörper aufweist, der mit einer dünnwandigen Hülse verbunden ist, in welcher sich das Ventilschließglied auf einen Ventilsitz erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem vom Rohrkörper (4) abgewandten Ende der dünnwandigen Hülse (1) ein Filterelement (7) anschließt, das abschnittsweise an der Hülse (1) hervor steht und von der Hülse (1) axial oder radial kontaktiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) zwischen der Hülse (1) und dem Boden der Ventilaufnahmebohrung (11) eingespannt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) ein topfförmiges Gehäuse mit einem verstärkten Gehäuserand (9) aufweist, der von der Hülse (1) axial kontaktiert ist, wobei sich der Gehäuserand (9) radial an der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung (11) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Gehäuse einen verstärkten Gehäuseboden (10) aufweist, der den Boden der Ventilaufnahmebohrung (11) großflächig axial kontaktiert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses mit einem feinmaschigen Sieb (21) versehen ist, das eine ungefilterte Durchströmung von mehreren Öffnungen in der Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses verhindert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Filterelement (7) abschnittsweise mit seinem verstärkten Gehäuserand (9), welcher sich zwischen der Hülse (1) und der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung (11) befindet, innerhalb des Gehäuseinnenabsatzes (22) eines Ringfilterelements (23) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringfilterelement (23) in Axialrichtung unter der Anpresswirkung des Filterelement (7) auf die Unterseite des Rohrkörpers (4) flüssigkeitsdicht angedrückt ist, wozu sich das Filterelement (7) mit seinem verstärkten Gehäuserand (9) an einer Bohrungsstufe (24) der Ventilaufnahmebohrung (11) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseinnenabsatz (22) und dem verstärkten Gehäuserand (9) eine Ringdichtung (25) eingesetzt ist, die entlang dem Umfang der Hülse (1) dichtet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Ringdichtung (26) zwischen dem verstärkten Gehäuserand (9) und der Innenwand der Ventilaufnahmebohrung (11) angeordnet ist, wobei die weitere Ringdichtung (26) vom Ringfilterelement (23) in der Ventilaufnahmebohrung (11) niedergehalten ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) vorzugsweise als Einsatzteil zumindest abschnittsweise in der Hülse (1) aufgenommen und von einem in der Hülse (1) eingepressten Ventilsitzkörper (27) innerhalb der Hülse (1) fixiert ist.