DE102012214510A1

DE102012214510A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102012214510A1
Application number: DE201210214510
Authority: DE
Inventors: Christian Schulz; Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2013-05-16
Also published as: WO2013072215A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen Ventilgehäuse zur Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung einen dickwandigen Rohrkörper (4) aufweist, der mit einer dünnwandigen Hülse (1, 19) verbunden ist. Die Erfindung sieht vor, dass ein Ventilstößel (13) zur einfachen Befestigung im Magnetanker (14) abschnittsweise bis zu einem in einer Stufenbohrung (7) des Magnetankers (14) ausgebildeten Axialanschlag (9) eingepresst 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. Im Rohrkörper erstreckt sich ein in einem Magnetanker befestigter Ventilstößel auf einen Ventilsitz, wobei der Ventilstößel mit mehreren radial umlaufende Nuten versehen ist, in die das Material des Magnetankers unter Wirkung einer Radialkraft von außen mittels eines Verstemmwerkzeugs eingeformt ist. Der Herstellaufwand ist beträchtlich und eine ungünstige Radialverformung des Magnetankers im Gleitbereich des Magnetankers ist bei der Wahl des Ankerlaufspiels im Ventilgehäuse zu berücksichtigen.
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 der vorgenannten Nachteile vermieden werden.
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 eines Ausführungsbeispieles hervor.
Es zeigt die 1 ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, mit der erfindungsgemäßen Aufnahme des Ventilstößels 13 im Magnetanker 14. Das vorgestellte Elektromagnetventil wird bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet. Das Elektromagnetventil besteht aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört der in einem Ventilgehäuse angeordnete Ventilstößel 13, der einen Ventildurchlass 18 zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit dem zur Betätigung des Ventilstößels 13 vorgesehenen Magnetanker 14, der mit seinem an der Mantelfläche ausgebildeten Gleitbereich 22 über einen definierten Arbeitshub axial beweglich geführt 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 gehört auf das Ventilgehäuse eine Magnetspule zur Erregung des Magnetankers 14, die in vorliegender Abbildung nicht dargestellt ist.
Das Elektromagnetventil ist in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung geschlossen, wozu die oberhalb des Magnetankers 14 angeordnete Rückstellfeder 16 den mit dem Magnetanker 14 verbundenen Ventilstößel 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 einer austenitischen Hülse 19 eingepresst, die als dünnwandiger Gehäuseabschnitt des Ventilgehäuses mit einem dickwandigen, steifen Rohrkörper 4 verschweißt ist, der die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines nicht dargestellten Ventilaufnahmekörpers gewährleistet. Der Rohrkörper 4 ist auf der von der ersten Hülse 19 entgegengesetzten Stirnseite mit einer weiteren dünnwandigen Hülse 1 verbunden, mit der Besonderheit, dass die weitere Hülse 1 einen radial umlaufenden Bund 2 aufweist, der einen Innenabsatz 3 im Rohrkörper 4 axial kontaktiert. Der Rohrkörper 4 weist in einem radialen Abstand zum Innenabsatz 3 eine Ausnehmung 5 auf, 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.
Die 1 zeigt somit den vollständig radial nach innen verformten Stehkragen 6 zur unlösbaren, flüssigkeitsundurchlässigen Verbindung des Rohrkörpers 4 mit der weiteren Hülse 1. 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 geht aus 1 hervor, dass der Rohrkörper 4 auf der vom Stehkragen 6 abgewandten Stirnseite einen Außenabsatz 8 aufweist, an dem ein Gegenhalter zur Abstützung einer während der plastischen Verformung des Stehkragens 6 auftretenden Axialkraft angesetzt ist. 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 weitern Hülse 1 und dem Rohrkörper 4, bei der gleichzeitig infolge des Radialspiels eine verblüffend einfache Selbstzentrierung der weiteren Hülse 1 gegenüber dem Rohrkörper 4 zustande kommt.
Die weitere Hülse 1 ist durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt und weist die Kontur eines Gehäusetopfs mit einem radial nach außen gekröpften Bund 2 auf. Im verjüngten Bereich der weiteren Hülse 1 ist die den Ventilsitz 12 aufweisende Ventilplatte fixiert, in welcher der Ventildurchlass 18 ausgebildet ist. Der Ventilstößels 13 soll sich zur einwandfreien und verschleißfreien Ventilfunktion immer möglichst präzise in der Flucht des Ventilsitz 12 befinden, wozu der Ventilstößel 13 als festes Bestandteil des Magnetankers 14 über eine möglichst präzise Führung des Magnetankers 14 innerhalb des Ventilgehäuses immer koaxial zum Ventilsitz 12 ausgerichtet sein muss.
Die weitere Hülse 1 besteht aus einem gehärteten, ferritischen Werkstoff, um alternativ zur Darstellung in 1 bei Wunsch oder Bedarf den Ventilsitz 12 im Tiefziehverfahren möglichst verschleißfrei unmittelbar am Boden der topfförmigen Hülse 1 ausführen zu können. Der im Ventilsitz 12 angeordnete Ventildurchlass 18 als auch die in der Wand der weiteren Hülse 1 angeordnete Durchlässe 17 lassen sich sodann gemeinsam besonders kostengünstig im Stanz- bzw. Prägeverfahren herstellen.
Hingegen ist die Kontur des Rohrkörpers 4 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling hergestellt, der 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 eine feste und dichte Verbindung zwischen dem Rohrkörper 4 und dem nicht abgebildeten Ventilaufnahmekörper 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.
Zwecks einer möglichst einfachen und dennoch präzisen Verbindung des Ventilstößels 13 mit dem Magnetanker 14 sieht die Erfindung vor, dass der Ventilstößel 13 abschnittsweise bis zu einem in einer Stufenbohrung 7 des Magnetankers 14 ausgebildeten Axialanschlag 9 eingepresst ist. Der Axialanschlag 9 ist durch eine Bohrungsstufe im Magnetanker 14 gebildet, an der sich zur reibschlüssigen Aufnahme des Ventilstößels 13 ein erster Stufenabschnitt 10 anschließt, in den der Ventilstößel 13 über die Gesamtlänge des ersten Stufenabschnitts 10 eingepresst ist.
Um die erforderlichen kleinen Laufspiele des Magnetankers 14 im Ventilgehäuse präzise einhalten zu können, ist der erste Stufenabschnitt 10 aufgrund der Gefahr einer Verformung des Magnetankers 14 während des Einpressens des Ventilstößels 13 außerhalb, d.h. in einem Höhenversatz zu dem an der Mantelfläche des Magnetankers 14 vorgesehenen Gleitbereich 22 angeordnet, sodass sich der Stufenabschnitt 10 abbildungsgemäß oberhalb des Gleitbereichs 22 befindet.
Unterhalb dem ersten Stufenabschnitt 10 schließt sich in der Stufenbohrung 7 ein zweiter Stufenabschnitt 11 an, dessen Innendurchmesser zur Bildung einer Spielpassung gegenüber dem Ventilstößel 13 entsprechend größer als der Außendurchmesser des Ventilstößels 13 ausgeführt ist. Der mit der Spielpassung versehene, somit während des Einpressens des Ventilstößels 13 in den Magnetanker 14 nicht verformbare zweite Stufenabschnitt 11 befindet sich genau auf der Höhe und damit parallel zum unteren Gleitbereich 22 des Magnetankers 14 in der Hülse 1, womit die erforderliche Gleitpassung des Magnetankers 14 im Ventilgehäuse präzise eingehalten wird. Der zweite Stufenabschnitt 11 erstreckt sich somit zur ungehinderten Zuführung des Ventilstößels 13 in die Stufenbohrung 7 bis zur unteren Stirnfläche des Magnetankers 14, die dem Ventildurchlass 18 im Ventilgehäuse zugewandt ist.
Wie die 1 verdeutlicht, ist der erste Stufenabschnitt 10 zwischen dem zweiten Stufenabschnitt 11 und dem Axialanschlag 9 angeordnet, an dessen Bohrungsstufe sich ein dritter Stufenabschnitt 21 bis zu der dem Magnetkern 15 zugewandten weiteren Stirnfläche des Magnetankers 14 erstreckt, wobei in dem dritten Stufenabschnitt 21 vorteilhaft die Rückstellfeder 16 weitgehend aufgenommen ist. Die Rückstellfeder 16 ist zwischen dem Magnetkern 15 und dem Ventilstößel 13 eingespannt, wozu sich die Rückstellfeder 16 vorteilhaft unmittelbar an einem Teilbereich der am Axialanschlag 9 anliegenden Stirnfläche des Ventilstößels 13 abstützt.
Der dritte Stufenabschnitt 21 befindet sich auf gleicher Höhe mit der Mantelfläche des Magnetankers 14, die abschnittsweise einen weiteren, oberen Gleitbereich des Magnetankers 14 in der Hülse 19 des Ventilgehäuses definiert. Der Magnetanker 14 ist somit mit dem unteren und oberen Gleitbereich 22 seiner Mantelfläche in den beiden austenitischen Hülsen 1, 19 des Ventilgehäuses präzise sowie unbeeinträchtigt von dem über den Rohrkörper 4 und den Magnetkern 15 verlaufenden Magnetkreis geführt.
Durch den vorgestellten Aufbau des Magnetankers 14 lässt sich der Ventilstößel 13 besonders einfach mit dem Magnetanker 14 kraftschlüssig verbinden, wobei die Abstützung der Rückstellfeder 16 unmittelbar auf dem Ventilstößel 13 eine weitere Vereinfachung zur Herstellung des Magnetankers 14 darstellt. Der Magnetanker 14 ist bevorzugt aus einem Kaltschlagteil besonders kostengünstig hergestellt. Durch die vorgeschlagene Konstruktion des Magnetankers 14 lässt sich der Ventilstößel 13 nach Art eines Glattkolbens mit konstantem Querschnitt ausführen, an dessen aus dem Magnetanker 14 hervorstehenden Ende mit geringem Herstellaufwand eine an den gewählten Ventilsitz 12 angepasste Schließkörperkontur, bevorzugt in Form eine Kalotte oder eines Kegels, angebracht ist.
Die Erfindung erlaubt somit die Auslegung des Elektromagnetventils als Plungerzuschaltventil, das die Voraussetzung für entsprechend große Durchflußraten bei entsprechend großer Ventilsitzgeometrie sowie entsprechend großem Wirkdurchmesser des Ventilstößels 13 erfüllt. Entsprechend große und mehrfach über den Umfang der Hülse 1 verteilte Durchlässe 17 begünstigen auf Höhe des großzügig dimensionierten Ringfilters 23 einen großen, widerstandsarmen Durchfluss durch das Elektromagnetventil.
Bezugszeichenliste

1: Hülse
2: Bund
3: Innenabsatz
4: Rohrkörper
5: Ausnehmung
6: Stehkragen
7: Stufenbohrung
8: Außenabsatz
9: Axialanschlag
10: Stufenabschnitt
11: Stufenabschnitt
12: Ventilsitz
13: Ventilstößel
14: Magnetanker
15: Magnetkern
16: Rückstellfeder
17: Durchlass
18: Ventildurchlass
19: Hülse
20: Haltekragen
21: Stufenabschnitt
22: Gleitbereich
23: Ringfilter

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 Ventilstößel, der einen Ventildurchlass im Ventilgehäuse zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der zur Aufnahme des Ventilstößels von einer Stufenbohrung durchdrungen ist, wobei der Magnetanker im Bereich eines definierten Arbeitshubs axial beweglich über einen definierten Gleitbereich seiner Mantelfläche im Ventilgehäuse geführt ist, mit einer auf den Magnetanker einwirkenden Rückstellfeder, deren vom Magnetanker abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern im Ventilgehäuse abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (13) abschnittsweise bis zu einem in der Stufenbohrung (7) ausgebildeten Axialanschlag (9) eingepresst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (9) durch eine Bohrungsstufe im Magnetanker (14) gebildet ist, an der sich zur reibschlüssigen Aufnahme des Ventilstößels (13) ein erster Stufenabschnitt (10) anschließt, in den der Ventilstößel (13) über die Gesamtlänge des ersten Stufenabschnitts (10) eingepresst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stufenabschnitt (10) außerhalb des am Magnetanker (14) vorgesehenen Gleitbereichs angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den ersten Stufenabschnitt (10) ein zweiter Stufenabschnitt (11) in der Stufenbohrung (7) anschließt, dessen Innendurchmesser zur Bildung einer Spielpassung gegenüber dem Ventilstößel (13) entsprechend größer als der Außendurchmesser des Ventilstößels (13) ausgeführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Stufenabschnitt (11) bis zur unteren Stirnfläche des Magnetankers (14) erstreckt, die dem Ventildurchlass (18) im Ventilgehäuse zugewandt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stufenabschnitt (11) auf gleicher Höhe zur derjenigen Mantelfläche des Magnetankers (14) angeordnet ist, die den Gleitbereich des Magnetankers (14) im Ventilgehäuse definiert.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stufenabschnitt (10) zwischen dem zweiten Stufenabschnitt (11) und dem Axialanschlag (9) angeordnet ist, an dessen Bohrungsstufe sich ein dritter Stufenabschnitt (21) bis zu der dem Magnetkern (15) zugewandten weiteren Stirnfläche des Magnetankers (14) erstreckt, wobei in dem dritten Stufenabschnitt (21) die Rückstellfeder (16) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Stufenabschnitt (21) auf gleicher Höhe mit der Mantelfläche des Magnetankers (14) angeordnet ist, die abschnittsweise einen weiteren Gleitbereich des Magnetankers (14) im Ventilgehäuse definiert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (16) zwischen dem Magnetkern (15) und dem Ventilstößel (13) eingespannt ist, wozu sich die Rückstellfeder (16) unmittelbar in einem Teilbereich der am Axialanschlag (9) anliegenden Stirnfläche des Ventilstößels (13) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (14) mit dem Gleitbereich seiner Mantelfläche in einem austenitischen Bereich des Ventilgehäuses geführt ist, der als dünnwandige Hülse (1, 19) ausgeführt ist.