DE102013209112A1

DE102013209112A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102013209112A1
Application number: DE102013209112.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (5) angeordneten Ventilstößel (2), der einen Ventildurchlass im Ventilgehäuse (5) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (2) vorgesehenen Magnetanker (6), der zur Aufnahme des Ventilstößels (2) vorzugsweise von einer abgestufen Bohrung (1) durchdrungen ist, mit einer in der Stufenbohrung (1) eingesetzten Rückstellfeder (4), deren vom Magnetanker (6) abgewandtes Federende sich mit einer definierten Federkraft (F1) an einem Magnetkern (7) im Ventilgehäuse (5) abstützt, sowie mit einem zwischen dem Magnetanker (6) und dem Magnetkern (7) vorgesehenen Arbeitsluftspalt (A), der in der Summe durch den Arbeitshub (H) des Magnetankers (6) und einem in der elektromagnetischen Erregung zwischen dem Magnetkern (7) und dem Magnetanker (6) verbliebenen Restluftspalt (R) gebildet ist. Die Erfindung sieht vor, dass die Bohrung (1) zur reibschlüssigen Fixierung des Ventilstößels (2) einen ersten Presspassungsabschnitt (3) aufweist, in dem unter Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts (A) der Ventilstößel (2) zur Einstellung der Federkraft (F1) verschiebbar aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 102 54 342 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem mehrere Druckmittelkanäle aufweisenden Ventilgehäuse, in dem ein Ventilstößel beweglich geführt ist, der mit seinem Ventilschließglied auf einen Ventilsitz gerichtet ist, mit einem am Ventilstößel angebrachten Magnetanker, der in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Erregung einer am Ventilgehäuse befestigten Ventilspule eine Hubbewegung auf einen im Ventilgehäuse angeordneten Magnetkern vollzieht sowie mit einer Rückstellfeder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung den Magnetanker in einem definierten Axialabstand vom Magnetkern positioniert, so dass der Magnetanker vom Magnetkern durch einen Zwischenraum getrennt ist, wozu sich die Rückstellfeder mit einem Ende am Magnetkern abstützt, wobei das andere Ende der Feder an einem vom Ventilsitz abgewandten Bereich des Ventilstößels anliegt, der zur Variation der Vorspannkraft der Rückstellfeder in einer Bohrung des Magnetankers verstellbar angeordnet ist. Die Verstellung des Ventilstößels in der Bohrung des Magnetankers erfolgt mittels einer reibschlüssigen Verbindung des Ventilstößels mit dem Magnetanker, wobei der Ventilstößel im Kontaktbereich mit der Bohrung des Magnetankers ein Mehrkantprofil, insbesondere Dreikantprofil aufweist, das zwischen seiner Mantelfläche und der Bohrung des Magnetankers jeweils einen als Längskanal ausgeführten Freiraum aufweist, der einen hydraulischen Druckausgleich ermöglicht.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln präzise einzujustieren und baulich, insbesondere im Bereich des Magnetankers zweckmäßig zu konstruieren.
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 Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Elektromagnetventil mit allen baulichen Merkmalen im Endmontagezustand,
2 einen Längsschnitt durch eine vorjustierte Baugruppe, bestehend aus einem Magnetanker, einem in den Magnetanker eingepressten Ventilstößel und einer Rückstellfeder, die sich innerhalb einer zentralen Längsbohrung des Magnetankers auf einer antimagnetischen Scheibe abstützt,
3 ausgehend von 1 das Elektromagnetventil vor dem Endmontagezustand, wozu die Einjustierung des Arbeitsluftspalts entweder über einen in das Ventilgehäuse einzupressender Magnetkern oder über einen in das Ventilgehäuse einzupressender Ventilsitz erfolgt,
4, 5 jeweils einen Längsschnitt durch das Elektromagnetventil mit einem zur Einstellung des Restluftspalts in den Magnetanker einzupressenden Einstellstift,
6, 7 zwei alternative Ausführungsformen zum Einstellstift sowie dem jeweils zugehörigen Ventilstößel.
Es zeigt die 1 ein Elektromagnetventil im Längsschnitt nach erfolgter Endmontage, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen zum Einsatz gelangt. In einem zweiteiligen Ventilgehäuse 5 ist ein Ventilstößel 2 angeordnet, der den Ventildurchlass in einem Ventilsitz 8 in der elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung verschlossen hält. Zur Betätigung des Ventilstößels 2 ist ein Magnetanker 6 vorgesehen, der zur mittigen Aufnahme des Ventilstößels 2 von einer Bohrung vertikal durchdrungen ist. Der Magnetanker 6 ist im Bereich eines definierten Arbeitshubs H axial beweglich über einen definierten Gleitbereich seiner Mantelfläche im Ventilgehäuse 5 geführt. In der mittigen Bohrung des Magnetankers 5 befindet sich eine Rückstellfeder 4, die sich mit ihrem aus dem Magnetanker 6 hervorstehenden Federende mit einer definierten Federkraft an einem das Ventilgehäuse 5 nach Art eines Stopfens verschließenden Magnetkern 7 abstützt. Ferner ist zwischen dem Magnetanker 6 und dem Magnetkern 7 ein Arbeitsluftspalt A vorgesehen, der in der Summe durch den Arbeitshub H des Magnetankers 6 und einem in der elektromagnetischen Erregung zwischen dem Magnetkern 7 und dem Magnetanker 6 verbleibenden Restluftspalt R gebildet ist.
Zur reibschlüssigen Fixierung des Ventilstößels 2 weist die Bohrung 1 einen Presspassungsabschnitt 3 auf, in dessen Bereich unter Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts A der Ventilstößel 2 zur präzisen Einstellung der Federkraft F1 über seinen Umfang vollflächig reibschlüssig und stetig verschiebbar aufgenommen ist. Ein hydraulischer Druckausgleich zwischen den oberhalb und unterhalb des Magnetankers angeordneten Räumen im Ventilgehäuse 5 erfolgt besonders einfach über eine in der Mantelfläche des Magnetankers 6 eingelassene Längsnut 15. Der mit einer Presspassung versehene Presspassungsabschnitt 3 ist wegen der damit verbundenen Deformationsgefahr außerhalb des Gleit- und Führungsbereichs des Magnetankers 6 im Ventilgehäuse 5 angeordnet, wobei sich mit Ausnahme der in 6 gewählten alternativen Darstellung zum Zweck einer präzisen Magnetankerführung im Ventilgehäuse 5 in der Regel an den Presspassungsabschnitt 3 ein deformationsfreier Stufenabschnitt 11 in der Bohrung 1 an schließt, dessen Innendurchmesser zur Bildung einer Spielpassung gegenüber dem Ventilstößel 2 entsprechend größer als der Außendurchmesser des Ventilstößels 2 ausgeführt ist. Der Stufenabschnitt 11 erstreckt sich bis zur unteren Stirnfläche des Magnetankers 6, die dem Ventilsitz 8 im Ventilgehäuse 5 zugewandt ist. Vorteilhaft ist somit der Magnetanker 6 auf der Höhe des Stufenabschnitts 11 entlang seinem Außenumfang im Ventilgehäuse 5 mit Minimalspiel präzise geführt.
Wie aus der 2 hervor geht, lässt sich die Federkraft F1 der Rückstellfeder 4 außerhalb des Ventilgehäuses 5 im oberen Presspassungsabschnitt 3 der Bohrung 1 mittels einer von unten auf den Ventilstößel 2 ausgeübten Verschiebekraft F2 präzise innerhalb des Magnetankers 6 voreinstellen, sodass die im Presspassungsabschnitt 3 eingesetzte Rückstellfeder 4 mit dem im Magnetanker 6 eingepressten Ventilstößel 2 eine eigenständig handhabbare, voreingestellte Baugruppe bildet. Entsprechend der Abbildung wird die Rückstellfeder 4 bis zum Erreichen eines am oberen Ende des Magnetankers 6 den Arbeitsluftspalt A repräsentierenden Federüberstands mit der zur Verschiebekraft F2 entgegen gerichteten Federkraft F1 beaufschlagt, die beispielsweise durch das Auflegen eines äquivalenten Gewichtskörper erzeugt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die nachfolgende Darstellung in 3 wird zunächst die in 2 abgebildete, vorjustierte Baugruppe von oben in das Ventilgehäuse 5 eingesetzt, bevor zur Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts A der Magnetkern 7 zur Einjustierung unter Wirkung einer Kraft F3 in Richtung auf die voreingestellte Baugruppe verschiebbar von oben in das Ventilgehäuse 5 eingepresst wird, falls der Ventilsitz 8 bereits im Ventilgehäuse 5 endfixiert ist. Alternativ zur Einstellung des erforderlichen Arbeitsluftspalts A über den in das Ventilgehäuse 5 eingepressten Magnetkern 7, kann ebenso nach dem Einsetzen der in 2 abgebildeten Baugruppe in das Ventilgehäuse 5 der Ventilsitz 8 zur Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts A in Richtung auf die voreingestellte Baugruppe von unten unter Wirkung einer Kraft F3* verschiebbar in das Ventilgehäuse 5 eingepresst werden, falls der Magnetkern 7 bereits im Ventilgehäuse 5 endfixiert sein sollte.
Die 4 zeigt das Elektromagnetventil mit dem mittels einer Schweißverbindung 12 am Ventilgehäuse 5 endfixierten Magnetkern 7 während der elektromagnetischen Erregung, in welcher der Magnetanker 6 zunächst am Magnetkern 7 verharrt, wodurch der Ventilstößel den Durchlass im Ventilsitz vollständig frei gibt. Zur Justierung des zwischen dem Magnetanker 6 und dem Magnetkern 7 erforderlichen Restluftspalts R dient ein Einstellstift 9, der sich durch eine mittig im Magnetkern 7 angeordnete Durchgangsbohrung bis in den Presspassungsabschnitt 3 der Bohrung 1 im Magnetanker 6 erstreckt.
Gemäß der 5 wird ausgehend von der in 4 gezeigten Schaltstellung des Magnetankers 6 der Einstellstift 9 bis zur Kontaktierung des Ventilstößels 2 mit einer definierten Kraft F4 in den Magnetkern 7 eingepresst, wobei die gesamte Baugruppe (der Magnetanker 6 mit dem darin fixiertem Ventilstößel 2) durch den Einstellstift 9 weiter nach unten gedrückt wird, sodass sich der Magnetanker 6 stetig bis zum Erreichen des erforderlichen Restluftspalts R vom Magnetkern 7 entfernt, wodurch der endgültige Arbeitshub H des Magnetankers 6 resultiert, der dem maximalen Öffnungshub zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilstößel 2 entspricht. Nach erfolgter Einstellung des Restluftspalts R und Beendigung der elektromagnetisch erregten Ventilstellung ergibt sich der aus 1 bekannte fertig gestellte Zustand des Elektromagnetventils.
Wie aus den 1, 3 bis 5 hervor geht, ist zwischen dem Einstellstift 9 und dem Ventilstößel 2 zur Minimierung des magnetischen Kurzschlusses zusätzlich eine nicht magnetische Scheibe 10 angeordnet, die zur sicheren Fixierung zwischen der Rückstellfeder 4 und dem Ventilstößel 2 eingespannt ist.
Die 6 und 7 zeigen weitere geeignete Ausführungsvarianten des in den 1, 3 bis 5 abgebildeten Einstellstifts 9, wonach der Einstellstift 9 jeweils eine Kegelkontur aufweist, die innerhalb der Bohrung 1 jeweils mit einer trichterförmigen Öffnung 14 im Ventilstößel 2 zusammenwirkt. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 6 erstreckt sich hierzu der Einstellstift 9 analog zu den 1, 3–5 über die gesamte Länge der zylindrischen Rückstellfeder 4, jedoch mit dem Unterschied, dass der Kegel als Zentrierkörper für den unteren Abschnitt des Magnetankers 6 bis in die trichterförmige Öffnung des Ventilstößels 2 reicht, während in 7 der Einstellstift 9 erheblich verkürzt ausgeführt ist, weshalb der Ventilstößel 2 über einen sich nahezu über die gesamte Länge der Rückstellfeder erstreckenden Fortsatz verfügt, in dem am oberen Ende die trichterförmige Öffnung 14 ausgebildet ist. Infolge der verhältnismäßig kurzen Ausführung des Einstellstifts 9 leistet dieser einen zweckmäßigen Beitrag zur Zentrierung des oberen Magnetankerabschnitts. Je nach Wahl der beiden beschriebenen Längenvarianten zum Einstellstift 9 wird somit der Ankerquerversatz im Ventilgehäuse 5 gemindert.
Bezugszeichenliste

1: Bohrung
2: Ventilstößel
3: Presspassungsabschnitt
4: Rückstellfeder
5: Ventilgehäuse
6: Magnetanker
7: Magnetkern
8: Ventilsitz
9: Einstellstift
10: Scheibe
11: Stufenabschnitt
12: Schweißverbindung
13: Kegel
14: Öffnung
15: Längsnut

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 10254342 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass eines Ventilsitzes im Ventilgehäuse zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der zur Aufnahme des Ventilstößels von einer Bohrung durchdrungen ist, wobei der Magnetanker im Bereich eines definierten Arbeitshubs axial beweglich über einen definierten Gleitbereich seiner Mantelfläche im Ventilgehäuse geführt ist, mit einer in der Stufenbohrung eingesetzten Rückstellfeder, deren vom Magnetanker abgewandtes Federende sich mit einer definierten Federkraft an einem Magnetkern im Ventilgehäuse abstützt, sowie mit einem zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern vorgesehenen Arbeitsluftspalt, der in der Summe durch den Arbeitshub des Magnetankers und einem in der elektromagnetischen Erregung zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker verbliebenen Restluftspalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (1) zur Fixierung des Ventilstößels (2) einen Presspassungsabschnitt (3) aufweist, in den unter Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts (A) der Ventilstößel (2) zur Einstellung der Federkraft (F1) über seinen gesamten Umfang reibschlüssig verschiebbar aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft (F1) der Rückstellfeder (4) außerhalb des Ventilgehäuses (5) im Presspassungsabschnitt (3) des Magnetankers (6) mittels einer auf den Ventilstößel (2) ausgeübten Verschiebekraft (F2) voreingestellt ist, sodass die im Presspassungsabschnitt (3) eingesetzte Rückstellfeder (4) mit dem im Magnetanker (6) eingepressten Ventilstößel (2) eine eigenständig handhabbare, voreingestellte Baugruppe bildet
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (4) bis zum Erreichen eines den Arbeitsluftspalt (A) repräsentierenden Federüberstands am Magnetanker (6) mit einer der Verschiebekraft (F2) entgegen gerichteten, vorzugsweise durch ein Gewicht erzeugten Federkraft (F1) beaufschlagt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen der Baugruppe in das Ventilgehäuse (5) zur Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts (A) der Magnetkern (7) in Richtung auf die voreingestellte Baugruppe verschiebbar im Ventilgehäuse (5) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen der Baugruppe in das Ventilgehäuse (5) der Ventilsitz (8) zur Einhaltung des vorgegebenen Arbeitsluftspalts (A) in Richtung auf die voreingestellte Baugruppe verschiebbar im Ventilgehäuse (5) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittig im Magnetkern (7) angeordnete Durchgangsbohrung von einem Einstellstift (9) durchdrungen ist, der sich in den Presspassungsabschnitt (3) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung eines während der elektromagnetischen Erregung zwischen dem Magnetanker (6) und dem Magnetkern (7) vorgesehenen Restluftspalts (R) der Einstellstift (9) bis zur Kontaktierung des Ventilstößels (2) in den Magnetkern (7) eingepresst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einstellstift (9) und dem Ventilstößel (2) eine nicht magnetische Scheibe (10) angeordnet ist, die zwischen der Rückstellfeder (4) und dem Ventilstößel (2) eingespannt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellstift (9) ein spitzes oder halbkugelförmiges Ende mit einem Kegel (13) aufweist, der mit einer trichterförmigen Öffnung des Ventilstößels (2) zusammenwirkt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Presspassungsabschnitt (3) außerhalb des Gleit- und Führungsbereichs des Magnetankers (6) im Ventilgehäuse (5) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Presspassungsabschnitt (3) ein Stufenabschnitt (11) in der Bohrung (1) anschließt, dessen Innendurchmesser zur Bildung einer Spielpassung gegenüber dem Ventilstößel (2) entsprechend größer als der Außendurchmesser des Ventilstößels (2) ausgeführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stufenabschnitt (11) bis zur unteren Stirnfläche des Magnetankers (6) erstreckt, die dem Ventilsitz (8) im Ventilgehäuse (5) zugewandt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (6) auf der Höhe des Stufenabschnitts (11) entlang seinem Außenumfang im Ventilgehäuse (5) geführt ist.