DE102013209923A1

DE102013209923A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102013209923A1
Application number: DE102013209923.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (14) angeordneten Ventilstößel (4), der einen Ventildurchlass (10) im Ventilgehäuse (14) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (2), sowie mit einer auf den Ventilstößel (4) einwirkenden Rückstellfeder (8), deren vom Magnetanker (2) abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern (5) im Ventilgehäuse (14) abstützt. Zur Reibungsminimierung ist der Magnetanker (2) während seines Arbeitshubs um seine Längsachse schwenkbar im Ventilgehäuse (14) aufgenommen, wozu sich ausschließlich ein am Endabschnitt des Magnetankers (2) vorgesehener Bund (12) an der Innenwand des Ventilgehäuses (14) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 19700980 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, dessen Schließkörper einen Durchlass in einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der mit dem Ventilstößel starr verbunden ist, sowie mit einer Rückstellfeder, die zwischen dem Magnetanker und einem im Ventilgehäuse fixierten Magnetkern angeordnet ist. Infolge einer großflächigen Kontaktierung des Magnetankers entlang der Innenwand des Ventilgehäuses ergibt sich eine verhältnismäßig hohe Reibung, die mit Blick auf die erforderliche Betätigungskraft als nachteilig zu bewerten ist.
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 eine einfache, reibungsarme Führung des Magnetankers im Ventilgehäuse gewährleistet ist.
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 aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der 1 und 2 hervor.
Es zeigen:
1 im Längsschnitt ein Elektromagnetventil gemäß der Erfindung in der elektromagnetisch nicht erregten Magnetankerstellung, in welcher der Ventildurchlass vom Schließkörper verschlossen ist,
2 das Elektromagnetventil nach 1 in der elektromagnetisch erregten Stellung des Magnetankers, in welcher der Ventildurchlass unter seitlichem Versatz vollständig vom Schließkörper freigegeben ist.
Nachfolgend sollen zunächst anhand der 1 die wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils erläutert werden, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird. Das gezeigte Elektromagnetventil besteht aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört jeweils ein in einem Ventilgehäuse 14 angeordnete Ventildurchlass 10, der mittels eines an einem Magnetanker 2 angeordneten Ventilstößels 4 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 8 verschlossen oder mittels einer nicht abgebildeten Magnetspule stetig geöffnet werden kann. Hierzu ist der Magnetanker 2 über einen definierten Arbeitshub axial beweglich im Ventilgehäuse 14 aufgenommen, wobei sich die Rückstellfeder 8 mit ihrem vom Magnetanker 2 abgewandten Federende an einem das Ventilgehäuse 14 verschließenden Magnetkern 5 abstützt. Der Magnetkern 5 ist folglich als Verschlussstopfen in einer austenitischen Gehäusehülse 15 eingepresst, die als Bestandteil des Ventilgehäuses 14 mit einem dickwandigen, steifen Rohrkörper 16 verschweißt ist, der die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Das in 1 abgebildete Elektromagnetventil ist in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung geschlossen, wozu sich die oberhalb des Magnetankers 2 angeordnete Rückstellfeder 8 unmittelbar auf dem Ventilstößel 4 abstützt, der abschnittsweise innerhalb einer koaxialen Bohrung 1 des Magnetankers 2 aufgenommen ist. Mittels einer geeigneten elektronischen Analogregelung lässt sich die auf das Ventilgehäuse 14 aufzusteckende Ventilspule stromproportional ansteuern, womit die Voraussetzung für eine stufenlose Regelung des Ventildurchsatzes im Ventildurchlass 10 gegeben ist.
Zur präzisen Einjustierung ist in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 eine Einstellhülse 3 fixiert, in welcher der Ventilstößel 4 abschnittsweise befestigt ist. Durch die Einstellhülse 3 ist eine besonders einfache, stufenlose Einstellung des Restluftspalts gewährleistet. Wie aus der Zeichnung hervor geht, weist die Einstellhülse 3 an der dem Magnetkern 5 zugewandten Stirnfläche des Magnetankers 2 einen Überstand 6 auf, dessen axiale Erstreckung dem bei elektromagnetischer Erregung präzise einzuhaltenden Restluftspalt zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 entspricht. Hierzu ist die Einstellhülse 3 abschnittsweise mittels einer Schiebepresspassung in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 beliebig einstellbar.
Um unerwünschte magnetische Streuflüsse als auch das sogenannte magnetische Kleben des Magnetankers 2 am Magnetkern 5 zu verhindern, ist die Einstellhülse 3 aus einem den Magnetfluss nicht leitenden Werkstoff, insbesondere einem austentischen Stahl hergestellt.
Auf gleiche Befestigungsweise ist der Ventilstößel 4 in der Einstellhülse 3 fixiert, wobei die Einpresstiefe des Ventilstößels 4 in der Einstellhülse 3 durch einen in der Einstellhülse 3 erforderlichen Einbauraum 7 für die Rückstellfeder 8 definiert ist.
Bezüglich der weiteren Einzelheiten zur Konstruktion des Ventilgehäuses 14 sei hiermit auf die Besonderheit des Rohrkörpers 16 hingewiesen, der auf der von der Gehäusehülse 15 entgegengesetzten Stirnseite mit einer weiteren dünnwandigen, topfförmigen Gehäusehülse 17 verbunden, welcher einen radial umlaufenden Bund aufweist, der in einer Ausnehmung 13 am Rohrkörper 6 mittels eines geeigneten Werkzeugs plastisch verformt fixiert ist. Die weitere Gehäusehülse 17 besteht aus einem gehärteten, ferritischen Werkstoff, um den Ventilsitz 19 im Tiefziehverfahren möglichst verschleißfrei unmittelbar am Boden der topfförmigen Gehäusehülse 1 ausführen zu können. Der im Ventilsitz 19 angeordnete Ventildurchlass 10 als auch der in der Wand der weiteren Gehäusehülse 17 angeordnete Durchlass 20 lassen sich sodann gemeinsam besonders kostengünstig im Stanz- bzw. Prägeverfahren herstellen.
Anhand der vorgestellten Konstruktionsmerkmalen ergibt sich somit ein Elektromagnetventil, dessen Restluftspalt mittels der in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 eingepressten Einstellhülse 3 einfach und präzise eingestellt werden kann, indem die Einstellhülse 3 lediglich bis zum Erreichen des gewünschten Überstands 6 an der Oberseite des Magnetankers 2 verschoben wird, wobei der Überstand 6 dem Maß des Restluftspalts entspricht.
Um die bei der Fertigung der Rückstellfeder 8 auftretenden Toleranzen ausgleichen zu können, erfolgt ebenso einfach und präzise eine Einstellung des für die Rückstellfeder 8 erforderlichen Einbauraums 7, indem sich die Rückstellfeder 4 auf der Stirnseite des Ventilstößels 4 abstützt, während der Ventilstößel 4 bis zum Erreichen einer definierten Federlänge kontinuierlich in dem zweiten Halteabschnitt 10 der Einstellhülse 3 verschoben wird.
Zwecks einer möglichst reibungsarmen Führung des Magnetankers 2 im Ventilgehäuse 14 stützt sich der Magnetanker 2 erfindungsgemäß ausschließlich an seinem vom Schließkörper 9 abgewandten Endabschnitt an der Innenwand des Ventilgehäuses 14 äußerst kleinflächig und damit reibungsminimiert in einem Kontaktpunkt P1 ab, sodass der Magnetanker 2 bei elektromagnetischer Erregung während seines Arbeitshubs ohne weitere Berührung mit der Innenwand des Ventilgehäuses 14 geringfügig (ca. 0,5–1,0 Winkelgrad) um seine Längsachse schwenken kann. Zur ungehinderten Ausführung der Schwenkbewegung weist hierzu der Magnetanker 2 einen am Endabschnitt des Magnetankers 2 vorgesehener Bund 12 auf, der zur Ausführung der Schwenkbewegung konvex ausgeführt ist und in der bevorzugten Ausführung die Kontur einer Kalotte aufweist.
Darüber hinaus ist zur Sicherstellung eines hinreichend großen Radialabstands zwischen der Mantelfläche des Magnetankers 2 und der Innenwand des Ventilgehäuses 14 der Magnetanker 2 in Richtung des Schließkörpers 9 kegelförmig verjüngt, sodass im Falle einer Schwenkbewegung der Magnetanker 2 keinesfalls die Innenwand des Rohrkörpers 16 berührt.
Anstelle der kegelförmigen Verjüngung des Magnetankers 2 ist es ebenso machbar, das Ventilgehäuse 14 entlang dem Magnetanker 2 in Richtung des Ventildurchlasses 10 trichterförmig zu erweitern, wodurch im konkreten Ausführungsbeispiel ebenso eine Berührung des Magnetankers 2 mit dem Rohrkörper 16 sicher vermieden ist.
Bei weiterer Betrachtung des Ventilgehäuses 14 zeigt sich, dass die Mantelfläche des in der Gehäusehülse 17 integrierten Ventilsitzes 11 einen Kegeldichtsitz aufweist, der in Richtung des Schließkörpers 9 derart trichterförmig erweitert ist, dass der Schließkörper 9 gemäß der 2 beim Abheben vom Ventilsitz 11 den Durchlass 10 im Ventilsitz 11 unter einem radialen Versatz freigibt.
Gemäß der 2 ist hierbei der Schließkörper 9 nach dem Abheben vom Ventilsitz 11 über den gesamten Arbeitshub des Magnetankers 2 entlang der trichterförmigen Mantelfläche des Ventilsitzes 11 geführt, sodass letztlich der Trichterwinkel des Ventilsitzes 11 und der Abstand des Ventilsitzes 11 vom Kontaktpunkt P1 des am Ventilgehäuse 14 (Gehäusehülse 15) anliegenden Bundes 12 die mögliche ungehinderte radiale Auslenkung des Magnetankers 2 bestimmen. Der Magnetanker 2 ist somit unter Linienberührung nach Art einer Zweipunktabstützung während seines gesamten Arbeitshubs immer präzise im Ventilgehäuse 14 geführt, indem sich der Bund 12 in jeder beliebigen Hubstellung des Magnetankers 2 lediglich in dem ersten Kontaktpunkt P1 an der Innenwand des Ventilgehäuses 14 und der Schließkörper 9 an einem zweiten Kontaktpunkt P2 im Ventilsitz 11 abgestützt. Hierzu weist der Schließkörper 9 bevorzugt die Kontur einer Kalotte auf, die an dem aus dem Magnetanker 2 hervorstehenden spitzen Ende des Ventilstößels 4 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Bohrung
2: Magnetanker
3: Einstellhülse
4: Ventilstößel
5: Magnetkern
6: Überstand
7: Einbauraum
8: Rückstellfeder
9: Schließkörper
10: Ventildurchlass
11: Ventilsitz
12: Bund
13: Ausnehmung
14: Ventilgehäuse
15: Gehäusehülse
16: Rohrkörper
17: Gehäusehülse

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 19700980 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, dessen Schließkörper einen Durchlass in einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der mit dem Ventilstößel starr verbunden ist, sowie mit einer Rückstellfeder, die zwischen dem Magnetanker und einem im Ventilgehäuse fixierten Magnetkern angeordnet ist, wobei sich der Magnetanker an einem vom Schließkörper abgewandten Endabschnitt an der Innenwand des Ventilgehäuses abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (2) während seines Arbeitshubs um seine Längsachse schwenkbar im Ventilgehäuse (14) aufgenommen ist, wozu sich der Magnetanker () ausschließlich mit einem am Endabschnitt des Magnetankers (2) vorgesehener Bund (12) an der Innenwand des Ventilgehäuses (14) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der am Endabschnitt des Magnetankers (2) angebrachte Bund (12) konvex ausgeführt ist, der vorzugsweise die Kontur einer Kalotte aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (2) in Richtung des Schließkörpers (9) kegelförmig verjüngt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (14) entlang dem Magnetanker (2) in Richtung des Ventildurchlasses (10) trichterförmig erweitert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (9) nach der Freigabe des Ventilsitzes (11) über den gesamten Arbeitshub des Magnetankers (2) entlang der Mantelfläche des Ventilsitzes (11) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Ventilsitzes (11) in Richtung des Schließkörpers (9) trichterförmig erweitert ist, sodass der Schließkörper (9) beim Abheben vom Ventilsitz (11) den Durchlass im Ventilsitz (11) unter einem radialen Versatz freigibt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (11) einen Kegeldichtsitz aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (9) die Kontur einer Kalotte aufweist, die an dem aus dem Magnetanker (2) hervorstehenden spitzen Ende des Ventilstößels (4) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (2) unter Linienberührung nach Art einer Zweipunktabstützung während seines gesamten Arbeitshubs im Ventilgehäuse (14) geführt ist, wozu der Bund (12) in einem ersten Kontaktpunkt (P1) an der Innenwand des Ventilgehäuses (14) und der Schließkörper (9) an einem zweiten Kontaktpunkt (P2) im Ventilsitz (11) abgestützt ist.