DE102014202926A1

DE102014202926A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102014202926A1
Application number: DE102014202926.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-20
Also published as: WO2015124484A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (14) angeordneten Ventilstößel (4), der einen Ventildurchlass (13) im Ventilgehäuse (14) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (2), der zur Aufnahme des Ventilstößels (4) von einer Bohrung (1) durchdrungen ist, 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 präzisen Justierung weist der Ventilsitzkörper (19) an seiner Mantelfläche einen Axialanschlag (20) auf, der sich an einer vom Magnetkern (5) abgewandten Stirnfläche des Ventilgehäuses (14) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 102 19 672 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, dessen Magnetanker zur Aufnahme eines Ventilstößels von einer Bohrung durchdrungen ist. Auf dem Ventilstößel stützt sich eine Rückstellfeder ab, wobei zur Einstellung der Federvorspannkraft der Ventilstößel im Magnetanker verschoben wird. Der Ventilstößel stützt sich mit seinem Ventilschließglied unter der Wirkung der Rückstellfeder auf einem hülsenförmigen Ventilsitzkörper ab, der mittels einer Presspassung im Ventilgehäuse gehalten ist. Da der Ventilsitzkörper unter Temperaturschwankungen nicht nur mechanischen, sondern auch hydraulischen Kräften ausgesetzt ist, muss mit entsprechendem Aufwand auf eine geeignete Werkstoffauswahl und auf eine präzise Presspassung geachtet werden, um ein unwillkürliches Verschieben des Ventilsitzkörpers im Ventilgehäuse auszuschließen.
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, präzise Positionierung des Ventilsitzkörpers im Ventilgehäuse gewährleistet ist, wobei überdies gute Voraussetzungen geschaffen werden sollen, die eine bauliche Erweiterung des Ventilsitzkörpers erlauben.
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 mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der 1 bis 3 hervor.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Ventilsitzkörper zur Fixierung im Ventilgehäuse einen bundförmigen Axialanschlag aufweist,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Ventilsitzkörper ein aufgeclipstes Filterelement aufweist,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, in dessen Ventilsitzkörper ein Filterelement eingepresst ist.
Nachfolgend sollen zunächst die Gemeinsamkeiten aller in den 1 bis 3 abgebildeten Elektromagnetventile erläutert werden, die bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet werden. Die gezeigten Elektromagnetventile bestehen aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört jeweils ein in einem Ventilgehäuse 14 angeordnete Ventildurchlass 13, der mittels eines an einem Magnetanker 2 angeordneten Ventilstößels 4 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 8 verschlossen oder mittels einer nicht abgebildeten Magnetspule geöffnet werden kann. Hierzu ist der Magnetanker 2 abschnittsweise entlang seiner Mantelfläche über einen definierten Arbeitshub axial beweglich im Ventilgehäuse 14 geführt, wobei sich die Rückstellfeder 8 mit ihrem vom Magnetanker 3 abgewandten Federende an einem das Ventilgehäuse 14 verschließenden Magnetkern 5 abstützt. In den vorliegenden drei Ausführungsbeispielen ist der Magnetkern 5 jeweils als magnetisierbarer Verschlussstopfen in einer austenitischen Gehäusehülse 15 eingepresst, die als Bestandteil des Ventilgehäuses 14 mit einem dickwandigen, steifen Rohrkörper 16 verschweißt ist, der eine sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Alle abgebildeten Elektromagnetventile sind in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung geschlossen, wozu sich jeweils 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 jeweils die auf das Ventilgehäuse 14 aufzusteckende Ventilspule stromproportional ansteuern, womit die Voraussetzung für eine stufenlose Regelung des Ventildurchsatzes gegeben ist.
Um eine präzise Einjustierung der in den 1 bis 3 abgebildeten Elektromagnetventile zu gewährleisten, ist jeweils in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 eine Einstellhülse 3 fixiert, in welcher beispielhaft gemäß der 1 zusätzlich der Ventilstößel 4 abschnittsweise befestigt ist. Durch die Einstellhülse 3 ist eine besonders einfache, stufenlose Einstellung des Restluftspalts RLS gewährleistet.
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.
Wie aus allen Figuren 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 RLS 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 bedarfsgerecht einstellbar.
Auf gleiche Befestigungsweise ist in der 1 auch 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.
Sowohl die zwischen der Einstellhülse 3 und dem Magnetanker 2 als auch die zwischen der Einstellhülse 3 und dem Ventilstößel 4 wirksame Reibkraft der Schiebepresspassung ist vom Betrag her mindestens so groß wie die beim Ventilschalten auf die Einstellhülse 3 und den Ventilstößel 4 einwirkenden mechanischen und hydraulischen Kräfte.
In der 1 weist die Einstellhülse 3 zwei Halteabschnitte 9, 10 auf, wovon der erste Halteabschnitt 9 die Pressverbindung zwischen dem Außenmantel der Einstellhülse 3 und der Bohrung 1 umfasst, während der zweite Halteabschnitt 10 durch die Pressverbindung zwischen dem Innenmantel der Einstellhülse 3 und dem Ventilstößel 4 definiert ist.
Ferner geht aus der 1 hervor, dass im Anschluss an den ersten Halteabschnitt 9 im Bereich des zweiten Halteabschnitts 10 ein Ringraum 23 zwischen der Einstellhülse 3 und der Bohrung 1 im Magnetanker 2 vorgesehen ist, sodass eine im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Halteabschnitt 10 in der Einstellhülse 3 angeordnete Druckausgleichsbohrung 11 über den Ringraum 23 mit einem die Rückstellfeder 8 in der Einstellhülse 3 aufnehmenden Einbauraum 7 in hydraulisch druckausgleichender Verbindung steht. Weiterhin erlaubt der Ringraum 23 eine toleranzausgleichende radiale Aufweitung des zweiten Halteabschnitts 10, wodurch das Einpressen des Ventilstößels 4 in die Einstellhülse 3 begünstigt wird.
Aus den 1 bis 3 geht ferner hervor, dass die Einstellhülse 3 zumindest an einem Hülsenende mit einem Bund 12 versehen ist, der als Axialanschlag am Magnetkern 5 abschnittsweise anliegt.
Durch die nicht magnetischen Eigenschaften der Einstellhülse 3 und des daran angebrachten Bunds 12 ergibt sich vorteilhaft eine nicht magnetische und damit reibungsminimierte Führung für den Ventilstößel 4 und den Magnetanker 2 im Ventilgehäuse 14.
Da gemäß der 1 der Ventilstößel 4 unmittelbar in die nicht magnetische Einstellhülse 3 eingepresst ist, besteht folglich kein Kontakt zum magnetischen Werkstoff des Magnetankers 2, womit im Sinne einer magnetischen Entkoppelung der Ventilstößel 4 unabhängig vom gewählten Werkstoff keiner unerwünschten Magnetisierung ausgesetzt ist, welche die Ventilregelung nachteilig beeinflussen könnte.
Bezüglich des Aufbaus des in den 1–3 abgebildeten Ventilgehäuses 14 sei erwähnt, dass die abgebildeten Elektromagnetventile jeweils über einen dickwandigen Rohrkörper 16 verfügen, in dem der Ventilsitzkörper 19 als separates Bauteil eingepresst ist. Ober- und unterhalb sind am Rohrkörpers 19 jeweils eine Gehäusehülse 15, 17 angebracht, wobei die obere Gehäusehülse 15 am Rohrkörper 16 angeschweisst ist, während die auf der von der Gehäusehülse 15 entgegengesetzten Stirnseite angeordnete untere Gehäusehülse 17 einen radial umlaufenden Bund aufweist, der in einer Ausnehmung 18 am Rohrkörper 6 mittels eines geeigneten Werkzeugs plastisch verformt fixiert ist. Die untere Gehäusehülse 17 besteht bevorzugt aus einem austenitischen, dünnwandigen Stahl, wobei ein in der Wand der unteren Gehäusehülse 17 angeordnete Durchlass 20 kostengünstig im Stanzbzw. Prägeverfahren hergestellt ist.
Wie aus den 1 bis 3 zu entnehmen ist, befindet sich in der unteren Gehäusehülse 17 des Ventilgehäuses 14 ein für den Magnetanker 2 vorgesehenen Führungsbereich, der abschnittsweise entlang der Innenwand der unteren Gehäusehülse 17 ein Druckausgleichskanal 29 aufweist, der besonders einfach durch eine plastische Verformung der im Tiefziehverfahren hergestellten Gehäusehülse 17 ausgebildet ist.
Wie aus allen Figuren ersichtlich ist, weist der Ventilsitzkörper 19 an seiner Mantelfläche einen Axialanschlag 20 auf, der sich an einer vom Magnetkern 5 abgewandten Stirnfläche des als massiver Rohrkörper 16 gestalteten Ventilgehäuses 14 abstützt. Hierdurch ist eine präzise Positionierung des Ventilsitzkörpers 19 im Ventilgehäuse 14 gewährleistet, wobei auch bei einer hydraulischen Beaufschlagung des Ventilsitzkörpers 19 durch den unterhalb des Ventilsitzkörpers 19 anstehenden hydraulischen Druck ein verschieben des Ventilsitzkörpers 19 im Ventilgehäuse 14 sicher vermieden ist. In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Axialanschlag 20 am Ventilsitzkörper 19 als Stufenabsatz ausgeführt, der mit seinem vorzugsweise ringförmigen Vorsprung 21 an der Stirnfläche des Ventilgehäuses 14 hervor steht.
Gemäß der 1 ist zur möglichen Realisation einer elastischen, auf die Mantelfläche des Ventilsitzkörpers 19 gerichteten Radialverformung des als dünnwandige Gehäusehülse 17 ausgeführten Ventilgehäuses 14 an der Mantelfläche des Ventilsitzkörpers 19 eine umlaufende Ausnehmung 22 vorgesehen, die zwischen einem Presspassungsanschnitt 24 des Ventilsitzkörpers 19 in der Gehäusehülse 17 und dem Axialanschlag 20 angeordnet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass mit geringer Einpresskraft die Gehäusehülse 17 infolge seiner federnden Nachgiebigkeit in die Ventilaufnahmebohrung klemm- und damit abriebfrei unter Einhaltung großzügiger Passungstoleranzen bei gleichzeitig hinreichender Dichtwirkung in die Ventilaufnahmebohrung 30 eingeschoben werden kann.
Abweichend von der 1 erfolgt im Ausführungsbeispiel nach 2 die Fixierung und Abdichtung des Elektromagnetventils in der Ventilaufnahmebohrung 30 nicht durch die dünnwandige Gehäusehülse 17, sondern durch einen an der Stirnfläche des Ventilgehäuses 14 hervorstehenden Vorsprung 21 des Ventilsitzkörpers 19, der an seiner Mantelfläche eine umlaufende Dichtfläche 25 aufweist, die zur Fixierung und Abdichtung des Elektromagnetventils mittels einer Presspassung in der Ventilaufnahmebohrung 30 eingesetzt wird. An dem Vorsprung 21 ist ein Filterelement 26 befestigt, das einen Stehkragen 27 aufweist, der nach Art eines Clips in einer nutförmigen Hinterschneidung 28 an der Mantelfläche des Vorsprungs 21 eingerastet ist. Der Ventilsitzkörper 19 ist zur Ausbildung der in den 1, 2 abgebildeten Einzelheiten bevorzugt durch Zerspanung von Automatenstahl mittels einer Drehmaschine hergestellt.
Alternativ zu 2 ist in der 3 in einem Hohlraum des ringförmigen Vorsprungs 21 ein Filterelement 26 eingepresst. Abweichend von 1, 2 ist der Ventilsitzkörper 19 zur Ausbildung des in der Ventilaufnahmebohrung 30 dichtenden Vorsprungs 21, des an der Gehäusehülse 17 anliegenden Axialanschlags 19 und des in der Gehäusehülse 17 gehaltenen Einpressabschnitts kostengünstig durch Tiefziehen von dünnwandigem, austenitischem Stahl hergestellt, wobei der vom Ventilstößel 4 zu verschließenden Ventildurchlass 13 zwecks Verschleißschutz mit einer Oberflächenhärtung versehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Bohrung
2: Magnetanker
3: Einstellhülse
4: Ventilstößel
5: Magnetkern
6: Überstand
7: Einbauraum
8: Rückstellfeder
9: Halteabschnitt
10: Halteabschnitt
11: Druckausgleichsbohrung
12: Bund
13: Ventildurchlass
14: Ventilgehäuse
15: Gehäusehülse
16: Rohrkörper
17: Gehäusehülse
18: Ausnehmung
19: Ventilsitzkörper
20: Axialanschlag
21: Vorsprung
22: Ausnehmung
23: Ringraum
24: Presspassungsabschnitt
25: Dichtfläche
26: Filterelement
27: Stehkragen
28: Hinterschneidung
29: Druckausgleichskanal
30: Ventilaufnahmebohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10219672 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass in einem hohlzylindrischen Ventilsitzkörper zu öffnen oder zu verschließen vermag, der zur Fixierung im Ventilgehäuse einen Presspassungsabschnitt aufweist, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der zur Aufnahme des Ventilstößels von einer Bohrung durchdrungen ist, sowie mit einer auf den Ventilstößel einwirkenden Rückstellfeder, deren vom Magnetanker abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern abstützt, welcher an der vom Ventilsitzkörper abgewandten Stirnseite des Ventilgehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (19) an seiner Mantelfläche einen Axialanschlag (20) aufweist, der sich an einer vom Magnetkern (5) abgewandten Stirnfläche des Ventilgehäuses (14) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (20) am Ventilsitzkörper (19) als Stufenabsatz ausgeführt ist, der mit seinem vorzugsweise ringförmigen Vorsprung (21) an der Stirnfläche des Ventilgehäuses (14) hervor steht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur elastischen, auf die Mantelfläche des Ventilsitzkörpers (19) gerichteten Radialverformung des Ventilgehäuses (14) an der Mantelfläche des Ventilsitzkörpers (19) eine umlaufende Ausnehmung (22) vorgesehen ist, die zwischen dem Presspassungsanschnitt (24) des Ventilsitzkörpers (19) im Ventilgehäuse (14) und dem Axialanschlag (20) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Stirnfläche des Ventilgehäuses (14) hervorstehende Vorsprung (21) an seiner Mantelfläche eine umlaufende Dichtfläche (25) aufweist, die zur Fixierung und Abdichtung des Elektromagnetventils mittels einer Presspassung in einer Ventilaufnahmebohrung (30) flüssigkeitsundurchlässig eingesetzt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorsprung (21) ein Filterelement (26) befestigt ist, das einen Stehkragen (27) aufweist, der nach Art eines Clips in einer nutförmigen Hinterschneidung (28) an der Mantelfläche des Vorsprungs (21) eingerastet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Hohlraum des ringförmigen Vorsprungs (21) ein Filterelement (26) eingepresst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (19) entweder durch zerspanende Bearbeitung von Automatenstahl mittels einer Drehmaschine, oder durch Tiefziehen von dünnwandigem, austenitischem Stahl hergestellt ist, wobei der Ventilsitzkörper (19) im Ventilsitzbereich des vom Ventilstößel (4) zu verschließenden Ventildurchlasses (13) mit einer Oberflächenhärtung versehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Magnetanker (2) und dem Ventilgehäuse (14) vorgesehenen Führungsbereich entlang der Innenwand des Ventilgehäuses (14) ein Druckausgleichskanal (29) angeordnet ist, der durch eine plastische Verformung des im Tiefziehverfahren aus einem dünnwandigen Stahl hergestellten Ventilgehäuses (14) ausgebildet ist.