DE102014207092A1

DE102014207092A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102014207092A1
Application number: DE102014207092.9A
Authority: DE
Inventors: Chrisoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem zylindrischen Ventilgehäuse (5) mittig angeordneten Ventilstößel (1), der auf einen Ventildurchlass (15) in einem Ventilsitzkörper (2) gerichtet ist, mit einem am Ventilgehäuse (5) befestigten rohrförmigen Magnetkern (12) und mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (1) im Bereich eines definierten Arbeitshubs beweglich ausgeführten Magnetanker (11), dessen elektromagnetisch initiierten Bewegungsrichtung einer Rückstellfeder (8) entgegen wirkt. Die Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Ventilstößel (1) und einer am Ventilsitzkörper (2) anlegbaren Ventilkugel (3) wenigstens ein Betätigungselement (1‘, 1“) angeordnet ist, das mit minimalem Flächenkontakt abschnittsweise entlang der Innenwandung des Ventilgehäuses (5) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 101 04 241 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, dessen Ventilgehäuse einen in einem zylindrischen Ventilgehäuse mittig angeordneten Ventilstößel aufweist, der auf einen Ventildurchlass in einem Ventilsitzkörper gerichtet ist, wozu sich der Ventilstößel durch einen rohrförmigen Magnetkern unmittelbar auf den Ventilsitzkörper erstreckt. Zur Betätigung eines mit dem Ventilstößel verbundenen Magnetankers ist eine Ventilspule auf das Ventilgehäuse aufgesetzt, die bei elektromagnetischer Erregung des Magnetankers eine zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern eingespannte Rückstellfeder komprimiert und die in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Ventils ihre dekomprimierte Stellung einnimmt, in welcher den Ventilstößel vom Ventilsitzkörper abgehoben ist.
Nunmehr ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass das Ventil mit möglichst einfachen Mitteln kostengünstig, kleinbauend, hinsichtlich seines Magnetkreises optimiert und hydraulisch druckausgeglichen ausgeführt werden kann, wobei eine schmutzunempfindliche, reibungsarme Betätigung des Ventilschließgliedes gewährleistet sein soll.
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 Ausführungsbeispiels anhand der 1 und 2 hervor.
Die 1 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 5 angeordneter Ventilstößel 1, der in der Funktion eines Aktuators einen Ventildurchlass 15 in einem Ventilsitzkörper 2 zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem Magnetanker 11 zur Betätigung des Ventilstößels 1, der im Bereich eines definierten Arbeitshubs axial beweglich ausgeführt ist, sowie mit einer auf den Magnetanker 11 bevorzugt nur mittelbar einwirkenden Rückstellfeder 8. Direkt gegenüber dem Magnetanker 11 ist ein mit dem Ventilgehäuse 5 verbundener Magnetkern 12 angeordnet, der als dickwandiger Rohrkörper ausgeführt ist, auf dem eine domförmige Kappe 16 aufgesetzt ist, in welcher der Magnetanker 11 beweglich aufgenommen ist. Der Magnetkern 12 weist einen im Ventilblock 17 verstemmten Kragen 21 auf, der sich zur Aufnahme der Verstemmkraft an einer unterhalb der Verstemmstelle im Ventilblock 17 eingelassenen Stufe abstützt. Zur elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 11 dient eine auf dem Rohrkörper aufgesetzte Magnetspule, die in vorliegender Abbildung nicht dargestellt ist.
Entsprechend dem geschilderten Aufbau nimmt das Elektromagnetventil abbildungsgemäß in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung seine geöffnete Schaltstellung ein, sodass der Ventildurchlass 15 im Ventilsitzkörper 12 freigegeben ist.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der dünnwandige Hülsenabschnitt der Kappe 16 mit dem Magnetkern 12 verschweißt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungsformen der Kappe 15 möglich.
Das Ventilgehäuse 5 ist zur sicheren Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilblocks 17 mit dem dickwandigen und damit steifen Magnetkern 12 fest verbunden, der auf der von der Kappe 15 abgewandten Stirnseite mit der dünnwandigen Hülse des Ventilgehäuses 5 verschweißt ist.
Um für ein hydraulisches, insbesondere druckausgeglichenes Ventil eine möglichst einfache, reibungsarme sowie schmutzunempfindliche Betätigung eines als Ventilkugel 3 ausgeführten Ventilschließkörpers realisieren zu können, sieht die Erfindung vor, dass zwischen dem Ventilstößel 1 und der am Ventilsitzkörper 2 anlegbaren Ventilkugel 3 wenigstens ein Betätigungselement 1“ angeordnet ist, das mit minimalem Flächenkontakt abschnittsweise entlang der Innenwandung des Ventilgehäuses 5 geführt ist.
Gemäß der 1 ist deshalb das Betätigungselement 1“ als separates, mit mehreren Ringnuten 25 versehenes Stößelteil ausgeführt, das in einer im Ventilgehäuse 5 fixierten Gleitlagerbuchse 13 geführt ist. Je nach gewählter Anzahl und Größe der Ringnuten 25 lässt sich der Flächenkontakt innerhalb der Gleitlagerbuchse 13 möglichst gering halten, sodass in Abhängigkeit der gewählten Gleitpassung nur geringfügige Gleitreibungskräfte entstehen, ohne Klemmgefahr infolge der Aufnahmemöglichkeit von Schmutz innerhalb der Ringnuten 25 und der somit schmutzunempfindlichen Gestaltung des Betätigungselements 1“.
Zwecks ungehindertem Druckausgleich weist das Ventilgehäuse 5 eine Rohrwandung auf, die in Parallelausrichtung zum Ventilstößel 1 von wenigstens einem Druckausgleichskanal 14 durchdrungen ist, wobei an dem einen Ende des Druckausgleichskanals 14 der unterhalb des Ventilgehäuses 5 in die Sackbohrung des Ventilblocks 17 einmündende Ventileinlass 18 angeschlossen ist, während das andere, oberhalb des rohrförmigen Ventilgehäuse 5 gelegene Ende des Druckausgleichskanals 14 in einen zwischen dem Magnetkern 12 und dem Ventilgehäuse 5 angeordneten Zwischenraum 19 einmündet, der mit einem den Magnetanker 11 aufnehmenden Hohlraum 22 verbunden ist. Das rohrförmige Ventilgehäuse 5 ist zur einfachen Handhabung mit dem Betätigungselement 1“ als eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe ausgeführt.
Der Hohlraum 22 ist besonders einfach über einen zwischen dem Ventilstößel 1 und dem Magnetkern 12 angeordneten Strömungsspalt 23 mit dem Zwischenraum 19 verbunden, sodass auf kürzestem Weg eine hydraulisch druckausgeglichene Verbindung zwischen dem unteren Ventilbereich und dem oberen Ventilbereich hergestellt ist. Der Strömungsspalt 23 ist als eine Längsnut ausgebildet, die entweder in einer den Ventilstößel 1 im Magnetkern 12 aufnehmenden Durchgangsbohrung 24 oder unmittelbar entlang dem Umfang des Ventilstößels 1 angeordnet ist.
Um eine möglichst präzise Zentrierung und Führung des Betätigungselements 1“ im rohrförmigen Ventilgehäuse 5 zu ermöglichen, ist koaxial zum Ventilsitzkörper 2 eine Gleitlagerbuchse 13 im Ventilgehäuse 5 mittels einer Presspassung fixiert, durch die sich das stößelförmige Betätigungselement 1“ auf die am Ventilsitzkörper 2 anlegbare Ventilkugel 3 erstreckt, die den Ventilschließkörper bildet. Die Ventilkugel 3 ist herstell- und funktionstechnisch besonders vorteilhaft lose zwischen dem Ventilstößel 1 und dem Ventilsitzkörper 2 angeordnet, wozu ein topfförmiger Mitnehmer 4 einen Topfboden mit einer Öffnung zur Lagerung der Ventilkugel 3 aufweist. Der Mitnehmer 4 ist zwischen der Gleitlagerbuchse 13 und dem Ventilgehäuse 5 axial beweglich angeordnet, sodass bei einer Betätigung des Ventilstößels 1 die vom Betätigungselement 1“ kontaktierte Ventilkugel 3 zwangsläufig auch den Mitnehmer 4 betätigt, der entlang einem sich in Richtung der Ventilkugel 3 erstreckenden Fortsatz an der Gleitlagerbuchse 13 präzise geführt ist.
Die üblicherweise zwischen dem Magnetanker 11 und dem Magnetkern 12 angeordnete Rückstellfeder 8 ist nunmehr erfindungsgemäß zwischen einem sich radial nach außen erstreckenden Rand 7 des Mitnehmers 4 und einer im Ventilgehäuse 5 angeordneten Stufe 10 eingespannt, die außerhalb des vom Ventileinlass 18 zum Ventilauslass 9 im Ventilgehäuse 5 gehörenden Strömungsbereich angeordnet ist. Wie aus der 1 hervor geht, ist unter der Wirkung der Rückstellfeder 8 die Ventilkugel 3 durch den Mitnehmer 4 vom Ventilsitzkörper 2 abgehoben, solange der Ventilstößel 1 nicht durch den Magnetanker 11 betätigt wird. Da nunmehr die Rückstellfeder 8 nicht mehr zwischen dem Magnetanker 11 und dem Magnetkern 12 angeordnet ist, lässt sich der für einen effizienten Magnetkreis erforderliche Magnetanker- und Magnetkernbereich optimal ausgestalten.
Der beschriebenen Konstruktion des Mitnehmers 4 kommt zu Gute, dass sich die Rückstellfeder 8 kompakt eingespannt zwischen dem Rand 7 des topfförmigen Mitnehmers 4 und einer oberhalb zum Ventilauslass 9 angeordneten Stufe 10 des Ventilgehäuses 5 abstützt, wodurch eine Rückstellung des Magnetankers 11 mittelbar über eine Kraftwirkung der Rückstellfeder 8 auf den Mitnehmer 4, die Ventilkugel 3 und das Betätigungselement 1“ erfolgt. Ferner geht aus 1 hervor, dass die Mantelfläche des Mitnehmers 4 mit mehreren Druckausgleichsöffnungen 6 versehen ist, sodass zwecks eines Druckausgleichs eine allseitige hydraulische Beaufschlagung des Mitnehmers 4 gewährleistet ist. Bevorzugt ist der Mitnehmer 4 entweder durch Tiefziehen von Dünnblech oder durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt.
Ferner geht aus 1 hervor, dass der Ventilstößel 1 aus einem Kunststoff hergestellt ist, der den Magnetanker 11 unmittelbar kontaktiert und zur Kontaktierung des metallischen Betätigungselements 1‘‘ mittig durch den Magnetkern 12 hindurchgeführt ist. Hierdurch ergibt sich besonders vorteilhaft eine einfache, querkraftfreie Mittenzentrierung infolge der geteilten Ausführung vorgenannter Bauteile. Zur Vermeidung von Verunreinigungen innerhalb des Elektromagnetventils befinden sich jeweils auf Höhe der Ventileinlasses 18 und dem Ventilauslass 9 in der Ventilaufnahmebohrung des Ventilblocks 17 Filterelemente 20 eingesetzt.
Schließlich ergibt sich eine besonders einfache und präzise Einstellung des Ventilsitzkörpers 2 durch eine stufenlose Axialverschiebung des hülsenförmigen Ventilsitzkörpers 2 innerhalb des Presspassungsbereichs am unteren Ende des rohrförmigen Ventilgehäuses 5.
Das Elektromagnetventil nach 2 unterscheidet sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 durch ein aus mehreren Kugeln gebildetes Betätigungselement 1‘, die vertikal hintereinander in der Gleitlagerbuchse 13 unter linienförmigen Flächenkontakt reibungsminimiert und schmutzunempfindlich geführt sind. Bei Verwendung von handelsüblichen, im Rahmen der Kugellagerfertigung in Großserie präzise, preisgünstig und in zahlreichen Größen zu erwerbenden Kugeln ergeben sich erhebliche funktionelle als auch kalkulatorische Vorteile, sodass die Konstruktionsvariante nach 2 auch mit Blick auf die Möglichkeit zur Aufnahme von Schmutzpartikeln in den relativ großen Zwischenräumen der Kugeln eine besonders schmutzunempfindliche Ausführungsvariante darstellt. Ansonsten sind alle weiteren, aus der 2 ersichtlichen Einzelheiten mit den bereits aus 1 bekannten Merkmalen identisch, sodass sich eine weitere Erläuterung erübrigt.
Bezugszeichenliste

1: Ventilstößel
2: Ventilsitzkörper
3: Ventilkugel
4: Mitnehmer
5: Ventilgehäuse
6: Druckausgleichsöffnung
7: Rand
8: Rückstellfeder
9: Ventilauslass
10: Stufe
11: Magnetanker
12: Magnetkern
13: Gleitlagerbuchse
14: Druckausgleichskanal
15: Ventildurchlass
16: Kappe
17: Ventilblock
18: Ventileinlass
19: Zwischenraum
20: Filterelement
21: Kragen
22: Hohlraum
23: Strömungsspalt
24: Durchgangsbohrung
25: Ringnut

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 10104241 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem zylindrischen Ventilgehäuse mittig angeordneten Ventilstößel, der auf einen Ventildurchlass in einem Ventilsitzkörper gerichtet ist, der im Ventilgehäuse fixiert ist, mit einem am Ventilgehäuse befestigten rohrförmigen Magnetkern und mit einem zur Betätigung des Ventilstößels im Bereich eines definierten Arbeitshubs beweglich ausgeführten Magnetanker, dessen elektromagnetisch initiierten Bewegungsrichtung einer Rückstellfeder entgegen wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilstößel (1) und einer am Ventilsitzkörper (2) anlegbaren Ventilkugel (3) wenigstens ein Betätigungselement (1‘, 1“) angeordnet ist, das mit minimalem Flächenkontakt abschnittsweise entlang der Innenwandung des Ventilgehäuses (5) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1“) als separates, mit mehreren Ringnuten (25) versehenes Stößelteil ausgeführt ist, das in einer im Ventilgehäuse (5) fixierten Gleitlagerbuchse (13) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (1‘) durch mehrere in einer Reihe angeordnete Kugeln gebildet ist, die in einer im Ventilgehäuse (5) fixierten Gleitlagerbuchse (13) geführt sind.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Ventilgehäuse (5) mit dem Betätigungselement (1‘, 1“) als eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe ausgeführt ist, die in Parallelausrichtung zum Betätigungselement ((1‘, 1“) von wenigstens einem Druckausgleichskanal (14) durchdrungen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen, vom Magnetkern (12) abgewandten Ende des Druckausgleichskanals (14) der Ventileinlass (18) angeschlossen ist, und dass das anderen Ende des Druckausgleichskanals (14) in einen zwischen dem Magnetkern (12) und dem Ventilgehäuse (5) angeordneten Zwischenraum (19) einmündet, der mit einem den Magnetanker (11) aufnehmenden Hohlraum (22) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (22) über einen zwischen dem Ventilstößel (1) und dem Magnetkern (12) angeordneten Strömungsspalt (23) mit dem Zwischenraum (19) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsspalt (23) durch eine Längsnut gebildet ist, die entweder in einer den Ventilstößel (1) aufnehmenden Durchgangsbohrung (24) des Magnetkerns (12) oder entlang dem Umfang des Ventilstößels (1) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Betätigungselements (1‘, 1“) in der Gleitlagerbuchse (13) vorzugsweise metallisch gedichtet auf die am Ventilsitzkörper (2) anlegbare Ventilkugel (3) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (3) lose zwischen dem Betätigungselement (1‘, 1“) und dem Ventilsitzkörper (2) angeordnet ist, wozu ein topfförmiger Mitnehmer (4) einen Topfboden mit einer Öffnung zur Lagerung der Ventilkugel (3) aufweist, wobei der Mitnehmer (4) zwischen der Gleitlagerbuchse (13) und dem Ventilgehäuse () axial beweglich angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (8) zwischen einem sich radial nach außen erstreckenden Rand (7) des Mitnehmers (4) und einer im Ventilgehäuse (5) angeordneten Stufe (10) eingespannt ist, die außerhalb des vom Ventileinlass (18) zum Ventilauslass (9) im Ventilgehäuse (5) gehörenden Strömungsbereich angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Wirkung der Rückstellfeder (8) die Ventilkugel (3) durch den Mitnehmer (4) vom Ventilsitzkörper (2) abgehoben ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (1) aus einem Kunststoff hergestellt ist, der den Magnetanker (11) unmittelbar kontaktiert und mittig durch den Magnetkern (12) hindurchgeführt ist, und dass das Betätigungselement (1‘, 1“) aus einem Metall besteht, das zwischen dem Ventilstößel (1) und der Ventilkugel (3) in einer metallischen Gleitlagerbuchse (13) des Ventilgehäuses (5) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Betätigungselements (1‘, 1“) dem von der Ventilkugel (3) verschließbaren Öffnungsquerschnitt des Ventilsitzkörpers (3) entspricht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (4) durch Tiefziehen von Dünnblech oder durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt ist.