DE102017203807A1

DE102017203807A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102017203807A1
Application number: DE102017203807.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Christian Munteanu; Koen Vermolen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit zwei Ventilschließkörpern die in kompakter Bauweise aus einem Ventilstößel (1) und einem elastischen Dichtring (2) bestehen, die beide über einen Mitnehmer (10) formschlüssig miteinander verbunden sind, sodass zur Realisierung eines Zweistufenventils mit zunehmenden Hub des Ventilstößel (1) nach einem ersten, blendenförmigen Ventildurchlass (6) ein weiterer Ventildurchlass (12) geöffnet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 014 100 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die in koaxialer Anordnung im Ventilgehäuse einen ersten als auch einen zweiten Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermögen. Der zweite Ventilschließkörper befindet sich unterhalb des ersten Ventilschließkörpers in einer Führungshülse angeordnet, die innerhalb des Ventilgehäuses fixiert ist. Zwischen dem zweiten Ventilschließkörper und einem an der Führungshülse angeordneten Anschlag ist eine Druckfeder eingespannt, die den zweiten Ventilschließkörper in Richtung des ersten Ventilschließkörpers beaufschlagt. Zwangsläufig erfordert das Ventil einen entsprechend großen konstruktiven Aufwand.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig und klein-bauend auszuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen:

1 eine Gesamtansicht eines Elektromagnetventils im Längsschnitt in einer elektromagnetisch stromlos geschlossenen Grundstellung, das als Zweistufenventil schaltbar ist,
2 das aus 1 bekannte Elektromagnetventil in einer teilweise elektromagnetisch geöffneten Stellung, in der zur Verbindung des Druckmitteleinlasses mit dem Druckmittelauslass nach Art einer hydraulischen Vorsteuerstufe ein blendenförmiger Strömungsquerschnitt freigegeben ist,
3 das aus 1 bekannte Elektromagnetventil in seiner elektromagnetisch vollständig geöffneten Schaltstellung, in der nach Art einer hydraulischen Hauptstufe ein ungedrosselter Strömungsquerschnitt zwischen dem Druckmitteleinlass und dem Druckmittelauslass freigegeben ist,
4 eine Perspektivansicht des mit einem Mitnehmer versehenen Ventilstößels, der bereits den vorangegangenen 1-3 zu entnehmen ist,
5 das in den 1-3 abgebildete Gehäuse, in dem ein Ringfilter sowie ein für die Hauptstufe erforderlicher Ventildurchlass integriert ist.

Die 1 bis 3 zeigen jeweils in einer erheblichen Vergrößerung ein als Zweistufenventil ausgeführtes Elektromagnetventil im Längsschnitt mit einem mehrteiligen, im oberen Gehäusebereich bevorzugt im Tiefziehverfahren als Hülse 5 dünnwandig ausgeführten Ventilgehäuse 3, dessen mittlerer, besonders dickwandiger Gehäuseabschnitt bevorzugt durch spanlose Umformung als Rohr 4 ausgebildet ist. An dem beispielsweise als Kaltschlagteil hergestellten massiven Rohr 4 schließt sich die obere Hülse 5 an, die von einem stopfenförmigen Magnetkern 16 verschlossen ist. Auch der Magnetkern 16 besteht vorzugsweise aus einem kostengünstigen und hinreichend präzise gefertigten Kaltschlagteil, das mit der Hülse 5 am Außenumfang laserverschweißt ist. Unterhalb des Magnetkerns 16 befindet sich im Ventilgehäuse 3 ein Magnetanker 20, der aus einem Rund- oder Mehrkantprofil beispielsweise durch Kaltschlagen bzw. Fließpressen gleichfalls sehr kostengünstig hergestellt ist.
Abbildungsgemäß verschließt in der Ventilgrundstellung nach 1 der den ersten Ventilschließkörper aufweisende Magnetanker 20 unter der unmittelbaren Wirkung einer Rückstellfeder 17 den in einem zweiten Ventilschließkörper angeordneten ersten Ventilsitz 8, der die Größe des ersten Ventildurchlasses 6 bestimmt. Hierzu ist auf vorteilhafte Weise der erste Ventilschließkörper als Ventilstößel 1 und der zweite Ventilschließkörper als Dichtring 2 ausgeführt, der zwecks möglichst guter Dichteigenschaften als O-Ring einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Befestigung des Ventilstößels 1 erfolgt nach Art eines Clips innerhalb der Durchgangsbohrung des Magnetankers 20, in der auch die Rückstellfeder 17 aufgenommen ist.
Infolge der Wirkung der Rückstellfeder 17 auf den Ventilstößel 1 verschließt in der abbildungsgemäßen Ventilgrundstellung der Dichtring 2 einen in dem unteren Gehäuse 11 vorgesehenen (zweiten) Ventilsitz 7, dessen freischaltbarer (zweiter) Ventildurchlass 12 (dargestellt in 3) erheblich größer ist als der ausschließlich elektromagnetisch freischaltbare, im Dichtring 2 angeordnete (erste) Ventildurchlasses 6, der nachfolgend in den 2 und 3 zu erkennen ist.
Gemäß den abgebildeten Ausführungsbeispielen mündet oberhalb des Dichtrings 2 seitlich in das Filtergewebe 18 des unteren Gehäuses 11 ein Druckmitteleinlass 19 ein. Unterhalb des Dichtrings 2 befindet sich der lotrecht in das Gehäuse 11 einmündende Druckmittelauslasskanal 13 angeordnet. Das Gehäuse 11 besteht aus einem Kunststoff und ist nach Art eines Clips mit seinem äußeren Rand 21 in eine Innennut 22 des Rohrs 4 eingerastet.
Um die Baugröße und den Materialaufwand möglichst gering zu halten, sieht die Erfindung vor, dass der zweite Ventilschließkörper als ein Dichtring 2 ausgebildet ist, dessen mittige Durchgangsöffnung einen ersten Ventildurchlass 6 bildet, in den sich der erste Ventilschließkörper erstreckt. Zur strömungs- als auch funktionsoptimierten Bauweise weist der erste Ventilschließkörper die Kontur eines Ventilstößels 1 auf, dessen Mantelfläche abschnittsweise am ersten Ventilsitz 8 anlegbar ist, der besonders zweckmäßig am Innenumfang des Dichtrings 2 ausgebildet ist. Der Ventilstößel 1 besteht aus einem biegesteifen Kunststoff und der Dichtring 2 bevorzugt aus einem Elastomere, der zum Hindurchführen eines am Ende des Ventilstößels 1 ausgebildeten Mitnehmers 10 elastisch aufweitbar ist.
Zur Realisierung einer möglichst einfachen und zuverlässigen Dichtwirkung weist der Ventilstößel 1 einen sich in die Durchgangsöffnung des Dichtrings 2 erstreckenden Kegelabschnitt 9 auf, der am ersten Ventilsitz 8 anlegbar ist, wobei im Anschluss an den Kegelabschnitt 9 der Mitnehmer 10 am Ventilstößel 1 ausgebildet ist, der in Abhängigkeit eines definierten Ventilstößelhubs formschlüssig mit dem Dichtring 2 in Eingriff steht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mitnehmer 10 durch einen am Dichtring 2 anlegbaren Haken gebildet, der zur widerstandsarmen Freigabe des als Vorsteuerstufe wirksamen ersten Ventildurchlasses 6 im Bereich des ersten Ventildurchlasses 6 an seinem Umfang wenigstens eine Abplattung 15 aufweist.
Bezüglich einer vergrößerten Darstellung der vorgenannten Merkmale wird auf die 4 verwiesen, die den Ventilstößel 2 in einer Perspektivansicht zeigt. Mit Hilfe des Mitnehmers 10 ist der Dichtring 2 auf einfache und zuverlässige Weise von einem die hydraulische Hauptstufe definierenden zweiten Ventilsitz 7 abhebbar, der konzentrisch zum ersten Ventilsitz 8 in dem topfförmigen Gehäuse 11 ausgebildet ist, das mit dem Ventilgehäuse 3 fest verbunden ist.
Im Sinne einer hydraulischen Hauptstufe weist der zwischen dem zweiten Ventilsitz 7 und dem Außenumfang des Dichtring 2 freigebbarer zweite Ventildurchlass 12 einen erweiterten Durchlassquerschnitt gegenüber dem zwischen dem Ventilstößel 1 und dem Dichtring 2 vorgesehenen ersten Ventildurchlass 6 auf, der durch die Eintauchtiefe des Ventilstößels 1 innerhalb des Dichtrings 2 definiert ist.
Gemäß den 1-3, 5 ist im Boden des topfförmigen Gehäuses 11 der zum ersten und zweiten Ventildurchlass 6, 12 führende Druckmittelauslass 13 vorgesehen, wozu sich dessen mittige Öffnung über eine Vielzahl von weiteren Radialöffnungen 14 in Richtung des Gehäusemantels großflächig erstreckt. Ferner ist im Bereich des Gehäusemantels ein Ringfilter in Form eines Filtergewebes 18 integriert, durch das der Druckmitteleinlass 19 radial in das aus einem Kunststoff hergestellte Gehäuse 11 einmündet. Die 5 zeigt zur besseren Veranschaulichung die vorgenannten Elemente in einer Perspektivansicht.
Nachfolgend soll primär die grundlegende Funktionsweise des in den 1 bis 3 abgebildeten Elektromagnetventils beschrieben werden:
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilstellung gemäß der 1 nehmen infolge der Schließkraft der Rückstellfeder 17 beide Ventilschließkörper (Ventilstößel 1, Dichtring 2) ihre Ventilschließstellungen ein.
Im Ausnahmefall, dass gleiche hydraulische Drücke im Druckmitteleinlass- und auslass 19, 13 vorherrschen, legt der Magnetanker 20 bei elektromagnetischer Erregung bis zum Anliegen am Magnetkern 16 einen Hub zurück, der dem maximalen Hub des Dichtrings 2 entspricht. Da die Wirkung der Rückstellfeder 17 in der elektromagnetischen Erregung aufgehoben ist, bewegen sich beide formschlüssig über den Mitnehmer 10 verbundene Ventilschließkörper (Ventilstößel 1, Dichtring 2) synchron zur Magnetankerbewegung, sodass der maximale Querschnitt am zweiten Ventildurchlass 12 sofort nach elektromagnetischer Erregung freigegeben wird.
In der Regel ist aber der Druck im Druckmitteleinlass 19 größer als der Hydraulikdruck im Druckmittelauslass 13, sodass unter der Wirkung der hydraulischen Druckdifferenz der Dichtring 2 im Schließsinne zunächst an seinem Ventilsitz 7 verharrt.
Erfolgt unter dieser Gegebenheit nunmehr mittels einer nicht abgebildeten Ventilspule eine elektromagnetisch initiierte Hubbewegung des Magnetankers 20, so legt der Magnetanker 20 gemäß der 2 unter der Kompression der Rückstellfeder 17 einen definierten Hub in Richtung des Magnetkerns 16 zurück, wodurch sich der Kegelabschnitt 9 des Ventilstößels 1 von der als Ventilsitz 8 wirksamen Innenfläche des Dichtrings 2 entfernt und damit gemäß der 2 in Pfeilrichtung den blendenförmigen ersten Ventildurchlass 6 zum hydraulischen Druckausgleich freigibt.
Nach erfolgtem hydraulischem Druckausgleich über die sogenannte blendenförmige Vorsteuerstufe des Ventildurchlasses 6 ist auf verhältnismäßig einfache Weise die Voraussetzung geschaffen, dass auch der Dichtring 2 über den hakenförmigen Mitnehmer 10 von seinem Ventilsitz 7 abgehoben werden kann, um gemäß der 3 den drosselfreien großen Querschnitt der im zweiten Ventildurchlass 12 vorgesehenen Hauptstufe zu öffnen. Wie aus der 3 zu entnehmen ist, erfolgt entsprechend der Pfeilrichtung sodann auf einfache Weise innerhalb des Dichtrings 2, entlang der am Haken des Mitnehmers 10 vorgesehene Abplattung 15, als auch außerhalb des Dichtrings 2, entlang dem geöffneten zweiten Ventilsitz 7, eine hydraulische Verbindung des Ventileinlasses mit dem Ventilauslass.
Bezugszeichenliste

1: Ventilschließkörper
2: Ventilschließkörper
3: Ventilgehäuse
4: Rohr
5: Hülse
6: Ventildurchlass
7: Ventilsitz
8: Ventilsitz
9: Kegelabschnitt
10: Mitnehmer
11: Gehäuse
12: Ventildurchlass
13: Druckmittelauslass
14: Radialöffnung
15: Abplattung
16: Magnetkern
17: Rückstellfeder
18: Filtergewebe
19: Druckmitteleinlass
20: Magnetanker
21: Rand
22: Innennut

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 102005014100 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die in koaxialer Anordnung im Ventilgehäuse jeweils einen Ventildurchlass in einem ersten als auch in einem zweiten Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermögen, mit einem Magnetanker, der mit dem ersten Ventilschließkörper eine eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, die unter der Wirkung einer Rückstellfeder am zweiten Ventilschließkörper anlegbar ist, mit einem Magnetkern im Ventilgehäuse, an dem sich ein von der Baugruppe abgewandtes Federende der Rückstellfeder abstützt, sowie mit einem Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, wobei der erste Ventilschließkörper abhängig von der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule den im zweiten Ventilschließkörper gelegenen ersten Ventildurchlass zu öffnen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper als ein Dichtring (2) ausgebildet ist, dessen mittige Durchgangsöffnung den ersten Ventildurchlass (6) bildet, in den sich der erste Ventilschließkörper erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilschließkörper die Kontur eines Ventilstößels (1) aufweist, dessen Mantelfläche abschnittsweise am ersten Ventilsitz (8) anlegbar ist, der am Innenumfang des Dichtrings (2) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (1) einen sich in die Durchgangsöffnung des Dichtrings (2) erstreckenden Kegelabschnitt (9) aufweist, der am ersten Ventilsitz (8) anlegbar ist, und dass im Anschluss an den Kegelabschnitt (9) ein Mitnehmer (10) am Ventilstößel (1) ausgebildet ist, der in Abhängigkeit eines definierten Ventilstößelhubs formschlüssig mit dem Dichtring (2) in Eingriff steht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (2) mit Hilfe des Mitnehmers (10) von einem zweiten Ventilsitz (7) abhebbar ist, der konzentrisch zum ersten Ventilsitz (8) in einem topfförmigen Gehäuse (11) ausgebildet ist, das mit dem Ventilgehäuse (3) fest verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem zweiten Ventilsitz (7) und dem Außenumfang des Dichtring (2) freigebbarer zweiter Ventildurchlass (12) einen erweiterten Durchlassquerschnitt gegenüber einen zwischen dem Ventilstößel (1) und dem Dichtring (2) vorgesehenen ersten Ventildurchlass (6) aufweist, der durch die Eintauchtiefe des Ventilstößels (1) innerhalb des Dichtrings (2) definiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden des topfförmigen Gehäuses (11) der zum ersten und zweiten Ventildurchlass (6, 12) führende Druckmittelauslass (13) vorgesehen ist, dessen mittige Öffnung sich über eine Vielzahl von weiteren Radialöffnungen (14) in Richtung des Gehäusemantels erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Gehäusemantels ein Ringfilter vorgesehen ist, über den ein Druckmitteleinlass (19) radial in das Gehäuse (11) einmündet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) aus einem Kunststoff hergestellt ist, in dessen Gehäusemantel ein Filtergewebe (18) eingebettet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (1) aus einem biegesteifen Kunststoff und der Dichtring (2) aus einem Elastomere besteht, der zum Hindurchführen eines am Ende des Ventilstößels (1) ausgebildeten Mitnehmers (10) elastisch aufweitbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (10) durch einen am Dichtring (2) anlegbaren Haken gebildet ist, der im Bereich des ersten Ventildurchlasses (6) an seinem Umfang wenigstens eine Abplattung (15) aufweist.