DE102017205678A1

DE102017205678A1 - Elektromagnetventil, insbesondere Pneumatikventil für ein Kraftfahrzeug-Luftfedersystem

Info

Publication number: DE102017205678A1
Application number: DE102017205678.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Christian Munteanu; Koen Vermolen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Ein Elektromagnetventil, insbesondere Pneumatikventil für ein Kraftfahrzeug-Luftfedersystem, besitzt zwischen dem Magnetanker (20) und seinem Ventilschließkörper (10) eine Leerwegkupplung, die so eingerichtet ist, dass bei einem Öffnungshub des Magnetankers (20) dieser den Ventilschließkörper (10) erst nach Überwindung des Leerweges der Leerwegkupplung mitnimmt.
Die Leerwegkupplung ist einerseits durch einen Stößel (25) am Magnetanker (20) und andererseits durch einen Mitnehmer (15) mit einer Mitnahmeplatte realisiert, wobei im montierten Zustand der Kopf (27) des Stößels (25) unter die Mitnahmeplatte greift.
Damit der Kopf (27) in diese Position gebracht werden kann, besitzt die Mitnahmeplatte einen exzentrischen Durchlass. Zur Herstellung der Verbindung werden der Magnetanker (20) und der Ventilschließkörper (10) in eine exzentrische Position zueinander gebracht, so dass der Kopf (27) durch den Durchlass bewegt und so dann die beiden Bauteile wieder in eine koaxiale Position gebracht werden, wobei der Kopf (27) unter den sichelförmigen Bereich der Mitnahmeplatte, die den Durchlass umschließt, greift.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetventil, insbesondere Pneumatikventil für ein Kraftfahrzeug-Luftfedersystem, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten, in der Längsachse des Elektromagnetventils bewegbaren Ventilschließkörper, der im Ventilgehäuse einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Längsachse koaxial angeordneten Magnetanker, der mit dem Ventilschließkörper eine eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, die unter der Wirkung einer Rückstellfeder den Ventildurchlass zu verschließen vermag, wobei der Magnetanker und der Ventilschließkörper über eine in Richtung der Längsachse wirkende Leerwegkupplung miteinander gekoppelt sind, mit einem im Ventilgehäuse fixierten Magnetkern, an dem sich ein von der Baugruppe abgewandtes Federende der Rückstellfeder abstützt, sowie mit einem in das Ventilgehäuse einmündenden Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, die bei der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule über den vom Ventildurchlass abgehobenen Ventilschließkörper miteinander hydraulisch/pneumatisch verbunden sind.
Ein derartiges Ventil ist in der DE 10 2014 210 066 A1 beschrieben. Da der Ventilschließkörper und der Magnetanker über eine Leerwegkupplung miteinander gekoppelt sind, wird auch bei hohen, am Ventilschließkörper anliegenden Differenzdruckkräften ein Öffnen des Ventils ermöglicht. Die Leerwegkupplung bewirkt, dass der Anfangshub des Magnetankers gelöst vom Ventilschließkörper erfolgt. Erst wenn der Leerweg der Leerwegkupplung überwunden ist, nimmt der Magnetanker den Ventilschließkörper mit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Luftspalt zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker schon kleiner geworden, so dass höhere Magnetkräfte wirksam werden. Zum anderen wirkt auch die Bewegungsenergie des Magnetankers als zusätzlicher Öffnungsimpuls.
Gemäß dem Stand der Technik sind Ventilschließkörper und der Magnetanker über eine Art Clipsystem miteinander verbunden, wobei Greifarme am Ventilschließkörper einen Absatz am Magnetanker hintergreifen. Damit der Ventilschließkörper auf den Magnetanker aufgeclipst werden kann, müssen die Greiferarme elastisch nach außen nachgeben. Dies kann nur dadurch erreicht werden, dass der Ventilschließkörper aus einem elastischen Kunststoff hergestellt wird. Derartige Materialien sind aber für einen Dauerbetrieb nicht unbedingt geeignet. Es besteht nämlich die Gefahr, dass die Arme im Dauerbetrieb brechen und das Ventil durch die sich quer legenden abgebrochenen Arme blockiert werden.
Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, ein Elektromagnetventil der genannten Art zu schaffen, das einen dauerhaften Betrieb gewährleistet.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Leerwegkupplung einerseits einen Kopf und einen Schaft aufweisenden Stößel und andererseits eine Mitnahmeplatte mit einem Durchlass aufweist, wobei der Durchlass exzentrisch zum Stößel angeordnet ist, und dass der Schaft durch den Durchlass reicht und die dem Schaft zugewandte Rückseite des Kopfes vor dem den Rand des Durchlasses bildenden Bereich der Mitnahmeplatte liegt.
Mit dieser Anordnung kann eine Vormontage von Ventilschließkörper und Magnetanker erfolgen, wobei die beiden Bauteile zunächst exzentrisch zueinander ausgerichtet werden, so dass der Kopf durch den Durchlass hindurchgeführt werden kann. Danach werden sie in eine koaxiale Stellung gebracht, die sie später auch in dem Elektromagnetventil einnehmen. Dabei greift der Kopf unter die Platte, so dass der Leerweg der Leerwegkupplung nun durch den Abstand zwischen der Rückseite des Kopfes und die dem Kopf zugewandte Rückseite der Mitnahmeplatte gebildet wird.
Da hierbei kein Einclipsvorgang wie im Stand der Technik erfolgt, können die beiden Teile aus Metall bzw. aus einem harten Kunststoff hergestellt werden, der nicht unbedingt elastisch zu sein braucht. Ein solches Material ist für einen Dauerbetrieb geeignet.
Grundsätzlich kommt es für diese Art der Bildung einer Leerwegkupplung nur darauf an, dass der Durchlass und der Kopf exzentrisch zueinander ausgerichtet werden können. Für die spätere Kraftübertragung im Magnetventil ist es aber günstiger, dass der Stößel koaxial zur Längsachse des Ventils verläuft und damit der Durchlass exzentrisch zur Längsachse des Ventils angeordnet ist. Denkbar wäre es aber auch, die Anordnung gerade umzukehren.
Ebenso kommt es prinzipiell nicht darauf an, ob der Stößel oder die Mitnahmeplatte mit dem Magnetanker bzw. dem Ventilschließkörper verbunden sind. Die Erfindung sieht aber vorzugsweise vor, dass der Ventilschließkörper mit einem die Mitnahmeplatte aufweisenden Mitnehmer verbunden ist, wobei die Mitnahmeplatte sich senkrecht zur Längsachse erstreckt und dass der Stößel mit dem Magnetanker verbunden ist und mit seinem Kopf unter die Mitnahmeplatte reicht.
Diese Anordnung erlaubt es, den Mitnehmer als Topf auszubilden, dessen Boden die Mitnahmeplatte bildet. Dabei ist die zylindrische Wand des Topfes auf den Ventilschließkörper aufgesteckt.
Um eine sichere und feste Verbindung zu erhalten, ist die Steckverbindung als Pressverbindung ausgeführt.
Bei dieser Anordnung liegt die Außenseite der zylindrischen Wand des Topfes gegen die Innenwand des Ventilgehäuses an und kann damit als Gleitkörper dienen.
Der Stößel, der am Magnetanker befestigt ist, ist vorzugsweise einstückig mit der Stirnseite des Magnetankers, die dem Ventilschließkörper zugewandt ist, verbunden.
Das Schließ- bzw. Öffnungsverhalten des Ventils kann verbessert werden, in dem neben der Rückstellfeder, die als weiche Zylinderfeder ausgebildet ist, koaxial eine Druckfeder positioniert ist, deren Federkraft größer bemessen ist als die der Rückstellfeder.
Um ein leckfrei schließendes Ventil zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Ventilschließkörper mit einem Dichtkörper versehen ist, der sich auf den Ventilsitz eines Durchlasskörpers aufsetzt.
Dieser kann, wie im Stand der Technik gezeigt, in einer Vertiefung am Ventilschließkörper liegen, aber auch an einem Vorsprung am Ventilschließkörper gehalten bzw. aufgeknöpft sein. Dazu besitzt der Vorsprung eine umlaufende Nut als Hinterschnitt, in der ein nach innen weisender Steg des Dichtkörpers eingelegt ist.
Statt den Dichtkörper aufzuknöpfen, kann aber auch vorgesehen werden, dass er in einem Spritzgussverfahren an den Vorsprung angegossen wird.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Elektromagnetventil,
2a den Mitnehmer in einem Längsschnitt,
2b den Stößel in einem Längsschnitt.

Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt einen Längsschnitt durch das Elektromagnetventil und zwar in dessen geschlossener Stellung, bei der der Elektromagnet stromlos ist.
Soweit aus Gründen einer leichten Lesbarkeit im Folgenden die Begriffe oben, unten, nach oben, nach unten etc. verwendet werden, ist damit nicht die räumliche Anordnung des Ventils gemeint, sondern in Anlehnung an die Darstellung in der 1 die relative Zuordnung der Bauteile des Ventils zueinander. Der Magnetkern ist oben und das Schlussteil unten angeordnet.
Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem Basiskörper 2 mit einem sich in der Längsachse des Magnetventils erstreckenden zylindrischen Kanal, an dessen oberen Ende, eine Hülse 3 anschließt, die an ihrem oberen Ende von einem kolbenförmigen Magnetkern 4 verschlossen ist. Am anderen Ende des Basiskörpers 2 schließt sich eine weitere Hülse 5 an, deren unteres Ende von einem Verschlusskörper 6 mit einem in der Längsachse des Magnetventils liegenden Ventildurchlass 7 versehen ist, der an seinem oberen Ende innerhalb der Hülse 5 mit einem Ventilsitz in Form eines umlaufenden Steges versehen ist. Oberhalb des Verschlusskörpers 6 befinden sich in der Hülse 5 mehrere Öffnungen 9. Diese Öffnungen 9 sowie der Ventildurchlass 7 bilden die Druckmittelein- bzw. Druckmittelauslässe des Elektromagnetventils.
Oberhalb des Verschlusskörpers 6 befindet sich innerhalb des Ventilgehäuses 1 zunächst ein Ventilschließkörper 10, der an seiner Unterseite einen Dichtkörper 11 aufweist. Der Dichtkörper 11 ist auf einem Vorsprung 12 an der Stirnseite des Ventilschließkörpers, die dem Ventildurchlass 7 zugewandt ist, aufgeknöpft bzw. angegossen.
Auf die Oberseite des Ventilschließkörpers 10 ist ein Mitnehmer 15 aufgesteckt, wobei dessen Außenwand in einem gleitenden Kontakt zur Innenwand der unteren Hülse 5 steht. Der Boden 16 des Mitnehmers 15 bildet eine Mitnahmeplatte mit einem kreisförmigen Durchlass, wobei dessen Zentrum, was im Zusammenhang mit den 2a, 2b noch näher erläutert wird, exzentrisch zur Längsachse des Magnetventils verläuft. Der Boden 16 weist einen Abstand zur oberen Stirnfläche des Ventilschließkörpers 10 auf.
Oberhalb des Mitnehmers 15 und unterhalb des Magnetkerns 4 befindet sich der Magnetanker 20, dessen oberes Ende leicht erweitert ist und in der oberen Hülse 3 geführt ist. Zwischen dem Magnetkern und dem Magnetanker 20 befindet sich ein so genannter Luftspalt, dessen Größe die magnetische Anziehungskraft bestimmt. Ausgehend von der oberen Stirnseite des Magnetankers 20 läuft eine zentrale stufenförmige Vertiefung 21, in der koaxial eine erste lange weiche Zylinderfeder als Rückstellfeder 22 und eine kurze harte Zylinderfeder als Druckfeder 23 angeordnet sind, die beide in Schließrichtung auf den Magnetanker 20 einwirken.
Die Leerwegkupplung ist wie folgt ausgebildet: An der unteren Stirnseite des Magnetankers 20 befindet sich ein Stößel 25, der aus einem Schaft 26 und einem Kopf 27 besteht. Der Schaft 26 und der Kopf 27 sind rotationssymmetrisch ausgeführt und ihre Achse liegt in der Längsachse des Magnetventils. Der Kopf reicht unter den Boden 16 des Mitnehmers 15, wobei sich seine rückwärtige Fläche, das ist die dem Schaft 26 zugewandte Fläche, unter dem sichelförmigen Bereich des Bodens liegt, der den Durchlass 17 umschließt.
Zwischen der Rückseite des Kopfes und dem Boden 16 befindet sich ein Abstand, der den Leerhub der Leerwegkupplung bildet. In der gezeigten Stellung des Ventils drücken die Federn 22, 23 den Magnetanker 20 bzw. dessen Kopf 27 gegen den Ventilschließkörper 10 und diesen wiederum mit seinem Dichtkörper 11 gegen den Ventilsitz 8 am Schlusskörper 6.
Um den Magnetkern 4 und der Hülse 3 befindet sich eine hier nicht dargestellte Spule des Magnetventils. Wird diese mit einem Strom beaufschlagt, magnetisiert das dadurch entstehende Magnetfeld den Magnetkern 4 und den Magnetanker 20, so dass diese gegeneinander gezogen werden. In der ersten Hubphase, bei der der Leerweg der Leerwegkupplung noch nicht überwunden ist, bewegt sich der Magnetanker 20 allein, wobei sich der Luftspalt verringert. Mit geringer werdendem Luftspalt wird aber die wirkende Magnetkraft größer, so dass, sobald der Leerweg der Leerwegkupplung überwunden ist und der Kopf sich an den Boden 16 anlegt, der Ventilschließkörper mittels des Mitnehmers 15 mitgenommen wird, so dass sich das Ventil öffnet.
Um den Magnetanker 20 sowie den Mitnehmer 15 in die Position innerhalb des Ventilgehäuses 1 zu bringen, werden diese zu einer Baugruppe vormontiert. Dazu werden sie in eine relative Position zueinander gebracht, wie sie in der 2 gezeigt ist. Die Achse des Magnetankers 20 liegt neben der Achse des Mitnehmers 15 und in der Achse des kreisrunden Durchlasses 17. Werden nun die beiden Teile 20, 15 in axialer Richtung aufeinander zubewegt, taucht der Stößel 25 durch den Durchlass 17, bis sein Kopf 27 unterhalb des Bodens 16 liegt.
Wenn die Wand des Mitnehmers 15 relativ dick ausgeführt ist, so dass der Durchmesser des Durchlasses 17 in den Wandbereich hineinragt, wird der Durchlass so tief ausgeführt, dass sich eine entsprechende sichelförmige Ausnehmung 28 in der Wand des Mitnehmers 15 bildet, die bis zur oberen Stirnfläche des Verschlusskörpers 6 reicht (siehe 1).
Sobald der Kopf 27 sich unter dem Boden 16 befindet, werden der Magnetanker 20 sowie der Mitnehmer 15 wieder in eine koaxiale Stellung gebracht, so dass der Schaft 26 an den Rand des Durchlasses 17 gelangt und der Kopf 27 unter den sichelförmigen Bereich des Bodens 16, der den Randbereich des Durchlasses bildet. Damit ist die Position erreicht, wie sie auch in der 1 dargestellt ist. In dieser Form kann die Baugruppe in das Ventilgehäuse 1 eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Basiskörper
3: Hülse
4: Magnetkern
5: Hülse
6: Verschlusskörper
7: Ventildurchlass
8: Ventilsitz
9: Öffnungen
10: Ventilschließkörper
11: Dichtkörper
12: Vorsprung
15: Mitnehmer
16: Boden
17: Durchlass
20: Magnetanker
21: Vertiefung
22: Rückstellfeder
23: Druckfeder
25: Stößel
26: Schaft
27: Kopf
28: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014210066 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere Pneumatikventil für ein Kraftfahrzeug-Luftfedersystem, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) angeordneten, in der Längsachse des Elektromagnetventils bewegbaren Ventilschließkörper (10), der im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass (7) in einem Ventilsitz (8) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Längsachse koaxial angeordneten Magnetanker (20), der mit dem Ventilschließkörper (10) eine eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, die unter der Wirkung einer Rückstellfeder (22) den Ventildurchlass (7) zu verschließen vermag, wobei der Magnetanker (20) und der Ventilschließkörper (10) über eine in Richtung der Längsachse wirkende Leerwegkupplung miteinander gekoppelt sind, mit einem im Ventilgehäuse (1) fixierten Magnetkern (4), an dem sich ein von der Baugruppe abgewandtes Federende der Rückstellfeder (22) abstützt, sowie mit einem in das Ventilgehäuse (1) einmündenden Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, die bei der elektromagnetischen Erregung einer Ventilspule über den vom Ventildurchlass (7) abgehobenen Ventilschließkörper (10) miteinander hydraulisch/pneumatisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerwegkupplung einerseits einen Kopf (27) und einen Schaft (26) aufweisenden Stößel (25) und andererseits eine Mitnahmeplatte mit einem Durchlass aufweist, wobei der Durchlass exzentrisch zum Stößel (25) angeordnet ist, und dass der Schaft (26) durch den Durchlass (17) reicht und die dem Schaft zugewandte Rückseite des Kopfes (27) vor dem den Rand des Durchlasses (17) bildenden Bereich der Mitnahmeplatte liegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (25) koaxial zur Längsachse des Ventils verläuft und der Durchlass (17) exzentrisch zur Längsachse des Ventils angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (10) mit einem die Mitnahmeplatte aufweisenden Mitnehmer (15) verbunden ist, wobei die Mitnahmeplatte sich senkrecht zur Längsachse erstreckt und dass der Stößel (25) mit dem Magnetanker (20) verbunden ist und mit seinem Kopf (27) unter die Mitnahmeplatte reicht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (15) als Topf ausgebildet ist, dessen Boden (16) die Mitnahmeplatte bildet, wobei die zylindrische Wand des Topfes auf den Ventilschließkörper (10) aufgesteckt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung des Topfes mit dem Ventilschließkörper (10) als Pressverbindung ausgeführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der zylindrischen Wand des Topfes gegen die Innenwand des Ventilgehäuses (1) anliegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (25) einstückig mit der Stirnseite des Magnetankers (20), die dem Ventilschließkörper zugewandt ist, verbunden ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Rückstellfeder (22), die als weiche Zylinderfeder ausgebildet ist, zwischen dem Magnetkern (4) und dem Magnetanker (20) koaxial eine Druckfeder (23) positioniert ist, deren Federkraft größer bemessen ist als die der Rückstellfeder (22).
Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (10) mit einem Dichtkörper (11) versehen ist, der sich auf den Ventilsitz (8) eines Durchlasskörpers aufsetzt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (11) auf einen axialen Vorsprung am Ventilschließkörper (10) gehalten ist.