DE102017212331A1

DE102017212331A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102017212331A1
Application number: DE102017212331.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Courth
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel (3), der einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz (2) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (3) vorgesehenen Magnetantriebs, sowie mit einer Druckfeder (6) zur Positionierung des Ventilstößels (3) in einer den Ventildurchlass verschließenden Grundstellung.Um eine möglichst einfache analoge Druckminderfunktion zu ermöglichen, ist in der elektromagnetisch erregten Stellung des Magnetankers (5) die Wirkung des Magnetantriebs gleichgerichtet mit der Wirkung der Druckfeder (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2012 205 503 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse beweglich angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz des Ventilgehäuses zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, sowie mit einer Druckfeder zur Positionierung des Ventilstößels in einer den Ventildurchlass verschließenden Grundstellung, wozu sich die Druckfeder an einem Magnetkern im Ventilgehäuse abstützt.
Eingangsseitig steht der Hydraulikdruck unmittelbar unterhalb des Ventilstößels am Ventilsitz an, sodass der höchste zu regelnde Druck als schließende Mindest-Federkraft auf den Ventilstößel durch die steife Druckfeder gewährleistet werden muss, wobei die Magnetkraft stets öffnend gegen diese Federkraft wirkt.
Als nachteilig für eine solche Auslegung wirkt sich die erforderliche große Federkraft der Druckfeder aus, die einen großen elektrischen Strom zum Öffnen des Ventils erfordert.
Nunmehr ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig auszuführen und derart zu verbessern, dass der vorgenannte Nachteil vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der 1 und 2 hervor.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil, dessen Druckfeder in Verbindung mit dem Magnetantrieb eine identische Wirkungsrichtung aufweist,
2 ein Ventilschaltsymbol zur prinzipiellen Darstellung der Wirkungsweise des in 1 abgebildeten Elektromagnetventils.

Nachfolgend soll zunächst das anhand der 1 abgebildeten Elektromagnetventil im Detail erläutert werden, welches bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet werden. Das Elektromagnetventil besteht aus an sich bekannten Einzelbauteilen. Dazu gehört jeweils ein in einem Ventilsitz 2 des Ventilgehäuses 1 einlassseitig angeordneter Ventildurchlass, der mittels eines an einem Magnetanker 5 angeordneten Ventilstößels 3 unter der Wirkung einer Druckfeder 6 verschlossen werden kann. Hierzu ist der Magnetanker 5 abschnittsweise entlang seiner Mantelfläche über einen definierten Arbeitshub axial beweglich im Ventilgehäuse 1 geführt, wobei sich die Druckfeder 6 mit ihrem vom Magnetanker 5 abgewandten Federende in einer domförmig geschlossenen, austenitischen Hülsenabschnitt 7 des Ventilgehäuses 1 abstützt, um unter der Wirkung der Vorspannkraft der Druckfeder 6 das Elektromagnetventil in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung in seiner geschlossenen Grundstellung zu positionieren.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern in einem dickwandigen, steifen Rohrkörper des Ventilgehäuses 1 ausgebildet, der den domförmig geschlossenen Hülsenabschnitt 7 trägt.
Der zur Betätigung des Ventilstößels 3 vorgesehenen Magnetantrieb, besteht aus dem axial beweglich im Ventilgehäuse 1 aufgenommenen Magnetanker 5, der mittels einer auf den Hülsenabschnitt 7 aufgesetzten Ventilspule 4 elektromagnetisch betätigbar ist und dem im rohrförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses 1 ausgebildeten Magnetkern, der dem Magnetanker 5 zugewandt ist.
Gemäß der vorgeschlagenen Erfindung ist in der elektromagnetisch erregten Stellung des Magnetantriebs die Betätigungsrichtung des Magnetankers 5 gleichgerichtet mit der Wirkrichtung der Druckfeder 6. Daraus folgt, dass abhängig von der Größe der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers 5 eine den Ventilsitz 2 verschließende Magnetkraft auf den Ventilstößel 3 wirksam ist, die gleichgerichtet ist mit der Wirkung der Druckfeder 6 auf den Ventilstößel 3, sodass unterstützt durch die Wirkung der Magnetkraft der den Ventilsitz 2 beaufschlagende Ventilstößel 3 dem einlassseitig am Ventilsitz 2 anstehenden Hydraulikdruck entgegen gerichtet ist.
Ein aus den Hydraulikdrücken in einem Einlass- und Auslasskanal A, B beidseitig des Ventilsitzes 2 resultierender Differenzdruck lässt sich somit in Abhängigkeit einer stromproportionalen Regelung des Magnetantriebs auf einfache Weise einstellen.
Durch die gemeinsame, gleichgerichtete Wirkung der Druckfeder 6 und des Magnetankers 5 auf den Ventilstößel 3 lässt sich bei Bedarf der zum Abheben des Ventilstößels 3 vom Ventilsitz 2 erforderliche hydraulische Differenzdruck abhängig vom Erregerstrom der Ventilspule 4 erhöhen, womit auf Basis der neuartigen Ventilkonstruktion eine einfache analoge Druckminderungsfunktion darstellbar ist.
Daraus folgt, dass infolge der die Druckfeder 6 unterstützende Kraftwirkung des Magnetantriebs vorteilhaft nunmehr eine Druckfeder 6 mit geringerer Federkraft verwendet werden kann, wodurch im Komfort-Regelbereich ein geringerer Öffnungsstrom in der Ventilspule 4 erforderlich ist.
Gleichzeitig führt eine Reduzierung der Federkraft zu einer Reduzierung der Querkraft am Ventilstößel 3 beim Abheben des Ventilstößels 3 vom Ventilsitz 2, sodass sich sowohl am Ventilsitz 2 als auch am Ventilstößel 3 der Verschleiß reduziert. In Abhängigkeit einer zum Ventilöffnen erforderlichen hydraulischen Druckdifferenz findet ein Volumendurchsatz im Ventil durch ein Überströmen des Ventilsitzes 2 statt.
Wie aus 1 hervor geht, ist der Magnetkern ein Bestandteil des rohrförmigen Abschnitts 1 des Ventilgehäuses, wozu der rohrförmige Abschnitt 1 u.a. eine den Magnetfluss leitenden Stirnfläche 10 aufweist, die diametral zur Stirnfläche 11 des Magnetankers 5 angeordnet ist. Der rohrförmige Abschnitt 1 ist in Richtung des Ventilsitzes 2 vom Ventilstößel 3 koaxial durchdrungen, der zur präzisen Führung in einem Zentrierkörper 8 aufgenommen ist, der im rohrförmigen Abschnitt 1 fixiert ist.
Der Zentrierkörper 8 ist durch einen den rohrförmigen Abschnitt 1 radial durchdringenden Auslasskanal B vom Ventilsitz 2 axial beabstandet, der im Einlasskanal A des rohrförmigen Abschnitts 1 angeordnet ist. Der Zentrierkörper 8 ist in einer vorteilhaften Ausführungsform als buchsenförmiges Einpressteil in der zentral angeordneten Durchgangsbohrung des rohrförmigen Abschnitts 1 befestigt.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist die Druckfeder 6 zwischen dem Magnetanker 5 und dem kappenförmig geschlossenen Hülsenabschnitt 7 unmittelbar eingespannt, der als ein Bestandteil des Ventilgehäuses an dem rohrförmigen Abschnitt 1 des Ventilgehäuses fixiert ist, in dessen Durchgangsbohrung der Ventilstößel 3, der Zentrierkörper 8 und der Ventilsitz 2 in koaxialer Anordnung aufgenommen sind. Zwecks einer möglichst kompakten Anordnung der Druckfeder 6 zwischen dem Magnetanker 5 und dem kappenförmig geschlossenen Hülsenabschnitt 7 weist der Magnetanker 5 eine an den Durchmesser der Druckfeder 6 angepasste Bohrung 9 auf, in der die Druckfeder 6 abschnittsweise aufgenommen ist.
Die 2 zeigt ein Ventilschaltsymbol zur vereinfachten Darstellung der Wirkungsweise des in 1 abgebildeten Elektromagnetventils, wonach das Elektromagnetventil als in Grundstellung geschlossenes 2/2-Wegeventil ausgeführt ist, das in Schließrichtung von der Druckfeder 6, dem Magnetantrieb, dargestellt durch die Ventilspule 4 und dem im Auslasskanal B wirksamen Hydraulikdruck beaufschlagt ist.
Entgegengesetzt zur Schließrichtung ist das Elektromagnetventil ausschließlich durch den im Einlasskanal A wirksamen Hydraulikdruck beaufschlagt, sodass mit steigendem Erregerstrom in der Ventilspule 4 zwangsläufig auch der zum Öffnen des Elektromagnetventils erforderliche Hydraulikdruck bzw. die hydraulische Druckdifferenz zwischen dem Einlass- und Auslasskanal A, B zunimmt.
Bezugszeichenliste

1: Abschnitt
2: Ventilsitz
3: Ventilstößel
4: Ventilspule
5: Magnetanker
6: Druckfeder
7: Hülsenabschnitt
8: Zentrierkörper
9: Bohrung
10: Stirnfläche
11: Stirnfläche

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 102012205503 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz des Ventilgehäuses zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetantrieb, bestehend aus einem axial beweglich im Ventilgehäuse aufgenommenen Magnetanker, der mittels einer Ventilspule elektromagnetisch betätigbar ist, einem im Ventilgehäuse ausgebildeten Magnetkern, der dem Magnetanker zugewandt ist, sowie mit einer Druckfeder zur Positionierung des Ventilstößels in einer den Ventildurchlass im Ventilsitz verschließenden Grundstellung, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektromagnetisch erregten Stellung des Magnetantriebs die Betätigungsrichtung des Magnetankers (5) gleichgerichtet ist mit der Wirkrichtung der Druckfeder (6).
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Größe der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers (5) eine den Ventilsitz (2) verschließende Magnetkraft auf den Ventilstößel (3) wirksam ist, die gleichgerichtet ist mit der Wirkung der Druckfeder (6) auf den Ventilstößel (3), sodass unterstützt durch die Wirkung der Magnetkraft der den Ventilsitz (2) beaufschlagende Ventilstößel (3) dem einlassseitig am Ventilsitz (2) anstehenden Hydraulikdruck entgegen gerichtet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus den Hydraulikdrücken in einem Einlass- und Auslasskanal (A, B) beidseitig des Ventilsitzes (2) resultierender Differenzdruck in Abhängigkeit einer stromproportionalen Regelung des Magnetantriebs variabel einstellbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die gemeinsame, gleichgerichtete Wirkung der Druckfeder (6) und des Magnetankers (5) auf den Ventilstößel (3) der zum Abheben des Ventilstößels (3) vom Ventilsitz (2) erforderliche Differenzdruck erhöht ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern ein Bestandteil eines rohrförmigen Abschnitts (1) des Ventilgehäuses ist, wozu der rohrförmige Abschnitt (1) eine den Magnetfluss leitenden Stirnfläche (10) aufweist, die diametral zur Stirnfläche (11) des Magnetankers (5) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Abschnitt (1) in Richtung des Ventilsitzes (2) vom Ventilstößel (3) koaxial durchdrungen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Ventilstößels (3) ein Zentrierkörper (8) im rohrförmigen Abschnitt (1) fixiert ist, der durch einen den rohrförmigen Abschnitt (1) radial durchdringenden Auslasskanal (B) vom Ventilsitz (2) axial beabstandet ist, der im Einlasskanal (A) des rohrförmigen Abschnitts (1) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkörper (8) als buchsenförmiges Einpressteil in der zentral gelegenen Durchgangsbohrung des rohrförmigen Abschnitts (1) befestigt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (6) zwischen dem Magnetanker (5) und einem kappenförmig geschlossenen Hülsenabschnitt (7) eingespannt ist, der als ein Bestandteil des Ventilgehäuses an einem rohrförmigen Abschnitt (1) des Ventilgehäuses fixiert ist, in dem der Ventilstößel (3) und der Ventilsitz (2) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetanker (5) mit einer koaxialen Bohrung (9) versehen ist, in der die Druckfeder (6) abschnittsweise aufgenommen ist.