DE102018203602A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische, radschlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen - Google Patents

Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische, radschlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen Download PDF

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    • F16K31/0686Braking, pressure equilibration, shock absorbing

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit zwei Ventilschließkörpern (8, 10) in kompakter Bauweise, mit der Besonderheit, dass im elektromagnetisch nicht betätigten Zustand mittels einer Rückstellfeder (4) und einer Ventilfeder (11), welche zwischen den beiden Ventilschließkörpern (8, 10) angeordnet ist, beide Ventilschließkörper (8, 10) von ihren Ventilsitzen (14, 15) abgehoben sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische, radschlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE 10 2005 048 880 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die im Ventilgehäuse einen ersten als auch einen zweiten Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermögen. Der zweite, als differenzdruckabhängig betätigbares Rückschlagventil ausgeführte Ventilschließkörper befindet sich in einer Parallelschaltung unterhalb des ersten, elektromagnetisch betätigbaren Ventilschließkörpers.
  • Das Rückschlagventil hat jedoch den Nachteil, dass es nur bei großen Druckdifferenzen absolut dicht ist und dass bei kleinen Druckdifferenzen unerwünschte Leckagen auftreten können.
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln derart zu verbessern, dass unabhängig von der Größe der Druckdifferenz der zweite Ventilschließkörper in seiner Schließstellung ohne das Auftreten einer Leckage an seinem Ventilsitz dichtet.
  • 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 eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen hervor.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Gesamtansicht eines Elektromagnetventils im Längsschnitt in einer elektromagnetisch stromlos geöffneten Grundstellung, das zwecks Ausbildung eines zweistufigen Ventils mit zwei nacheinander zu betätigende Ventilschließkörpern versehen ist,
    • 2 das aus 1 bekannte Elektromagnetventil in einer teilweise elektromagnetisch geschlossenen Stellung, in welcher der erste Ventilschließkörper im zugehörigen ersten Ventilsitz den großen Durchlassquerschnitt verschlossen hält, während der zweite Ventilschließkörper den verhältnismäßig kleinen Durchlassquerschnitt in seinem zugehörigen zweiten Ventilsitz geöffnet hält,
    • 3 das aus 1 bekannte Elektromagnetventil in seiner elektromagnetisch vollständig geschlossenen Schaltstellung, in der beide Ventilschließkörper ausschließlich in Abhängigkeit des maximal vollzogenen Magnetankerhubs die zugehörigen beiden Ventilsitze sicher verschließen.
  • Die 1 bis 3 zeigen jeweils in einer erheblichen Vergrößerung ein zweistufig ausgeführtes Elektromagnetventil im Längsschnitt mit einem mehrteiligen, im oberen Gehäusebereich bevorzugt im Tiefziehverfahren als Hülse dünnwandig ausgeführten Ventilgehäuse 3, dessen unterer, besonders dickwandiges Ventilgehäuse 6 ein weiterer Teil der Ventilgehäusebaugruppe bildet. An dem dickwandigen Ventilgehäuse 6 schließt sich bevorzugt stoffschlüssig das hülsenförmige Ventilgehäuse 3 an, das von einem stopfenförmigen Magnetkern 5 verschlossen ist. Der Magnetkern 5 besteht vorzugsweise aus einem kostengünstigen und hinreichend präzise gefertigten Kaltschlagteil, das mit dem hülsenförmigen Ventilgehäuse 3 am Außenumfang bevorzugt laserverschweißt ist. Unterhalb des Magnetkerns 5 befindet sich in den Ventilgehäusen 3, 6 ein Magnetanker 2 geführt, der aus einem Rund- oder Mehrkantprofil beispielsweise durch Kaltschlagen bzw. Fließpressen gleichfalls sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 ist eine Rückstellfeder 4 eingespannt zur Grundpositionierung der beiden Ventilschließkörper 8, 10 in der geöffneten Ventilgrundstellung.
  • Im dickwandigen Ventilgehäuse 6 sind zur zweistufigen Betätigung die zwei Ventilschließkörper 8, 10 in koaxialer Anordnung aufgenommen, die jeweils einen Ventildurchlass in einem ersten als auch in einem zweiten Ventilsitz 14, 15 zu öffnen oder zu verschließen vermögen.
  • Der zweite Ventilschließkörper 8 ist an einem sich durch die Durchlassöffnung des ersten Ventilsitzes 14 erstreckenden Stößel 7 angebracht, der mittig an der vom Magnetkern 5 abgewandten Stirnfläche des Magnetankers 2 ausgebildet ist, während der erste Ventilschließkörper 10 an einer sich durch die Durchlassöffnung des ersten Ventilsitzes 14 erstreckenden Hülse 12 ausgebildet ist, die auf dem Stößel 7 geführt ist.
  • Der erste Ventilschließkörper 10 ist im Wesentlichen als ein im Durchmesser gegenüber dem zweiten Ventilschließkörper 8 erweitertes Ringscheiben-Sitzventil ausgeführt, das in der Mittenöffnung der Ringscheibe den zweiten Ventilsitz 15 aufweist. Die zur Hindurchführung von Druckmittel durch den zweiten Ventilsitz 15 vorgesehene Mittenöffnung grenzt an einem zwischen der Hülse 12 und dem Stößel 7 abschnittsweise vorgesehenen vertikalen Ringkanal 13 an, der über wenigstens eine Querbohrung 16 in der Hülse 12 mit dem in das Ventilgehäuse 3 einmündenden Druckmitteleinlass A verbunden ist.
  • Der zweite Ventilschließkörper 8 ist im Wesentlichen als im Durchmesser gegenüber dem ersten Ventilschließkörper 10 verkleinertes Sitzventil ausgeführt, das mittels des in der Hülse 12 geführten Stößels 7 konzentrisch zu dem im ersten Ventilschließkörper 10 angeordneten zweiten Ventilsitz 15 ausgerichtet ist. Die Kontur des zweiten Ventilschließkörpers 8 kann bei Wunsch oder Bedarf als Kugel, Kegel oder Platte ausgeführt sein.
  • Abbildungsgemäß sind in der Ventilgrundstellung nach 1 im elektromagnetisch nicht betätigten Zustand des Magnetankers 2 mittels der Rückstellfeder 4 und einer Ventilfeder 11, welche zwischen den beiden Ventilschließkörpern 8, 10 angeordnet ist, beide Ventilschließkörper 8, 10 von ihren Ventilsitzen 14, 15 abgehoben, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem am Ventilgehäuse 6 angeschlossenen Druckmitteleinlass A und einem Druckmittelauslass B hergestellt ist. Die Ventilfeder 11 ist als Druckfeder ausgeführt, die in kompakter Bauweise zwischen dem ersten Ventilschließkörper 10 und einem am zweiten Ventilschließkörper 8 ausgebildeten Federanschlag 9 eingespannt ist.
  • Die 2 zeigt das Elektromagnetventil infolge einer stromdurchflossenen Ventilspule 1 in einem elektromagnetisch initiierten Teilhub des Magnetankers 2, wodurch der erste Ventilsitz 14 vom ersten Ventilschließkörper 10 verschlossen und der zweite Ventilsitz 15 unter der Wirkung der Ventilfeder 11 vom zweiten Ventilschließkörper 8 zunächst noch unverändert freigegeben ist.
  • Die 3 zeigt schließlich einen elektromagnetisch initiierten Maximalhub des Magnetankers 2, wodurch außer dem vom ersten Ventilschließkörper 10 verschlossenen ersten Ventilsitz 14 auch der zweite Ventilsitz 15 entgegen der Wirkung der Ventilfeder 11 vom zweiten Ventilschließkörper 8 verschlossen ist.
  • Durch den vorgestellten zweistufigen Aufbau des Elektromagnetventils kann auf das bisher aus dem Stand der Technik bekannte, differenzdruckabhängig betätigbare Rückschlagventil verzichtet werden. Die vollkommene Dichtheit des geschlossenen zweiten Ventilschließkörpers 8 ist nunmehr unabhängig von der Druckdifferenz infolge der mechanischen Verbindung mit dem am Magnetanker 2 ausgebildeten Stößel 7 zwischen dem Druckmitteleinlass A und dem Druckmittelauslass B gewährleistet.
  • Die zweistufige Bauweise hat darüber hinaus den Vorteil, dass das Elektromagnetventil mit kleinen Strömen geschaltet werden kann, da die zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 angeordnete Rückstellfeder 4 nur eine geringe Federkraft aufweisen muss. Ist der Druck pA im Druckmitteleinlass A größer als der Druck pB im Druckmittelauslass B, dann unterstützt die Druckdifferenz das Abheben des großen Ventilschließkörpers 10 von seinem Ventilsitz 14. Eine hohe Federkraft ist dafür nicht erforderlich. Ist der Druck pB im Druckmittelauslass B größer als im Druckmitteleinlass A, wird die große Durchflussöffnung im ersten Ventilsitz 14 aufgrund der geringen Federkraft der Rückstellfeder 4 durch den ersten Ventilschließkörper 10 verschlossen. Die vergleichsweise große Federkraft der Ventilfeder 11 hält dann die kleine Durchflussöffnung im zweiten Ventilsitz 15 offen. Da die Ventilfeder 11 zwischen dem ersten Ventilschließkörper 10 und dem Federanschlag 9 des zweiten Ventilschließkörpers 8 abstützt, der über den Stößel 7 starr mit dem Magnetanker 2 verbunden ist, lässt sich die Rückstellfeder 4 mit einer geringen Federkraft realisieren.
  • Beim Einsatz des vorgestellten Elektromagnetventils als radeinlassseitiges Bremsdruck-Modulationsventil (sog. Einlassventil) in einer radschlupfregelbaren Bremsanlage wird im elektrisch nicht bestromten Zustand der Ventilspule 1 bei einem hydraulischen Druckaufbau aus Richtung des Druckmittelauslasses B zum Druckmitteleinlass A der erste Ventilschließkörper 10 durch die Druckdifferenz (pB > pA ) entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 4 gegen seinen Ventilsitz 14 gedrückt und verschließt dessen große Durchflussöffnung. Der Durchfluss durch die kleine Durchflussöffnung im zweiten Ventilsitz 15 ist weiterhin möglich, da die hohe Federkraft der Ventilfeder 11 verhindert, dass der zweite Ventilschließkörper 8 die kleine Durchflussöffnung im zweiten Ventilsitz 15 verschließt.
  • Beim Druckabbau im Normalbremsmodus der Bremsanlage (Ventilspule 1 ist nicht stromdurchflossen) wird der erste Ventilschließkörper 10 durch die Druckdifferenz (pA > pB ) geöffnet und der Durchfluss durch beide Durchflussöffnungen in den Ventilsitze 14, 15 ist möglich. Der Radbremsdruck kann somit schnell vom Druckmitteleinlass A zum Druckmittelauslass B abgebaut werden.
  • Um im Antiblockier-Bremsmodus einen Radbremsdruckabbau über ein weiteres, radauslassseitiges Bremsdruck-Modulationsventil (sog. Auslassventil) zu ermöglichen wird die Ventilspule 1 elektrisch bestromt und das vorgestellte erfindungsgemäße Elektromagnetventil (sog. Einlassventil) über den maximalen Magnetankerhub komplett geschlossen.
  • Für die nach dem Radbremsdruckabbau erforderliche gezielte Radbremsdruckerhöhung, wird die kleine Durchflussöffnung im zweiten Ventilsitz 15 mittels einzelner Stromimpulse der Ventilspule 1 geöffnet und eine definierte Druckmittelmenge kann durch das Ventil fließen. Die große Durchflussöffnung des ersten Ventilsitzes 14 ist dabei durch den Differenzdruck (pB > pA ) geschlossen.
  • Bei einer beschädigten Bremsleitung in der Bremsanlage ist es bei der erfindungsgemäßen Lösung möglich, durch das dichte Verschließen beider Durchflussöffnungen in den Ventilsitzen 14, 15, die betroffene Radbremse komplett vom Bremssystem abzutrennen, wodurch das Entleeren eines an der Bremsanlage angeschlossenen Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälters wirkungsvoll verhindert wird. Die Dichtheit des Elektromagnetventils ist durch die in den 1-3 schematisch dargestellte Bauform gewährleistet, unabhängig von der Höhe des Systemdrucks in der Bremsanlage.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ventilspule
    2
    Magnetanker
    3
    Ventilgehäuse
    4
    Rückstellfeder
    5
    Magnetkern
    6
    Ventilgehäuse
    7
    Stößel
    8
    Ventilschließkörper
    9
    Federanschlag
    10
    Ventilschließkörper
    11
    Ventilfeder
    12
    Hülse
    13
    Ringkanal
    14
    Ventilsitz
    15
    Ventilsitz
    16
    Querbohrung
  • 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 102005048880 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische, radschlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten ersten und einem zweiten Ventilschließkörper, die im Ventilgehäuse jeweils einen Ventildurchlass in einem ersten als auch in einem zweiten Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermögen, mit einem Magnetanker, der unter der Wirkung einer Rückstellfeder von einem Magnetkern im Ventilgehäuse entfernt ist, an dem sich ein von dem Magnetanker abgewandtes Federende der Rückstellfeder abstützt, sowie mit einem am Ventilgehäuse angeschlossenen Druckmitteleinlass und einem Druckmittelauslass, zwischen denen die beiden Ventilschießkörpern mit ihren zugehörigen Ventilsitzen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im elektromagnetisch nicht betätigten Zustand des Magnetankers (2) mittels der Rückstellfeder (4) und einer zwischen den beiden Ventilschließkörpern (8, 10) angeordneten Ventilfeder (11) beide Ventilschließkörper (8, 10) von ihren Ventilsitzen (14, 15) abgehoben sind.
  2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen elektromagnetisch initiierten Teilhub des Magnetankers (2) der erste Ventilsitz (14) vom ersten Ventilschließkörper (10) verschlossen und der zweite Ventilsitz (15) unter der Wirkung der Ventilfeder (11) vom zweiten Ventilschließkörper (8) unverändert freigegeben ist.
  3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen elektromagnetisch initiierten Maximalhub des Magnetankers (2) der erste Ventilsitz (14) vom ersten Ventilschließkörper (10) als auch der zweite Ventilsitz (15) entgegen der Wirkung der Ventilfeder (11) vom zweiten Ventilschließkörper (8) verschlossen ist.
  4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (8) an einem sich durch die Durchlassöffnung des ersten Ventilsitzes (14) erstreckenden Stößel (7) angebracht ist, der mittig an der vom Magnetkern (5) abgewandten Stirnfläche des Magnetankers (2) starr ausgebildet ist.
  5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilschließkörper (10) an einer sich durch die Durchlassöffnung des ersten Ventilsitzes (14) erstreckenden Hülse (12) angebracht ist, die entlang der Mantelfläche des Stößels (7) geführt ist.
  6. Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilschließkörper (10) im Wesentlichen als ein im Durchmesser gegenüber dem zweiten Ventilschließkörper (8) erweitertes Ringscheiben-Sitzventil ausgeführt ist, das in der Mitte der Ringscheibe den zweiten Ventilsitz (15) aufweist.
  7. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Hindurchführung von Druckmittel im zweiten Ventilsitz (15) vorgesehene Öffnung an einem zwischen der Hülse (12) und dem Stößel (7) abschnittsweise vorgesehenen Ringkanal (13) angrenzt, der über wenigstens eine Querbohrung (16) in der Hülse (12) mit dem in das Ventilgehäuse (3) einmündenden Druckmitteleinlass (A) verbunden ist.
  8. Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilschließkörper (8) im Wesentlichen als im Durchmesser gegenüber dem ersten Ventilschließkörper (10) verkleinertes Sitzventil ausgeführt ist, das mittels des in der Hülse (12) geführten Stößels (7) konzentrisch zu dem im ersten Ventilschließkörper (10) angeordneten zweiten Ventilsitz (15) ausgerichtet ist.
  9. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (11) als Druckfeder ausgeführt ist, die zwischen dem ersten Ventilschließkörper (10) und einem am zweiten Ventilschließkörper (8) ausgebildeten Federanschlag (9) eingespannt ist.
  10. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des zweiten Ventilschließkörpers (8) als Kugel, Kegel oder Platte ausgeführt ist.
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WO1999043523A1 (de) * 1998-02-28 1999-09-02 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil
DE102005048880A1 (de) 2005-09-17 2007-03-22 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
US20120255639A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Denso Corporation Solenoid valve

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