DE102018211394A1

DE102018211394A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102018211394A1
Application number: DE102018211394.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, das mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilstößel (4), der einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (2) ausgebildet ist, sowie mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (8), der von einer Rückstellfeder (3) beaufschlagt ist, die in einer Durchgangsbohrung (11) des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist.
Zur Geräusch- als auch Funktionsoptimierung ist zwischen einem geschlossenen Endabschnitt (5) des Ventilgehäuses (1) und dem Magentanker (8) ein elastisch verformbares Anschlagelement (9) angeordnet ist, das innerhalb einer Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) fixiert und mit dem Ventilstößel (4) federnd verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2014 219 117 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil bekannt geworden, bestehend aus einem Magnetanker zur Betätigung eines entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder betätigbaren Ventilstößels in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem Ventilsitzkörper aufweist, welcher mittels des Ventilstößels verschließbar ist, wobei sich der Ventilstößel abschnittsweise in die schraubenförmige Rückstellfeder erstreckt.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass zur Vermeidung eines akustisch vernehmbaren Anschlaggeräuschs zwischen dem Magnetanker und dem geschlossenen Endabschnitt des Ventilgehäuses am Ventilstößel ein elastisch verformbares Polsterelement vorgesehen ist, das aufgrund seiner Beschaffenheit hinsichtlich einer dauerhaft effektiven Dämpfung des Anschlaggeräuschs begrenzt ist.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dass geräusch- als auch funktionsoptimiert ist.
Diese Aufgabe wird für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil in Verbindung mit den erfindungswesentlichen Merkmalen,
2 in einer Perspektivansicht der Gesamtaufbau eines im Elektromagnetventil installierten Anschlagelements, das als festes Bestandteil eines Magnetankers zur dauerhaft effektiven Anschlaggeräuschdämpfung beiträgt,
3 das Elektromagnetventil nach 1 in einer Teilansicht während der elektromagnetischen Erregung des Magnetankers, in welcher der Ventilstößel in seiner abgesenkten Stellung am Ventilsitz anliegt,
4 den Magnetanker auf Anschlag am Magnetkern des Ventilgehäuses infolge eines federnden, mit dem Ventilstößel in Eingriff stehenden Vorsprungs, der am Anschlagelement ausgebildet ist.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist zur Betätigung eines Ventilstößel 4 in einem Ventilgehäuse 1 einen entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 3 wirksamen Magnetanker 8 auf, der innerhalb eines am Ventilgehäuse 1 fixierten Endabschnitts 5 geführt ist, wobei sich der Magnetanker 8 bei elektromagnetischer Erregung den Ventilstößel 4 in Richtung eines im Ventilgehäuse 1 ausgebildeten Ventilsitzkörpers 2 bewegt, um den darin vorgesehenen Druckmitteldurchlass zu verschließen.
Der Ventilstößel 4 erstreckt sich hierzu mittels seines Stö-ßelabschnitts innerhalb einem dickwandigen, rohrförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses 1 durch die schraubenförmige Rückstellfeder 3 in Richtung des im Ventilgehäuse 1 reibschlüssig fixierten Ventilsitzkörpers 2. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stützt sich die Rückstellfeder 3 mit ihrem ersten Federende an einem im rohrförmigen Bereich des Ventilgehäuses 1 angeordneten Federanschlags 12 ab, während das vom Federanschlag 12 abgewandte Ende der Rückstellfeder 3 sich in die mittig angeordnete Durchgangsbohrung 11 des Magnetankers 8 erstreckt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 8 somit innerhalb des austenitischen, kappen- sowie hülsenförmig gestalteten Endabschnitts 5 aufgenommen, der mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1 verschweißt ist, das die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines blockförmigen Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Der Endabschnitt 5 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling gefertigt ist, der zur Darstellung des Magnetkreises ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des Ventilsitzkörpers 2 mündet in das Ventilgehäuse 1 jeweils ein Anschlusskanal 13 ein, der oberhalb des Ventilsitzkörpers 2 als Querkanal und unterhalb des Ventilsitzkörpers 2 als Vertikalkanal ausgeführt ist, wobei der Rohrabschnitt des Ventilgehäuses 1 beispielhaft im Bereich des Querkanals einen Ringfilter 6 aufnimmt.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt der Ventilstößel 4 gegenüber dem Ventilsitzkörper 2 in einem den Druckmitteldurchlass freigebenden Abstand, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem jeweils oberhalb und unterhalb des Ventilsitzkörpers 2 in das Ventilgehäuse 1 einmündenden Anschlusskanal 13 gewährleistet ist.
Wie im späteren Verlauf der Beschreibung anhand der weiteren 3 und 4 zu entnehmen ist, verschließt der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Druckmitteldurchlass im Ventilsitzkörper 2, wobei sichergestellt sein muss, dass der Ventilsitzkörper 2 unverändert in seiner Einpressposition im Ventilgehäuse 1 verharrt.
Um nach Abschluss der elektromagnetischen Erregung den Magnetanker 8 unter der Wirkung der Rückstellfeder 3 möglichst geräuschlos an den Endabschnitt 5 anzulegen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen einem geschlossenen Endabschnitt 5 des Ventilgehäuses 1 und dem Magentanker 8 ein elastisch verformbares Anschlagelement 9 angeordnet ist, das innerhalb einer Durchgangsbohrung 11 des Magnetankers 8 fixiert und mit dem Ventilstößel 4 federnd verbunden ist. Die federnde Verbindung des Anschlagelements 9 mit dem Ventilstößel 4 begünstigt eine Reduzierung des elektromagnetischen Haltestroms, der erforderlich ist, um den Ventilstößel 4 in der Schließstellung am Ventilsitz 2 zu positionieren (siehe 4).
In einer baulich besonders zweckmäßigen Ausführung stützt sich die Rückstellfeder 3 innerhalb der Durchgangsbohrung 11 des Magnetankers 8 an einem radial nach innen gerichteten Vorsprung 14 des Anschlagelements 9 ab, der als Federscheibe ausgebildet ist.
Bevorzugt ist das Anschlagelement 9 mit dem Ventilstößel 4 zu einer eigenständig handhabbaren Vormontage-Baugruppe zusammengefasst, die in die Durchgangsbohrung 11 des Magnetankers 8 eingepresst ist.
Zwecks einfacher Montage am Magnetanker 8 weist das Anschlagelement 9 einen in der Durchgangsbohrung 11 des Magnetankers 8 reibschlüssig fixierten Hülsenabschnitt 10 auf, an den sich ein auf den Ventilstößel 4 radial nach innen gerichteter Vorsprung 14 anschließt, der zur federnden Verbindung mit dem Ventilstößel 4 nach Art einer Federscheibe mit dem Ventilstößel 4 verbunden ist.
Zur möglichst effektiven dauerhaften Anschlagdämpfung ist das metallische Anschlagelement 9 am Federanschlag 12 mit mehreren gleichförmig über den Umfang verteilte Schenkel 16 versehen ist, die elastisch verformbar am geschlossenen Endabschnitt 5 des Ventilgehäuses 1 anlegbar sind, sobald der Ventilstößel 4 unter der Wirkung der kraftvollen Rückstellfeder 3 mit dem Erreichen des maximalen Stößelöffnungshubs vom Ventilsitzkörper 2 abgehoben ist.
Im Vorsprung 14 ist ein Durchgang 15 vorgesehen, der bei hydraulischer Beaufschlagung innerhalb des Ventilgehäuses 1 einen Volumenausgleich zu beiden Seiten des Magnetankers 8 über die Durchgangsbohrung 10 im Ventilgehäuse 1 gewährleistet. Der Vorsprung 14 ist nach Art einer mehrfach radial geschlitzten Federscheibe konstruiert, deren einzelne, am Hülsenabschnitt 10 ausgebildete Federzungen in einem den Querschnitt des Durchgangs 15 bestimmenden Abstand zueinander angeordnet sind, während die Enden der Federzungen in eine Nut 18 des Ventilstößels 4 eingreifen.
Zur vereinfachten Montage des Anschlagelements 9 am Ventilstößel 4 schließt sich an der Nut 18 ein in das Anschlagelement 9 gerichteter Kegelstumpf 17 an, sodass mit geringem Kraftaufwand das Anschlagelement 9 auf den Ventilstößel 4 aufgeschoben werden kann bis schließlich die Federzungen nach Art einer Clipsverbindung in die Nut 18 einrasten.
Der scheibenförmige Vorsprung 14 ist mit seinem Federzungen nach oben in Richtung des Kegelstumpfs 17 abgewinkelt, wodurch sich der Ventilstößel 4 zwischen der Nut 18 und dem Vorsprung 14 gelenkig sowie während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 8 auch in Richtung des Ventilstößelhubs elastisch nachgiebig aufnehmen lässt.
Die entgegengesetzt zum Vorsprung 14 am Hülsenabschnitt 10 angebrachten, elastisch verformbaren Schenkel 16 stehen an dem Magnetanker 8 hervor, sodass entsprechend der 1 nach Abschluss der elektromagnetischen Erregung die Schenkel 16 unter der Wirkung der Rückstellfeder 3 auf den Magnetanker 8 elastisch nachgiebig am geschlossenen Endabschnitt 5 des Ventilgehäuses 1 auftreffen, um den Magnetanker 8 ohne Anschlaggeräusch abzubremsen.
Zur Vermeidung einer unerwünschten Magnetisierung ist sowohl das Anschlagelement 9 als auch der domförmig geschlossene hülsenförmige Endabschnitt 5 des Ventilgehäuses 1 aus einem austenitischen Stahl hergestellt, wobei sich mittels eines geeigneten Tiefziehverfahrens die gewünschte Teilekontur kostengünstig realisieren lässt.
Die 2 verdeutlicht anhand einer Perspektivansicht die speziell gestaltete Kontur des Anschlagelements 9, dessen gleichförmig über den Umfang radial nach außen gerichteten Schenkel 16 an die domförmig gewölbte Innenkontur des geschlossenen Endabschnitts 5 des Ventilgehäuses 1 angepasst sind, sodass sich alle Schenkel 16 mit ihren Kontaktflächen an der gewölbten Innenkontur des Endabschnitts 5 abstützen können, wie bereits aus 1 ersichtlich ist. Die Schenkel 16 sind hierbei ein homogener Bestandteil des in den Magnetanker 8 eingepressten Hülsenabschnitts 10, dessen diametral zu den Schenkel 16 am Hülsenabschnitt 10 radial nach innen gerichteter Vorsprung 14 einen Volumenausgleich über den durch zahlreichen Radialschlitze gebildeten Durchgang 15 innerhalb des Vorsprungs 14 gewährleistet, wobei der Vorsprung 14 gleichzeitig eine kompakte Verbindung mit dem Ventilstößel 4 als auch eine kompakte Abstützung der Rückstellfeder 3 ermöglicht.
Da der Volumenausgleich des Druckmittels über den Durchgang 15 im Vorsprung 14 erfolgt, entfällt die bisher erforderliche komplexe Anordnung von Volumenausgleichsnuten am Mantel des Magnetankers 8 als auch die hierfür bisher erforderliche Konturanpassung der oberen Ankerstirnfläche.
Die 3 zeigt den Magnetanker 8 während der elektromagnetisch Erregung, sodass sich der Magnetanker 8 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 3 dem im Ventilgehäuse 1 ausgebildeten Magnetkern 19 annähert. Hierbei drückt die Magnetkraft den Ventilstößel 4 über den federnden Vorsprung 14 des im Magnetanker 8 befestigten Anschlagelements 9 auf Anschlag gegen den Ventilsitzkörper 2, wobei aufgrund der Gestaltung des Vorsprungs 14 bis zum Anschlagen des Ventilstößels 4 am Ventilsitzkörper 2 kein axiales Spiel zwischen dem Magnetanker 8 und dem Ventilstößel 4 vorhanden ist. Es stellt sich zunächst ein Restluftspalt RLS zwischen Magnetkern 19 und Magnetanker 8 ein, bevor gemäß der 4, infolge der federnden Eigenschaft des Vorsprungs 14, der Restluftspalt RLS vollständig vom Magnetanker 8 überbrückt werden kann
Die 4 zeigt ein weiteres Absenken des Magnetankers 8 auf den Magnetkern 19 infolge der Federeigenschaft des Vorsprungs 14, da mit kleiner werdenden Restluftspalt RLS die Magnetkraft die Federkraft des Vorsprungs 14 übersteigt, womit die Federzungen des Vorsprungs 14 nachgiebig ein weiteres Absenken des Magnetankers 8 auf den Magnetkern 19 ermöglichen, obwohl der Ventilstößel 4 bereits vor dem Überbrücken des Restluftspalts RLS am Ventilsitzkörper 2 verharrt, wie bereits anhand der 3 dargestellt wurde. Durch die somit vollständige Eliminierung des Restluftspalts RLS reduziert sich die erforderliche elektromagnetische Haltekraft signifikant, sodass vorteilhaft der Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung in der Ventilspule 7 abnehmen.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Ventilsitzkörper
3: Rückstellfeder
4: Ventilstößel
5: Endabschnitt
6: Ringfilter
7: Ventilspule
8: Magnetanker
9: Anschlagelement
10: Hülsenabschnitt
11: Durchgangsbohrung
12: Federanschlag
13: Anschlusskanal
14: Vorsprünge
15: Durchgang
16: Schenkel
17: Kegelstumpf
18: Nut
19: Magnetkern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014219117 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse axial beweglich angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz ausgebildet ist, sowie mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der von einer Rückstellfeder beaufschlagt ist, die in einer Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei der Magnetanker mittels der Rückstellfeder in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung des Ventilstößels verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem geschlossenen Endabschnitt (5) des Ventilgehäuses (1) und dem Magentanker (8) ein elastisch verformbares Anschlagelement (9) angeordnet ist, das innerhalb einer Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) fixiert und mit dem Ventilstößel (4) federnd verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) mit dem Ventilstößel (4) zu einer eigenständig handhabbaren Vormontage-Baugruppe zusammengefasst ist, die in die Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) eingepresst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) einen in der Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) reibschlüssig fixierten Hülsenabschnitt (10) aufweist, an den sich zur federnden Verbindung ein auf den Ventilstößel (4) radial nach innen gerichteter Vorsprung (14) anschließt, der ausgebildet nach Art einer Federscheibe mit dem Ventilstößel (4) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rückstellfeder (3) innerhalb der Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) an einem radial nach innen gerichteten Vorsprung (14) des Anschlag-elements (9) abstützt, der als Federscheibe ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) mit mehreren gleichförmig über den Umfang verteilte Schenkel (16) versehen ist, die elastisch verformbar am geschlossenen Endabschnitt (5) des Ventilgehäuses (1) anlegbar sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (10) an seinem von dem Vorsprung (14) abgewandten, aus der Durchgangsbohrung (11) des Magnetankers (8) hervorstehenden Bereich mehrere elastisch verformbare Schenkel (16) aufweist, die in der elektromagnetisch nicht erregten Schaltstellung des Magnetankers (8) infolge der Wirkung der Rückstellfeder (3) am geschlossenen Endabschnitt (5) des Ventilgehäuses (1) anliegen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorsprung (14) ein Durchgang (15) vorgesehen ist, der bei hydraulischer Beaufschlagung innerhalb des Ventilgehäuses (1) innerhalb der Durchgangsbohrung (10) einen Volumenausgleich zu beiden Seiten des Magnetankers (8) gewährleistet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (14) nach Art einer mehrfach radial geschlitzten Federscheibe konstruiert ist, deren einzelne Federzungen in eine Nut (18) des Ventilstößels (4) eingreifen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (4) eine mit dem Vorsprung (14) in Eingriff stehende Nut (18) aufweist, an der sich ein in das Anschlagelement (9) gerichteter Kegelstumpf (17) anschließt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Vorsprung (14) auf seiner von der Rückstellfeder (3) abgewandten Stirnseite in Richtung des Kegelstumpfs (17) derart abgewinkelt ist, dass der Ventilstößel (4) zwischen der Nut (18) und dem Vorsprung (14) gelenkig aufgenommen ist.