DE102018213714A1

DE102018213714A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102018213714A1
Application number: DE102018213714.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, dessen an einem Ventilstößel (7) fixierte Führungshülse (1) an ihrem Umfang von einem hydraulisch oder pneumatisch betätigten Schaltelement (16) beaufschlagbar ist, wodurch eine Axialkraft (F2) auf den Ventilstößel (7) erzeugbar ist, die einer auf den Ventilsitz (4) gerichteten Schließbewegung des Ventilstößels (7) entgegen wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Radschlupfregelsystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2010 038 505 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art bekannt geworden, das mit einem Ventilgehäuse versehen ist, in dem ein Ventilstößel axial beweglich geführt ist, mit einem Magnetkern, der im Ventilgehäuse gegenüber einem mit dem Ventilstößel verbundenen Magnetanker angeordnet ist, sowie mit einer Feder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers den Ventilstößel von einem Ventilsitz abhebt, wodurch über einen im Ventilsitzkörper vorgesehenen Durchlass die hydraulische Verbindung zwischen einem Einlass- und einem Auslasskanal geöffnet ist.
Das Elektromagnetventil hat jedoch den Nachteil, dass unter dem Einfluss von Strömungskräften eine unerwünschte hydraulische Schließkraft auf den Ventilstößel einwirkt, die sich als störend für das Schalt- bzw. Regelverhalten erweist.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art unter Beibehaltung eines einfachen Aufbaus derart zu verbessern, dass die Wirkung einer unerwünschten hydraulischen Schließkraft auf den Ventilstößel vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Nachfolgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen erläutert.
Die 1 zeigt im Längsschnitt ein in Grundstellung stromlos geöffnetes Elektromagnetventil, dessen Ventilgehäuse 14 im Wesentlichen aus einem dickwandigen Rohrkörper besteht. Der oberhalb des Rohrkörpers teilweise abgebildete, domförmig geschlossene Hülsenbereich des Ventilgehäuses 14 ist im Bereich des Magnetkerns 13 fixiert, der ein integraler Bestandteil des dickwandigen Rohrkörpers bildet. Zwischen dem Magnetkern 13 und einem im Hülsenbereich des Ventilgehäuses 14 angeordneten Magnetanker 15 befindet sich eine Rückstellfeder 17, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers 15 einen mit dem Magnetanker 15 verbundenen Ventilstößel 7 in der vom Ventilsitz 4 abgehobenen Stellung positioniert. Der Ventilstößel 7 erstreckt sich hierzu durch die Durchgangsbohrung 2 im rohrförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses 14 und wird innerhalb der Durchgangsbohrung 2 mittels einer Führungshülse 1 präzise in Richtung des Ventilsitzes 4 geführt, wozu die Führungshülse 1 mittels einer Presspassung 20 abschnittsweise am Ventilstößel 7 fixiert ist.
Durch eine auf dem Ventilgehäuse 14 angebrachte Ventilspule 18 und einen die Ventilspule 18 umschließenden Jochring lässt sich mittels eines Erregerstroms der Magnetanker 15 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 17 in Richtung auf den Magnetkern 13 bewegen, um eine Druckmittelverbindung zwischen dem unterhalb des Ventilsitzes 4 in das Ventilgehäuse 14 vorgesehenen Auslasskanal 6 und einem oberhalb des Ventilsitzes 4 quer in das rohrförmige Ventilgehäuse 14 einmündenden Einlasskanal 3 zu unterbrechen, wozu der Ventilstößel 7 den Ventilsitz 4 druckmitteldicht kontaktiert.
In einem seitlichen Versatz X zur Führungshülse 1 mündet in die Durchgangsbohrung 2 der Einlasskanal 3 ein, der somit von der Mantelfläche der Führungshülse 1 verdeckt ist, die sich derart bis kurz vor den Ventilsitz 4 erstreckt, dass zwischen dem auf den Ventilsitz 4 gerichteten Ende der Führungshülse 1 und dem Ventilsitz 4 lediglich ein kleiner Zwischenraum 5 zur hydraulischen Verbindung des Einlass- mit dem Auslasskanals 3, 6 verbleibt, in den das auf den Ventilsitz 4 gerichtete Ende des Ventilstößels 7 eintaucht.
In Abhängigkeit des seitlichen Versatzes X zwischen der Mantelfläche der Führungshülse 1 und der Durchgangsbohrung 2 ergibt sich dazwischen ein Ringspalt 8, über den der Einlasskanal 3 mit dem Zwischenraum 5 hydraulisch verbunden ist, sodass mit Hilfe der Führungshülse 1 die einlassseitige Strömung nach unten in den Ringspalt 8 umgelenkt wird.
Zum Druckausgleich im Ventilgehäuse 14 ist die Führungshülse 1 von mehreren, über den Umfang der Mantelfläche verteilt angeordneten Querbohrungen 9 durchdrungen, die eine permanente hydraulische Verbindung zwischen einem an die Durchgangsbohrung 2 angrenzenden Magnetankerraum 10 und dem Ringspalt 8 herstellen.
Eine möglichst einfache lokale Fixierung der Führungshülse 1 ist unterhalb eines an der Führungshülse 1 ausgebildeten Stufenabschnitts 12 am Ventilstößel 7 gewährleistet, wozu die Führungshülse 1 vorzugsweise mittels der Presspassung 20 kraftschlüssig gehalten ist.
Die Führungshülse 1 weist oberhalb des Stufenabschnitts 12 einen konzentrisch zum Ventilsitz 4 ausgerichteten Führungsabschnitt innerhalb der Durchgangsbohrung 2 auf, sodass sich der Ventilstößel 7 mit seinem vom Magnetanker 15 abgewandten Endbereich mit minimalem Laufspiel in Richtung des Ventilsitzes 4 in den Zwischenraum 5 erstreckt.
Damit unter dem Einfluss von einer durch das Strömungsmedium im Einlasskanal 3 initiierten Strömungskraft keine unerwünschte hydraulische Schließkraft wirksam wird, die während der geöffneten Grundstellung des Elektromagnetventils zu einer unkontrollierten Hubbewegung des Ventilstößels 7 in Richtung des Ventilsitzes 4 führt, ist am Umfang der Führungshülse 1 ein durch den (hydraulischen oder auch ggf. pneumatischen) Druck im Einlassbereich 21 des Elektromagnetventils betätigtes Schaltelement 16 angeordnet, wodurch eine Axialkraft F2 entsteht, die einer auf den Ventilsitz 4 gerichteten Schließbewegung des Ventilstößels 7 entgegen wirkt.
Konzeptionell ist das Schaltelement 16 mit kleinem Laufspiel in einer hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Steuerungsbohrung 19 beweglich aufgenommen, die dem im Einlasskanal 3 wirksamen Druck ausgesetzt ist, wozu die Steuerungsbohrung 19 innerhalb des Ventilgehäuses 14 auf Höhe des Einlasskanals 3 sowie analog zum Einlasskanal 3 quer zur Durchgangsbohrung 2 im Ventilgehäuse 14 ausgerichtet ist.
Die Steuerungsbohrung 19 mündet unmittelbar in die Durchgangsbohrung 2 ein, sodass in Abhängigkeit des gewählten Abstands (Versatz X) zur Führungshülse 1 das in der Steuerungsbohrung 19 radial von außen nach innen vom Strömungsmedium beaufschlagte Schaltelement 16 sich zur Kontaktierung der Führungshülse 1 abschnittsweise in die Durchgangsbohrung 2 erstreckt.
Wie aus sämtlichen Figuren hervor geht, ist die Führungshülse 1 als Stufenhülse ausgeführt, deren Stufenabschnitt 12 die Steuerungsbohrung 19 im Bereich ihrer Einmündung in die Durchgangsbohrung 2 tangiert. Das Schaltelement 16 liegt an dem Stufenabschnitt 12 der Führungshülse 1 an, welcher in Richtung der Steuerungsbohrung 19 trichterförmig verjüngt ist.
Hierzu zeigt in einer vergrößerten Schnittdarstellung die 2 im Einzelnen das vorzugsweise als Kugel ausgebildete Schaltelement 16 unter der Wirkung einer Druckkraft F1 des in der Steuerungsbohrung 19 wirksamen Strömungsmediums, wodurch infolge der Querkraft (Druckkraft F1) und der daraus an der Schräge am Stufenabschnitt 12 der Führungshülse 1 resultierende Axialkraft F2, die in Richtung der Federkraft F_Feder wirkt, die in der elektromagnetisch nicht betätigten, vom Ventilsitz 4 abgehobenen Grundstellung des Ventilstößels 7 eine unerwünschte Schließbewegung des Ventilstößels 7 entgegen wirkt. Die Schließbewegung resultiert aus einer auf den Ventilstößel 7 wirksamen Schließkraft Fs, welche durch die Strömung vom Einlasskanal 3 zum Auslasskanal 6 hervorgerufen wird.
Die Axialkraft F2 ist abhängig vom Trichterwinkel W des Stufenabschnitts 12, der in vorliegendem Ausführungsbeispiel 45 Winkelgrad beträgt, sodass abbildungsgemäß nach 2 die Axialkraft F2 vom Betrage her der Hälfte der Druckkraft F1 entspricht, sofern lediglich ein Schaltelement 16 verwendet wird.
Wie aus der Perspektivansicht nach 3 hervor geht, sind bevorzugt zur Erzeugung der Axialkraft F2 zwei Steuerungsbohrungen 19 im Ventilgehäuse 14 angeordnet, in denen zwei hydraulisch oder pneumatisch durch den Druck im Einlassbereich 21 des Ventilgehäuses 14 betätigte Schaltelemente 16 translatorisch aufgenommen sind.
Wie aus der Perspektivansicht nach 3 zu entnehmen ist, durchquert in diametraler Anordnung zu der in den 1 und 2 abgebildeten Steuerbohrung 16 eine weitere Steuerungsbohrung 16 das Ventilgehäuse 14 , sodass bevorzugt zwei kugelförmige Schaltelemente 16 zur Erzeugung der Axialkraft F2 auf die Führungshülse 1 einwirken, sodass unter Bezug auf die in der 2 dargestellten Kräftebilanz in der Ausführung nach 3 die Axialkraft F2 nunmehr vom Betrage her der Druckkraft F1 entspricht.
Außer dem bereits in den 1, 2 abgebildeten Einlasskanal 3 befindet sich in 3 zu diesem in diametraler Anordnung ein weiterer Einlasskanal 3, sodass abbildungsgemäß die beiden Steuerungsbohrungen 16 und die beiden Einlasskanäle 3 jeweils rechtwinklig zueinander versetzt über den Umfang des Ventilgehäuses 14 verteilt das Ventilgehäuse 14 durchqueren.
Unabhängig davon, ob nunmehr eine oder zwei Schaltelemente 16 verwendet werden, wird in jedem Fall während der Durchströmung des Ventilgehäuses 14 auf die Führungshülse 1 und auf den Ventilstößel 7 eine Axialkraft F2 erzeugt, die ein unbeabsichtigtes Schließen des in Grundstellung geöffneten Elektromagnetventils verhindert, wobei nunmehr die Federkraft F_Feder der Rückstellfeder 17 kleiner dimensioniert werden kann, mit dem Vorteil, dass sich der erforderliche Haltestrom der Ventilspule 18 während der elektromagnetisch geschlossenen Schaltstellung des Ventilstößels 7 reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Führungshülse
2: Durchgangsbohrung
3: Einlasskanal
4: Ventilsitz
5: Zwischenraum
6: Auslasskanal
7: Ventilstößel
8: Ringspalt
9: Querbohrung
10: Magnetankerraum
11: Kante
12: Stufenabschnitt
13: Magnetkern
14: Ventilgehäuse
15: Magnetanker
16: Schaltelement
17: Druckfeder
18: Ventilspule
19: Steuerungsbohrung
20: Presspassung
21: Einlassbereich

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 102010038505 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, mit einem eine Durchgangsbohrung aufweisenden Ventilgehäuse, in dem ein Ventilstößel mittels einer Führungshülse präzise in Axialrichtung beweglich geführt ist, mit einem Magnetkern, der im Ventilgehäuse gegenüber einem mit dem Ventilstößel verbundenen Magnetanker angeordnet ist, sowie mit einer Feder, die in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers den Ventilstößel von einem Ventilsitz abgehoben hält, wodurch über einen im Ventilsitz vorgesehenen Durchlass die hydraulische Verbindung zwischen einem Einlasskanal und einem abseits des Einlasskanals angeordneten Auslasskanal hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (1) an ihrem Umfang von einem hydraulisch oder pneumatisch betätigten Schaltelement (16) beaufschlagbar ist, wodurch eine Axialkraft (F2) auf den Ventilstößel (7) übertragbar ist, die einer auf den Ventilsitz (4) gerichteten Schließbewegung des Ventilstößels (7) entgegen wirkt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) mit kleinem Laufspiel in einer hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Steuerungsbohrung (19) beweglich aufgenommen ist, die innerhalb des Ventilgehäuses (14) quer zur Durchgangsbohrung (2) ausgerichtet ist, wobei die Steuerungsbohrung (19) unmittelbar in die Durchgangsbohrung (2) einmündet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Steuerungsbohrungen (19) diametral im Ventilgehäuse (14) angeordnet sind, in denen zwei hydraulisch oder pneumatisch betätigte Schaltelemente (16) translatorisch aufgenommen sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsbohrung (19) in einem definierten Längenabschnitt der Durchgangsbohrung (2) einmündet, und dass die am Ventilstößel (7) fixierte Führungshülse (1) gleitbeweglich in der Durchgangsbohrung (2) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (1) als Stufenhülse ausgeführt ist, deren Stufenabschnitt (12) die Steuerungsbohrung (19) im Bereich ihrer Einmündung in die Durchgangsbohrung (2) tangiert.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stufenabschnitt (12) der Führungshülse (1) das Schaltelement (16) anlegbar ist, wozu der Stufenabschnitt (12) in Richtung der Steuerungsbohrung (19) trichterförmig verjüngt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) von einem im Einlassbereich am Ventilgehäuse (14) anstehenden hydraulischen oder pneumatischen Druckmittel beaufschlagt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (3) in einem Bereich der Durchgangsbohrung (2) einmündet, in dem sich die Führungshülse (1) mit ihrem verjüngten Abschnitt in Richtung des Ventilsitzes (4) erstreckt.