DE102021208241A1

DE102021208241A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102021208241A1
Application number: DE102021208241.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilschließglied (4), das im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass (14) zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (7) ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds (4) vorgesehenen Magnetanker (9), der von einem Federelement (2) beaufschlagt ist, mit einem am rohrförmigen Ventilgehäuse (1) angebrachten Gehäusetopf (13) zur Aufnahme des den Ventildurchlass 14 aufweisenden Ventilsitzes (7), sowie mit einem die Mantelfläche des Gehäusetopfs (13) umschließenden Ringfilterelements (23).
Die Erfindung sieht vor, dass am Gehäusetopf (13) ein Stufenzylinder (20) angebracht ist, der universell verwendbar sowohl zur Positionierung des Ringfilterelements (23) als auch zur Aufnahme eines Plattenfilterelements (19) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Patentanmeldung DE 10 2020 206 644.2 ist bereits ein Elektromagnetventil beschrieben, mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließglied axial beweglich angeordnet ist, das in einem Ventilsitz einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds vorgesehenen Magnetanker, der von einem Federelement beaufschlagt ist. Am rohrförmigen Ventilgehäuse ist ein Gehäusetopf angebracht, der den Ventildurchlass aufweisenden Ventilsitz aufnimmt. Zur Vermeidung von Schmutzeintrag in das Ventilgehäuse nimmt der Gehäusetopf ein Ringfilterelement sowie am Boden einen Topffilter auf.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass eine einwandfreie Abdichtung des Elektromagnetventils eine präzise Presspassung des Gehäusetopfs in der für das Elektromagnetventil vorgesehenen Gehäusebohrung erfordert, die überdies aufwendig als Stufenbohrung ausgeführt werden muss. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch das Erfordernis einer radialen Presspassung zur dauerhaften Fixierung und Abdichtung des Ringfilterelements am Gehäusetopfs und die Verlängerung des Ventils infolge der Verwendung eines Topffilters am Boden des Gehäusetopfs.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannter Art besonders schlank und kurzbauend zu konzipieren, das auf einfache Weise dicht in einer einfach herzustellenden Gehäusebohrung aufgenommen werden kann, wobei außerdem eine besonders einfache Filterfixierung verwendet werden soll, die universell für unterschiedliche Ventilbauarten eingesetzt werden kann.
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 mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 ein elektromagnetisch stromlos geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, dessen Gehäusetopf am Boden einen hülsenförmigen Stufenzylinder aufweist, der sowohl die Abdichtung des Elektromagnetventils in einem Abschnitt einer Gehäusebohrung gewährleistet als auch die sichere Fixierung und Abdichtung eines Ringfilterelements am Ventilgehäuse und überdies die platzsparende Integration eines Plattenfilters ermöglicht,
2 ein elektromagnetisch stromlos geschlossenes Elektromagnetventil im Längsschnitt mit dem zu 1 angegebenen Stufenzylinder.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist ein in einem Ventilgehäuse 1 axial beweglich angeordnetes Ventilschließglied 4 auf, das im Ventilgehäuse 1 einen Ventildurchlass 14 zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz 7 ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds 4 vorgesehenen Magnetanker 9 und einem Federelement 2, das derart angeordnet ist, dass das Ventilschließglied 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 9 in einer vom Ventilsitz 7 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 9 innerhalb einer austenitischen Verschlusskappe 12 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1, dem sog. Zentralgehäuse, vorzugsweise verschweißt ist, welches die Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Die domförmige Verschlusskappe 12 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling kostengünstig gefertigt ist, der zwecks magnetischer Eigenschaften ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Abbildungsgemäß münden in den unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordneten Gehäusetopf 13 die Ventildurchlässe 14, 15 ein, wozu der auslassseitige Ventildurchlass 14 sich vom Ventilsitz 7 als vertikal verlaufende Zentralbohrung durch den Stufenzylinder 20 fortsetzt, während der weitere, einlassseitige Ventildurchlass 15 neben der Zentralbohrung und somit quer gerichtet zum Ventildurchlass 14, in der Mantelfläche des Gehäusetopfs 13 angeordnet ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt infolge der Wirkung des Federelements 2 das Ventilschließglied 4 gegenüber dem Ventilsitz 7 in einem den auslassseitigen Ventildurchlass 14 im Ventilsitz 7 freigebenden Abstand, sodass das über das Ringfilterelement 23 und den einlassseitigen Ventildurchlass 15 in den Gehäusetopf 13 eintretende Fluid zum geöffneten Ventildurchlass 14 gelangt.
Der Gehäusetopf 13 besteht aus einem Dünnblech, sodass sich die Ventildurchlässe 14, 15 kostengünstig und präzise durch Stanzen von mehreren Löchern im Gehäusetopf 13 herstellen lassen. Am Boden des Gehäusetopfs 13 ist erfindungsgemäß der das Elektromagnetventil in einer Gehäusebohrung 25 dichtende Stufenzylinder 20 angebracht, der universell verwendbar sowohl zur Positionierung des Ringfilterelements 23 als auch zur Aufnahme eines Plattenfilterelements 19 ausgebildet ist. Zur möglichst einfachen und dennoch dichten Positionierung des Ringfilterelements 23 am Gehäusetopf 13 ist der Stufenzylinder 20 mit einem Kragen 22 versehen, der das Ringfilterelement 23 in Richtung auf das Ventilgehäuse 1 axial beaufschlagt. Das Ringfilterelement 23 ist folglich unmittelbar zwischen einem Bund 6 des Ventilgehäuses 1 und dem Kragen 22 eingespannt, wozu der Stufenzylinder 20 vorteilhaft auf einfache und dennoch sichere Weise reibschlüssig mittig am Gehäusetopf 13 gehalten wird. Infolge einer am Kragen 22 umlaufenden Dichtfläche 21 ist das Elektromagnetventil in der Gehäusebohrung 25 ohne aufwendige Fertigungsschritte abgedichtet, mit dem Vorteil, dass die Gehäusebohrung 25 nicht zwingend mit einer aufwendig herzustellenden Bohrungsstufe versehen werden muss.
Der Stufenzylinder 20 weist einen hülsenförmigen Fortsatz 27 auf, der sich reibschlüssig in einen auf das Ventilschließglied 4 gerichteten, den Ventilsitz 7 aufnehmende Einbuchtung 16 erstreckt, die durch eine plastische Verformung am Boden 24 des Gehäusetopfs 13 hergestellt ist. Auch der Stufenzylinder 20 ist ebenso wie der Gehäusetopf 13 durch plastische Verformung von Dünnblech, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren kostengünstig sowie äußerst kompakt gefertigt, sodass im Stufenzylinder 20 ein großzügig bemessener Hohlraum 26 verbleibt, in dem ein Plattenfilterelement 19 besonders platzsparend aufgenommen ist.
Sowohl das Gehäuse des Ringfilterelements 23 ist durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt, in das ein engmaschiges Filtergewebe eingebettet, als auch das Gehäuse des Plattenfilterelements 19 ist durch Spritzgießen von Kunststoff gefertigt, dessen Gehäuserand 28 reibschlüssig im Hohlraum 26 des Stufenzylinders 20 dessen Innenwand kontaktiert
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der 1 besteht das als Ventilstößel ausgeführte Ventilschließglied 4 aus einem den Magnetfluss nichtleitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, wozu bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK) zur Anwendung gelangt, dessen dem Ventilsitz 7 zugewandter, innerhalb einer Buchse 11 angeordnete Abschnitt des Ventilschließglieds 4 einen Absatz 8 aufweist, an dem sich das Federelement 2 abstützt. Das Federelement 2 ist abbildungsgemäß innerhalb der Ringkammer 10 als integriertes Bestandteil der Buchse 11 zwischen dem Absatz 8 und einer am unteren Ende der Buchse 11 ausgebildeten Anschlag 5 eingespannt.
Zur Einstellung des Restluftspalts 18 ist im Ventilgehäuse 1 die axial verschiebbare Buchse 11 vorgesehen, die unmittelbar zwischen dem Ventilschließglied 4 und dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, welche nach der Einstellung des Restluftspalts 18 reibschlüssig im Ventilgehäuse 1 ihre Endlage einnimmt.
Die 1 zeigt alle Einzelheiten zum Aufbau der Buchse 11, die eine an den Durchmesser des Ventilschließglieds 4 angepasste Bohrung aufweist, in welcher das Ventilschließglied 4 und das Federelement 2 mit kleinem Radialspiel aufgenommen sind. Die Buchse 11 weist als homogener Bestandteil an ihrem dem Ventilsitz 7 zugewandten Endbereich den Anschlag 5 auf, um das mit dem Ventilschließglied 4 zusammenwirkende Federelement 2 abstützen zu können. Am Umfang der Buchse 11 ist ein durchgängiger Längsschlitz 3 vorgesehen, der einen ungehinderten hydraulischen Druckausgleich innerhalb des Elektromagnetventils zu ermöglichen, wobei in Abhängigkeit der Gestaltung des Längsschlitzes 3 die erforderliche Einpress- und Verschiebekraft innerhalb des Ventilgehäuses 1 beeinflussbar ist. Eine Beeinträchtigung der Magnetkraft während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 9 wird durch den Verlauf des Längsschlitzes 3 in Richtung der Ventilsymmetrieachse und damit parallel zu den aus der Erregung einer Ventilspule erzeugbaren Magnetfeldlinien, vermieden. Durch die gewählte Ausbildung des Längsschlitzes 3 wird beim Schalten des Ventils ein ungehinderter Volumenausgleich beiderseits der Buchse 11 möglich, ohne das Erfordernis im Bereich des Ventilschließglieds 4 Ausgleichnuten vorzusehen.
Die Buchse 11 besteht ebenso wie das Ventilgehäuse 1 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material, sodass die Buchse 11 die Funktion des Magnetkerns bzw. Magnetpols übernimmt. Folglich weist ein dem Magnetanker 9 zugewandtes Ende der Buchse 11 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 einen Überstand 17 auf, zwischen dem und dem Magnetanker 9 der Restluftspalt 18 ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Buchse 11 aufgrund der gewählten Geometrie besonders einfach durch eine zerspanungsfreie Verformung hergestellt. Da die Buchse 11 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material hergestellt ist, eignet sich hierfür die Verwendung von Flach- oder Bandstahl, der durch plastische Verformung zur Form der Buchse 11 gerollt wird, wobei die Ausgangslänge des zu rollenden Flach- oder Bandstahls und ein maßhaltig zu rollender Durchmesser die lichte Weite des Längsschlitzes 3 bestimmt.
Das Elektromagnetventil nach 2 unterscheidet sich vom Elektromagnetventil nach 1 im Wesentlichen durch die Funktionsart als elektromagnetisch stromlos geschlossenes Elektromagnetventil, wozu das Federelement 2 zwischen dem Magnetanker 9 und einem in die Verschlusskappe 12 eingesetzten Magnetkern 29 eingespannt ist. Weiterhin ist in der Ausführungsform nach 2 das Ventilschließglied 4 als Ventilkugel ausgeführt, die bevorzugt kraftschlüssig am Magnetanker 9 befestigt ist. Ansonsten entspricht der Aufbau des Elektromagnetventils nach 2 dem Elektromagnetventil nach 1, sodass das Ventilgehäuse 1, ggf. auch die Verschlusskappe 12, der Gehäusetopf 13, der Stufenzylinder 20 als auch das Ringfilter- und Plattenfilterelement 23, 19 universell für beide Ventilvarianten verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Längsschlitz
4: Ventilschließglied
5: Anschlag
6: Bund
7: Ventilsitz
8: Absatz
9: Magnetanker
10: Ringkammer
11: Buchse
12: Verschlusskappe
13: Gehäusetopf
14: Ventildurchlass
15: Ventildurchlass
16: Einbuchtung
17: Überstand
18: Restluftspalt
19: Plattenfilterelement
20: Stufenzylinder
21: Dichtfläche
22: Kragen
23: Ringfilterelement
24: Boden
25: Gehäusebohrung
26: Hohlraum
27: Fortsatz
28: Gehäuserand
29: Magnetkern

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse, in dem ein Ventilschließglied axial beweglich angeordnet ist, das in einem Ventilsitz einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilschließglieds vorgesehenen Magnetanker, der von einem Federelement beaufschlagt ist, mit einem am rohrförmigen Ventilgehäuse angebrachten Gehäusetopf zur Aufnahme des den Ventildurchlass aufweisenden Ventilsitzes, sowie mit einem die Mantelfläche des Gehäusetopfs umschließenden Ringfilterelements, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäusetopf (13) ein das Elektromagnetventil in einer Gehäusebohrung (25) dichtender Stufenzylinder (20) angebracht ist, der universell verwendbar sowohl zur Positionierung des Ringfilterelements (23) als auch zur Aufnahme eines Plattenfilterelements (19) ausgebildet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Ringfilterelements (23) am Gehäusetopf (13) der Stufenzylinder (20) mit einem Kragen (22) versehen ist, der das Ringfilterelement (23) in Richtung auf das Ventilgehäuse (1) axial beaufschlagt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringfilterelement (23) zwischen einem Bund (6) des Ventilgehäuses (1) und dem Kragen (22) eingespannt ist, wozu der Stufenzylinder (20) reibschlüssig am Gehäusetopf (13) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (22) eine umlaufende Dichtfläche (21) aufweist, durch die das Elektromagnetventil in der Gehäusebohrung (25) abgedichtet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenzylinder (20) einen Hohlraum (26) aufweist, in dem das Plattenfilterelement (19) aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenzylinder (20) einen hülsenförmigen Fortsatz (27) aufweist, der sich reibschlüssig in eine auf das Ventilschließglied (4) gerichtete, den Ventilsitz (7) aufnehmende Einbuchtung (16) erstreckt, die durch eine plastische Verformung mittig am Boden (24) des Gehäusetopfs (13) hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenzylinder (20) durch plastische Verformung von Dünnblech, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (13) durch plastische Verformung von Dünnblech, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Ringfilterelements (23) durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt ist, in das ein engmaschiges Filtergewebe eingebettet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Plattenfilterelements (19) durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt ist, dessen Gehäuserand (28) reibschlüssig im Hohlraum (26) des Stufenzylinders (20) dessen Innenmantel kontaktiert.