DE4235077A1 - Ventil, insbesondere zum Einbau in ein Aggregat einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ventil nach der Gattung des Haupt­ anspruchs Durch die DE-40 03 606 A1 und die DE-40 41 506 A1 sind beispiels­ weise elektrisch steuerbare Ventile bekannt, die innerhalb hohler Bauteile jeweils ein Paar von relativ zueinander beweglichen und miteinander zusammenarbeitenden Ventilelementen wie Ventilsitz und Ventilkugel aufweisen, und bei denen das jeweilige hohle Bauteil wenigstens eine Anschlußöffnung aufweist. Außen sind diese hohlen Bauteile nach Art von Einsteckfüßen ausgebildet zum Einstecken in Aufnahmebohrungen eines beispielsweise in der WO 91/16221 be­ schriebenen Gehäuseblocks oder aber in Einzelgehäuse oder Zwillings­ gehäuse eines in der deutschen Patentanmeldung P 42 27 300.5 (DE 42 27 300 A1) beschriebenen Aggregats einer hydraulischen Fahr­ zeugbremsanlage. Dabei hat das Aggregat gemäß der deutschen Patent­ anmeldung P 42 27 300.5 (DE 42 27 300 A1) den Vorteil eines flexiblen Aufbaus bezüglich der hydraulischen Verschaltung der Einzelgehäuse und/oder der Zwillingsgehäuse mit weiteren Bestand­ teilen des Aggregats der Fahrzeugbremsanlage und zusätzlich den Vorteil von Gewichtsersparnis und Einsparung bei den Herstellungs­ kosten infolge der stoffschlüssigen Verbindungen wie Schweißver­ bindungen oder Lötverbindungen, die oftmals wesentlich schneller herstellbar sind als beispielsweise Verbindungsbohrungen und Kanäle in dem Gehäuseblock gemäß der WO 91/16223.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen spart beim Aufbau eines solchen Aggregats und einer damit ausgerüsteten Fahrzeugbremsanlage Einzelgehäuse und/oder Zwillingsgehäuse und vereinfacht auch noch die Formgebung der hohlen Bauteile insoweit, als diese nicht mehr als Einsteckfüße auszubilden sind. Denn solche Einsteckfüße haben zudem noch den Nachteil, daß zwischen diesen und den Gehäusebohrungen Dichtelemente anzuordnen sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich. Dabei geben die kennzeichnenden Merk­ male der Ansprüche 2 und 3 alternative Ausführungsbeispiele an. Je nach der erforderlichen Festigkeit der stofflichen Verbindungen oder deren Zugänglichkeit während ihrer Herstellung wird geschweißt oder gelötet. Schweißen bietet die höhere Festigkeit, während Löten be­ vorzugt wird, wenn das Zuführen von Schweißdraht technisch schwierig ist. Beim Löten kann ausgewählt werden zwischen verschiedenen legierten Lotarten.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 ergeben den Vorteil, daß die zu vereinigenden Bauteile die gewollte Ausrichtung zueinan­ der erhalten. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 ergibt den Vorteil, daß unter Verwendung von einfach gestaltbaren Haltevorrichtungen die Verbindungen schweißbar und lötbar sind. Beim Löten ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß durch die stufigen Ausbildung der Anschlußöffnungen ein Ring oder eine Buchse aus Lot vor dem Löten fixierbar ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils ist in der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt, Fig. 2 ein Detail des Ventils gemäß der Fig. 1 im Längsschnitt und Fig. 3 eine Außenansicht des Ventils gemäß der Fig. 1 in einer solchen Größe, wie sie für den Einbau in eine Fahrzeugbremsanlage bzw. deren Aggregat beispielsweise auswählbar ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 in der Zeichnung dargestellte Ventil 10 ist zur Verwendung in einer Fahrzeug-Bremsanlage bestimmt. Es hat ein Bauteil 11 mit einer Längsbohrung 12. In die Längsbohrung 12 mündet wenigstens eine radial verlaufende erste Anschlußöffnung 13 für in der Bremsanlage verwendete Druckmittel ein. In die Längsbohrung 12 des Ventilgehäuses 11 ragt von unten ein Ventilkörper 14 hinein. Der Ventilkörper 14 und das Bauteil 11 sind beispielsweise als inte­ grales Bauteil ausgebildet. Der Ventilkörper 14 besitzt eine gleichachsig verlaufende zweite Anschlußöffnung 15 für Druckmittel.

Im Bereich der ersten Anschlußöffnung 13 ist die zweite Anschluß­ öffnung 15 zu einem Ventilsitz 16 ausgestaltet. Dieser wirkt mit einer Ventilkugel 17 zusammen, welche in einen Anker 18 des Ventils 10 eingepreßt ist. Im vorliegenden Beispiel bilden der Ventilsitz 16 und die Ventilkugel 17 ein Paar von Ventilelementen, die relativ zueinander beweglich sind und zusammenwirken.

An das Bauteil 11 ist in Verlängerung der Längsbohrung 12 ein Anker­ führungsrohr 20 angefügt. Dieses besitzt den gleichen Innendurch­ messer wie die Längsbohrung 12 des Ventilgehäuses 11. Das Anker­ führungsrohr 20 ist an seinem oberen Endabschnitt 21 geschlossen ausgebildet. In das Ankerführungsrohr 20 ist ein Polkern 22 passend eingefügt und durch eine Formschlußverbindung axial gehalten. Der Anker 18 erstreckt sich teils im Ventilgehäuse 11 und teils im Ankerführungsrohr 20 verlaufend zwischen dem Polkern 22 und dem Ventilkörper 14. Ein derart angeordneter Anker 18 wird in Fach­ kreisen als Tauchanker bezeichnet. Der Anker 18 ist durch eine im Polkern 22 aufgenommene Ventilfeder 23 belastet, so daß die Ventil­ kugel 17 mit einer gewissen Schließkraft am Ventilsitz 16 angreift. Außerdem befindet sich zwischen dem Anker 18 und dem Polkern 22 eine Restluftspaltscheibe 24. An seinem anderen Endabschnitt 25 ist das Ankerführungsrohr 20 zu einem radial nach außen verlaufenden Flansch 26 umgeformt. Dieser ist unter metallischer Pressung an einer Bohrungsstufe 27 des Ventilgehäuses 11 abgestützt, welche die Längs­ bohrung 12 am Übergang zu einer durchmessergrößeren Gewindebohrung 28 begrenzt. In die Gewindebohrung 28 ist eine am Flansch 26 an­ greifende Ringmutter 29 eingeschraubt.

Dem Bauteil 11 durch die Anschlußöffnung 13 zuführbares Druckmittel gelangt auch in das erste Ankerführungsrohr 20. Da bei hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlagen das Druckmittel unter einem Druck von bis zu 250 bar stehen kann, muß nicht nur die Preßverbindung zwischen dem Ankerführungsrohr 20 und dem Bauteil 11 dicht sein sondern das Ankerführungsrohr auch eine Festigkeit für einen Berstdruck be­ sitzen, der beispielsweise doppelt so hoch wie die angegebenen 250 bar liegt.

Das Ankerführungsrohr 20 ist von einer Spule 32 mit einer auf einen Spulenkörper 33 aus Kunststoff aufgebrachten Wicklung 34 umgeben. Die Wicklung 34 ist außen von einer ebenfalls aus Kunststoff be­ stehenden Umhüllung 35 flüssigkeitsdicht umschlossen. Über die Spule 32 greift ein etwa topfförmig ausgebildeter Spulen-Gehäusemantel 36. Er ist mit dem Bauteil 11 kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Der Gehäusemantel 36 ist im Bereich des Polkerns 22 mit einer buchsen­ förmigen Einziehung 37 versehen, mit der er das Ankerführungsrohr 20 umgibt. Isolierte Kontaktstifte 38 der Spule 32 sind stirnseitig durch den Spulen-Gehäusemantel 36 hindurchgeführt.

Bei erregter Wicklung 34 der Spule 32 des Ventiles 10 führen im wesentlichen der Spulen-Gehäusemantel 36, der Polkern 22, der Anker 18 sowie das Bauteil 11 mit Ringmutter 29 den magnetischen Fluß des magnetischen Kreises. Diese Bauteile des Ventils 10 sind daher aus einem weichmagnetischen Werkstoff, das ist weichmagnetischer Stahl, hergestellt. Das vom magnetischen Fluß ebenfalls durchdrungene Ankerführungsrohr 20 besteht dagegen aus einem Schichtverbundwerk­ stoff mit drei Schichten (Fig. 2). Eine erste, äußere Schicht 40 ist ein nichtmagnetisierbares Metall, zum Beispiel ein nichtrostender austenitischer Stahl. Die zweite, mittlere Schicht 41 ist ein weichmagnetischer Werkstoff, das heißt ein weichmagnetischer Stahl mit guten Tiefzieheigenschaften. Die dritte, äußere Schicht 42 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die erste Schicht 40. Die drei Schichten 40, 41 und 42 des Verbundwerkstoffs des Ankerführungsrohres 20 sind über eine Grenzschicht fest mit­ einander verbunden. Die Verbindung widersteht den Herstellungs­ schritten des durch Tiefziehen aus Blech geformten Ankerführungs­ rohres 20. Die Dicke der beiden außenliegenden ersten Schicht 40 und dritten Schicht 42 beträgt je etwa 10% der gesamten Dicke des Schichtverbundwerkstoffs. Zur Erfüllung der Festigkeitsanforderungen an das Ankerführungsrohr 20 der als hydraulisches Hochdruckventil in Fahrzeug-Bremsanlagen benutzten Ventiles 10 genügt eine Dicke des Schichtverbundwerkstoffes zwischen 0,3 und 1,2 mm.

Das vom magnetischen Fluß insbesondere im Bereich zwischen der Einbeziehung 37 des Spulen-Gehäusemantels 36 und dem Polkern 22 sowie zwischen dem Anker 18 und dem Bauteil 11 mit Ringmutter 29 durchflossene Ankerführungsrohr 20 setzt aufgrund dieser Werkstoffe dem magnetischen Fluß einen geringen magnetischen Widerstand ent­ gegen, weil die zweite, mittlere Schicht 41 des Schichtverbundwerk­ stoffs, welche den magnetischen Fluß gut leitet, den überwiegenden Teil des Wandquerschnitts des Ankerführungsrohres 20 bildet. Die dem Anker 18 des Ventils 10 zugewandte äußere Schicht des Schichtver­ bundwerkstoffes verhindert dagegen aufgrund ihrer nichtmagnetischen Eigenschaften das Kleben des Ankers 18 am Ankerführungsrohr 20.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch ausreichend, wenn zur Herstellung des Ankerführungsrohres 20 ein Schichtverbund­ werkstoff aus lediglich zwei Schichten verwendet wird. Die Schicht, welche die Innenseite des Ankerführungsrohres 20 bildet, besteht aus einem nichtmagnetisierbaren Metall, während die der Spule 32 zuge­ wandte, äußere Schicht des Ankerführungsrohres 20 aus einem weich­ magnetischen Werkstoff besteht und eine mehrfach größere Dicke als die erste Schicht aufweist. Auch können vom beschriebenen Aus­ führungsbeispiel abweichende Festigkeitsanforderungen an das Anker­ führungsrohr andere Wandstärken als erwähnt bedingen. Andere Wand­ stärken können auch eine Folge sein von einer Änderung des Durch­ messers des Ankerführungsrohres 20.

In erfindungswesentlicher Weise ist das Bauteil 11 wenigstens im Bereich einer der Anschlußöffnungen 13, 15 dazu bestimmt, durch eine stoffschlüssige Verbindung mit einem benachbarten Bauteil 131 be­ ziehungsweise 151 vereinigt zu werden, wie dies für separate Einzel­ gehäuse, Zwillingsgehäuse und andere Bauteile in der deutschen Patentanmeldung P 42 27 300.5 (DE 42 27 300 A1) beschrieben ist. Es wird deshalb hier lediglich wiederholt, daß die stoffschlüssige Verbindung sowohl die Festigkeit gegen mechanische Kräfte zwischen den Bauteilen 11, 131 sowie 11, 151 als auch gegen die Druckbe­ lastung sicherstellt und daher ausreichend druckmitteldicht ist. Als stoffschlüssige Verbindung sind auswählbar eine geschweißte Verbindung und eine gelötete Verbindung oder eine Kombination aus beiden, wobei Lötung vorzugsweise der Dichtheit dient. Eine ge­ schweißte Verbindung kann beispielsweise eine Ringnaht 132 sein, die durch Auftragsschweißung mittels Zusatzwerkstoff herstellbar ist.

Zur Erleichterung der Herstellung einer solchen Ringnaht 132 bzw. 152 ist die Anschlußöffnung 13 bzw. 15 als Stufenbohrung ausbildbar, so daß das Bauteil 131 bzw. 151 mit einem rohrartigen Bereich 133 bzw. 153 ein Stück weit einsteckbar ist.

Anstelle einer mittels Auftragsschweißung aus Zusatzwerkstoff herge­ stellter Verbindung kann natürlich auch eine in der deutschen Patentanmeldung P 42 27 300 3 (DE 42 27 300 A1) beschriebene Stumpfschweißung oder irgend eine andere Nahtart gewählt werden. Eine Ringnaht als stoffschlüssige Verbindung ist auch herstellbar mittels Lot als Zusatzwerkstoff. Der Fachmann der Löttechnik wählt von Fall zu Fall eine günstige Legierung für das Lot aus. Wie bereits in der Einleitungsbeschreibung erwähnt, kann das Lot bei­ spielsweise in Form eines Lotringes oder einer Lotbuchse dort hin­ gebracht werden, wo die Verbindung durch Erhitzen und Abkühlen des Lotes erzeugt wird.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, sind die mit dem Bauteil 11 des Ventils 10 verbundenen Bauteile beispielsweise Verbindungsrohre 131, 151f die gemäß dem Vorschlag der deutschen Patentanmeldung P 42 27 300.3 (DE 42 27 300 A1) zu anderen Bestandteilen insbeson­ dere einer Fahrzeug-Bremsanlage führen.

Das Ventil 10 gemäß der Fig. 1 ist ein normal, also elektrisch stromlos, geschlossenes Ventil. Bezüglich des Erfindungsgedankens ist dies unerheblich, denn gemäß dem allgemeinen Stand der Technik ist ein Ventil bedarfsabhängig immer auch umgestaltbar zu einem normal, also elektrisch stromlos, offenen Ventil. Die erfindungswesentliche stoffschlüssige Verbindung eines Ventils mit einem anderen Bauteil ist auch anwendbar, wenn das Ventil per Druck­ mitteldruck von innen oder außen steuerbar ist, also als Rückschlag­ ventil, Druckventil, Stromventil oder Wegeventil ausgebildet ist.

In der Fig. 3 ist das Ventil 10 in etwa in einer Größe dargestellt, wie sie zum Einbau in eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage oder dessen Aggregat eines Personenkraftwagens auswählbar ist. Hierbei ergeben übereinander das Bauteil 11 und der Spulen-Gehäusemantel 36 eine Bauhöhe beispielsweise in der Größenordnung von 30 mm.

Claims (5)

1. Ventil insbesondere zum Einbau in ein Aggregat einer hydrau­ lischen Fahrzeugbremsanlage wenigstens mit einem Bauteil, das hohl ausgebildet ist, und einen in diesem untergebrachten Paar von rela­ tiv zueinander beweglichen und zusammenwirkenden Ventilelementen sowie wenigstens einer das Bauteil durchziehenden Anschlußöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (11) im Bereich der An­ schlußöffnung (13, 15) ausgebildet ist zur stoffschlüssigen Ver­ bindung mit einem weiteren Bauteil (131, 151).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (11) aus einem schweißbaren Stoff besteht.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (11) aus einem lötbaren Stoff besteht.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnung (13, 15) als eine Ausrichthilfe für das zusätzliche Bauteil (131, 151) ausgebildet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß­ öffnung (13, 15) gestuft ausgebildet ist zur Aufnahme eines rohr­ artigen Bereichs (133, 153) des zusätzlichen Bauteils (131, 151).