DE4344440A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen - Google Patents
Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte KraftfahrzeugbremsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetventil,
insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Elektromagnetventil dieser Art
(DE 35 29 124 A1) erfolgt beim Übergang des Ankers in die
eine oder andere Endlage eine Dämpfung der
Anschlaggeräusche mittels eines am Magnetanker angeordneten
hydraulischen Dämpferkolbens, der einen Dämpferraum im
Ventilgehäuse in zwei Kammern unterteilt. Der Dämpferkolben
ist in beiden Bewegungsrichtungen wirksam, sofern
Druckmittel aus der einen Kammer in die weitere Kammer über
den Ringspalt am Dämpferkolben gedrosselt überströmen kann.
Zusätzlich ist vorgeschlagen, im Dämpferkolben ein
Rückschlagventil anzuordnen, das abhängig von seiner
Öffnungsrichtung die Dämpfung in die eine oder andere
Ankerbewegungsrichtung gezielt beeinflußt. Die hydraulische
Dämpfung dieser Art ist infolge der Viskositätsabhängigkeit
schwankend, so daß sich bei Temperaturveränderungen oder
beim Einsatz des Ventils für unterschiedliche
Betriebsmedien die Ventilschaltzeiten und die
Schaltgeräusche verändern. Überdies ist der bauliche
Aufwand des Ventils für den Praxiseinsatz unangemessen hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus dem
vorgenannten Stand der Technik hervorgegangene
Elektromagnetventil so auszubilden und zu vereinfachen, daß
unabhängig von Viskositätsschwankungen gleichbleibende
Ventilschaltzeiten erzielt werden und die bei der
Betätigung des Elektromagnetventils auftretenden Geräusche
auf ein möglichst niedriges und konstantes Maß gedämpft
sind.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach zwischen dem
Außenumfang des Magnetankers und dem Innenumfang des
Ventilgehäuses ein Dichtelement und parallel dazu eine
Blende im Magnetanker angeordnet sind, wobei eine
permanente Druckmittelverbindung zwischen dem sich
innerhalb des Magnetankers erstreckenden Druckmittelraum
und dem außerhalb zum Magnetanker gelegenen Druckmittelraum
hergestellt ist.
Bei dieser Ausbildung wird die Magnetankerbewegung
hydraulisch durch das im Druckmittelraum innerhalb des
Magnetankers eingespannte Druckmittelvolumen und
reibungsbehaftet durch das am Ventilgehäuse angepreßte
Dichtelement richtungsabhängig gedämpft, wodurch
Ventilgeräusche vor allem bei der Öffnungsbewegung des
Ventilschließgliedes gemindert sind. Die Wirkung des
Dichtelementes und der Blende läßt sich so wählen, daß
keine nachteilige Schaltverzögerung des Magnetventils
auftritt. Vielmehr läßt sich durch die gedämpfte
Öffnungsbewegung des Schließkörpers der Volumenstrom
innerhalb des Magnetventils fein regulieren bis der
Magnetanker am Ventilgehäuse in der vollständig geöffneten
Ventilstellung hydraulisch gedämpft anliegt. Das durch die
Öffnungsbewegung des Ventilkörpers im Magnetanker
komprimierte Druckmittelvolumen trägt schließlich auch zu
einer Erhöhung der Anpreßkraft auf die Dichtlippe des
Dichtelementes bei, was der Dämpferwirkung förderlich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen
sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die
im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen
der Erfindung nachfolgend anhand einer Zeichnung näher
dargestellt und erläutert werden.
Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein in der
Grundstellung elektromagnetisch stromlos geöffnetes
Magnetventil mit einer speziellen Ausgestaltung des
Ventilgehäuses 1 als Ventilhülse im Ventilaufnahmekörper 2.
Das Elektromagnetventil ist in einer erheblich vergrößerten
Darstellung gezeigt. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem
hülsenförmigen, nur wenige Millimeter abmessenden Teil. Der
Ventilaufnahmekörper 2 ist aus einer Stahllegierung
bestehen. Das als Ventilhülse ausgeführte Ventilgehäuse 1
wird aus unmagnetischem, rostfreiem Stahl durch ein
Tiefziehverfahren hergestellt. Das Ventilgehäuse 1 nimmt im
Hohlraum des Magnetankers 5 eine als Schließkörper wirksame
Ventilnadel 6 auf. Die Ventilnadel 6 durchdringt den
Magnetkern 7 konzentrisch. In einer abgesetzten Bohrung des
Magnetkerns 7 befindet sich in koaxialer Anordnung
gegenüber dem Magnetanker 5 eine Druckfeder 8, die über die
Ventilnadel 6 gestülpt an der Stirnfläche des Magnetankers
5 anliegt. Im Bereich des in den Ventilaufnahmekörper 2
eingelassenen Druckmittel-Einlaßkanals 9 ist innerhalb
einer im Ventilaufnahmekörper 2 abgesetzten Gehäusebohrung
10 der Ventilsitz 11 mittels einer Verstemmung gehalten.
Weiterhin ist die Magnetspule 14 am Ventildom des
Ventilgehäuses 1 mittels eines Greifrings 13 gesichert.
Das Tiefziehverfahren zur Fertigung der Ventilhülse
(Ventilgehäuse 1) führt insbesondere bei Verwendung von
rostfreiem Stahl zu einer Kaltverfestigung, so daß unter
Wahrung eines von der Dünnwandigkeit der Ventilhülse
abhängigen Wirkungsgrades des Magnetkreises, ein
hochdruckbeständiges Ventilgehäuse 1 hergestellt ist. Da
bei Verwendung des Elektromagnetventils für hydraulische
Bremsanlagen der Innenraum der Ventilhülse vom Hochdruck
vollkommen beaufschlagt wird, erweist sich die
vorbeschriebene Herstellungs- und Befestigungsweise der
Ventilhülse als äußerst vorteilhaft. Der Innenraum des
Ventilgehäuses 1 ist durch ein am abbildungsgemäßen oberen
Endabschnitt des Magnetankers 5 angebrachtes Dichtelement 3
in zwei Druckmittelräume 4, 12 unterteilt, die über eine im
Magnetanker 5 angeordnete Blende 16 miteinander hydraulisch
in Verbindung stehen. Die Blende 16 ist seitlich in den
Magnetanker 5, unterhalb des Dichtelementes 3, eingebracht,
so daß die Blendenbohrung senkrecht zur Ankerachse mit dem
Druckmittelraum 4 eine Verbindung herstellt. Das
Dichtelement 3 weist die Form einer Ringmanschette auf, die
die Funktion eines Rückschlagventils inne hat. Der
Magnetanker 5 ist zur Befestigung des Dichtelementes 3 mit
einem Bund 17 versehen, der in Richtung der Ventilnadel 6
eine kegelförmige Einschnürung aufweist. Der kegelförmige
Abschnitt des Magnetankers 5 sorgt für den sicheren Sitz
des Dichtelementes 3. Damit begrenzt das Dichtelement 3
entlang der Wandung des Ventildoms den sich bis in die
Magnetankerbohrung erstreckenden Druckmittelraum 4, sowie
den sich entlang der Längsnut 18 erstreckende äußere
Druckmittelraum 12. Über die den Magnetanker 5 radial
durchdringende Bohrung der Blende 16 ist der sich bis in
die Gehäusebohrung 10 erstreckende Druckmittelraum 12 mit
dem Druckmittelraum 4 verbunden. Der Magnetanker 5 weist
hierzu entlang seiner Außenkontur die Längsnut 18 auf.
Durch die Rückschlagventilfunktion des Dichtelementes 3 ist
zusätzlich zur Wirkung der Blende 16 eine
Druckmittelverbindung ausschließlich bei Bewegung der
Ventilnadel 6 in Schließrichtung vom Druckmittelraum 12 zum
Druckmittelraum 4 möglich.
Um unter Einwirkung höchster Betriebsdrücke die Befestigung
der Ventilhülse (Ventilgehäuse 1) innerhalb des
Ventilaufnahmekörpers 2 sicherzustellen, ist die
Mantelfläche der Ventilhülse in ihrem kegelförmigen Bereich
zwischen den Kontaktflächen des Magnetkerns 7 und des
Ventilaufnahmekörpers 2 reibschlüssig und ggf. auch
formschlüssig befestigt. Dies geschieht durch das
Einstemmen einer ringförmig umlaufenden Nase 15 am
Ventilaufnahmekörper 2, wodurch eine Anpassung der
dünnwandigen Ventilhülse an die Oberflächenkontur des in
den Ventilaufnahmekörper 2 eingesetzten Magnetkerns 7
vorliegt. Bei Einwirkung erhöhter Schubkräfte - infolge
erhöhter Innendrücke - verhindert die Verstemmung
einerseits das Austreten von Flüssigkeit und andererseits
ein etwaiges Herausschlüpfen der Ventilhülse aus der
Befestigung.
Im nachfolgenden ist die Wirkungsweise der Erfindung
erläutert.
In der abbildungsgemäßen Darstellung stellt die in
Offenposition befindliche Ventilnadel 6 eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Druckmitteleinlaßkanal 9 und dem
Druckmittelauslaßkanal 19 her. Im speziellen Anwendungsfall
für eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage schließt
sich am Druckmitteleinlaßkanal 9 die Druckmittelversorgung,
das heißt der Bremsdruckgeber bzw. die Hilfsdruckquelle an,
während am Druckmittelauslaßkanal 19 der Verbraucher, das
heißt die Radbremse angeschlossen ist. Der Magnetanker 5
ist elektromagnetisch nicht erregt, so daß die zwischen dem
Magnetkern 7 und dem Magnetanker 5 angeordnete Druckfeder 8
den Magnetanker 5 am Ventildom auf Anschlag hält. Das in
der Gehäusebohrung 10 anstehende Druckmittel gelangt
gleichzeitig über den außerhalb des Magnetankers 5
gelegenen Druckmittelraum 12, über die Längsnut 18 bis zur
Blende 16 bzw. zum Dichtelement 3, so daß auch der im
Magnetanker 5 gelegene Druckmittelraum 4 mit dem Druck in
der Gehäusebohrung 10 beaufschlagt ist.
Bei einer elektromagnetischen Erregung des Ventils bewegt
dich der Magnetanker 5 abwärts in Richtung des Magnetkerns
7, womit sich der Druckmittelraum 4 im Ventildom vergrößert
und die Dichtlippe 20 des als Ringmanschette ausgebildeten
Dichtelementes 3 nur unter einer vernachlässigbar kleinen
Vorspannkraft entlang der Innenwandung des Ventilgehäuses 1
axial mit bewegt wird. Die Reibkräfte am Dichtelement 3
sind entsprechend gering, so daß die Ventilschließbewegung
nicht behindert wird.
Sobald die Magnetspule 14 nicht mehr vom elektrischen Strom
durchflossen ist, kehrt sich die Bewegungsrichtung des
Magnetankers 5 um, so daß bei der Öffnungsbewegung der
Ventilnadel 6 das im Druckmittelraum 4 des Ventildoms
eingespannte Fluid abhängig vom Volumendurchsatz der Blende
16 verzögert in Richtung des außerhalb des Magnetankers 5
gelegenen Druckraums 12 verdrängt werden kann, wobei auch
die Dichtlippe 20 durch den hydraulischen Vordruck im
Ventildom vollflächig dichtend an die Innenwandung der
Ventilhülse gepreßt wird und damit die Öffnungsbewegung im
gewünschten Umfange verzögert. Folglich wird die
Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel 6 im wesentlichen
durch die Wahl der Blende 16 und die hiervon mitbeeinflußte
Manschettenreibung am Ventilgehäuse 1 bestimmt. Durch die
Verwendung der Blende 16 ist der
hydraulische Widerstand gut beherrschbar, so daß der
Einfluß von Temperatur- bzw. Viscositätsänderungen auf die
Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel keinen
nennenswerten Einfluß haben.
Insbesondere bei der Verwendung des Erfindungsgegenstandes
für schlupfgeregelte Bremsanlagen, ergibt sich durch die
gezielte Dämpfung des Ventilöffnungshubes eine besonders
fein dosierbare Bremsdruckregelung sowie eine Reduzierung
des Magnetankeranschlaggeräusches am Ventildom in der
Endlage. Wegen des relativ kleinen Ankerhubs ist das
Dichtelement 3 ausreichend steif zu gestalten, um die
Verformung des Dichtelementes bei Volumenänderung im
Druckraum 4 möglichst klein zu halten. Als günstiger
Werkstoff für das Dichtelement eignet sich die Verwendung
von Teflon, das die gewünschte Verschleißfestigkeit und
Gleiteigenschaft aufweist.
Insbesondere bei den bereits erwähnten schlupfgeregelten
hydraulischen Bremsanlagen kommt bei der Verwendung von in
der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenen
geschalteten Elektromagnetventilen (sogenannte stromlos
offene Einlaßventile) der Reduzierung von Schaltgeräuschen
eine besondere Bedeutung zu, da die hydraulische
Druckdifferenz am Einlaßventil, das heißt zwischen
Bremsdruckverbraucher und Bremsdruckversorgung erheblich
größer ist als beim elektromagnetisch stromlos geschlossen
Magnetventil (sogenanntes stromlos geschlossene
Auslaßventil), bei dem der Verbraucherdruck (Bremsdruck)
gegen näherungsweise Atmosphärendruck abgelassen wird.
Überdies wird bei steigender Druckdifferenz am Einlaßventil
und unter Beibehaltung einer konstanten Einschaltdauer des
Erregerstroms (Pulslänge) die Ventilöffnungszeit länger,
was zu großen Druckschwankungen
und damit bei Ventilen herkömmlicher Bauart zur
Geräuschzunahme führt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das erläuterte
Anwendungsbeispiel beschränkt und kann daher auch bei
Bedarf für elektromagnetisch stromlos geschlossene Ventile
zur Anwendung gelangen. Die Verwendung der
Rückschlagventilfunktion des Dichtelementes in der einen
oder anderen Hubrichtung des Magnetankers bleibt hierbei
aufgrund den vorangegangenen Anregungen der Erfindung dem
Fachmann zur Erzielung der gewünschten Wirkung
freigestellt, so daß weitere Ausführungsbeispiele hierzu
denkbar sind, die im einzelnen jedoch nicht dargestellt
werden brauchen.
Bezugszeichenliste
1 Ventilgehäuse
2 Ventilaufnahmekörper
3 Dichtelement
4 Druckmittelraum
5 Magnetanker
6 Ventilnadel
7 Magnetkern
8 Druckfeder
9 Druckmitteleinlaßkanal
10 Gehäusebohrung
11 Ventilsitz
12 Druckmittelraum
13 Greifring
14 Magnetspule
15 Nase
16 Blende
17 Bund
18 Längsnut
19 Druckmittelauslaßkanal
20 Dichtlippe
2 Ventilaufnahmekörper
3 Dichtelement
4 Druckmittelraum
5 Magnetanker
6 Ventilnadel
7 Magnetkern
8 Druckfeder
9 Druckmitteleinlaßkanal
10 Gehäusebohrung
11 Ventilsitz
12 Druckmittelraum
13 Greifring
14 Magnetspule
15 Nase
16 Blende
17 Bund
18 Längsnut
19 Druckmittelauslaßkanal
20 Dichtlippe
Claims (10)
1. Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte
hydraulische Bremsanlagen, mit einem Ventilgehäuse, das
mehrere die Funktion des Elektromagnetventils bestimmte
Ventilbauteile, wie ein am Magnetanker angebrachten
Schließkörper und einen Magnetkern aufweisen, wobei der
Schließkörper gegenüber einem Ventilsitz sowie der
Magnetanker gegenüber dem Magnetkern beweglich geführt
sind, sowie mit einer die Betätigung des Magnetankers
beeinflussenden Magnetspule um mittels des
Schließkörpers die Druckmittelverbindung zwischen
wenigstens einem Druckmitteleinlaßkanal und einem
Druckmittelauslaßkanal im Ventil zu sperren oder zu
öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Außenumfang des Magnetankers (5) und dem
Innenumfang des Ventilgehäuses (1) ein Dichtelement (3)
angeordnet ist, und daß in Parallelschaltung zum
Dichtelement (3) eine Blende (16) im Magnetanker (5)
angeordnet ist, die eine permanente
Druckmittelverbindung zwischen einem sich innerhalb des
Magnetankers (5) erstreckenden Druckmittelraum (4) und
einem außerhalb des Magnetankers (5) gelegenen
Druckmittelraum (12) herstellt.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dichtelement (3)
wenigstens in einer der beiden Bewegungsrichtungen des
Magnetankers (5) eine hydraulische Verbindung zwischen
dem sich innerhalb des Magnetankers (5) erstreckenden
Druckmittelraum (4) und dem außerhalb zum Magnetanker
(5) gelegenen Druckmittelraum (12) herstellt.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dichtelement (3) am
Außenumfang des Magnetankers (5) befestigt ist, dessen
Dichtlippe (20) entlang dem Ventilgehäuse (1) anlegbar
ist.
4. Elektromagnetventil nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß am Ventilgehäuse (1)
eine konstante Eigenvorspannkraft der Dichtlippe (20)
vorhanden ist, die um eine Zusatzkraft vermehrt oder
vermindert ist, die aus der zwischen dem ersten und dem
zweiten Druckraum (4, 12) eingestellten Druckdifferenz
gebildet ist und die eine auf die Innenwandung oder
entgegengesetzt zur Innenwandung des Ventilgehäuses (1)
gerichtete Normalkraftresultierende bewirkt, wobei
abhängig vom Reibungskoeffizient zwischen Dichtlippe
(20) und Ventilgehäuse (1) eine die Hubgeschwindigkeit
des Magnetankers (5) beeinflussende Reibkraft am
Dichtelement (3) mit unterschiedlicher Größe und
Richtung angreift.
5. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus der
Druckdifferenz gebildete Zusatzkraft zwischen den beiden
Druckmittelräumen (4, 12) durch die Blende (16)
festgelegt ist.
6. Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwischen der
Dichtlippe (20) und dem Ventilgehäuse (1) vorhandene
Reibkraft in Richtung der Schließbewegung des
Ventilschließkörpers (Ventilnadel 6) ein Minimum ist,
wobei während der Ventilschließbewegung zwischen der
Dichtlippe (20) und dem Ventilgehäuse (1) ein
Druckmitteldurchlaß herstellbar ist, der den innerhalb
des Magnetankers (5) gelegenen Druckmittelraum (4) mit
dem außerhalb zum Magnetanker (5) gelegenen
Druckmittelraum (12) verbindet.
7. Elektromagnetventil nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in Richtung der
Öffnungsbewegung des Schließkörpers (Ventilnadel 6) die
zwischen der Dichtlippe (20) und dem Ventilgehäuse (1)
vorhandene Reibkraft ein Maximum ist, wobei abhängig vom
hydraulischen Durchsatz der Blende (16) das Druckmittel
im Druckmittelraum (4) die Dichtlippe (20) gegen das
Ventilgehäuse (1) preßt.
8. Elektromagnetventil nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Öffnungsbewegung
des Schließkörpers (Ventilnadel 6) abhängig vom
Volumenstrom durch die Blende (16) der
Druckmitteldurchlaß zwischen dem Druckmitteleinlaßkanal
(9) und dem Druckmittelauslaßkanal (19) reduziert ist.
9. Elektromagnetventil nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Formänderung des
Dichtelementes (20) kleiner ist als die vom
Magnetankerhub abhängige Volumenänderung im
Druckmittelraum (4).
10. Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dichtelement
(20) aus einem Werkstoff hoher Steifigkeit,
vorzugsweise aus Teflon hergestellt ist.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4344440A DE4344440A1 (de) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen |
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