WO2008151867A1

WO2008151867A1 - Magnetventil

Info

Publication number: WO2008151867A1
Application number: PCT/EP2008/054396
Authority: WO
Inventors: Dietmar Kratzer
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2008-12-18
Also published as: US20100187457A1; DE102007026890A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe (2) und einer Ventilpatrone (10'), die eine Kapsel (1a) und einen innerhalb der Kapsel (1a) beweglich angeordneten Anker (13a) mit einem ersten Schließelement (14) umfasst, das dichtend mit einem Hauptventilsitz (17) zusammenwirkt, wobei eine von der Magnetbaugruppe (2) erzeugte Magnetkraft den Anker (13a) mit dem ersten Schließelement (14) bewegt, wodurch das erste Schließelement (14) mit einem Dichtbereich (14.1) dichtend in den Hauptventilsitz (17) eintaucht. Erfindungsgemäß ist die Kapsel (1a) zur Reduzierung der Bauhöhe der Ventilpatrone (10') mit einer Innenwölbung (1.1) ausgeführt, wobei ein oberes Ende des Ankers (13a) durch eine Vertiefung (9a) an die Form der Innenwölbung (1.1) der Kapsel (1a) angepasst ist.

Description

Beschreibung

Titel Magnetventil

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Ein herkömmliches Magnetventil, insbesondere für ein Fluidaggregat, welches beispielsweise in einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR- System) oder einem elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System) eingesetzt wird, ist in Figur 1 dargestellt. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst ein herkömmliches Magnetventil 11 , das beispielsweise als stromlos offenes Regelventil ausgeführt ist, eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 4 mit einem Einzug 4.1, einen Wicklungsträger 5, eine Spulenwicklung 5.1 und eine Abdeckscheibe 6 umfasst, und eine Ventilpatrone 10, die eine Kapsel 1, einen Ventileinsatz 12, einen Anker 13 mit einem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 14 und eine Rückstellfeder 15 umfasst. Die Magnetbaugruppe 2 erzeugt eine Magnetkraft, die den längsbeweglichen Anker 13 mit dem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 14 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 5 gewickelte Spulenwicklung 5.1 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 7 ansteuerbar ist. Der Ventileinsatz 12 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Abdeckscheibe 6 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luft- spalt 8 in Richtung Anker 13. Im oberen Bereich der Kapsel 1 erfolgt der magnetische

Übergang vom Anker 13 über den Einzug 4.1 zur Magnetbaugruppe 2. Durch Bestro- mung der Spulenwicklung 5.1 über die elektrischen Anschlüsse 7 und den dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 13 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Zudem nimmt der Ventileinsatz 12 den so genannten Ven- tilkörper 16 auf, der einen Hauptventilsitz 17 umfasst, in welchen das als Stößel ausge- führte erste Schließelement 14 über einen als Dichtkalotte ausgeführten Dichtbereich 14.1 dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 11 umzusetzen. Zudem um- fasst das herkömmliche Magnetventil 11 ein Rückschlagventil 20, das eine richtungsori- entierte Durchflussfunktion ausführt und als wesentliche Teile ein bewegliches zweites Schließelement 22, einen in einem Rückschlagventilträger 21 angeordneten Dichtsitz 24 und eine Hubbegrenzung bzw. Anlage umfasst, die den maximalen Hub des beweglichen zweiten Schließelements 22 begrenzt. Die Hubbegrenzung erfolgt durch einen Flachfilter 23 der wie ein Ringfilter 25 ebenfalls vom Rückschlagventilträger 21 getragen wird.

Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Ende der Kapsel 1 des Magnetventils 11 aus

Festigkeitsgründen nach außen gewölbt ausgeführt. Der Magnetanker 13 folgt dieser Form und berührt die Kapsel 1 in einem definierten Bereich 3 oberhalb des magnetischen Übergangs vom Einzug 4.1 des Gehäusemantels 4, so dass die Kapsel 1 in dem definierten Berührungsbereich 3 einen oberen Anschlag für den Magnetanker 13 bildet. Somit ergibt sich eine Länge h, die ein Maß für die Höhe des oberhalb eines Fluidblocks angeordneten Teils der Ventilpatrone 10 ist. Zur Füllung der gewölbten Kapselform und zur Vermeidung von zu viel Fluid- oder Luftvolumen in diesem Bereich ist auch der Magnetanker 13 gewölbt ausgeführt. Der gewölbte Bereich des Magnetankers 13 trägt zur Länge der Magnetventilpatrone 10 bei.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Kapsel zur Reduzierung der Bauhöhe einer Ventilpatrone des Magnetventils mit einer Innenwölbung ausgeführt ist, wobei ein oberes Ende eines Ankers durch eine Vertiefung an die Form der Innenwölbung der Kapsel angepasst ist. Durch die Innenwölbung der Kapsel und die Vertiefung des Ankers wird in vorteilhafter Weise der gewölbte, magnetisch ungenutzte Bereich des Ankers verkürzt, so dass auch die Ventilpatrone verkürzt werden kann, wobei die Festigkeit des Kapselendes jedoch erhalten bleibt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise direkt über der

Ventilpatrone angeordneten Leiterbahnen eines Steuergeräts mehr Bauraum verschafft werden bzw. die Höhe des gesamten Fluidaggregats kann verringert werden. Im Ergebnis weist der Anker des erfindungsgemäßen Magnetventils keinen oder nur einen sehr geringen, magnetisch ungenutzten Bereich auf. Zudem kann das für die Automobilentwicklung wichtige Bauvolumen des Fluidaggregats reduziert werden. Unter günstigen Bedingun- gen kann durch eine geschickte Geometrieabstimmung auch die Höhe der Magnetgruppe reduziert werden, wenn die Magnetfeldlinien der neuen Ankerform folgen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen

Magnetventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass ein Berührungsbereich zwischen dem Anker und der Kapsel in der Vertiefung des Ankers auftritt, die in der Ausgangsstellung des Ankers an der Innenwölbung der Kapsel anliegt. Der Berührungsbereich zwischen der Vertiefung des

Ankers und der Innenwölbung der Kapsel wirkt beispielsweise als Hubanschlag des Ankers. Der maximale Hub des Ankers kann dann beispielsweise über die Tiefe der Innenwölbung eingestellt werden.

Alternativ kann die Innenwölbung der Kapsel und die Vertiefung des Ankers so aufeinander abgestimmt werden, dass der Berührungsbereich zwischen dem Anker und der Kapsel am Rand der Vertiefung des Ankers auftritt, der in der Ausgangsstellung des Ankers am Rand der Innenwölbung der Kapsel anliegt. Die Vertiefung des Ankers wird beispielsweise so groß ausgeführt, dass hier keine Berührung mit der Innenwölbung der Kapsel eintritt. Dadurch bleiben der bekannte Verlauf der Magnetfeldlinien und damit das magnetische Verhalten auf Kosten einer geringeren Reduzierung der Bauhöhe erhalten.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils wird der Anker als Kaltschlagteil ausgeführt, wobei der Dichtbereich des ersten Schließelements durch einen Nachpräge- prozess überarbeitet wird. Eine beim Kaltschlagen des Ankers entstehende Unterfüllung definiert in Form und Tiefe die Vertiefung des Ankers.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, herkömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen

Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils. - A -

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' analog zum herkömmlichen Magnetventil 11 gemäß Fig. 1 eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 4 mit einem Einzug 4.1, einen Wicklungsträger 5, eine Spulenwicklung 5.1 und eine Abdeckscheibe 6 umfasst, und eine Ventilpatrone 10', die eine Kapsel Ia, einen Ventileinsatz 12, einen Anker 13a mit einem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 14 und eine

Rückstellfeder 15 umfasst. Die Magnetbaugruppe 2 erzeugt eine Magnetkraft, die den längsbeweglichen Anker 13a mit dem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 14 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 5 gewickelte Spulenwicklung 5.1 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 7 ansteuerbar ist. Der Ventileinsatz 12 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Abdeckscheibe 6 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt 8 in Richtung Anker 13a. Im oberen Bereich der Kapsel Ia erfolgt der magnetische Übergang vom Anker 13a über den Einzug 4.1 zur Magnetbaugruppe 2. Durch Bestro- mung der Spulenwicklung 5.1 über die elektrischen Anschlüsse 7 und den dadurch er- zeugten Magnetfluss wird der Anker 13a entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Zudem nimmt der Ventileinsatz 12 den Ventilkörper 16 auf, der einen Hauptventilsitz 17 umfasst, in welchen das als Stößel ausgeführte erste Schließelement 14 über einen als Dichtkalotte ausgeführten Dichtbereich 14.1 dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 11 ' umzusetzen. Zudem umfasst das er- fmdungsgemäße Magnetventil 11 ' ebenfalls ein Rückschlagventil 20.

Im Unterschied zum herkömmlichen Magnetventil 11 gemäß Fig. 1 , ist die Kapsel 1 a des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' gemäß Fig. 2 zur Reduzierung der Bauhöhe der Ventilpatrone 10' mit einer Innenwölbung 1.1 ausgeführt, wobei ein oberes Ende des An- kers 13a durch eine Vertiefung 9a an die Form der Innenwölbung 1.1 der Kapsel Ia an- gepasst ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' tritt ein Berührungsbereich 3.1 zwischen dem Anker 13a und der Kapsel Ia in der Vertiefung 9a des Ankers 13a auf, die in der Ausgangsstellung des Ankers 13a an der Innenwölbung 1.1 der Kapsel Ia anliegt. Der Berührungsbereich 3.1 zwischen der Vertiefung 9a des Ankers 13a und der Innenwölbung 1.1 der Kapsel l.a wirkt als Hubanschlag 1.3 des Ankers 13a, wobei der maximale Hub des Ankers 13a über die Tiefe der Innenwölbung 1.1 der Kapsel 1 a eingestellt werden kann. Somit ergibt sich für die Höhe des oberhalb eines Fluidblocks angeordneten Teils der Ventilpatrone 10' des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' eine Länge hl, die kürzer als die Länge h der Ven- tilpatrone 10 des herkömmlichen Magnetventils 11 ist (hl<h). Unter günstigen Bedingungen kann durch eine geschickte Geometrieabstimmung auch die Höhe der Magnetbaugruppe in Pfeilrichtung 2.1 reduziert werden, wenn die Magnetfeldlinien der neuen Ankerform folgen. Im Ergebnis weist der veränderte Anker 13a des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' keinen oder nur einen sehr geringen, magnetisch ungenutzten Bereich auf.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 " analog zum ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' gemäß Fig. 2 und analog zum herkömmlichen Magnetventil 11 gemäß Fig. 1 eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 4 mit einem Einzug 4.1, einen Wicklungsträger 5, eine Spulenwicklung 5.1 und eine Abdeckscheibe 6 umfasst, und eine Ventilpatrone 10", die eine Kapsel Ib, einen Ventileinsatz 12, einen Anker 13b mit einem als Stößel ausgeführten ersten Schließelement 14 und eine Rückstellfeder 15 umfasst. Die Magnetbaugruppe 2 erzeugt eine Mag- netkraft, die den längsbeweglichen Anker 13b mit dem als Stößel ausgeführten ersten

Schließelement 14 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 5 gewickelte Spulenwicklung 5.1 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 7 ansteuerbar ist. Der Ventileinsatz 12 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Abdeckscheibe 6 eingeleiteten Magnetfluss a- xial über einen Luftspalt 8 in Richtung Anker 13b. Im oberen Bereich der Kapsel Ib erfolgt der magnetische Übergang vom Anker 13b über den Einzug 4.1 zur Magnetbaugruppe 2. Durch Bestromung der Spulenwicklung 5.1 über die elektrischen Anschlüsse 7 und den dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 13b entgegen der Kraft der Rückstellfeder 15 gegen den Ventileinsatz 12 bewegt. Zudem nimmt der Ventileinsatz 12 den Ventilkörper 16 auf, der einen Hauptventilsitz 17 umfasst, in welchen das als Stößel ausgeführte erste Schließelement 14 über einen als Dichtkalotte ausgeführten Dichtbereich 14.1 dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 11 " umzusetzen. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Magnetventil 11 " ebenfalls ein Rückschlagventil 20.

Im Unterschied zum herkömmlichen Magnetventil 11 gemäß Fig. 1, ist die Kapsel Ib des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 " gemäß Fig. 3 zur Reduzierung der Bauhöhe der Ventilpatrone 10" mit einer Innenwölbung 1.2 ausgeführt, wobei ein oberes Ende des Ankers 13b durch eine Vertiefung 9b an die Form der Innenwölbung 1.2 der Kapsel Ib angepasst ist. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 ' sind die Innenwölbung 1.2 der Kapsel Ib und die Vertiefung 9b des Ankers 13b des zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils 11 " gemäß Fig. 3 so aufeinander abgestimmt, dass ein Berührungsbereich 3.2 zwischen dem Anker 13.b und der Kapsel Ib unverändert zum Berührungsbe- reich 3 des herkömmlichen Magnetventils gemäß Fig. 1 ist. Das bedeutet, dass der Berührungsbereich 3.2 zwischen dem Anker 13.b und der Kapsel Ib am Rand der Vertiefung 9b des Ankers 13b auftritt, der in der Ausgangsstellung des Ankers 13b am Rand der Innenwölbung 1.2 der Kapsel Ib anliegt. Somit ergibt sich für die Höhe des oberhalb eines Fluidblocks angeordneten Teils der Ventilpatrone 10" des erfindungsgemäßen Magnet- ventils 11 " eine Länge h2, die kürzer als die Länge h der Ventilpatrone 10 des herkömmlichen Magnetventils 11 und länger als die Länge hl der Ventilpatrone 10' des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Magnetventils 11' ist (hl<h2<h). Die Vertiefung 9b des Ankers 13b wird beispielsweise so groß ausgeführt, dass hier keine Berührung mit der Innenwölbung 1.2 der Kapsel Ib eintritt. Dadurch bleiben der bekannte Ver- lauf der Magnetfeldlinien und damit das magnetische Verhalten auf Kosten einer geringeren Reduzierung der Bauhöhe erhalten.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetventile 11 ' und 11 " können die Anker 13a bzw. 13b jeweils als Kaltschlagteil ausgeführt werden, wobei der Dichtbereich 14.1 des ersten Schließelements 14 durch einen Nachprägeprozess überarbeitet werden kann.

Eine beim Kaltschlagen des jeweiligen Ankers 13a bzw. 13b entstehende Unterfüllung definiert in Form und Tiefe die korrespondierende Vertiefung 9a bzw. 9b des jeweiligen Ankers 13 a, 13b. Durch die neue Formgebung der Kapselwölbung und die daran angepasste, neue Formgebung des Ankers wird der gewölbte, magnetisch ungenutzte Bereich des Ankers verkürzt, so dass die Gesamtlänge der Ventilpatrone in vorteilhafter Weise auch verkürzt werden kann.

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Claims

Ansprüche

1. Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe (2) und einer Ventilpatrone (10', 10"), die eine Kapsel (Ia, Ib) und einen innerhalb der Kapsel (Ia, Ib) beweglich angeordneten Anker (13a, 13b) mit einem ersten Schließelement (14) umfasst, das dichtend mit einem Hauptventilsitz (17) zusammenwirkt, wobei eine von der Magnetbaugruppe (2) erzeugte Magnetkraft den Anker (13a, 13b) mit dem ersten Schließelement (14) bewegt, wodurch das erste Schließelement (14) mit einem Dichtbereich (14.1) dichtend in den Hauptventilsitz (17) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (Ia, Ib) zur Reduzierung der Bau- höhe der Ventilpatrone (10', 10") mit einer Innenwölbung (1.1, 1.2) ausgeführt ist, wobei ein oberes Ende des Ankers (13a, 13b) durch eine Vertiefung (9a, 9b) an die Form der Innenwölbung (1.1, 1.2) der Kapsel (Ia, Ib) angepasst ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Berührungsbereich (3.1) zwischen dem Anker (13.a) und der Kapsel (Ia) in der Vertiefung (9a) des Ankers (13a) auftritt, die in der Ausgangsstellung des Ankers (13a) an der Innenwölbung (1.1) der Kapsel (Ia) anliegt.

3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungsbereich (3.1) zwischen der Vertiefung (9a) des Ankers (13a) und der Innenwölbung (1.1) der Kapsel

(l.a) als Hubanschlag (1.3) des Ankers (13a) wirkt, wobei der maximale Hub des Ankers (13a) über die Tiefe der Innenwölbung (1.1) einstellbar ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwölbung (1.2) der Kapsel (Ib) und die Vertiefung (9b) des Ankers (13b) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein Berührungsbereich (3.2) zwischen dem Anker (13.b) und der Kapsel (Ib) am Rand der Vertiefung (9b) des Ankers (13b) auftritt, der in der Ausgangsstellung des Ankers (13b) am Rand der Innenwölbung (1.2) der Kapsel (Ib) anliegt.

5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker

(13a, 13b) als Kaltschlagteil ausgeführt ist, wobei der Dichtbereich (14.1) des ersten Schließelements (14) durch einen Nachprägeprozess überarbeitet ist. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine beim Kaltschlagen des Ankers (13a, 13b) entstehende Unterfüllung definiert in Form und Tiefe die Vertiefung (9a, 9b) des Ankers (13a, 13b).

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