WO2013000612A1 - Magnetventil - Google Patents

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WO2013000612A1
WO2013000612A1 PCT/EP2012/058447 EP2012058447W WO2013000612A1 WO 2013000612 A1 WO2013000612 A1 WO 2013000612A1 EP 2012058447 W EP2012058447 W EP 2012058447W WO 2013000612 A1 WO2013000612 A1 WO 2013000612A1
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valve
passage
solenoid valve
valve body
web
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PCT/EP2012/058447
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Andreas Karl
Reinhard Fink
Dirk Foerch
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T8/3615—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems
    • B60T8/363—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems in hydraulic systems
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    • F16K31/0665—Lift valves with valve member being at least partially ball-shaped
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Definitions

  • Solenoid valve The invention relates to a solenoid valve having a valve component and a valve body, which covers a region of the valve component and sealingly surrounds at least one sealing region, wherein between the valve body and the valve body
  • Valve body and a front side of the valve member a flow space is formed and for forming an axial passage for a fluid
  • the valve member has an axially extending, the front side and opening into the flow space through passage and the valve body fluidly connected to the flow space passage opening, wherein the passage opening through a closing element arranged to be displaceable on a side of the valve body facing away from the flow space can be closed.
  • Solenoid valves of the type mentioned are known from the prior art. These are used for example in anti-lock braking systems (ABS) and / or electric stabilization programs (ESP) of motor vehicles.
  • ABS anti-lock braking systems
  • ESP electric stabilization programs
  • Such a solenoid valve is used to set a volume flow of a fluid, in particular a brake fluid.
  • a passage of the solenoid valve forms an inlet or outlet for the fluid for this purpose.
  • the passage is formed by a valve member and a valve member surrounding the hood-like valve body.
  • the valve component has a passage which is inserted into one of the valve component and the
  • Valve body limited flow chamber opens.
  • the cross-section of the passageway is in the region of its
  • valve member forms a relatively thin-walled channel wall in this area. Fluid, which flows under high pressure through the passage, in particular the passage channel, exerts a force on the
  • Valve component off Due to the thin design of the channel wall, this is against the valve member in the region of the channel wall encompassing
  • Valve body pressed. Thereby, a good sealing effect between the valve member and the valve body is achieved and prevents possible leakage of the passage of the solenoid valve. Due to the cross-sectional geometry of the passage may lead to an undesirable flow behavior of the fluid and cyclic stalls. This leads, in particular at high fluid flows of the solenoid valve, to a noise which has an unwanted, tonal component that is sometimes perceived as disturbing during operation. Disclosure of the invention
  • the passage channel has a constant cross-section.
  • the passage is formed by the through passage formed in the valve member, the axially adjoining flow space, which is enclosed by the valve member and the valve body, and the passage opening.
  • the fluid is guided in succession through the passageway, the flow space and the flow opening in the flow direction. Due to the constant over its length cross-section of the passage channel is a uniform flow behavior in the passageway before. So it does not come to the aforementioned stall that lead to the unwanted noise noise, as is the case with the known solenoid valves due to the one-stage passageway. Because of the constant
  • Flow space ie, the area of the passage formed between the mouth of the passage channel in the flow space and the preferably formed in the axial extension of the passage channel.
  • small distance between the mouth and the passage opening shifts the tonal component of a possible noise due to Flow behavior in the passage in a non-human hearing impaired range over 12 kHz.
  • the distance between the mouth and the passage opening is less than the largest dimension in the cross section or the diameter of the passage channel.
  • the cross section of the passage channel is preferably circular.
  • the "constant" cross section of the passage channel is also understood to mean cross-sectional dimensions which have small deviations from the constant cross-sectional dimension, for example due to manufacturing tolerances.
  • a channel inlet may be provided with substantially any cross-section.
  • the cross section may change in the flow direction.
  • the channel inlet is in the form of a diffuser whose cross-section decreases in the direction of flow.
  • the longitudinal extent of the channel inlet is less than that of the passage channel, so that the described, uniform flow behavior is achieved.
  • the longitudinal extent of the channel inlet is a maximum of 20%, preferably 10%, of the longitudinal extension of the passage channel or at most the largest dimension in the cross section or the diameter of the passage channel.
  • the mouth of the passage channel is located at the downstream most upstream position of the valve member.
  • Valve component has a radially spaced from the passageway arranged, acting on the sealing area sealing device.
  • the sealing device realizes a good sealing effect in the sealing area between the valve component and the valve body and thus ensures a leak-free passage formed. Due to the constant over its length cross section of the
  • the sealing device is formed at a radial distance to this. Passage channel and sealing device are thus spatially separated.
  • the sealing device is preferably formed integrally with the valve component.
  • a development of the invention provides that the sealing device as at least one deformable by pressure of the fluid material zone of the
  • Valve component is formed. Due to the deformability of the material zone an increased sealing effect is achieved in the sealing area. Due to the fluid flowing under high pressure through the passage, this exerts a force on the material zone which causes it to deform, in particular plastic or elastic deformation. Preferably, the material zone is designed to be so thin that the rigidity of the material is reduced in this area.
  • the valve member and insofar the material zone is formed of plastic.
  • the material zone is limited
  • sealing region formed by the valve component and the valve body from an outer region of the
  • valve body Material zone and an inner region of the valve body is formed. Since the valve body surrounds the valve member in regions, are the
  • the material zone is formed as an outer web, in particular outer annular web, of the valve component.
  • the outer web extends so far on the circumference of the valve member.
  • Material zone as outer web is formed a relatively thin-walled material zone, which is preferably deformable by the pressure of the fluid.
  • the height of the outer web preferably extends in the axial direction.
  • the outer web may be a continuous annular web, in particular circular annular web, or as a discontinuous or non-continuous web, the plurality of
  • web is to be understood as a three-dimensional, geometric body whose length dimension is greater than its width dimension, and in particular height dimension.
  • an axial zone which delimits the material zone and opens into the flow space, in particular groove, is formed on the end face of the valve member. If the passage through which the fluid flows, fluid is also in the depression. Due to the pressure of the fluid, the recess is widened radially outwards and the material zone is deformed accordingly, in particular it is deformed in the radial direction. This results in the mentioned, good sealing effect of the sealing area.
  • the recess may be formed by a plurality of, mutually in
  • Circumferentially spaced recessed portions may be formed.
  • the recess is designed as a, around the passageway with radial distance to this extending, annular, in particular annular, recess.
  • the annular recess is circumferentially completely surrounding the passageway and continuously formed, wherein the recess is always spaced from the passageway.
  • the relatively thin-walled material zone along the entire circumference of the valve member.
  • the radial distance of the recess to the sealing area over the entire circumference of the valve member is constant to a same height
  • valve component has a formed between the passageway and the recess inner web, in particular inner ring land.
  • the inner web can be interrupted, i. several
  • valve component - viewed radially from the inside outwards - the
  • Passage channel, the inner web, the recess and the outer web has one behind the other. It is preferably provided that - viewed in the axial direction - the heights of the inner web and the outer web are the same size.
  • the end faces of the inner and outer web lie in a plane which is perpendicular to the axial direction.
  • the inner and outer webs have the same height, i.
  • the heights may also differ slightly.
  • valve component is arranged in the valve body partially pressed.
  • this pressed arrangement is already a certain seal between the valve body and the
  • Valve device achieved. In addition, this allows a simple, mechanical installation.
  • valve body consists of deep-drawn or turned steel.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a solenoid valve according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of a portion of the
  • Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of a portion of a
  • Solenoid valve according to a second embodiment.
  • the solenoid valve 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a solenoid valve 1 according to a first embodiment.
  • the solenoid valve 1 has a sleeve 2, in which a piston-like armature 3 along a longitudinal axis 4 of the solenoid valve 1 is arranged to be movable.
  • a designed as a ram 5 closing element 6 is operatively connected at one end 7 with the armature 3.
  • the armature 3 opposite, free end 8 of the closing element 6 is formed as a sealing geometry 9, the dome shaped is.
  • the sealing geometry 9 acts in a closed position of the solenoid valve 1 with a formed in a valve body 10, a passage opening 1 1 having funnel-shaped valve seat 12 together.
  • the solenoid valve 1 further comprises a substantially hollow cylindrical valve insert 13, which is encompassed by the sleeve 2 partially. Through the sleeve 2, the
  • the valve chamber 14 is fluidly connected to a passage 15 which is formed as an inlet 16 for the fluid and through the passage opening 1 1 of the
  • Valve body 10 is formed with.
  • the passage 15 extends in the axial
  • valve chamber 14 is further fluidically connected to at least one, but usually more radial channels 17, wherein in the
  • FIG. 1 Sectional view of Figure 1, two such radial channels 17 can be seen.
  • the radial channels 17 form an outlet 18 for the fluid and are formed perpendicular to the longitudinal axis 4 in the valve core 13.
  • a spring support 19 is further arranged, which is pressed into the valve core 13 and surrounds the closing element 6 at least partially annular.
  • the solenoid valve 1 also has a bypass channel 22, which connects the valve chamber 14 and the passage 15 fluidly.
  • a check valve 23 is provided, which comprises a spherical check valve closing body 24 and a check valve seat 25.
  • the fluid flows through the passage 15 in the valve chamber 14 and leaves it through the radial channels 17.
  • the solenoid valve 1 is so far in an open position. In particular, it is in the
  • Solenoid valve 1 to a normally open solenoid valve 1. Depending on the strength of the
  • the check valve 23 is opened by the pressure of the fluid in the valve chamber 14, i. the check valve closing body 24 is lifted from the check valve seat 25, so that fluid flows from the valve chamber 14 through the bypass passage 22 in the passage 15.
  • FIG. 2 the area of the solenoid valve 1 marked in FIG. 1 is shown enlarged.
  • the same reference numerals denote the same components of the solenoid valve 1, so far as to the associated
  • valve body 10 can be seen, which is preferably formed from deep-drawn steel and / or sleeve-like.
  • the valve seat 12 is formed on the valve chamber 14 facing side of the valve body 10.
  • the valve body 10 surrounds at least partially a valve component 26, which is preferably made of plastic.
  • the valve member 26 is partially pressed into the valve body 10.
  • a flow space 27 is limited, in particular, this is between an end face 28 of the valve member 26 and the valve body 10 before.
  • the end face 28 is flat and preferably formed perpendicular to the longitudinal axis 4.
  • the valve component 26 has a passageway 29 extending along the longitudinal axis 4 with a cross section that remains constant over its length, in particular a circular cross section.
  • the passage 29 opens the end face 28 by cross into the flow space 27 a. in the
  • Valve component 26 is also a channel inlet 29 'is formed.
  • Channel inlet 29 ' closes axially to the flow space 27 facing away from the end of the passageway 29 at.
  • the channel inlet 29 ' preferably also has a circular cross-section.
  • the channel inlet 29 ' forms a diffuser insofar.
  • the channel inlet 29 ' is shorter in the axial direction, preferably shorter by a multiple than that
  • Passage passage 29 is formed.
  • Passage opening 1 which has a smaller cross-section than the passageway 29, coaxial with the passageway 29 before.
  • the bypass passage 22 and the check valve seat 25 are formed in the valve member 26.
  • the valve component 26 has a sealing device 30. This is integral with the valve member 26, i. from the material of the valve member 26 is formed.
  • the sealing device 30 acts sealingly on a sealing region 31, which seals the passage 15 of the solenoid valve 1 without leakage and is formed by the valve component 26 and the valve body 10.
  • Sealing device 30 is formed by a present on the end face 28 of the valve member 26, axial, opening into the flow chamber 27 recess 32.
  • the recess 32 surrounds the passage channel 29 annular and is spaced therefrom in the radial direction. The radially outwardly of the recess 32 lying region of the valve member 26 forms a
  • Material zone 33 which is formed as an outer web 34, in particular outer annular web 35, of the valve member 26.
  • the lying between the passageway 29 and the recess 32 portion of the valve member 26 forms an inner web 36, in particular inner ring land 37, the valve member 26.
  • the outer ring land 35 and the inner ring land 37 have the same height in the axial direction, their faces flush accordingly in the radial direction with each other.
  • the inner annular ridge 37 has a rectangular shape in a substantially rectangular shape.
  • the outer ring land 35 has a trapezoidal longitudinal section substantially, wherein its radial width decreases in the direction of the passage opening 1 1. This means that the outer annular ridge 35 is formed thinnest in the region of the end face 28 of the valve member 26, that is, has a minimum width.
  • the outer ring land 35 represents the Sealing device 30.
  • the sealing region 31 formed between the valve component 26 and the valve body 10 is formed by an outer region 38 of the material zone 33 and an inner region 39 of the valve body 10.
  • a region of a solenoid valve 1 is according to a second one
  • Recess 32 are provided in the valve member 26.
  • Valve chamber 14 flows, characterized by a uniform flow behavior in the passageway 29. This is due to its constant cross-section along its entire axial length, whereby an at least partially formed flow profile is established until reaching the mouth of the passage 29. This does not lead to disadvantageous
  • the passage 15 has a larger and changing cross-section. If there are deviations from this in this area of the passage 15
  • Flow space 27, is short, in particular shorter than the largest dimension in the cross section or the diameter of the passage channel 29th
  • a well-sealed passage 15 is realized.
  • the fluid flowing through the passage 15 also enters the recess 32 opening into the flow space 27 and thus exerts a force, in particular with a radial component, on the web 34. This will be radially outward against the
  • Valve member 26 embracing valve body 10 pressed, whereby the leak-free guidance of the fluid through the passage 15 is ensured. Due to the trapezoidal longitudinal section of the web 34 this is in the field of
  • Face 28 of the valve member 26 formed thinnest, so it comes in this area for best sealing effect, because the material of the web 34 of the fluid caused by radially outwardly acting force opposes a correspondingly low elasticity.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil (1) mit einem Ventilbauelement (26) und einem einen Bereich des Ventilbauelements (26) haubenartig und in mindestens einem Dichtbereich (31) dichtend umgreifenden Ventilkörper (10), wobei zwischen dem Ventilkörper (10) und einer Stirnseite (28) des Ventilbauelements (26) ein Strömungsraum (27) ausgebildet ist und zur Bildung eines axialen Durchlasses (15) für ein Fluid das Ventilbauelement (26) einen axial verlaufenden, die Stirnseite (28) durchgreifenden und in den Strömungsraum (27) mündenden Durchtrittskanal (29) und der Ventilkörper (10) eine mit dem Strömungsraum (27) strömungstechnisch verbundene Durchtrittsöffnung (11) aufweist, wobei die Durchtrittsöffnung (11) durch ein an einer dem Strömungsraum (27) abgewandten Seite des Ventilkörpers (10) verlagerbar angeordnetes Schließelement (6) verschließbar ist. Es ist vorgesehen, dass der Durchtrittskanal (29) einen konstanten Querschnitt aufweist. Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Stirnseite (28) als eine Art Lippendichtring (30) ausgeführt.

Description

Beschreibung
Titel
Magnetventil Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Ventilbauelement und einem einen Bereich des Ventilbauelements haubenartig und in mindestens einem Dichtbereich dichtend umgreifenden Ventilkörper, wobei zwischen dem
Ventilkörper und einer Stirnseite des Ventilbauelements ein Strömungsraum ausgebildet ist und zur Bildung eines axialen Durchlasses für ein Fluid das Ventilbauelement einen axial verlaufenden, die Stirnseite durchgreifenden und in den Strömungsraum mündenden Durchtrittskanal und der Ventilkörper eine mit dem Strömungsraum strömungstechnisch verbundene Durchtrittsöffnung aufweist, wobei die Durchtrittsöffnung durch ein an einer dem Strömungsraum abgewandten Seite des Ventilkörpers verlagerbar angeordnetes Schließelement verschließbar ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Magnetventile der eingangs genannten Art bekannt. Diese werden beispielsweise in Antiblockiersystemen (ABS) und/oder elektrischen Stabilisierungsprogrammen (ESP) von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein derartiges Magnetventil dient dem Einstellen eines Volumenstroms eines Fluids, insbesondere einer Bremsflüssigkeit. Ein Durchläse des Magnetventils bildet zu diesem Zweck einen Einlass oder Auslass für das Fluid. Der Durchläse wird durch ein Ventilbauelement und einen das Ventilbauelement haubenartig umgreifenden Ventilkörper ausgebildet. Das Ventilbauelement weist dazu einen Durchtrittskanal auf, der in einen von dem Ventilbauelement und dem
Ventilkörper begrenzten Strömungsraum mündet. Um eine gute Dichtwirkung des Durchlasses, d.h. zwischen dem Ventilbauelement und dem Ventilkörper, zu gewährleisten, ist der Querschnitt des Durchtrittskanals im Bereich seiner
Mündung in den Strömungsraum durch eine Stufenausbildung vergrößert, sodass das Ventilbauelement in diesem Bereich eine relativ dünnwandige Kanalwand ausbildet. Fluid, welches unter hohem Druck durch den Durchlass, insbesondere den Durchtrittskanal, strömt, übt eine Kraft auf das
Ventilbauelement aus. Aufgrund der dünnen Ausbildung der Kanalwand wird diese gegen den das Ventilbauelement im Bereich der Kanalwand umgreifenden
Ventilkörper gepresst. Dadurch wird eine gute Dichtwirkung zwischen dem Ventilbauelement und dem Ventilkörper erzielt und eine mögliche Leckage des Durchlasses des Magnetventils verhindert. Aufgrund der Querschnittsgeometrie des Durchlasses kann es zu einem unerwünschten Strömungsverhalten des Fluids sowie zyklischen Strömungsabrissen kommen. Dies führt insbesondere bei hohen Fluiddurchflüssen des Magnetventils zu einem Geräusch, das eine ungewollte, im Betrieb mitunter als störend empfundene, tonale Komponente aufweist. Offenbarung der Erfindung
Bei einem Magnetventil der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Durchtrittskanal einen konstanten Querschnitt aufweist. Der Durchlass ist durch den im Ventilbauelement ausgebildeten Durchtrittskanal, den axial daran anschließenden Strömungsraum, der von dem Ventilbauelement und dem Ventilkörper umschlossen wird, und die Durchtrittsöffnung gebildet. Das Fluid wird in Strömungsrichtung nacheinander durch den Durchtrittskanal, den Strömungsraum und die Strömungsöffnung geführt. Aufgrund des über seine Länge konstanten Querschnitts des Durchtrittskanals liegt ein gleichmäßiges Strömungsverhalten im Durchtrittskanal vor. Es kommt also nicht zu den genannten Strömungsabrissen, die zu dem unerwünschten Störungsgeräusch führen, wie es bei den bekannten Magnetventilen aufgrund des eine Stufe aufweisenden Durchtrittskanals der Fall ist. Aufgrund des konstanten
Querschnitts des Durchtrittskanals beschränkt sich der Bereich des Durchlasses, in dem er einen abweichenden Querschnitt aufweisen kann, auf den
Strömungsraum, d.h. den zwischen der Mündung des Durchtrittskanals in den Strömungsraum und der bevorzugt in axialer Verlängerung des Durchtrittskanals ausgebildeten Durchtrittsöffnung liegenden Bereich des Durchlasses. Dadurch und insbesondere durch den aufgrund der Erfindung möglichen, geringen Abstand zwischen der Mündung und der Durchtrittsöffnung verschiebt sich die tonale Komponente eines möglichen Geräusches aufgrund des Strömungsverhaltens im Durchläse in einen für das menschliche Gehör nicht störenden Bereich über 12 kHz. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen der Mündung und der Durchtrittsöffnung weniger als die im Querschnitt größte Abmessung beziehungsweise der Durchmesser des Durchtrittskanals. Der Querschnitt des Durchtrittskanals ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet. Unter dem„konstanten" Querschnitt des Durchtrittskanals sind auch Querschnittsmaße zu verstehen, die geringe, beispielsweise durch Fertigungstoleranzen bedingte Abweichungen von dem konstanten Querschnittsmaß aufweisen.
In Strömungsrichtung vor dem Durchtrittskanal kann ein Kanaleinlass mit im Wesentlichen beliebigem Querschnitt vorgesehen sein. Der Querschnitt kann sich in Strömungsrichtung verändern. Beispielsweise liegt der Kanaleinlass als Diffusor vor, dessen Querschnitt in Strömungsrichtung abnimmt. In
Strömungsrichtung betrachtet ist die Längserstreckung des Kanaleinlasses geringer als die des Durchtrittskanals, damit das beschriebene, gleichmäßige Strömungsverhalten erzielt wird. Insbesondere beträgt die Längserstreckung des Kanaleinlasses maximal 20%, vorzugsweise 10%, der Längserstreckung des Durchtrittskanals oder maximal der im Querschnitt größten Abmessung beziehungsweise dem Durchmesser des Durchtrittskanals. Die Mündung des Durchtrittskanals liegt an der in Strömungsrichtung am weitesten stromabwärts gelegenen Position des Ventilbauelements vor.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Ventilbauelement eine zum Durchtrittskanal radial beabstandet angeordnete, auf den Dichtbereich wirkende Dichtvorrichtung aufweist. Die Dichtvorrichtung realisiert eine gute Dichtwirkung im Dichtbereich zwischen dem Ventilbauelement und dem Ventilkörper und gewährleistet somit einen leckagefrei ausgebildeten Durchlass. Aufgrund des über seine Länge konstanten Querschnitts des
Durchtrittskanals ist die Dichtvorrichtung in einem radialen Abstand zu diesem ausgebildet. Durchtrittskanal und Dichtvorrichtung sind also räumlich getrennt. Die Dichtvorrichtung ist vorzugsweise einstückig mit dem Ventilbauelement ausgebildet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtvorrichtung als mindestens eine durch Druck des Fluids verformbare Materialzone des
Ventilbauelements ausgebildet ist. Durch die Verformbarkeit der Materialzone wird eine erhöhte Dichtwirkung im Dichtbereich erzielt. Aufgrund des unter hohem Druck durch den Durchläse strömenden Fluids übt dieses eine Kraft auf die Materialzone aus, die deren Verformung, insbesondere plastische oder elastische Verformung, bewirkt. Bevorzugt ist die Materialzone dazu derart dünn ausgebildet, dass die Steifigkeit des Materials in diesem Bereich reduziert wird.
Vorzugsweise ist das Ventilbauelement und insofern die Materialzone aus Kunststoff ausgebildet. Vorteilhafterweise begrenzt die Materialzone
bereichsweise den Strömungsraum, sodass durch den Druck des im
Strömungsraum befindlichen Fluids die Materialzone verformt wird.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der von dem Ventilbauelement und dem Ventilkörper ausgebildete Dichtbereich von einem Außenbereich der
Materialzone und einem Innenbereich des Ventilkörpers gebildet ist. Da der Ventilkörper das Ventilbauelement bereichsweise umgreift, liegen der
Außenbereich der Materialzone und der Innenbereich des Ventilkörpers aneinander und dichten dadurch den Durchläse des Magnetventils leckagefrei ab. Aufgrund der bevorzugten Verformbarkeit der Materialzone wird diese durch den Druck des Fluids gegen den das Ventilbauelement, insbesondere die Materialzone, umgreifenden Ventilkörper, insbesondere dessen Innenbereich, gepresst. Dies erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen in radialer Richtung.
Dadurch wird eine erhöhte Dichtwirkung des Dichtbereichs erzielt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Materialzone als ein äußerer Steg, insbesondere äußerer Ringsteg, des Ventilbauelements ausgebildet ist. Der äußere Steg verläuft insofern am Umfang des Ventilbauelements. Durch die Ausbildung der
Materialzone als äußerer Steg wird eine relativ dünnwandige Materialzone gebildet, die vorzugsweise durch den Druck des Fluids verformbar ist. Die Höhe des äußeren Stegs erstreckt sich bevorzugt in axialer Richtung. Der äußere Steg kann als ein durchgehender Ringsteg, insbesondere kreisförmiger Ringsteg, oder als ein unterbrochener beziehungsweise nicht durchgehender Steg, der mehrere
Stegabschnitte aufweist, ausgebildet sein. Unter„Steg" ist in der vorliegenden Anmeldung ein dreidimensionaler, geometrischer Körper zu verstehen, dessen Längenmaß größer als dessen Breitenmaß, und insbesondere Höhenmaß, ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine die Materialzone begrenzende, axiale, in den Strömungsraum mündende Vertiefung, insbesondere Nut, an der Stirnseite des Ventilbauelements ausgebildet ist. Wird der Durchlass von dem Fluid durchströmt, so befindet sich Fluid auch in der Vertiefung. Durch den Druck des Fluids wird die Vertiefung radial nach außen aufgeweitet und die Materialzone entsprechend verformt, insbesondere wird sie in radialer Richtung verformt. Daraus resultiert die erwähnte, gute Dichtwirkung des Dichtbereichs. Durch die axiale Vertiefung wird die Materialzone
vorzugsweise in Form des äußeren Stegs ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vertiefung durch mehrere, zueinander in
Umfangsrichtung beabstandete Vertiefungsabschnitte ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefung als eine um den Durchtrittskanal mit Radialabstand zu diesem verlaufende, ringförmige, insbesondere kreisringförmige, Vertiefung ausgebildet ist. Die ringförmige Vertiefung ist den Durchtrittskanal umfangsseitig vollständig umgebend und durchgehend ausgebildet, wobei die Vertiefung stets beabstandet zum Durchtrittskanal ist. Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass durch die ringförmige Vertiefung die relativ dünnwandige Materialzone entlang des gesamten Umfangs des Ventilbauelements geschaffen wird. Bevorzugt ist der radiale Abstand der Vertiefung zum Dichtbereich über den gesamten Umfang des Ventilbauelements konstant, um eine gleich hohe
Dichtwirkung an jeder Stelle des Dichtbereichs zu realisieren.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Ventilbauelement einen zwischen dem Durchtrittskanal und der Vertiefung ausgebildeten inneren Steg, insbesondere inneren Ringsteg, aufweist. Der innere Steg kann unterbrochen, d.h. mehrere
Stegabschnitte aufweisend, ausgebildet sein und begrenzt insofern den
Durchtrittskanal entlang seines Umfangs im Bereich seiner Mündung in den Strömungsraum abschnittsweise. Der innere Ringsteg ist durchgehend ausgebildet und begrenzt den genannten Bereich vollständig.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilbauelement - radial von innen nach außen betrachtet - den
Durchtrittskanal, den inneren Steg, die Vertiefung und den äußeren Steg hintereinanderliegend aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass - in axialer Richtung betrachtet - die Höhen des inneren Stegs und des äußeren Stegs gleich groß sind. In einer bevorzugten Ausbildungsform des Ventilbauelements liegen die Stirnseiten des inneren und äußeren Stegs in einer Ebene, die senkrecht zur axialen Richtung verläuft.
Dadurch weisen der innere und der äußere Steg die gleiche Höhe, d.h.
insbesondere in Strömungsrichtung die gleiche Erstreckung, auf.
Fertigungsbedingt können die Höhen auch geringfügig voneinander abweichen.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Ventilbauelement in den Ventilkörper bereichsweise eingepresst angeordnet ist. Durch diese eingepresste Anordnung wird bereits eine gewisse Dichtung zwischen dem Ventilkörper und dem
Ventilbauelement erzielt. Zudem wird dadurch eine einfache, maschinelle Montage ermöglicht.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Ventilkörper aus tiefgezogenem oder gedrehtem Stahl besteht.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele, und zwar zeigt:
Figur 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Magnetventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Bereichs des
Magnetventils gemäß Figur 1 , und
Figur 3 eine schematische Längsschnittansicht eines Bereichs eines
Magnetventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht eines Magnetventils 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Magnetventil 1 weist eine Hülse 2 auf, in der ein kolbenartiger Magnetanker 3 entlang einer Längsachse 4 des Magnetventils 1 beweglich angeordnet ist. Ein als Stößel 5 ausgebildetes Schließelement 6 ist an seinem einen Ende 7 mit dem Magnetanker 3 wirkverbunden. Das dem Magnetanker 3 gegenüberliegende, freie Ende 8 des Schließelements 6 ist als Dichtgeometrie 9 ausgebildet, die kalottenartig geformt ist. Die Dichtgeometrie 9 wirkt in einer Schließstellung des Magnetventils 1 mit einem in einem Ventilkörper 10 ausgebildeten, eine Durchtrittsöffnung 1 1 aufweisenden, trichterförmigen Ventilsitz 12 zusammen. Das Magnetventil 1 weist ferner einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Ventileinsatz 13 auf, welcher von der Hülse 2 bereichsweise umgriffen ist. Durch die Hülse 2, den
Ventileinsatz 13 und den Ventilkörper 10, der bereichsweise im Ventileinsatz 13 angeordnet ist, wird ein Ventilraum 14 für ein Fluid begrenzt. Der Ventilraum 14 ist strömungstechnisch mit einem Durchlass 15 verbunden, der als Einlass 16 für das Fluid ausgebildet ist und der durch die Durchtrittsöffnung 1 1 des
Ventilkörpers 10 mit ausgebildet wird. Der Durchlass 15 erstreckt sich in axialer
Richtung entlang der Längsachse 4 des Magnetventils 1. Nachstehend wird näher auf den Durchlass 15 eingegangen.
Der Ventilraum 14 ist ferner mit mindestens einem, üblicherweise jedoch mehreren Radialkanälen 17 strömungstechnisch verbunden, wobei in der
Schnittansicht der Figur 1 zwei derartige Radialkanäle 17 zu sehen sind. Die Radialkanäle 17 bilden einen Auslass 18 für das Fluid und sind senkrecht zur Längsachse 4 im Ventileinsatz 13 ausgebildet. Im Ventilraum 14 ist ferner eine Federauflage 19 angeordnet, die in den Ventileinsatz 13 eingepresst ist und die das Schließelement 6 wenigstens bereichsweise ringförmig umgibt. Ein
Federelement 20 stützt sich einseitig an der Federauflage 19 und anderseitig an einer Schulter 21 des Schließelements 6 ab. Das Magnetventil 1 weist ferner einen Bypasskanal 22 auf, der den Ventilraum 14 und den Durchlass 15 strömungstechnisch verbindet. Im Bypasskanal 22 ist ein Rückschlagventil 23 vorgesehen, das einen kugelförmigen Rückschlagventilschließkörper 24 und einen Rückschlagventilsitz 25 umfasst.
Wird im Betrieb des Magnetventils 1 eine - in der Figur 1 nicht dargestellte - die Hülse 2 im Bereich des Magnetankers 3 umgebende Magnetspule bestromt, so bewegt sich der Magnetanker 3 und das Schließelement 6 entlang der
Längsachse 4 entgegen einer Rückstell kraft des Federelements 20 in Richtung des Ventilsitzes 12. Dadurch wird die Dichtgeometrie 9 in den Ventilsitz 12 gepresst und die Verbindung zwischen dem Durchlass 15 und dem Ventilraum 14 geschlossen. Der Bypasskanal 22 wird dabei durch das Rückschlagventil 23 geschlossen, da der Rückschlagventilschließkörper 24 durch den auf ihn wirkenden Druck des Fluids im Durchlass 15 in den Rückschlagventilsitz 25 gepresst wird. Das im Durchläse 15 befindliche Fluid kann insofern nicht in den Ventilraum 14 des Magnetventils 1 strömen. Das Magnetventil 1 befindet sich also in einer Schließstellung. Wird die Magnetspule nicht bestromt, so befindet sich die Dichtgeometrie 9 in einer vom Ventilsitz 12 abgehobenen Position, da das sich an der Federauflage 19 abstützende Federelement 20 das
Schließelement 6 sowie den Magnetanker 3 entlang der Längsachse 4 nach oben drängt. Das Fluid strömt also durch den Durchläse 15 in den Ventilraum 14 und verlässt diesen durch die Radialkanäle 17. Das Magnetventil 1 befindet sich insofern in einer Offenstellung. Insbesondere handelt es sich bei dem
Magnetventil 1 um ein stromlos offenes Magnetventil 1. Je nach Stärke der
Bestromung der Magnetspule ist auch ein teilweises Öffnen des Durchlasses 15 möglich. Bei einer Strömung des Fluids entgegen der voranstehend
beschriebenen Strömungsrichtung wird das Rückschlagventil 23 durch den Druck des Fluids im Ventilraum 14 geöffnet, d.h. der Rückschlagventilschließkörper 24 wird vom Rückschlagventilsitz 25 abgehoben, sodass Fluid vom Ventilraum 14 durch den Bypasskanal 22 in den Durchläse 15 strömt.
In Figur 2 ist der in der Figur 1 gekennzeichnete Bereich des Magnetventils 1 vergrößert dargestellt. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen die gleichen Bauelemente des Magnetventils 1 , sodass insofern auf den zugehörigen
Beschreibungstext verwiesen wird. In der Figur 2 ist der Ventilkörper 10 zu erkennen, welcher bevorzugt aus tiefgezogenem Stahl und/oder hülsenartig ausgebildet ist. Der Ventilsitz 12 ist auf der dem Ventilraum 14 zugewandten Seite des Ventilkörpers 10 ausgebildet. Der Ventilkörper 10 umgreift wenigstens bereichsweise ein Ventilbauelement 26, welches vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Ventilbauelement 26 bereichsweise in den Ventilkörper 10 eingepresst. Durch das Ventilbauelement 26 und den
Ventilkörper 10 wird ein Strömungsraum 27 begrenzt, insbesondere liegt dieser zwischen einer Stirnseite 28 des Ventilbauelements 26 und dem Ventilkörper 10 vor. Dabei ist die Stirnseite 28 eben und bevorzugt senkrecht zur Längsachse 4 ausgebildet. Das Ventilbauelement 26 weist einen entlang der Längsachse 4 verlaufenden Durchtrittskanal 29 mit einem über seine Länge konstant bleibenden, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt auf. Der Durchtrittskanal 29 mündet die Stirnseite 28 durchgreifend in den Strömungsraum 27 ein. Im
Ventilbauelement 26 ist zudem ein Kanaleinlass 29' ausgebildet. Der
Kanaleinlass 29' schließt axial an das dem Strömungsraum 27 abgewandte Ende des Durchtrittskanals 29 an. Der Kanaleinlass 29' weist vorzugsweise ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ausgehend vom Übergang des
Durchtrittskanals 29 in den Kanaleinlass 29', an dem deren Querschnitte identisch sind, wird der Querschnitt des Kanaleinlasses 29' kontinuierlich größer. Der Kanaleinlass 29' bildet insoweit einen Diffusor. Der Kanaleinlass 29' ist in axialer Richtung kürzer, vorzugsweise um ein Vielfaches kürzer, als der
Durchtrittskanal 29 ausgebildet. Der Kanaleinlass 29', der Durchtrittskanal 29, der Strömungsraum 27 und die Durchtrittsöffnung 1 1 , die - in axialer Richtung nach oben betrachtet - im Wesentlichen hintereinander liegen, bilden den in den Ventilraum 14 mündenden Durchläse 15 des Magnetventils 1 . Dabei liegt die
Durchtrittsöffnung 1 1 , die einen kleineren Querschnitt als der Durchtrittskanal 29 aufweist, koaxial zum Durchtrittskanal 29 vor. Der Bypasskanal 22 und der Rückschlagventilsitz 25 sind im Ventilbauelement 26 ausgebildet. Das Ventilbauelement 26 weist eine Dichtvorrichtung 30 auf. Diese ist einstückig mit dem Ventilbauelement 26, d.h. aus dem Material des Ventilbauelements 26, ausgebildet. Die Dichtvorrichtung 30 wirkt dichtend auf einen Dichtbereich 31 , der den Durchläse 15 des Magnetventils 1 leckagefrei abdichtet und durch das Ventilbauelement 26 und den Ventilkörper 10 ausgebildet ist. Die
Dichtvorrichtung 30 ist durch eine an der Stirnseite 28 des Ventilbauelements 26 vorliegende, axiale, in den Strömungsraum 27 mündende Vertiefung 32 ausgebildet. Die Vertiefung 32 umgibt den Durchtrittskanal 29 ringförmig und ist dabei in radialer Richtung von ihm beabstandet. Der radial außerhalb der Vertiefung 32 liegende Bereich des Ventilbauelements 26 bildet eine
Materialzone 33, die als äußerer Steg 34, insbesondere äußerer Ringsteg 35, des Ventilbauelements 26 ausgebildet ist. Der zwischen dem Durchtrittskanal 29 und der Vertiefung 32 liegende Bereich des Ventilbauelements 26 bildet einen inneren Steg 36, insbesondere inneren Ringsteg 37, des Ventilbauelements 26. Der äußere Ringsteg 35 und der innere Ringsteg 37 weisen in axialer Richtung die gleiche Höhe auf, ihre Stirnflächen fluchten demnach in radialer Richtung miteinander. Der innere Ringsteg 37 weist im Längsschnitt im Wesentlichen eine Rechteckform auf. Der äußere Ringsteg 35 weist im Wesentlichen einen trapezförmigen Längsschnitt auf, wobei seine radiale Breite in Richtung der Durchtrittsöffnung 1 1 abnimmt. Dies bedeutet, dass der äußere Ringsteg 35 im Bereich der Stirnseite 28 des Ventilbauelements 26 am dünnsten ausgebildet ist, also eine minimale Breite aufweist. Der äußere Ringsteg 35 stellt die Dichtvorrichtung 30 dar. Der zwischen dem Ventilbauelement 26 und dem Ventilkörper 10 ausgebildete Dichtbereich 31 ist von einem Außenbereich 38 der Materialzone 33 und einem Innenbereich 39 des Ventilkörpers 10 ausgebildet.
In Figur 3 ist ein Bereich eines Magnetventils 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauelemente, sodass insofern auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen wird. Das anhand der Figur 3 gezeigte Magnetventil 1 entspricht dem in der Figur 2 gezeigten, wobei jedoch keine Dichtvorrichtung 30 und insofern keine
Vertiefung 32 im Ventilbauelement 26 vorgesehen sind.
Es ergibt sich folgende Funktion des Magnetventils 1 : Das Fluid, welches im geöffneten Zustand des Magnetventils 1 durch den Durchläse 15 in den
Ventilraum 14 strömt, zeichnet sich durch ein gleichmäßiges Strömungsverhalten im Durchtrittskanal 29 aus. Dies ist auf dessen konstanten Querschnitt entlang seiner gesamten axialen Länge zurückzuführen, wodurch sich ein zumindest teilweise ausgebildetes Strömungsprofil bis zum Erreichen der Mündung des Durchtrittskanals 29 einstellt. Dadurch kommt es nicht zu nachteiligen
Strömungseffekten oder Strömungsabrissen, die unerwünschte Geräuscheffekte erzeugen können. Aufgrund des Vorsehens des axial vor dem Durchtrittskanal 29 ausgebildeten Kanaleinlasses 29' mit einem sich in Strömungsrichtung verkleinernden Querschnitt werden unerwünschte Strömungseffekte bereits beim Eintritt des Fluids in den Durchtrittskanal 29 minimiert. Zwischen der Mündung des Durchtrittskanals 29 in den Strömungsraum 27 und der dieser
gegenüberliegenden Durchtrittsöffnung 1 1 , d.h. im Strömungsraum 27, weist der Durchläse 15 einen größeren und sich verändernden Querschnitt auf. Sofern es in diesem Bereich des Durchlasses 15 zu Abweichungen von dem
gleichmäßigen Strömungsverhalten kommt, beispielsweise aufgrund
unterschiedlicher Geschwindigkeiten des im Strömungsraum 27 befindlichen Fluids und des aus dem Durchtrittskanal 29 in den Strömungsraum 27 tretenden Fluids, wird nur ein hochfrequentes, für das menschliche Gehör nicht störendes Geräusch erzeugt, da die axiale Erstreckung dieses Bereichs, also des
Strömungsraums 27, kurz ist, insbesondere kürzer als die im Querschnitt größte Abmessung oder der Durchmesser des Durchtrittkanals 29. Außerdem wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ein gut abgedichteter Durchlass 15 realisiert. Das durch den Durchlass 15 strömende Fluid tritt auch in die in den Strömungsraum 27 mündende Vertiefung 32 ein und übt insofern eine Kraft, insbesondere mit einer radialen Komponente, auf den Steg 34 aus. Dieser wird radial nach außen gegen den das
Ventilbauelement 26 umgreifenden Ventilkörper 10 gepresst, wodurch die leckagefreie Führung des Fluids durch den Durchlass 15 gewährleistet ist. Durch den trapezförmigen Längsschnitt des Stegs 34 ist dieser im Bereich der
Stirnseite 28 des Ventilbauelements 26 am dünnsten ausgebildet, sodass es in diesem Bereich zur besten Dichtwirkung kommt, weil das Material des Stegs 34 der durch das Fluid verursachten, in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft eine entsprechend geringe Elastizitätskraft entgegensetzt. Durch
Ausbildung der Vertiefung 32 und demzufolge der Dichtvorrichtung 30 wird ferner die Konstruktion gegenüber Fertigungstoleranzen bezüglich der Dichtwirkung unempfindlicher. Bei fehlender Vertiefung 32 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind bei gegebenen Fertigungstoleranzen höhere Montagekräfte beim Einpressen des Ventilbauelements 26 in den Ventilkörper 10 erforderlich, da das Ventilbauelement 26 starrer ist als jenes mit vorhandener Vertiefung 32.

Claims

Ansprüche
1 . Magnetventil (1 ) mit einem Ventilbauelement (26) und einem einen Bereich des Ventilbauelements (26) haubenartig und in mindestens einem
Dichtbereich (31 ) dichtend umgreifenden Ventilkörper (10), wobei zwischen dem Ventilkörper (10) und einer Stirnseite (28) des Ventilbauelements (26) ein Strömungsraum (27) ausgebildet ist und zur Bildung eines axialen Durchlasses (15) für ein Fluid das Ventilbauelement (26) einen axial verlaufenden, die Stirnseite (28) durchgreifenden und in den Strömungsraum (27) mündenden Durchtrittskanal (29) und der Ventilkörper (10) eine mit dem Strömungsraum (27) strömungstechnisch verbundene Durchtrittsöffnung
(1 1 ) aufweist, wobei die Durchtrittsöffnung (1 1 ) durch ein an einer dem Strömungsraum (27) abgewandten Seite des Ventilkörpers (10) verlagerbar angeordnetes Schließelement (6) verschließbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Durchtrittskanal (29) einen konstanten
Querschnitt aufweist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Ventilbauelement (26) eine zum Durchtrittskanal (29) radial beabstandet angeordnete, auf den Dichtbereich (31 ) wirkende Dichtvorrichtung (30) aufweist.
3. Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dichtvorrichtung (30) als mindestens eine durch Druck des Fluids verformbare Materialzone (33) des Ventilbauelements (26) ausgebildet ist.
4. Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der von dem Ventilbauelement (26) und dem Ventilkörper (10) ausgebildete Dichtbereich (31 ) von einem Außenbereich (38) der Materialzone (33) und einem Innenbereich (39) des Ventilkörpers (10) gebildet ist. Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Materialzone (33) als ein äußerer Steg (34), insbesondere äußerer Ringsteg (35), des Ventilbauelements (26) ausgebildet ist.
Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine die Materialzone (33) begrenzende, axiale, in den Strömungsraum (27) mündende Vertiefung (32), insbesondere Nut, an der Stirnseite (28) des Ventilbauelements (26) ausgebildet ist.
Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vertiefung (32) als eine um den Durchtrittskanal (29) mit Radialabstand zu diesem verlaufende, ringförmige, insbesondere kreisringförmige, Vertiefung (32) ausgebildet ist.
Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ventilbauelement (26) einen zwischen dem Durchtrittskanal (29) und der Vertiefung (32) ausgebildeten inneren Steg (36), insbesondere inneren Ringsteg (37), aufweist.
Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ventilbauelement (26) - radial von innen nach außen betrachtet - den Durchtrittskanal (29), den inneren Steg (36), die Vertiefung (32) und den äußeren Steg (34) hintereinanderliegend aufweist.
0. Magnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass - in axialer Richtung betrachtet - die Höhen des inneren Stegs (36) und des äußeren Stegs (34) gleich groß sind.
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