DE102016204008A1

DE102016204008A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102016204008A1
Application number: DE102016204008.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Courth; Christoph Voss; Heiko Gastauer; Holger Kollmann; Christian Schulz; Heiko Gensert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (11) angeordneten Ventilschließglied (4), das einen Ventildurchlass (10) im Ventilgehäuse (11) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilschließgliedes (4) vorgesehenen Magnetanker (2), sowie mit einer zwischen dem Magnetanker (2) und einem Magnetkern (5) eingespannten, im Wesentlichen zylinderförmigen Rückstellfeder (8). Die Erfindung sieht vor, dass die Rückstellfeder (8) die Funktion eines Restluftspaltelements übernimmt, wozu die Rückstellfeder (8) einen im Durchmesser erweiterten Endabschnitt (7) aufweist, der sich im kompressiblen Zustand der Rückstellfeder (8) in einen zwischen dem Magnetanker (2) und dem Magnetkern (5) vorgesehenen Zwischenraum (9) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2012 205 503 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, welches im Magnetanker eine Einstellhülse zum Justieren eines definierten Restluftspalts zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern benötigt. Der Restluftspalt hat die Funktion, den Arbeitshub des Magneten in einen Bereich zu verschieben, in dem der Kraft-Hub-Gradient der Magnetkraft eine Größenordnung erreicht, die gegenüber der Steifigkeit einer spiral- bzw. zylinderförmig gewundenen Rückstellfeder so ausgelegt werden kann, dass zur Hubsteuerung über den gesamten Arbeitshub ein Kraftgleichgewicht zwischen der Federkraft und der Magnetkraft erreicht wird.
Nunmehr ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig auszuführen und derart zu verbessern, dass auf die zur Einhaltung des Restluftspalts bisher erforderliche Einstellhülse nunmehr verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der 1 bis 4 hervor.
Es zeigen:
1 im Längsschnitt teilweise dargestellt den prinzipiellen Aufbau eines in Grundstellung geschlossenen Elektromagnetventils, dessen Rückstellfeder als doppelt wirkende Druckfeder ausgebildet ist, welche außer der Rückstellfunktion die Funktion eines federnden Restluftspaltelements übernimmt,
2 das Elektromagnetventil nach 1, dessen Rückstellfeder als starres Restluftspaltelement ausgeführt ist,
3 das Elektromagnetventil nach 1, dessen Rückstellfeder aufgrund der gewählten Federwicklung eine progressive Federkennlinie aufweist,
4 im Längsschnitt teilweise dargestellt den prinzipiellen Aufbau eines in Grundstellung geöffneten Elektromagnetventils, dessen Rückstellfeder analog zu 3 als doppelt wirkende Druckfeder ausgebildet ist, welche aufgrund der gewählten Federwicklung eine progressive Federkennlinie aufweist.
Die Erfindung bezieht sich sowohl auf ein in Grundstellung geschlossenes als auch geöffnetes Elektromagnetventil, das bevorzugt in schlupfgeregelten Kraftfahrzeug-Bremsanlagen zum Einsatz gelangt.
Gemäß den gewählten prinzipiellen Darstellungen nach den 1 bis 4 weist das Elektromagnetventil jeweils ein explizit aus der 4 ersichtliches Ventilschließglied 4 auf, das unter der Wirkung einer zwischen einem Magnetanker 2 und einem Magnetkern 5 angeordneten Rückstellfeder 8 einen in der 4 abgebildeten Ventildurchlass 10 in einem Ventilsitz 12 ausschließlich im elektromagnetisch erregten Zustand zu verschließen vermag. Von 4 abweichend wird hingegen in den 1 bis 3 unter elektromagnetischer Erregung der Ventildurchlass von dem am Magnetanker 2 angebrachten Ventilschließglied 4 freigegeben. Auf eine Darstellung der zur Betätigung des Magnetankers 2 erforderlichen, auf dem Ventilgehäuse 11 zu fixierenden Ventilspule wurde in den Abbildungen verzichtet.
Um einen zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 einzuhaltenden Restluftspalt auf möglichst einfache Weise realisieren zu können, schlägt nunmehr die Erfindung vor, dass die Rückstellfeder 8 einen im Durchmesser erweiterten Endabschnitt 7 aufweist, der sich in einen zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 vorgesehenen Zwischenraum 9 erstreckt.
Zwecks einfacher Integration der Rückstellfeder 8 ist entweder der Magnetanker 2 oder der Magnetkern 5 mit einer Stufenbohrung 1 versehen, an deren Bohrungsstufe 3 sich im komprimierten Zustand der Rückstellfeder 8 der im Durchmesser erweiterte Endabschnitt 7 abstützt. Der Endabschnitt 7 lässt sich durch eine spiralförmigen, sich stetig in Radialrichtung erweiterten Übergang der Drahtwindungen am Ende der zylinder- bzw. schraubenförmigen Feder realisieren.
Damit die erfindungsgemäß abgeänderte Rückstellfeder 8 in der Stufenbohrung 1 funktionsgerecht integriert werden kann, ist die Tiefe der Bohrungsstufe 3 an die im komprimierten Zustand der Rückstellfeder 8 resultierende Höhe des Endabschnitts 7 angepasst, wobei die lichte Weite der Bohrungsstufe 3 mindestens so groß gewählt ist wie der Außendurchmesser des Endabschnitts 7, um den Endabschnitt 7 ungehindert und damit möglichst kompakt in der sich bis zur Bohrungsstufe 3 erstreckenden Vertiefung innerhalb der Stufenbohrung 1 aufnehmen zu können.
Zur Begrenzung des elektromagnetisch erregten Magnetankerhubs berücksichtigt die gewählte Tiefe der Bohrungsstufe 3 auch das Maß eines zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 erforderlichen Restluftspalts, da der Endabschnitt 7 im komprimierten Zustand der Rückstellfeder 8 in der durch die Bohrungsstufe 3 begrenzten Vertiefung der Stufenbohrung 1 nicht nur aufgenommen ist, sondern zur Einhaltung eines definierten Restluftspalts mit seiner der Bohrungsstufe 3 entgegengesetzten Fläche mit einem minimalen Überstand in den Zwischenraum 9 ragt.
Ebenso berücksichtigt die gewählte Höhe des Endabschnitts 7 im komprimierten Zustand der Rückstellfeder 8 das Maß des erforderlichen Restluftspalts, um den elektromagnetisch initiierten Magnetankerhub zu begrenzen.
Wie beispielhaft aus der 1 zu entnehmen ist, weist der spiralförmig erweiterte Endabschnitt 7 folglich eine Federwindung 6 mit vergrößertem Durchmesser auf, die bei Wunsch oder Bedarf eine von den übrigen, im Durchmesser verkleinerten Federwindungen 6 abweichende Federsteifigkeit haben kann. Ferner weist die in 1 abgebildete Rückstellfeder 8 eine gegenüber den weiteren Federwindungen größere Steigung im Bereich der im Endabschnitt 7 vorgesehenen Federwindung 6 auf, sodass diese Federwindung 6 als kompressibles Restluftspaltelement wirkt.
Die 1 zeigt die im Durchmesser erweiterte Federwindung 6, die infolge der gewählten großen Steigung im höchsten Punkt in einem partiellen Kontakt am Magnetkern 5 anliegt, während abbildungsgemäß der tiefste Punkt der erweiterten Federwindung 6 im elektromagnetisch nicht erregten Zustand des Magnetankers 2 sowohl von der Bohrungsstufe 3 als auch vom Magnetkern 5 entfernt ist. Erst mit der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 2 nähert sich der tiefste Punkt der erweiterten Federwindung 6 bis zur Kontaktierung und kompressiblen Verformung der Bohrungsstufe 3 und dem Magnetkern 5 an, womit an der Rückstellfeder 8 die einzige radial erweiterte Federwindung 6 die Funktion eines federelastischen Restluftspaltelements übernimmt.
Hingegen zeigt die 2 abweichend von 1 eine Federwindung 6 im Bereich des Endabschnitts 7, die infolge ihrer geringen Steigung und/oder Steifigkeit vollflächig und damit horizontal an der unteren Stirnfläche des Magnetkerns 5 ruht, sodass sich bei elektromagnetischer Erregung des Magnetankers 5 der Magnetanker 2 bis zur vollflächigen Anlage der Federwindung 6 an der versenkten Bohrungsstufe 3 in Richtung des Magnetkerns 5 bewegt, wobei sowohl abhängig von der Dimensionierung der Federwindung 6 als auch von der Tiefe der Bohrungsstufe 3 die Größe des zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 verbliebenen Restluftspalts definiert ist. Folglich übernimmt die einzige Federwindung 6 im Ausführungsbeispiel nach 2 die Funktion eines inkompressiblen Restluftspaltelements.
Die 3 zeigt ergänzend zum Ausführungsbeispiel nach 1 eine mit einer progressiven Kennlinie versehene Rückstellfeder 8, wozu die Rückstellfeder 8 an ihrem erweiterten Endabschnitt 7 mehrere im Durchmesser vergrößerten Federwindungen 6 aufweist, welche als kurzer Federblock einige der im Durchmesser verkleinerten Federwindungen 6 nach Art einer Zwillingsanordnung abschnittsweise umhüllen.
Zur Aufnahme dieses im Magnetanker 2 die Funktion eines kompressiblen Restluftspaltelements nachbildenden Federblocks ist innerhalb der Stufenbohrung 1 die Tiefe der Bohrungsstufe 3 an die Höhe des Federblocks angepasst, sodass im elektromagnetisch erregten Zustand des Magnetankers 2 der Federblock im komprimierten Zustand nahezu vollständig in der Stufenbohrung 1 versenkt aufgenommen ist.
Die 4 zeigt eine Verwendung der aus 3 bekannten Rückstellfeder 8 für ein in Grundstellung geöffnetes Elektromagnetventil, sodass die zur Aufnahme der Rückstellfeder 8 erforderliche Stufenbohrung 1 nunmehr im rohrförmigen Magnetkern 5 angeordnet ist. Zwangsläufig stützt sich die Rückstellfeder 8 mit ihrem im Durchmesser erweiterten Endabschnitt 7 am Magnetanker 2 ab, sodass bis auf die Umkehrung einzelner Bauteile die erfindungswesentlichen Merkmale zur Ausbildung und Wirkungsweise der Rückstellfeder 8 unverändert bleiben.
Generell kann die Rückstellfeder 8 nach Wunsch oder Bedarf eine degressive oder progressive Federkennung aufweisen und aus Federwindungen 6 mit runden, ovalen oder rechteckigen Drahtquerschnitten hergestellt sein, um als Einsatzteil in der Stufenbohrung 1 ein integrales, multifunktionales, den Restluftspalt zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 definierendes Bauteil zu bilden.
Infolge der multifunktionalen Ausrichtung der Rückstellfeder 8, die sowohl auf besonders einfache Weise außer der Rückstellfunktion für den Magnetanker 2 gleichzeitig die Einstellfunktion eines starren oder elastischen Restluftspaltelements übernimmt, ergeben sich folgende Vorteile:

– Die Rückstellfeder 8 lässt sich mittels eines Federwinde-Automat einfach herstellen,
– Das bisher erforderliche separate Restluftspaltelement erübrigt sich, sodass sich der Ventilzusammenbau vereinfacht,
– Der zur Herstellung des Rückstellfeder 8 erforderliche Draht lässt sich in feinen Toleranzen in nichtrostenden, nichtmagnetisierbaren, genormten Federstahlqualitäten gegenüber bisherige Restluftspaltelemente besonders kostengünstig herstellen,
– Die Stufenbohrung 1 als auch die Rückstellfeder 8 lassen sich unter Berücksichtigung der Federkraftauslegung und unter Beachtung des erforderlichen Restluftspalts beliebig variieren,
– Daraus folgt, dass bei Wunsch oder Bedarf die vorgeschlagene Erfindung sowohl bei analog als auch digital betätigbaren Elektromagnetventilen zum Einsatz gelangen kann.

Bezugszeichenliste

1: Stufenbohrung
2: Magnetanker
3: Bohrungsstufe
4: Ventilschließglied
5: Magnetkern
6: Federwindung
7: Endabschnitt
8: Rückstellfeder
9: Zwischenraum
10: Durchlass
11: Ventilgehäuse
12: Ventilsitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012205503 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilschließglied, das einen Ventildurchlass in einem Ventilsitz zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilschließgliedes vorgesehenen Magnetanker, sowie mit einer zwischen dem Magnetanker und einem Magnetkern eingespannten, im Wesentlichen zylinderförmigen Rückstellfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (8) einen im Durchmesser erweiterten Endabschnitt (7) aufweist, der sich in einen zwischen dem Magnetanker (2) und dem Magnetkern (5) vorgesehenen Zwischenraum (9) erstreckt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Integration der Rückstellfeder (8) entweder der Magnetanker (2) oder der Magnetkern (5) mit einer Stufenbohrung (1) versehen ist, an deren Bohrungsstufe (3) sich im komprimierten Zustand der Rückstellfeder (8) der im Durchmesser erweiterte Endabschnitt (7) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Bohrungsstufe (3) an die Höhe des Endabschnitts (7) im komprimierten Zustand der Rückstellfeder (8) angepasst ist, und dass die lichte Weite der Bohrungsstufe (3) mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser des Endabschnitts (7).
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Magnetankerhubs die Tiefe der Bohrungsstufe (3) an das Maß eines zwischen dem Magnetanker (2) und dem Magnetkern (5) erforderlichen Restluftspalts angepasst ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Magnetankerhubs im komprimierten Zustand der Rückstellfeder (8) die Höhe des Endabschnitts (7) um das Maß des erforderlichen Restluftspalts größer ist als die Tiefe der Bohrungsstufe (3).
Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Federwindung (6) des Endabschnitts (7) eine von den übrigen, im Durchmesser verkleinerten Federwindungen (6) abweichende Federsteifigkeit aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung einer Federwindung (6) im Bereich des erweiterten Endabschnitts (7) von der Steigung mehrerer, im Durchmesser verkleinerten Federwindungen (6) abweicht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (8) eine degressive oder progressive Federkennung aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwindungen (6) entweder einen runden, ovalen oder rechteckigen Drahtquerschnitt aufweisen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (8) als Einsatzteil in der Stufenbohrung (1) ein integrales, multifunktionales, einen Restluftspalt zwischen dem Magnetanker (2) und dem Magnetkern (5) definierendes Bauteil bildet.