DE102012205503A1

DE102012205503A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102012205503A1
Application number: DE102012205503A
Authority: DE
Inventors: Christian Courth; Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-10
Also published as: KR20140141634A; CN104220310B; WO2013149851A1; EP2834112A1; US9163746B2; CN104220310A; US20150048268A1; EP2834112B1; KR102055030B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (14) angeordneten Ventilstößel (4), der einen Ventildurchlass (13) im Ventilgehäuse (14) zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (2), der zur Aufnahme des Ventilstößels (4) von einer Bohrung (1) durchdrungen ist, sowie mit einer auf den Ventilstößel (4) einwirkenden Rückstellfeder (8), deren vom Magnetanker (2) abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern (5) im Ventilgehäuse (14) abstützt. Zur präzisen Ventiljustierung ist in der Bohrung (1) des Magnetankers (2) eine Einstellhülse (3) fixiert, in welcher zugleich der Ventilstößel (4) abschnittsweise befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 102 19 672 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, dessen Magnetanker zur Aufnahme eines Ventilstößels von einer Bohrung durchdrungen ist. Auf dem Ventilstößel stützt sich eine Rückstellfeder ab, wobei zur Einstellung der Federvorspannkraft der Ventilstößel im Magnetanker verschoben 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 eine einfache, präzise Einstellung des zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern vorgesehenen Restluftspalts möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die kennzeichnenden 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 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Einstellhülse einen Bund zur verbesserten Zentrierung der Magnetankerbaugruppe innerhalb des Ventilgehäuses aufweist,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Einstellhülse einen Bund aufweist, der bei elektromagnetischer Erregung des Magnetankers vollflächig und damit verschleißfrei am Magnetkern anliegt,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Ventilstößel mittels einer Zentrierscheibe in Richtung auf den Ventilsitz geführt ist,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch ein Elektromagnetventil, dessen Magnetanker einen verlängerten Führungsabschnitt aufweist, der sich in ein topfförmig geschlossenes Ventilgehäuseunterteil erstreckt.
Nachfolgend sollen zunächst die Gemeinsamkeiten aller in den 1 bis 4 abgebildeten Elektromagnetventile erläutert werden, die bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet werden. Die gezeigten Elektromagnetventile bestehen aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört jeweils ein in einem Ventilgehäuse 14 angeordnete Ventildurchlass 13, der mittels eines an einem Magnetanker 2 angeordneten Ventilstößels 4 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 8 verschlossen oder mittels einer nicht abgebildeten Magnetspule geöffnet werden kann. Hierzu ist der Magnetanker 2 abschnittsweise entlang seiner Mantelfläche über einen definierten Arbeitshub axial beweglich im Ventilgehäuse 14 geführt, wobei sich die Rückstellfeder 8 mit ihrem vom Magnetanker 3 abgewandten Federende an einem das Ventilgehäuse 14 verschließenden Magnetkern 5 abstützt. In den vorliegenden vier Ausführungsbeispielen ist der Magnetkern 5 jeweils als Verschlussstopfen in einer austenitischen Gehäusehülse 15 eingepresst, die als Bestandteil des Ventilgehäuses 14 mit einem dickwandigen, steifen Rohrkörper 16 verschweißt ist, der die sichere Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Alle abgebildeten Elektromagnetventile sind in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung geschlossen, wozu sich jeweils die oberhalb des Magnetankers 2 angeordnete Rückstellfeder 8 unmittelbar auf dem Ventilstößel 4 abstützt, der abschnittsweise innerhalb einer koaxialen Bohrung 1 des Magnetankers 2 aufgenommen ist. Mittels einer geeigneten elektronischen Analogregelung lässt sich jeweils die auf das Ventilgehäuse 14 aufzusteckende Ventilspule stromproportional ansteuern, womit die Voraussetzung für eine stufenlose Regelung des Ventildurchsatzes gegeben ist.
Um eine präzise Einjustierung der in den 1 bis 4 abgebildeten Elektromagnetventile zu gewährleisten, ist jeweils in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 eine Einstellhülse 3 fixiert, in welcher der Ventilstößel 4 abschnittsweise befestigt ist. Durch die Einstellhülse 3 ist eine besonders einfache, stufenlose Einstellung des Restluftspalts RLS gewährleistet.
Um unerwünschte magnetische Streuflüsse als auch das sogenannte magnetische Kleben des Magnetankers 2 am Magnetkern 5 zu verhindern, ist die Einstellhülse 3 aus einem den Magnetfluss nicht leitenden Werkstoff, insbesondere einem austentischen Stahl hergestellt.
Wie aus allen Figuren hervor geht, weist die Einstellhülse 3 an der dem Magnetkern 5 zugewandten Stirnfläche des Magnetankers 2 einen Überstand 6 auf, dessen axiale Erstreckung dem bei elektromagnetischer Erregung präzise einzuhaltenden Restluftspalt RLS zwischen dem Magnetanker 2 und dem Magnetkern 5 entspricht. Hierzu ist die Einstellhülse 3 abschnittsweise mittels einer Schiebepresspassung in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 beliebig einstellbar.
Auf gleiche Befestigungsweise ist der Ventilstößel 4 in der Einstellhülse 3 fixiert, wobei die Einpresstiefe des Ventilstößels 4 in der Einstellhülse 3 durch einen in der Einstellhülse 3 erforderlichen Einbauraum 7 für die Rückstellfeder 8 definiert ist.
Sowohl die zwischen der Einstellhülse 3 und dem Magnetanker 2 als auch die zwischen der Einstellhülse 3 und dem Ventilstößel 4 wirksame Reibkraft der Schiebepresspassung ist vom Betrag her mindestens so groß wie die beim Ventilschalten auf die Einstellhülse 3 und den Ventilstößel 4 einwirkenden mechanischen und hydraulischen Kräfte. In diesem Zusammenhang weist die Einstellhülse 3 zwei Halteabschnitte 9, 10 auf, wovon der erste Halteabschnitt 9 die Pressverbindung zwischen dem Außenmantel der Einstellhülse 3 und der Bohrung 1 umfasst, während der zweite Halteabschnitt 10 durch die Pressverbindung zwischen dem Innenmantel der Einstellhülse 3 und dem Ventilstößel 4 definiert ist.
Ferner geht aus sämtlichen Figuren hervor, dass im Anschluss an den ersten Halteabschnitt 9 im Bereich des zweiten Halteabschnitts 10 ein Ringraum 23 zwischen der Einstellhülse 3 und der Bohrung 1 im Magnetanker 2 vorgesehen ist, sodass eine im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Halteabschnitt 10 in der Einstellhülse 3 angeordnete Druckausgleichsbohrung 11 über den Ringraum 23 mit einem die Rückstellfeder 8 in der Einstellhülse 3 aufnehmenden Einbauraum 7 in hydraulisch druckausgleichender Verbindung steht. Weiterhin erlaubt der Ringraum 23 eine toleranzausgleichende radiale Aufweitung des zweiten Halteabschnitts 10, wodurch das Einpressen des Ventilstößels 4 in die Einstellhülse 3 begünstigt wird.
Weiterhin geht aus den 1 bis 4 hervor, dass die Einstellhülse 3 zumindest an einem Hülsenende mit einem Bund 12 versehen ist, der gemäß den 2 bis 4 entweder als Axialanschlag am Magnetkern 5 oder nach der 1 als Anker- sowie Stößelzentrierhilfe an der Innenwand des Ventilgehäuses 14 abschnittsweise anliegt, wozu die Einstellhülse 3 unterhalb des Magnetankers 2 mit dem Bund 12 hervor steht. Der Bund 12 hat über den Umfang verteilt mehrere Aussparungen, die einen ungehinderten Ausgleich des zwischen dem unter- und oberhalb des Bunds 12 im Ventilgehäuse 14 befindlichen Flüssigkeitsvolumens ermöglichen.
Durch die nicht magnetischen Eigenschaften der Einstellhülse 3 und des daran angebrachten Bunds 12 ergibt sich nach der 1 vorteilhaft eine nicht magnetische und damit reibungsminimierte Führung für den Ventilstößel 4 und den Magnetanker 2 im Ventilgehäuse 14. Da der Ventilstößel 4 unmittelbar in die nicht magnetische Einstellhülse 3 eingepresst ist, besteht folglich kein Kontakt zum magnetischen Werkstoff des Magnetankers 2, womit im Sinne einer magnetischen Entkoppelung der Ventilstößel 4 unabhängig vom gewählten Werkstoff keiner unerwünschten Magnetisierung ausgesetzt ist, welche die Ventilregelung nachteilig beeinflussen könnte.
Einzelne Unterschiede zwischen den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen sollen nachfolgend erläutert werden.
Wie bereits eingangs kurz erwähnt wurde, zeigt die 1 eine Verlängerung der Einstellhülse 3 unterhalb des Magnetankers 2, um über den am Ende der Verlängerung ausgebildeten Bund 12 eine präzise Führung des Magnetankers 2 mit dem Ventilstößel 4 in Richtung auf den Ventilsitz 19 im Ventilgehäuse 14 zu gewährleisten.
Von 1 abweichend zeigen die 2 und 4 zur präzisen Führung des Magnetankers 2 sowie des Ventilstößels 4 in Richtung auf den Ventilsitz 19 eine Verlängerung des Magnetankers 2 mit mehreren Führungsrippen 21, die sich an der Innenwand des Ventilgehäuses 14 abstützen.
Eine weitere Abwandlung zur präzisen Führung des Magnetankers 2 mit dem Ventilstößel 4 in Richtung auf den Ventilsitz 19 geht aus der 3 hervor, wonach unterhalb des Magnetankers 2 im Ventilgehäuse 14 eine nicht magnetische, mit Druckausgleichsöffnungen versehene Zentrierscheibe 22 fixiert ist, durch die sich der Ventilstößel 4 mit geringem Laufspiel hindurch erstreckt.
Bezüglich des Aufbaus der Ventilgehäuse 14 sei erwähnt, dass die in den 1 bis 3 abgebildeten Elektromagnetventilen über einen massiven Rohrkörper 16 verfügen, in dem der Ventilsitz 19 als separates Bauteil eingepresst ist. In den 1 bis 3 setzt sich das Ventilgehäuse 14 jeweils aus dem Rohrkörper 19 und der mit dem Rohrkörper 19 verschweißten Gehäusehülse 15 zusammen. Hiervon abweichend ist in der 4 der Rohrkörper 16 auf der von der Gehäusehülse 15 entgegengesetzten Stirnseite mit einer weiteren dünnwandigen, topfförmigen Gehäusehülse 17 verbunden, mit der Besonderheit, dass die weitere Gehäusehülse 17 einen radial umlaufenden Bund aufweist, der in einer Ausnehmung 18 am Rohrkörper 6 mittels eines geeigneten Werkzeugs plastisch verformt fixiert ist. Die weitere Gehäusehülse 17 besteht aus einem gehärteten, ferritischen Werkstoff, um alternativ zur Darstellung in den 1 bis 3 bei Wunsch oder Bedarf den Ventilsitz 19 im Tiefziehverfahren möglichst verschleißfrei unmittelbar am Boden der topfförmigen Gehäusehülse 1 ausführen zu können. Der im Ventilsitz 19 angeordnete Ventildurchlass 13 als auch der in der Wand der weiteren Gehäusehülse 17 angeordnete Durchlass 20 lassen sich sodann gemeinsam besonders kostengünstig im Stanz- bzw. Prägeverfahren herstellen.
Anhand der vorgestellten Konstruktionsmerkmalen ergibt sich somit ein Elektromagnetventil, dessen Restluftspalt RLS mittels der in der Bohrung 1 des Magnetankers 2 eingepressten Einstellhülse 3 einfach und präzise eingestellt werden kann, indem die Einstellhülse 3 lediglich bis zum Erreichen des gewünschten Überstands 6 an der Oberseite des Magnetankers 2 verschoben wird, wobei der Überstand 6 dem Maß des Restluftspalts RLS entspricht.
Um die bei der Fertigung der Rückstellfeder 8 auftretenden Toleranzen ausgleichen zu können, erfolgt ebenso einfach und präzise eine Einstellung des für die Rückstellfeder 8 erforderlichen Einbauraums 7, indem sich die Rückstellfeder 4 auf der Stirnseite des Ventilstößels 4 abstützt, während der Ventilstößel 4 bis zum Erreichen einer definierten Federlänge kontinuierlich in dem zweiten Halteabschnitt 10 der Einstellhülse 3 verschoben wird.
Bezugszeichenliste

1: Bohrung
2: Magnetanker
3: Einstellhülse
4: Ventilstößel
5: Magnetkern
6: Überstand
7: Einbauraum
8: Rückstellfeder
9: Halteabschnitt
10: Halteabschnitt
11: Druckausgleichsbohrung
12: Bund
13: Ventildurchlass
14: Ventilgehäuse
15: Gehäusehülse
16: Rohrkörper
17: Gehäusehülse
18: Ausnehmung
19: Ventilsitz
20: Durchlass
21: Führungsrippe
22: Zentrierscheibe
23: Ringraum

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 10219672 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilstößel, der einen Ventildurchlass im Ventilgehäuse zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilstößels vorgesehenen Magnetanker, der zur Aufnahme des Ventilstößels von einer Bohrung durchdrungen ist, sowie mit einer auf den Ventilstößel einwirkenden Rückstellfeder, deren vom Magnetanker abgewandtes Federende sich an einem Magnetkern im Ventilgehäuse abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (1) des Magnetankers (2) eine Einstellhülse (3) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) an der dem Magnetkern (5) zugewandten Stirnfläche des Magnetankers (2) einen Überstand (6) aufweist, dessen axiale Erstreckung dem Maß eines zur Begrenzung des Magnetankerhubs (HUB) erforderlichen Restluftspalts (RLS) zwischen dem Magnetanker (2) und dem Magnetkern (5) entspricht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) mittels einer Schiebepresspassung in der Bohrung (1) des Magnetankers (2) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (4) mittels einer Schiebepresspassung in der Einstellhülse (3) fixiert ist, wobei die Einpresstiefe des Ventilstößels (4) in der Einstellhülse (3) durch einen jeweils in der Einstellhülse (3) erforderlichen Einbauraum (7) der Rückstellfeder (8) definiert ist.
Elektromagnetventil nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die zwischen der Einstellhülse (3) und dem Magnetanker (2) als auch die zwischen der Einstellhülse (3) und dem Ventilstößel (4) wirksame Reibkraft in der Schiebepresspassung vom Betrag her mindestens so groß ist wie die beim Ventilschalten auf die Einstellhülse (3) und den Ventilstößel (4) einwirkenden mechanischen und hydraulischen Kräfte.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) zwei Halteabschnitte (9, 10) aufweist, wovon der erste Halteabschnitt (9) die Pressverbindung zwischen dem Außenmantel der Einstellhülse (3) und der Bohrung (1) sowie der zweite Halteabschnitt (10) die Pressverbindung zwischen dem Innenmantel der Einstellhülse (3) und dem Ventilstößel (4) umfasst.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den ersten Halteabschnitt (9) im Bereich des zweiten Halteabschnitts (10) ein Ringraum (23) zwischen der Einstellhülse (3) und dem Magnetanker (2) vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) im Übergangsbereich vom zweiten Halteabschnitt (10) zum ersten Halteabschnitt (9) von einer Druckausgleichsbohrung (11) durchdrungen ist, die den Ringraum (23) mit einem die Rückstellfeder (8) in der Einstellhülse (3) aufnehmenden Einbauraum (7) hydraulisch verbindet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) zumindest an einem Hülsenende mit einem Bund (12) versehen ist, der entweder als Axialanschlag am Magnetkern (5) oder als Ankerzentrierhilfe im Bereich zwischen dem Magnetanker (2) und dem Ventildurchlass (13) an der Innenwand des Ventilgehäuses (14) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (3) aus einem den Magnetfluss nicht leitenden Werkstoff, insbesondere einem austentischen Stahl hergestellt ist.