DE102021206310A1

DE102021206310A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102021206310A1
Application number: DE102021206310.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilstößel (4), der im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (7) ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (9) und einem Federelement (2), das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (9) in einer vom Ventilsitz (7) abgehobenen Stellung verharrt.Die Erfindung sieht vor, dass in Parallelausrichtung zum im Ventilsitz (7) vorgesehenen Ventildurchlass (14) wenigstens ein weiterer Ventildurchlass (15) im Boden (24) des Gehäusetopfs (13) vorgesehen ist, durch den unabhängig von der Stellung des Ventilstößels (4) ventileinlassseitig eine permanente Druckmittelbeaufschlagung innerhalb des Ventilgehäuses (1) hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Patentanmeldung DE 10 2020 206 644.2 ist bereits ein Elektromagnetventil beschrieben, mit einem Magnetanker zur Betätigung eines entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder bewegbaren Ventilstößels in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das in einem Gehäusetopf einen Ventilsitz mit einem Ventildurchlass aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des Ventilstößels verschlossen ist. Ein weiterer Ventildurchlass ist in der Mantelfläche des Gehäusetopfs vorgesehen. Durch den weiteren, in der Mantelfläche des Gehäusetopfs angeordneten Ventildurchlass ist unabhängig von der Stellung des Ventilstößels ventileinlassseitig eine permanente Druckmittelbeaufschlagung des Innenraums im Ventilgehäuse hergestellt. Zur Vermeidung von Schmutzeintrag in das Ventilgehäuse ist der weitere Ventildurchlass vom Gewebe eines Filterelements überdeckt.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass der weitere Ventildurchgang radial zur Längsachse des Gehäusetopfs in dessen Mantelfläche eingebracht werden muss und somit das Gewebe des Filterelement direkt und damit fokussiert in der Strömungszone des einlassseitig angeordneten weiteren Ventildurchgangs beaufschlagt wird.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannter Art zu schaffen, dessen weiterer Ventildurchgang verfahrenstechnisch möglichst einfach und präzise im Gehäusetopf eingebracht werden kann, wobei das Gewebe des Filterelements unter möglichst geringer Beanspruchung durchströmt werden soll.
Diese Aufgabe wird für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 das erfindungsgemäße Elektromagnetventil im Längsschnitt, dessen Gehäusetopf im Boden die weiteren, einlassseitigen Ventildurchlässe aufweist,
2 der optimierte Gehäusetopf in einer Perspektivansicht zur Verdeutlichung der im Boden ringförmig verteilt angeordneten weiteren Ventildurchlässe.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist einen in einem Ventilgehäuse 1 axial beweglich angeordnetes Ventilstößel 4 auf, der im Ventilgehäuse 1 einen Ventildurchlass 14 zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz 7 ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels 4 vorgesehenen Magnetanker 9 und einem Federelement 2, das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 9 in einer vom Ventilsitz 7 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 9 innerhalb einer austenitischen Verschlusskappe 12 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1, dem sog. Zentralgehäuse, vorzugsweise verschweißt ist, welches die Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Die domförmige Verschlusskappe 12 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling kostengünstig gefertigt ist, der zwecks magnetischer Eigenschaften ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Abbildungsgemäß münden in den unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordneten Gehäusetopf 13 wenigstens die Ventildurchlässe 14, 15 ein, wozu der auslassseitige Ventildurchlass 14 sich vom Ventilsitz 7 als vertikal verlaufende Zentralbohrung durch das Filterelement 16 fortsetzt, während der weitere, einlassseitige Ventildurchlass 15 neben der Zentralbohrung und somit parallel gerichtet zum Ventildurchlass 14, im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 angeordnet ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt infolge der Wirkung des Federelements 2 der Ventilstößel 4 gegenüber dem Ventilsitz 7 in einem den auslassseitigen Ventildurchlass 14 im Ventilsitz 7 freigebenden Abstand, wobei mittels eines im Filterboden 21 angeordneten Strömungskanals 22 das über das Ringfiltergewebe 23 in das Filterelement 16 eintretende Fluid über den weiteren, einlassseitigen Ventildurchlass 15 zum geöffneten Ventildurchlass 14 gelangt.
Erfindungsgemäß ist somit in Parallelausrichtung zum im Ventilsitz 7 vorgesehenen Ventildurchlass 14 wenigstens ein weiterer Ventildurchlass 15 unmittelbar im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 vorgesehen, durch den unabhängig von der Stellung des Ventilstößels 4 eine permanente Druckmittelbeaufschlagung innerhalb des Ventilgehäuses 1 hergestellt ist.
Wie aus der Perspektivansicht des Gehäusetopfs nach 2 hervorgeht, sind zur Optimierung einer möglichst widerstandsarmen Strömung weitere Ventildurchlässe 15 im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 vorgesehen, die in gleichmäßigen Abständen über den kreisförmigen Boden 24 des Gehäusetopfs 13 verteilt sind.
Der Gehäusetopf 13 besteht aus einem Dünnblech, sodass sich die weiteren Ventildurchlässe 15 in einem einzigen Fertigungsprozess sehr kostengünstig und präzise durch gleichzeitiges Stanzen von mehreren Löchern im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 herstellen lassen.
Ferner geht aus der 1 hervor, dass über den Gehäusetopf 13 von unten das topfförmige Filterelement 16 vollständig gestülpt ist, dessen Filterboden 21 am Boden 24 des Gehäusetopfs 13 anliegt, sodass der im Filterboden 21 vorgesehene Strömungskanal 22 auf einfache Weise mit dem weiteren, den Boden 24 des Gehäusetopfs 13 durchdringenden Ventildurchlass 15 strömungstechnisch verbunden ist. Dieser Strömungskanal 22 verbindet den weiteren, im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 integrierten Ventildurchlass 15 mit dem den Außenumfang des Gehäusetopf 13 umschließenden Ringfiltergewebe 23, das im Gehäuse des topfförmigen Filterelements 16 eingebettet ist.
Der Strömungskanal 22 ist ausgehend von der in 2 abgebildeten Anordnung der weiteren Ventildurchlässe 15, im Boden 24 des Gehäusetopfs 13 bevorzugt ringförmig im Filterboden 21 des Filterelements 16 ausgebildet, wobei der Strömungskanal 22 über eine in 1 abgebildete seitliche Ausnehmung 25 im Filterboden 21 strömungstechnisch mit dem Ringfiltergewebe 23 verbunden ist.
Ferner zeigt die 1, dass im Filterboden 21 ein Stufenkanal 6 mit einem Rückschlagventil 20 angeordnet ist, der in den Strömungskanal 22 einmündet, sodass unabhängig von der Stellung des Ventilstößels 4 differenzdruckabhängig über das Rückschlagventil 20 eine Verbindung zwischen dem seitlich am Ringfiltergewebe 23 des Filterelements 16 angeschlossenen Ventileinlass und dem unterhalb des Filterelements 16 ausgebildeten Ventilauslass eine direkte Fluidverbindung hergestellt werden kann.
Das Gehäuse des Filterelements 16 ist durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt, an dessen Filterboden 21 auslassseitig ein den Ventildurchlass 14 im Ventilsitz 7 und das Rückschlagventil 20 überdeckender Plattenfilter 19 fixiert ist.
Vorteilhaft ist der Ventilstößel 4 aus einem den Magnetfluss nichtleitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff hergestellt, wozu bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK) zur Anwendung gelangt, dessen dem Ventilsitz 7 zugewandter, innerhalb einer Buchse 11 angeordnete Abschnitt des Ventilstößels 4 einen Absatz 8 aufweist, an dem sich das Federelement 2 abstützt. Das Federelement 2 ist abbildungsgemäß innerhalb der Ringkammer 10 als integriertes Bestandteil der Buchse 11 zwischen dem Absatz 8 und einer am unteren Ende der Buchse 11 ausgebildeten Anschlag 5 eingespannt.
Zur Einstellung des Restluftspalts 18 ist im Ventilgehäuse 1 die axial verschiebbare Buchse 11 vorgesehen, die unmittelbar zwischen dem Ventilstößel 4 und dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, welche nach der Einstellung des Restluftspalts 18 reibschlüssig im Ventilgehäuse 1 ihre Endlage einnimmt.
Die 1 zeigt alle Einzelheiten zum Aufbau der Buchse 11, die eine an den Durchmesser des Ventilstößels 4 angepasste Bohrung aufweist, in welcher der Ventilstößel 4 und das Federelement 2 mit kleinem Radialspiel aufgenommen sind. Die Buchse 11 weist als homogener Bestandteil an ihrem dem Ventilsitz 7 zugewandten Endbereich den Anschlag 5 auf, um das mit dem Ventilstößel 4 zusammenwirkende Federelement 2 abstützen zu können. Am Umfang der Buchse 11 ist ein durchgängiger Längsschlitz 3 vorgesehen, der einen ungehinderten hydraulischen Druckausgleich innerhalb des Elektromagnetventils zu ermöglichen, wobei in Abhängigkeit der Gestaltung des Längsschlitzes 3 die erforderliche Einpress- und Verschiebekraft innerhalb des Ventilgehäuses 1 beeinflussbar ist. Eine Beeinträchtigung der Magnetkraft während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 9 wird durch den Verlauf des Längsschlitzes 3 in Richtung der Ventilsymmetrieachse und damit parallel zu den aus der Erregung einer Ventilspule erzeugbaren Magnetfeldlinien, vermieden. Durch die gewählte Ausbildung des Längsschlitzes 3 wird beim Schalten des Ventils ein ungehinderter Volumenausgleich beiderseits der Buchse 11 möglich, ohne das Erfordernis im Bereich des Ventilstößels 4 Ausgleichnuten vorzusehen.
Die Buchse 11 besteht ebenso wie das Ventilgehäuse 1 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material, sodass die Buchse 11 die Funktion des Magnetkerns bzw. Magnetpols übernimmt. Folglich weist ein dem Magnetanker 9 zugewandtes Ende der Buchse 11 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 einen Überstand 17 auf, zwischen dem und dem Magnetanker 9 der Restluftspalt 18 ausgebildet ist.
Bevorzugt ist die Buchse 11 aufgrund der gewählten Geometrie besonders einfach durch eine zerspanungsfreie Verformung hergestellt. Da die Buchse 11 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material hergestellt ist, eignet sich hierfür die Verwendung von Flach- oder Bandstahl, der durch plastische Verformung zur Form der Buchse 11 gerollt wird, wobei die Ausgangslänge des zu rollenden Flach- oder Bandstahls und ein maßhaltig zu rollender Durchmesser die lichte Weite des Längsschlitzes 3 bestimmt.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Längsschlitz
4: Ventilstößel
5: Anschlag
6: Stufenkanal
7: Ventilsitz
8: Absatz
9: Magnetanker
10: Ringkammer
11: Buchse
12: Verschlusskappe
13: Gehäusetopf
14: Ventildurchlass
15: Ventildurchlass
16: Filterelement
17: Überstand
18: Restluftspalt
19: Plattenfilter
20: Rückschlagventil
21: Filterboden
22: Strömungskanal
23: Ringfiltergewebe
24: Boden
25: Ausnehmung

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 102020206644 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem rohrförmigen, den Magnetfluss leitenden Ventilgehäuse, in dem ein bevorzugt als Ventilstößel ausgeführtes Ventilschließglied axial beweglich angeordnet ist, sodass der Ventilstößel in einem Ventilsitz einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels in einer Verschlusskappe aufgenommenen Magnetanker, der von einem Federelement beaufschlagt ist, mit einem am rohrförmigen Ventilgehäuse angebrachten Gehäusetopf zur Aufnahme des den Ventildurchlass aufweisenden Ventilsitzes, dadurch gekennzeichnet, dass in Parallelausrichtung zum im Ventilsitz (7) vorgesehenen Ventildurchlass (14) wenigstens ein weiterer Ventildurchlass (15) im Boden (24) des Gehäusetopfs (13) vorgesehen ist, durch den unabhängig von der Stellung des Ventilstößels (4) eine permanente Druckmittelbeaufschlagung des Innenraums des Ventilgehäuses (1) hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Ventildurchlässe (15) im Boden (24) des Gehäusetopfs (13) vorgesehen sind, die in gleichmäßigen Abständen über den kreisförmigen Boden (24) des Gehäusetopfs (13) verteilt sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (13) aus einem Dünnblech besteht, das zur Herstellung des weiteren Ventildurchlasses (15) im Boden (24) ein gestanztes Loch aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Ventildurchlässe (15) in einem einzigen Fertigungsprozess durch gleichzeitiges Stanzen von mehreren Löchern im Boden (24) des Gehäusetopfs (13) hergestellt sind.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Gehäusetopf (13) ein topfförmiger Filterelement (16) gestülpt ist, dessen Filterboden (21) am Boden (24) des Gehäusetopfs (13) anliegt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Filterboden (21) wenigstens ein Strömungskanal (22) vorgesehen ist, der mit dem weiteren, den Boden (24) des Gehäusetopfs (13) durchdringenden Ventildurchlass (15) strömungstechnisch verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Strömungskanal (22) der weitere Ventildurchlass (15) mit einem den Außenumfang des Gehäusetopf (13) umschließenden Ringfiltergewebe (23) fluidisch verbunden ist, das im Gehäuse des topfförmigen Filterelements (16) eingebettet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (22) im Wesentlichen ringförmig im Filterboden (21) des Filterelements (16) ausgebildet ist, der über eine seitliche Ausnehmung (25) im Filterboden (21) strömungstechnisch mit dem Ringfiltergewebe (23) verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Filterboden (21) ein Stufenkanal (6) mit einem Rückschlagventil (20) angeordnet ist, der in den Strömungskanal (22) einmündet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Filterelements (16) in Verbindung mit dem Strömungskanal (22) durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt ist, an dessen Filterboden (21) ein den Ventildurchlass (14) im Ventilsitz (7) überdeckender Plattenfilter (19) fixiert ist.