DE102004050221A1

DE102004050221A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für Bremskraftanlagen in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102004050221A1
Application number: DE102004050221A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kawa; Harald Speer; Klaus Heyer; Florian Richter; Dietmar Kratzer; Bernd Kellner; Elmar Vier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20060081803A1; FR2878929A1; CN1760575A

Abstract

Ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (10), insbesondere für Bremskraftanlagen in Kraftfahrzeugen, weist ein Ventilgehäuse (11) auf. In dem Ventilgehäuse (11) ist ein Stößelelement (15) axial verschiebbar angeordnet, das mit einem Ventilkörper (32) zusammenwirkt und einen Dichtsitz an einer Dichtfläche (34) ausbildet. Das Ventilgehäuse (11) weist mehrere radial verlaufende Auslassbohrungen (47) für ein Druckmittel auf, welche von einem Filterelement (50) überdeckt sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Auslassbohrungen (47) ergibt sich ein Strömungsweg (60) für das Druckmittel, welches den Durchflusswiderstand durch das Ventil (10) verringert und somit die Ventileigenschaften verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere für Bremskraftanlagen in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Ventil ist bereits bekannt, und weist einen Ventilkörper auf, der in ein Ventilgehäuse eingepresst ist. Zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilgehäuse verlaufen in Längsrichtung des Ventils vorzugsweise mehrere Längsnuten, welche in radial nach außen ragende Auslassbohrungen münden, die von einem die Auslassbohrungen umgreifenden Filterelement abgedeckt sind. Ein Druckmittel durchströmt das Ventil bzw. den Ventilkörper bei vom Ventilsitz abgehobenem Ventilschließglied zunächst im Wesentlichen in der Längsachse des Ventils, und wird nach dem Passieren des Sitzes zunächst um 180° umgelenkt, um in die erwähnten Längsnuten zu gelangen. Anschließend wird das Druckmittel um weitere 90° umgelenkt, damit es nach dem Passieren der Auslassbohrungen und des Filterelements das Ventil verlassen kann. Infolge der mehrmaligen Umlenkbewegungen des Druckmittels ergeben sich relativ hohe Strömungswiderstände, die die Funktion bzw. die Ventileigenschaften des Ventils negativ beeinflussen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil, insbesondere für Bremskraftanlagen in Kraftfahrzeugen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass dessen Ventileigenschaften verbessert und dessen Drosselverluste verringert werden. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass ein Druckmittel nach dem Passieren des Dichtsitzes am Ventilkörper lediglich einmalig um 90° aus seiner Strömungsrichtung umgelenkt werden muss, um in die Auslassbohrungen zu gelangen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventils sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ventilgehäuse an seinem Außenumfang einen im Bereich der Auslassbohrungen durchmesserreduzierten Abschnitt aufweist, welcher von dem Filterelement umfasst ist. Damit wird es ermöglicht, dass das Druckmittel nach dem Durchströmen der Auslassbohrungen sich über einen größeren Bereich des Filterelements verteilt, was insbesondere bei hohen Viskositäten des Druckmittels, wie sie bei tiefen Temperaturen vorkommen, zu einem verringerten Strömungswiderstand und somit zu verbesserten Ventileigenschaften führt. Um eine sichere und druckdichte Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Ventilgehäuse zu ermöglichen ist es in einer bevorzugten Ausführungsform ferner vorgesehen, dass das Filterelement mit einem Montagesteg ausgestattet ist, der in eine am Ventilgehäuse ausgebildete, umlaufende Ringnut eingreift und mit dieser in axialer Richtung verpreßbar ist.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen: 1 ein erfindungsgemäßes elektromagnetisch betätigbares Ventil in einem Längsschnitt und
2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der 1 dargestellte elektromagnetisch betätigbare Ventil 10 findet insbesondere in Bremskraftanlagen in Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Anti-Blockier-Systemen oder ESP-Systemen Verwendung. Es weist ein Ventilgehäuse 11 auf, in dem mittig eine Durchgangsbohrung 12 ausgebildet ist. In der Durchgangsbohrung 12 ist ein vier Längsstege 14 aufweisendes Stößelelement 15 mit geringem radialen Spiel längsverschieblich geführt, das an seiner einen Stirnseite einen Fortsatz 16 mit einem halbkugelförmig ausgebildeten Ventilschließelement 17 aufweist.
Auf der dem Fortsatz 16 gegenüberliegenden Seite des Stößelelements 15 wirkt das Stößelelement 15 mit einem Anker 18 zusammen, der an der einen Stirnseite 19 des Stößelelements 15 anliegt. Der Anker 18 ist von einer Kapsel 21 mit geringem radialen Spiel umgeben, in welcher der Anker 18 um einen kleinen Wegbetrag axial verschiebbar ist. Die Kapsel 21 ist mit dem Ventilgehäuse 11 umfangsseitig mittels einer Schweißverbindung 22 fluiddicht verbunden.
Der Bereich des Ankers 18 und teilweise auch der Bereich des Stößelelements 15 ist von einem elektrisch bestrombaren Spu lenelement 25 umgeben. Das Spulenelement 25 weist ein Flussleitelement 26 sowie einen Spulenkörper 27 auf, dessen elektrische Anschlüsse 28 und 29 der Bestromung des Spulenelements 25 dienen.
Unterhalb des Spulenelements 25 und des Flussleitelements 26 hat das Ventilgehäuse 11 einen umlaufenden Montageflansch 31. Der Montageflansch 31 befindet sich dabei etwa in Höhe des Fortsatzes 16 des Stößelelements 15. Auf der dem Fortsatz 16 zugewandten Seite des Stößelelements 15 ist in die Durchgangsbohrung 12 ein Ventilkörper 32 eingepresst. Der Ventilkörper 32 weist im Ausführungsbeispiel eine mehrfach abgestufte Stufenbohrung 33 auf. Auf der dem Fortsatz 16 zugewandten Seite ist die Stufenbohrung 33 kegelförmig erweitert und bildet an einer Kegelmantelfläche 34 zusammen mit dem Ventilschließelement 17 einen Dichtsitz aus. Der Fortsatz 16 des Stößelelements 15 ist von einer Druckfeder 36 umfasst, welche sich zwischen den einander zugewandten Stirnseiten 37 des Ventilkörpers 32 und den Stegen 16 des Stößelelements 15 abstützt und das Stößelelement 15 mit seinem Ventilschließelement 17 vom Dichtsitz bzw. der Kegelmantelfläche 34 wegdrückt.
In die Stufenbohrung 33 des Ventilkörpers 32 ist auf der dem Stößelelement 15 abgewandten Seite ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Ventilanschlusselement 40 eingepresst. Das Ventilanschlusselement 40 weist eine mit der Stufenbohrung 33 des Ventilkörpers 32 kommunizierende Durchgangsbohrung 41 auf. Die Durchgangsbohrung 41 ist mit einem nicht dargestellten Zulaufkanal verbunden. Ferner weist das Ventilanschlusselement 40 ein integriertes Rückschlagventil 44 mit einem kegelförmigen Ventilkörper 45 auf.
Zumindest nahezu in einer Höhe mit der Stirnseite 37 des Ventilkörpers 32 sind im Ventilgehäuse 11 mehrere, im Aus führungsbeispiel sechs, um jeweils 60° zueinander versetzt angeordnete Quer- bzw. Auslassbohrungen 47 ausgebildet (2). Die im Bereich des Fortsatzes 16 des Stößelelements 15 angeordneten Auslassbohrungen 47 reichen bis in eine Höhe knapp unterhalb der Stirnfläche 48 des Montageflansches 31 heran. In dem Montageflansch 31 ist in der Stirnfläche 48 eine Ringnut 49 ausgebildet. Die Ringnut 49 dient der Befestigung eines Filterelementes 50, welches die Auslassbohrungen 47 abdeckt. Ferner weist das Ventilgehäuse 11 am Außenumfang im Bereich der Auslassbohrungen 47 einen im Außendurchmesser reduzierten Abschnitt 52 auf, der sich noch eine gewisse Wegstrecke in Richtung des Ventilanschlusselements 40 erstreckt. An den Abschnitt 52 schließt sich über eine Schräge 53 ein im Durchmesser dem Innendurchmesser des Filterelements 50 angepasster weiterer Abschnitt 54 an, der bis an das Ventilanschlusselement 40 heranreicht. Das Filterelement 50 weist an seinen Stirnseiten jeweils einen ringförmig umlaufenden, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Befestigungssteg 56 bzw. 58 auf. Der eine, der Ringnut 49 zugeordnete Befestigungssteg 56 ragt in die Ringnut 49 des Montageflansches 31 hinein, und ist mit diesem in axialer Richtung verstemmt. Der andere, dem Ventilanschlusselement 40 zugewandte Befestigungssteg 58 umfasst das Ventilanschlusselement 40 radial an einem Befestigungsabschnitt 57. Das Filterelement 50 überdeckt somit die beiden Abschnitte 52 und 54 des Ventilgehäuses 11, wobei der Abschnitt 54 der (zentrischen) Führung und Abstützung des Filterelementes 50 am Ventilgehäuse 11 dient. Zwischen dem Filterelement 50 und dem im Durchmesser reduzierten Abschnitt 52 ist ein ringförmig umlaufender Raum 59 ausgebildet.
Das soweit beschriebene Ventil 10 ist in einen nicht näher dargestellten Ventilblock einsetzbar, wobei der Montageflansch 31 der Befestigung des Ventils 10 am Ventilblock dient. In dem Ventilblock sind Zuström- bzw. Abströmkanäle ausgebildet, welche mit dem Zulaufkanal 42 bzw. den Auslassbohrungen 47 kommunizieren.
Bei unbestromten Ventil 10 hebt die Druckfeder 36 das Stößelelement 15 bzw. das Ventilschließelement 17 vom Dichtsitz an der Kante 34 ab. Je nach Bestromung des Spulenements 25 wird über den Anker 18 auf das Stößelelement 15 eine Schließkraft entgegen der Kraft der Druckfeder 36 erzeugt, welche das Stößelelement 15 mit dem Ventilschließelement 17 in Richtung der Kegelmantelfläche 34 des Ventilkörpers 33 drückt. Über die Bestromung des Spulenelements 25 lässt sich somit der Durchfluss durch das Ventil 10 beeinflussen. Bei dem in der 1 dargestellten Zustand ist das Spulenelement 25 nicht bestromt, d.h. das Ventil ist offen. Der in der 1 punktiert eingezeichnete Strömungsweg 60 des Druckmittels verläuft daher durch den Zulaufkanal 42 und die Durchgangsbohrung 41 über die Kante 34 in Richtung zu einer der Auslassbohrungen 47. Man erkennt hierbei, dass das Druckmittel nach Passieren der Kante 34 in Bezug auf die Ventillängsachse lediglich einmal um ca. 90° aus seiner ursprünglichen Strömungsrichtung in Richtung der Auslassbohrung 47 umgelenkt wird. Weiterhin erkennt man, dass sich das Druckmittel nach Passieren der Auslassbohrung 47 über den gesamten Abschnitt 52 des Ventilgehäuses 11 verteilen kann, da in diesem Bereich der Raum 59 ausgebildet ist, welcher durch den Abstand zwischen dem Ventilgehäuse 11 und dem Filterelement 50 gebildet ist. Dieser erweiterte Raum 59 ist insbesondere bei tiefen Temperaturen bzw. hochviskosem Druckmittel erwünscht, da er den Durchflusswiderstand des Druckmittels am Filterelement 50 herabsetzt bzw. eine größere Durchgangsfläche am Filterelement 50 für das Druckmittel ausnützt.
Das soweit beschriebene erfindungsgemäße Ventil 10 kann auf verschiedene Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert wer den, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere möglich und denkbar, eine andere Anzahl von Auslassbohrungen 47 vorzusehen, welche auch nicht gleichmäßig zueinander angeordnet sein müssen bzw. unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, oder unter anderen Winkeln als die im Strömungsweg 60 dargestellten 90° Winkel zur Längsachse angebracht sein können.

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Ventil (10), insbesondere für Bremskraftanlagen in Kraftfahrzeugen, mit einem Ventilgehäuse (11), in dem ein Ventilkörper (32) mit einer Durchlassbohrung (33) für ein Druckmittel angeordnet ist, wobei die Durchlassbohrung (33) an einer Dichtfläche (34) mit einem von einem Anker (18) betätigbaren Stößelelement (15) zur Bildung eines Dichtsitzes zusammenwirkt, wobei das Stößelelement (15) mit einer Druckfeder (36) gekoppelt ist, deren Federkraft entgegen der Magnetkraft des Ankers (18) wirkt, und mit wenigstens einer im Ventilgehäuse (11) ausgebildeten, radial angeordneten Auslassbohrung (47) für das Druckmittel, wobei die wenigstens eine Auslassbohrung (47) mit einem am Ventilgehäuse (11) an seinem Außenumfang angeordneten Filterelement (50) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Auslassbohrung (47) auf der dem Stößelelement (15) zugewandten Seite im Bereich des Stößelelements (15) befindet, so dass das Druckmittel auf seinem Strömungsweg nach Durchströmen des Ventilkörpers (32) und Überschreiten der Dichtfläche (34) zum Eintritt in die wenigstens eine Auslassbohrung (47) in Bezug auf die Ventillängsachse lediglich einmalig umgelenkt wird.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (32) in eine Längsbohrung (12) des Ventilgehäuses (11) eingepresst ist und dass sich in Höhe der dem Stößelelement (15) zugewandten Stinseite (37) des Ventilelements (32) die wenigstens eine Auslassbohrung (47) im Ventilgehäuse (11) anschließt.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (11) im Bereich der wenigstens einen Auslassbohrung (47) einen im Außendurchmesser reduzierten Abschnitt (52) aufweist, der sich über den Bereich der wenigstens einen Auslassbohrung (47) hinaus erstreckt, und dass dieser Abschnitt (52) vom Filterelement (50) überdeckt ist, wobei zwischen dem Abschnitt (52) und dem Filterelement (50) ein ringförmiger Freiraum (59) gebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (11) einen umlaufenden Flansch (31) aufweist, der sich auf der dem Stößelelement (15) zugewandten Seite oberhalb der wenigstens einen Auslassbohrung (47) erstreckt, dass der Flansch (31) an einer dem Filterelement (50) zugewandten Stirnfläche (48) eine umlaufende Ringnut (49) aufweist, und dass das Filterelement (50) einen umlaufenden Montagesteg (56) aufweist, der mit der Ringnut (49) verbindbar ist.
Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den im Außendurchmesser reduzierten Abschnitt (52) am Ventilgehäuse (11) auf der der wenigstens einen Auslassbohrung (47) abgewandten Seite ein Abschnitt (54) anschließt, der zur Führung und Abstützung des Filterelements (50) einen dem Innendurchmesser des Filterelements (50) in diesem Bereich angepassten, vergrößerten Durchmesser aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auslassbohrungen (47) vorgesehen sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.