DE10321413A1

DE10321413A1 - Elektromagnetisch betätigbares Ventil

Info

Publication number: DE10321413A1
Application number: DE10321413A
Authority: DE
Inventors: Stefan Seitz; Andreas Schrade; Günther Schnalzger; Hubert HÜBER; Martin Kirschner; Ralph Appelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: US6976665B2; JP2004340382A; JP4778204B2; DE10321413B4; US20040227398A1

Abstract

Es wird ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (10, 60) für hydraulische Steuereinrichtungen in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, das als druckausgeglichenes Sitzventil in einer Bauweise aus einem hydraulischen Teil (11) mit Ventildom (19) und einem darauf aufsteckbaren elektrischen Teil (12) ausgebildet ist. Bei einem normal offenen Magnetventil ist der das Schließglied (39) tragende rohrförmige Stößel (34) in einer als Gleitlager ausgeführten ersten Lagerstelle (37) in Längsrichtung gesehen punktförmig gelagert, wobei ein die Dichtstelle bildender Lagerring (36) den hydraulischen Druckausgleich mit dem wirksamen Dichtdurchmesser des Schließglieds (39) bewirkt, der mit dem Ventilsitz (32) die zweite Lagerstelle (38) bildet. Mit dem Ventil (10, 60) lassen sich bei kostengünstiger Bauweise sehr kurze Schaltzeiten, insbesondere kleiner als 0,5 Millisekunden, erreichen.

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetisch betätigbarem Ventil nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon ein solches elektromagnetisch betätigbares Ventil aus der DE 195 36 619 A1 bekannt, das für hydraulische Steuerungen in schlupfgeregelten Bremsanlagen geeignet ist. Dieses Ventil ist für eine kostengünstige Massenfertigung mit einfachen Teilen vorgesehen, indem das Magnetventil ein hydraulisches Teil mit einem Ventildom aufweist, auf das außen das elektrische Teil des Ventils mit dem Elektromagneten aufgesteckt wird. Um es für hohe Drücke und schnelles Schalten auszubilden, ist das Ventil als druckausgeglichenes Sitzventil ausgeführt. Zum Druckausgleich ist bei diesem Magnetventil der das eigentliche Schließglied tragende Stößel hohl und mit einer durchgehenden Längsbohrung ausgebildet, in der ein Stift mit relativ engen Spalt und somit dicht geführt ist, wobei der Stiftdurchmesser und der wirksame Dichtdurchmesser am Schließglied gleich groß sind, um somit den Druckausgleich zu bewerkstelligen. Ferner ist der Stößel über einen langen axialen Bereich mit seiner Mantelfläche in einer Gehäusebohrung so geführt, dass ein Spalt für die Druckübertragung von einer Abströmöffnung in einen Druckraum des Ventildoms für den Druckausgleich des Sitzventils zur Verfügung steht. Obwohl dieses Ventil bereits günstig baut und kleine Schaltzeit ermöglicht, bewirken diese Abdichtungen nach dem Kolbenprinzip mit langen Kolben und Bohrungen und mit Dichtspalten bzw. Leckagespalten, dass deren Schaltzeiten technisch begrenzt sind und deshalb für manche Anwendungsfälle mit besonders kleinen Schaltzeiten ungeeignet sind. Auch ist dieses Ventil nur als normal offenes Magnetventil ausgebildet und ermöglicht keine normal geschlossene Ventilbauweise. Der gehäuseseitig abgestützte Stift im rohrförmigen, längsbeweglichen Stößel führt zudem zu einer aufwendigen Bauweise, die sich zudem für eine Kleinstbauweise von Ventilen weniger eignet.

Ferner ist aus der EP 0 720 551 B1 ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, das sich durch eine einfache Bauweise für eine kostengünstige Serienfertigung eignet und das sowohl als normal geschlossenes als auch als normal offenes Magnetventil in Sitzventilbauweise ausgeführt werden kann. Jedoch sind bei diesem Ventil unterschiedliche Flächenverhältnisse im hydraulischen Bereich vorhanden und damit ist dieses Ventil nicht druckausgeglichen; zudem weist es relativ lange Abdichtungen basierend auf dem Kolbenprinzip mit Leckagespalt zwischen Kolben und Bohrung auf, so dass auch diese Ventile hinsichtlich schaltbarem Druck und Schaltzeiten so begrenzt sind, dass sie besonders hohen Anforderungen nicht genügen. Dies gilt vor allem dann, wenn Schaltzeiten im Bereich von einer Millisekunde und darunter gefordert werden.

Weiterhin ist aus der DE 38 02 648 A1 ein elektromagnetisch betätigtes Ventil bekannt, das bei kompakter Bauweise als schnellschaltendes druckausgeglichenes Sitzventil ausgebildet ist. Bei dem in beiden Richtungen durchströmbaren Ventil bildet der Anker selbst das bewegliche Schließglied und ist dazu als Hülse ausgebildet, die auf einem gehäusefesten Führungsstift längsbeweglich angeordnet ist. Auch hier arbeitet der Führungsstift mit axial relativ langen Abdichtungen nach dem Kolbenprinzip oder es werden Abdichtungen mit O-Ring eingesetzt. Insbesondere der O-Ring bzw. eine Elastomerabdichtung führen durch ihre radiale Anpressung zu Reibung und damit zusammenhängend zu Problemen, die einer Verkürzung der Schaltzeit entgegenstehen. Auch weist dieses Ventil eine spezielle Bauform auf, die sich nicht aus großserienmäßig gefertigten Ventilen für Bremsanlagen mit Schlupfregelung herleiten lassen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sich bei ihm bei einfacher und kostengünstiger Bauweise die Schaltzeiten noch weiter senken lassen, so dass auch besonders hohe Anforderungen erfüllbar sind. Damit lassen sich schnellschaltende Ventile erreichen, deren Schaltzeiten unter einer Millisekunde, insbesondere unter 0,5 Millisekunden liegen, da hydraulische Gegenkräfte und die Dämpfung auf ein Minimum reduziert sind. Dabei können einfache Bauteile aus der bisherigen Serienfertigung sowie kostengünstige Sitzventile verwendet werden. Zudem lässt sich dabei ein normal offenes und ein normal geschlossenes Magnetventil darstellen. Auf diese Weise lassen sich die Ventile in einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung für Gaswechselventile im Ein- bzw. Auslassbereich von Kraftstoffmotoren verwenden, wobei durch die besonders kurzen Schaltzeiten auch hohe Motordrehzahlen beherrschbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Art Zweipunktlagerung nach Anspruch 2, so dass axial lang bauende Kolbenabdichtungen mit Leckölspalten ganz entfallen. Durch die radiale Lagerung der Schließgliedmittel an nur zwei Stellen, die möglichst weit auseinanderliegen, ergibt sich eine reibungsarme Gleitlagerung, die einerseits für einen ausreichenden Druckausgleich sorgt und andererseits sehr kurze Schaltzeiten erlaubt. Zudem erfordert die Zentrierung des Schließgliedes im Dichtsitz keinen zusätzlichen Aufwand. Zweckmäßig ist eine Ausbildung des Ventils nach Anspruch 3, wodurch sich die Herstellung und Gestaltung des Druckausgleichs gerade bei kleinbauenden Ventilen günstig erreichen lässt. Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Ventil gemäß Anspruch 4 mit relativ großem radialen Spiel im Gehäuse ausgeführt wird; damit kann ein störender Einfluss von Fluchtungs- und Winkelfehlern von Stößel oder Anker einfach vermieden werden. Auch wird eine hydraulische Dämpfung vermieden und eine einfache Bauweise begünstigt. Besonders günstig sind Ausführungen nach den Ansprüchen 5 und 6, wodurch sich trotz Fluchtungsfehler von Bauelementen bei einfacher Herstellung stets ein dichtes Ventil erreichen lässt. Eine besonders kostengünstige Herstellung ergibt sich nach Anspruch 7, wenn der Lagerring unmittelbar am Schließgliedmittel angeformt bzw. angeschliffen wird und somit ein zusätzliches Bauteil einspart. Ferner sind Ausführungen nach den Ansprüchen 8 bis 12 zweckmäßig, um eine einfache Serienherstellung zu begünstigen, indem eine Bauart wie bei Magnetventilen für schlupfgeregelte Bremsanlagen verwendet wird. Dabei lässt sich gemäß Anspruch 13 ein normal offenes Magnetventil darstellen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen 14 bis 17, aus der Beschreibung sowie der Zeichnung.

Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen Längsschnitt durch ein erstes elektromagnetisch betätigbares Ventil in vereinfachter Darstellung und in einer Ausführung als normal offenes Magnetventil, 2 einen Längsschnitt durch ein zweites elektromagnetisch betätigbares Ventil in einer Ausführungsform als normal geschlossenes Magnetventil.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil in vereinfachter Darstellung, das als schnellschaltendes Sitzventil in druckausgeglichener Bauweise und als normal offenes Magnetventil ausgebildet ist.
Dieses Ventil 10 besteht aus einem hydraulischen Teil 11 mit einem darauf aufgesteckten elektrischen Teil 12. Zu diesem Zweck weist das hydraulische Teil 11 ein Ventilgehäuse 13 auf, bei dem an einem rohrförmigen Ventileinsatz 14 an dessen entgegengesetzten Enden 15, 16 eine becherförmige, dünnwandige Kapsel 17 bzw. eine topfförmige Ventilhülse 18 dicht und fest befestigt sind. Ein Teil des Ventileinsatzes 14 bildet zusammen mit der Kapsel 17 auf diese Weise einen druckdichten Ventildom 19, in dein magnetisch wirksame Elemente wie Anker 21 und Magnetkern 22 aufgenommen sind. Dabei ist der Anker 21 längsbeweglich in der Kapsel 17 gelagert.
Auf diesen Ventildom 19 ist in an sich bekannter Weise der elektrische Teil 12 des Ventils 10 aufgesteckt. Dabei umgibt eine ringförmige Magnetspile 23 den Ventildom 19. Die Magnetspule 23 wird von einem glockenförmigen Magnetgehäuse 24 umschlossen, das einerseits an der Kapsel 17 angreift und das andererseits an einer Jochscheibe 25 anliegt, die einen magnetischen Kreis des elektrischen Teils 12 über den Ventileinsatz 14 schließt. Die Jochscheibe 25 kann dabei im Magnetgehäuse 24 fest eingebaut sein und am Ventileinsatz 14 eng anliegen, so dass sie mit dem elektrischen Teil 12 auf den Ventildom 19 aufsteckbar ist.
Der Ventileinsatz 14 weist ferner an seinem Außenumfang einen Ringflansch 26 auf mit dem das Ventil 10 in eine nicht näher dargestellte Stufenbohrung eines Ventilblocks einsetzbar und anschließend durch Verstemmen des Materials des insbesondere aus Leichtmetall bestehenden Ventilblocks dicht und fest befestigt werden kann, wie dies insbesondere aus der eingangs erwähnten EP 0 720 551 B1 hervorgeht, wo diese Befestigungsart bei Magnetventilen für schlupfgeregelte Bremsanlagen näher beschrieben ist.
Am unteren Ende 16 des Ventileinsatzes 14 ist die Ventilhülse 18 durch eine ringförmige Schweißstelle 27 dicht befestigt; in dieser Ventilhülse 18 sind bodenseitig eine Zuströmöffnung 28 sowie radial eine Abströmöffnung 29 angeordnet. Zwischen diesen Öffnungen 28, 29 ist im Inneren der Ventilhülse 18 ein ringförmiger Ventilkörper 31 dicht und fest eingepresst, der zentral einen kegeligen Ventilsitz 32 aufweist.
Der rohrförmige Ventileinsatz 14 weist eine durchgehende Längsbohrung 33 auf, in der ein rohrförmiger Stößel 34 angeordnet ist. Diese Längsbohrung 33 ist im Bereich des oberen Endes 15 abgesetzt und bildet dadurch eine relativ kurze Lagerbohrung 35 mit kleinerem Durchmesser, in welcher der Stößel 34 mit einem außen aufgesetzten Lagerring 36 in Längsrichtung gleitend geführt ist. Lagerbohrung 35 und Lagerring 36 erstrecken sich in axialer Richtung gesehen nur über einen sehr kurzen Bereich, so dass hier von einer Art punktförmigen Lagerstelle 37 gesprochen werden kann. Während diese erste Lagerstelle 37 am ankerseitigen Ende des rohrförmigen Stößels 34 ausgebildet ist, der den ganzen Ventileinsatz 14 in Längsrichtung durchdringt, liegt davon möglichst weit entfernt eine zweite Lagerstelle 38 für den Stößel 34. Zu diesem Zweck weist der Stößel 34 an seinem dem Ventilsitz 32 zugewandten Ende ein Schließglied 39 auf. Dieses Schließglied 39 hat eine kugelsegmentförmig ausgeführte Dichtfläche 41, die dem kegeligen Ventilsitz 32 gegenüberliegt und diesem zugeordnet ist, um so das zwischen Zuströmöffnung 28 und Abströmöffnung 29 geschaltete Sitzventil 42 zu bilden. Diese Dichtfläche 41 umschließt ringförmig eine zentrale Öffnung 43 eines Kanals 44, der den rohrförmigen Stößel 34 durchdringt und dessen beide Enden hydraulisch miteinander verbindet, so dass ein ungehinderter Druckausgleich über ihn stattfinden kann. Da der Hub des Stößels 34 relativ klein ist, verbleibt das Schließglied 39 stets innerhalb der Führung durch den kegeligen Ventilsitz 32 und bildet somit die zweite Lagerstelle 38.
Der wirksame Dichtdurchmesser des Schließglieds 39 in dem Ventilsitz 32 ist nun so aufgeführt, dass er im wesentlichen gleich groß ist wie der Außendurchmesser des Lagerrings 36, der mit der Lagerbohrung 35 ein Gleitlager bildet. Zusätzlich bildet der Lagerring 36 auch eine Dichtstelle, welche den mit der Abströmöffnung 29 verbundenen Raum 45 von dem Druckraum 46 in der Kapsel 17 trennt, in dem der Anker 21 aufgenommen ist. Dieser Druckraum 46 steht über eine Quernut 47 im Stößel 34 stets mit dem Kanal 44 in Verbindung. Durch diese Ausbildung der Lagerstellen 37, 38, die zugleich als Dichtstellen arbeiten, wird ein hydraulisch wirksames flächenmäßiges Gleichgewicht geschaffen, das eine nach beiden Seiten hin druckausgeglichene Ventilbauweise ergibt.
Um Fertigungstoleranzen bzw. Schrägstellungen- oder Achsfehler auszugleichen ist der auf dem Stößel 34 befestigte Lagerring 36 außen kugelsegmentförmig ausgebildet, so dass die Dichtstelle im wesentlichen linienförmig ausgebildet ist. Über diese linienförmige Dichtstelle der ersten Lagerstelle 37 kann sich ein begrenzter Leckölstrom aufbauen, der aber zum jeweils anderen, drucklosen Anschluss hin abbaubar ist.
Im Bereich der Ventilhülse 18 ist auf dem Stößel 34 nahe dem Schließglied 39 ein Stützring 48 aufgepresst. Eine den Stößel 34 umschließende Druckfeder 49 stützt sich einerseits an diesem Stützring 48 und andererseits am Ventilkörper 31 ab und hält so dass Sitzventil 32, 39 offen, so dass ein normal offenes Magnetventil vorliegt. Ferner ist der Stößel 34 mit seinem Außendurchmesser auf den Innendurchmesser der Längsbohrung 33 so abgestimmt, dass ein relativ großer Ringspalt 51 vorliegt; durch diesen Ringspalt 51 kann ein ungedämpfter Druckaufbau erreicht werden und es wird vermieden, dass bei Achsfehlern zwei Bauteile außerhalb der beiden Lagerstellen 37, 38 sich berühren und eine störende Reibung erzeugen. Der Stößel 34 wird von der Druckfeder 49 gegen den Anker 21 gedrückt, der sich seinerseits an der Kapsel 17 gehäusefest abstützt. Bei vorliegendem Ventil 10 der Bauart normal offen ist der Anker 21 vom Stößel 34 getrennt, so dass zwei verschiedene Bauteile vorliegen. Beide Bauteile 21, 34 zusammen werden als Schließgliedmittel 52 bezeichnet, die elektromagnetisch betätigbar sind.
Die Wirkungsweise des Ventils 10 wird wie folgt erläutert, wobei die grundsätzliche Funktion solcher Zwei-Wege-Sitzventile als an sich bekannt vorausgesetzt wird.
Das Ventil 10 ist als stromlos offenes Ventil ausgebildet, das zudem als druckausgeglichenes Sitzventil arbeitet. Ein zu steuernder Druckmittelstrom kann deshalb von der Zuströmöffnung 28 zur Abströmöffnung 29 fließen oder auch in umgekehrter Richtung das Sitzventil durchströmen. Eine hierbei eventuell auftretende Druckdifferenz beim Durchfluss zwischen Ventilsitz 32 und Schließglied 39 wirkt nicht nur auf die wirksame Dichtfläche 41, sondern auch auf die gleichgroße Gegendruckfläche an der ersten Lagerstelle 37. So kann sich der Druck von der Zulauföffnung 28 ungehindert über den Kanal 44 im Stößel 34 in dem Druckraum 46 aufbauen und von dort aus den Lagerring 36 von oben her beaufschlagen, während der Druck in der Abströmöffnung 29 ungehindert über den Ringspalt 51 sich ausdehnen und den Lagerring 36 von unten beaufschlagen kann. Infolge gleich großer hydraulisch wirksamer Flächen ist dabei der Stößel 34 hydraulisch druckausgeglichen. Abhängig von der Druckdifferenz kann dabei ein begrenzter Leckölstrom durch die Dichtstelle 37 zum niedrigeren Druckniveau entstehen, wobei jedoch dieser Leckölstrom den Druckausgleich nicht störend beeinflusst.
Soll das Ventil 10 geschlossen werden, so wird die Magnetspule 23 erregt und damit der Anker 21 bewegt und der an ihm anliegende Stößel 34 mechanisch nach unten ausgelenkt, wobei der Stößel 34 nur gegen die Kraft der Druckfeder 49 bewegt wird, bis seine Dichtfläche 41 auf dem Ventilsitz 32 dicht aufliegt. Infolge der punkförmigen Lagerstellen 37, 38 an denen keine großen Reibungswiderstände auftreten, werden dadurch besonders schnelle Hubbewegungen ermöglicht, da keine Abdichtungen nach dem Kolbenprinzip mit langen Leckspalten vorliegen und auch keine radialen, Reibung verursachenden Kräfte durch O-Ringe oder elastomere Dichtungen gegeben sind. Auf diese Weise lassen sich Schaltzeiten von weniger als einer Millisekunde, insbesondere weniger als 0,5 Millisekunden erreichen. Das Ventil 10 lässt sich deshalb besonders vorteilhaft bei elektrohydraulischen Ventil-Steuerungen von Gaswechselventilen im Ein- bzw. Auslassbereich von Kraftstoffmotoren einsetzen, wo hohe Motordrehzahlen sowie stark unterschiedliche Temperaturen zu berücksichtigen sind. Dabei arbeiten die Ventile nur mit Hüben von ca. 0,3 bis 0,6 min.
Wird das Ventil 10 durch Erregen der Magnetspule 23 geschaltet, so wird der Anker 21 durch den Magnetkern 22 nach unten gezogen und drückt über den Stößel 34 das Schließglied 39 gegen die Kraft der Druckfeder 49 dicht auf den Ventilsitz 32; das Sitzventil ist geschlossen. Sollte danach an der Abströmöffnung 29 hoher Druck anstehen, während die Zuströmöffnung 28 entlastet ist, so kann ein über den Lagerring 36 abströmender Leckölstrom in den Druckraum 46 gelangen und weiter über die Quernut 47 und den Kanal 44 zur Zuströmöffnung 28 abströmen. Entsprechend umgekehrt ist es, wenn bei geschlossenem Sitzventil Druck an der Zulauföffnung 28 ansteht und die Ablauföffnung 29 entlastet ist. In beiden Fällen bleiben die Schließgliedmittel 52 druckausgeglichen, so dass mit dem Ventil 10 hohe Drücke bei kurzen Schaltzeiten steuerbar sind.
Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites Ventil 60, das sich vom ersten Ventil nach 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Das zweite Ventil 60 hat prinzipiell den gleichen Aufbau aus einem hydraulischem Teil 11 und einem elektrischen Teil 12, ist jedoch als normal geschlossenes Ventil ausgebildet. Zu diesem Zweck weist das hydraulische Teil 11 ein anderes Ventilgehäuse 61 auf, bei dem an den entgegengesetzt liegenden Enden einer dünnwandigen Gehäusehülse 62 ein Polkern 63 sowie ein Ventilkörper 64 dicht befestigt sind. An dem hohlzylindrischen Ventilkörper 64 sind die Zuströmöffnung 28 und der Ventilsitz 32 ausgebildet, wobei er durch eine Verstemmung 65 dicht und fest mit der Gehäusehülse 62 verbunden ist. Infolge der dünnwandigen Gehäusehülse 62 ist zum Befestigen des hydraulischen Teils 11 in einem Ventilblock ein verstärkter Ringflansch 66 vorgesehen. Der Ventildom 19 wird nun von dem Polkern 63 und einem Teil der dünnwandigen Gehäusehülse 62 gebildet, auf den das elektrische Teil 12 aufgesteckt wird. Der Polkern 63 weist nun eine zentrische, zum Ventilkörper 64 hin offene Sacklochbohrung 67 auf, in welchem der Druckraum 46 ausgebildet ist und in dem nun eine Druckfeder 68 angeordnet wird.
Im Inneren des Ventilgehäuses 61 sind die Schließgliedmittel 69 längs beweglich angeordnet, wobei diese Schließgliedmittel 69 einstöckig ausgebildet sind und im wesentlichen den Anker 71 bilden. Der Anker 71 hat an seinem oberen Ende einen angeformten abgesetzten Bolzen 72 mit kleinerem Durchmesser der in die Sacklochbohrung 67 ragt und dort mit Hilfe der ersten Lagerstelle 37 eine Gleitlagerung und eine Dichtstelle bildet. Zur Bildung der ersten Lagerstelle 37 ist dabei der Lagerring 36 einstückig am Schließgliedmittel 69 angeformt; an dem abgesetzten Bolzen 72 ist an dessen Mantelfläche ein ringförmiger Wulst 74 angeschliffen, der im Querschnitt eine ballige Aussenkontour aufweist, um somit die Funktionen einer Gleitlagerung und einer Dichtstelle zu erfüllen. Diese einstückige Bauweise führt besonders bei größeren Stückzahlen zu einer kostengünstigen Lösung. Am entgegengesetzten Ende des Ankers 71 ist ein Schließglied 73 ausgebildet, das in entsprechender Weise mit dem Ventilsitz 32 zusammenarbeitet und zugleich die zweite Lagerstelle 38 bildet. Der Anker 71 ist vom Kanal 44 durchdrungen, so dass die Zuströmöffnung 28 über ihn mit dem Druckraum 46 hydraulisch verbinden ist. Die Abströmöffnung 29 ist nun in der dünnwandigen Gehäusehülse 62 selbst angeordnet.
Das zweite Ventil 60 ist somit in entsprechender Weise wie das erste Ventil 10 nach 1 so ausgebildet, dass das einstöckige Schließgliedmittel 69, nämlich der Anker 71, nur in zwei punktfömigen Lagerstellen 37 und 38 geführt wird. Zudem sind die Flächenverhältnisse am Schließglied 73 und in der Lagerstelle 37 so aufeinander abgestimmt, dass ein hydraulisch druckausgeglichenes Sitzventil entsteht. Der Anker 71 ist mit relativ großem Spalt zwischen seinem Außenumfang und der dünnwandigen Gehäusehülse 62 angeordnet, so dass keine störende Reibung bei einer Bewegung des Ankers entsteht. Die Wirkungsweise des zweiten Ventils 60 ist sinngemäß entsprechend derjenigen des ersten Ventils 10, mit dem Unterschied, dass es als normal geschlossenes Ventil ausgebildet ist.
Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsbeispielen Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann anstelle des in 1 gezeigten Lagerrings 36 auch ein kugelförmiges Bauelement verwendet werden, das auf den Stößel aufgepresst wird. Auch kann ein solcher Lagerring ganz entfallen, wenn dessen Führungsfläche unmittelbar auf dem beweglichen Teil, dem Stößel bzw. dem Anker aufgeschliffen wird. Ferner ist es möglich, die Bauelemente der ersten Lagerstelle auch kinematisch zu vertauschen und die Funktion des bisherigen Lagerrings im gehäusefesten Bauteil anzuordnen. Auch könnte es von Vorteil sein z.B. in dem Polkern nach 2 ein geeignetes eigenes Lager in den Polkern einzupressen. Auch sonstige Änderungen sind möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Das Ventil kann sowohl als Schaltventil als auch als Regelventil eingesetzt werden. Durch eine ungleich große hydraulische Auslegung der wirksamen Flächen, kann das Ventil geringfügig druckunterstützt öffnend oder schließend ausgelegt werden. Dadurch kann das Ventil in seiner Schaltgeschwindichkeit zusätzlich beeinflußt werden.

Claims

Elektromagnetisch betätigbares Ventil für eine hydraulische Steuereinrichtung für Kraftfahrzeuge, welches Ventil als Sitzventil in druckausgeglichener Bauweise ausgeführt ist, und bei dem ein hydraulischer Teil des Ventils ein Ventilgehäuse mit einem druckdichten Ventildom aufweist, in dem magnetisch wirksame Elemente wie Anker und Magnetkern aufgenommen sind, während im Ventilgehäuse eine Zuströmöffnung, eine Abströmöffnung sowie zwischen diesen ein gehäusefester Ventilsitz angeordnet sind, und mit einem elektrischen Teil des Ventils, welcher auf den Ventildom aufgesteckt ist und eine diesen umschließende elektrische Spule sowie ein magnetflußleitendes Spulengehäuse aufweist, und mit einem im Ventilgehäuse längs beweglich angeordneten Schließgliedmittel, das an seinem dem Ventilsitz zugewandten Ende ein Schließglied trägt, das zusammen mit dem Ventilsitz die Verbindung zwischen Zuström- und Abströmöffnung steuert, wobei das Schließgliedmittel einen in ihm verlaufenden Kanal aufweist, der bei geschlossenem Ventil von der Zuströmöffnung zu einem im Ventildom angeordneten Druckraum führt, der seinerseits eine druckmittelführende Verbindung zur Abströmöffnung aufweist und mit einer Feder, durch die das Schließgliedmittel in eine definierte Endstellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das axial bewegliche Schließgliedmittel (52, 69) im Abstand vom Schließglied (39, 73) eine in axialer Richtung gesehen punktförmige Lagerstelle (37) aufweist, die von einem Lagerring (36) gebildet wird, der den Druckraum (46) im Ventildom (19) von der Abströmöffnung (29) nach Art einer Dichtstelle (37) trennt, wobei sein wirksamer Dichtdurchmesser (36) für einen Druckausgleich des Sitzventils (32, 39) dem wirksamen Dichtdurchmesser des Sitzventils (32, 39) entspricht, dass der Lagerring (36) eine begrenzte Leckage zulässt, und dass der Kanal (44) im Schließgliedmittel (52, 69) einen hydraulischen Druckausgleich zwischen Zuströmöffnung (28) und Druckraum (46) ermöglicht.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließgliedmittel (52, 69) nach Art einer Zweipunkt-Lagerung eine zweite Lagerstelle (38) aufweist, die vom Schließglied (39, 73) zusammen mit dem Ventilsitz (32) gebildet wird.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abdichtende Lagerring (36) auf der Außenseite der Schließgliedmittel (52, 69) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließgliedmittel (52, 69) im Bereich zwischen der ersten (37) und der zweiten Lagerstelle (38) mit relativ großem radialen Spiel (51) im Ventilgehäuse (13, 61) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schließglied (39, 73) am Ende der Schließgliedmittel (52, 69) als ringförmiges Kugelsegment ausgebildet ist, welches eine zentralliegende Öffnung (43) des Kanals (44) umschließt und das insbesondere mit einem kegeligen Ventilsitz (32) zusammenarbeitet.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (36) der ersten Lagerstelle (37) eine kugelsegmentartige Form aufweist und in einer zylindrischen Bohrung (35) gleitend angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dichtstelle bildende Lagerring (36) einstückig (74) am Schließgliedmittel (69) angeformt ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (13) aus einem rohrförmigen Ventileinsatz (14), einer becherförmigen Kapsel (17) und einer topfförmigen Ventilhülse (18) besteht, wovon die beiden letzteren an entgegengesetzten Enden (15, 16) des Ventileinsatzes (14) fest und dicht befestigt sind und dass die Ventilhülse (18) im Inneren einen Ventilsitz (32) aufnimmt, der zwischen die Zuströmöffnung (28) und die Abströmöffnung (29) geschaltet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließgliedmittel (52) aus einem das Schließglied (39) tragenden Stößel (34) und aus einem davon getrennten Anker (21) bestehen.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (21) in der becherförmigen Kapsel (17) längs beweglich aufgenommen ist, während das dem Anker (21) zugewandte Ende des Stößels (34) mittels der ersten Lagerstelle (37) mit Lagerring (36) im rohrförmigen Ventileinsatz (14) gelagert ist, insbesondere in einer abgesetzten Lagerbohrung (35).
Ventil nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (34) hohl ausgebildet ist und einen zwischen seinen beiden Enden sich erstreckenden, durchgehenden Kanal (44) aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (34) den rohrförmigen Ventileinsatz (14) durchdringt und an seinem in die topfförmigen Ventilhülse (18) ragenden Ende das Schließglied (39) trägt.
Ventil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der topfförmigen Ventilhülse (18) die Druckfeder (49) angeordnet ist, die das Schließgliedmittel (52) für ein normal offenes Magnetventil in Richtung einer Endstellung belastet.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (61) aus einer Gehäusehülse (62), einem Polkern (63) und einem den Ventilsitz (64) aufweisenden Ventilkörper (64) besteht, wovon letztere an entgegengesetzten Enden der Gehäusehülse (62) fest und dicht befestigt sind und dass der Ventilkörper (64) die Zuströmöffnung (28) aufweist, während die Gehäusehülse (62) die Abströmöffnung (29) aufnimmt, und daß im Polkern (63) eine dem Ventildom (19) zugeordnete Sacklochbohrung (67) ausgebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließgliedmittel (69) als einteiliger Anker (71) ausgebildet sind, der im Inneren der Gehäusehülse (62) aufgenommen ist und der an seinem dem Ventilkörper (64) zugewandten Ende das Schließglied (73) trägt und an seinem entgegengesetzten Ende einen Bolzen (72) aufweist, der mit der Sacklochbohrung (67) des Polkerns (63) die erste Lagerstelle (37) bildet und den Druckraum (46) begrenzt.
Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (71) einen zwischen seinen beiden Enden sich erstreckenden, durchgehenden Kanal (74) aufweist.
Ventil nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Polkern (63) die den Anker (71) in eine Endstellung belastende Druckfeder (68) für ein normal geschlossenes Magnetventil angeordnet ist.
Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch seine Verwendung in elektro-hydraulischen Ventilsteuerungen von Gaswechselventilen im Ein- bzw. Auslaßbereich von Kraftstoffmotoren.