DE19928748A1

DE19928748A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Schlupfregelung

Info

Publication number: DE19928748A1
Application number: DE19928748A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, das einen von einem Ventilgehäuse (10) umschlossenen Magnetanker (1) aufweist, der in Abhängigkeit einer strombeaufschlagbaren, am Ventilgehäuse (10) angebrachten Magnetspule (8) eine Hubbewegung vollzieht, so daß ein am Magnetanker (1) angebrachter und in einem Magnetkern (9) geführter Ventilstößel (2) mit seinem ventilschließglied (7) auf einen in einem Ventilgehäuse (10) befestigten Ventilsitz (5) einwirkt, wobei der Magnetanker (1), der Magnetkern (9) und das Ventilgehäuse (10) aus Kaltschlagteilen bestehen, wobei der Ventilsitz (5) vorzugsweise durch eine auf den Magnetanker (1) gerichtete Stirnfläche eines Ringteils gebildet ist und der Ventilstößel (2) mit einem Bund versehen ist, der als Ventilschließglied (7) auf die Stirnfläche des Ringteils gerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Schlupfregelung, nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Derartige konventionelle, hinreichend bekannte Ventile zur Durch flußsteuerung von Fluiden bei schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlagen finden vielfältige praktische Verwendung.

Aus der DE 41 35 232 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil für eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage bekannt, beste hend aus einem Ventilstößel aufnehmenden Ventilsitz, wobei der Ventilstößel über einen Elektromagneten erregbar und in einem Ventilgehäuse axial beweglich geführt ist sowie mit einem zwi schen dem Ventilstößel und dem Ventilsitz steuerbar angeordneten, ringförmigen Strömungsquerschnitt, der mit den das Ventilgehäuse durchdringenden Druckmittelkanälen in Verbindung steht. Zur bes seren Dosierung des Druckmittelstroms und zur Geräuschreduzierung während der Ventilbetätigung weist das Elektromagnetventil eine Proportionalcharakteristik auf, die durch die spezielle Gestal tung des Ventilschließgliedes mittels einer Steuerkerbe beim Eintauchen in einen zwischen dem Ventilsitz und einem Ringteil befindlichen Dämpfungsraum verbessert werden soll. Zur Steuerung sämtlicher Bremskreise sind auf vorteilhafte Weise mehrere Venti le in einem Ventilblockgehäuse zusammengefaßt, so daß auf ratio nelle, kostengünstige Weise eine platzsparende Positionierung jedes Elektromagnetventils gegeben ist.

Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei der bekannten Ventilausfüh rung der relativ große Fertigungsaufwand, der sowohl zur Her stellung des Elektromagnetventils als auch für das blockförmige Ventilgehäuse erforderlich ist.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Umgehung der vorgenannten Nachteile sowie bei gleichzeiti ger Gewährleistung der Funktionssicherheit und Einhaltung eines relativ einfachen Aufbaus eine maßgebliche Reduzierung des Her stellaufwandes erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 12 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zu sammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen gemäß den Fig. 1 bis 3 näher dargestellt und erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein in der elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung geöffnetes Elektromagnetventil, dessen Ventilträger 6 vorzugsweise zur Aufnahme weiterer Elek tromagnetventile in Ventilblockbauweise hergestellt ist. Im einzelnen ist in Fig. 1 ein im Ventilträger 6 verstemmtes Ven tilgehäuse 10 dargestellt, das im Bereich der Verstemmstelle eine kegelstumpfförmige Verjüngung aufweist. Angepaßt an die Kontur des Kegelstumpfs weist die benachbarte Stirnfläche des Ventilträgers 6 eine trichterförmige Einsenkung auf. In der abbildungsgemäßen stromlos offenen Schaltposition des Elektro magnetventils ist der Magnetanker 1 gegenüber dem Magnetkern 9 zur Einhaltung eines definierten Luftspalts mittels einer Druck feder 12 auf Abstand gehalten. Diese Druckfeder 12 ist vom an kerseitigen Ventilstößel 2 durchdrungen und somit gleichzeitig gegen ein Ausknicken einzelner Federwindungen geschützt. Der dem Magnetanker 1 abgewandte Bereich des Ventilstößels 2 erstreckt sich koaxial hindurch den Magnetkern 9 bis in einen zwischen ei ner Einstellbuchse 4 und einem Ventilsitz 5 gelegenen Druckraum 15. Unterhalb sowie oberhalb des Druckraumes 15 gelegen, befin den sich die miteinander zu verbindenden Kanalanschlüsse des das Ventilgehäuse 10 durchdringenden Druckmittelkanals 13. Unterhalb der Einstellbuchse 4 befindet sich in konzentrischer Ausrichtung ein Ringteil, das einerseits die Funktion des Ventilsitzes 7, andererseits auch eine Drossel- und Zentrierfunktion für den Ventilstößel 2 inne hat, der hierzu mit seinem Endzapfen in das Ringteil eintaucht, das jeweils nach Hublage des Ventilstößels 2 wenigstens eine am Endzapfen angebrachte kerbenförmigen Aus nehmung 3 in der Funktion einer Drosselkerbe überdeckt. Die besondere, hülsenähnliche Gestaltung des Ventilsitzes 7 sorgt einerseits für die Einhaltung eines kleintolerierten Radial spiels des Ventilstößels 2, andererseits übernimmt der abbil dungsgemäße asymmetrische Ventilöffnungsquerschnitt eine varia ble Blendenfunktion. Die Ausnehmung 3 erstreckt sich demnach entfernt vom Magnetanker 1 am Ventilstößel 2 in Längsrichtung auf den Ventilsitz 5 mit definierter Länge, Breite und Tiefe. Der Ventilsitz 5 ist durch eine auf den Magnetanker 1 trichter förmig gerichtete Stirnfläche des Ringteils gebildet und der Ventilstößel 2 weist im Bereich des Druckraums 15 einen Bund mit einer kegelförmigen Anfasung auf, der als Ventilschließglied 7 auf die Stirnfläche des Ringteils gerichtet ist. Hierbei ist in der Ventiloffen- als auch Ventilschließstellung der die Aus nehmung 3 aufweisende Abschnitt des Ventilstößel 2 in das Ring teil eingetaucht und dort zentriert. In der elektromagnetisch nicht erregten Offenstellung des Ventils beträgt der Durchlaß querschnitt in der Ausnehmung 3 ein Maximum und ist bei elektro magnetischer Erregung des Ventils bis zum Anliegen des Bundes am Ringteil stetig verkleinerbar. Ferner ist das Elektromagnetven til mit einer Proportionalventilcharakteristik versehen, wozu der auf der Höhe des Ventilgehäuses 10 gelegene Wandungsbereich örtlich verjüngt ist. Weiterhin befindet sich innerhalb des Ventilgehäuses 10 ein Druckausgleichskanal 11, der unabhängig von der Ventilschaltstellung eine permanente Druckmittelverbin dung zwischen den sich beiderseits des Ringteils erstreckende Druckräume 14, 15 herstellt. Entfernt vom Ringteil befindet sich zwischen dem Ventilgehäuse 10 und dem Ventilstößel 2 eine Ringdichtung 16 die den im Bereich des Ventilschließgliedes (7) gelegenen Druckraum 15 von dem sich in Richtung des zum Magne tanker 1 erstreckenden Druckraums 14 normalerweise trennt. Die Ringdichtung 16 ist als Rückschlagmanschette ausgebildet, die in der Ventilschließstellung das zwischen dem Ringteil und der Ringdichtung 16 befindliche Druckmittel entlang des Ventilstö ßels 2 in Richtung des Druckausgleichkanals 11 entläßt, wenn der Druck im Druckausgleichskanal 11 den am Bund des Ventilschließ gliedes 7 anstehenden Druck unterschreitet. Die Ringdichtung 16 ist mittels der den Magnetanker 1 in Grundstellung positionie renden Druckfeder 12 an einer konzentrisch zum Ventilstößel 2 gelegenen Anschlagfläche im Ventilgehäuse 10 gehalten. Die An schlagfläche ist ein Bestandteil einer im Ventilgehäuse 10 die Vorspannkraft der Druckfeder 12 einjustierenden Einstellhülse 4, die kraft- und/oder formschlüssig, vorzugsweise mittels einer Verstemmung im Ventilgehäuse 10 befestigt ist. Die Einstellhülse 4 und der Ventilsitz 5 sind in einer Buchse 17 integriert, die gleichfalls kraft- und/oder formschlüssig im Ventilgehäuse 10 befestigt ist.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist das Ventilgehäuse 10 in einer Aufnahmebohrung 18 eines vorzugsweise blockförmigen Ven tilträgers 6 eingesetzt, wobei zwischen der Aufnahmebohrung 18 und dem Ventilträger 6 ein aus einem Ringfilter und einem Plat tenfilter bestehender Filtertopf 19 eingesetzt ist, der zur Verhinderung einer Leckage des Druckmittelkanals 13 im Ventil träger 6 mit einem Dichtungsabschnitt 20 versehen ist.

Zwecks kostengünstiger Herstellung bestehen zumindest der Magne tanker 1, der Magnetkern 9 und das Ventilgehäuse 10 aus Kalt schlagteilen. Aber auch der das einteilige Ventilgehäuse 10 oberhalb des Magnetankers 1 verschließende Deckel 21 und der abbildungsgemäß separat gefertigte Magnetkern 9 sind vorzugs weise als Kaltschlagteile ausgebildet.

Das Elektromagnetventil nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Gegenstand nach Fig. 1 durch die Verwendung eines Hohlstößels anstelle eines aus dem vollen gefertigten Ventilstößels 2. Dies hat den Vorteil, daß die Bearbeitung des Ventilgehäuses 10 zur Aufnahme des in Fig. 1 zwischen der Buchse 17 und der Ventil gehäusewandung dargestellten Druckausgleichskanal 11 entfallen kann, der dementsprechend nunmehr in Fig. 2 in den Ventilstößel 2 verlagert wurde. Ansonsten entsprechen die weiteren Einzelhei ten des Elektromagnetventils nach Fig. 2 den bereits zu Fig. 1 vorgetragenen Einzelheiten.

Selbstverständlich sind weitere Ausgestaltungsvarianten zu den Einzelheiten des Elektromagnetventils denkbar, ohne hierdurch den Erfindungsgedanken zu einer möglichst funktionsoptimierten, herstellgünstigen Ventilausführung zu verlassen. Eine bekannte Ausgestaltungsvariante könnte daher den Ersatz der durch die Ringdichtung 16 realisierten Rückschlagventilfunktion mittels eines separat in das Ventilgehäuse 10 eingesetzten Kugelrück schlagventils beinhalten, was allerdings eine zusätzliche Bohr operation bedingen würde. Selbstverständlich ist es auch tech nisch möglich, den gemäß den Fig. 1, 2 separat gefertigten Magnetkern 9 als homogenes Bestandteil des einteiligen, hülsen förmigen Ventilgehäuses 10 herzustellen.

Anhand den vorangegangen Erläuterungen zum prinzipiellen Aufbau des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand den Fig. 3a-3h der korrekte Zusammenbau der Ventilteile beschrieben.

Die Fig. 3a zeigt das Ventilgehäuse 10 beispielhaft in zweitei liger Ausführungsform, wozu der hülsenförmig verlängerte Magnet kern 9 im Fußbereich mittels einer Außenverstemmung im Unterteil des verstärkten Ventilgehäuses 10 befestigt wird. Gleichfalls wird die Einstellbuchse 4 von unten in die Stößelaufnahmebohrung des Ventilgehäuses 10 eingepreßt.

Die Fig. 3b zeigt die Vormontage des Magnetankers 1, der Druck feder 12 und der Ringdichtung 16 am Ventilstößel 2, so daß eine eigenständig handhabbare Unterbaugruppe entsteht.

Diese Unterbaugruppe wird gemäß Fig. 3c zur Einstellung des Restluftspalts mittels einer zwischen dem Magnetanker 1 und dem Magnetkern 9 eingefügten Einstellscheibe 22 im Ventilgehäuse justiert.

Die Fig. 3d zeigt die nachfolgende Einstellung der gewünschten Vorspannkraft der Druckfeder 12, wozu die Ringdichtung 16 mit der Einstellbuchse 4 mittels eines Einpreßdorns 23 im Ventil gehäuse 10 verschoben wird. Zur Einhaltung der aus Fig. 3c resultierenden Stellung des Magnetankers 1, stützt sich dieser an einem Werkzeugstempel 24 ab.

Die Fig. 3e zeigt die sich anschließende Verstemmoperation der zuvor justierten Einstellbuchse 4 mittels einer in das Ventil gehäuse 10 einzuführenden Verstemmwerkzeug 27, wozu natürlich die in Fig. 3b beschriebene Unterbaugruppe aus dem Ventilgehäuse 10 zu entfernen ist.

Danach folgt gemäß Fig. 3f von unten in das Ventilgehäuse 10 das Einpressen des Ventilsitzes 7 bis auf den Gehäuseanschlag.

Gemäß der Fig. 3g folgt anschließend die Endeinstellung des Ventilstößels 2 im Magnetanker 9, wozu das Ventilschließglied 7 nunmehr am Ventilsitz 7 im Ventilgehäuse 10 anliegt und der Magnetanker 9 mittels eines Werkzeugs bis zum Erreichen des vorgeschriebenen Restluftspalts auf dem Magnetanker 9 verschoben wird. Zur Verstemmung des Magnetankers 9 mit dem Ventilstößel 2 wird die nach Fig. 3b bezeichnete Unterbaugruppe aus dem Ven tilgehäuse 10 herausgenommen.

Schließlich erfolgt nach Fig. 3h die Einstellung des maximalen Ventilöffnungshubs, indem der Deckel 21 entgegen der Wirkung der Druckfeder 12 auf den Magnetanker 1 von oben so weit in das Ventilgehäuse 10 eingepreßt wird, bis am Ventilsitz 7 der ge wünschte Durchsatz des Prüfmediums erreicht ist.

Durch eine geeignete Steuer- und Regelungselektronik ergibt sich eine Proportionalcharakteristik für das Elektromagnetventil, so daß zwischen den Ventilendstellungen zusätzlich eine kontinuier liche und damit individuelle Regelung des Stößelhubs und des Volumenstromes geschehen kann. Hierzu eignet sich im besonderen eine stromgeregelte, elektrische Ansteuerung des Proportional magneten mit Pulsbreiten moduliertem Stellsignal. Eine weitere Verbesserung bekannter Elektromagnetventile hinsichtlich des Geräuschverhaltens läßt sich durch eine hochfrequente digitale Ansteuerung der Magnetspule realisieren, die zu einer elektri schen Dämpfung eventuell noch bestehender Ventilschaltgeräusche beitragen kann.

Zusammenfassend wird darauf verwiesen, daß durch das vorgeschla gene Elektromagnetventil ein besonders kostengünstig herzustel lendes, hydraulisch druckausgeglichenes und analog betätigbares Ventil geschaffen ist, daß nur geringe Betätigungskräfte benö tigt, die lediglich die relativ kleinen Feder- und Reibungskraft überwinden müssen. Hinsichtlich der verblüffend einfachen Ven tilherstellung tragen im besonderen die als Kaltschlagteile ausgeführten Ventilteile bei. Schließlich vollzieht sich die Fertigung des Mägnetankerantriebs, d. h. die Herstellung der Ventilspule 8 und des die Ventilspule 8 teilweise umschließenden Jochrings 25 auf bekannte Weise, mit dem Unterschied, daß der Jochring 25 über die Magnetschlußscheibe 26 übergeschoben ist.

Bezugszeichenliste

1

Magnetanker

2

Ventilstößel

3

Ausnehmung

4

Einstellbuchse

5

Ventilsitz

6

Ventilträger

7

Ventilschließglied

8

Magnetspule

9

Magnetkern

10

Ventilgehäuse

11

Druckausgleichskanal

12

Druckfeder

13

Druckmittelkanal

14

Druckraum

15

Druckraum

16

Ringdichtung

17

Buchse

18

Aufnahmebohrung

19

Filtertopf

20

Dichtungsabschnitt

21

Deckel

22

Einstellscheibe

23

Einpreßdorn

24

Werkzeugstempel

25

Jochring

26

Magnetschlußscheibe

27

Verstemmwerkzeug

Claims

1. Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Schlupfregelung, das einen von einem Ventilgehäuse (10) umschlossenen Magnetanker (1) auf weist, der in Abhängigkeit einer strombeaufschlagbaren, am Ventilgehäuse (10) angebrachten Magnetspule (8) eine Hubbewegung vollzieht, so daß ein am Magnetanker (1) angebrachter und in einem Magnetkern (9) geführter Ven tilstößel (2) mit seinem Ventilschließglied (7) auf einen in einem Ventilgehäuse (10) befestigten Ventilsitz (5) einwirkt, mit einer sich entfernt vom Magnetanker (1) am Ventilstößel (2) in Längsrichtung auf den Ventil sitz (5) erstreckenden Ausnehmung (3) definierter Länge, Breite und Tiefe, die sich in ein im Ventilgehäuse (10) fixiertes Ringteil erstreckt, das in einen das Ventil gehäuse (10) durchdringenden Druckmittelkanal (13) ein gesetzt ist, gekennzeichnet durch nachfolgende Merkmale:

- der Ventilsitz (5) ist durch eine auf den Magnetanker (1) gerichtete Stirnfläche des Ringteils gebildet,
- der Ventilstößel (2) weist einen Bund auf, der als Ventilschließglied (7) auf die Stirnfläche des Ringteils (4) gerichtet ist.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Ventiloffen- als auch Ventil schließstellung der die Ausnehmung (3) aufweisende Ab schnitt des Ventilstößel (2) in das Ringteil eingetaucht und dort zentriert ist.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektromagnetisch nicht er regten Offenstellung des Ventils der Durchlaßquerschnitt in der Ausnehmung (3) ein Maximum und bei elektromagne tischer Erregung des Ventils bis zum Anliegen des Bundes am Ringteil stetig verkleinerbar ist.

4. Elektromagnetventil nach mindestens einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil mit einer Proportionalventilcharak teristik versehen ist, wozu der auf der Höhe des Ventil gehäuses (10) gelegene Wandungsbereich örtlich verjüngt ist.

5. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß innerhalb des Ventilgehäuses (10) ein Druckausgleichskanal (11) vorgesehen ist, der unabhängig von der Ventilschaltstellung eine permanente Druckmit telverbindung zwischen beiderseits des Ringteils sich erstreckende Druckräume (14, 15) herstellt.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der entfernt vom Ringteil sich in Rich tung des Magnetankers (1) erstreckenden Druckraum (14) mittels einer zwischen dem Ventilgehäuse (10) und dem Ventilstößel (2) befindlichen Ringdichtung (16) von dem das Ringteil im Bereich des Ventilschließgliedes (7) begrenzenden Druckraum (15) getrennt ist.

7. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringdichtung (16) als Rückschlagmanschette ausgebildet ist, die in der Ventilschließstellung das zwischen dem Ringteil und der Ringdichtung (16) befindliche Druckmittel entlang des Ventilstößels (2) in Richtung des Druckausgleichkanals (11) entläßt, wenn der Druck im Druckausgleichskanal (11) den am Bund des Ventil schließgliedes(7) anstehenden Druck unterschreitet.

8. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringdichtung (16) mittels einer den Magnetanker (1) in Grundstellung positionierenden Druck feder (12) an einer konzentrisch zum Ventilstößel (2) gelegenen Anschlagfläche im Ventilgehäuse (10) gehalten ist.

9. Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschlagfläche ein Bestandteil einer im Ventilgehäuse (10) die Kraft der Druckfeder (12) einjustierenden Einstellhülse (4) ist, die kraft- und/oder formschlüssig im Ventilgehäuse (10) befestigt ist.

10. Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einstellhülse (4) und der Ventilsitz (5) in einer Buchse (17) integriert sind, die kraft- und/oder formschlüssig im Ventilgehäuse (10) befestigt ist.

11. Elektromagnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) in eine Aufnahme bohrung eines vorzugsweise blockförmigen Ventilträgers (6) eingesetzt ist, wobei zwischen der Aufnahmebohrung (18) und dem Ventilträger (6) ein aus einem Ringfilter und einem Plattenfilter bestehender Filtertopf (19) eingesetzt ist, der zur Verhinderung einer Leckage des Druckmittelkanals (13) im Ventilträger (6) mit einem Dichtungsabschnitt (20) versehen ist.

12. Elektromagnetventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen mit Schlupfregelung, das einen von einem Ventilgehäuse (10) umschlossenen Magnetanker (1) auf weist, der in Abhängigkeit einer strombeaufschlagbaren, am Ventilgehäuse (10) angebrachten Magnetspule (8) eine Hubbewegung vollzieht, so daß ein am Magnetanker (1) angebrachter und in einem Magnetkern (9) geführter Ven tilstößel (2) mit seinem Ventilschließglied (7) auf einen in einem Ventilgehäuse (10) befestigten Ventil sitz (5) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma gnetanker (1), der Magnetkern (9) und das Ventilgehäuse (10) aus Kaltschlagteilen bestehen, wobei der Ventilsitz (5) vorzugsweise durch eine auf den Magnetanker (1) gerichtete Stirnfläche eines Ringteils gebildet ist und der Ventilstößel (2) mit einem Bund versehen ist, der als Ventilschließglied (7) auf die Stirnfläche des Ring teils gerichtet ist.