DE3922155A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere zur Dämpf­ kraftänderung eines Schwingungsdämpfers oder einer hydropneumati­ schen Federung, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Magnetventile werden beispielsweise für hydraulische Schwingungsdämpfer zur Dämpfkraftänderung verwendet, wobei diese Magnetventile zu den üblichen Dämpfventilen angeordnete Bypaßlei­ tungen öffnen oder verschließen. Damit besonders bei kleinen Kol­ bengeschwindigkeiten die geforderten engen Dämpfkrafttoleranzen eingehalten werden können, müssen diese Ventile absolut dicht schließen. Bei einem bekannten Magnetventil bilden Magnetanker und Ventilkörper eine Baueinheit, wobei die von dem Ventilkörper und einer Auflagefläche gebildete Ventildichtfläche äußerst exakt ausgeführt sein muß, so daß die zusammenwirkenden Bauteile mit sehr engen Toleranzen zueinander ausgeführt sein müssen. So ist gefordert, daß die Achse des Magnetankers und des Ankergehäuses genau senkrecht zur Ventildichtfläche verläuft; ebenso muß die Bohrung im Gehäuse, welches die Teile aufnimmt, genau senkrecht zur Ventildichtfläche liegen. Um die Forderung nach absoluter Dichtheit des Magnetventiles zu erfüllen, fallen dementsprechend hohe Kosten bei der Herstellung an.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Magnetventil zu schaffen, welches aus einfach herzustellenden Bauteilen be­ steht, an die keine hohen Maßtoleranzanforderungen gestellt wer­ den, und wodurch eine einwandfreie Abdichtung auch bei Schräg­ stellung der miteinander zusammenwirkenden Teile gewährleistet ist, so daß bei hoher Funktionssicherheit eine preiswerte Her­ stellung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ventilkörper gelenkig mit dem Magnetanker in Verbindung steht und diese gelenkige Verbindung zumindest in einem Bereich kugel­ förmig ausgebildet ist. Durch diese gelenkige Verbindung des Ven­ tilkörpers mit dem Magnetanker wird eine absolute Dichtheit des Magnetventiles auch bei Schrägstellung zwischen Magnetanker und Ventilsitz erzielt. Die Teile selbst sind leicht und einfach her­ stellbar, wobei keine hohen Maßanforderungen gestellt werden, so daß eine preiswerte Herstellung des Magnetventiles ermöglicht wird.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform wird - wie die Erfindung zeigt - dadurch erhalten, daß der Ventilkörper als Ventilring ausgebildet ist und der Magnetanker an dem mit dem Innendurchmes­ ser des Ventilringes zusammenwirkenden Ende eine kugelkalotten­ förmige Anlagefläche aufweist, wodurch eine Dichtkante zwischen Ventilring und Magnetanker entsteht. Ein solcher Ventilring kann ohne weiteres als Stanzteil ausgeführt werden, wobei - bedingt durch die kugelkalottenförmige Anlagefläche des Magnetankers - eine selbsttätige Zentrierung des Magnetankers auch dann erfolgt, wenn der Ventilsitz nicht genau zentrisch zum Magnetanker ver­ läuft.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Ventil­ ring als starres Bauteil ausgebildet. Um beispielsweise beim Schließen des Ventiles das Schließgeräusch zu vermindern, ist der Ventilring erfindungsgemäß durch einen dünnwandigen, elastischen Ring gebildet. Dieser Ventilring wirkt wie eine dünne Tellerfeder und ist in der Lage, sich leicht durchzuschirmen. Außerdem wird dadurch erzielt, daß der Ventilring exakt auf dem inneren Durch­ messer des Ventilsitzes aufliegt, wodurch eine genaue Festlegung der druckbeaufschlagten Ventilfläche möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilring mit einem ringförmigen Ventilsitz einstückig ausgebildet. Die Gegen­ fläche, an der dieser Ventilring aufliegt, kann somit als plane Fläche ausgebildet sein. Um eine einwandfreie Funktion des Mag­ netventiles auch bei Druckbeaufschlagung von beiden Seiten zu er­ zielen, sind Ventilsitz und Dichtkante erfindungsgemäß übereinan­ derliegend - und zumindest annähernd mit dem gleichen Durchmesser versehen - angeordnet.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen mittels Magnetventilen dämpfkraftveränderbaren Zwei­ rohrschwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Teil des Magnetventiles gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 ein Magnetventil mit einem aus einem dünnwandigen, elasti­ schen Ring bestehenden Ventilring;

Fig. 4 einen Einrohrschwingungsdämpfer mit Magnetventil im Längs­ schnitt;

Fig. 5 ein Magnetventil, wobei der Ventilsitz und die Dichtkante übereinanderliegend angeordnet sind;

Fig. 6 eine Magnetventilanordnung zur Dämpfkraftverstellung einer hydropneumatischen Federung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zweirohrschwingungsdämpfer 1 sind zur Dämpfkraftverstellung Magnetventile 2 und 3 vorgesehen. Der Schwingungsdämpfer 1 besitzt einen Zylinder 4, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und mit Dämpfventilen versehener Kolben den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in einen oberen Arbeitsraum 6 und einen unteren Arbeitsraum 7 unter­ teilt. Ein von einem Zwischenrohr 10 und dem Zylinder 4 begrenz­ ter Ringraum 9 steht über mindestens eine Durchlaßöffnung 8 mit dem oberen Arbeitsraum 6 in Verbindung. Ein Ausgleichsraum 12 wird von einem Behälterrohr 11 und dem Zwischenrohr 10 begrenzt, wobei dieser Ausgleichsraum 12 über ein Bodenventil 13 mit dem unteren Arbeitsraum 7 verbindbar ist. Das Magnetventil 2 steht mit dem Ringraum 9 über den Zufluß 14 und das Magnetventil 3 über den Zufluß 15 in Verbindung. Eine Magnetspule 17 des Magnetventi­ les 2 wirkt mit einem Magnetanker 18 zusammen, der einerseits von einem Polkern 19 und andererseits von dem einen Ventilsitz bil­ denden Dämpfventil 21 in der Hubbewegung begrenzt ist. Zwischen Polkern 19 und Magnetanker 18 ist eine Zuhaltefeder 20 vorgese­ hen, welche bei nicht erregter Magnetspule 17 den Magnetanker 18 in Ventilschließstellung drückt. Das Magnetventil 3 ist entspre­ chend dem Magnetventil 2 aufgebaut. Bei geöffnetem Magnetventil 2 oder 3 bzw. 2 und 3 kann Dämpfflüssigkeit aus dem Ringraum 9 über den Zufluß 14 bzw. 15 und das Dämpfventil 21 sowie eine Abström­ öffnung 16 in den Ausgleichsraum 12 fließen, wobei dieser Strö­ mungsweg einen Bypaß zu den Dämpfventilen des Kolbens 5 und denen des Bodenventiles 13 bildet. Sowohl beim Zug- als auch beim Druck­ hub des Schwingungsdämpfers bildet sich üblicherweise im oberen Arbeitsraum 6 ein Druck, der über die Durchlaßöffnung 8, den Ringraum 9 und den Zufluß 14 bzw. 15 auf das Magnetventil wirkt. Bedingt durch die Anordnung der Magnetventile 2 und 3 im Bypaß zu den Dämpfventilen des Kolbens 5 und des Bodenventiles 13 können vier verschiedene Dämpfungskennlinien erreicht werden. Die höch­ ste Dämpfung wird erzielt, wenn nur die Dämpfventile des Kolbens 5 und des Bodenventiles 13 wirksam sind, d. h., wenn die Magnet­ ventile 2 und 3 geschlossen sind. Weitere Kennlinien werden da­ durch erreicht, daß beispielsweise das Magnetventil 2 oder 3 ge­ öffnet wird, während die vierte Kennlinie bei Öffnung beider Mag­ netventile 2 und 3 gebildet wird.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Magnetventiles 2 gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei die Spule nicht eingezeichnet ist. Der zwischen dem Polkern 19 und einem Ventilsitz 22 angeord­ nete Magnetanker 18 ist von der Zuhaltefeder 20 beaufschlagt und wirkt mit einer kugelkalottenförmigen Anlagefläche 24 auf einen Ventilring 23. Dieser Ventilring 23 bildet mit der kugelkalotten­ förmigen Anlagefläche 24 des Magnetankers 18 eine Dichtkante 25, wobei der Ventilring 23 beim Schließen des Magnetventiles durch die kugelkalottenförmige Anlagefläche 24 zum Magnetanker 18 zen­ triert wird, wobei Schiefstellungen oder außermittige Anordnungen des Ventilkörpers vom Dämpfventil 21 zum Magnetanker 18 ausgegli­ chen werden. Der Ventilsitz 22 weist zumindest annäherungsweise denselben Ventilsitz wie der Magnetanker 18 auf. Durch eine Zen­ tralbohrung 26 im Magnetanker 18 kann sich der im Zufluß 14 herrschende Druck auf die polkernseitige Ankerfläche 27 auswir­ ken, so daß bei gleichem Durchmesser von Ventilsitz 22 und Mag­ netanker 18 keine Kraft vom Druck auf den Magnetanker ausgeübt wird und lediglich die Zuhaltefeder 20 die Schließkraft für den Ventilring 23 bildet. Zum Öffnen des Magnetventiles 2 muß bei Er­ regung der Magnetspule eine Kraft auf den Magnetanker 18 ausgeübt werden, die größer als die Kraft der Zuhaltefeder 20 ist. In der geöffneten Stellung des Magnetventiles strömt dann die Dämpfflüs­ sigkeit vom Zufluß 14 über den Ventilsitz 22 zum Dämpfventil 21, welches durch mehrere vorgespannte, tellerfederähnliche Platten, die mit dem Ventilkörper zusammenwirken, gebildet ist. Der Ven­ tilring 23 ist als starres Bauteil ausgebildet und kann bei­ spielsweise durch einen Stanzvorgang ohne Nachbearbeitung herge­ stellt werden.

Die Ausführungsform gem. Fig. 3 entspricht im wesentlichen der gem. Fig. 2, wobei auch hier dieselben Bezugsziffern verwendet wurden. Lediglich der Ventilring 28 ist hier durch einen dünnwan­ digen, elastischen Ring gebildet, der die Schließbewegung des Magnetankers 18 elastisch aufnimmt und dadurch keine wesentlichen Schließgeräusche verursacht. Dieser tellerfederähnlich wirkende Ventilring 28 ist in der Lage, sich leicht durchzuschirmen, und liegt dadurch exakt auf dem inneren Durchmesser des Ventilsitzes 22, wodurch eine genaue Festlegung der druckbeaufschlagten Fläche ermöglicht wird.

Die Anordnung eines Magnetventiles 2 bei einem Einrohrdämpfer 29 - wie dies Fig. 4 zeigt - erfordert die Ausbildung eines Ventil­ ringes 36, der in beiden Anströmrichtungen keine druckabhängig wirkenden Kräfte auf den Magnetanker 18 ausübt. Der Einrohr­ schwingungsdämpfer 29 unterscheidet sich vom Schwingungsdämpfer 1 im wesentlichen dadurch, daß die Dämpfflüssigkeit im Zylinder un­ ter ständiger Druckvorspannung steht und die Zug- und Druckdämp­ fung über im Kolben 30 angeordnete Dämpfventile erfolgt. Die vom Kolben getrennten Arbeitsräume 31 und 32 sind mit dem Magnetven­ til 2 in Verbindung. Hierbei wirkt der untere Arbeitsraum 32 über die untere Öffnung 33 auf den Zufluß 14 zum Magnetventil, während der obere Arbeitsraum 31 durch die obere Öffnung 34 und den Durchlaßquerschnitt 35 auf die andere Ventilseite des Magnetven­ tiles wirkt.

Ein Magnetventil, welches wie bei einem Einrohrdämpfer gem. Fig. 4 in beiden Durchflußrichtungen eine Druckausgeglichenheit des Magnetankers 18 besitzt, ist in Fig. 5 in vergrößerter Dar­ stellung gezeigt. Zur Erfüllung dieser Forderung ist ein Ventil­ ring 36 vorgesehen, der eine mit der kugelkalottenförmigen Anla­ gefläche 24 gebildete Dichtkante 38 aufweist, die auf demselben Durchmesser wie der Ventilsitz 37 angeordnet ist. Dieser Ventil­ ring 36 kann beispielsweise als Stanz- und Prägeteil so ausgebil­ det werden, daß gleichzeitig der Ventilsitz 37 angeprägt ist, so daß die Gegenfläche als ebene Stirnfläche ausgebildet sein kann. Die übrigen Bauteile des Magnetventiles 2 sind mit den Bezugszei­ chen versehen, wie sie auch in den vorhergehenden Figuren verwen­ det wurden.

Die Anordnung von Magnetventilen 2 und 3 bei einer hydropneumati­ schen Federung ist in Fig. 6 gezeigt. Hierbei sind diese Magnet­ ventile 2 und 3 in einer Verbindungsleitung zwischen einem Feder­ zylinder 42 und einem Federspeicher 43 angeordnet. In dieser Ver­ bindungsleitung ist eine erste Dämpfeinheit 40 und eine zweite Dämpfeinheit 41 vorgesehen, wobei das Magnetventil 2 die Umgehung der ersten Dämpfeinheit 40 ermöglicht und das Magnetventil 3 die zweite Dämpfeinheit 41 überbrücken kann. Auch bei dieser Ausfüh­ rungsform wird - wie zu Fig. 5 beschrieben - eine Druckausgegli­ chenheit in beiden Strömungsrichtungen auf den Magnetanker 18 ge­ fordert. Hierzu ist eine weitere Ausführung eines Ventilringes 39 vorgesehen, dessen mit dem Magnetanker 18 gebildete Dichtkante 38 mit dem gleichen Durchmesser wie der Ventilsitz 22 versehen ist. Auch diese Ventilanordnung für die hydropneumatische Federung er­ möglicht eine Dämpfkraftänderung mit vier verschiedenen Dämpf­ kennlinien. Die stärkste Dämpfung wird erreicht, wenn beide Mag­ netventile 2 und 3 geschlossen sind und außer den ggf. im Feder­ zylinder 42 angeordneten Ventilen auch die erste Dämpfeinheit 40 und die zweite Dämpfeinheit 41 wirksam sind. Zwei weitere Dämpf­ kennlinien werden dadurch erreicht, daß entweder das Magnetven­ til 2 oder 3 geöffnet wird, so daß jeweils nur eine Dämpfeinheit 41 oder 40 wirksam ist, wobei die Dämpfeinheiten verschieden hohe Dämpfkräfte aufweisen. Die schwächste Dämpfung wird erzielt, wenn beide Magnetventile 2 und 3 geöffnet sind.

Claims (6)

1. Magnetventil, insbesondere zur Dämpfkraftänderung eines Schwingungsdämpfers oder einer hydropneumatischen Federung wobei das Magnetventil aus einer Magnetspule besteht, in wel­ cher ein Magnetanker mit geringem axialem Hub angeordnet ist und dieser Hub einerseits von einem Polkern und andererseits von einem mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper begrenzt wird, während der Magnetanker von einer in Ventil­ schließrichtung wirkenden Zuhaltefeder beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ven­ tilkörper gelenkig mit dem Magnetanker (18) in Verbindung steht und diese gelenkige Verbindung zumindest in einem Be­ reich kugelförmig ausgebildet ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper als Ventilring (23, 28, 36, 39) ausgebildet ist und der Magnetanker (18) an dem mit dem Innendurchmesser des Ventilringes (23, 28, 36, 39) zusammenwirkenden Ende eine ku­ gelkalottenförmige Anlagefläche (24) aufweist, wodurch eine Dichtkante (25, 38) zwischen Ventilring (23, 28, 36, 39) und Magnetanker (18) entsteht.

3. Magnetventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilring (23, 36, 39) als starres Bauteil ausgebildet ist.

4. Magnetventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilring (28) durch einen dünnwandigen, elastischen Ring gebildet ist.

5. Magnetventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilring (36) mit einem ringförmigen Ven­ tilsitz (37) einstückig ausgebildet ist.

6. Magnetventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilsitz (22, 37) und die Dichtkante (38) übereinanderliegend - und zumindest annähernd mit dem gleichen Durchmesser versehen - angeordnet sind.