DE102017216013A1

DE102017216013A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102017216013A1
Application number: DE102017216013.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem zur Betätigung eines Ventilschließgliedes (2) vorgesehenen Magnetanker (9), der über ein Rohr (1) mit dem Ventilschließglied (2) verbunden ist, wobei der Magnetanker (9), das Rohr (1) und das Ventilschließglied (2) von einem Druckausgleichskanal (15) längs durchdrungen sind, wozu an einem zwischen dem Rohr (1) und dem Ventilschließglied (2) vorgesehenen Übergang eine ringscheibenförmige Membrane (3) sowohl gas- und flüssigkeitsundurchlässig entlang ihrem Innenumfang als auch in einem radial Abstand zum Innenumfang gas- sowie flüssigkeitsundurchlässig im Ventilgehäuse (4) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 061 509 B4 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilschließglied, das unter der Wirkung einer Rückstellfeder von einem Ventildurchlass innerhalb eines im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzkörpers abgehoben ist, wodurch eine hydraulische Verbindung zwischen einem in das Ventilgehäuse einmündenden ersten und zweiten Druckanschluss hergestellt ist, mit einem diametral zum Ventilsitzkörper im Ventilgehäuse angeordneten Magnetkern und mit einem zur Betätigung des Ventilschließgliedes im Ventilgehäuse angeordneten Magnetanker, der über ein Rohr mit dem Ventilschließkörper verbunden ist, wobei der Magnetanker, das Rohr und das Ventilschließglied von einem Druckausgleichskanal längs durchdrungen sind.
Das hülsenförmige Ventilschließglied ist an seinem Umfang mittels eines in Axialrichtung im Ventilgehäuse starr angeordneten Formdichtrings abgedichtet, wozu zwischen dem Formdichtring und dem Ventilsitzkörper eine Druckfeder angeordnet ist, welche den Formdichtring zur Vermeidung eines hydraulischen Kurzschlusses gegen die Innenstirnseite des Ventilgehäuses presst. Diese Anordnung hat allerdings den Nachteil, dass infolge der radialen Dichtpassung zwischen dem Ventilschließglied und dem Formdichtring zwischen den beiden Teilen Reibung und damit Verschleiß entsteht, sodass eine Undichtigkeit nicht ausgeschlossen werden kann. Ein weiterer Nachteil stellt die Anordnung der Druckfeder im Strömungspfad dar, was zu einem unerwünschten hydraulischen Strömungswiderstand führen kann.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisch druckausgegliches Elektromagnetventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile nicht mehr auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der 1 bis 3 hervor.
Es zeigen:

1 ein hydraulisch druckausgeglichenes Elektromagnetventil im Längsschnitt in der geöffneten Ventilgrundstellung, mit einem von einem Druckausgleichskanal axial durchdrungenen, mittels einer Membran im Ventilgehäuse abgedichteten Ventilschließglied, das mit einem Rohr verbunden ist, welches in einem Magnetanker befestigt ist, der ebenso wie das Rohr vom Druckausgleichskanal axial durchdrungen ist,
2 das Elektromagnetventil nach 1 in der elektromagnetisch geschlossenen Ventilschaltstellung, in welcher der Druckausgleichskanal ausschließlich unter Wirkung des im Durchlass des Ventilsitzes anstehenden Druckmittels steht, das sich nach dem Passieren des Magnetankers entlang der Außenkontur des Rohrs zur Membran fortpflanzt,
3 das Elektromagnetventil nach 2 unter der Wirkung eines oberhalb zum Ventilsitz in das Ventilgehäuse einmündenden Druckmittels, das unter direktem Zustrom entlang der Außenkontur des Ventilschließgliedes die Membran nunmehr abweichend von 2 aus entgegengesetzter Richtung beaufschlagt.

Die 1 bis 3 zeigen jeweils ein Elektromagnetventil, das bevorzugt für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil besteht jeweils aus an sich bekannten Funktionselementen. Dazu gehört ein in einem Ventilgehäuse 4 angeordnetes Ventilschließglied 2, das in seiner Grundstellung unter der Wirkung einer Rückstellfeder 10 von einem Ventildurchlass innerhalb eines im Ventilgehäuse 4 angeordneten Ventilsitzes 12 abgehoben ist, wodurch eine hydraulische Verbindung zwischen einem in das Ventilgehäuse 4 einmündenden ersten und zweiten Druckmittelanschluss 15, 16 hergestellt ist. Entfernt zum Ventilsitz 12 ist im Ventilgehäuse 4 ein Magnetkern 18 ausgebildet, der einem Magnetanker 9 zugewandt ist, welcher zur Betätigung des Ventilschließgliedes 2 über ein Rohr 1 mit dem Ventilschließglied 2 koaxial verbunden ist, wobei der Magnetanker 9, das Rohr 1 und das Ventilschließglied 2 von einem Druckausgleichskanal 17 längs durchdrungen sind.
Die Erfindung sieht vor, dass an einem zwischen dem Rohr 1 und dem Ventilschließglied 2 vorgesehenen Übergang eine ringscheibenförmige Membrane 3 gas- sowie flüssigkeitsundurchlässig sowohl entlang ihrem Innenumfang als auch in einem radial Abstand zum Innenumfang gas- sowie flüssigkeitsundurchlässig im Ventilgehäuse 4 fixiert ist. Die Membran 3 ist zwischen einem am Rohr 1 ausgebildeten Absatz 5 und einer dem Absatz 5 zugewandten Stirnfläche des Ventilschließgliedes 2 kraftschlüssig befestigt, das die Kontur einer Hülse aufweist, in der das im Anschluss an den Absatz 5 im Durchmesser verkleinerte Ende des Rohrs 1 fixiert ist. Das Ventilschließglied 2 ist auf einfache und dennoch zuverlässige Weise mit dem Rohr 1 verbunden, indem das nach dem Absatz 5 im Durchmesser verkleinerte Ende des Rohrs 1 in den Hohlraum des Ventilschließgliedes 2 eingepresst ist.
Radial entfernt von ihrem Innenumfang ist die Membrane 3 entlang ihrer beiden Stirnflächen zwischen einer Bohrungsstufe 6 einer das Ventilgehäuse 4 durchdringenden Stufenbohrung 7 und einer Buchse 8 fixiert, die zwischen dem Rohr 1 und der Stufenbohrung 7 kraftschlüssig befestigt ist, wobei die Buchse 8 in die Stufenbohrung 7 eingepresst wird, bis die Membrane 3 zwischen der Buchse 8 und der Bohrungsstufe 6 eingeklemmt ist.
Zwischen der Buchse 8 und dem Magnetanker 9 ist die Rückstellfeder 10 platzsparend angeordnet, wozu die Buchse 8 in Längsrichtung eine Vertiefung 11 aufweist, in der die Rückstellfeder 10 der Länge nach abschnittsweise aufgenommen ist.
Das hülsenförmige Ventilschließglied 2 ist im engsten Bereich der Stufenbohrung 7 gleitbeweglich geführt, wozu das Ventilschließglied 2 einen gegenüber der Stufenbohrung 7 geringfügig kleineren Außendurchmesser aufweist, sodass zwischen dem Ventilschließglied 2 und der Stufenbohrung 7 ein Ringspalt 14 ausgebildet ist, der sich bis zu einer Stirnfläche der Membran 3 erstreckt, die der Bohrungsstufe 6 und dem Ventilschließglied 2 zugewandt ist.
Wie jeweils aus einer Teilansicht des Elektromagnetventils nach den 2 und 3 deutlich hervor geht, weist das Ventilschließglied 2 einen Dichtdurchmesser d1 auf, der dem Dichtdurchmesser d2 des Ventilsitzes 12 entspricht, während das Rohr 1 im Bereich der Buchse 8 einen Außendurchmesser d3 aufweist, der dem am Ventilschließglied 2 und dem Ventilsitz 12 vorgesehenen Dichtdurchmesser d1, d2 nahezu entspricht. Der Außendurchmesser d3 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Buchse 8, sodass zwischen der Buchse 8 und dem Rohr 1 ein Ringspalt 13 ausgebildet ist, der sich bis zu einer Stirnfläche der Membran 3 erstreckt, die dem Rohr 1 und der Buchse 8 zugewandt ist.
Die 2 zeigt in einer Teilansicht die elektromagnetisch initiierte geschlossene Stellung des Ventilschließgliedes 2 am Ventilsitz 12 mit einer Druckmittelzufuhr über den zweiten Druckmittelanschluss 18 mit einem Druck p2, sodass ausschließlich der im Durchlass des Ventilsitzes 12 anstehende Druck p2 sich durch den das Ventilschließglied 2, das Rohr 1 und den Magnetanker 9 mittig durchdringenden Druckausgleichskanal 17 bis in den domförmig geschlossenen Endbereich des Ventilgehäuses gelangt, wodurch sich das Druckmittel unter dem Druck p2 entlang dem Außenumfang des Magnetankers 9 (siehe 1) bis in die Vertiefung 11 und den sich anschließenden Ringspalt 13 zur Oberseite der Membran 3 fortsetzen kann, die der Buchse 8 zugewandt ist. Da die Dichtdurchmesser d1, d2 identisch sind, heben sich die axial auf das Ventilschließglied 2 wirksamen Druckkräfte Fd1, Fd2 auf, sodass sich die zur Betätigung des Magnetankers 9 erforderliche Magnetkraft auf eine zur Überwindung der Rückstellfeder 10 erforderliche Kraft minimiert.
Darüber hinaus können die beiden Durchmesser d1, d2 zueinander in gewissen Grenzen variiert werden, um bei Wunsch oder Bedarf zusätzlich entweder eine das Ventil schließende Druckkraft Fd1 oder eine das Ventil öffnende Druckkraft Fd2 zu erzeugen.
Die 3 zeigt in einer Teilansicht die elektromagnetisch initiierte geschlossene Stellung des Ventilschließgliedes 2 am Ventilsitz 12 mit einer Druckmittelzufuhr über den ersten Druckmittelanschluss 15 mit einem Druck p1, der entlang der Mantelfläche des Ventilschließgliedes 2 durch den Ringspalt 14 die Unterseite der Membran 3 beaufschlagt. Folglich wirkt in Abhängigkeit des Durchmessers d3 in Ventilöffnungsrichtung eine Kraft Fd3, zu welcher in Abhängigkeit des Durchmessers d2 am Ventilsitz 12 eine entgegengesetzte Kraft Fd2 wirksam ist. Die zur Einhaltung der Ventilschließstellung erforderliche Magnetkraft muss folglich die Kraft der Rückstellfeder und einen aus den Kräften Fd2, Fd3 resultierende Differenzkraft überwinden. Da der Durchmesser d3 geringfügig größer als der Durchmesser d2 ist, entsteht eine in Ventilöffnungsrichtung wirksame Differenzkraft mit dem Vorteil, dass zum Abheben des Ventilschließgliedes 2 vom Ventilsitz 12 die Kraft der Rückstellfeder 10 reduziert werden kann.
Darüber hinaus können die beiden Durchmesser d3, d2 zueinander in gewissen Grenzen variiert werden, um bei Wunsch oder Bedarf infolge der Wirkung des Druckmittels im ersten Druckmittelanschluss 15 zusätzlich entweder eine das Ventilschließglied 2 schließende Druckkraft Fd2 (wenn d2>d3) oder ein Kräftegleichgewicht zwischen den Druckkräften Fd2 und Fd3 (wenn d2=d3) zu erzeugen.
Die Membran 3 ist entsprechend ihrer baulichen Ausführung und Anordnung im Ventilgehäuse 4 derart großflächig abgestützt, dass diese unter Druckbeaufschlagung nur eine minimale Verformung vollzieht, sodass eine dauerhafte Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist. Zur großflächigen axialen Flächenabstützung der Membran 3 trägt sowohl die der Membran 3 zugewandte Stirnfläche der Buchse 8 als auch die der Membran 3 zugewandte Stirnfläche der Bohrungsstufe 6 bei, sodass außer dem Einklemmen der Membran 3 zwischen den beiden Stirnflächen die Stirnflächen die nötige Auflagefläche zur Abstützung der Membran 3 bilden.
Bezugszeichenliste

1: Rohr
2: Ventilschließglied
3: Membran
4: Ventilgehäuse
5: Absatz
6: Bohrungsstufe
7: Stufenbohrung
8: Buchse
9: Magnetanker
10: Rückstellfeder
11: Vertiefung
12: Ventilsitz
13: Ringspalt
14: Ringspalt
15: Druckmittelanschluss
16: Druckmittelanschluss
17: Druckausgleichskanal
18: Magnetkern

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 102005061509 B4 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem in einem Ventilgehäuse mittig angeordneten Ventilschließglied, das unter der Wirkung einer Rückstellfeder von einem Ventildurchlass innerhalb eines im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzes abgehoben ist, wodurch eine hydraulische Verbindung zwischen einem in das Ventilgehäuse einmündenden ersten und zweiten Druckmittelanschluss hergestellt ist, mit einem diametral zum Ventilsitz im Ventilgehäuse angeordneten Magnetkern und mit einem zur Betätigung des Ventilschließgliedes im Ventilgehäuse angeordneten Magnetanker, der über ein Rohr mit dem Ventilschließglied verbunden ist, wobei der Magnetanker, das Rohr und das Ventilschließglied von einem Druckausgleichskanal längs durchdrungen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem zwischen dem Rohr (1) und dem Ventilschließglied (2) vorgesehenen Übergang eine ringscheibenförmige Membrane (3) gas- sowie flüssigkeitsundurchlässig sowohl entlang ihrem Innenumfang als auch in einem radial Abstand zum Innenumfang gas- sowie flüssigkeitsundurchlässig im Ventilgehäuse (4) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (3) zwischen einem am Rohr (1) ausgebildeten Absatz (5) und einer dem Absatz (5) zugewandten Stirnfläche des Ventilschließgliedes (2) kraftschlüssig befestigt ist, das die Kontur einer Hülse aufweist, in die das im Anschluss an den Absatz (5) im Durchmesser verkleinerte Ende des Rohrs (1) fixiert ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (3) radial entfernt von ihrem Innenumfang entlang ihrer beiden Stirnflächen zwischen einer Bohrungsstufe (6) einer das Ventilgehäuse (4) durchdringenden Stufenbohrung (7) und einer Buchse (8) angeordnet ist, die zwischen dem Rohr (1) und der Stufenbohrung (7) kraftschlüssig befestigt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Klemmbefestigung die Membrane (3) in Axialrichtung kraftschlüssig befestigt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Buchse (8) und dem Magnetanker (9) die Rückstellfeder (10) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) in Längsrichtung eine Vertiefung (11) aufweist, in der die Rückstellfeder (10) der Länge nach abschnittsweise aufgenommen ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (2) einen Dichtdurchmesser (d1) aufweist, der dem Dichtdurchmesser (d2) des Ventilsitzes (12) entspricht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) im Bereich der Buchse (8) einen Außendurchmesser (d3) aufweist, der einem am Ventilschließglied (2) und dem Ventilsitz (12) vorgesehenen Dichtdurchmesser (d1, d2) entspricht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) im Bereich der Buchse (8) den Außendurchmesser (d3) aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Buchse (8), sodass zwischen der Buchse (8) und dem Rohr (1) ein Ringspalt (13) ausgebildet ist, der sich zur hydraulischen Beaufschlagung bis zu einer Stirnfläche der Membran (3) erstreckt, die dem Rohr (1) und der Buchse (8) zugewandt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein hohlstößelförmiges Ventilschließglied (2) im engsten Bereich der Stufenbohrung (7) aufgenommen ist, das einen gegenüber der Stufenbohrung (7) kleineren Außendurchmesser aufweist, sodass zwischen dem Ventilschließglied (2) und der Stufenbohrung (7) ein Ringspalt (14) ausgebildet ist, der sich zur hydraulischen Beaufschlagung bis zu einer Stirnfläche der Membran (3) erstreckt, die der Bohrungsstufe (6) und dem Ventilschließglied (2) zugewandt ist.