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Title:
ELECTROMAGNETIC VALVE WITH INTEGRATED NON-RETURN VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/040258
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromagnetic valve (10) preferably comprising a rod-shaped base element (12) for insertion into a stepped hole (30) of a hydraulic unit (32). The base element (12) has a valve lifter (22) running through it and at its front end, facing away from an armature (20), is fitted with a cup-shaped sleeve at the bottom of which a valve seat of the electromagnetic valve (10) is embodied. So as to provide a large flow area for the electromagnetic valve (10) in one direction of flow, the invention provides for a non-return valve to be integrated into the electromagnetic valve (10). To this end, passage openings are arranged in an imaginary circle at the bottom of the cup-shaped sleeve, which openings can be closed by a ring-shaped valve closing element of the non-return valve. According to the invention the electromagnetic valve (10) is especially suited for use as brake-pressure build-up valve for a wheel brake cylinder of an antiskid braking system of a motor vehicle.

Inventors:
Siegel, Heinz (Hohenloher Strasse 86, Stuttgart, D-70435, DE)
Application Number:
PCT/DE1997/002698
Publication Date:
September 17, 1998
Filing Date:
November 17, 1997
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, D-70442, DE)
Siegel, Heinz (Hohenloher Strasse 86, Stuttgart, D-70435, DE)
International Classes:
B60T8/36; B60T15/36; F16K27/02; F16K31/06; (IPC1-7): B60T8/36
Domestic Patent References:
WO1995013945A1
WO1993019961A1
Foreign References:
EP0673815A2
DE4030971A1
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Claims:
Patentansprüche
1. Magnetventil, mit einem Anker zur Betätigung eines Ventilschließkörpers, mit einer Spule zur Betätigung des Ankers, und mit einer topfförmigen Hülse, in deren Innerem sich der Ventilschließkörper befindet und in deren Boden eine einen Ventilsitz für das Magnetventil aufweisende Druchströmöffnung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (44) der topfförmigen Hülse (46) seitlich der Durchströmöffnung (50) für das Magnetventil (10) mindestens eine weitere Durchströmöffnung (58) für ein Rückschlagventil aufweist, die von einem Ventilschließkörper (56) des Rückschlagventils verschließbar ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hüise (46) ein spanlos hergestelltes Blechformteil ist.
3. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) des Rückschlagventils auf einer dem Ventilschließkörper (40) des Magnetventils (10) abgewandten Seite des Bodens (44) der topfförmigen Hülse (46) angeordnet ist.
4. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (10) einen stabförmigen Grundkörper (12) mit einer axialen Durchgangsbohrung (14) aufweist, die von einem Ventilstößel (22) durchgriffen wird, der den Anker (20), der sich auf einer Stirnseite des Grundkörpers (12) befindet, mit dem Ventilschließkörper (40) auf der anderen Stirnseite des Grundkörpers (12) verbindet, und daß die topfförmige Hülse (46) an der dem Ventilschließkörper (40) zugewandten Seite des Grundkörpers (12) angebracht ist.
5. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (44) der topfförmigen Hülse (46) mehrere Durchströmöffnungen (58) für das Rückschlagventil aufweist, die auf einen Kreis um die Durchströmöffnung (50) des Magnetventils (10) herum angeordnet sind.
6. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnung (58) für das Rückschlagventil einen in Richtung des Ventilschließkörpers (56) des Rückschlagventils abstehenden Kragen (60) als Ventilsitz aufweist.
7. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56 ; 64 ; 70) des Rückschlagventils ringförmig ausgebildet ist.
8. Magentventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (64 ; 70) des Rückschlagventils ein Blechteil ist.
9. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (64 ; 70) Abstandshalter (68 ; 74) aufweist.
10. Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (56) des Rückschlagventils als Rahmen eines Filtersiebs (54) ausgebildet ist.
11. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil ein Schließfederelement (61) aufweist, welches den Ventilschließkörper (56) des Rückschlagventils gegen den Boden (44) der topfförmigen Hülse (46) drückt.
12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der topfförmigen Hülse (46) eine rohrförmige Hülse (59) angebracht ist, die nach innen stehende Federzungen (61) als Schließfederelemente für das Rückschlagventil aufweist.
13. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Hülse (46) eine Presspassung zur Abdichtung in einer Sackbohrung (30) eines Hydraulikblocks (32) aufweist, in die das Magnetventil (10) einsetzbar ist.
14. Magnetventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung (30) einen Radialbund (52) zur Abdichtung an der topfförmigen Hülse (46) aufweist, der durch Umformen des Werkstoffs des Hydraulikblocks (32) hergestellt ist.
15. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnung (50) im Boden (44) der topfförmigen Hülse (46) als Drosselstelle (51) ausgebildet ist.
16. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (70) des Rückschlagventils eine Drossel (72) für das Magnetventil aufweist.
17. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (64 ; 70) des Rückschlagventils mit Spiel in axialer Richtung in einem Kunststoffteil (63) gekammert ist, welches an der topfförmigen Hülse (46) angebracht ist.
18. Magnetventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (63) Durchlässe (66) aufweist, die ein Umströmen des Ventilschließkörpers (64 ; 70) des Rückschlagventils ermöglichen, wenn dieser von den Ventilsitzen (60) abgehoben ist.
19. Magnetventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (63) eine Presspassung zur Abdichtung in der Sackbohrung (30) des Hydraulikblocks (32) aufweist, in die das Magnetventil (10) einsetzbar ist.
Description:
Beschreibung Magnetventil mit integriertem Rückschlagventil Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit integriertem Rückschiagventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Das Magnetventil ist zur Verwendung als einem Radbremszylinder vorgeschaltetes Bremsdruckaufbauventil für eine schlupfgeregelte, hydraulische Fahrzeugbremsanlage vorgesehen.

Ein derartiges Magnetventil ist bekannt aus der DE 40 30 971 A1. Das bekannte Magnetventil weist einen rotationssymmetrischen Grundkörper mit einer axialen Durchgangsbohrung auf. Auf einer Stirnseite des Grundkörpers ist ein Anker angeordnet, der durch Bestromen einer Spule betätigbar ist. Über einen Ventilstößel, der die Durchgangsbohrung des Grundkörpers durchgreift, betätigt der Anker einen Ventilschließkörper auf der anderen Seite des Grundkörpers. Auf der Seite des Ventilschließkörpers ist eine Hülse am Grundkörper angebracht, in deren Innerem sich der Ventilschließkörper befindet. In die Hülse ist ein scheibenförmiger Ventilsitzträger eingesetzt, der eine Durchströmöffnung mit einem Ventilsitz aufweist, mit dem der Ventilschließkörper des Magnetventils zusammenwirkt. Der scheibenförmige Ventilsitzträger bildet eine Art Boden der Hülse.

Vorteile der Erfindung In das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist ein Rückschlagventil integriert. Dies hat den Vorteil, daß in einer Durchströmrichtung ein um ein Vielfaches vergrößerter Durchströmquerschnitt zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck ist die Hülse topfförmig mit einem Boden ausgebildet, der eine Durchströmöffnung mit einem Ventilsitz für das Magnetventil und seitlich der Durchströmöffnung für das Magnetventil mindestens eine weitere Durchströmöffnung für das Rückschlagventil aufweist, die von einem Ventilschließkörper des Rückschlagventils verschließbar ist. Die Hülse ist vorzugsweise ein mit ihrem Boden einstückiges Blechtiefziehteil.

Die Unteransprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Besonders wirtschaftlich ist eine spanlose Herstellung der topfförmigen Hülse beispielsweise durch Ziehen oder Prägen und Stanzen (Anspruch 2).

Gemäß Anspruch 3 ist der Ventilschließkorper des Rückschlagventils auf einer dem Ventilschließkörper des Magnetventils abgewandten Seite des Bodens der topfförmigen Hülse angeordnet. Bei der vorgesehenen Verwendung des Magnetventils als Bremsdruckaufbauventil ist das Rückschlagventil durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 in Richtung vom Radbremszylinder zum Hauptbremszylinder durchströmbar, öffnet also beim Absenken des Radbremsdrucks bei Beendigung eines Bremsvorgangs. Dies hat den Vorteil, daß die Absenkung des Radbremsdrucks bei Beendigung des Bremsvorganges beschleunigt wird.

Zeichnung Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 einen Achsschnitt eines erfindungsgemäßen Magnet- ventils, Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit gemäß Pfeil II in Figur 1, Figur 3 eine abgewandelte Ausführungsform des in Figuren 1 und 2 dargestellten Magnetventils in einer Figur 2 entsprechenden Darstellung, und Figur 4 eine Abwandlung des in Figur 3 dargestellten Magnetventils.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Magnetventil 10 weist einen näherungsweise stabförmigen Grundkörper 12 mit einer axialen Durchgangsbohrung 14 und einem mit ihm einstückigen Ringbund 16 in seinem Mittelbereich auf. An einem Stirnende des Grundkörpers 12 ist ein Ventildom 18 angebracht, in dem ein Anker 20 axial verschiebbar aufgenommen ist. Mit dem Anker 20 ist ein Ventilstößel 22 verbunden, der die Durchgangsbohrung 14 des Grundkörpers 12 durchgreift.

Der Ventildom 18 ist von einer Spule 24 umschlossen, die ihrerseits von einem topfförmigen Joch 26 umgeben ist, in dessen offene Stirnseite ein lochscheibenförmiger Jochboden 28 eingesetzt ist. Zur Betätigung des Magnetventils 10 wird die Spule 24 bestromt und dadurch in an sich bekannter Weise der Anker 20 in axialer Richtung auf den Grundkörper 12 zu bewegt. Mit dem Anker 20 verschiebt sich der Ventilstößel 22.

Der Ringbund 16 des Grundkörpers 12 hat Abstand vom Jochboden 28, der Grundkörper 12 steht axial aus dem die Spule 24 umschließenden Joch 26,28 vor. Mit dem vorstehenden Abschnitt des Grundkörpers 12 ist das Magnetventil 10 in eine Stufenbohrung 30 eines Hydraulikblocks 32, von dem in Figur 1

nur ein Bruchteil im Bereich des Magnetventils 10 dargestellt ist, eingesetzt. Der Ringbund 16 ist im Hydraulikblock 32 versenkt und das Magnetventil 10 durch Verstemmen (34) am Ringbund 16 im Hydraulikblock 32 befestigt.

Das in Figur 1 dargestellte, erfindungsgemäße Magnetventil 10 ist als Druckaufbauventil einer schlupfgeregelten, im übrigen nicht dargestellten, an sich bekannten Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. In den Hydraulikblock 32 sind weitere, nicht dargestellte Bauteile der Fahrzeugbremsanlage wie Magnetventile oder eine Rückförderpumpe eingesetzt und hydraulisch miteinander und mit dem Magnetventil 10 verschaltet. Durch einen axial in die Stufenbohrung 30 mündenden Fluidkanal 36 ist das Magnetventil 10 (mittelbar) an einen nicht dargestellten Hauptbremszylinder angeschlossen, über einen radial in die Stufenbohrung 30 mündenden Fluidkanal 38 ist ein nicht dargestellter Radbremszylinder an das Magnetventil 10 angeschlossen.

Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Bereich um einen Ventilsitz des erfindungsgemäßen Magnetventils 10. In ein dem Anker 20 abgewandtes Stirnende des Ventilstößels 22 ist eine Ventilkugel 40 als Ventilschließkörper eingepreßt. Sie wirkt zusammen mit einem konischen Ventilsitz 42, der im Boden 44 einer als Blechtiefziehteil ausgebildeten, topfförmigen Hülse 46 angebracht ist.

Die topfförmige Hüise 46 ist auf den Grundkörper 12 aufgepreßt und durch Bördeln (Bezugszahl 48 in Figur 1) an mehreren Stellen des Umfangs mit dem Grundkörper 12 verbunden. Eine am Ventilsitz 42 mündende Durchströmöffnung 50 des Magnetventils 10 in der Mitte des Bodens 44 der topfförmigen Hülse 46 weist eine Verjüngung als Drosselstelle 51 auf, die für die Blockierschutzregelung notwendig oder zumindest vorteilhaft ist. Diese Drosselstelle 51 ist fahrzeugspezifisch, also auf das Fahrzeug abgestimmt, in dem das Magnetventil 10 eingesetzt werden soll.

Eine Abdichtung zwischen den den Ventileinlaß und-auslaß bildenden Fluidkanälen 36,38 erfolgt an einem nach innen

stehenden, flachen Radialbund 52 der Sackbohrung 30 des Hydraulikblocks 32, an dem die topfförmige Hülse 46 des in die Sackbohrung 30 eingesetzten Magnetventils 10 dichtend anliegt. Der Radialbund 52 ist durch Umformen des Werkstoffs des Hydraulikblocks 32 (Bezugszahl 53), insbesondere durch einen Prägevorgang gegen einen nicht dargestellten, formgenauen Stempel, hergestellt.

Dies hat den Vorteil, daß die Sackbohrung 30 ohne Hinterschnitt herstellbar ist, daß der Durchmesser des Radialbundes 52 sehr genau mit geringer Toleranz fertigbar ist, und daß er eine kurze axiale Länge hat, die die Kräfte beim Einpressen der topfförmigen Hülse 46 niedrig hält.

Auf einer Außenseite des Bodens 44 der topfförmigen Hülse 46 ist ein Filtersieb 54 aus Drahtgewebe oder Kunststoffgewebe (Maschendraht) angeordnet, deren Rand mit einem kreisringförmigen Kunststoffkörper umspritzt ist. Dieser Kunststoffkörper bildet einen Ventilschließkörper 56 eines in das erfindungsgemäße Magnetventil 10 integrierten Rückschlagventils. Dieser Ventilschließkörper 56 wirkt zusammen mit mehreren Durchströmöffnungen 58, die auf einem gedachten Kreis um die Durchströmöffnung 50 des Magnetventils 10 herum im Boden 44 der topfförmigen Hülse 46 angebracht sind. Um die Dicht- funktion des Rückschlagventils zu verbessern, weisen die Durchströmöffnungen 58 kreisförmige, in Richtung des Ventilschließkörpers 56 abstehende Kragen 60 als Ventilsitze auf, an denen der Ventilschließkörper 56 bei geschlossenem Rückschlagventil dichtend anliegt.

Auf die topfförmige Hülse 46 ist eine rohrförmige Hülse 59 aufgepreßt, die über den Boden 44 der topfförmigen Hülse 46 in axialer Richtung übersteht und den Ventilschließkörper 56 des Rückschlagventils positioniert. Die rohrförmige Hülse 59 weist mit ihr einstückige Federzungen 61 auf, die äquidistant über den Umfang verteilt angeordnet und nach innen auf eine der topfförmigen Hülse 46 abgewandte Seite des Ventilschließkörpers 56 des Rückschlagventils umgebogen sind. Die Federzungen 61 drücken den Ventilschließkörper 56 des Rückschlagventils gegen die die Ventilsitze des Rückschlag-

ventils bildenden Kragen 60. Das Rückschlagventil ist federbelastet. Die rohrförmige Hülse 59 sitzt mit ihren Federzungen 61 auf einem Grund 62 der Stufenbohrung 30 auf, so daß es einer besonderen Befestigung der rohrförmigen Hülse 59 auf der topfförmigen Hülse 46 nicht bedarf.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Magnetventil 10 ist folgende : Bei stromloser Spule 24 drückt eine Ventilfeder 64, die in die topfförmige Hülse 46 eingesetzt ist, in axialer Richtung gegen den Ventilstößel 22 und hebt den Ventilschließkörper 40 des Magnetventils 10 von seinem Ventilsitz 42 ab, das Magnetventil 10 ist geöffnet. Wird die Spule 24 bestromt, wird der Anker 20 axial gegen die Kraft der Ventilfeder 64 in Richtung des Grundkörpers 12 gezogen, bis der Ventilschließkörper 40 auf seinem Ventilsitz 42 aufsitzt und das Magnetventil 10 schließt.

Herrscht im Innern der topfförmigen Hülse 46 ein Überdruck in Bezug auf den Druck auf der Außenseite ihres Bodens 44, d. h. bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Magnetventils 10 als Druckaufbauventil einer blockierschutzgeregelten Fahrzeugbremsanlage am radbremszylinderseitigen Fluidkanal 38 ein höherer Druck als am hauptbremszylinderseitigen Fluidkanal 36, hebt dieser Überdruck den Ventilschließkörper 56 des Rückschlagventils von dessen Ventilsitzen 60 ab, so daß Bremsflüssigkeit durch die Durchströmöffnungen 58 des Rückschlagventils unabhängig von der Stellung des Magnetventils 10 strömen kann. Dadurch stellt das erfindungsgemäße Magnet- ventil 10 einen vielfach größeren Strömungsquerschnitt für die als Rückströmung bezeichnete Strömung vom Radbremszylinder zum Hauptbremszylinder als die mit der Drossel 51 versehene Durchströmöffnung des eigentlichen Magnetventils zur Verfügung. Dies ist vorteilhaft für einen schnellen Radbremsdruckabbau bei Beendigung eines Bremsvorgangs.

Figur 3 zeigt ein gegenüber Figur 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils 10.

Bei diesem fehlt die rohrförmige Hülse 59, das Filtersieb 54 ist mit dem es fassenden, ringförmigen Kunststoffteil 63 fest an der topfförmigen Hülse 46 angebracht. Als Ventilschließkörper 64 des Rückschiagventils weist das in Figur 3 dargestellte, erfindungsgemäße Magnetventil eine Blechscheibe auf, die um einen Ventilhub in axialer Richtung vom Boden 44 der topfförmigen Hülse 46 abhebbar in das Kunststoffteil 63 eingelegt ist. Das Rückschlagventil des in Figur 3 dargestellten Magnetventils ist federlos.

Das Kunststoffteil 63 ist mit einer Presspassung 65 in die Sackbohrung 30 eingesetzt, die das Kunststoffteil 63 an die topfförmige Hülse 46 andrückt und dadurch eine Abdichtung sowohl zwischen der Sackbohrung 30 und dem Kunststoffteil 63 als auch zwischen dem Kunststoffteil 63 und der topfförmigen Hülse 46 sicherstellt und zudem das Kunststoffteil 63 sicher fixiert.

An mehreren Stellen des Umfangs sind in dem Kunststoffteil 63 außen um einen Rand des Ventilschließkörpers 64 des Rückschlagventils herumführende Durchlässe 66 angebracht, die eine Umströmung des Ventilschließkörpers 64 bei offenen Rückschlagventil ermöglichen.

Der als Lochscheibe ausgebildete Ventilschließkörper 64 des Rückschlagventils weist einen niedrigen, hohlzylindrischen Kragen 68 an seinem Lochrand auf, der vom Boden 44 der topfförmigen Hüise 46 wegsteht. Dieser Kragen 68 dient der guten Vereinzelbarkeit von Ventilschließkörpern 64 bei der automatisierten Montage des erfindungsgemäßen Magnetventils 10.

Im übrigen ist das in Figur 3 dargestellte Magnetventil gleich aufgebaut und funktioniert in gleicher Weise wie das in Figuren 1 und 2 dargestellte Magnetventil 10. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird insoweit auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.

In Figur 4 ist eine Einzelheit einer weiteren, gegenüber Figur 3 abgewandelten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils dargestellt. Dieses weist ebenfalls einen scheibenförmigen Ventilschließkörper 70 des Rückschlagventil auf. Dieser weist ein Loch kleinen Durchmessers als Drossel 72 für das Magnetventil in seiner Mitte auf. Die Drossel 51 (Figur 2) im Boden 44 der topfförmigen Hülse 46 entfä ! tt dadurch, was deren Herstellung vereinfacht.

Zur Verbesserung der Vereinzelung einer Vielzahl von Ventilschließkörpern 70 weisen diese eingeprägte Füße 74 als Abstandshalter auf. Im übrigen ist das in Figur 4 dargestellte Magnetventil ebenso aufgebaut wie das in Figur 3 dargestelite Magnetventil und funktioniert in gleicher Weise. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Figuren 1 bis 3 verwiesen.