Beschreibung

Titel Magnetventil

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Ein herkömmliches Magnetventil, insbesondere für ein Fluidaggregat, welches beispielsweise in einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR- System) oder einem elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System) eingesetzt wird, ist in Figur 1 dargestellt. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliche Magnetventil 1 , das beispielsweise als stromlos offenes Regelventil ausgeführt ist, eine Magnetbaugruppe 2 zur Erzeugung eines Magnetflusses, die einen Gehäusemantel 2.1, einen Wicklungsträger 2.2, eine Spulenwicklung 2.3 und eine Abdeckscheibe 2.4 umfasst, und eine Ventilpatrone 5, die eine Kapsel 5.1, einen mit der Kapsel über eine Dicht- schweißung verbundenen Ventileinsatz 9, einen Anker 6 mit einem Stößel 7, der ein Schließelement 7.1 mit einem Hauptdichtelement 7.2 aufweist, und eine Rückstellfeder 8 umfasst. Die auf den Wicklungsträger 2.2 gewickelte Spulenwicklung 2.3 der Magnetbaugruppe 2 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 2.5 ansteuerbar ist und einen Magnetfluss erzeugt. Der Ventileinsatz 9 leitet den von der Magnetbaugruppe 2 über die Abdeckscheibe 2.4 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt 3 in Richtung Anker 6. Durch Bestromung der Spulenwicklung 2.3 über die elektrischen Anschlüsse 2.5 und den dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 6 entgegen der

Kraft der Rückstellfeder 8 gegen den Ventileinsatz 9 bewegt.

Zudem nimmt der Ventileinsatz 9, der über einen Verstemmflansch 9.1 mit einem nicht dargestellten Fluidblock verstemmt ist, den so genannten Ventilkörper 10 auf, der in den Ventileinsatz 9 eingepresst ist und einen Hauptventilsitz 10.1 umfasst, in welchen das

Schließelement 7.1 über ein als Dichtkalotte ausgeführtes Hauptdichtelement 7.2 dichtend eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 1 umzusetzen. Hierbei bilden das Hauptdichtelement 7.2 und der Hauptventilsitz 10.1 ein Hauptventil 11, um einen FIu- idfluss 12 einzustellen.

Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliche Magnetventil 1 ein exzentrisch angeordnetes Rückschlagventil 4, das eine richtungsorientierte Durchflussfunktion ausführt, und ein als Kunststoffeinsatz ausgeführtes Ventilbauelement, welches das Ventilunterteil 16 bildet und zur Abdichtung zu einem nicht dargestellten umgebenden Fluidblock, zur Abdichtung zum Ventilkörper 10 und zur Aufnahme eines Ringfilters 13 und eines Flachfilters 14 dient.

Das beschriebene herkömmliche stromlos offene Magnetventil hat die Aufgabe sehr dosiert den Druck in einem Fluidsystem zu modulieren, wobei ein sehr geringer Druckab- baugradient, d.h. ein kleiner Durchfluss gefordert wird. Daher sollten hydraulische Magnetventile auch bei sehr kleinen Hüben des Schließelements durch die Magnetgruppe stetig einstellbar sein. Ein stabiler Arbeitspunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kräftegleichgewicht zwischen öffnenden und schließenden Kräften besteht. Weiter sollte das System bei Störungen wieder in den Arbeitspunkt zurückfinden. Bei dem beschriebenen herkömmlichen stromlos offenen Magnetventil ist eine stetige Einstellbarkeit in Arbeitspunkten mit sehr kleinen Hüben aufgrund ihrer hydraulischen und magnetischen Charakteristik sehr schwierig.

Offenbarung der Erfindung

Das erfmdungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Hauptventil elastische Dichtmittel mit einer bekannten Elastizität aufweist, durch welche eine kontrollierte Leckage und sehr geringe Druckabbaugradienten ermöglicht werden, so dass sehr kleine Fluidflüsse realisiert werden können, ohne von den hydraulischen und magnetischen Charakteristika des Magnetventils abhängig zu sein. Durch eine gezielte Verformung der elastischen Dichtmittel und die dadurch bewirkten sich ändernden Anpressverhältnisse und kleinste Veränderungen des öffnungsquerschnitts des Hauptventils, kann der Fluidfluss durch das geschlossene Hauptventil als Leckage gezielt beeinflusst werden. So sind selbst kleinste Druckab- baugradienten möglich. Zudem weist das Magnetventil in vorteilhafter Weise einen stabi-

len Zustand auf, da bei dem geschlossenen Hauptventil immer ein Kontakt zwischen dem Hauptdichtelement und dem Hauptventilsitz besteht. Bei herkömmlichen stromlos offenen Magnetventilen bedeutet eine Leckage des Hauptventils ein unkontrollierter Druckverlust mit einem sehr geringen Gradienten durch ein nicht vollständig schließendes Hauptventil. Die Leckage des Hauptventils tritt in der Regel auf, wenn der Schließstrom durch eine Magnetspule des Magnetventils nicht hoch genug ist. Im erfindungsgemäßen Magnetventil können hingegen durch eine kontrollierte Leckage des Hauptventils sehr geringe Druckabbaugradienten und damit kleine Durchflüsse realisiert werden, ohne von den hydraulischen und magnetischen Charakteristiken des Magnetventils abhängig zu sein.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die elastischen Dichtmittel des geschlossenen Hauptventils durch den Anpressdruck bzw. die Anpresskraft des Hauptdichtelements im Hauptventilsitz gezielt verformbar sind, wobei der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft durch eine entsprechende Bestromung der Magnetbaugruppe über die erzeugte Magnetkraft einstell- bar ist und fein dosiert werden kann. Somit verändert sich durch die Variation des Anpressdrucks bzw. der Anpresskraft die Verformung der elastischen Dichtelemente des Hauptventils, so dass in vorteilhafter Weise ein kleiner Fluidfluss als kontrollierte Leckage eingestellt werden kann.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils sind die elastischen Dichtmittel beispielsweise im Bereich der Dichtlinie am Hauptdichtelement des Schließelements angeordnet. Alternativ können die elastischen Dichtmittel im Bereich der Dichtlinie am Hauptventilsitz im Ventilkörper angeordnet werden. Die elastischen Dichtmittel können beispielsweise mehrere Segmente umfassen, die beabstandet zueinander angeordnet sind.

In alternativer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist das Hauptdichtelement als elastisches Dichtmittel ausgeführt und aus einem elastischen Material hergestellt. Bei Verwendung des Hauptdichtelements aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Polyehteretherketon (PEEK), kann dessen Verformbarkeit zur Einstellung ei- ner kontrollierten Leckage ausgenutzt werden. Das aus einem elastischen Material herge-

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stellte Hauptdichtelement weist beispielsweise mindestens eine gezielt eingebrachte Un- rundheit und/oder Unebenheit auf, die zur Einstellung der kontrollierten Leckage durch den eingestellten Anpressdruck bzw. die eingestellte Anpresskraft ausgeglichen werden können.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils kann die Elastizität der elastischen Dichtmittel in vorteilhafter Weise durch eine gezielte Materialauswahl vorgegeben werden.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Hauptventils eines erfmdungsge- mäßen Magnetventils.

Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Hauptdichtelements für das erfindungsgemäße Magnetventil.

Fig. 4 zeigt ein Kennliniendiagramm für kontrollierte Leckagen in Abhängigkeit von der

Anpresskraft für das erfindungsgemäße Magnetventil.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst ein Hauptventil 31 für ein erfindungsgemäßes

Magnetventil ein Schließelement 27.1 mit einem Hauptdichtelement 27.2 und einen Hauptventilsitz 30.1, der in einem Ventilkörper 30 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, weist das Hauptventil 31 elastische Dichtmittel 27.3 mit einer bekannten Elastizität auf. Zur Einstellung eines kleinen Fluidflusses 12 als Leckage bei geschlosse- nem Hauptventil 31 können die elastischen Dichtmittel 27.3 gezielt verformt werden. Die

elastischen Dichtmittel können 27.3 im Bereich der Dichtlinie am Hauptdichtelement 27.2 des Schließelements 27.1 und/oder am Hauptventilsitz 30.1 im Ventilkörper 30 angeordnet werden.

Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, umfassen die elastischen Dichtmittel 27.3 im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Segmente, die beabstandet zueinander am Hauptdichtelement 27.2 angeordnet sind.

Die anderen Komponenten des erfmdungsgemäßen Magnetventils können analog zu den entsprechenden Komponenten des in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Magnetventils 1 ausgeführt werden, so dass das erfindungsgemäße Magnetventil im Wesentlichen dem herkömmlichen Magnetventil 1 gemäß Fig. 1 entspricht.

Im Unterschied zum herkömmlichen Magnetventil 1 gemäß Fig. 1 ermöglichen die elasti- sehen Dichtmittel 27.3 des Hauptventils 31 des erfindungsgemäßen Magnetventils einen kleinen Fluidfluss als kontrollierte Leckage des geschlossenen Hauptventils 31. Durch die kontrollierte Leckage können, wie aus dem Kennliniendiagramm gemäß Fig. 4 ersichtlich ist, sehr geringe Druckabbaugradienten und damit kleine Fluidflüsse 12 durch das Hauptventil 31 realisiert werden, ohne von den hydraulischen und magnetischen Charakteristi- ka des Magnetventils abhängig zu sein. Fig. 4 zeigt zwei verschiedene Kennlinien Kl ,

K2, die zwei verschiedene Elastizitätswerte und damit zwei verschiedene Materialien für die elastischen Dichtmittel 27.3 repräsentieren. Durch die sich so ändernden Pressverhältnisse und kleinsten Veränderungen des öffnungsquerschnitts kann der Fluidfluss durch das Hauptventil 31 aufgrund der Leckage gezielt beeinflusst werden. Ab einer be- stimmten Anpressgrenze ist das Hauptventil jedoch vollständig geschlossen. So sind selbst kleinste Druckabbaugradienten möglich. Die elastischen Dichtmittel 27.3 des geschlossenen Hauptventils 31 des erfindungsgemäßen Magnetventils sind durch den Anpressdruck bzw. Anpresskraft des Hauptdichtelements 27.2 im Hauptventilsitz 30.1 gezielt verformbar, wobei der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft durch eine entsprechen- de Bestromung der Magnetbaugruppe über die erzeugte Magnetkraft einstellbar ist. Da das erfindungsgemäße stromlos offene Magnetventil auch bei sehr kleinen Hüben des Schließelements 27.1 durch eine Bestromung die Magnetgruppe stetig einstellbar ist, wird in vorteilhafter Weise eine sehr dosierte Modulation des Drucks in einem zugehörigen Fluidsystem ermöglicht.

Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils ist das Hauptdichtelement 27.2 als elastisches Dichtmittel ausgeführt und aus einem elastischen Material hergestellt. Bei der Verwendung des Hauptdichtelements aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Polyehteretherketon (PEEK), kann dessen Verformbarkeit zur Einstellung einer kontrollierten Leckage ausgenutzt werden. Das aus einem elastischen Material hergestellte Hauptdichtelement 27.2 weist beispielsweise mindestens eine gezielt eingebrachte Unrundheit und/oder Unebenheit auf, die zur Einstellung der kontrollierten Leckage durch den eingestellten Anpressdruck bzw. die eingestellte Anpresskraft ausgeglichen werden können.

Das erfindungsgemäße Magnetventil ermöglicht in vorteilhafter Weise durch die elastischen Dichtmittel mit der bekannten Elastizität eine kontrollierte Leckage und sehr geringe Druckabbaugradienten, so dass sehr kleine Fluidflüsse realisiert werden können, ohne von den hydraulischen und magnetischen Charakteristika des Magnetventils abhängig zu sein.

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