Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Elektromagnetventil dieser Art (DE 35 29 124 AI) erfolgt beim Übergang des Ankers in die eine oder andere Endlage eine Dämpfung der Anschlaggeräusche mittels eines am Magnetanker angeordneten hydraulischen Dämpferkolbens, der einen Dämpferraum im Ventilgehäuse in zwei Kammern unterteilt. Der Dämpferkolben ist in beiden Bewegungsrichtungen wirksam, sofern Druckmittel aus der einen Kammer in die weitere Kammer über den Ringspalt am Dämpferkolben gedrosselt überströmen kann. Zusätzlich ist vorgeschlagen, im Dämpferkolben ein Rückschlagventil anzuordnen, das abhängig von seiner Öffnungsrichtung die Dämpfung in die eine oder andere Ankerbewegungsrichtung gezielt beeinflußt. Die hydraulische Dämpfung dieser Art ist infolge der Viskositätsabhängigkeit schwankend, so daß sich bei Temperaturveränderungen oder beim Einsatz des Ventils für unterschiedliche Betriebsmedien die Ventilschaltzeiten und die Schaltgeräusche verändern. Überdies ist der bauliche Aufwand des Ventils für den Praxiseinsatz unangemessen hoch.

Aus der DE 43 33 440 AI ist bereits ein Elektromagnetventil bekannt geworden, das zwischen dem Außenumfang des Magnetankers

und dem Innenumfang des Ventilgehauses ein Dichtelement aufweist. Richtungsabhangig wird die Bewegung des Magnetankers gedampft, da bei der Offnungsbewegung des am Magnetanker angebrachten Schließkorpers das zwischen dem Dichtelement und im Hohlraum des Magnetankers eingespannte Druckmittelvolumen ausschließlich über eine Blende in Richtung der im Ventilaufnahmekörper angeordneten Druckmittelkanale verdrangt werden kann. Da sich mit der Große des gewählten Blendenquerschnitts zwangsläufig auch eine Abhängigkeit der Durchflußrate von der Betriebstemperatur einstellt, sind mit der vorgeschlagenen Festblende keine konstanten Ventilschaltzeiten über einen größeren Temperaturbereich möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem vorgenannten Stand der Technik hervorgegangenen Elektromagnetventile so auszubilden und zu vereinfachen, daß unabhängig von Temperatur- und Viskositatsschwankungen gleichbleibende Ventilschaltzeiten erzielt werden, sowie die bei der Betätigung des Elektromagnetventils auftretenden Geräusche auf ein möglichst niedriges und konstantes Maß zu reduzieren.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost.

Bei dieser Ausbildung wird die Magnetankerbewegung hydraulisch durch das im Druckmittelraum innerhalb des Magnetankers eingespannte Druckmittelvolumen und reibungsbehaftet durch das am Ventilgehause angepreßte Dichtelement richtungsabhangig gedampft, wodurch Ventilgerausche vor allem bei der Offnungsbewegung des Ventilschließgliedes gemindert sind. Die Wirkung des Dichtelementes zusammen mit einem

temperaturgesteuerten Blendenquerschnitt ermöglicht konstante Schaltgeschwindigkeiten, so daß keine nachteilige Schaltverzögerung des Magnetventils im Tieftemperaturbetrieb auftritt. Durch die gedämpfte Öffnungsbewegung des Schließkörpers läßt, sich der Volumenstrom innerhalb des Magnetventils fein regulieren bis der Magnetanker am Ventilgehäuse in der vollständig geöffneten Ventilstellung hydraulisch gedämpft anliegt. Das durch die Öffnungsbewegung des Ventilkörpers im Magnetanker verdrängte Druckmittelvolumen trägt schließlich auch zu einer Erhöhung der Anpreßkraft auf die Dichtlippe des Dichtelementes bei, was der Dämpferwirkung förderlich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung nachfolgend anhand zweier Zeichnungen näher dargestellt und erläutert werden.

Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos geöffnetes Magnetventil mit einer speziellen Ausgestaltung des Ventilgehäuses 1 als Ventilhülse im Ventilaufnahmekörper 2. Das Elektromagnetventil ist in einer erheblich vergrößerten Darstellung gezeigt. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem hülsenförmigen, nur wenige Millimeter abmessenden Teil. Der Ventilaufnahmekörper 2 besteht aus einer Stahllegierung. Das als Ventilhülse ausgeführte Ventilgehäuse 1 wird aus unmagnetischem, rostfreiem Stahl durch ein Tiefziehverfahren hergestellt. Das Ventilgehäuse 1 nimmt im Hohlraum des Magnetankers 5 eine als Schließkörper wirksame Ventilnadel 6 auf. Die Ventilnadel 6 durchdringt den Magnetkern 7 konzentrisch. In einer abgesetzten Bohrung (Längsbohrung) des

Magnetkerns 7 befindet sich in koaxialer Anordnung gegenüber dem Magnetanker 5 eine Druckfeder 8, die über die Ventilnadel 6 gestülpt an der Stirnfläche des Magnetankers 5 anliegt. Im Bereich des in den Ventilaufnahmekörper 2 eingelassenen Druckmittel-Einlaßkanals 9 ist innerhalb einer im Ventilaufnahmekörper 2 abgesetzten Gehäusebohrung 10 der Ventilsitz 11 mittels einer Verstemmung gehalten. Weiterhin ist die Magnetspule 14 am Ventildom des Ventilgehäuses 1 mittels eines Greifrings 13 gesichert.

Das Tiefziehverfahren zur Fertigung der Ventilhülse (Ventilgehäuse 1) führt insbesondere bei Verwendung von rostfreiem Stahl zu einer Kaltverfestigung, so daß unter Wahrung eines von der Dünnwandigkeit der Ventilhülse abhängigen Wirkungsgrades des Magnetkreises, ein hochdruckbeständiges Ventilgehäuse 1 hergestellt ist. Da bei Verwendung des Elektromagnetventils für hydraulische Bremsanlagen der Innenraum der Ventilhülse vom Hochdruck vollkommen beaufschlagt wird, erweist sich die vorbeschriebene Herstellungs- und Befestigungsweise der Ventilhülse als äußerst vorteilhaft. Der Innenraum des Ventilgehäuses 1 ist durch ein am abbildungsgemäßen oberen Endabschnitt des Magnetankers 5 angebrachtes Dichtelement 3 in zwei Druckmittelräume 4, 12 unterteilt, die über zwei wirkungsmäßig unabhängig voneinander im Magnetanker 5 angeordnete Blenden 16,16' hydraulisch miteinander in Verbindung stehen. Die Blende 16' ist unterhalb des Dichtelementes 3 als Festblende mit konstantem Querschnitt seitlich in den Magnetanker 5 eingebracht, so daß ihre Blendenbohrung senkrecht zur Magnetankerachse mit dem Druckmittelraum 4 eine permanente Druckmittel-Verbindung herstellt. Die Blende 16 ist gleichfalls wie die Blende 16' seitlich in die Wandung des Magnetankers 5 eingebracht. Die Blende 16 ist mittels eines als Sitzventil 24 gestalteten

Körpers in ihrem Durchlaßquerschnitt veränderbar, womit sich ein zur Blende 16' (Festblende) im Querschnitt variable Zusatzblende ergibt, die voneinander wirkungsmäßig unabhängig sind. Das Sitzventil 24 weist einen Ventilkegel auf, der an der Kegelsitz- fläche der Blende 16 anlegbar ist. Zur temperaturabhängigen Steuerung des Blendenquerschnitts befindet sich innerhalb einer Längsbohrung des Magnetankers 5 ein Bimetall 22, das durch ein zylinderförmiges Halteteil 23 im Magnetanker 5 fixiert ist. Das Bimetall 22 ist mittels eines Stifts mit dem Ventilkegel verbunden, so daß in vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel das Bimetall 22 mit dem Sitzventil 24 das erfindungsgemäße Mittel bildet, welches temperaturabhängig den Blendenquerschnitt variiert. Die Verwendung eines Sitzventiles 24 ist als eine von vielen Ausführungsmöglichkeiten anzusehen, da bei Wunsch oder Bedarf das Mittel 21 auch nach dem Prinzip eines Schieberventils oder eines Drehschiebers ausgeführt werden kann, sofern es die Bauraumverhältnisse zulassen. Durch die vorgeschlagene senkrechte Anordnung des Bimetalls 22 in der Längsbohrung ist das Bimetall frei von unerwünschter Schwingungsanregung, die aus der Betätigung des Elektromagnetventils herrühren kann. Die abbildungsgemäße offene Darstellung der variablen Blende 16 entspricht einem Betrieb des Elektromagentventils im Tieftemperaturenbetrieb, da es infolge der erheblichen Viskositätszunahme großer Blendenablaufquerschnitte bedarf, um während der Öffnungsbewegung des Elektromagnetventils das Druckmittelvolumen aus dem Druckraum 4 in Richtung des Druckmittelauslaßkanals 19 möglichst widerstandsarm verdrängen zu können. Im abbildungsgemäßen Ausführungsbeispiel bildet das zungenförmige Bimetall 22 mit dem hohlzylinderförmigen Halteteil 23 eine Baueinheit, die in die Längsbohrung des Magnetankers 5 soweit eingepreßt wird, bis das freie Ende des Bimetalls 22 in Überdeckung mit der variablen Blende 16

gelangt. Der mit dem Stift verbundene Sitzkegel des Sitzventils 24 wird sodann radial von außen in die Blende 16 eingeschoben, bis der Stift mittelε einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit dem freien Ende des Bimetalls 22 im Eingriff steht. Bei der vorgeschlagenen Konstruktion ist zu beachten, daß der Durchlaß im Halteteil 23 wenigstens so groß wie die Summe der beiden Blendenquerschnitte 16,16' bemessen wird, um den Strömungswiderstand möglichst klein zu halten.

Das Dichtelement 3 weist die Form einer Ringmanschette auf, die die Funktion eines Rückschlagventils inne hat. Der Magnetanker 5 ist zur Befestigung des Dichtelementes 3 mit einem Bund 17 versehen, der in Richtung der Ventilnadel 6 eine kegelförmige Einschnürung aufweist. Der kegelförmige Abschnitt des Magnetankers 5 sorgt für den sicheren Sitz des Dichtelementes 3. Damit begrenzt das Dichtelement 3 entlang der Wandung des Ventildoms den sich bis in die Längsbohrung des Magnetankers erstreckenden Druckmittelraum 4, sowie den sich entlang der Längsnut 18 erstreckende äußere Druckmittelraum 12. Über die den Magnetanker 5 radial durchdringende Bohrungen der Blenden 16,16' iεt der sich bis in die Gehäusebohrung 10 erstreckende Druckmittelraum 12 mit dem Druckmittelraum 4 verbunden. Der Magnetanker 5 weist hierzu entlang seiner Außenkontur die Längsnut 18 auf.

Um unter Einwirkung höchster Betriebsdrücke die Befestigung der Ventilhülse (Ventilgehäuse 1) innerhalb des

Ventilaufnahmekörpers 2 sicherzustellen, ist die Mantelfläche der Ventilhülse in ihrem kegelförmigen Bereich zwischen den Kontaktflächen des Magnetkerns 7 und des Ventilaufnahmekörpers 2 reibschlüssig und ggf. auch formschlüssig befestigt. Dies geschieht durch das Einstemmen einer ringförmig umlaufenden Nase 15 am Ventilaufnahmekörper 2, wodurch eine Anpassung der

dünnwandigen Ventilhulse an die Oberflachenkontur des m den Ventilaufnahmekörper 2 eingesetzten Magnetkerns 7 vorliegt. Bei Einwirkung erhöhter Schubkräfte - infolge erhöhter Innendrucke - verhindert die Verstemmung einerseits das Austreten von Flüssigkeit und andererseits ein etwaiges Herausschlupfen der Ventilhulse aus der Befestigung.

Im nachfolgenden ist die Wirkungsweise der Erfindung nach Fig. 1 erläutert .

In der abbildungsgemaßen Darstellung stellt die in Offenposition befindliche Ventilnadel 6 eine hydraulische Verbindung zwischen dem Druckmitteleinlaßkanal 9 und dem Druckmittelauslaßkanal 19 her. Im speziellen Anwendungsfall für eine schlupfgeregelte hydraulische Bremsanlage schließt sich am Druckmitteleinlaßkanal 9 die Druckmittelversorgung, das heißt der Bremsdruckgeber bzw. die Hilfsdruckquelle an, wahrend am Druckmittelauslaßkanal 19 der Verbraucher, das heißt die Radbremse angeschlossen ist. Der Magnetanker 5 ist elektromagnetisch nicht erregt, so daß die zwischen dem Magnetkern 7 und dem Magnetanker 5 angeordnete Druckfeder 8 den Magnetanker 5 am Ventildom auf Anschlag halt. Das in der Gehausebohrung 10 anstehende Druckmittel gelangt gleichzeitig über den außerhalb des Magnetankers 5 gelegenen Druckmittelraum 12, über die Langsnuten 18 bis zu den Blenden 16,16' bzw. zum Dichtelement 3, so daß auch der im Magnetanker 5 gelegene Druckmittelraum 4 mit dem Druck in der Gehausebohrung 10 beaufschlagt ist. Zu beachten ist hierbei, daß die variable Blende 16 nur bei niedrigen Temperaturen geöffnet ist, während die Blende 16' (Festblende) einen permanenten Durchlaß ermöglicht .

Bei einer elektromagnetischen Erregung des Ventils bewegt sich

der Magnetanker 5 abwärts in Richtung des Magnetkerns 7, womit sich der Druckmittelraum 4 im Ventildom vergrößert und die Dichtlippe 20 des als Ringmanschette ausgebildeten Dichtelementes 3 nur unter einer vernachlässigbar kleinen Vorspannkraft entlang der Innenwandung des Ventilgehäuses 1 axial mitbewegt wird. Die Reibkräfte am Dichtelement 3 sind entsprechend gering, so daß die Ventilschließbewegung nicht behindert wird.

Sobald die Magnetspule 14 nicht mehr vom elektrischen Strom durchflössen ist, kehrt sich die Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 um, so daß bei der Öffnungsbewegung der Ventilnadel 6 das im Druckmittelraum 4 des Ventildoms eingespannte Fluid abhängig vom Volumendurchsatz der Blenden 16,16' verzögert in Richtung des außerhalb des Magnetankers 5 gelegenen Druckraums 12 verdrängt werden kann, wobei auch die Dichtlippe 20 durch den hydraulischen Vordruck im Ventildom vollflächig dichtend an die Innenwandung der Ventilhülse (Ventilgehäuse 1) gepreßt wird und damit die Öffnungsbewegung im gewünschten Umfange verzögert. Folglich wird die konstante Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel 6 im wesentlichen durch die Funktion der Blenden 16,16' und die hiervon mitbeeinflußte Manschettenreibung am Ventilgehäuse 1 bestimmt. Durch die Verwendung der Blende 16 mit veränderbarem Blendenquerschnitt ist der hydraulische Widerstand auch bei niedriger Temperatur gut beherrschbar, so daß der Einfluß von Temperatur- bzw. Viscositätsänderungen auf die Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel keinen nennenswerten Einfluß haben.

Hierdurch ergibt sich beispielsweise bei einer Temperatur von -20° Celsius ein weitgehend ungehinderter Durchlaß der Blende 16, da durch die Verformung des Bimetalls 23 der Ventilkegel vom Sitzkegel der Blende 16 abgehoben ist. Das aus

dem Druckmittelraum 4 während der Öffnungsbewegung des Elektromagnetventils verdrängte Druckmittelvolumen gelangt somit über die beiden Blenden 16,16' verzweigt zum Druckmittelauslaßkanal 19. Trotz Zunahme der Viskosität im vorbeschriebenen sinkenden Temperaturbereich gelangt somit der Magnetanker 5 mit konstanter Hubgeschwindigkeit und nahezu konstanter Dämpfungsrate in seine obere Endlage auf Anschlag am Ventilgehäuse 1. Die als Zusatzblende wirksame Blende 16 ist somit durch ihre Parallelanordnung zur als Festblende wirksamen Blende 16 ' in Abhängigkeit der temperaturabhängigen Viskositätsänderung des Druckmittels wirksam. Beim vorge¬ schlagenen Ausführungsbeispiel handelt es sich gewissermaßen um eine indirekte Betätigung des zu öffnenden bzw. zu verschließenden Blendenquerschnitts mittels einer speziellen Ventilbauform. Die strichlinierte Krümmung des Bimetalls 22 zeigt andeutungsweise die Schließstellung des Sitzventils 24 beim Ansteigen der Temperatur (z.B. +20 Grad Celsius), wodurch ausschließlich der Blendenquerschnitt der Blende 16' wirksam ist.

Insbesondere bei der Verwendung des Erfindungsgegenstandes für schlupfgeregelte Bremsanlagen, ergibt sich durch die gezielte Dämpfung des Ventilöffnungshubes eine besonders fein dosierbare Bremsdruckregelung sowie eine Reduzierung des Magnetankeranschlaggeräusches am Ventildom in der Endlage. Wegen des relativ kleinen Ankerhubs ist das Dichtelement 3 ausreichend steif zu gestalten, um die Verformung des Dichtelementes bei Volumenänderung im Druckraum 4 möglichst klein zu halten. Als günstiger Werkstoff für das Dichtelement eignet sich die Verwendung von Teflon, das die gewünschte Verschleißfestigkeit und Gleiteigenschaft aufweist. Das Dichtelement 3 ist nicht an die Ausführung als Rückschlagmanschette gebunden, sondern kann auch als O-ring

oder 4-Kant-Profllπng ausgeführt sein.

Insbesondere bei den bereits erwähnten schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlagen kommt bei der Verwendung von in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos offenen geschalteten Elektromagnetventilen (sogenannte stromlos offene Einlaßventile) der Reduzierung von Schaltgerauschen eine besondere Bedeutung zu, da die hydraulische Druckdifferenz am Einlaßventil, das heißt zwischen Bremsdruckverbraucher und Bremsdruckversorgung erheblich großer ist als beim elektromagnetisch stromlos geschlossen Magnetventil (sogenanntes stromlos geschlossene Auslaßventil), bei dem der Verbraucherdruck (Bremsdruck) gegen naherungsweise Atmospharendruck abgelassen wird. Überdies wird bei steigender Druckdifferenz am Einlaßventil und unter Beibehaltung einer konstanten Einschaltdauer des Erregerstroms (Pulslange) die Ventilöffnungszeit langer, was zu großen Druckschwankungen und damit bei Ventilen herkömmlicher Bauart zur Gerauschzunahme fuhrt .

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das erläuterte Anwendungsbeispiel beschrankt und kann daher auch bei Bedarf für elektromagnetisch stromlos geschlossene Ventile zur Anwendung gelangen. Die Verwendung der Ruckschlagventilfunktion des Dichtelementes in der einen oder anderen Hubrichtung des Magnetankers bleibt hierbei aufgrund den vorangegangenen Anregungen der Erfindung dem Fachmann zur Erzielung der gewünschten Wirkung freigestellt, so daß weitere Ausführungsbeispiele hierzu denkbar sind.

Hinsichtlich einer besonders einfachen konstruktiven Ausführungsform der Erfindung wird auf Fig. 2 hingewiesen. In Figur 2 besteht das den Blendenquerschnitt variierende Mittel

21 analog zu Fig. 1 im wesentlichen aus einem zungenförmigen Bimetall 22, das an einem zylinderförmigen Halteteil 23 befestigt ist. Der Unterschied und besondere Vorteil gegenüber Fig. 1 ist in Fig. 2 daran zu erkennen, daß das Mittel 21 als vormontierte Einheit bis an den Absatz der Längsbohrung im Magnetanker 5 eingepreßt werden kann, ohne das es besondere Justiermaßnahmen zur Ausrichtung des Blendenschließkörpers am Bimetall 22 zur Durchlaßbohrung der Blende 16 bedarf. Das Bimetall 22 selbst als auch ein als spezieller Dichtkörper auf das Bimetall aufgeschobene oder durch Kleben oder Löten angebrachter Schließkörper (Sitzventil 24) verschließen bei hoher Betriebstemperatur die Blende 16 in der Längsbohrung derart, daß in Form einer Flachdichtung eine relativ einfache Abdeckung der Blende 16 möglich ist. Mit sinkender Temperatur des Fluids (z.B. -20° Celsius) entfernt sich das Bimetall 22 entsprechend der strichlinierten Darstellung von der Innenwandung der Längsbohrung, so daß nicht nur ein Durchfluß an der Blende 16' sondern auch an der Blende 16 gewährleistet ist. Soweit nicht alle notwendigen Ventilbauteile in Fig. 2 gezeigt sind, so entsprechen diese den Ventilbauteilen nach Fig. 1.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die vorgeschlagenen Erfindung die Magnetankerbewegung nahezu unabhängig von allzu großen Temperaturschwankungen mit möglichst konstanter Dämpfungsrate erfolgen kann, so daß die Ventilschaltzeiten als auch der Aufschlagimpuls des Magnetankers am Gehäuse günstig beeinflußt wird. Dies greift auf das Prinzip zurück, daß mittels eines temperaturgesteuerten, veränderbaren Blendenquerschnitts bei sinkender Temperatur (Viskositätszunahme der Flüssigkeit) der Blendenquerschnitt vergrößert wird. Hierzu eignen sich im besonderen die Bimetalle, die eine Zusatzblende im Magnetanker

öffnen, sobald sich das Elektromagnetventil im

Tieftemperaturbetrieb befindet. Diese Zusatzfunktion läßt sich funtionell besonders günstig in Parallelschaltung zu einer bereits vorhandenen Festblende verwirklichen, wobei sowohl die Festblende als auch die bimetallgesteuerte Zusatzblende bezüglich der Einhaltung konstanter Ventilschaltzeiten und damit Dämpfungseigenschaften aufeinander abzustimmen sind. Bimetalle eignen sich zur direkten und indirekten Betätigung des zu steuernden Blendenquerschnitts . Die indirekte Betätigung kann prinzipiell unter Verwendung von Sitz- oder Schieberventilfunktionen als auch durch Verwendung von Drehschiebern erfolgen. Eine besonders kostengünstige Ausführung der Erfindung ergibt sich durch eine direkte Betätigung des zu steuernden Querschnitts, indem das vorzugsweise als Zunge ausgeführte Bimetall 22 unmittelbar an der Blende 16 zur Anlage kommt, wobei gegebenenfalls der die Blendenbohrung kontaktierende Abschnitt des Bimetalls 22 kostengünstig mit einer Flachdichtung versehen werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Ventilgehäuse

2 Ventilaufnahmekörper

3 Dichtelement

4 Druckmittelraum

5 Magnetanker

6 Ventilnadel

7 Magnetkern

8 Druckfeder

9 Druckmitteleinlaßkanal

10 Gehäusebohrung

11 Ventilsitz

12 Druckmittelraum

13 Greifring

14 Magnetspule

15 Nase

16 Blende 16 ' Blende

17 Bund

18 Längsnut

19 Druckmittelauslaßkanal

20 Dichtlippe

22 Bimetall

23 Halteteil

24 Sitzventil