DE10209500A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für Automatikgetriebe - Google Patents

Abstract

Es wird ein Elektromagnetventil (10), insbesondere für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, vorgeschlagen. Das Elektromagnetventil (10) weist einen Ventilsitz (43) auf, der um eine Öffnung (40) zum Durchtritt eines Druckmittels ausgebildet ist. Der Ventilsitz (43) wirkt mit der Stirnseite (48, 48a, 48b) eines Schließglieds (46, 46a, 46b) zusammen. Es soll ein Elektromagnetventil geschaffen werden, bei dem der Viskoseeinfluss bzw. Temperatureinfluss minimiert wird. Hierzu ist in der Stirnseite (48, 48a, 48b) eine Vertiefung (50, 50a, 50b) ausgebildet. Vorzugsweise hat die Vertiefung (50, 50a, 50b) zumindest im Eingangsbereich eine größere Querschnittsfläche als die Öffnung (40) des Ventilsitzes (43).

Description

Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil, insbesondere für Automatikgetriebe, nach der Gattung des Anspruchs 1, wie es zum Beispiel aus der DE 43 29 760 A1 oder der US 5,547,165 bekannt ist.
• Dieses Elektromagnetventil, das als Proportionalventil verwendet wird, hat mindestens einem Ventilsitz, der um eine Öffnung zum Durchtritt eines Druckmittels - in diesem Fall der Hydraulikflüssigkeit - ausgebildet ist, der mit der Stirnseite eines Schließglieds zusammenwirkt. Das Schließglied des Elektromagnetventils wird mit einer Kraft beaufschlagt, die mit der am Verbraucher wirkenden Druckkraft im Gleichgewicht steht. Zusätzlich wirkt noch eine Druckkraft, die von dem durch die Strömung des Druckmittels erzeugten sogenannten dynamischen Unterdrucks im Sitzbereich beeinflusst wird.
• Der Sitzbereich ist der Bereich, den das Schließglied am Ventilsitz überdeckt, hierbei wird auch von der Sitzüberdeckung gesprochen. Diese Sitzüberdeckung wäre im Idealfall null, d. h. das Schließglied hätte genau den gleichen Durchmesser wie die Öffnung, um den der Ventilsitz angeordnet ist. Dies ist jedoch fertigungstechnisch nicht möglich. Würde dies angestrebt werden, hätte es zur Folge, dass es - aufgrund von fertigungsbedingten Versätzen - zu Undichtheiten käme. Aus diesem Grund hat das Schließglied einen größeren Durchmesser als die Öffnung im Ventilsitz.
• Bei hohen Temperaturen allerdings ist wegen der geringeren Viskosität des Druckmittels die Strömungsgeschwindigkeit größer. Damit ändert sich auch der dynamische Unterdruck im Sitzbereich. Dies führt zu einer Veränderung des Kräftegleichgewichts und damit zu einer Änderung des zu regelnden Drucks.
• Zwar kann vorgesehen sein, dass das Schließglied am Außenumfang eine Fase aufweist, um die Sitzüberdeckung vom Schließglied und vom Ventilsitz zu vermindern. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Führung des Schließglieds genauer ausgebildet sein muss und die Toleranzen für die Herstellung enger gesetzt werden müssen. Daraus resultiert allerdings ein Mehraufwand.
Vorteile der Erfindung
• Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Elektromagnetventil, insbesondere für ein Automatikgetriebe, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass das Strömungsverhalten verbessert wird, da der Einfluss der Viskosität und somit der Temperatur vermindert wird. Dies wird durch eine in der Stirnseite des mit dem Ventilsitzes zusammenwirkenden Schließglieds ausgebildete Vertiefung bewirkt.
• Vorzugsweise hat die Vertiefung im Eingangsbereich eine größere Querschnittsfläche als die Öffnung des Ventilsitzes. Dadurch wird die Sitzüberdeckung minimiert somit auch der Viskose- bzw. Temperatureinfluss.
• Gute Ergebnisse lassen sich damit erzielen, dass die Vertiefung zumindest im Eingangsbereich zylindrisch ausgebildet ist. Einfach lässt sich die Vertiefung dadurch herstellen, dass die ganze Vertiefung zylindrisch, vorzugsweise als Flachbodensacklochbohrung, ausgebildet ist.
• Weiterhin lassen sich gute Ergebnisse dadurch erzielen, dass die Vertiefung kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführung ist hierbei der Neigungswinkel der Seitenfläche der kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Vertiefung kleiner als 90°.
• Schließlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung die Stirnseite konkav ausgebildet.
• Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 ein Elektromagnetventil im Längsschnitt,
• Fig. 2a einen vergrößerten Ausschnitt des Ventilteils des Elektromagnetventils nach Fig. 1,
• Fig. 2b einen gegenüber der Fig. 2 vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 2,
• Fig. 3 ein gegenüber dem Schließglied nach Fig. 2 abgewandelten Schließglied und
• Fig. 4 ein weiteres abgewandeltes Schließglied.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
• In der Fig. 1 ist ein Elektromagnetventil 10, insbesondere für die Verwendung in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen, dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Elektromagnetventil 10 als Druckregelventil zur Steuerung von Aktuatoren in Automatikgetrieben verwendet. Alternativ kann es sich auch um ein elektromagnetisch vorgesteuertes Ventil handeln.
• Das Elektromagnetventil 10 weist einen Magnetteil 12 und fluchtend dazu angeordnet einen Ventilteil 14 auf. Der Magnetteil 12 umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 16, eine Spule 18 und einen verschiebbaren Anker 20, in dem eine Ankerstange 22 befestigt ist.
• Der Ventilteil 14 weist einen Einlass 24 und einen Auslass 26 auf. Am Einlass 24, der fluchtend zur mit einem Doppelpfeil gekennzeichneten Längsrichtung 27 ausgebildet ist, ist eine Leitung 28 angeschlossen, von der eine Leitung 30 zu einem Verbraucher 32, in diesem Fall einem Zylinder, abzweigt. Nach der Abzweigung ist in der Leitung 28 eine Blende bzw. Drosselstelle 34 ausgebildet, von der die Leitung 28 zu einer Pumpe 36 führt. Der Auslass 26, der quer zur Längsrichtung 27 des Elektromagnetventils 12 ausgebildet ist, ist mit einem Tank 38 verbunden. Es ist jedoch auch eine vertauschte Anordnung des Einlasses und des Auslasses denkbar.
• Der Einlass 24 geht in eine durchgehende Bohrung 40, die in einer Scheibe 42 aus Metall ausgebildet ist, und anschließend in den Auslass 26 über. Die Scheibe 42 wird bei der Herstellung des hauptsächlich aus Kunststoff bestehenden Ventilteils 14 mit Kunststoff umspritzt. Der Übergang von der Bohrung 40 in den Auslass 26 ist als flacher Ventilsitz 43 ausgebildet. Die Bohrung 40 ist im vorliegenden Fall rund ausgebildet, wobei auch andere Querschnittsflächen, beispielsweise ovale aber auch eckige, denkbar sind. Wesentlich ist, dass die Bohrung 40 eine Öffnung zum Durchtritt eines Druckmittels ist. Es muss sich auch nicht um eine Scheibe 42 handeln, die mit Kunststoff umspritzt ist. Beispielsweise könnte der Ventilteil 14 hauptsächlich aus Metall bestehen, wobei der Ventilsitz 43 einstückig ausgebildet ist. Wesentlich ist, dass ein Ventilsitz 43 vorhanden ist.
• Die Bohrung 40 wird von einem von der Ankerstange 22 betätigten, zwischen der Ankerstange 22 und der Scheibe 42 angeordneten und in einem mit der Ankerstange 22 fluchtenden Lager 44 geführten Schließglied 46 verschlossen. Das Schließglied 46 hat eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei auch andere Querschnittsflächen, beispielsweise ovale aber auch eckige, denkbar sind. Wesentlich ist, dass das Schließglied 46 eine an die Bohrung 40 angepasste Form hat und mit dem Ventilsitz 43 zusammenwirkt.
• Die Arbeitsweise des Elektromagnetventils 10 ist allgemein bekannt. Es sei in diesem Zusammenhang jedoch ausdrücklich auf die DE 43 29 760 A1 bzw. US 5,547,165 verwiesen.
• Das Schließglied 46 hat aus fertigungstechnischen Gründen einen größeren Durchmesser als die Bohrung 40. Dies ist besonders gut aus der Fig. 2a ersichtlich, in der das Schließglied 46 in dem Bereich, der dem Ventilsitz 43 zugewandt ist, geschnitten dargestellt ist. Der größere Durchmesser - bzw. allgemein eine größere Querschnittsfläche - ist notwendig, damit auch bei einem radialen Versatz des Schließglieds 46 und der Bohrung 40 ein dichter Verschluss der Bohrung 40 gewährleistet ist.
• Mit 49 ist der sogenannte Sitzbereich bezeichnet. Der Sitzbereich 49 ist der Bereich, wo das Schließglied 46 aufgrund des größeren Durchmesser auf dem Ventilsitz 43 aufliegt, wenn die Bohrung 40 verschlossen ist.
• In der Stirnseite 48 ist eine Vertiefung 50 in Form einer Flachbodensacklochbohrung - in Fachkreisen auch als FlaBoSaBo bezeichnet - ausgebildet. Wesentlich in diesem Fall ist, dass die Vertiefung 50 zumindest im Eingangsbereich zylindrisch ausgebildet ist. Sie kann, wie dargestellt, über die gesamte Länge zylindrisch ausgebildet sein und einen flachen Grund oder auch einen kegelförmigen Grund haben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Vertiefung 50 zumindest im Eingangsbereich eine größere Querschnittsfläche als die Bohrung 40 des Ventilsitzes 43. D. h. bei einer runden Bohrung 40 ist die Vertiefung ebenfalls rund und hat einen größeren Durchmesser.
• In der Fig. 2b ist das verbesserte Strömungsverhalten des Druckmittels ersichtlich. Das Druckmittel hat aufgrund der Vertiefung 50 einen minimierten Sitzbereich 49 zu durchströmen. Aufgrund der sich ergebenden geringeren Ringfläche ist auch der erzeugte dynamische Unterdruck im Sitzbereich 49 geringer, wodurch sich Viskositätsänderungen aufgrund einer erhöhten oder verminderten Temperatur weniger stark auswirken können.
• In der Fig. 3 ist dargestellt, dass die Vertiefung 50a in der Stirnseite 48a des Schließglieds 46a auch kegelförmig oder - wie durch die gestrichelte Linie dargestellt - kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann.
• Vorzugsweise ist der Neigungswinkel α der Seitenfläche 51 der kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Vertiefung 50a kleiner als 90°. Dadurch ergeben sich bessere Strömungsverhältnisse im Sitzbereich 49a.
• Durch eine Fase 52 am Außenumfang des Schließglieds 46a ist die wirksame Fläche des Sitzbereichs 49a so gering wie möglich. Im Idealfall ist der Übergang von der Fase 52 zur Vertiefung 50a scharfkantig. Aus fertigungstechnischen Gründen ist in der Regel zumindest ein Übergangsradius zwischen der Fase 52 und der Vertiefung 50a vorgesehen.
• Die Fase 52 kann auch am Schließglied 46 nach den Fig. 1 bis 2b vorgesehen sein.
• In der Fig. 4 ist dargestellt, dass die Stirnseite 48b konkav ausgebildet ist. Die sich dadurch ergebende Vertiefung 50b hat eine Linsenform. Der Übergang zum Außenumfang des Schließglieds 46b kann verrundet sein. Diese Verrundung kann auch an den Schließgliedern 46 und 46a nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein.
• Wichtig bei dem Elektromagnetventil 10 mit den Schließgliedern 46, 46a, 46b ist, dass in der Stirnseite 48, 48a, 48b eine Vertiefung 50, 50a, 50b ausgebildet ist. Dadurch ergeben sich verbesserte Strömungsverhältnisse bei Viskoseänderungen durch Temperaturänderungen, denn das Druckmittel wird nicht so stark um die Ecke gelenkt, wie bei einem Schließglied mit einer ebenen Stirnseite. Die Vertiefung 50, 50a, 50b sollte größer als eine aus fertigungstechnischen Gründen vorgesehene Zentriersenkung sein. Die größte Wirkung jedoch lässt sich damit erzielen, dass die Vertiefung 50, 50a, 50b zumindest im Eingangsbereich eine größere Querschnittsfläche als die Bohrung 40 des Ventilsitzes 43 hat.

Claims (8)

1. Elektromagnetventil (10), insbesondere für Automatikgetriebe, mit mindestens einem Ventilsitz (43), der um eine Öffnung (40) zum Durchtritt eines Druckmittels ausgebildet ist, der mit der Stirnseite (48, 48a, 48b) eines Schließglieds (46, 46a, 46b) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnseite (48, 48a, 48b) eine Vertiefung (50, 50a, 50b) ausgebildet ist.

2. Elektromagnetventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50, 50a, 50b) größer als eine fertigungstechnisch bedingte Zentriersenkung ist.

3. Elektromagnetventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50, 50a, 50b) zumindest im Eingangsbereich eine größere Querschnittsfläche als die Öffnung (40) des Ventilsitzes (43) hat.

4. Elektromagnetventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50) zumindest im Eingangsbereich zylindrisch ausgebildet ist.

5. Elektromagnetventil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50) zylindrisch, vorzugsweise als Flachbodensacklochbohrung, ausgebildet ist.

6. Elektromagnetventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50a) kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

7. Elektromagnetventil (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Seitenfläche (51) der kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Vertiefung (50a) kleiner als 90° ist.

8. Elektromagnetventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (50b) konkav ausgebildet ist.