CN102458938A - 用于电磁阀的阀芯和相应的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种用于电磁阀的阀芯(12)，该阀芯包括外壳(12.1)、阀嵌件(18)、阀下部部件(20)以及止回阀(20.1)，所述阀嵌件以第一端部插入所述外壳(12.1)中并且在另一端部上容纳带有主阀座(19.1)的阀体(19)，所述阀下部部件在轴向上支撑在所述阀嵌件(18)上，以及所述止回阀包括止回阀座(20.2)和止回阀关闭元件(20.3)，其中，用于过滤污物颗粒的嵌有过滤筛(21.2)的扁平过滤器(21)与所述阀下部部件(20)连接；所述止回阀座(20.2)设置在所述阀下部部件(20)中；以及所述止回阀关闭元件(20.3)的开启行程(20.5)由位于所述扁平过滤器(21)上的支承轮廓(20.4)限定。根据本发明，用于所述止回阀关闭元件(20.3)的所述支承轮廓(20.4)位于嵌在所述扁平过滤器(21)中的所述过滤筛(21.2)的高度上。

Description

用于电磁阀的阀芯和相应的电磁阀
技术领域
本发明涉及一种按照独立权利要求1前序部分所述的用于电磁阀的阀芯以及一种相应的电磁阀。
背景技术
图1和图2示出了特别是用于液压装置的常规电磁阀，该液压装置例如用在防抱死系统(ABS系统)或驱动防滑控制系统(ASR系统)或电子稳定程序系统(ESP系统)中。如从图1和图2可见，例如作为失电打开型调节阀构成的常规电磁阀1包括用于产生磁通的电磁组件3和阀芯2，电磁组件3包括壳体套5.1、绕组支架5.2、线圈绕组5.3和防护盖5.4，阀芯2包括外壳2.1、阀嵌件8、带有挺杆6的衔铁4以及复位弹簧7，其中，阀嵌件的第一端部插入外壳2.1中。在制造该常规电磁阀1时，阀芯2的外壳2.1与阀嵌件8通过压紧彼此接合，并且阀芯2通过密封焊接部2.2相对于环境液压密封。此外，阀嵌件8还承受在液压系统中产生的压力且将这些压力通过填密凸缘8.1传递到流体块体40的填密部位41。
电磁组件5通过经电接头5.5给线圈绕组5.3通电产生磁力，该磁力使可纵向运动的带有挺杆6的衔铁4克服复位弹簧7的力朝着阀嵌件8运动，该挺杆6包括带有主密封元件6.2的关闭元件6.1，其中，挺杆6和复位弹簧7在阀嵌件8的内孔中被导向。阀嵌件8引导从电磁组件5经由防护盖5.4引入的磁通朝着衔铁4的方向沿轴向通过气隙5.6。此外，阀嵌件8在第二端部上容纳所谓的阀体9，该阀体包括主阀座9.1，作为密封球冠构成的主密封元件6.2密封地沉入该主阀座9.1中，以实现电磁阀1的密封功能。另外，在所示的电磁阀1中，对用于过滤污物颗粒的具有支承元件3.1和过滤元件3.2的完全注塑而成的环形过滤器3进行构造/安装，使得相应的密封部位3.3、3.4直接设置在环形过滤器3和电磁阀1之间，以避免出现旁路。在这里，环形过滤器3通过上部密封部位3.3沿轴向密封抵靠在阀嵌件8上，并且通过下部密封部位3.4沿径向密封紧贴在邻接部件(在此为阀下部部件10)上。
如从图1和图2还可看出，阀下部部件10沿轴向紧靠并支撑在阀嵌件8上，该阀下部部件包括相对于阀主轴线偏心设置的止回阀10.1，该止回阀具有止回阀座10.2和止回阀关闭元件10.3。例如作为塑料嵌件构成的阀下部部件10还用于相对于周围的流体块体40密封、相对于阀体9密封和容纳带有嵌入筛11.2的扁平过滤器11。在这里，止回阀座10.2被设置在阀下部部件10中，在这里作为球体构成的止回阀关闭元件10.3的开启行程10.5是由位于扁平过滤器11上的支承轮廓10.4限定。
如从图1和图2还可看出，在扁平过滤器11上的用于止回阀关闭元件10.3的支承轮廓10.4位于嵌入筛11.2上方。因此，要么止回阀关闭元件10.3的开启行程10.5要么轴向公差补偿长度11.4减小了相当于支承轮廓10.4的壁厚11.3的量。因此，很难实现在止回阀10.1上的最优体积流量或者轴向公差补偿能力较大的用于电磁阀的新型结构方案(套筒技术)。为了实现轴向公差补偿长度11.4，在扁平过滤器11上形成多个支脚11.1，这些支脚具有规定的长度11.5。在这里，必须注意，并不是扁平过滤器支脚11.1的整个长度11.5都可以用于轴向公差补偿，因为扁平过滤器支脚11.1的被压缩的材料仍然位于公差补偿的区域内。塑料扁平过滤器11与相邻的阀下部部件10连接，以确保整个电磁阀1在生产中的装配和操作。在这里，在所示的电磁阀结构中，扁平过滤器11的环形凸起沉入阀下部部件10的环绕的环形槽中。该环形凸起在这里部分地或局部地沿径向压紧在环形槽中以防止丢失。
发明内容
与此相比，根据本发明的具有独立权利要求1特征的用于电磁阀的阀芯具有以下优点：用于止回阀关闭元件的支承轮廓位于嵌入扁平过滤器中的过滤筛的高度上。通过支承轮廓的这种布置，不仅可以将止回阀关闭元件的开启行程设计得尽可能大，以能够满足通流要求，而且同时可以在扁平过滤器中实现最优的轴向公差补充功能，从而能够通过扁平过滤器吸收尽可能大的轴向公差距离。通过根据本发明的实施方式，止回阀关闭元件的开启行程或者轴向公差补偿有利地不再会减小相当于支承轮廓的壁厚的量。因此，有利地可以在轴向公差补偿时为扁平过滤器支脚的被压缩的材料赢得额外的空间。
本发明的阀芯的主要优点在于：通过对阀下部部件和扁平过滤器进行使结构空间优化的改型，能够以套筒技术实现节约成本的电磁阀。取决于设计，这种电磁阀在电磁阀的下部区域中具有较大的轴向公差，这些轴向公差能够在结构上通过根据本发明的支承轮廓的布置得到补偿。
本发明的电磁阀包括电磁组件和本发明的阀芯，该阀芯具有壳体、阀嵌件、阀下部部件和止回阀，阀嵌件以第一端部插入壳体中并且在另一端部上容纳在带有主阀座的阀体中，阀下部部件沿轴向支撑在阀嵌件上，止回阀包括止回阀座和止回阀关闭元件，其中，用于过滤污物颗粒的嵌有过滤筛的扁平过滤器与阀下部部件连接；止回阀座设置在阀下部部件中；以及止回阀关闭元件的开启行程通过位于扁平过滤器上的支承轮廓限定，该支承轮廓位于嵌在扁平过滤器中的过滤筛的高度上，其中，衔铁在阀芯内可运动地被导向，由电磁组件产生的磁力能够使该衔铁运动，该衔铁使在阀嵌件内被导向的挺杆运动，该挺杆具有带有密封元件的关闭元件，其中，密封元件密封地沉入阀体的主阀座中以执行密封功能。本发明的实施方式原则上可以应用于所有失电打开和失电关闭的电磁阀。
通过在从属权利要求中提及的措施和改进方案，可以对在独立权利要求中给出的阀芯进行有利的改进。
特别有利的是，扁平过滤器具有至少一个过滤器支脚，该过滤器支脚具有规定的过滤器支脚长度。在这里，所述至少一个过滤器支脚可以被压缩用于轴向公差。所述至少一个过滤器支脚的被压缩的材料例如可以由位于过滤筛下方的补偿空间容纳。此外，补偿空间的长度包括止回阀关闭元件的支承轮廓的壁厚。因此，在轴向公差补偿时为扁平过滤器支脚的被压缩的材料赢得相当于支承轮廓的壁厚的量的额外空间。因此，有利地使新型的电磁阀方案(比如套筒技术)的实现成为可能，这些新型方案能够成本低廉地进行制造，但要求具有较大的轴向公差补偿功能。
在本发明的阀芯的设计方案中，阀下部部件被构造成壁厚基本上不变的塑料注塑件。通过在阀下部部件中不变的壁厚，可以避免在用注塑工艺制成的塑料部件中出现缺陷处(缩孔)，并且可以使在阀下部部件的制造中的循环时间，也就是在阀下部部件的注塑模具中的注塑过程的节拍时间达到最优。
在本发明的阀芯的另一种设计方案中，阀嵌件被构造成单件式的开有切口的套筒，而阀体被构造成帽形套筒，该帽形套筒压入被构造成开有切口的套筒的第二端部中，使得主阀座位于阀嵌件内。因此，阀嵌件和阀体可以有利地在阀芯的生产能力保持不变的同时通过成本低廉的方法制成。这样，被构造成单件式的开有切口的套筒的阀嵌件例如通过卷起板条而制成，而阀体可以例如制造成帽形深拉件。
在本发明的阀芯的另一种设计方案中，外壳被实施为相对于环境密封的阀部件并且通过填密套在填密区域与流体块体填密。因此，外壳在将阀芯填密在流体块体中之后还承担密封功能。由于外壳还承担阀嵌件对外界的密封功能，可以有利地简化阀的装配，从而外壳和阀嵌件之间的密封焊接不再是必需的。
附图示出了本发明的下面要描述的有利实施方式以及为了更好理解而在上面说明的常规实施例。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或类似功能的构件或元件。
附图说明
图1示出了常规电磁阀的示意剖视图；
图2示出了如图1的常规电磁阀的部分剖视详图；
图3示出了本发明的电磁阀阀芯的实施例的示意剖视图；
图4示出了如图3的本发明的阀芯的部分剖视详图。
具体实施方式
如由图3和4可见，本发明的电磁阀阀芯12的实施例包括外壳12.1、在外壳12.1内可运动地被导向的衔铁14、阀嵌件18以及带有主阀座19.1的阀体19，该阀嵌件的第一端部插入外壳12.1中。在阀嵌件18内，挺杆16可纵向运动地被导向，该挺杆具有带有密封元件16.2的关闭元件16.1，该密封元件密封地沉入阀体19的主阀座19.1中以执行密封功能。衔铁14使挺杆16克服复位弹簧17的力在阀嵌件18内运动，其中，由未示出的电磁组件产生的磁力使衔铁14运动。电磁组件可以例如被实施为与如图1的常规电磁阀1的电磁组件5相类似。
如由图3还可见，外壳12.1被实施为相对于环境密封且朝与流体块体40的填密区域41方向延长的阀部件。因此，填密力不再由阀嵌件18承受，而是由填密套18.1承受。对填密几何构造进行优化，使得可以引入允许填密力减小的填密过程；由此可以减小作用于填密套18.1和外壳12.1上的变形力。此外，阀嵌件18被实施为单件式的开有切口的套筒。被实施为单件式的开有切口的套筒的阀嵌件18可以例如通过卷起板条制成。在所示的实施例中，阀嵌件18的内孔具有完整的圆形或者极其近似的圆形，挺杆16在该圆形中被导向。为了对挺杆16在其通过由电磁组件引入的磁通引起的轴向运动中排出的体积进行补偿，以及为了排气或通气，在挺杆6中加工出至少一个轴向延伸的体积补偿槽。但作为替代方案，也可以在阀嵌件18的内孔中加工出所述至少一个体积补偿槽。在本发明的阀芯的一种未示出的替代实施方式中，例如在阀嵌件18中加工出并且通过阀嵌件的内孔形状规定出至少一个轴向延伸的体积补偿槽。
如由图3和图4还可见，阀体19被实施为帽形套筒。被实施为套筒的阀体19例如被实施为深拉件并且通过压入区域压入被实施为开有切口的套筒的阀嵌件18的第二端部中，使得主阀座19.1位于阀嵌件18内。通过隔离区域，主阀座19.1在阀体19中与压入区域隔离，以防止主阀座19.1由于阀体19在阀嵌件18中的压入过程而变形。
液压力由被实施为开有切口的阀嵌件18承受。为了防止阀嵌件18由于压入阀体19而扩张，在所示实施例中，加固环22压紧在阀嵌件18的第二端部上。压紧的加固环22有利地增加了阀嵌件18在压入阀体19时的结构强度。在本发明的阀芯12的一种未示出的替代实施方式中，被实施为开有切口的套筒的阀嵌件18的接头至少在阀嵌件18的第二端部处相互连接，以增加阀嵌件18在压入阀体19时的结构强度。被实施为开有切口的套筒的阀嵌件18的接头可以例如通过焊接和/或粘接和/或啮合相互连接。
在本发明的阀芯12的所示实施例中，挺杆16的最大行程可以通过阀嵌件18在外壳12.1内的轴向移动进行设定。衔铁14和阀嵌件18之间的最小气隙15.6可以通过阀体19在阀嵌件18内的轴向移动借助于插入的衔铁14进行设定。设定好的气隙15.6可以通过外壳12.1与阀嵌件18之间的压接部24进行固定，其中，阀嵌件18可以被实施为具有环绕的槽18.3以形成压接部24。因此，通过该压接部24确保工作气隙15.6得以保持，其中，还可以承受液压作用的力。为了提高外壳12.1与阀嵌件18之间的压接部24的轴向保持力，可以在几何构造上对环绕的槽18.3的形状进行改变和调整。
如由图3还可见，用于挺杆16的复位弹簧17位于流动区域之外，其中，复位弹簧17支撑在弹簧支座23上，该弹簧支座在所示实施例中被实施为插入阀嵌件18中的夹紧套筒。通过将复位弹簧17移出通流的结构空间，可以减小挺杆16上的磨损和提高在主阀座19.1与相应的设置在阀嵌件18中的径向孔18.2之间的流量。
如由图3或图4还可见，被实施为塑料嵌件的阀下部部件20沿轴向紧靠并支撑在阀嵌件18上，其中，该阀下部部件20通过钟形部密封地插入阀体19的内腔中并通过外部轮廓相对于周围的流体块体40密封。用于过滤污物颗粒且具有支承元件13.1和过滤元件13.2的环形过滤器13密封地与阀芯12连接。环形过滤器13被实施为具有上密封部位13.3和下密封部位13.4的塑料注塑件。在此，上密封部位13.3将经过滤的流体流沿轴向相对于形成在外壳12.1上的凸缘12.2密封。下密封部位13.4将经过滤的流体流沿轴向相对于流体块体40密封，阀芯12填密在该流体块体中。此外，所示的阀下部部件20包括偏心设置的止回阀20.1，该止回阀具有止回阀座20.2和例如被实施为球体的止回阀关闭元件20.3，该止回阀执行定向通流功能。此外，阀下部部件20.1还容纳具有多个过滤器支脚21.1和一个嵌入筛21.2的扁平过滤器21，这些过滤器支脚具有规定的长度21.5。在此，止回阀20.2被设置在阀下部部件20中，并且止回阀关闭元件20.3的开启行程20.5由位于扁平过滤器21上的支承轮廓20.4限定。如由图3和图4还可见，在扁平过滤器21上的用于止回阀关闭元件20.3的支承轮廓20.4位于嵌入筛21.2的高度上。因此，消除了常规设计的缺陷，也就是说，止回阀关闭元件20.3的开启行程或者用于轴向公差补偿的补偿区域的长度21.4不再会减小相当于支承轮廓20.4的壁厚21.3的量。因此在所示实施例中，在止回阀关闭元件20.3的开启行程20.5保持不变的同时还在轴向公差补偿时为扁平过滤器支脚21.1的被压缩的材料赢得额外的更多空间，该更多空间相当于止回阀关闭元件20.3的支承轮廓20.4的壁厚21.3的量。因此，有利地可以实现止回阀20.1的最优体积流量和/或实现具有较大的轴向公差补偿能力的用于电磁阀的新型结构方案(套筒技术)。为了实现轴向公差补偿长度21.4，在扁平过滤器21上形成的支脚21.1具有所述规定的长度21.5，其中必须注意，并不是扁平过滤器支脚21.1的整个长度21.5都可以用于轴向公差补偿，因为扁平过滤器支脚21.1的被压缩的材料仍然位于公差补偿的区域内。塑料扁平过滤器21与相邻的阀下部部件20连接，以确保整个电磁阀在生产中的装配和操作。在所示的电磁阀结构中，通过用于将扁平过滤器21与阀下部部件20连接的相应的保持装置，可以省去迄今在常规的阀下部部件10中使用的C型环形槽和常规扁平过滤器11的用于固定的环绕的环形凸起。通过对阀下部部件20和扁平过滤器21的这种使结构空间优化的改型，由此可以在电磁阀下部区域中节省额外的轴向结构空间。在阀下部部件20中由此在很大程度上缩短的环绕的环形槽不再用于扁平过滤器21的保持功能。扁平过滤器21和阀下部部件20之间的夹紧连接可以例如通过设置在扁平过滤器21上的保持片实现，这些保持片插入在阀下部部件20中的相应槽段中并由此分别形成局部夹紧连接。
本发明的主要优点在于：通过对阀下部部件20和扁平过滤器21的使结构空间优化的改型，使得能够以套筒技术节约成本地实施阀芯12。由于以套筒技术实施阀芯12，在电磁阀下部区域中产生由设计决定的较大的轴向公差，在结构上尤其也可以通过根据本发明的支承轮廓20.4和嵌入筛21.2的布置方式对这些轴向公差进行补偿。
通过本发明的阀芯，可以在很大程度上简化各个构件，从而相应的制造过程也有利地得到简化并且以成本更加低廉地实施。此外，通过本发明的阀芯的套筒结构方式，可以有利地减小电磁阀在流体块体之上的结构高度，这可以对装置箱体体积产生有利的影响。此外，也可以减小电磁阀在流体块体内的结构高度，由此可以减小流体跨体的厚度，从而可以得到关于重量和装置箱体体积的其他优点。

Claims (8)

1.一种用于电磁阀的阀芯，该阀芯包括外壳(12.1)、阀嵌件(18)、阀下部部件(20)以及止回阀(20.1)，所述阀嵌件以第一端部插入所述外壳(12.1)中并且在另一端部上容纳带有主阀座(19.1)的阀体(19)，所述阀下部部件在轴向上支撑在所述阀嵌件(18)上，以及所述止回阀包括止回阀座(20.2)和止回阀关闭元件(20.3)，其中，用于过滤污物颗粒的嵌有过滤筛(21.2)的扁平过滤器(21)与所述阀下部部件(20)连接；所述止回阀座(20.2)设置在所述阀下部部件(20)中；以及所述止回阀关闭元件(20.3)的开启行程(20.5)由位于所述扁平过滤器(21)上的支承轮廓(20.4)限定，其特征在于，用于所述止回阀关闭元件(20.3)的所述支承轮廓(20.4)位于嵌在所述扁平过滤器(21)中的所述过滤筛(21.2)的高度上。
2.如权利要求1所述的阀芯，其特征在于，所述扁平过滤器(21)具有至少一个过滤器支脚(21.1)，该过滤器支脚具有规定的过滤器支脚长度。
3.如权利要求2所述的阀芯，其特征在于，所述至少一个过滤器支脚(21.1)为了轴向公差补偿是能压缩的。
4.如权利要求3所述的阀芯，其特征在于，所述至少一个过滤器支脚(21.1)的被压缩的材料容纳在位于过滤筛(21.2)下面的补偿空间内，其中，所述补偿空间的长度(21.4)包括所述止回阀关闭元件(20.3)的支承轮廓(20.4)的壁厚(21.3)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的阀芯，其特征在于，所述阀下部部件(20)是壁厚基本上不变的塑料注塑件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的阀芯，其特征在于，所述阀嵌件(18)是单件式的开有切口的套筒，以及所述阀体(19)是帽形套筒，其中，被构造成套筒的所述阀体(19)压入被构造成开有切口的套筒的所述阀嵌件(18)的第二端部中，使得所述主阀座(19.1)位于所述阀嵌件(18)内。
7.如权利要求1至6中任一项所述的阀芯，其特征在于，所述外壳(12.1)是相对于环境密封的阀部件并且通过填密套(18.1)在填密区域(41)与流体块体(40)填密。
8.一种电磁阀，其包括电磁组件(5)和阀芯(12)，其中，衔铁(14)在所述阀芯(12)内可运动地被导向，由所述电磁组件(5)产生的磁力能够使所述衔铁运动，所述衔铁使在所述阀嵌件(15)内被导向的挺杆(16)运动，所述挺杆具有带有密封元件(16.2)的关闭元件(16.1)，其中，所述密封元件(16.2)密封地沉入阀体(19)的主阀座(19.1)中以执行密封功能，其特征在于，所述阀芯(12)是按照权利要求1至7中任一项进行构造。
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