CN102596663A - 用于阀芯的阀嵌入件、相应的用于电磁阀的阀芯、具有这种阀芯的电磁阀以及用于制造阀嵌入件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电磁阀阀芯(10)的阀嵌入件(18)，其中所述阀嵌入件(18)由板条制成单件式的开缝套筒并且具有至少一个径向孔(18.2)作为流体流(42)的流入口和/或流出口，本发明还涉及一种相应的阀芯(10)以及一种具有这种阀嵌入件(18)的电磁阀和一种用于制造阀嵌入件(18)的方法。根据本发明，所述至少一个径向孔(18.2)被构造成具有喇叭状的几何形状，以有针对性地影响所述流体流(42)的流动特性。

Description

用于阀芯的阀嵌入件、相应的用于电磁阀的阀芯、具有这种阀芯的电磁阀以及用于制造阀嵌入件的方法
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阀芯的阀嵌入件、以及一种相应的用于电磁阀的阀芯、一种相应的电磁阀和一种按照独立权利要求7前序部分所述的用于制造阀嵌入件的方法。
背景技术
由现有技术已知电磁阀，特别是用于液压设备的电磁阀，这些电磁阀可以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(EPS系统)中。作为技术部件的电磁阀用于控制气体或液体的进入或排出，或者控制或者说调节流动方向。
在公开文献DE102007053134A1中，例如描述了用于电磁阀的阀芯和一种相应的具有这种阀芯的电磁阀。所描述的阀芯包括外壳、在外壳内可运动地被引导的衔铁、阀嵌入件和阀体，所述阀嵌入件以第一端部插入到外壳中，所述阀体被压入到阀嵌入件的第二端部中并且具有主阀座。由产生的磁力使之运动的衔铁使在阀嵌入件内被引导的推杆运动，该推杆具有带密封元件的关闭元件，其中密封元件为了执行密封功能而密封地沉入阀体的主阀座中。在此，阀嵌入件被实施为单件式的开缝套筒，并且阀体被实施为帽状的套筒。被实施为套筒的阀体被压入到被实施为开缝套筒的阀嵌入件的第二端部中，使得主阀座设置在阀嵌入件内部。被实施为单件式开缝套筒的阀嵌入件可以例如通过卷起板条制成，而阀体可以例如被制造为帽状的深冲件。在阀芯的设计中，可以在卷制之前在板条的相应表面中引入阀嵌入件内孔的稍后形状。这实现了，可以在卷制之前通过对板条的相应表面的简单加工，为体积补偿槽加工出任意有利的形状。电磁阀的阀嵌入件具有一个或多个被实施为流入口或流出口的径向孔。这些孔具有如下功能：在阀打开的状态下，根据电磁阀的设计和工作点使确定的体积流通过。对于通流量而言，孔横截面尺寸是非常重要的。
发明内容
与此相对，根据本发明的具有独立权利要求1的特征的用于电磁阀阀芯的阀嵌入件具有如下优点：阀嵌入件的至少一个被实施为径向孔的用于流体流的流入口和/或流出口被构造成具有喇叭状的几何形状，以便有针对性地影响流体流的流动特性。在此，阀嵌入件由板条制成单件式的开缝套筒。
根据本发明的阀嵌入件可以用在阀芯或者说电磁阀中，以通过有利的方式有针对性地影响流体的流动特性。
与此相对，根据本发明的具有独立权利要求7的特征的用于制造用于电磁阀阀芯的嵌入件的方法具有如下优点：在板条中引入至少一个孔，并且根据希望的流动特性通过冲压和/或切削加工过程使所述至少一个孔的至少一个边缘区域成形，使得在板条变成开缝套筒的成形过程后，为所述至少一个孔形成喇叭状的几何形状。
通过本发明的实施方式，通过在阀嵌入件中制造出具有喇叭状几何形状的径向孔可以有针对性地影响流体流动导向以及流体流动特性，该径向孔类似于拉伐尔喷嘴的形状。例如可以借助于落料、切割、钻孔或冲孔，通过对相应径向孔的边缘斜角或边缘圆角的冲压和/或切削加工，以及通过随后的通过弯曲或滚压或类似工艺使板条成形为开缝套筒，来制造径向孔的喇叭状几何形状。通过本发明的实施方式，在执行相应的功能时能够以有利的方式改善压力调制的质量和声学特性。在液压介质的情况下，可以改善相应电磁阀的自动排气特性，由此可以降低或消除由于除去在工作期间形成的空气泡/气泡而产生的振动和噪音。通常，在液压和气动电磁阀中，通过根据本发明的对流动阻力和流动方式的影响以及通过在径向孔之前产生压力增加或在径向孔后产生压力下降可以优化流体的流动导向，并且改善电磁阀的声学特性。总之，本发明的优点在于通过被实施为径向孔的流入口或者流出口的喇叭状几何形状改善了排气特性、改善了振动特性、改善了电磁阀的噪声以及优化了电磁阀功能。
通过在从属权利要求中列举的措施和改进方案可以实现对在独立权利要求1中给出的阀嵌入件以及在独立权利要求7中给出的用于制造阀嵌入件的方法的有利改进。
特别有利的是，所述至少一个径向孔的有效横截面沿着流体流的方向在直到一个狭窄部位为止的流入区域中变窄并且在从所述狭窄部位开始的流出区域中扩宽。径向孔的形状影响流动特性，从而被实施为流入口或者流出口的径向孔的喇叭状几何形状在几何上与拉伐尔喷嘴的形状近似。根据改善的流动导向特性，由于在被实施为流入口或流出口的径向孔中制造出的喇叭状几何形状内的流动速度变化可以积极地影响阀的声学特性。
在根据本发明的阀嵌入件的设计方案中，直到狭窄部位为止的流入区域的长度短于从狭窄部位开始的流出区域的长度，以使流体流加速，而不会产生过强的压缩冲击。作为替代，直到狭窄部位为止的流入区域的长度长于从狭窄部位开始的流出区域的长度，以使流体流制动。在期望流体流减速的情况下，可以通过压缩冲击使流体流制动，并且根据阀的应用可以实现延迟的增压或减压。通过在被实施为流入口或者流出口的径向孔内的流动速度的变化可以产生负压，使得电磁阀中的可能形成的空气泡或者气泡由于由此产生的压力差而通过径向孔从电磁阀中被排出。
在根据本发明的方法的设计方案中，根据至少一个孔的需制造出的喇叭状几何形状通过所选择的工具形状来确定用于将至少一个孔引入到板条中的方式和/或参数。所述至少一个孔可以例如通过落料、冲孔、切割或钻孔引入到板条中，其中可以通过所使用的工具的几何形状为所述至少一个孔预先规定例如直的、椭圆形、锥形等形状。
在根据本发明的方法的另一设计方案中，根据所述至少一个孔的需制造出的喇叭状几何形状通过所选择的工具形状来确定冲压和/或切削加工过程的方式和/或参数。根据所希望的所述至少一个孔的喇叭状几何形状的设计，可以预先规定冲压和/或切削加工的深度以及/或者冲压和/或切削加工的形状。由此通过冲压和/或切削加工过程可以例如在孔边缘区域设置斜角或圆角。在此，不仅可以在孔的区域中按照喇叭状形状的变型在一侧使板条成形，而且可以在两侧使板条成形。
在根据本发明的方法的另一设计方案中，根据所述至少一个孔的需制造出的喇叭状几何形状通过选择的工具形状来确定变成开缝套筒的成形过程的方式和参数。板条变成开缝套筒的成形可以例如通过滚压或弯曲或类似工艺产生。
总之，通过相应的工具形状可以为在电磁阀的阀嵌入件中的所述至少一个径向孔有针对性地制造出喇叭状形状的几乎任意变型，以便有针对性地影响流体流动。
根据本发明的具有至少一个喇叭状径向孔的阀嵌入件可以例如用在断电打开或断电关闭的电磁阀中。
附图说明
在附图中示出了本发明的有利实施方式，下面将对其进行描述。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或相似功能的部件或元件。
图1示出了根据本发明的用于电磁阀的阀芯的一种实施例的示意性剖视图；
图2示出了根据图1的本发明的用于阀芯的阀嵌入件的示意性立体图；
图3示出了根据图2的阀嵌入件的示意性横截面图；
图4示出了图3的示意性细节图；
图5至图7示出了用于根据图1的阀芯的且根据图1至图4的阀嵌入件的制造方法的一种实施例的不同阶段。
具体实施方式
由图1可见，根据本发明的、用于电磁阀阀芯10的一种实施例包括外壳12、在外壳12内可运动地被引导的衔铁14、根据本发明的阀嵌入件18和具有主阀座19.1的阀体19，所述阀嵌入件以第一端部插入到外壳12中，接下来将参照图2至图4对阀嵌入件进行详细描述。在阀嵌入件18的内部，推杆16可纵向运动地被引导，该推杆具有带密封元件16.2的关闭元件16.1，密封元件16.2为了执行密封功能而密封地沉入阀体19的主阀座19.1中。衔铁14可以使推杆16克服复位弹簧17的力在阀嵌入件18内运动，其中衔铁14由由未示出的电磁组件产生的电磁力使之运动。
如另外由图1可见，外壳12作为相对于大气密封的阀部件被实施为朝填密区域41的方向通过流体块40延长。因此，填密力不是由阀嵌入件18，而是由填密衬套18.1吸收。在所示的根据本发明的阀芯的实施例中，推杆16的最大行程可通过阀嵌入件18在外壳12内的轴向移动进行设定。衔铁14和阀嵌入件18之间的最小气隙15可以通过阀体19在插入有衔铁14的阀嵌入件18内的轴向移动进行设定。所设定的气隙15可以通过外壳12和阀嵌入件18之间的压接部21固定，其中，为了形成压接部21，所述阀嵌入件18可以被实施为具有环绕的槽18.3。因此，通过压接部21确保工作气隙15得以保持，其中此外还可以承受液压作用力。用于推杆16的复位弹簧17设置在流动区域之外，其中复位弹簧17支撑在弹簧座23上，该弹簧座在所示的实施例中被实施为插入到阀嵌入件18中的夹紧套筒。通过将复位弹簧17从通流的结构腔室移出，可以降低推杆16上的磨损，并且可以提高在主阀座19.1和相应的设置在阀嵌入件18中的径向孔18.2之间的流量。
如进一步由图1可见，阀体19被实施为帽状的套筒。被实施为套筒的阀体19例如被实施为深冲件，并且通过压入区域被压入到被实施为开缝套筒的阀嵌入件18的第二端部中，使得所述主阀座19.1设置在阀嵌入件18的内部。通过隔离区域，阀体19中的主阀座19.1与压入区域隔开，以防止主阀座19.1由于阀体19被压入到阀嵌入件18中的过程而变形。液压力由被实施为开缝套筒的阀嵌入件18吸收。为了防止阀嵌入件18由于阀体的19的压入而扩开，在所示的实施例中，加固环22被压在阀嵌入件18的第二端部上。被压上的加固环22以有利的方式增大了阀嵌入件18在压入阀体19时的结构强度。在根据本发明的阀芯10的一种未示出的替代实施方式中，被实施为开缝套筒的阀嵌入件18的接头至少在阀嵌入件18的第二端部上相互连接，以增大阀嵌入件18在压入阀体19时的结构强度。被实施为开缝套筒的阀嵌入件18的接头例如可以通过焊接和/或粘接和/或啮合相互连接。
如进一步由图1可见，被实施为塑料嵌入件的阀下部20沿轴向贴靠并支撑在阀嵌入件18上，其中所述阀下部20通过钟形部密封地插入到阀体19的内腔中，并且以外轮廓相对于环绕的流体块40密封。此外，所示的阀下部20包括偏心设置的止回阀20.1，该止回阀实现定向的通流功能。此外，阀下部20容纳有扁形过滤器20.2。
如由图1至图4可见，阀嵌入件18被实施为单件式的开缝套筒，该套筒包括对称地布置在周边上、横向于阀嵌入件19的作为流出口的三个径向孔18.2，以及包括作为流入口的内孔18.4。径向孔18.2具有如下功能：在阀打开的状态下根据电磁阀的设计和工作点使确定的流体体积流42通过。在所示的实施例中，阀嵌入件18的内孔18.4具有几乎完整的圆形或极其近似的圆形，推杆16在该圆形中被引导。在电磁阀打开的状态下，流体流42流过主阀座19.1和被实施为径向孔18.2的流出口。在此，径向孔18.2的形状影响流动特性。根据本发明，各径向孔18.2分别构造有喇叭状的几何形状，以有针对性地影响流体流42的流动特性。
如由图3和图4进一步可见，相应径向孔18.2的有效横截面沿流体流42的方向在直到狭窄部位18.7为止的流入区域18.5中变窄并且在从该狭窄区域18.7开始的流出区域18.6中扩宽。因为直到狭窄部位18.7为止的流入区域的长度短于从狭窄部位18.7开始的流出区域18.6的长度，所以流体流42从低的第一速度V1加速到较高的第二速度V2。为了使流体流42制动，在一种未示出的替代实施方式中，直到狭窄部位为止的流入区域的长度可以长于从狭窄部位开始的流出区域的长度，由此流动通过压缩冲击被制动，并且根据阀的应用可以实现延迟的增压或减压。通过喇叭状的几何形状，径向孔18.2接近拉伐尔喷嘴的形状。由此，流体流可以被加速或制动，而不会产生过强的压缩冲击。
通过在径向孔18.2内的流动速度的变化可以产生负压，从而可能在电磁阀内形成的空气泡或气泡由于产生的压差通过径向孔18.2从阀中被排出。根据改进的流动导向特性，由于在径向孔18.2中形成的喇叭状状形状内的流动速度的变化可以积极地影响阀的声学特性。根据本发明的阀嵌入件18的实施方式实现了降低或消除通过可能的对在工作期间形成的空气泡/气泡的去除而产生的振动和噪声，并改进液压电磁阀的自动排气特性。此外，流体流动导向可以通过在液压和/或气动电磁阀中的各个径向孔18.2的相应地形成的喇叭状几何形状，例如通过影响流动阻力或流动方式(层流/紊流)或通过用于在径向孔18.2之前增大压力的流体压缩冲击或通过用于在径向孔18.2之后产生压力下降的流体膨胀(拉伐尔喷嘴原理)得以优化，并且电磁阀的声学特性得到改善。
被实施为单件式开缝套筒的阀嵌入件18可以例如通过卷起板条18′而制成，如接下来参照图5至图7所描述的。为了补偿挺杆在其由电磁组件导入的磁通引起的轴向运动中排出的体积，以及为了排气或者填充，在推杆16中加工出至少一个轴向延伸的体积补偿槽。作为替代，所述至少一个体积补偿槽也可以设置在阀嵌入件18的内孔中。
如由图5至图7可见，为了制造根据本发明的阀嵌入件18，在板条18′中通过相应的钻孔工具50引入至少一个孔18.2。所述至少一个孔18.2可以例如通过落料、冲孔、切割或钻孔引入板条18′中。在引入至少一个孔18.2之后，为了形成流入区域18.5和/或流出区域18.6，根据所希望的至少一个孔18.2的流动特性，通过利用相应的冲压和/或切削加工工具的冲压和/或切削加工过程使所述至少一个孔18.2的至少一个边缘区域成形。通过冲压和/或切削加工过程可以例如在孔边缘上设置具有预先规定的深度的斜角或圆角，以形成流入区域18.5和/或流出区域18.6。板条18′在所述至少一个孔18.2的区域中，根据所希望的所述至少一个孔18.2的喇叭状几何形状既可以在一侧使板条18′成形，也可以在两侧使板条18′成形。接下来，通过成形过程使板条18′成形为单件式的开缝套筒18，该开缝套筒具有至少一个径向孔18.2，该至少一个径向孔具有喇叭状几何形状。该成形过程可以借助于相应的工具54例如通过对板条18′进行弯曲或滚压而完成。
通过用于将至少一个孔18.2引入到板条18′中的工具的直的、椭圆形、锥形形状，通过冲压和/或切削加工的形状和深度以及通过成形工艺的方式和参数可以有针对性地制造出在阀芯10的阀嵌入件18.2上的至少一个径向孔18.2的喇叭状形状的几乎任意变型。
本发明的实施方式以有利的方式实现了通过借助于落料、切割、钻孔或冲孔、借助于对边缘斜角或边缘圆角的冲压和/或切削加工以及借助于随后的通过对板条进行弯曲或滚压而进行的成形，在阀嵌入件中形成喇叭状形状的径向孔，有针对性地影响流体流动导向以及流体流动特性。本发明的优点在于通过根据本发明的径向孔的喇叭状几何形状，改善了排气特性、改善了振动特性、改善了电磁阀的声学特性以及优化了电磁阀功能。

Claims (10)

1.一种用于电磁阀阀芯的阀嵌入件，其中所述阀嵌入件(18)由板条制成单件式的开缝套筒并且具有至少一个径向孔(18.2)作为流体流(42)的流入口和/或流出口，其特征在于，所述至少一个径向孔(18.2)具有喇叭状的几何形状，以有针对性地影响所述流体流(42)的流动特性。
2.按照权利要求1所述的阀嵌入件，其特征在于，所述至少一个径向孔(18.2)的有效横截面沿着流体流(42)的方向在直到狭窄部位(18.7)为止的流入区域(18.5)中变窄并且在从所述狭窄部位(18.7)开始的流出区域(18.6)中扩宽。
3.按照权利要求2所述的阀嵌入件，其特征在于，直到所述狭窄部位(18.7)为止的流入区域(18.5)的长度短于从所述狭窄部位(18.7)开始的流出区域(18.6)的长度，以加速所述流体流(42)。
4.按照权利要求2所述的阀嵌入件，其特征在于，直到所述狭窄部位(18.7)为止的流入区域(18.5)的长度长于从所述狭窄部位(18.7)开始的流出区域(18.6)的长度，以使所述流体流(42)制动。
5.一种用于电磁阀的阀芯，所述阀芯包括外壳(12)、在所述外壳(12)能运动地被引导的衔铁(14)、阀嵌入件(18)以及带有主阀座(19.1)的阀体(19)，所述阀嵌入件以第一端部插入到所述外壳(12)中并且被实施为具有至少一个径向孔(18.2)作为流体流(42)的流入口/流出口的单件式开缝套筒，其中由产生的磁力使之运动的衔铁(14)使在所述阀嵌入件(15)内被引导的推杆(16)运动，该推杆具有带密封元件(16.2)的关闭元件(16.1)，并且所述密封元件(16.2)为了执行密封功能而密封地沉入到所述阀体(19)的主阀座(19.1)中，其特征在于，所述阀嵌入件(18)是按照权利要求1至4中任一项构造的。
6.一种电磁阀，其特征在于具有按照权利要求5所述的阀芯(10)。
7.一种制造用于电磁阀阀芯的阀嵌入件的方法，其中，在板条(18′)中引入至少一个孔(18.2)，然后使所述板条(18′)成形成单件式的开缝套筒，其特征在于，根据所希望的流动特性通过冲压和/或切削加工过程使所述至少一个孔(18.2)的至少一个边缘区域(18.5、18.6)成形，以在变成开缝套筒的成形过程之后使所述至少一个孔(18.2)具有喇叭状的几何形状。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个孔(18.2)需制造出的喇叭状几何形状通过所选择的工具形状来确定用于在所述板条(18′)中引入所述至少一个孔(18.2)的方式和/或参数。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个孔(18.2)需制造出的喇叭状几何形状通过所选择的工具形状来确定冲压和/或切削加工过程的方式和/或参数。
10.按照权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个孔(18.2)需制造出的喇叭状几何形状通过所选择的工具形状来确定变成开缝套筒的成形过程的方式和参数。
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