CN103052547A - 电磁阀以及具有这种电磁阀的驾驶员辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁阀(1)，该电磁阀具有衔铁(2)和至少一个流动路径(18)，所述衔铁与所述电磁阀(1)的密封元件(3)作用连接以使所述密封元件移动，通过所述至少一个流动路径，布置在所述衔铁(2)的对置侧上的流体腔(16、17)流体连接或能够流体连接。在此规定，至少一个阻尼元件(19)以能沿轴向移动的方式设置在所述电磁阀(1)中，所述至少一个阻尼元件(19)至少局部地伸入到所述流动路径(18)中。

Description

电磁阀以及具有这种电磁阀的驾驶员辅助装置

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，所述电磁阀具有衔铁和至少一个流动路径，所述衔铁与电磁阀的密封元件作用连接以使所述密封元件移动，通过所述至少一个流动路径，布置在衔铁的对置侧上的流体腔流体连接或可流体连接。本发明还涉及一种驾驶员辅助装置。

背景技术

由现有技术已知一种开头所述类型的电磁阀。所述电磁阀通常被用于驾驶员辅助装置，特别是ABS、TCS或ESP装置。所述电磁阀具有衔铁，所述衔铁可在电磁阀中移动，特别是沿轴向移动。所述衔铁与电磁阀的密封元件作用连接，从而在所述衔铁移动时也使所述密封元件移动。所述密封元件通常被提供用于封闭或者打开电磁阀的阀开口。如果将所述密封元件布置成用于封闭阀开口，则所述密封元件通常配合在电磁阀的阀座中，所述阀座既被分配给阀开口又被分配给密封元件。例如，所述密封元件被安装在衔铁的一个凹部中并且被固定在该凹部中，其中，所述凹部优选被设置在衔铁的远离衔铁配合件的端面上。

通常电磁阀具有调整装置，该调整装置由衔铁与衔铁配合件构成。除了所述衔铁以外，所述电磁阀还具有衔铁配合件，所述衔铁配合件例如是磁极铁心。所述磁极铁心通常相对于电磁阀的壳体保持位置固定，而衔铁则可相对于所述壳体移动。所述衔铁和衔铁配合件一起作用以引起该移动。在此，所述衔铁配合件例如具有一个或者多个线圈，而所述衔铁由可磁化的或者有磁性的材料制成。所述衔铁配合件被设置在衔铁的端侧。通常所述衔铁和所述衔铁配合件被相对布置为使得它们不管衔铁是否移动都不会相互连接。因此，在衔铁和衔铁配合件或者更具体的说在衔铁朝向所述衔铁配合件的端面和所述衔铁配合件朝向所述衔铁的端面之间存在间隙，所述间隙也被称为气隙或者工作气隙。所述气隙的大小与衔铁相对于衔铁配合件的位置有关。因此，所述气隙的大小在衔铁移动时发生变化。

在衔铁的对置侧上设有流体腔，其中所述气隙至少局部由流体腔中的一个形成。流体腔的流体腔容积在此与衔铁相对于衔铁配合件的位置有关。为了在衔铁移动时避免在其中一个流体腔中或多个流体腔中产生强烈的压力增加或压力下降，流体腔通过流动路径相互流体连接或可流体连接。这意味着，在衔铁移动时流体从衔铁移动所朝向的那个流体腔被挤压到与所述移动相反的流体腔中。在通常的电磁阀的设计方案中，流动路径由衔铁本身一起形成。例如，流动路径位于衔铁和电磁阀的壳体之间，在该电磁阀中衔铁可轴向移动地被引导。相应地，流动路径由衔铁的外轮廓和壳体的内轮廓限定。在衔铁移动时一定可能出现如下情况：其中一个流体腔的流体腔容积降至零；相应地，在这种情况下该流体腔仅象征性地存在。

在电磁阀的衔铁移动时，其以一定的速度运动。该速度越大，则在密封元件碰到阀座时所产生的压力波越强。这些压力波在碰到壁部时转换为声波，使得电磁阀的工作引起不希望的噪音。一般而言，电磁阀移动的速度越高，则噪音越大。为了应对这个问题，已知例如通过缩小流动路径的通流横截面，提高电磁阀的阻尼。通过这种方式，使电磁阀可移动的速度降低。但这致使电磁阀可达到的最大调整速度也降低，也就是致使电磁阀可达到的最小调整时间增大。因此在设计电磁阀时有两个对立的优化目标可供选择。一方面可以减少通过电磁阀的压力波或者说噪音产生，另一方面可以提高调整速度。

发明内容

与此相比，具有在权利要求1中所述的特征的电磁阀具有如下优点：该电磁阀不仅低振动和低噪音地工作，而且同时实现了高的调整速度。这根据本发明通过以下方式实现，即，至少一个阻尼元件以可沿轴向移动的方式设置在电磁阀中，所述至少一个阻尼元件至少局部地伸入到流动路径中。通过阻尼元件使流动路径的通流横截面缩小或者说使衔铁的位于流动路径中的有效横截面增大，该阻尼元件可以增大电磁阀或更确切地说衔铁的阻尼。这通过以下方式实现，即，通常被分配给衔铁的阻尼元件至少局部地伸入到流动路径中。阻尼元件应特别是相对于衔铁能够沿轴向移动。因此该阻尼元件至少能够在第一位置和第二位置之间移动。阻尼元件可以布置在衔铁或另外的限定流动路径的元件、例如电磁阀的壳体上。有利地，阻尼元件在径向上超出衔铁的外轮廓。然而在一种替代的设计方案中，也可以规定，借助于衔铁的凹部或者缺口形成可将流体腔流体连接的流动路径。在这种情况下，阻尼元件同样可以设置在衔铁的阻尼元件腔中。

阻尼元件特别地被设置为可沿轴向移动，使得电磁阀的阻尼仅在至少一个位置上增大，而在至少一个另外的位置上阻尼是不变的。在此有利地规定，使电磁阀的阻尼在电磁阀的关闭过程中在密封元件与密封座快要产生接触之前增大。通过这种方式，衔铁的速度只在一个位置范围内减小，对该位置范围进行选择，使得能够实现低噪音地关闭电磁阀。相应地阻尼元件被设计用于使流动路径的通流横截面仅在衔铁的第一位置范围内缩小并且如此使电磁阀的阻尼在该第一位置范围内增大。与此相反地，在与第一位置范围不同的第二位置范围内，流动路径的通流横截面进而电磁阀的阻尼保持不变。

因此，在所述第一位置范围内衔铁的移动被延缓，从而衔铁在该第一位置范围内以较小的速度运动。与此相反地，在所述第二位置范围内允许衔铁以较高的速度运动。因此，与由现有技术已知的电磁阀相比，能够实现较轻地关闭，但不会明显减小衔铁的(平均)速度。第一位置范围只表示在打开位置(阀座被密封元件打开)和关闭位置(阀座被密封元件封闭)之间的整个调整行程的一个(小的)范围，仅在该第一位置范围内进行衔铁速度的减小，从而使衔铁的调整速度保持几乎不变。

本发明的一种改进方案规定，阻尼元件能够被通过所述衔铁的运动引起的沿着所述流动路径的流体流在轴向上移动。如之前已经阐明的，衔铁的运动或者说移动引起沿着流动路径的流体流，其中，流体从流体腔中的一个流到流体腔中的另一个中或者反过来。通过阻尼元件伸入到流体路径中，沿着流动路径的流体流引起对阻尼元件的调整力。该调整力引起阻尼元件在轴向上的移动。由于这个原因，通常规定，对阻尼元件的支承方式使得该阻尼元件可以容易地被所述流体流移动。特别地，没有设置或不需要额外的用于使阻尼元件移动的调整装置。

本发明的一种改进方案规定，所述衔铁具有用于限制阻尼元件的轴向移动的至少一个端部止挡。阻尼元件的移动相对于衔铁进行。如果阻尼元件达到端部止挡的位置，那么该端部止挡防止阻尼元件相对于衔铁继续移动。就此而言，该端部止挡在至少一个轴向方向上固定所述阻尼元件，只要该阻尼元件已达到确定的相对于衔铁的位置。如果衔铁随后反向于该轴向方向移动，那么阻尼元件通过该端部止挡被衔铁带动。通过这种方式，使衔铁的有效横截面增大，增大量为阻尼元件的有效横截面，或者说使流动路径的通流横截面减小，进而使电磁阀的阻尼增大。

本发明的一种改进方案规定，阻尼元件被支承在衔铁的槽中。所述槽可以构造在衔铁的部分周边上或仅构造在一个或多个周边区域中。阻尼元件在此配合在该槽中，使得其相对于衔铁被支承。所述槽例如可以形成所述至少一个端部止挡、优选地两个对置的端部止挡。

本发明的一种改进方案规定，衔铁的槽位于衔铁的分元件之间。因此衔铁被构造为多件式的，特别是两件式的。电磁阀或更确切地说衔铁的这种设计方案实现了将阻尼元件简单地装配在衔铁上。特别地，阻尼元件与所述分元件中的第一分元件组装在一起，随后所述分元件中的至少一个另外的分元件被装配在所述分元件中的第一分元件上。接下来，阻尼元件配合在衔铁的槽中，并且被不会丢失地保持在该槽中。仅所述分元件的拆卸才能将阻尼元件从槽中移出。

本发明的一种改进方案规定，所述分元件中的一个分元件至少局部地、特别是以夹紧的方式接合在所述分元件中的另一个分元件中。为了将分元件相互固定，相应地规定，这些分元件接合到彼此中。这种方式还可以实现以传力连接或形状配合连接的方式固定在彼此上。特别有利的是，分元件接合到彼此中，从而实现夹紧连接。然而替代地，例如还可以在分元件之间设置螺纹连接。

本发明的一种改进方案规定，阻尼元件至少局部地、特别是完全地包围所述衔铁。相应地，阻尼元件设置在衔铁的外轮廓上。在此，所述包围被设置成至少局部地包围，从而阻尼元件伸入到流动路径的至少一个周边区域中。特别有利的是，阻尼元件完全地包围衔铁，从而在横截面上看整个流动路径可被阻尼元件加载。

本发明的一种改进方案规定，阻尼元件在径向上具有比衔铁更大的尺寸。相应地，阻尼元件在径向上超出衔铁，使该阻尼元件与衔铁相比以更大的程度伸入到流动路径中。通过这种方式，阻尼元件可以在第一位置范围内提高电磁阀的阻尼。

本发明的一种改进方案规定，衔铁具有用于阻尼元件的径向支承部。径向支承部沿轴向引导所述阻尼元件并且同时防止沿径向的运动。理想情况下，径向支承部和阻尼元件被实施为，还防止阻尼元件相对于衔铁的倾斜。

本发明还涉及一种驾驶员辅助装置，特别是ABS、TCS、或ESP装置，具有至少一个电磁阀、特别是根据上述实施方式的电磁阀，其中，所述电磁阀具有衔铁和至少一个流动路径，所述衔铁与所述电磁阀的密封元件作用连接以使所述密封元件移动，通过所述至少一个流动路径，布置在所述衔铁的对置侧上的流体腔流体连接或能够流体连接。在此规定，至少一个阻尼元件以能沿轴向移动的方式设置在所述电磁阀中，所述至少一个阻尼元件至少局部地伸入到所述流动路径中。可以根据上述实施方式对驾驶员辅助装置的电磁阀进行改进。

附图说明

下面借助于在图中示出的实施例对本发明进行详细阐述，而不对本发明产生限制。在此附图中：

图1示出了具有衔铁的电磁阀的侧向剖视图，所述衔铁分配有一个阻尼元件，

图2示出了衔铁以及阻尼元件，

图3示出了处于第一位置的阻尼元件，

图4示出了处于第二位置的阻尼元件，以及

图5示出了电磁阀的阻尼随衔铁的调整行程变化的图表。

具体实施方式

图示出了电磁阀1，所述电磁阀例如是在此未示出的驾驶员辅助装置的组成部分。所述电磁阀1具有与所述电磁阀1的密封元件3作用连接的衔铁2。所述密封元件3与构造在阀体4中的阀座5共同作用，以打开或者切断电磁阀1的流入接口6和排出接口7之间的流动连接。在这里所示的实施例中，为所述排出接口7分配一个过滤器8。当然还可以附加地或者替代地为所述流入接口6分配一个过滤器(在此未示出)。根据流入接口6和排出接口7的布置，在此示出的电磁阀1是被设计用于轴向流入和径向流出(相对于电磁阀1的纵向轴线9)。然而当然也可以任意地设置流入方向和流出方向。

除了基本上具有圆形横截面的衔铁2外，所述电磁阀1还具有衔铁配合件10，所述衔铁配合件与所述衔铁2共同构成电磁阀1的操纵装置11。所述衔铁配合件10例如为磁极铁心段并且具有至少一个电线圈，从而能够借助于所述衔铁配合件10通过将电压施加到线圈上(也就是说通过给电磁阀1通电)在衔铁2上施加磁力。所述衔铁2以相对于纵向轴线9可沿轴向移动的方式支承，其中，特别地借助于电磁阀1的壳体12实现所述支承。在此，所述衔铁配合件10和阀体4也被位置固定地保持在壳体12上。因此，所述衔铁2能够在通过借助于衔铁配合件10产生的磁力的影响下相对于衔铁2或者说阀体4沿轴向相对移动。在图中示出的电磁阀1是断电关闭的电磁阀1。这意味着只要电磁阀1不通电，也就说没有借助于衔铁配合件10产生磁力，所述密封元件3就密封地配合在阀座5中。

在衔铁2的远离衔铁配合件10的一侧上，在阶梯孔13中设有密封元件12。在此，密封元件优选地被压入到阶梯孔13中，从而该密封元件被夹紧地保持在该阶梯孔中。在衔铁2的另一凹部14中布置有弹簧元件15，使得该弹簧元件不仅与衔铁2而且与衔铁配合件10作用接触。这里被构造为螺旋弹簧的弹簧元件15产生作用到衔铁2上的弹簧力，其中该弹簧元件支撑在衔铁配合件10上。所述弹簧力将衔铁2压向与衔铁配合件10远离的方向。如果给电磁阀1通电，那么在这里所示的实施例中指向衔铁配合件10方向的磁力作用于衔铁2，于是衔铁2被移向衔铁配合件10。在此，弹簧元件15被(进一步)压紧。如果磁力消失，那么弹簧力使衔铁2又被压离衔铁配合件10。

在衔铁2的对置侧上设有流体腔16和17。为了在衔铁2移动时避免流体腔16和17中的压力增加或压力下降进而才实现毫无问题地调整衔铁2，流体腔16和17通过流动路径18相互连接。流动路径18在这里所示的实施例中被构造在衔铁1的外轮廓和壳体2的内轮廓之间。为此目的，衔铁2在任何轴向位置处具有比壳体12的内腔更小的径向尺寸，在所述壳体的内腔中衔铁2被引导。

在图1中示出了处于其关闭位置的衔铁2。为了将该衔铁移到其打开位置，给电磁阀1通电，使得借助于衔铁配合件10产生使衔铁2朝衔铁配合件10的方向移动的磁力。在此，阀座5被密封元件3打开。如果又要将阀座5封闭，那么使电磁阀1失效，从而磁力消失并且由弹簧元件15产生的弹簧力朝阀座5的方向挤压衔铁2进而挤压密封元件3。由衔铁2在其打开位置和其关闭位置之间或在其关闭位置和其打开位置之间经过的行程在下文中称作调整行程。

为了达到在许多电磁阀1中所需要的短的调整时间，衔铁2必须以相对较高的速度移动。在此，调整时间理解为，为了将衔铁2从其打开位置移动到关闭位置或反之所需要的时间。因此，特别是在通过密封元件3将阀座5封闭时，也就是在将衔铁2移动到其关闭位置(如在图1中所示)时，出现压力波，这些压力波可能会引起干扰性的噪音。因此曾提出具有较高阻尼从而使衔铁2较慢移动的电磁阀1。较高的阻尼通过流动路径18的较小的通流横截面实现。通过这种方式，电磁阀1可以低噪音地工作。但这种措施还造成了电磁阀1的较长的调整时间。

为了在短的调整时间的情况下实现电磁阀1的低噪音工作，设有阻尼元件19，该阻尼元件至少局部地伸入到流体腔16和17之间的流动路径18中。在此，阻尼元件19被支承在衔铁2的槽20中，其中，槽20在轴向上具有比阻尼元件19更大的宽度。通过这种方式，阻尼元件19可以沿轴向移动。在这里所示的实施例中，相应地，阻尼元件19被分配给衔铁2。阻尼元件19可以被通过衔铁2的运动引起的沿着流动路径18的流体流沿轴向移动。槽20形成用于阻尼元件19的两个端部止挡21和22。端部止挡21和22限制阻尼元件19相对于衔铁2的轴向移动。

图2示出了衔铁2和阻尼元件19的细节图。清楚的是，衔铁2由两个分元件23和24组成。在此，槽20位于分元件23和24之间。分元件24至少局部地接合到分元件23中。通过这种方式，实现分元件23和24之间的夹紧连接，从而使阻尼元件19不会丢失地被保持在槽20中。因此在装配电磁阀1时，首先将阻尼元件19套到分元件24的中央销25上，从而该阻尼元件优选地与端部止挡22产生触碰接触或者说平放在该端部止挡上。随后将分元件23压到分元件24的销25上，使得在分元件23和24之间建立持久的连接。在分元件23的区域内，流动路径18被始于分元件23且抵碰壳体12的多个径向凸起26所划分。分元件24具有一个径向凸起27，该径向凸起被构造为沿周向环绕的。在此，径向凸起27具有比碰撞元件23的径向凸起26更小的径向延伸长度。从径向凸起27开始，分元件24的横截面朝密封元件3的方向通过径向台阶部而缩小。

由图2清楚的是，阻尼元件19沿周向完全地包围衔铁2。同样可看到的是，该阻尼元件在径向上具有比衔铁2或更确切地说其分元件23和24更大的尺寸。在槽20中设有用于阻尼元件19的径向支承部28。该径向支承部由衔铁2形成。径向支承部28只允许阻尼元件19相对于衔铁2的轴向移动，相应地基本上防止阻尼元件19在径向上的运动或阻尼元件19的倾斜。

根据图3和图4对阻尼元件19或者说具有阻尼元件19的电磁阀1的工作原理进行讨论。图3示出了衔铁2的一个区域，其中衔铁2位于其打开位置。阻尼元件19在此情况下例如占据图3中所示的位置。该阻尼元件例如被这里未示出的复位装置置于该位置。所述复位装置例如包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧作用在衔铁2和阻尼元件19之间，以便将阻尼元件19挤压到图3中所示的位置。优选地，在槽20中在阻尼元件19的两侧分别设置至少一个弹簧元件。理想情况下，沿直径相对地分别设置两个弹簧元件。优选地使用四个或更多个弹簧元件。

如果使衔铁2朝其关闭位置移动，以便借助于密封元件3将阀座5盖住，那么流动路径18的通流横截面或者说电磁阀1的阻尼最初保持不变。因此在一个第二位置范围中存在衔铁2的低阻尼或者说高调整速度。在衔铁2移动期间，流体沿着流动路径18从流体腔17流到流体腔16。这个流动或者说这个流体流引起对阻尼元件19的调整力，该调整力朝衔铁2的端部止挡21的方向挤压阻尼元件。

在衔铁2移动足够远的情况下，阻尼元件19平放在端部止挡21上。这在图4中示出。可容易看到的是，一旦阻尼元件19贴靠到端部止挡21上，衔铁2朝向其关闭位置带动阻尼元件19。也就是说阻尼元件19反向于流体流沿着流动路径18同衔铁2一起移动。这使电磁阀1的阻尼明显升高。因此，使衔铁2的移动速度减小。

就此而言，第一位置范围包含衔铁2的如下位置，即，对于这些位置，离合元件19贴靠在端部止挡21上。与此相反，第二位置范围包含衔铁2的如下位置，即，在这些位置处阻尼元件19尚未贴靠到端部止挡21上。

图5示出了电磁阀1的阻尼k随衔铁2的调整行程x变化的图表。在此，阻尼是无量纲的，衔铁2的调整行程以毫米示出。调整行程为零在此是指衔铁2处于其打开位置，调整行程为xg是指衔铁2处于其关闭位置。图5的图表在此示出了电磁阀1的阻尼在第一位置范围29内比在第二位置范围30内大。因此表明，电磁阀1的阻尼仅在相对于整个调整行程很小的位置范围内增大。通过这种方式，实现了在高的调整速度的同时电磁阀1能够低噪音地工作。

Claims (10)

1.一种电磁阀(1)，该电磁阀具有衔铁(2)和至少一个流动路径(18)，所述衔铁与所述电磁阀(1)的密封元件(3)作用连接以使所述密封元件移动，通过所述至少一个流动路径，布置在所述衔铁(2)的对置侧上的流体腔(16、17)流体连接或能够流体连接，其特征在于，至少一个阻尼元件(19)以能沿轴向移动的方式设置在所述电磁阀(1)中，所述至少一个阻尼元件(19)至少局部地伸入到所述流动路径(18)中。

2.按照权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述阻尼元件(19)能够被通过所述衔铁(2)的运动引起的沿着所述流动路径(18)的流体流在轴向上移动。

3.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述衔铁(2)具有用于限制所述阻尼元件(19)的轴向移动的至少一个端部止挡(21、22)。

4.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述阻尼元件(19)被支承在所述衔铁(2)的槽(20)中。

5.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述衔铁(2)的槽(20)位于所述衔铁(2)的分元件(23、24)之间。

6.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述分元件(23、24)中的一个分元件至少局部地、特别是以夹紧的方式接合在所述分元件(23、24)中的另一个分元件中。

7.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述阻尼元件(19)至少局部地、特别是完全地包围所述衔铁(2)。

8.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述阻尼元件(19)在径向上具有比所述衔铁(2)更大的尺寸。

9.按照前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述衔铁(2)具有用于所述阻尼元件(19)的径向支承部(28)。

10.一种驾驶员辅助装置，特别是ABS、TCS、或ESP装置，具有至少一个电磁阀(1)、特别是按照前述权利要求中的一项或多项所述的电磁阀，其中，所述电磁阀具有衔铁(2)和至少一个流动路径(18)，所述衔铁与所述电磁阀(1)的密封元件(3)作用连接以使所述密封元件移动，通过所述至少一个流动路径，布置在所述衔铁(2)的对置侧上的流体腔(16、17)流体连接或能够流体连接，其特征在于，至少一个阻尼元件(19)以能沿轴向移动的方式设置在所述电磁阀(1)中，所述至少一个阻尼元件(19)至少局部地伸入到所述流动路径(18)中。

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