CN103097215A - 失电关闭的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种失电关闭的电磁阀(1)，该电磁阀具有阀套(2)，磁极铁心(3)固定地以及具有阀尖(9)的衔铁(4)可轴向移动地设置在该阀套中，其中，螺旋弹簧(10、18)在所述磁极铁心(3)和所述衔铁(4)之间起作用，以将所述阀尖(9)压入阀座(6)中。在这里规定，所述磁极铁心(3)具有轴向凹部(11)，所述螺旋弹簧(10)至少部分容纳在该凹部中以引导所述螺旋弹簧。

Description

失电关闭的电磁阀
技术领域
本发明涉及一种失电关闭的电磁阀，该电磁阀具有阀套，磁极铁心固定地以及具有阀尖的衔铁可轴向移动地设置在该阀套中，其中，螺旋弹簧在磁极铁心和衔铁之间起作用，以将阀尖压入阀座中。
背景技术
开头所述类型的电磁阀在现有技术中是已知的。它们包括电磁致动器，其包括可通电的电磁线圈以及磁极铁心并且作用于在阀套中可轴向移动的衔铁。在这里，该衔铁在这里具有阀尖，该阀尖在电磁致动器的失电状态下被压靠在阀座上。为此，衔铁被预紧地保持在阀套中。通常，设有螺旋弹簧以施加预紧作用，该螺旋弹簧在磁极铁心和衔铁之间起作用或者说被预紧地保持。在这里，该螺旋弹簧的一端支撑在固定设置的磁极铁心上而另一端支撑在可移动的衔铁上。通常，衔铁具有凹部，螺旋弹簧基本上被插入该凹部中并且在该凹部中被引导。螺旋弹簧突出于凹部的部分支撑在磁极铁心上并且从衔铁朝向磁极铁心的端面延伸至磁极铁心朝向衔铁的端面，这两个端面的距离在失电状态下形成所谓的工作气隙。该工作气隙确定衔铁的可能的最大移动行程。
发明内容
根据本发明的电磁阀的特征在于，磁极铁心具有轴向凹部，螺旋弹簧至少部分地容纳在该轴向凹部中。与现有技术相区别，在这里，螺旋弹簧设置在磁极铁心中并且通过磁极铁心引导。因此，特别是实现了以下优点，即，结果是衔铁的能被电磁致动器的磁力加载的作用区域更大。此外，也不需要通常在衔铁中可移动地设置的压力件，该压力件在螺旋弹簧和磁极铁心之间起作用。总的来说，因此提供一种电磁阀，该电磁阀具有加大的磁作用区域，同时具有简单的构造并且容易装配。
优选地，衔铁朝向磁极铁心的端面具有小的凹槽，该凹槽用于对螺旋弹簧进行定位和支撑。然而特别优选地是，衔铁朝向磁极铁心的端面是封闭的，以使磁作用区域最优。设置在磁极铁心中的轴向凹部足以对螺旋弹簧进行支撑和引导。优选地，螺旋弹簧的大部分位于磁极铁心中，从而螺旋弹簧基本上被轴向凹部容纳。
根据本发明的一种有利改进方案规定，在衔铁和螺旋弹簧之间插入盘形弹簧。通常，随着工作气隙变小，磁力急剧增加。该上升的磁力走向使与电磁线圈的通电和所设定的在阀座上的压差有关的电磁阀的连续调整性(比例性)变得困难。在这里所请求保护的螺旋弹簧和盘形弹簧的组合被用于实现最优的弹簧特性曲线。优选地，螺旋弹簧和盘形弹簧在这里是相互并联地连接，其中，优选地通过螺旋弹簧确保用于将阀尖压入阀座中的最小预紧力。盘形弹簧在失电状态下仅仅是插入但是没有变形。如果电磁阀被操纵或者说电磁线圈被通电，衔铁连同盘形弹簧朝向螺旋弹簧运动，直至盘形弹簧与磁极铁心作用接触并且从那时起同样也提供或者说产生弹簧力。盘形弹簧优选具有渐进性的特性曲线走向。
特别地规定，衔铁朝向磁极铁心的端面被设计成至少基本上是凸的以及磁极铁心朝向衔铁的端面被设计成至少基本上是凹的。这致使盘形弹簧紧靠在衔铁的基本上中央的位置上，由此实现到螺旋弹簧的短的传力路径。此外，在操纵电磁阀时，盘形弹簧的外边缘区域被磁极铁心的外边缘区域加载，由此确保从衔铁的中央位置到磁极铁心的外边缘区域最大程度地利用盘形弹簧。在操纵电磁阀时，衔铁可以以其被设计成凸的端面至少部分地沉入磁极铁心的被设计成凹的端面中。
优选地，磁极铁心的轴向凹部中设有至少一个弹簧止挡元件以设定螺旋弹簧的弹簧力。弹簧止挡元件可被定位在轴向凹部中的期望位置上，以确定螺旋弹簧在磁极铁心侧的止挡或者说接触点进而确定螺旋弹簧的最小预紧力。
优选地，弹簧止挡元件以传力连接方式设置在轴向凹部中。这样，弹簧止挡元件可以被压入凹部中直到期望的位置。因此提供在装配电磁阀时设定弹簧力的一种简单方案。替代地，也可想到的是，弹簧止挡元件以形状锁合和/或材料锁合方式设置在轴向凹部中。
根据本发明的一种改进方案规定，弹簧止挡元件被设计成球体或者套筒。有利地，该球体的直径大于轴向容纳部的直径，从而产生压配合。因此，如上面所述，该球体被压入轴向凹部中直至期望位置。在这里由于球体的形状和优选具有圆形横截面的构成螺旋弹簧的金属线，螺旋弹簧在轴向凹部中自动地对中。作为球体的替代，也可想到的是，在轴向凹部中压入圆柱体。
此外，还优选地规定，作为上述盘形弹簧的补充或替代，另一螺旋弹簧与上述螺旋弹簧并联连接。因此，设有至少两个并联的螺旋弹簧，其中一个螺旋弹簧基本上设置在磁极铁心中。另一螺旋弹簧与盘形弹簧相比提供以下优点，即，该螺旋弹簧对电磁阀产生影响的弹簧力可更加容易且更加准确地设定。
优选地，所述另一螺旋弹簧设置在被构造在衔铁中的轴向凹部中，其中，优选地由所述另一螺旋弹簧压向磁极铁心的压力件可轴向移动地设置在该凹部中。也就是规定，在该轴向凹部中，所述另一螺旋弹簧预紧地保持在压力件和衔铁之间。压力件为此具有突出于衔铁朝向磁极铁心的端面的部分，该部分直接或者间接地支撑在磁极铁心上。因此提供将衔铁的阀尖压向阀座的另一弹簧力。优选地，轴向凹部被设计成贯穿的轴向凹部，其中，一个端部由压力件封闭，相对端部由形成阀尖的压入件封闭。根据压入件进入轴向凹部中的压入深度，可以设定在压力件和压入件之间的所述另一螺旋弹簧的预紧力。因此，通过压入件与衔铁的传力连接，螺旋弹簧力经由衔铁传递到压入件或者说，当电磁阀被激活或者说被通电时，压入件连同阀尖被衔铁朝磁极铁心的方向从阀座向后拉。如果附加地设有可选的盘形弹簧，则该盘形弹簧变形地保持在压力件和螺旋弹簧之间并且如上面所述在操纵电磁阀时与衔铁和磁极铁心共同作用。
优选地，在磁极铁心的轴向凹部中设有由螺旋弹簧引导且与压力件共同作用的销。通过该销，压力件间接地支撑在磁极铁心上。该销优选以传力连接的方式优选保持在构成弹簧止挡的套筒中或者保持在磁极铁心的轴向凹部的变窄区域中。适宜地，该销的外径小于螺旋弹簧的内径，从而该销无摩擦地由螺旋弹簧引导，以及螺旋弹簧能够相对于该销无摩擦地变形。
附图说明
下面借助于附图对本发明进行详细说明。为此，
图1以简化的纵向剖视图示出了电磁阀的第一实施例，
图2示出了电磁阀的特性曲线走向，
图3示出了具有另一螺旋弹簧的电磁阀的第二实施例，
图4以纵向剖视图示出了电磁阀的第三实施例，
图5以纵向剖视图示出了电磁阀的第四实施例。
具体实施方式
图1以简化的纵向剖视图示出了如特别是为机动车辆的制动系统，例如为ABS和/或ESP制动系统所提供的电磁阀1。该电磁阀1具有阀套2，在这里未详细示出的电磁致动器的磁极铁心3固定地设置在该阀套中。此外，衔铁4可轴向移动地设置在该阀套2中。阀体5保持在阀套2与磁极铁心3相对的端部上。阀体5具有包围阀孔的阀座6。衔铁4在其朝向阀体5的端部上具有轴向凹部7，压入件8以传力连接的方式保持在该轴向凹部中，其中，压入件8形成阀尖9，在电磁阀1的未通电状态下，该阀尖与阀座6密封地共同作用。
在这里设有螺旋弹簧10，该螺旋弹簧在磁极铁心3和衔铁4之间起作用，以将阀尖9压入阀座6中。螺旋弹簧10在这里基本上设置在轴向凹部11中，该轴向凹部引导螺旋弹簧10并且被设计成至少朝向衔铁4敞开，从而螺旋弹簧10延伸超出磁极铁心3并且对衔铁4加载预紧力。为了设定预紧力，在本实施例中被设计成球体13的弹簧止挡元件12以传力连接的方式保持在轴向凹部11中。在装配电磁阀1时，通过球体13进入轴向凹部11的压入深度确定螺旋弹簧10作用于阀尖9的最小弹簧力。螺旋弹簧10在这里通过球体13在轴向凹部11中自动对中。在这里，为了设定弹簧力，可以在装配时将挺杆引导穿过螺旋弹簧10的自由内部空间，借助于该挺杆将球体13推入轴向凹部11中，如通过箭头14所示。在设定弹簧力时考虑端面17作为设定弹簧力的基准面。在设定电磁阀1时，在阀座6上测量弹簧力并且将磁极铁心3压入阀套2中直至达到所需的弹簧力。在这里，螺旋弹簧10的设定力稍微小于整个电磁阀1的设定力。由此实现，在设定电磁阀1之后，根据所设定的螺旋弹簧10的弹簧力与电磁阀1的总弹簧力之间的力差，盘形弹簧15总是被预紧，这提高了盘形弹簧15的疲劳强度。
在螺旋弹簧10与衔铁4之间还设有可选的盘形弹簧15。衔铁4具有朝向磁极铁心3的端面16，该端面被设计成凸的，从而被设计成在无加载状态下为平的盘形弹簧15只平放在衔铁4的端面16的中央位置上。在这里，盘形弹簧15的径向或者说侧向引导例如可以通过阀套2得到保证。
磁极铁心3具有朝向衔铁4的端面17，该端面被设计成凹的并且只被轴向凹部11中断。优选地，端面16和端面17平行地延伸。螺旋弹簧10至少在靠近轴向凹部11的区域中突出于端面17，从而衔铁4以朝阀座6的方向被预紧的方式被保持，由此确保在衔铁4和磁极铁心3之间的工作气隙ALS。电磁阀1的工作气隙ALS在设定电磁阀和设定随后可能的直至衔铁4碰撞在磁极铁心3上的弹簧行程之后由衔铁4和磁极铁心3的位置产生。优选地，选择该工作气隙ALS的大小，使得盘形弹簧15在电磁阀3的未操纵状态下被定向成平的。
如果操纵电磁阀1，也就是给电磁阀1通电，则磁极铁心3对衔铁4施加磁力，使得衔铁沿着箭头14的方向被拉向磁极铁心。在这里，首先只有螺旋弹簧10发生弹性变形，直至盘形弹簧15的外边缘区域碰撞到端面17的外边缘。从这个时刻起，螺旋弹簧10和盘形弹簧15并联地起作用，如参照图2所说明的那样。
图2以图表示出了弹簧力F与工作气隙ALS的大小的关系。在该图表中绘出了弹簧力特性曲线K以及磁力特性曲线M，这两者与工作气隙ALS有关。在这里，可看出弹簧特性曲线K在第一特性曲线区域Ⅰ和第二特性曲线区域Ⅱ之间的明显区别，其中，在第一特性曲线区域中只有螺旋弹簧10起作用，而在第二特性曲线区域中螺旋弹簧10和盘形弹簧15并联地起作用。
通过省去否则在衔铁4中通常设有的压力件和相应的螺旋弹簧，可以缩小衔铁4在盘形弹簧15上的支承面的直径。由此扩大盘形弹簧15可提供的弹性臂，这更好地利用了在盘形弹簧15中的提升应力。可选地，盘形弹簧15可被设计成软的盘形弹簧，由此几乎不会影响总的弹簧特性曲线K。但是因此存在减小在盘形弹簧15中的应力且借此设计耐用的盘形弹簧15的可能方案。
减小在盘形弹簧15中的应力的另一可能方案是，如上面所述对电磁阀1的总升程进行分配，使得升程的第一部分通过螺旋弹簧10承担，而升程的第二部分通过螺旋弹簧-盘形弹簧的组合承担。
在图3中示出了另一实施例。与前面的实施例相区别，电磁阀1具有另一螺旋弹簧18。该另一螺旋弹簧18设置在衔铁4的轴向凹部7中，该凹部根据该实施例延伸穿过整个衔铁4。同样地，在轴向凹部7中设有可轴向移动的压力件20，使得螺旋弹簧18预紧地保持在压力件20和压入件8之间。压力件20穿过衔铁4的端面16，使得盘形弹簧15被保持在压力件20和螺旋弹簧10之间。在这里，压力件20能够被螺旋弹簧18移动，最远至轴向凹部7的轴向止挡24。
在这里优选对弹簧力进行匹配，使得大约一半的升程通过螺旋弹簧18承担。螺旋弹簧18最终支撑在盘形弹簧15上。由于由螺旋弹簧10和盘形弹簧15组成的弹簧组的C值(弹簧刚度)大于螺旋弹簧18的C值，所以在操纵电磁阀时根据弹簧刚度的分配，由螺旋弹簧10和盘形弹簧15组成的弹簧组也稍微一起运动。因此得到图2的特性曲线K的线性的第一特性曲线区域Ⅰ和渐进性的特性曲线区域Ⅱ之间的软过渡。一旦螺旋弹簧18的作用被消除，也就是当衔铁4以其端面16直接紧靠在盘形弹簧15上时，就只有由螺旋弹簧10和盘形弹簧15组成的渐进性弹簧组起作用。因此，通过根据第二实施例的电磁阀1也可以确保可稳定调节的电磁阀1。
图4示出了电磁阀1的另一实施例。由前面实施例已知的元件用相同的附图标记表示，因此就此而言可参见上面的描述。与前面的如图3的实施例不同，在本实施例只设有螺旋弹簧10和18，而未设置盘形弹簧15。仅仅通过设置两个并联连接的螺旋弹簧10和18可设定电磁阀1的渐进性的特性曲线。
代替球体13也可以设有套筒21作为固定元件12。该套筒21以传力连接的方式保持在轴向凹部7中。又有一个销22以传力连接的方式保持在该套筒21中，该销的自由端部与压力件20的自由端部共同作用。螺旋弹簧18因此通过压力件20、销22和套筒21支撑在磁极铁心3上。
为了装配，首先将在衔铁4中的螺旋弹簧18设定至规定的弹簧力。通过套筒21和/或磁极铁心3设定在磁极铁心3中的螺旋弹簧10的预紧力，使得在已装配的状态下确保工作气隙ALS。将销22压入套筒21中，直至实现压力件20按规定与销22接触以设定电磁阀1的弹簧特性曲线。
图5示出了电磁阀1的另一实施例，该实施例与前面的如图4的实施例的区别在于，销22被直接压入磁极铁心3中，特别是压入轴向凹部11的变窄的端部区域23中。通过省去弹簧止挡元件12，由此可实现电磁阀1的特别简单且成本低廉的变型。

Claims (10)

1.失电关闭的电磁阀(1)，该电磁阀具有阀套(2)，磁极铁心(3)固定地以及具有阀尖(9)的衔铁(4)能轴向移动地设置在该阀套中，其中，螺旋弹簧(10、18)在所述磁极铁心(3)和所述衔铁(4)之间起作用，以将所述阀尖(9)压入阀座(6)中，其特征在于，所述磁极铁心(3)具有轴向凹部(11)，所述螺旋弹簧(10)至少部分容纳在该轴向凹部中以引导所述螺旋弹簧。
2.如权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述衔铁(4)具有朝向所述磁极铁心(3)的封闭的端面(16)。
3.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，在所述衔铁(4)和所述螺旋弹簧(10)之间插入盘形弹簧(15)。
4.如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(4)朝向所述磁极铁心(3)的端面(16)至少基本上是凸的并且所述磁极铁心(3)朝向所述衔铁(4)的端面(17)至少基本上是凹的。
5.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，至少一个弹簧止挡元件(12)特别是以传力连接的方式设置在所述轴向凹部(11)中，以设定所述螺旋弹簧(10)的弹簧力。
6.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述弹簧止挡元件(12)是压入所述轴向凹部(11)中的球体(13)或套筒(21)。
7.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，另一螺旋弹簧(18)与所述螺旋弹簧(10)并联连接。
8.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述另一螺旋弹簧(18)设置在一个构造在所述衔铁(4)中的轴向凹部(7)中。
9.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，由所述另一螺旋弹簧(18)压向所述磁极铁心(3)的压力件(20)能轴向移动地设置在所述轴向凹部(7)中。
10.如前述权利要求中任一项所述的电磁阀，其特征在于，在所述磁极铁心(3)的轴向凹部(11)中设有由所述螺旋弹簧(10)引导且与所述压力件(20)共同作用的销(22)。
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