CN106687345B - 用于车辆制动系统的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆制动系统的电磁阀(1)，该电磁阀具有电磁组件(20)和阀芯(10)，其中，电磁组件包括绕组支架(22)、线圈绕组(24)、罩壳(26)和盖板(28)，阀芯包括囊壳(12)、与囊壳(12)连接的阀嵌件(16)、可在囊壳(12)中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁(14)、以及与囊壳(12)连接的且具有阀座的阀嵌件(16)，其中，闭合元件和阀座形成调节通过阀芯(10)的流体流的阀，其中，电磁组件(20)的置于绕组支架(22)上的线圈绕组(24)形成电线圈，该电线圈可经由加载于电接头(24.1、24.2)处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使衔铁(14)克服复位弹簧(18)的力运动，其中，在加热运行中在阀芯(10)中的流体温度可基于控制信号发生变化。根据本发明，控制信号作为具有预定的频率的双极性交变信号加载到线圈绕组(24)处并且在电磁阀(1)的铁磁回路中和在囊壳(12)中产生涡电流，该涡电流加热存在于阀芯(10)中的流体(3)。

Description

用于车辆制动系统的电磁阀
技术领域
本发明涉及一种用于车辆制动系统的电磁阀，该电磁阀具有电磁组件和阀芯，其中，所述电磁组件包括绕组支架、线圈绕组、罩壳和盖板，所述阀芯包括囊壳、与所述囊壳连接的阀嵌件、能在所述囊壳中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁、以及与所述囊壳连接的且具有阀座的阀嵌件，其中，所述闭合元件和所述阀座形成调节通过所述阀芯的流体流的阀，其中，所述电磁组件的置于所述绕组支架上的线圈绕组形成电线圈，该电线圈能经由加载于电接头处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使所述衔铁克服复位弹簧的力运动，其中，在加热运行中在所述阀芯内的流体温度能基于所述控制信号发生变化。
背景技术
在已知的具有ABS/ESP功能(ABS：防抱死系统；ESP：电子稳定程序)的车辆制动系统中使用所提及的实施为电磁阀的进入阀，所述进入阀在调节过程(诸如ABS制动)中控制在车轮制动钳中的压力建立。这些电磁阀分别包括电磁组件和阀芯，其中，电磁组件具有绕组支架、线圈绕组、罩壳和盖板，阀芯具有囊壳、与囊壳连接的阀嵌件、可在囊壳中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁、以及与囊壳连接的且具有阀座的阀嵌件，其中，闭合元件和阀座形成调节通过阀芯的流体流的阀。电磁组件的卷绕到绕组支架上的线圈绕组形成电线圈，该电线圈可经由加载于电接头处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使衔铁克服复位弹簧的力运动，其中，在加热运行中在阀芯以内的流体温度可基于控制信号发生变化。在进入阀的完全通电的情况下，在主制动缸与车轮制动钳之间的液压连接中断。由于通电，进入阀的闭合元件被压入对应的阀座中，使得流体不再可流动通过进入阀。这种进入阀是可调整或可调节的阀，即，这种进入阀不仅可占据“完全打开”的状态(打开位置)和“完全闭合”的状态(闭合位置)，而且也可占据中间状态。因此，在某些ABS操作中，可充分利用进入阀能够在QS运行(＝准接通运行，Quasi-Schalt-Betrieb)中运行的可行性，在QS运行中进入阀尽可能快地从闭合位置被带入打开位置中，以将压力尽可能快地输送到车轮制动钳中。在此，电磁阀总是每隔若干毫秒就又打开然后又闭合。因此，在车轮制动钳中产生了阶梯式的压力建立。然而，该阶梯式的压力建立与温度相关。这首先基于制动液的与温度相关的粘度。特别是在温度低于0℃的情况下，粘度随温度下降指数式增加。对于所述进入阀来说，这意味着，进入阀的磁性衔铁不再可这样迅速地运动通过粘度更高的流体，使得直至进入阀完全打开所持续的时间更长。因此，在温度更低的情况下产生的压力等级更小。为了对抗这种作用，如今有了所谓的“预加热功能”。在此，当车辆在外部温度较低的情况下开动时，对阀通电，其中，副作用是使进入阀闭合。磁性线圈由于持续的通电受到加热，并且通过如下的路径传递热量：线圈-绕组支架-空气间隙-囊壳-流体-衔铁槽。当热量到达磁性衔铁处的流体时，在此的流体粘度减小，并且磁性衔铁可更迅速地运动通过流体。在已知的预加热功能中，从绕组线圈中热量产生的地方直至阀芯中所希望的热量输入的地方的热量路径相对长并且由绕组支架隔开，绕组支架通常制成具有低导热值的塑料构件。此外，加热热量仅由线圈绕组中的欧姆损失产生。
发明内容
相对于此，本发明提出一种用于车辆制动系统的电磁阀，该电磁阀具有电磁组件和阀芯，其中，所述电磁组件包括绕组支架、线圈绕组、罩壳和盖板，所述阀芯包括囊壳、与所述囊壳连接的阀嵌件、能在所述囊壳中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁、以及与所述囊壳连接的且具有阀座的阀嵌件，其中，所述闭合元件和所述阀座形成调节通过所述阀芯的流体流的阀，其中，所述电磁组件的置于所述绕组支架上的线圈绕组形成电线圈，该电线圈能经由加载于电接头处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使所述衔铁克服复位弹簧的力运动，其中，在加热运行中在所述阀芯内的流体温度能基于所述控制信号发生变化，所述控制信号作为具有预定的频率的双极性交变信号加载到所述线圈绕组处并且在所述电磁阀的铁磁回路中和在所述囊壳中产生涡电流，该涡电流加热存在于所述阀芯中的流体。根据本发明的用于车辆制动系统的电磁阀的优点在于，在本发明的实施方式中，加热功率的很大的份额由直接在电磁阀的铁磁回路中的电感应和随同产生的涡电流产生，而不是和现有技术中那样仅由线圈绕组中的欧姆损失产生。尤其是在磁性衔铁的表面中和在非磁性的囊壳中感应的涡电流直接加热围绕磁性衔铁的流体。本发明的重要的一点在于，电磁组件的电操控方案与电磁阀的标准操控方案和现今使用的欧姆加热不同。迄今为止在时钟脉冲频率较高(大多在4kHz至10kHz的范围中)的情况下使用借助脉冲宽度调制的单极性操控方案，取而代之现在使用具有明显更低的频率的双极性时钟脉冲序列。在传统的预加热功能中全部加热功率都在线圈中产生，然而在本发明的实施方式中全部加热功率的仅很小的一部分在线圈中产生，而现在为线圈损失的多倍的加热功率直接在电磁阀的铁磁回路中感应产生。
在欧姆加热时以单极性时钟脉冲序列出现具有大的直流分量的电流，而在此除了欧姆损失之外在线圈中还产生了巨大的、对于加热的应用来说所不希望的磁力。与此相反，通过双极性时钟脉冲进行的操控方案则引起电流的相对大的交流分量。电流的直流分量在这种操控方案中完全消失。电流的交流分量引起巨大的交变磁场，所述交变磁场在电磁阀的铁磁回路引起涡电流，并因此加热导流的铁磁部件。根据磁回路和电磁阀的结构上的实施方案，双极性操控方案的频率在一方面选择得很低，使得在铁磁回路中并且特别是在磁性衔铁中产生尽可能大的涡电流损失。如果应避免电磁阀的切换，双极性操控方案的频率在另一方面选择得这样高，使得磁力不超过与阀实施方案、尤其是复位弹簧的弹力相关的极限值，从而不发生电磁阀的机械反应。在使用如今普遍的电磁阀的情况下，用于根据本发明的感应式加热的操控频率例如可在0.1kHz至2.0kHz的范围中。
上文说明的加热运行的一种变型在于，接受电磁阀的机械反应、即，电磁阀的切换。在该情况下，双极性操控方案的频率可仅考虑到最大的感应的加热功率来选择。在另一加热运行类型中，可这样结合两种上文说明的加热运行类型，即，可根据车辆的实际的运行状态在两种上文说明的加热运行类型“没有机械的阀反应”或者“具有机械的阀反应”之间进行切换并且因此可结合各自的优点。因此，例如可在驻车制动器激活的持续时间期间或者在具有较大的马达噪声的运行状态期间选择“具有机械的阀反应”的运行类型，而在不希望有机械的阀反应的运行状态下，可通过选择双极性操控方案的较高的频率切换到“没有机械的阀反应”的加热运行类型中。
本发明的实施方式提供了一种用于车辆制动系统的电磁阀，该电磁阀具有电磁组件和阀芯，其中，电磁组件包括绕组支架、线圈绕组、罩壳和盖板，阀芯包括囊壳、与囊壳连接的阀嵌件、可在囊壳中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁、以及与囊壳连接的且具有阀座的阀嵌件。闭合元件和阀座形成调节通过阀芯的流体流的阀。在此，电磁组件的置于绕组支架上的线圈绕组形成电线圈，该电线圈可经由加载于电接头处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使衔铁克服复位弹簧的力运动。在加热运行中在阀芯中的流体温度可基于控制信号发生变化。根据本发明，控制信号作为具有预定的频率的双极性交变信号加载到线圈绕组处并且在电磁阀的铁磁回路中和在囊壳中产生涡电流，该涡电流加热存在于阀芯中的流体。
在根据本发明的电磁阀的有利设计方案中，电磁阀的铁磁回路可包括衔铁、罩壳和盖板。
特别有利的是，线圈绕组可布置在H桥式电路的电桥支路中，该H桥式电路包括四个开关晶体管。电子的H桥式电路也称作四象限调整器并且众所周知地包括四个开关晶体管，所述开关晶体管例如分别实施成集成有截止极性的续流二极管的场效应晶体管(FET)。
在根据本发明的电磁阀的另外的有利设计方案中，电磁组件的加热运行可包括至少两个加热模式，所述加热模式分别具有用于双极性交变信号的预定的频率范围。在第一加热模式中，在第一频率范围中的双极性交变信号的频率可预设成，使得不对加载的控制信号做出阀门反应。优选地，第一频率范围包括在约0.1kHz至2.0kHz的范围中的频率。在第二加热模式中，在第二频率范围中的双极性交变信号的频率可预设成，使得可获得最大的感应加热功率。优选地，第二频率范围包括在约2.1kHz至3.0kHz的范围中的频率。
在根据本发明的电磁阀的另外的有利设计方案中，在第三加热模式中可根据车辆的运行状态在第一加热模式与第二加热模式之间进行切换，其中，双极性交变信号的实际的频率与可供使用的车辆电源电压相关。因此，例如对于每个电压电位来说最佳的频率可以特性曲线的形式储存。特性曲线例如可保存在车辆制动系统的控制器中。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例并且在下文的说明中对其进行详细阐述。在附图中相同的附图标记表示实施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车辆制动系统的电磁阀的实施例的局部的示意性剖视图。
图2示出了电子的H桥式电路的示意性电路图，其用于操控图1中的根据本发明的用于车辆制动系统的电磁阀。
具体实施方式
如从图1中可见的那样，根据本发明的用于车辆制动系统的电磁阀1的示出的实施例包括阀芯10和电磁组件20。阀芯10包括囊壳12、与囊壳12连接的阀嵌件16、可在囊壳12中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的衔铁14(其具有未详细示出的闭合元件)和与囊壳12连接的阀嵌件16(其包括未详细示出的阀座)。闭合元件和阀座形成了调节通过阀芯10的流体流的阀。电磁组件20包括绕组支架22、置于绕组支架22上的线圈绕组24、罩壳26和盖板28，该盖板向下封闭罩壳26。电磁组件20利用罩壳26和盖板28推到阀芯10的囊壳12的上部部分上。电磁组件20的卷绕到绕组支架22上的线圈绕组24形成电线圈，该电线圈可经由加载于电接头24.1、24.2处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使衔铁14克服复位弹簧18的力运动。在加热运行中，在阀芯10以内的流体温度可基于控制信号发生变化、优选为升高。根据本发明，控制信号作为具有预定的频率的双极性交变信号加载于线圈绕组24处并且在电磁阀1的铁磁回路中和在囊壳12中产生涡电流，该涡电流加热存在于阀芯10中的流体3。
根据本发明的电磁阀的实施方式例如可用于防抱死系统(ABS)或驱动防滑调节系统(ASR系统)或电子稳定程序系统(ESP系统)。在示出的实施例中，根据本发明的电磁阀1例如实施为断电打开的调节阀，所述调节阀在某些要求下可在QS运行(＝准接通运行)中运行，在QS运行中调节阀可尽可能快地从闭合位置被带入打开位置中。替代地，根据本发明的电磁阀1可实施为断电闭合的调节阀，所述调节阀在某些要求下可在QS运行(＝准接通运行)中运行，在QS运行中调节阀可尽可能快地从闭合位置被带入打开位置中。此外，根据本发明的用于车辆制动系统的电磁阀1的实施方式可卡紧在未示出的流体块的相应的容纳孔中。
如从图2中可见的那样，线圈绕组24布置在H桥式电路5的电桥支路中，该H桥式电路包括四个开关晶体管Tl、T2、T3、T4。图2示出了线圈绕组24的具有电感Lw和欧姆电阻Rw的等效电路图。
如从图1中进一步可见的那样，电磁阀1的铁磁回路包括衔铁14、电磁组件20的罩壳26和盖板28。在示出的实施例中，电磁组件10的加热运行包括三个不同的加热模式，所述加热模式分别具有用于双极性交变信号的预定的频率范围。在第一加热模式中，在第一频率范围中的双极性交变信号的频率预设成，使得不对加载的控制信号做出阀门反应。第一频率范围例如包括在约0.1kHz至2.0kHz范围内的频率。在第二加热模式中，在第二频率范围中的双极性交变信号的频率预设成，使得可获得最大的感应加热功率。第二频率范围例如包括在约2.1kHz至3.0kHz范围内的频率。在第三加热模式中，根据车辆的运行状态在第一加热模式与第二加热模式之间进行切换，其中，双极性交变信号的实际的频率与可供使用的车辆电源电压相关。对于每个电压电位来说最佳的频率优选以特性曲线的形式储存在车辆制动系统的控制器中。
本发明的实施方式提供了一种用于车辆制动系统的电磁阀，其加热功率中很大的份额由直接在电磁阀的铁磁回路中的电感应和随同产生的涡电流产生，而不是和现有技术中那样仅由线圈绕组中的欧姆损失产生。

Claims (8)

1.一种用于车辆制动系统的电磁阀，该电磁阀具有电磁组件(20)和阀芯(10)，其中，所述电磁组件包括绕组支架(22)、线圈绕组(24)、罩壳(26)和盖板(28)，所述阀芯包括囊壳(12)、与所述囊壳(12)连接的阀嵌件(16)、能在所述囊壳(12)中在闭合位置与打开位置之间沿轴向运动地引导的且具有闭合元件的衔铁(14)、以及与所述囊壳(12)连接的且具有阀座的阀嵌件(16)，其中，所述闭合元件和所述阀座形成调节通过所述阀芯(10)的流体流的阀，其中，所述电磁组件(20)的置于所述绕组支架(22)上的线圈绕组(24)形成电线圈，该电线圈能经由加载于电接头(24.1、24.2)处的控制信号来操控并且产生磁力，该磁力使所述衔铁(14)克服复位弹簧(18)的力运动，其中，在加热运行中在所述阀芯(10)内的流体温度能基于所述控制信号发生变化，其特征在于，所述控制信号作为具有预定的频率的双极性交变信号加载到所述线圈绕组(24)处并且在所述电磁阀(1)的铁磁回路中和在所述囊壳(12)中产生涡电流，该涡电流加热存在于所述阀芯(10)中的流体(3)，所述线圈绕组(24)布置在H桥式电路(5)的电桥支路中，所述H桥式电路包括四个开关晶体管(Tl、T2、T3、T4)。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀(1)的铁磁回路包括所述衔铁(14)、所述罩壳(26)和所述盖板(28)。
3.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁组件(20)的加热运行包括至少两个加热模式，所述加热模式分别具有用于所述双极性交变信号的预定的频率范围。
4.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，在第一加热模式中，在第一频率范围中的所述双极性交变信号的频率预设成，不对加载的控制信号做出阀门反应。
5.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于，所述第一频率范围包括在0.1kHz至2.0kHz的范围中的频率。
6.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于，在第二加热模式中，在第二频率范围中的所述双极性交变信号的频率预设成，能获得最大的感应加热功率。
7.根据权利要求6所述的电磁阀，其特征在于，所述第二频率范围包括在2.1kHz至3.0kHz的范围中的频率。
8.根据权利要求6所述的电磁阀，其特征在于，在第三加热模式中，根据车辆的运行状态在所述第一加热模式与所述第二加热模式之间进行切换，其中，所述双极性交变信号的实际的频率与能供使用的车辆电源电压相关。
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