CN107850235B - 常闭电磁阀 - Google Patents

Abstract

提出了一种常闭电磁阀，其具有阀套，在阀套中固定地布置有极芯(2)并且可轴向移动地布置有衔铁(3)，其中在极芯(2)和衔铁(3)之间作用有弹簧(4)，以将与衔铁(3)共同作用的闭合元件压入阀座中。根据本发明阀的特征在于，压缩弹簧(4)的预紧力使得布置在衔铁(3)和极芯(2)之间的弹性部件变形，其中借助于该变形的恢复衰减移动的衔铁(3)在极芯(2)上的碰撞。

Description

常闭电磁阀

技术领域

本发明涉及一种具有阀套的常闭电磁阀，极芯固定地布置在该阀套中并且具有阀顶端的衔铁可轴向移动地布置在该阀套中，其中在极芯和衔铁之间作用有螺旋弹簧，以将阀顶端压入阀座中。

背景技术

由现有技术已知开头所述类型的电磁阀。这种电磁阀例如为2014年的具有TT号1267691803的博世常闭电磁阀MV09OS，其在图1中示出。电磁阀1包括电磁执行机构，该电磁执行机构包括可通电的电磁线圈(未示出)以及极芯2并且作用在可在阀套5、6中轴向移动的衔铁3上。阀套5、6可构造为具有上阀套5和下阀套6的两件式阀套。阀套5定位在阀筒7中。过滤器8包围在阀套6中的入口。此外衔铁3具有闭合元件9，其在电磁执行器没有电流的状态下压抵在阀座10上。对此衔铁3预紧地保持在阀套5、6中。通常为了施加预紧力设置有压缩弹簧4，特别是螺旋弹簧，其作用在或者说预紧地保持在极芯2和衔铁3之间。在此压缩弹簧4一端支撑在固定布置的极芯2处并且另一端支撑在可移动的衔铁3处。为此衔铁3具有凹口，螺旋弹簧基本上置入该凹口中并且在其中被引导。在可替代的实施方式中极芯2也可具有凹口，螺旋弹簧基本上置入该凹口中并且在其中被引导—而这种实施方式未在图1中示出。压缩弹簧4的穿过凹口伸出的部分支承在极芯2处并且从衔铁3的朝向极芯2的端面延伸到极芯2的朝向衔铁3的端面，其相对于彼此的间距在无电流状态下形成所谓的工作气隙。该工作气隙决定了衔铁3的最大可能的位移，从而决定了电磁阀1的行程。在给电磁阀1通电时，通过衔铁3向上移动直到其碰到极芯2来闭合在极芯2和衔铁3之间的气隙。在断电时衔铁通过压缩弹簧4相对于阀套5、6向下移动直到闭合元件9贴靠在阀座10处从而阀被关闭。在通电时通常电磁力随着工作气隙的变小而增大。该上升的电磁力曲线阻碍了电磁阀1的连续可调性。为了改善可调性已知的是，设置具有递增的弹簧特性曲线的压缩弹簧4，或者例如也可设置具有递增的弹簧特性曲线的附加螺旋弹簧(未示出)。

由现有技术例如已知文献DE102010040631A1。在其中说明了具有阀套的常闭电磁阀，极芯固定地设置在该阀套中并且具有阀顶端的衔铁可轴向移动地设置在该阀套中，其中在极芯和衔铁之间作用有螺旋弹簧，以使阀顶端压入阀座中。在此规定，与所述螺旋弹簧并联有另一螺旋弹簧。

在新的、所谓的一箱制动系统中，液压单元可直接与车辆的前围板以螺栓连接。这意味着，对于在液压单元中的所有部件提高了对噪声-振动-不平顺性(NVH)特性的要求，因为例如由于液压单元的电磁阀的开闭产生的噪音通过这种固定方式直接传递到内部空间中。在常闭排出阀中，当通常由钢制成的衔铁在通电时碰撞到同样由钢制成的极芯时，例如可能出现打开的咔哒声。

发明内容

在这种固定方式中对于电磁阀的使用有利的是，减轻或者尽可能完全避免这种噪音。由此可达到从NVH方面考虑可接受的打开特性。

因此提出了具有阀套的常闭电磁阀，在该阀套中固定地布置有极芯并且可轴向移动地布置有衔铁，其中在极芯和衔铁之间作用有压缩弹簧，以将与衔铁共同作用的闭合元件压入阀座中。根据本发明，阀的特征在于，压缩弹簧的预紧力引起布置在衔铁和极芯之间的弹性部件的变形，其中借助于该变形的恢复衰减了移动的衔铁在极芯上的碰撞。

这理解为，在系统中引入弹性部件。将该部件定位在极芯和衔铁之间。在系统中存在的例如实施为螺旋弹簧的压缩弹簧在电磁阀的断电状态中使得弹性部件特别地、限定地变形。在进一步的过程中，即在给电磁阀通电并且衔铁偏移时，借助于特殊的、限定的变形的恢复衰减衔铁在极芯上的碰撞。通过该衰减降低了这种碰撞的影响。作为影响特别是需提到应减少或避免的在系统中固体声音的传播。衔铁在极芯上的碰撞可理解为在两个部件之间的任意一种力传递和/或动量传递。当然这也包括衔铁通过另一部件、如通过定位在两个部件衔铁和极芯之间的弹性部件(例如弹簧垫片)在极芯上的间接碰撞。由此即使在液压单元直接连接到前围板处时也可实现从NVH方面考虑可接受的打开特性。

在有利的设计方案中阀的特征在于，弹性部件构造为至少一个弹簧垫片，特别是弹簧垫片组。

这可理解为，可使用弹簧垫片以达到上述效应。不仅可根据垫片的设计尺寸和材料特性而且可根据应用场合和待实现的阻尼可变地调整弹簧垫片的数量。在此所述的变形效应和变形的恢复在弹簧垫片中出现。而通过使用多个垫片可产生在弹簧垫片之间的其他效应，例如摩擦效应以及不平度的减小。例如可有利地使用一组弹簧垫片，以增大这些效应。此外弹簧垫片可作为冲压件由标准片制成。也可作为散装零件处理。由此可低成本地实现该方案。

在有利的设计方案中阀的特征在于，弹簧垫片在未变形的状态下基本上是平的，以及变形引起弹簧垫片的拱曲。

这可理解为，弹簧垫片原则上具有垫片的平坦表面。由此弹簧垫片的基本形状为圆片形并且基本上是平的。由此可有利地使用简单且低成本的标准部件。仅借助于在系统中的压缩弹簧的预紧力产生所需要的用于衰减碰撞的形状，即所期望的拱曲。因此也不需要提前成型的加工步骤。该拱曲纯粹通过部件的常规装配而产生。因此既不需要弹簧垫片具有限定的成型的弹簧结构，例如碟形弹簧，而且这也不是有利的。

在优选的改进方案中阀的特征在于，通过压缩弹簧的预紧力使弹簧垫片的外边缘朝作用的压缩弹簧预紧力的反方向拱曲，其中借助于该拱曲衰减衔铁在极芯上的碰撞。

这理解为，以如下方式设计部件的尺寸和特征并且使其彼此协调，即出现以下效应：压缩弹簧具有预紧力并且通过弹簧垫片和支撑点(例如残余气隙垫片或极芯凸阶)支撑在极芯处。通过所作用的压缩弹簧预紧力使弹簧垫片在压缩弹簧的依靠点处朝极芯的方向拱曲。作为支撑点当然也可理解成表面或部分表面，例如弹簧垫片所贴靠的圆形区段。在阀断电状态下该弯曲使弹簧垫片组在外直径处从残余气隙垫片或极芯凸阶突起。也就是说，弹簧垫片或弹簧垫片组的外边缘从支撑点开始与压缩弹簧的压缩方向反向地拱曲。在阀通电时在衔铁和极芯之间存在的工作气隙通过衔铁的移动被闭合。然而衔铁不是如现有技术一样没有限制地碰撞到极芯上，而是通过由于弹簧垫片的拱曲提供的弹簧行程而减速，直到衔铁到达其终端位置。当然该拱曲的至少局部和/或部分的恢复也会产生阻尼效应。通过弹簧垫片与支撑点的组合产生有弹性的系统，使得在极芯和衔铁之间集成地衰减碰撞的冲击从而减小在系统中的固体声音。

在另一有利的实施方式中阀的特征在于，在极芯和弹簧垫片之间构造有在外部径向区域中的可支撑部和在内部径向区域中的空腔以特别是用于形成弹簧垫片的变形。

这可理解为，通过部件的结构设计本身或通过其他部件提供如下可能性，即可在断电状态下实现弹簧垫片的所期望的拱曲，以及可在衔铁碰撞到极芯上时实现恢复。可支撑部例如可理解为前文所述的支撑点。因此如上所述例如可使用残余气隙垫片作为可支撑部。在可替代的实施方式中极芯也可设置有可实现这些功能的极芯凸阶。在这种设计方案中弹簧垫片可与极芯的朝向衔铁的端面处于直接接触。使用残余气隙垫片的有利之处在于，在衔铁和极芯处的平面足以产生弹性和阻尼效应。由此在衔铁和极芯处不需要昂贵的轮廓构型，该昂贵的结构构型也部分地引起托盘化且昂贵的运输交付以保护轮廓。而使用轮廓构型、例如极芯凸阶的有利之处在于，可省去附加部件的使用。由此节省了组件成本。此外由此也减少且简化了装配。

在可替代的实施方式中阀的特征在于，在衔铁和弹簧垫片之间构造有在外部径向区域中的可支撑部和在内部径向区域中的空腔以特别是用于形成弹簧垫片的变形。为此特别是可设置衔铁凸阶。

在有利的改进方案中阀的特征在于，在阀断电的状态下在弹簧垫片和衔铁的朝向极芯的端侧之间存在工作气隙并且在阀通电的状态下衔铁的朝向极芯的端侧直接接触地、特别是直接接触并且基本上平面地贴靠在弹簧垫片上。

在可替代的改进方案中阀的特征在于，在阀断电的状态下在弹簧垫片和极芯的朝向衔铁的端侧之间存在工作气隙并且在阀通电的状态下极芯的朝向衔铁的端侧直接接触地、特别是直接接触并且基本上平面地贴靠在弹簧垫片上。

在优选的实施方式中阀的特征在于，极芯的朝向衔铁的端面基本上是关闭的和/或平的，并且在极芯和弹簧垫片之间定位有残余气隙垫片，其中该残余气隙垫片特别是构成位于径向外部的用于弹簧垫片在极芯处的可支撑部以及位于径向内部的在弹簧垫片和极芯之间的空腔。如上所述，用于实现所期望的效应的所谓的支撑点是必要的。通过所作用的压缩弹簧预紧力使弹簧垫片在压缩弹簧的支撑点处朝与弹簧力相反的方向拱曲。作为支撑点可使用现有部件(例如极芯凸阶)的表面轮廓构型或外部部件(例如残余空气垫片)。作为残余气隙垫片例如使用由不可磁化片制成的环形标准片。作为替代也可使用可磁化材料，以增大磁力。作为这种残余气隙垫片可使用现有的通用件。也可作为散装零件处理。由此可低成本地实现该方案。在有利的实施方式中至少一个弹簧垫片通过或者说借助于残余气隙垫片与极芯接触，或作为替代与衔铁接触。

在有利的实施方式中阀的特征在于，极芯的朝向衔铁的端面具有轴向构造的在直径上的轮廓，其中该轮廓特别是构成位于径向外部的用于弹簧垫片在极芯处的可支撑部以及位于径向内部的在弹簧垫片和极芯之间的空腔。

这可理解为，作为支撑点如上所述不仅可使用外部部件(例如残余空气垫片)而且可使用现有部件的表面轮廓构型(例如极芯凸阶)。对此极芯凸阶是适合的。其可在径向上呈单阶或多阶地构造。除了凸阶之外也可考虑平滑过渡或混合形式。这种凸肩例如可通过切割制造工艺引入，例如车削和铣削。极芯凸阶特别是在极芯圆周上环绕地实施。在此该凸阶可具有例如用于流体体积转移的一个或多个在圆周上分布的缺口。

在有利的设计方案中阀的特征在于，压缩弹簧、特别是螺旋弹簧至少局部地布置在弹簧垫片和衔铁之间。如上所述对此衔铁具有凹槽以用于容纳和引导压缩弹簧。

在可替代的设计方案中阀的特征在于，压缩弹簧、特别是螺旋弹簧至少局部地布置在弹簧垫片和极芯之间。

在另一有利的设计方案中阀的特征在于，弹簧垫片借助于压缩弹簧轴向保持在极芯端面处。

这可理解为，弹簧垫片即使在断电状态下也保持在限定的位置上。为此压缩弹簧具有预紧力。可在安装阀时施加该预紧力。此外压缩弹簧由此通过弹簧垫片支撑在极芯处。在此除了直接支撑之外借助于另一部件、例如残余气隙垫片进行间接支撑也是可行的。

在可替代的设计方案中阀的特征在于，弹簧垫片借助于压缩弹簧轴向保持在衔铁端面处。

在有利的改进方案中阀的特征在于，可支撑部的内径大于压缩弹簧的外径。通过这种结构条件可有利地实现弹簧垫片的所期望的拱曲。在此在压缩弹簧对弹簧垫片的作用点处朝所作用的压缩弹簧预紧力的方向进行变形。在可支撑部处、即在支撑点处防止弹簧垫片的变形。由此在弹簧垫片的外部区域中、即沿径向比可支撑部进一步向外，弹簧垫片可反向变形，即与所作用的压缩弹簧预紧力相反地变形。

附图说明

图1示出了现有技术的电磁阀的示意性剖视图，并且

图2示出了具有残余气隙垫片的电磁阀的实施例的局部剖视图，并且

图3示出了具有极芯凸阶的电磁阀的实施例的局部剖视图，并且

图4示出了具有衔铁凸阶的电磁阀的实施例的局部剖视图，并且

图5示出了在阀断电以及通电的状态下作用方式的有限元图。

具体实施方式

图1示出了现有技术的电磁阀1的示意性剖视图，该电磁阀用于车辆的液压单元。该电磁阀的说明可参见对现有技术的阐述。

图2示出了具有残余气隙垫片12以及多个弹簧垫片11的电磁阀1的实施例的局部剖视图。在此残余气隙垫片12直接定位在极芯2处。作为残余气隙垫片12使用由不可磁化片制成的标准片。附加在残余气隙垫片12处定位有多个弹簧垫片11。弹簧垫片11由导磁材料制成。构造为螺旋弹簧的压缩弹簧4定位在衔铁3的凹口中，压缩弹簧4基本上置入该凹口中并且在其中被引导。压缩弹簧4具有预紧力并且通过弹簧垫片11和残余气隙垫片12支撑在极芯2处。由此将弹簧垫片11轴向保持在极芯2处。此外通过压缩弹簧4的预紧力使得弹簧垫片11朝极芯2的方向拱曲。在所示出的实施例中使用三个弹簧垫片11。

图3示出了具有极芯凸阶13的电磁阀1的实施例的局部剖视图。一般而言参考对图2的说明。而与图2中实施方式不同的是，在图3中省去了残余气隙垫片。取而代之通过极芯2的凸阶13实现了弹簧垫片11在外边缘处的支撑以及对于弹簧垫片11在中间拱曲所需要的空腔。在此极芯凸阶13径向地铸造并且在极芯2的圆周上延伸。在此凸阶13可具有例如用于流体体积转移的一个或多个在圆周上分布的缺口。

图4示出了具有衔铁凸阶14的电磁阀1的替代实施例的局部剖视图。可再次参考特别是对图2和图3已做的说明。在此所示的实施方式中压缩弹簧4被集成到极芯2的开口中，并且将弹簧垫片11定位在衔铁3的朝向极芯2的端面处且借助于压缩弹簧4保持在该位置。通过衔铁3的凸阶14实现了弹簧垫片11在外边缘处的支撑以及对于弹簧垫片11在中间拱曲所需要的空腔。在此衔铁凸阶14沿径向铸造并且在衔铁3的圆周上延伸。在此凸阶14可具有例如用于流体体积转移的一个或多个在圆周上分布的缺口。弹簧垫片11由于压缩弹簧4的预紧力而进行的拱曲现在朝衔铁3的方向。在元件的这种定位方式中也可有利地产生阻尼效应并且衰减衔铁3在极芯2上的碰撞。

图5示出了在电磁阀1的断电状态S1中以及在通电状态S2中的作用方式的有限元图。在此示出了例如在如图3中所述系统(具有定位在极芯处的弹簧垫片11以及极芯凸阶13)处的作用方式。在对称线左侧示出了在电磁阀1断电时的初始位置。可看到由于在中间示出的压缩弹簧4而引起的弹簧垫片组11的预紧以及在外径处产生的弹簧垫片组11朝向衔铁3的弯曲。此外示出了衔铁3的用于断电状态S1的初始位置S1_3，其中在衔铁3和弹簧垫片组11之间形成工作气隙。在对称线右侧示出了在电磁阀通电时在其终点位置的衔铁3。在此示出了衔铁3的用于通电状态S2的终点位置S2_3，其中在衔铁3和弹簧垫片组11之间的工作气隙缩小。通过如下方式产生所期望的衔铁3在极芯2上碰撞的衰减，即衔铁3在到达其终点位置之前通过朝衔铁3拱曲的弹簧垫片组11减速。在此借助于拱曲的弹簧垫片组11的恢复转换了衔铁3的一部分动能。

Claims (14)

1.常闭电磁阀(1)，其具有阀套(5、6)，在所述阀套中固定地布置有极芯(2)并且能轴向移动地布置有衔铁(3)，其中在所述极芯(2)和所述衔铁(3)之间作用有压缩弹簧(4)，以将与所述衔铁共同作用的闭合元件(9)压入阀座(10)中，其特征在于，在所述电磁阀(1)断电的状态下，所述压缩弹簧(4)的预紧力引起布置在所述衔铁(3)和所述极芯(2)之间的弹性部件的变形，其中借助于所述变形的恢复衰减移动的所述衔铁(3)在所述极芯(2)上的碰撞，在所述电磁阀(1)断电的状态下在所述弹性部件和所述衔铁(3)的朝向所述极芯(2)的端侧之间存在有间隙并且在所述电磁阀(1)通电的状态下所述衔铁(3)的朝向所述极芯(2)的端侧直接接触地贴靠在所述弹性部件上。

2.根据权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述弹性部件是至少一个弹簧垫片(11)。

3.根据权利要求2所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述弹性部件是弹簧垫片组。

4.根据权利要求2所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述弹簧垫片(11)在未变形状态下基本上是平的，并且所述变形使得弹簧垫片(11)拱曲。

5.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，通过所述压缩弹簧(4)的预紧力所述弹簧垫片(11)的外边缘朝所述压缩弹簧(4)作用的预紧力的反方向拱曲，其中借助于所述拱曲衰减所述衔铁(3)在所述极芯(2)上的碰撞。

6.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，在所述衔铁(3)和所述弹簧垫片(11)之间构造有在外部径向区域中的可支撑部和在内部径向区域中的空腔。

7.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，为了形成所述弹簧垫片(11)的变形，在所述衔铁(3)和所述弹簧垫片(11)之间构造有在外部径向区域中的可支撑部和在内部径向区域中的空腔。

8.根据权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，在所述电磁阀(1)通电的状态下所述衔铁(3)的朝向所述极芯(2)的端侧直接接触并且基本上平面地贴靠在所述弹性部件上。

9.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述极芯(2)的朝向衔铁(3)的端面基本上是闭合的和/或平的，并且在所述极芯(2)和所述弹簧垫片(11)之间定位有残余气隙垫片(12)，其中所述残余气隙垫片构成位于径向外部的用于所述弹簧垫片(11)在所述极芯(2)上的可支撑部以及位于径向内部的在所述弹簧垫片(11)和所述极芯(2)之间的空腔。

10.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述极芯(2)的朝向所述衔铁(3)的端面具有轴向构造的在直径上的轮廓，其中所述轮廓构成位于径向外部的用于所述弹簧垫片(11)在所述极芯(2)上的可支撑部以及位于径向内部的在所述弹簧垫片(11)和所述极芯(2)之间的空腔。

11.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述压缩弹簧(4)至少局部地布置在所述弹簧垫片(11)和所述衔铁(3)之间。

12.根据权利要求11所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述压缩弹簧(4)是螺旋弹簧。

13.根据权利要求2或3所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述弹簧垫片(11)借助于所述压缩弹簧(4)轴向保持在所述极芯(2)的端面处。

14.根据权利要求6所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述可支撑部的内径大于所述压缩弹簧(4)的外径。

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