CN110958964A - 用于液压制动系统的双稳态电磁阀、用于该电磁阀的操控方法和装配方法以及具有这种电磁阀的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液压制动系统的双稳态电磁阀(1)，其具有引导套筒(2)，在该引导套筒中固定地布置有不动的上极芯(5)、并且可移位地布置有闭合元件(3)，其中，闭合元件(3)在闭合运动期间挤压到阀座(4)中，并且在打开运动期间从阀座(4)抬起，并且闭合元件(3)与磁性部件(8)固定连接，其中，借助于磁性部件(8)通过线圈(7)促使闭合元件(3)运动，该线圈围绕引导套筒(2)定位、并且基本上包围引导套筒，并且其中，还将不动的下极芯(6)固定地布置在引导套筒(2)中，并且磁性部件(8)定位在下极芯和上极芯(6、5)之间。本发明还涉及一种用于控制根据本发明的电磁阀(1)的方法、用于装配根据本发明的电磁阀(1)的方法以及具有根据本发明的电磁阀(1)的液压制动系统。

Description

用于液压制动系统的双稳态电磁阀、用于该电磁阀的操控方 法和装配方法以及具有这种电磁阀的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于液压制动系统的双稳态电磁阀，其具有引导套筒，在该引导套筒中固定地布置有不动的上极芯、并且可移位地布置有闭合元件，其中，闭合元件在闭合运动期间挤压到阀座中，并且在打开运动期间从阀座抬起，并且闭合元件与磁性部件固定连接，其中，借助于磁性部件通过线圈促使闭合元件运动，该线圈围绕引导套筒定位并且基本上包围引导套筒，其中，电磁阀的特征在于，不动的下极芯固定地布置在引导套筒中，并且磁性部件定位在下极芯和上极芯之间。
背景技术
电磁阀在液压单元中的目的是保持压力介质或可使其流出。典型地，液压单元包括多个电磁阀。对于在ABS/TCS/ESP系统中的电磁阀(MV)，针对闭合状态对密封性提出了确定的要求，该密封性取决于在系统中的MV的相应的目的。阀通常这样来设计，使得取决于功能在断电的切换状态中实现持久状态(例如断电“闭合”)，并且仅针对短时运行为阀通电(例如通电“打开”)。
由现有技术还已知双稳态阀，其在两种切换状态中断电实现持久状态，并且仅针对在持久状态之间的切换过程才通电。例如为此可参考专利申请WO02/10628A1。
发明内容
然而，有利地，根据本发明的电磁阀能够实现对阀的高效的保持和切换。
根据本发明，这通过在独立权利要求中给出的特征来实现。本发明的其他的设计方案为从属权利要求的对象。
根据本发明的用于液压制动系统的双稳态电磁阀具有引导套筒，在该引导套筒中固定地布置有不动的上极芯并且可移位地布置有闭合元件，其中，闭合元件在闭合运动期间挤压到阀座中，并且在打开运动期间从阀座抬起，并且闭合元件与磁性部件固定连接，其中，借助于磁性部件通过线圈促使闭合元件运动，该线圈围绕引导套筒定位、并且基本上包围该引导套筒，该双稳态电磁阀的特征在于，不动的下极芯固定地布置在引导套筒中，并且磁性部件定位在下极芯和上极芯之间。
在此要理解的是，电磁阀具有两个极芯，在它们之间定位有磁性部件。在此，极芯的位置被固定地限定，并且磁性部件可在极芯之间运动。在此，磁性部件固定地与电磁阀的闭合元件连接。还被称为密封元件的闭合元件用于在第一位置中释放在阀座处的通路，并且因此将阀打开，或者在第二位置中封锁在阀处的通路，并且因此将阀闭合。电磁阀是双稳态的。这意味着，可在没有持久通电的情况下将闭合元件保持在两个不同的状态中，(即，保持在闭合的状态中以及在打开的状态中)。在双稳态阀中，仅通过线圈的通电来实现切换状态的转换。例如通过磁性部件将闭合元件保持在相应的闭合的或打开的状态中。为此，磁性部件例如由在空间上靠近上极芯的上永磁体和在空间上靠近下极芯的下永磁体构成。在这种情况下，阀、更确切地说闭合元件在打开状态中由上永磁体保持在上极芯处。类似地，阀、更确切地说闭合元件在闭合状态中由下永磁体保持在下极芯处。有利地，可由此将阀节能地保持在相应的状态中。
在两个稳态的位置之间的变换通过闭合元件的运动实现。由此，用限定的电压为线圈通电。因此产生磁场。极芯例如由具有铁磁特性的材料构成。闭合元件本身由不可磁化的材料、尤其塑料构成。因此，线圈使上极芯和下极芯磁化。由于它们的暂时的磁化，上极芯和下极芯对磁性部件产生影响，使得与它们连接的闭合元件运动到期望的位置中。闭合元件例如可以磁性部件(在相应的位置和线圈的通电的情况下)被下极芯排斥并且被上极芯吸引，或者替代地被上极芯排斥并且被下极芯吸引。
在有利的设计方案中，衔铁或闭合元件可以磁性部件通过施加给线圈的电流强度保持在悬浮状态中，该悬浮状态处在两个稳态的端部位置之间。
要注意的是，如上文已经阐述的那样，电磁阀具有上极芯、下极芯以及带有的磁性部件的闭合元件。由此以及从进一步的说明中变得显而易见的是，电磁阀没有传统意义上的衔铁。
有利地，线圈被推装到引导套筒上。此外，线圈有利地被预先装配。
有利地，通过阀的所说明的构造可实现阀的节能的切换。这种效应对其他零件也具有深远的影响。因此，例如明显更小的线圈是必需的或可行的。由此又可减少铜的使用并因此减少成本。此外，也可省去尤其在控制器中的散热部件。除了提高效率外，电磁阀的特征还在于它的简单性。例如，可用更少的零件实现非常简单的构造。这引起成本有利和资源得以优化的生产。还可实现更小的结构空间的优点。
在有利的实施方式中，双稳态电磁阀的特征在于，磁性部件喷注成型到闭合元件处。
要理解的是，磁性部件和闭合元件形成一个单元。由此可有利地减少装配花费。例如可借助于喷注成型工艺实现制造。由此可实现形状配合的连接。有利地，由此实现固定且不可分开的连接。代替喷注成型的磁性部件，闭合元件还可具有注入的磁性部件。例如，由塑料构成的闭合元件可具有注入的并且通过隔离部分开的两个永磁体。
在一可行的设计方案中，双稳态电磁阀的特征在于，磁性部件在磁性部件的面向上极芯的一侧以及在磁性部件的面向下极芯的一侧具有同向磁极，尤其相应具有磁性南极或相应具有磁性北极。
要理解的是，磁性部件在其沿运动方向上轴向的两个端部具有相同的磁极。也就是说，在两个端部要么是磁性南极，要么是磁性北极。两个轴向端部可参考部件或闭合元件的运动方向来理解。在这个意义上，端部对应于磁性部件的端侧。有利地，可通过这种设计在无需复杂地控制线圈以及复杂地构造线圈的情况下实现期望的效果的简单的实现方案(在线圈通电时极芯与磁性部件的排斥和吸引)。
在优选的设计方案中，双稳态电磁阀的特征在于，磁性部件包括多个永磁体、尤其两个永磁体。
要理解的是，两个或多个永磁体形成一个部件。为此，永磁体例如实施为盘状磁体。为了容纳和连接闭合元件，永磁体可在中心具有孔洞，闭合元件延伸通过该孔洞。有利地，可通过这种构造和设计实现成本有利且简单的构造。
在替代的改进方案中，双稳态电磁阀的特征在于，永磁体反向定位。
要理解的是，永磁体相应以相同的磁极相对彼此取向。例如，两个永磁体相对彼此如此布置，即，第一永磁体的磁性南极和第二永磁体的磁性南极相对彼此定向。因此，在具有的两个永磁体的部件中的磁极例如如下：北极-南极、南极-北极。有利地，可由此简单地实现期望的效果。
在有利的设计方案中，双稳态电磁阀的特征在于，永磁体通过隔离部分开。
在此要理解的是，磁性部件具有隔离部，其定位在两个永磁体之间。由此有利地实现效率和性能的改善。
在可行的实施方案中，双稳态电磁阀的特征在于，不动的下极芯被压入到引导套筒中。
要理解的是，极芯借助于压装固定在引导套筒中。由此可实现简单且成本有利的装配。还可由此实现压入深度的改变。因此可有利地实现闭合元件和阀座的位置的优化的调节。这使得例如能够顾及和补偿零件的制造误差。在替代的实施方案中，还可设置焊接。
在优选的改进方案中，双稳态电磁阀的特征在于，下极芯如此定位，即，它至少部分地位于线圈中，和/或上极芯如此定位，即，它至少部分地位于线圈中。
要理解的是，线圈的长度和位置和/或极芯的长度和位置相互协调并且必要时彼此匹配，使得下极芯以及上极芯至少局部地沿轴向位于线圈中。有利地，可由此实现优化极芯的磁化的效率。
在替代的实施方式中，双稳态电磁阀的特征在于，闭合元件被引导通过在下极芯中的开口。
要理解的是，下极芯具有开口。开口的尺寸如此确定，即，闭合元件被引导通过该开口。还可规定，开口能够实现引导闭合元件。有利地，可通过这种引导实现闭合元件精确地坐落在阀座上。由此在闭合的阀状态中实现好的密封。此外，这能够有利地实现取消或避免用于引导闭合元件的附加的零件。
在有利的改进方案中，双稳态电磁阀的特征在于，闭合元件由不可磁化的材料、尤其塑料构成。
有利地，可由此在打开和闭合过程中避免降低性能和效率的效果。
根据本发明，还设置了一种用于控制根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀的方法，其特征在于，电磁阀在第一电流方向上的通电引起上极芯和下极芯的磁化，使得上极芯排斥磁性部件的为该上极芯分配的永磁体，并且下极芯吸引磁性部件的为该下极芯分配的永磁体，以及电磁阀在第二电流方向上的通电引起上极芯和下极芯的磁化，使得下极芯排斥磁性部件的为该下极芯分配的永磁体，并且上极芯吸引磁性部件的为该上极芯分配的永磁体。
要理解的是，阀的控制、尤其线圈的通电的控制这样进行，使得产生多个力分量，其支持闭合元件从一位置运动到第二位置中。有利地，由此实现节能的切换。
根据本发明，还设置了一种用于装配根据上述权利要求中任一项所述的双稳态阀的方法，其具有引导套筒、上极芯、下极芯以及带有磁性部件的闭合元件，该方法的特征在于，
-在第一步中，使上极芯与引导套筒连接，并且在第二步中，将闭合元件定位在下极芯中，并且在第三步中，将闭合元件与下极芯一起引入到引导套筒中，并且在第四步中，将下极芯与闭合元件一起定位在引导套筒中，并且使之与该引导套筒连接，或者
-在第一步中，使上极芯与引导套筒连接，并且在第二步中，将闭合元件定位在引导套筒中，并且在第三步中，将下极芯引入到引导套筒中，并且在第四步中，将下极芯定位在引导套筒中，并且使之与引导套筒连接，。
下文可理解成一种用于装配根据本说明的双稳态阀的方法，其具有引导套筒、上极芯、下极芯以及带有磁性部件的闭合元件，其中，首先使上极芯与引导套筒连接，并且接着将闭合元件与下极芯一起引入到引导套筒中，并且使下极芯与引导套筒连接。替代地规定，首先使上极芯与引导套筒连接，并且接着将闭合元件引入引导套筒中，并且接着将下极芯引入引导套筒中，并且使之与引导套筒连接。有利地，以这种方式实现阀的简单的装配。
根据本发明，还设置一种用于机动车的液压制动系统，其具有根据本说明的至少一个双稳态电磁阀，以控制制动流体。
要理解的是，例如具有液压制动流体的自动驻车制动系统可集成有所说明的双稳态阀。由此可将电磁阀保持在打开的或闭合的位置中。此外，有利地以非常高效的方式实现从一位置到另一位置中的转换。同样，可通过避免用于保持位置的持久通电在很大程度上减少或甚至避免产生噪声和振动。
附图说明
要指出的是，在说明书中单个列出的特征可以技术上有意义的任意方式的彼此组合，并且呈现出本发明的其他设计方案。本发明的其他的特征和效果从借助附图对实施例的说明中得到。其中，
图1示出了根据本发明的实施方式的双稳态电磁阀的示意性的截面视图，并且
图2示出了根据本发明的实施方式的闭合元件和磁性部件的详细视图，并且
图3示出了根据本发明的实施方式在不同的通电的情况下的作用力和运动的原理图。
具体实施方式
图1示出了双稳态电磁阀的示意性的截面视图。在此，电磁阀1具有引导套筒2。在该引导套筒2中锚定有上极芯5和下极芯6。此外，在引导套筒2中可运动地定位有闭合元件3。与该闭合元件3固定连接的是磁性部件8。磁性部件8由两个永磁体8'、8"构成。两个永磁体8'、8"通过隔离部9彼此分开。闭合元件3在下部位置中与阀座4密封地共同作用，如在图1中示出的那样。在偏离该位置时，闭合元件3释放阀座4并且能够实现液压介质的流动。在此，闭合元件3穿过在下极芯6中的孔洞，并且由此来引导。在引导套筒2上还推装有线圈7。线圈7整面地包围引导套筒2。线圈7的长度或上极芯5和下极芯6的位置如此选择或彼此协调，使得线圈7至少部分地包围上极芯5和下极芯6。在此，极芯5、6相应伸入到励磁线圈、即线圈7中，并且在线圈长度的一部分上填充线圈。
在图2中示出了闭合元件和磁性部件的详细视图。在此，永磁体部件8由上永磁体8'和下永磁体8"形成。两个永磁体8'、8"通过隔离部9彼此分开地布置。永磁体8'、8"还具有孔洞，闭合元件3被引导通过该孔洞。在此，闭合元件3由塑料形成。为了制造，例如使用喷注成型方法。通过喷注和侧凹保证在磁性部件8和闭合元件3之间的固定连接。
图3示出了在不同的通电的情况下作用力和运动的原理图。在此，左图示出了在第一通电时产生的磁场的磁场线和作用力。在此，借助于将限定的第一(例如正)电压施加给线圈7产生极化的磁场。示出的椭圆线示例性地示出了磁场线。通过该磁场还使上极芯5和下极芯6磁化。极芯的磁化(以及通过线圈7产生的磁场)引起与磁性部件8的相互作用。例如，磁性部件8(严格地说下永磁体8')被极化磁化的下极芯6排斥。同时，磁性部件8(严格地说上永磁体8")被极化磁化的上极芯5吸引。由此出现可沿轴向运动的磁性部件8以及与之固定连接的闭合元件3运动到上部位置中。力以及随之产生的运动通过指向上的箭头示出。即使在取消线圈7的通电之后，闭合元件3还由磁性部件8(尤其上永磁体8')的磁力保持在上部位置中。因此，电磁阀1处于稳定的打开状态中。图3的右图还示出了在第二通电时的磁场和作用力。在此，借助于将限定的第二(例如负)电压施加给线圈7产生相对于限定的第一电压相反地极化的磁场。以类似于上文说明的方式，磁性部件8(严格地说下永磁体8')被相反地极化磁化的上极芯5排斥。同时，磁性部件8(严格地说上永磁体8")被相反地极化磁化的下极芯6吸引。由此出现可沿轴向运动的磁性部件8以及与之固定连接的闭合元件运动到下部位置中。即使在取消线圈7的通电之后，闭合元件还由磁性部件8(尤其下永磁体8")的磁力保持在下部位置中。因此，电磁阀1处于稳定的闭合的状态中。

Claims (12)

1.一种用于液压制动系统的双稳态电磁阀(1)，其具有引导套筒(2)，在该引导套筒中固定地布置有不动的上极芯(5)，并且能移动地布置有闭合元件(3)，其中，所述闭合元件(3)在闭合运动期间挤压到所述阀座(4)中并且在打开运动期间从所述阀座(4)抬起，并且所述闭合元件(3)与磁性部件(8)固定连接，其中，借助于所述磁性部件(8)通过线圈(7)促使所述闭合元件(3)运动，该线圈围绕所述引导套筒(2)定位，并且基本上包围该引导套筒，
其特征在于，不动的下极芯(6)固定地布置在所述引导套筒(2)中，并且所述磁性部件(8)定位在所述下极芯(6)和所述上极芯(5)之间。
2.根据权利要求1所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述磁性部件(8)喷注成型到所述闭合元件(3)处。
3.根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述磁性部件(8)在所述磁性部件(8)的面向所述上极芯(5)的一侧以及在所述磁性部件(8)的面向所述下极芯(6)的一侧具有同向磁极，尤其分别具有一磁性南极或分别具有一磁性北极。
4.根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述磁性部件(8)包括多个永磁体(8'、8")，尤其包括两个永磁体(8'、8")。
5.根据权利要求4所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述永磁体(8'、8")反向定位。
6.根据权利要求4或5所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述永磁体(8'、8")通过隔离部(9)分开。
7.根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述不动的下极芯(6)被压入到所述引导套筒(2)中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述下极芯(6)如此定位，即，该下极芯至少部分地位于所述线圈(7)内部，和/或所述上极芯(5)如此定位，即，该上极芯至少部分地位于所述线圈(7)内部。
9.根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)，其特征在于，所述闭合元件(3)由不可磁化的材料、尤其由塑料构成。
10.一种用于控制根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)的方法，其特征在于，所述电磁阀(1)在第一电流方向上的通电引起所述上极芯(5)和下极芯(6)的磁化，使得所述上极芯(5)排斥所述磁性部件(8)的为该上极芯分配的永磁体(8')，并且所述下极芯(6)吸引所述磁性部件(8)的为该下极芯分配的永磁体(8")，以及所述电磁阀(1)在第二电流方向上的通电引起所述上极芯(5)和下极芯(6)的磁化，使得所述下极芯(6)排斥所述磁性部件(8)的为该下极芯分配的永磁体(8")，并且所述上极芯(5)吸引所述磁性部件(8)的为该上极芯分配的永磁体(8')。
11.一种用于装配根据上述权利要求中任一项所述的双稳态电磁阀(1)的方法，该电磁阀具有引导套筒(2)、上极芯(5)、下极芯(6)、带有磁性部件(8)的闭合元件(3)，其特征在于，
-在第一步中，使所述上极芯(5)与所述引导套筒(2)连接，并且在第二步中，将所述闭合元件(3)定位在所述下极芯(6)中，并且在第三步中，将所述闭合元件(3)与所述下极芯(6)一起引入到所述引导套筒(2)中，并且在第四步中，将所述下极芯(6)与所述闭合元件(3)一起定位在所述引导套筒(2)中，并且使之与该引导套筒连接，或者
-在第一步中，使所述上极芯(5)与所述引导套筒(2)连接，并且在第二步中，将所述闭合元件(3)定位在所述引导套筒(2)中，并且在第三步中，将所述下极芯(6)引入到所述引导套筒(2)中，并且在第四步中，将所述下极芯(6)定位在所述引导套筒(2)中，并且使之与该引导套筒连接。
12.一种用于机动车的液压制动系统，其具有至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的、用于控制制动流体的双稳态电磁阀(1)。
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