CN112212012B - 具有由两部分构成的挺杆的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁阀，其具有磁性组件和阀筒，阀筒包括在封套内可移动地引导的衔铁、阀芯、在阀芯内可移动地引导的挺杆以及带有阀座的阀体，所述挺杆具有关闭元件和密封元件，其中，在流体入口和流体出口之间布置有主阀，主阀包括挺杆的密封元件和布置在阀体中的阀座，其中，挺杆由两部分构成，密封元件是第一部分并且关闭元件是第二部分，其中，在电磁阀的断电状态下，复位弹簧作用在挺杆和衔铁上并调节主阀处的开启度；并且在电磁阀的通电状态下，由磁性组件产生的磁力使衔铁和挺杆朝向阀座移动，并且使密封元件密封地伸入到阀座中，以执行密封功能。所述电磁阀的特征在于，密封元件和关闭元件由不同的材料制成，其中，密封元件的材料能使挺杆具有部分弹性，并且其中关闭元件的材料能使挺杆具有部分刚性。

Description

具有由两部分构成的挺杆的电磁阀
技术领域
本发明涉及具有磁性组件和阀筒的电磁阀，所述阀筒包括在封套内可移动地引导的衔铁、阀芯、在所述阀芯内可移动地引导的挺杆以及带有阀座的阀体，所述挺杆具有关闭元件和密封元件，其中，在流体入口和流体出口之间布置有主阀，该主阀包括挺杆的密封元件和布置在阀体中的阀座，其中，所述挺杆由两部分构成，密封元件是第一部分并且关闭元件是第二部分，其中，在电磁阀的断电状态下，复位弹簧作用在挺杆和衔铁上并调节主阀处的开启度；并且在电磁阀的通电状态下，由磁性组件产生的磁力使衔铁和挺杆朝向阀座移动，并且使密封元件密封地伸入到阀座中，以执行密封功能。所述电磁阀的特征在于，密封元件和关闭元件由不同的材料制成，其中，密封元件的材料能使挺杆具有部分弹性，并且其中关闭元件的材料能使挺杆具有部分刚性。
背景技术
在图1中示出了现有技术的电磁阀，所述电磁阀例如用于防抱死系统(ABS)或驱动防滑系统(ASR系统)或电子稳定程序系统(ESP系统)。如由图1可以看出，无电流打开的电磁阀1包括用于产生磁通的磁性组件2和阀筒5，所述磁体组件包括壳体外罩2.1、绕组载体2.2、线圈绕组2.3和盖板2.4；所述阀筒包括封套5.1、与封套5.1通过密封焊接部4连接的阀芯10、带有关闭元件7.1的衔铁6以及复位弹簧8。挺杆7一体式的构造并且包括关闭元件7.1和密封元件7.2两个区域。在此，所述挺杆由磁性材料制成，例如由磁性金属或者强化塑料、比如PEEK(聚醚醚酮)450CF30制成。通过经由电接头2.5给线圈绕组2.3通电，使磁性组件2产生磁力，该磁力激活可沿纵向移动的衔铁6并且使其与挺杆7一起克服复位弹簧8的力朝向阀芯10移动。所述阀芯10将由磁性组件2通过盖板2.4导入的磁通沿轴向经由气隙3朝向衔铁6引导。
此外，所述阀芯10容纳所谓的阀体11，所述阀体包括阀座11.1，构造为密封球形帽的主密封元件7.2密封地伸入到所述阀座中，以实现所述电磁阀1的密封功能。为了利用流体块进行敛缝，在阀芯10上模制有敛缝法兰9。
此外，由现有技术已知例如专利申请DE 10 2016 205 988 A1。该文献描述了一种用于电磁阀的阀衔铁以及具有这种阀衔铁的电磁阀，所述阀衔铁具有基体和与阀座共同作用的挺杆，其中，所述基体和挺杆通过连接装置彼此连接。在此，所述连接装置具有至少一个布置在挺杆上的第一卡锁元件和至少一个布置在基体上的第二卡锁元件，其中，这些卡锁元件形成形状配合连接的和/或传力连接的卡锁连接部。
此外，从现有技术中已知专利申请DE 10 2016 201 474 A1。该文献描述了一种用于电磁阀的阀衔铁以及一种具有这种阀衔铁的阀筒，所述阀衔铁具有基体和与阀座共同作用的挺杆。在此，在所述挺杆和基体之间布置有阻尼装置，该阻尼装置具有可填充阻尼介质的空腔和节流开口，阻尼介质穿过该节流开口从空腔中流出或流入到空腔中，其中，所述阻尼装置在碰撞到所述挺杆时抑制在阀座上产生的脉冲。
发明内容
与此相对地，按照本发明的电磁阀能够有利地实现优化的功能性，尤其是在较低的和较高的压力下改善的密封性和稳定性。这按照本发明通过在独立权利要求中给出的特征来实现。本发明的其他设计方案是从属权利要求的主题。
按照本发明的电磁阀具有磁性组件和阀筒，所述阀筒包括在封套内可移动地引导的衔铁、阀芯、在所述阀芯内可移动地引导的挺杆以及带有阀座的阀体，所述挺杆具有关闭元件和密封元件，其中，在流体入口和流体出口之间布置有主阀，该主阀包括挺杆的密封元件和布置在阀体中的阀座，其中，所述挺杆由两部分构成，密封元件是第一部分并且关闭元件是第二部分，其中，在电磁阀的断电状态下，复位弹簧作用在挺杆和衔铁上并调节主阀处的开启度；并且在电磁阀的通电状态下，由磁性组件产生的磁力使衔铁和挺杆朝向阀座移动，并且使密封元件密封地伸入到阀座中，以执行密封功能，所述电磁阀的特征在于，密封元件和关闭元件由不同的材料制成，其中，密封元件的材料能使挺杆具有部分弹性，并且其中关闭元件的材料能使挺杆具有部分刚性。。
在此应理解的是，在无电流打开的电磁阀中限定了挺杆的两个区域，这两个区域具有不同的特性。相应的特性通过所使用的材料限定。于是，第一区域(关闭元件)具有较高的刚性。也就是说，所述第一区域能够实现挺杆的优良的强度或者说不变形性。借此确保了良好的稳定性。由此改进了功能，特别是在保持较高压力时优化了密封性。第二区域(密封元件)反之具有较高的弹性。也就是说，所述第二区域能实现挺杆的良好的柔韧性或者说可变形性。借此确保了良好的密封。由此改进了阀的功能，特别是在低压区域中优化了密封性。
因此，通过最优地结合关于由于作用的接通力而造成长度改变最小化的刚性以及阀座中的弹性，本发明能够有利地提高质量并且持久地改善电磁阀的密封性，以及能够有利地实现关于压力保持的更好的性能(提高的磁力伴随较小的剩余气隙引起更高地作用的关闭力)，还有能够有利地节省构件成本和重量。由于增加了磁力，残留气隙较小，因此节省了零件成本和重量。此外，通过更轻的重量和弹性的球形帽降低了接通阀时的噪音发出。
对此，所述密封元件由两部分构成，其中两个区域由不同的材料制成。挺杆的低压区域(关闭元件)在此由更硬的材料、例如PEEK(聚醚醚酮)450CF30制成并且与挺杆的由更软的材料、例如未强化的PEEK(聚醚醚酮)450G制成的更有弹性的第二区域(密封元件，例如密封钵)连接(例如挤压连接、粘接等)。由两部分构成的挺杆位于衔铁和阀座之间。对于实现非常小的剩余气隙进而功能改善来说，所需的刚性通过更硬的部分实现而密封性通过更软的密封钵实现。在这种情况下，借助于使用由硬材料以及软材料制成的两个部件(关闭元件和密封元件)实现了功能分离。
在一种有利的实施方式中，所述电磁阀的特征在于，所述密封元件由未强化的聚醚醚酮制成，并且所述关闭元件由强化的聚醚醚酮制成，特别是由碳纤维强化的聚醚醚酮制成。
在此应理解的是，挺杆由聚醚醚酮材料制成。剩余气隙越小，电磁阀中的关闭力就越大。通过这种所建议的材料匹配，能够在功能调节工序中实现非常小的剩余气隙，这由于更高的磁力而改进了功能“压力保持”(在电磁阀通电状态下可以保持更高的压力)。此外，与钢制件相比，基于注塑制造方法(注塑件)有利地节省了成本。通过与金属构件相比的更小的重量，获得了关于阀的接通时间的其他优点以及在接通阀时对噪声发出的改进。
例如，关闭元件由强化的PEEK(聚醚醚酮)450CF30制成并且密封元件由未强化的PEEK(聚醚醚酮)450G制成。通过两部件式的构造以及所使用的材料获得了更轻的和更加成本低廉的挺杆，该挺杆不仅能够实现针对功能改善的较高刚性(保持较高压力)而且能够实现在低压区域中在电磁阀中的良好的密封性。
在一种可行的设计方案中，所述电磁阀的特征在于，所述电磁阀用于高流量流动，特别是所述阀座的开口的直径大于所述阀体的直径的30％。
电磁阀作为技术构件用于操控气体或者液体的进入或排出或者控制以及调节流动方向。对于实现所需制动效果来说，制动调节系统的较高的压力建立动态特性(Druckaufbaudynamik)进而经过特定电磁阀的较高的体积流量是必需的。为了达到相应的体积流量，需要较大的阀座，并且同时需要阀座中的合适的材料匹配，以便达到要求的密封性。对于密封元件来说，为了确保比如压力保持、接通等阀功能并且在此衔铁经由容差不会阻塞阀芯并且为了较高的密封性而需要相对较硬但在阀座中有弹性的材料。在有利的方式中，阀的开口直径为阀体的30％。当然也可以使用更大的开口直径。例如，阀座的开口直径为阀体的直径的50％以上是有利的。
在一种优选的实施方式中，所述电磁阀的特征在于，所述密封元件和所述关闭元件通过连接部连接，其中所述连接部限定所述密封元件相对于所述关闭元件的位置。
在此应理解的是，所述挺杆虽然包括两个不同的部件，但是这两个部件结合在一起，从而该挺杆一体式地存在。例如可以使用传力连接的和/或形状配合连接的连接部作为这两个部件的连接部。这两个部件的接合区域相应反向一致地构造，例如锥形地以及空心锥形地或者柱形地以及空心柱形地构造。此外，例如也可以考虑在两个部件其中之一上或者在两个部件上设置止挡件。
在一种替代的改进方案中，所述电磁阀的特征在于，所述密封元件和所述关闭元件通过长度可变的连接部连接，其中，所述连接部能调节所述密封元件和所述关闭元件彼此之间的相对位置。
在此应理解的是，在接合时能够调节两个部件的位置。这例如通过将一柱体挤压配合到另一空心柱体中实现。在装配工序期间，将柱体压入另一空心柱体直至期望的位置。在此可以精确地确定挺杆的长度。以这种方式例如可以调节密封元件的密封尖部在阀中的最终装配状态中的位置(进而调节在未通电的状态中的穿流量)。
在一种有利的设计方案中，所述电磁阀的特征在于，所述密封元件和所述关闭元件通过持久的连接部连接，特别是通过粘接部连接。
在此应理解的是，所述挺杆由两个部件构成，但这两个部件例如在装配期间持久地接合在一起。所述挺杆相应一体式地构造，但是由两种不同的材料制成，所述挺杆利用这两种不同的材料对应局部的功能特性。
在一种可行的实施方式中，所述电磁阀的特征在于，所述密封元件是钵形的。
在此应理解的是，所述密封元件的形式为帽或者罩。这种钵形件包围关闭元件的突起部。钵形件的内轮廓与所述关闭元件的突起部相对应，例如在柱状的突起部时构造为空心柱体。钵形件的内轮廓与阀座以及阀的要求和规格相对应。有利地例如能够通过确定的连接元件开发用于关闭元件和密封元件的标准化的标准结构样式。
在一种优选的改进方案中，所述电磁阀的特征在于，所述关闭元件具有用于定位所述密封元件的止挡件，并且特别地，所述密封元件具有用于调节所述密封元件和所述关闭元件彼此之间的相对位置的对应止挡件。
在此应理解的是，所述关闭元件设有一结构止挡件。所述密封元件在接合时相应地定位在该止挡件上。有利地，由此能够以较高的准确性调节挺杆的期望的长度。此外，该止挡件防止了在产品使用期间两个部件彼此之间的位置发生改变。有利地，在密封元件上构造相应的对应止挡件，以便能够以简单的方式进行精确的调节。
在一种替代的实施方式中，所述电磁阀的特征在于，在所述关闭元件和所述密封元件之间沿轴向方向构造有空腔，在执行密封功能时所述空腔能够实现所述密封元件的弹性变形。
在此应理解的是，在所述关闭元件的外轮廓和所述密封元件的内轮廓之间限定并且构造有空腔。该空腔能够在一定的范围内使密封元件变形。通过该变形例如能够在挺杆触碰到阀座时降低动能，并且使触碰得到缓冲。由此能够实现噪声和振动性能的优化。
附图说明
应指明的是，在说明书中单独实施的特征能以任意的、在技术上有意义的方式相互组合并且呈现出本发明的其它设计方案。本发明的其它特征和适宜性根据附图由对实施例的说明得出。
其中附图示出：
图1是电磁阀的示意性的剖视图；和
图2是本发明的实施方式的细节示图。
具体实施方式
图2示出了本发明的、带有钵形的密封元件的实施方式的细节示图。为此，示出了具有已经针对图1进行描述的部件的阀筒的细节。与此相反，挺杆7由两个部件构成，即由关闭元件7.1和密封元件7.2构成。所述关闭元件7.1在此具有锥形的凸起部。所述密封元件7.2相应地具有空心锥形的内部轮廓。此外，示出了所述关闭元件7.1的止挡件和所述密封元件7.2的对应止挡件。两个部件在装配工序中持久地接合在一起。为此，这两个部件彼此粘接。此外，示出了具有阀座11.1的阀体11。在这里可以清楚地看出，主阀被设计用于高流量。详细地，阀座11.1的开口的直径D1在此约为阀体的直径D2的50％。

Claims (11)

1.一种电磁阀(1)，其具有磁性组件(2)和阀筒(5)，所述阀筒包括在封套(5.1)内可移动地引导的衔铁(6)、阀芯(10)、在所述阀芯(10)内可移动地引导挺杆(7)以及带有阀座(11.1)的阀体(11)，所述挺杆具有关闭元件(7.1)和密封元件(7.2)，
其中，在流体入口和流体出口之间布置有主阀，所述主阀包括所述挺杆(7)的密封元件(7.2)和布置在所述阀体(11)中的阀座(11.1)，
其中，所述挺杆由两部分构成，所述密封元件是第一部分并且所述关闭元件是第二部分，
其中，在电磁阀的断电状态下，复位弹簧作用在所述挺杆和衔铁上并调节主阀处的开启度；并且在电磁阀的通电状态下，由所述磁性组件(2)产生的磁力使所述衔铁(6)和挺杆(7)朝向所述阀座(11.1)移动，并且使所述密封元件(7.2)密封地伸入到所述阀座(11.1)中，以执行密封功能，
其特征在于，所述密封元件(7.2)和关闭元件(7.1)由不同的材料制成，其中，所述密封元件(7.2)的材料能使所述挺杆(7)具有部分弹性，并且其中所述关闭元件(7.1)的材料能使所述挺杆(7)具有部分刚性，并且所述电磁阀(1)用于高流量流动，其中所述阀座(11.1)的开口的直径(D1)大于所述阀体(11)的直径(D2)的30％。
2.根据权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)由未强化的聚醚醚酮制成，并且所述关闭元件(7.1)由强化的聚醚醚酮制成。
3.根据权利要求2所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述关闭元件(7.1)由碳纤维强化的聚醚醚酮制成。
4.根据权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)通过连接部连接，其中所述连接部限定所述密封元件(7.2)相对于所述关闭元件(7.1)的位置。
5.根据权利要求2所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)通过连接部连接，其中所述连接部限定所述密封元件(7.2)相对于所述关闭元件(7.1)的位置。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)通过长度可变的连接部连接，其中，所述连接部能调节所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)彼此之间的相对位置。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)通过持久的连接部连接。
8.根据权利要求7所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述连接部是粘接部。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述密封元件(7.2)是钵形的。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，所述关闭元件(7.1)具有用于定位所述密封元件(7.2)的止挡件，并且所述密封元件(7.2)具有用于调节所述密封元件(7.2)和所述关闭元件(7.1)彼此之间的相对位置的对应止挡件。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁阀(1)，其特征在于，在所述关闭元件(7.1)和所述密封元件(7.2)之间沿轴向方向构造有空腔，在执行密封功能时所述空腔能够实现所述密封元件(7.2)的弹性变形。
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