CN114391073A - 用于机动车辆的电磁阀和用于这种电磁阀的包括衔铁和阀单元的运动单元的制造方法 - Google Patents

用于机动车辆的电磁阀和用于这种电磁阀的包括衔铁和阀单元的运动单元的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的电磁阀，其包括具有入口(74)和出口(76)的壳体(10)，在入口(74)和出口(76)之间形成并被阀座(90)包围的通流横截面，具有联接件(38)和控制体(36)的阀单元(34)，所述控制体(36)可以放置在阀座(90)上并从阀座(90)上抬起，带有衔铁(32)的电磁致动器(18)，所述衔铁(32)具有轴向通孔(42)，阀单元(34)的可以与衔铁(32)一起运动的联接件(38)伸入所述通孔中。为了减少重量和制造成本并实现快速切换，根据本发明提出，阀单元(34)具有轴向支承面(56)，衔铁(32)以其第一轴向端(54)抵靠在该支承面上，与阀单元(34)的联接件(38)固定连接的紧固元件(48)抵靠在衔铁(32)的第二轴向端(62)上。此外，还公开了一种用于这种电磁阀的由衔铁(32)和阀单元(34)组成的运动单元(40)的制造方法。

Description

用于机动车辆的电磁阀和用于这种电磁阀的包括衔铁和阀单 元的运动单元的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电磁阀，其具有带有入口和出口的壳体、在入口和出口之间形成并且被阀座包围的通流横截面、带有联接件和可以放置在阀座上并从阀座上抬起的控制体的阀单元，和带有衔铁的电磁致动器，该衔铁具有轴向通孔，可以与衔铁一起运动的阀单元的联接件伸入所述通孔中，以及涉及一种用于该电磁阀的包括衔铁和的阀单元的运动单元的制造方法。
背景技术
这种电磁阀可以用在各种场合。特别要提到的是，它们被冷却剂阀，以关闭或释放机动车辆的冷却回路中的冷却剂流量。这种电磁冷却剂阀通常具有由塑料材料制成的控制体，它必须与通常由金属制成的可磁化衔铁相连接，以获得运动耦合，从而使控制体能够通过给电磁铁通电而放置在阀座上或从阀座上抬起。控制体与衔铁的耦合可以通过联接件和力配合的或形状配合的连接来实现，其中联接件的材料可以是金属或塑料。例如，已知的是，控制体设计有轴向凸起，它通过压力连接的方式固定在衔铁的孔里。
例如，DE 10 2012 010 140 A1公开了一种电磁推力循环空气阀(Schubumluftventil)，其中关闭体通过球头连接连接到衔铁。为了减少开关时间，该阀在控制体和衔铁中都有通孔，因此在控制体的面向阀座的一侧和由控制体和衔铁组成的单元的远离阀座的一侧之间实现了压力均衡。通过这种方式，可以防止在阀设备的入口端口的总压力增加的情况下意外打开阀，并实现对脉冲的不敏感。然而，衔铁与控制体的连接建立起来相当复杂，因为金属衔铁必须首先进行详细地机械加工，以生产球头和制作通孔。与塑料部件相比，它的重量也很高，这也意味着更高的惯性矩，从而导致需要更大的调整力。
因此，存在的缺点是，已知的电磁阀太重，特别是在由衔铁和控制体组成的运动单元区域，而且制造成本太高，特别是在运动单元要提供压力补偿的情况下。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种适合作为冷却剂阀的电磁阀，以及一种电磁阀或电磁阀运动单元的制造方法，其中可以减少制造成本和阀的重量，并且还可以通过运动单元进行压力补偿，以便能够减少调整时间和必要的调整力。
上述技术问题由具有独立权利要求1特征的机动车电磁阀以及一种具有独立权利要求11的特征的用该电磁阀的由衔铁和阀单元组成的运动单元的制造方法来解决。
通过使阀单元具有轴向支承面，衔铁以其第一轴向端抵靠在该支承面上，其中紧固元件抵靠在衔铁的第二轴向端上，该紧固元件与阀单元的联接件牢固连接，衔铁被夹在紧固元件和阀单元的轴向支承面之间，因此，当致动器的线圈通电时，确保了阀单元与衔铁的强制啮合。相应地，衔铁与控制体的相对运动被排除。相应地，衔铁可以由简单成形并且因此可以低成本地生产的金属部件来制造，因为它具有完全旋转对称的近似空心的圆柱形。控制体可以用塑料低成本地制造，因此重量很轻。因此，由衔铁和阀单元组成的运动单元的总重量可以减少，从而也可以减少调整力。
关于该方法，上述技术问题是通过如下方式实现的，即，将阀单元的联接件插入衔铁的通孔中，直到衔铁的第一轴向端抵靠在阀单元的支承面上，然后从衔铁的与阀单元的控制体相对置的一侧将紧固元件插入衔铁和布置在衔铁中的联接件的盲孔，然后，朝衔铁的相对置的第二轴向端方向加载紧固元件，从而使衔铁被压在阀单元的支承面上，最后，紧固元件通过在这个位置上的焊接被紧固到阀单元的联接件。这样，就可以确保衔铁在紧固元件和阀单元上的支承面之间的紧密配合，从而确保衔铁和阀单元之间的无间隙运动耦合。这种连接很容易进行，并即使在振动或脉动的情况下，由于紧固元件与联接件的材料配合的连接，也可靠地防止了阀单元从衔铁上意外脱离。通过这种方式，运动单元可以被低成本地制造。
优选的是，紧固元件是带有头部的销，它直接地或通过在中间放置环而抵接衔铁的第二轴向端，从而在衔铁上形成第二支承面。因此，衔铁从两个轴向侧被夹住，因此各个部件可以以非常大的公差制造，并易于组装。
如果销伸入联接件的盲孔中，装配特别容易，因为这可以被用作预固定件，从而可以排除销和联接件之间的横向位移。由此避免了装配错误。
在有利的改进中，阀单元和销由塑料制成，并且销通过焊接，特别是通过超声波焊接与联接件连接。这样的焊接确保了不可拆分的材料配合的连接，从而保证了阀单元与衔铁的刚性连接。
此外，优选在联接件和衔铁之间形成间隙，并且在销的头部或布置在头部和衔铁之间的环上形成至少一个凹槽，所述间隙与形成在衔铁的与控制体相对置的轴向侧上的空间通过该凹槽持续流体连通。因此，用于压力平衡的流体可以从间隙经由至少一个凹槽到达衔铁的后侧。凹槽和间隙大小要根据受控流体的粘度来调整，因此，当衔铁被致动时，运动单元的运动尽可能不被流体的强制运动所制动。因此，可以用低的调整力实现非常快的调整时间。
在另一设计中，阀单元上的轴向支承面具有至少一个凹槽，通过该凹槽，间隙与在衔铁和控制体之间形成的轴向空间流体连通。因此，流体可以流向衔铁的两个相对置的侧，而不必流经在衔铁和导向套筒之间的非常狭窄的间隙，为了避免衔铁的倾斜，间隙必须非常小并且因此不允许有足够快的流体流动。衔铁因此得到了压力平衡。
在一个优选的实施方案中，阀单元上的轴向支承面具有三个凹槽，这三个凹槽相互偏置120°，由此一方面确保衔铁在阀单元上的牢固支承，另一方面也确保以足够的可用流动截面均匀流过衔铁和阀单元之间的间隙。
此外，衔铁和控制体之间的空间有利地通过控制体中的通孔与入口持续流体连通。通过这种方式，在整个运动单元上关于液压力方面确保了完全的压力和力平衡，因为在整个单元上，入口压力占主导地位。
同样有利的是，如果在致动器中布置有弹簧，衔铁与阀单元一起被该弹簧朝阀座方向加载，其中，弹簧的第一轴向端抵靠销的头部或在衔铁和销头部之间的环。在致动器失效的情况下，通过弹簧将阀移至安全位置，从而例如在用作冷却剂阀时，确保冷却剂流。在此，销用作用于弹簧的支撑件，所以不用担心衔铁的磨损。
在进一步的实施方案中，销头部的轴向部分被弹簧径向包围，由此，头部可以作为弹簧的导向部分，由此可靠地防止了弹簧的位移或弯曲。
由此实现了一种电磁阀，其在所有位置上关于液压力都能平衡并具有较短的调整时间。因为可以使用许多轻质塑料部件，这一优势通过运动单元的较轻重量而得到进一步增强，运动单元可以被特别低成本地和简单地制造。
附图说明
根据本发明的电磁阀的一个实施方案如图所示，下面根据作为冷却剂阀的实施方案进行描述。其中：
图1以剖视图示出了根据本发明的电磁阀的侧视图。
图2示出了图1中电磁阀的运动单元的一个剖面的立体图。
具体实施方式
图1所示的冷却剂阀包括壳体10，其由两部分组成并具有其中形成有流动通道14的流动壳体12和固定在流动壳体12上的致动器壳体16，在所述致动器壳体中布置有电磁致动器18。
电磁致动器18具有电磁回路，包括缠绕在线圈载体22上的线圈20，并可通过插头24通电，以及可磁化的芯部26、反推元件28、轭30和可动衔铁32。当线圈20通电时，衔铁32通过所产生的磁力以一种已知的方式向芯部26的方向运动。
衔铁32与阀单元34形成运动单元40，该阀单元由塑料制成，并且包括控制体36和联接件38。为此，衔铁32具有轴向通孔42，联接件38伸入所述通孔中，所述联接件被形成为控制体36的圆柱形凸起并且具有比衔铁32的通孔42小的轴向长度以及略小的直径，从而在通孔42中在联接件38和衔铁32之间形成间隙44。在联接件38的伸入通孔42的轴向末端，形成轴向延伸的盲孔46，根据本发明，紧固在联接件38上的紧固元件48被插入盲孔中。
在本实施方案中，紧固元件48包括由塑料制成的销50，它具有直径增大的头部52。为了将阀单元34固定在衔铁32上，首先将联接件38推入衔铁32的通孔42中，直到衔铁32的朝向控制体36的第一轴向端54抵靠在阀单元34的轴向支承面56上，该支承面被设计成联接件38的凸肩，从而使联接件38从该支承面56以增大的直径向控制体36的方向延伸。
支承面56具有三个凹槽58，这三个凹槽相互呈120°被错开地布置，因此在间隙44和空间60之间存在流体连通，所述空间60被布置在衔铁32和控制体36之间。当然，也可以提供更多或更少的凹槽58，根据流体的粘度，提供适当的通流横截面，以实现快速通流。
在阀单元及其联接件38被推入通孔42并抵住支承面56后，通过销50的头部52或者围绕销50并轴向抵靠头部52的环61，销50被压靠在衔铁32的第二轴向端62上。在此，销50没入联接件38的盲孔46。在这个位置，衔铁32被轴向夹在销50的头部52和支承面56之间，使得不可能存在衔铁32的朝向阀单元34的轴向相对运动。在这个位置，销50通过超声波焊接被焊接到联接件38上并且由此被固定。
销50的头部52或位于中间的环61至少具有另一个凹槽64，通过该另一个凹槽，空间66与在衔铁32和联接件38之间的间隙44持续流体连通，该空间66位于衔铁32的与控制体36相对置的一侧并且在衔铁32和其中引导有衔铁32的套筒68之间。
其中引导有衔铁32的套筒68也接收芯部26，并在致动器18内部径向延伸到致动器壳体16的壳体凸起70中，该壳体凸起轴向延伸到流动壳体12中。在这个壳体凸起70和套筒68的端部区域之间布置有O型环72，通过该O型环，套筒68的径向外部区域相对于所输送的冷却剂密封，使得没有冷却剂能够到达线圈20。
此外，套筒68限定了空间60，该空间形成在控制体36的远离流动壳体12的入口74的一侧并轴向地形成在控制体36和衔铁32之间，并且通过唇形密封环78相对于流动壳体12的径向出口76密封，该唇形密封环78的封闭侧朝向出口76。唇形密封环78与控制体36一起运动，并且通过其内腿固定在控制体36的径向槽80中，并以其外腿靠在套筒68上。唇形密封环78以其封闭的一侧轴向地抵靠在控制体36的支承面82上，该支承面作为周向的径向凸起形成在控制体36上。
空间60通过在控制体36中形成的通孔84与入口74连续连接，这些通孔被设计成轴向通孔。入口74与空间60的这种连接并不是完全轴向地通过通孔84进行的，因为通孔84的端部大部分被颗粒防护罩86覆盖，该颗粒防护罩居中地形成在控制体36的朝向进气口74的一端。因此，进入通孔84的入流首先发生在颗粒防护罩86和轴向延伸的环形凸起88之间，利用所述环形凸起，控制体36可以放在阀座90上。从这里，流动最初被径向向内偏转到通道开口84，并从这里轴向进入空间60。
此外，通过阀单元34的支承面56上的凹槽58，产生通向在衔铁32和联接件38之间的间隙44的连接，以及通过销50头部52上的凹槽64，形成通向空间66的持续流体连通，该空间在衔铁32的与控制体36相对置的一侧由套筒68和衔铁32形成。因此，运动单元40是压力平衡的。此外，由于控制体36在入口74处的阀座90内的径向总面积等于衔铁32处和控制体36处的面积之和，流体压力以相反方向作用在该面积上，因此也存在液压力平衡，从而使得电磁阀能够容易被更新。因此，由于阀单元34和衔铁32的前后两侧之间存在的连接，运动单元40在所有位置上都能平衡液压力，因为流体可以分别通过凹槽58、64、通孔84和间隙44从入口74快速传递到运动单元40的另一侧，以足够的速度通过在套筒68和衔铁32之间的间隙是不可能的，因为其必须设计成狭窄的间隙以防止衔铁32的倾斜。
因此，在打开或关闭阀时，致动器18必须克服的唯一的力是弹簧92的力，运动单元35被该弹簧朝远离芯部26的方向加载，由此控制体36被压在阀座90上，在流动壳体12中，该阀座形成在轴向入口74和径向出口76之间。当线圈20通电时，磁力超过弹簧92的力，由此将控制体36从阀座90上抬起，从而释放通流横截面。在致动器18发生故障的情况下，由此建立电磁阀的打开的安全位置。
弹簧92以其第一轴向端94支撑在销50的头部52的凸肩，从而头部52的直径较小的轴向部分96伸入弹簧92的内部，所述弹簧92以其另一轴向端支撑在芯部26上。于是，头部52一方面形成了弹簧92的支承面，另一方面在下部区域形成了导向部，由此防止弹簧92移动。
相应地，根据本发明的电磁阀在低调整力的情况下确保了快速的可调节性，另一方面，非常容易制造，因为各个部件可以用大的公差来生产，并且可以使用许多塑料部件，通过注塑工艺，这些部件即使在使用复杂的模具的情况下也可以简单而低成本地生产。此外，由于塑料的比例很高，电磁阀的重量也很低。由于形状简单，衔铁也可以低成本制造，由此也可以节省花费。
应该清楚的是，本主要权利要求的保护范围并不局限于所描述的实施例。因此，头部或联接件上的接触面和凹槽，以及联接件本身的形状可以不同，或者数量不同。在头部和衔铁之间也可以使用一个单独的环，然后在其上形成凹槽。当然，其他构造性的变化也是可以考虑的。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的电磁阀，该用于机动车辆的电磁阀具有
带有入口(74)和出口(76)的壳体(10)，
通流横截面，其形成在所述入口(74)和所述出口(76)之间并被阀座(90)包围，
带有联接件(38)和控制体(36)的阀单元(34)，所述控制体可以放置到所述阀座(90)上以及从所述阀座(90)上抬起，
带有衔铁(32)的电磁致动器(18)，所述衔铁具有轴向通孔(42)，所述阀单元(34)的能与所述衔铁(32)一起运动的所述联接件(38)伸入所述轴向通孔中，
其特征在于，
所述阀单元(34)具有轴向支承面(56)，所述衔铁(32)以第一轴向端(54)抵靠所述轴向支承面，与阀单元(34)的联接件(38)固定连接的紧固元件(48)抵靠在所述衔铁(32)的第二轴向端(62)上。
2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述紧固元件(48)是带有头部(52)的销(50)，所述头部直接地或者在中间放置环(61)的情况下抵接衔铁(32)的第二轴向端(62)。
3.根据权利要求2所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述销(50)伸入所述联接件(38)的盲孔(46)中。
4.根据权利要求3所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述阀单元(34)和所述销(50)由塑料制成，并且所述销(50)通过焊接，特别是通过超声波焊接与所述联接件(38)连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
在所述联接件(38)和所述衔铁(32)之间形成有间隙(44)，并且在所述销(50)的所述头部(52)处或者在布置于所述头部(52)和所述衔铁(32)之间的所述环(61)上形成有至少一个凹槽(64)，所述间隙(44)与形成在衔铁(32)的与控制体(36)相对置的第二轴向端(62)处的空间(66)通过所述凹槽(64)持续流体连通。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述阀单元(34)上的轴向支承面(56)具有至少一个凹槽(58)，所述间隙(44)通过所述凹槽与在轴向上形成在所述衔铁(32)和所述控制体(36)之间的空间(60)流体连通。
7.根据权利要求6所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述阀单元(34)上的轴向支承面(56)具有三个凹槽(58)，所述凹槽被布置成彼此错开120°。
8.根据权利要求6或7所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
在所述衔铁(32)和所述控制体(36)之间的所述空间(60)通过所述控制体(36)中的通孔(84)与所述入口(74)持续流体连通。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
在致动器(18)中布置有弹簧(92)，所述衔铁(32)与所述阀单元(34)一起被所述弹簧朝阀座(90)的方向加载，其中，所述弹簧(92)的第一轴向端(94)抵靠所述销(50)的所述头部(52)或者抵靠所述衔铁(32)与所述销(50)的所述头部(52)之间的所述环(61)。
10.根据权利要求9所述的用于机动车辆的电磁阀，
其特征在于，
所述销(50)的所述头部(52)的轴向部分(96)被所述弹簧(92)径向包围。
11.一种用于电磁阀的由衔铁(32)和阀单元(34)组成的运动单元(40)的制造方法，其中，将所述阀单元(34)的联接件(38)插入所述衔铁(32)的通孔(42)中，直到所述衔铁(32)以第一轴向端(54)抵靠在所述阀单元(34)的支承面(56)上，
然后，从所述衔铁(32)的与所述阀单元(34)的控制体(36)相对置的一侧将紧固元件(48)插入到衔铁(32)以及在所述衔铁(32)中布置的联接件(38)的盲孔(46)中，
然后，朝所述衔铁(32)的相对置的第二轴向端(62)的方向加载所述紧固元件(48)，从而将所述衔铁(32)压在所述阀单元(34)的所述支承面(56)上，
最后，所述紧固元件(48)通过焊接在该位置固定在所述阀单元(34)的所述联接件(38)上。
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