DE102015107039B4 - Solenoid valve and safety-relevant pneumatic system - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetventil mit einem durch Bestromen einer elektrischen Wicklung axial innerhalb eines Innenkanals (4) eines die Wicklung (2) an einem Wicklungsabschnitt tragenden Spulenträgers (1) relativ zu dem Spulenträger (1), einem Kern (7) sowie einem Ventilsitz (20) verstellbaren Anker (6), wobei in dem Anker (6) ein Führungskanal (8) ausgebildet ist, in den axial ein an dem Kern (7) festgelegtes Führungsbauteil (13) zum Führen des Ankers (6) bei seiner axialen Verstellbewegung hineinragt, dadurch gekennzeichnet,dass der Anker (6) über ein Dichtelement (18) mit dem Ventilsitz (20) zusammenwirkend ausgebildet und angeordnet ist, unddass zusätzlich zu dem Dichtelement (18) ein Hubendlagendämpfungselement (22) zum Zusammenwirken mit dem Kern (7) in der vom Ventilsitz (20) weg verstellten Schaltstellung vorgesehen ist oder dass das Dichtelement (18) das einzige Hubendlagendämpfungselement (22) ist.Solenoid valve with an armature which can be adjusted axially within an inner channel (4) of a coil support (1) carrying the winding (2) on a winding section relative to the coil support (1), a core (7) and a valve seat (20) by energizing an electrical winding (6), wherein a guide channel (8) is formed in the armature (6) into which a guide component (13) fixed to the core (7) protrudes axially for guiding the armature (6) during its axial adjustment movement, characterized in that, that the armature (6) is designed and arranged to interact with the valve seat (20) via a sealing element (18), and that in addition to the sealing element (18), a stroke end position damping element (22) for interacting with the core (7) in the position of the valve seat ( 20) shifted away switching position is provided or that the sealing element (18) is the only stroke end position damping element (22).
Description
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für sicherheitsrelevante Pneumatiksysteme in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem durch Bestromen einer elektrischen Wicklung axial innerhalb eines Innenkanals eines die Wicklung an einem Wicklungsabschnitt tragenden Spulenträgers relativ zu dem Spulenträger, einem Kern sowie einem Ventilsitz verstellbaren Anker. Ferner betrifft die Erfindung ein sicherheitsrelevantes Pneumatiksystem, insbesondere ein Pneumatik-Bremssystem für Kraftfahrzeuganwendungen, insbesondere für Nutzfahrzeuganwendungen, bevorzugt ein ABS- oder EBS-System gemäß Anspruch 16.The invention relates to an electromagnetic valve, in particular for safety-relevant pneumatic systems in motor vehicles, according to the preamble of
Aus der
Vorstehende Bauformen von Elektromagnetventilen haben sich nicht für sicherheitsrelevante Anwendungen, beispielsweise für ABS- oder EBS-Bremsventile in Nutzfahrzeug-Druckluftbremsen durchgesetzt, da deren Funktionstüchtigkeit nicht unter allen Einsatzbedingungen gewährleistet ist. So kann es im Extremfall, beispielsweise durch eine ungewollte Überbestromung zu einer Überhitzung der Wicklung (Spule) kommen, wodurch der Spulenträger seinen Innendurchmesser, der bei den bekannten Ausführungsformen das Führungsspiel zum Anker definiert, verringern, was die Gefahr von Ankerklemmern mit sich bringt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Wicklung, die mit einem entsprechenden Wickelzug aufgebracht ist, dafür verantwortlich ist, dass der Kunststoff des Spulenträgers bei einer Erwärmung sich nicht oder nur in einem geringen Maß nach außen ausdehnt, sondern nach radial innen gezwungen wird, was zu der vorerwähnten, problematischen Verringerung des Spulenträgerinnendurchmessers führt.The above designs of electromagnetic valves have not become established for safety-relevant applications, for example for ABS or EBS brake valves in commercial vehicle compressed air brakes, since their functionality is not guaranteed under all operating conditions. In extreme cases, for example, unwanted overcurrent can lead to overheating of the winding (coil), as a result of which the coil carrier reduces its inner diameter, which in the known embodiments defines the guide clearance to the armature, which entails the risk of armature jamming. This is due to the fact that the winding, which is applied with a corresponding winding tension, is responsible for the fact that the plastic of the coil carrier does not expand outwards or only to a small extent when heated, but is forced radially inwards, which to leads to the aforementioned problematic reduction in the inside diameter of the bobbin.
Aus der
In der
Aus der
Die
Zum weiteren Stand der Technik, der sich mit Elektroventilen beschäftigt, werden die
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektromagnetventil mit einem zur Begrenzung der axialen Baulänge innerhalb eines Innenkanals eines Spulenträgeres verstellbaren Anker anzugeben, bei dem die Gefahr von Ankerklemmern minimiert wird, insbesondere um das Elektromagnetventil für sicherheitsrelevante Pneumatiksysteme in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen einsetzen zu können. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein sicherheitsrelevantes Pneumatiksystem, insbesondere ein Bremssystem mit mindestens einem solchen Elektromagnetventil anzugeben. On the basis of the aforementioned prior art, the invention is therefore based on the object of specifying an electromagnetic valve with an armature that can be adjusted to limit the axial length within an inner channel of a coil carrier, in which the risk of armature jamming is minimized, in particular around the electromagnetic valve for safety-relevant pneumatic systems Motor vehicles, especially in To be able to use commercial vehicles. Furthermore, the task consists in specifying a safety-relevant pneumatic system, in particular a braking system with at least one such electromagnetic valve.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Elektromagnetventils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d.h. bei einem gattungsgemäßen Elektromagnetventil dadurch, dass in dem Anker ein Führungskanal ausgebildet ist, in den axial ein an dem Kern festgelegtes Führungsbauteil zum Führen des Ankers bei seiner axialen Verstellbewegung hineinragt. Hinsichtlich des sicherheitsrelevanten Pneumatiksystems wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.This object is achieved with regard to the solenoid valve with the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous further developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur Vermeidung von Ankerklemmern und zur gleichzeitigen, zumindest abschnittsweisen Aufnahme des bevorzugt als Hülsenstumpf oder Hülse ausgebildeten Ankers innerhalb eines Innenkanals des Spulenträgers den Anker nicht oder zumindest nicht ausschließlich wie im Stand der Technik an seinem Außenumfang zu führen, sondern stattdessen eine Ankerinnenführung zu realisieren, und zwar über ein am Kern festgelegtes, bevorzugt den Kern dabei unmittelbar kontaktierendes bzw. unmittelbar mit dem Kern verbundenes Führungsbauteil, an dessen Außenumfang der Anker mit einem einen Führungsdurchmesser aufweisenden Innenumfang (des Führungskanals) geführt ist. Dabei ist, wie ausgeführt, das Führungsbauteil zur Gewährleistung einer guten Achsparallelität an dem, bevorzugt abschnittsweise im Innenkanal des Spulenträgers (Wicklungsträgers) aufgenommenen Kern festgelegt und erstreckt sich axial innerhalb eines die Wicklung tragenden Wicklungsabschnittes des Spulenträgers, wobei das Führungsbauteil bevorzugt den Spulenträger axial durchsetzt. Anders ausgedrückt ist erfindungsgemäß innerhalb des Ankers ein Führungskanal (Führungsöffnung) ausgebildet, dessen Innenumfang mit dem Außenumfang eines am Kern fixierten, insbesondere wie später noch erläutert werden wird, in eine Kernvertiefung eingepressten, Führungsbauteils ein Führungsspiel begrenzt, um den Anker mittels des Führungsbauteils an seinen Innenumfang zu führen, entweder zusätzlich zu einer Führung des Ankers an seinem Außenumfang oder bevorzugt alternativ hierzu ohne zusätzliche Ankeraußenführung, d.h. ausschließlich mittels des Führungsbauteils. Anders ausgedrückt ist es besonders bevorzugt, wenn der Anker ausschließlich an seinem Innenumfang über das Führungsbauteil geführt ist, welches den Anker mit einem radial innerhalb des Wicklungsabschnittes des Spulenträgers befindlichen Führungsabschnitt führt. Hierdurch ist es möglich, den Radialspalt (Luftspalt) zwischen dem Ankeraußendurchmesser und Innenkanaldurchmesser zu vergrößern, so dass selbst bei einer Verringerung des Innenkanaldurchmessers, in Folge einer Überhitzung, keine Gefahr eines Ankerklemmers besteht. Der Führungskanal selbst befindet sich dabei ausreichend radial beabstandet von dem kritischen Heißbereich der Wicklung, insbesondere auch beabstandet über den Anker selbst, so dass eine mögliche temperaturbedingte Ausdehnung des Außendurchmessers des Führungsbauteils vergleichsweise gering ausfällt, mit der Folge, dass das Führungsspiel zwischen dem Außendurchmesser des Führungsbauteils und dem Innenumfang des Ankers wesentlich geringer ausgelegt werden kann. Dies wiederum beeinflusst vorteilhaft den tribologischen Verschleiß und garantiert somit bei gleichzeitig minimierter Gefahr von Ankerklemmern die Lebensdauer des nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Elektromagnetventils, was dieses für den Einsatz in sicherheitsrelevanten KFZ-Pneumatik-Systemen prädestiniert.The invention is based on the idea of not guiding the armature, or at least not exclusively as in the prior art, on its outer circumference, or at least not exclusively, as in the prior art, on its outer circumference, in order to avoid armature clamps and at least partially receiving the armature, which is preferably designed as a stub sleeve or sleeve, within an inner channel of the coil carrier instead to realize an internal anchor guide, namely via a guide component fixed to the core, preferably directly contacting the core or directly connected to the core, on the outer circumference of which the armature is guided with an inner circumference having a guide diameter (the guide channel). As stated, the guide component to ensure good axial parallelism is fixed to the core, which is preferably received in sections in the inner channel of the coil carrier (winding carrier), and extends axially within a winding section of the coil carrier that carries the winding, the guide component preferably penetrating axially through the coil carrier. In other words, according to the invention, a guide channel (guide opening) is formed within the armature, the inner circumference of which limits a guide play with the outer circumference of a guide component fixed on the core, in particular as will be explained later, pressed into a core recess, around the armature by means of the guide component To guide the inner circumference, either in addition to a guide of the armature on its outer circumference or, alternatively, preferably without additional armature outer guide, ie exclusively by means of the guide component. In other words, it is particularly preferred if the armature is guided exclusively on its inner circumference over the guide component which guides the armature with a guide section located radially inside the winding section of the coil carrier. This makes it possible to enlarge the radial gap (air gap) between the outer armature diameter and the inner channel diameter, so that even if the inner channel diameter is reduced, there is no risk of an armature jamming as a result of overheating. The guide channel itself is sufficiently radially spaced from the critical hot area of the winding, in particular also spaced above the armature itself, so that a possible temperature-related expansion of the outer diameter of the guide component is comparatively small, with the result that the guide play between the outside diameter of the guide component and the inner circumference of the armature can be designed much smaller. This in turn has an advantageous effect on the tribological wear and thus guarantees the service life of the solenoid valve designed according to the concept of the invention while at the same time minimizing the risk of anchor clamps, which makes it ideal for use in safety-relevant automotive pneumatic systems.
Im Gegensatz zu einer alternativ realisierbaren Konfiguration, bei der eine Ankerführung einteilig mit dem Spulenträger ausgebildet ist, hat die erfindungsgemäße Lösung, bei der Spulenträger und Führungsbauteil als voneinander separate, bzw. eigenständige Bauteile ausgeführt sind den Vorteil, dass die Bauteile hinsichtlich ihrer jeweiligen Funktion materialoptimiert werden können und nicht zwingend aus demselben Material ausgestaltet sein müssen. So kann, wie später noch erläutert werden wird, beispielsweise das Spulenträgermaterial zur Erfüllung entsprechender Festigkeitsanforderungen Glasfaserbeimischungen enthalten, während das Führungsbauteil keine Glasfaserbeimischung enthält oder bevorzugt zumindest einen geringeren Gewichtsprozentanteil an Glasfasern als das Spulenträgermaterial, um zu verhindern oder den Effekt zumindest zu minimieren, dass sich randseitig überstehende Glasfasern negativ auf das Reibungsverhalten zwischen Anker und Führungsdom auswirken. Insbesondere bei einem hohen Glasfasergewichtsanteil ist mit einer abrasiven Wirkung im Führungsbereich zwischen Anker und Führungsbauteil zu rechnen, was sich über die Laufzeit negativ auf eine Leckagemenge auswirken kann. Ganz allgemein kann durch die erfindungsgemäße, separate Ausbildung von Spulenträger und Führungsbauteil das Führungsbauteilmaterial hinsichtlich verbesserter tribologischer und möglichst geringer abrasiver Eigenschaften optimiert werden, während das Spulenträgermaterial insbesondere im Hinblick auf erhöhte Festigkeitsanforderungen optimiert werden kann. Auch kann durch eine entsprechende Materialoptimierung zur Ausbildung des Führungsbauteils in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil auf eine reibminimierende Ankerbeschichtung, insbesondere eine PTFE-Beschichtung verzichtet werden.In contrast to an alternatively realizable configuration in which an armature guide is formed in one piece with the coil carrier, the solution according to the invention, in which the coil carrier and guide component are designed as separate or independent components, has the advantage that the components are material-optimized with regard to their respective function can and do not necessarily have to be made of the same material. For example, as will be explained later, the coil carrier material can contain glass fiber admixtures to meet the corresponding strength requirements, while the guide component does not contain any glass fiber admixture or preferably at least a lower percentage by weight of glass fibers than the coil carrier material in order to prevent or at least minimize the effect that Glass fibers protruding at the edge have a negative effect on the friction behavior between the anchor and the guide dome. In particular with a high proportion of glass fiber by weight, an abrasive effect in the guide area between the armature and the guide component can be expected, which can have a negative effect on the amount of leakage over the running time. In general, the inventive, separate design of coil carrier and guide component, the guide component material can be optimized with regard to improved tribological and the lowest possible abrasive properties, while the coil carrier material can be optimized in particular with regard to increased strength requirements. A corresponding material optimization for the formation of the guide component in a further development of the invention can also advantageously be based on a An anchor coating that minimizes friction, in particular a PTFE coating, can be dispensed with.
Durch die feste Positionierung des Führungsbauteils am, insbesondere im Kern und einer bevorzugt gleichzeitigen festen Fixierung des Kerns an einem dem Spulenträger umschließenden und fest relativ zu diesem positionierten Gehäuse sowie durch die bevorzugt abschnittsweise Aufnahme des Kernes im Spulenträgerinnenkanal kann eine ausreichend gute Achsparallelität zwischen Spulenträger, Führungsbauteil und Anker umgesetzt werden, insbesondere bei einer besonders bevorzugten, später noch zu erläuternden Ausführungsform, bei der das Führungsbauteil durch Einpressen in eine, bevorzugt als Sacklochöffnung ausgebildete, bevorzugt zentrische Vertiefung im Kern eingepresst ist.Due to the fixed positioning of the guide component on, in particular in the core, and a preferably simultaneous fixed fixation of the core to a housing that surrounds the coil carrier and is firmly positioned relative to it, as well as the preferably section-wise accommodation of the core in the coil carrier inner channel, a sufficiently good axis parallelism between the coil carrier, guide component and anchors are implemented, in particular in a particularly preferred embodiment to be explained later, in which the guide component is pressed into a preferably central depression in the core, preferably designed as a blind hole opening.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Führungsbauteil zumindest in einem im Führungskanal (Führungsöffnung) des Ankers aufgenommenen Führungsabschnitt stangenförmig ausgestaltet ist, insbesondere mit einer kreiszylinderstangenförmigen Konturierung. Besonders zweckmäßig, insbesondere im Hinblick auf eine später noch zu erläuternde Fixierung des Führungsbauteils in einer Kernvertiefung durch Einpressen, ist es bevorzugt, wenn das Führungsbauteil insgesamt, d.h. axial durchgehend stangenförmig ausgebildet ist, besonders bevorzugt in Form eines eine kreisförmige Grundfläche aufweisenden Zylinders.It has been found to be advantageous if the guide component is designed rod-shaped at least in a guide section received in the guide channel (guide opening) of the armature, in particular with a circular cylindrical rod-shaped contour. It is particularly expedient, in particular with a view to fixing the guide component in a core recess, to be explained later, by pressing in, it is preferred if the guide component as a whole, i.e. is formed axially continuously rod-shaped, particularly preferably in the form of a cylinder having a circular base area.
Wie vorstehend bereits erläutert, können das Führungsbauteil und der Spulenträger aus unterschiedlichen Materialien zum Erfüllen unterschiedlicher Anforderungen ausgestaltet sein. Für den bevorzugten Fall der Ausbildung des Spulenträgers aus Kunststoff, insbesondere durch die Realisierung eines Kunststoffspritzgussteils ist es von Vorteil, wenn es sich um einen glasfaserverstärkten Kunststoff handelt. Für den bevorzugten Fall, dass das Führungsbauteil ebenfalls aus Kunststoff ausgebildet werden soll ist es von Vorteil, wenn hier das zur Anwendung kommende Material keine Glasfaserbeimischung enthält oder zumindest einen, bevorzugt um mindestens 10%, geringeren Gewichtsprozentanteil an Glasfasern als der Kunststoff des Spulenträgers.As already explained above, the guide component and the coil carrier can be designed from different materials to meet different requirements. For the preferred case where the coil carrier is made of plastic, in particular by making a plastic injection-molded part, it is advantageous if it is a glass fiber reinforced plastic. For the preferred case that the guide component is also to be made of plastic, it is advantageous if the material used here does not contain any admixture of glass fibers or at least a percentage by weight of glass fibers that is lower, preferably by at least 10%, than the plastic of the bobbin.
Für den Fall der Ausbildung des Führungsbauteils aus Kunststoff ist es bevorzugt, wenn dem Führungsbauteilmaterial reibungsminimierende Beimischungen, insbesondere PTFE beigemischt sind. Auch ist es möglich - unabhängig von der konkreten Ausbildung des Spulenträgers - das Führungsbauteil aus Metall, insbesondere aus einer Messinglegierung auszubilden. Das Metall sollte so gewählt sein, dass es den funktionsbedingt bei einem erfindungsgemäßen Elektromagnetventil auftretenden magnetischen Fluss nicht oder zumindest schlecht leitet. Durch die Realisierung eines Metall-Führungsbauteils können noch exaktere Rundheitsanforderungen erfüllt werden.If the guide component is made from plastic, it is preferred if the guide component material is admixed with friction-minimizing admixtures, in particular PTFE. It is also possible - regardless of the specific design of the coil carrier - to design the guide component from metal, in particular from a brass alloy. The metal should be selected so that it does not conduct the magnetic flux occurring due to the function of an electromagnetic valve according to the invention, or at least conducts it poorly. By implementing a metal guide component, even more exact roundness requirements can be met.
Im Hinblick auf die konkrete Realisierung der festen Verbindung zwischen dem Führungsbauteil und dem Kern, ist es bevorzugt in dem Kern eine, bevorzugt als Sacklochöffnung ausgebildete, noch weiter bevorzugt gestufte, Vertiefung vorzusehen und das, bevorzugt stabförmige Führungsbauteil durch Einpressen in diese Vertiefung am Kern zu fixieren. Anders ausgedrückt ist zwischen dem Innenumfang der vorgenannten Vertiefung und einem Fixierabschnitt des Führungsbauteils eine Presspassung ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt ist das Führungsbauteil ausschließlich durch Einpressen in die Vertiefung, d.h. durch das Realisieren einer Presspassung am Kern festgelegt, wobei, wie im Folgenden noch erläutert werden wird, zusätzlich oder alternativ andere (zusätzliche oder alternative) Befestigungsmaßnahmen umsetzbar sind. Zusätzlich oder alternativ zur Realisierung einer Presspassung zwischen dem Führungsbauteil und der Kernvertiefung ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, das Führungsbauteil durch Verkleben mit dem Kern an diesem festzulegen. Auch ist es (zusätzlich oder alternativ) möglich das Führungsbauteil am Kern festzulegen, d.h. fest zu diesem zu positionieren, in dem das Führungsbauteil, insbesondere axial gegen den Kern federkraftbeaufschlagt wird bzw. ist, insbesondere mit einer bevorzugt vorgesehenen Rückstellfeder für den Anker, die den Anker von dem Kern axial weg federkaftbeaufschlagt. Bevorzugt weist das Führungsbauteil hierzu eine Ringschulter auf, an der sich die vorzugsweise als Rückstellfeder dienende Anpressfeder zum Anpressen des Führungsbauteils an den Kern abstützen kann. Bevorzugt stützt sich das Führungsbauteil mittels dieser Ringschulter axial an dem Kern ab. Die Ringschulter, d. h. der Umfangsbund des Führungsbauteils, an dem sich bevorzugt eine entsprechende Feder abstützt, liegt hierzu bevorzugt auf einer Ringschulter einer dann bevorzugt als gestufte Vertiefung, insbesondere Stufenbohrung ausgebildeten Vertiefung im Kern auf bzw. stützt sich dort axial ab.With regard to the concrete implementation of the fixed connection between the guide component and the core, it is preferable to provide a recess in the core, preferably designed as a blind hole opening, even more preferably stepped, and to close the preferably rod-shaped guide component by pressing it into this recess on the core fix. In other words, a press fit is formed between the inner circumference of the aforementioned recess and a fixing portion of the guide component. Most preferably, the guide component is made exclusively by being pressed into the recess, i. E. by realizing a press fit on the core, wherein, as will be explained below, other (additional or alternative) fastening measures can be implemented in addition or as an alternative. In addition or as an alternative to realizing a press fit between the guide component and the core recess, a development of the invention provides for the guide component to be fixed to the core by gluing it to the core. It is also (additionally or alternatively) possible to fix the guide component on the core, i.e. to position firmly to this, in which the guide component is or is acted upon by spring force, in particular axially against the core, in particular with a preferably provided return spring for the armature, which acts on the armature axially away from the core. For this purpose, the guide component preferably has an annular shoulder on which the pressure spring, which is preferably used as a return spring, for pressing the guide component against the core, can be supported. The guide component is preferably supported axially on the core by means of this annular shoulder. The ring shoulder, d. H. the circumferential collar of the guide component, on which a corresponding spring is preferably supported, for this purpose preferably rests on an annular shoulder of a depression in the core which is then preferably designed as a stepped recess, in particular a stepped bore, or is axially supported there.
Das Festlegen des Führungsbauteils durch Einpressen in die Vertiefung oder das Federkraftbeaufschlagen des Führungsbauteils gegen den Kern oder das Verkleben des Führungsbauteils mit dem Kern, insbesondere innerhalb einer Vertiefung des Kerns können, wie erwähnt, einzeln, d.h. jeweils ohne eine der anderen Maßnahmen realisiert werden oder in beliebiger Kombination.The fixing of the guide component by pressing into the recess or the spring force loading of the guide component against the core or the gluing of the guide component to the core, in particular within a recess of the core, can, as mentioned, be carried out individually, i.e. can be implemented without any of the other measures or in any combination.
Besonders bevorzugt ist es, wenn für den Fall der Realisierung einer Klebelösung das Führungsbauteil zusätzlich in einer Vertiefung des Kerns aufgenommen ist, wobei dann hier nicht zwingend eine Presspassung realisiert werden muss. Auch ist es bevorzugt, wenn das Führungsbauteil für den Fall der Realisierung der vorgenannter Feder-Lösung in eine Vertiefung im Kern hineinragt bzw. abschnittsweise darin aufgenommen ist, wobei auch hier dann nicht zwingend eine Presspassung vorgesehen sein muss, bei Bedarf jedoch vorgesehen sein kann.It is particularly preferred if, in the event that an adhesive solution is implemented, the guide component is additionally received in a depression in the core, in which case a press fit does not necessarily have to be implemented. It is also preferred if the guide component for the case of Realization of the aforementioned spring solution protrudes into a recess in the core or is received therein in sections, whereby a press fit does not necessarily have to be provided here, but can be provided if necessary.
Im bevorzugten Fall der Ausbildung der Vertiefung als gestufte Vertiefung, kann in Weiterbildung der Erfindung in einem dem Anker zugewandten, verbreiterten Vertiefungsabschnitt abschnittsweise eine Rückstellfeder aufgenommen werden, um den Anker in Richtung Ventilsitz federkraftzubeaufschlagen. In einem hinteren, einen geringeren Durchmesser aufweisenden Vertiefungsabschnitt kann dann in bevorzugter Weise eine Presspassung zu dem Führungsbauteil realisiert werden. Bevorzugt dient die Rückstellfeder zusätzlich als Anpressfeder zum Anpressen des Führungsbauteils an den Kern, um das Führungsbauteil auf diese Weise an dem Kern festzulegen, d.h. fest zu diesem zu positionieren. Bei einer solchen Ausführungsform kann zusätzlich eine Verklebung und/oder eine Verpressung mit der Kernvertiefung vorgesehen werden.In the preferred case of forming the recess as a stepped recess, in a further development of the invention, a return spring can be received in sections in a widened recess section facing the armature, in order to apply spring force to the armature in the direction of the valve seat. In a rear recess section having a smaller diameter, a press fit with the guide component can then be implemented in a preferred manner. Preferably, the return spring also serves as a pressure spring for pressing the guide component against the core in order to fix the guide component in this way on the core, i.e. to position firmly to this. In such an embodiment, gluing and / or pressing with the core recess can also be provided.
Bevorzugt ist der Anker am Führungsbauteil über mindestens die Hälfte seiner Ankeraxialerstreckung geführt. Bei Bedarf kann der Anker bei einer axialen Verstellbewegung zusätzlich zu der realisierten Ankerinnenführung an seinem Außenumfang am Spulenträger geführt sein, bevorzugt, zumindest abschnittsweise, weiter bevorzugt vollständig axial außerhalb des Wicklungsabschnittes.The armature is preferably guided on the guide component over at least half of its armature axial extension. If necessary, the armature can be guided on its outer circumference on the coil support in addition to the implemented armature inner guide during an axial adjustment movement, preferably, at least in sections, more preferably completely axially outside the winding section.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das radiale Führungsspiel zwischen dem Außenumfang des Führungsdoms und dem Innenumfang des Ankers kleiner ist als ein Radialspiel zwischen dem Außenumfang des Ankers und Rohres, um in soweit ein im Hinblick auf eine minimierte Ankerklemmneigung optimiertes Ventil zu erhalten. Bevorzugt ist das Führungsspiel (Radialspiel) zwischen dem Innenumfang des Ankers und dem Außenumfang des Führungsdoms aus einem Wertebereich zwischen 0,01mm und 0,1mm (entspricht einer Durchmesserdifferenz zwischen dem Innendurchmesser des Ankers und dem Außendurchmesser des Führungsdoms zwischen 0,02mm und 0,2mm) gewählt. Bevorzugt ist eine minimale Spaltbreite (Radialspiel) zwischen dem Außenumfang des Ankers und dem Innenumfang des Rohres größer als das vorgenannte Radialspiel, bevorzugt größer als 0,15mm, noch weiter bevorzugt größer als 0,2mm.It is particularly useful if the radial guide play between the outer circumference of the guide dome and the inner circumference of the armature is smaller than a radial play between the outer circumference of the armature and the pipe in order to obtain a valve that is optimized with regard to a minimized armature jamming tendency. The guide play (radial play) between the inner circumference of the armature and the outer circumference of the guide dome is preferred from a range of values between 0.01mm and 0.1mm (corresponds to a diameter difference between the inner diameter of the armature and the outer diameter of the guide dome between 0.02mm and 0.2mm ) chosen. A minimum gap width (radial play) between the outer circumference of the armature and the inner circumference of the pipe is preferably greater than the aforementioned radial play, preferably greater than 0.15 mm, even more preferably greater than 0.2 mm.
Grundsätzlich ist es möglich, dass der Anker unmittelbar mit dem Ventilsitz zusammenwirkt - besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform bei der die Dichtfunktion über ein Dichtelement realisiert ist, weiter bevorzugt über ein Elastomerteil, wobei noch weiter bevorzugt das Dichtelement formschlüssig am Anker festgelegt ist, bevorzugt, indem das Dichtelement in einer im Anker ausgebildeten Ringnut oder einer radialen Vertiefung gehalten ist, insbesondere den im Bereich eines den Ventilsitz zugewandten axialen Ankerendbereichs, um somit axial mit dem Ventilsitz zusammenwirken zu können. Der Ventilsitz befindet sich bevorzugt auf einer vom Kern abgewandten Axialseite des Kerns. Durch eine vorteilhafte, weiterbildungsgemäße formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtelement und dem Anker kann auf die sonst üblichen Haftvermittler verzichtet werden. Insbesondere dann, wenn dem Dichtelement, bevorzugt auf der Kernseite, gleichzeitig die Funktion einer Anschlagdämpfung zukommt, sorgt dies für eine Minimierung von Schaltgeräuschen sowie eine Verschleißminimierung durch Vermeidung von metallisch harten Anschlägen und damit einer Steigerung der Lebensdauer. Es ist besonders bevorzugt, wenn der Ventilsitz an einem einstückig mit dem Spulenträger ausgebildeten Ventilsitzabschnitt des Spulenträgers ausgebildet ist. Bevorzugt befindet sich der Ventilsitz dabei axial beabstandet, d.h. außerhalb des Wicklungsabschnittes des Spulenträgers.In principle, it is possible for the armature to interact directly with the valve seat - however, an embodiment in which the sealing function is implemented via a sealing element is particularly preferred, more preferably via an elastomer part, with the sealing element being attached to the armature in a form-fitting manner. in that the sealing element is held in an annular groove formed in the armature or a radial recess, in particular in the area of an axial armature end region facing the valve seat, in order to be able to interact axially with the valve seat. The valve seat is preferably located on an axial side of the core facing away from the core. An advantageous, further development, form-fitting connection between the sealing element and the anchor means that the otherwise customary adhesion promoters can be dispensed with. In particular, when the sealing element, preferably on the core side, simultaneously has the function of a stop damping, this ensures a minimization of switching noises as well as a minimization of wear by avoiding hard metal stops and thus increasing the service life. It is particularly preferred if the valve seat is formed on a valve seat section of the coil carrier that is formed in one piece with the coil carrier. Preferably, the valve seat is axially spaced, i. E. outside the winding section of the bobbin.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Dichtelement mit seiner dem Ventilsitz zugewandten Axialseite dichtend in einer entsprechenden Schaltstellung mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und in einer anderen, in Richtung Kern verstellten Schaltstellung mit dem Führungsbauteil, insbesondere einem axialfreien Ende des, bevorzugt stabförmigen, Führungsbauteils. Bei einer solchen, im Folgenden noch zu erläuternden Ausführungsform kommt dem Dichtelement eine Doppelfunktion zu.An embodiment is particularly preferred in which the sealing element, with its axial side facing the valve seat, interacts in a sealing manner with the valve seat in a corresponding switching position and with the guide component, in particular an axially free end of the preferably rod-shaped guide component, in another switching position adjusted in the direction of the core. In such an embodiment, which will be explained below, the sealing element has a double function.
So wirkt das Dichtelement, insbesondere wenn dieses als Elastomerteil ausgebildet ist, zu beiden axialen Seiten hin als, vorzugsweise einziges, aus einem Elastomermaterial ausgebildetes Endanschlag-Dämpfungselement, so dass auf die im Stand der Technik gezeigte, aufwändige Federstiftkonstruktion verzichtet wird und hat darüber hinaus eine Dichtfunktion zur Abdichtung des Ventilsitzes. Diese vorteilhafte Ausführung des Elektromagnetventils ist insbesondere dann einfach realisierbar, wenn das Führungsbauteil axial bis radial innerhalb des Wicklungsabschnittes in den Anker hineinragt, wodurch die jeweiligen Wechselwirkungsflächen zur Wechselwirkung mit dem Ventilsitz und dem Kern näher zusammenrücken als im Stand der Technik. Hierdurch ist es konstruktiv vorteilhaft möglich, vorstehend erläuterte Doppelfunktion eines Dichtelementes zu realisieren.Thus, the sealing element, especially if it is designed as an elastomer part, acts on both axial sides as, preferably the only end stop damping element made of an elastomer material, so that the complex spring pin construction shown in the prior art is dispensed with and also has a Sealing function for sealing the valve seat. This advantageous embodiment of the solenoid valve is particularly easy to implement when the guide component projects axially to radially inside the winding section into the armature, whereby the respective interaction surfaces for interaction with the valve seat and the core move closer together than in the prior art. This makes it structurally advantageous to realize the double function of a sealing element explained above.
Wollte man eine Einstückigkeit von Dichtung und Dämpfung bei dem aus der
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Axialerstreckung des dann sowohl mit dem Führungsbauteil als auch mit dem gegenüberliegenden Ventilsitz wechselwirkenden Dichtelementes deutlich geringer ist als die Axialerstreckung des Ankers. Bevorzugt beträgt die Axialerstreckung des Dichtelementes weniger als 50%, noch weiter bevorzugt weniger als 40%, ganz besonders bevorzugt weniger als 30% der Axialerstreckung des Ankers. Ganz besonders bevorzugt ist die Axialerstreckung des eine Doppelfunktion erfüllenden Dichtelementes aus einem Wertebereich zwischen etwa 10% und 30%, noch weiter bevorzugt zwischen etwa 15% und 25% der axialen Ankerlänge gewählt. Für den Fall, dass dem Dichtelement die zuvor im Detail beschriebene Doppelfunktion vorkommt, wird bevorzugt auf ein von dem Dichtelement separates Hubendlagendämpfungselement zur Wechselwirkung mit dem Kern und/oder dem Führungsbauteil verzichtet. Alternativ ist es möglich, insbesondere auf einem von dem Dichtelement abgewandten Bereich, insbesondere kernseitigen Endbereich des Ankers ein, bevorzugt als Elastomerteil ausgebildetes Hubendlagendämpfungselement vorzusehen, welches besonders bevorzugt radial benachbart zum Führungsbauteil unmittelbar mit dem Kern zu Zwecken der Anschlagdämpfung in Wechselwirkung tritt.It is particularly preferred if the axial extent of the sealing element then interacting with both the guide component and the opposite valve seat is significantly smaller than the axial extent of the armature. The axial extent of the sealing element is preferably less than 50%, even more preferably less than 40%, very particularly preferably less than 30% of the axial extent of the armature. The axial extent of the sealing element fulfilling a double function is very particularly preferably selected from a value range between approximately 10% and 30%, even more preferably between approximately 15% and 25% of the axial armature length. In the event that the sealing element has the double function described in detail above, a stroke end position damping element separate from the sealing element for interacting with the core and / or the guide component is preferably dispensed with. Alternatively, it is possible to provide a stroke end position damping element, preferably designed as an elastomer part, in particular on an area facing away from the sealing element, in particular the core-side end area of the armature, which particularly preferably interacts radially adjacent to the guide component directly with the core for the purposes of impact damping.
Um bei einem axialen Verstellen des Ankers relativ zu dem Führungsbauteil für einen Druckausgleich Sorge zu tragen, ist es bevorzugt, wenn ein Ankerinnenraum, der einends von dem am Anker festgelegten Dichtelement und anderenends von dem Führungsbauteil begrenzt ist, fluidleitend mit einem Fluidraum radial benachbart zum Ventilsitz und/oder ein Arbeitsanschluss des Elastomermagnetventils zu verbinden. Bevorzugt liegt in diesem Fluidraum das Druckniveau eines Arbeitsanschlusses des Elektromagnetventils an, während innerhalb des Ventilsitzes bevorzugt ein Versorgungsanschlussdruck anliegt.In order to ensure pressure equalization when the armature is axially adjusted relative to the guide component, it is preferred if an armature interior, which is delimited at one end by the sealing element fixed to the armature and at the other end by the guide component, conducts fluid with a fluid chamber radially adjacent to the valve seat and / or to connect a working connection of the elastomer solenoid valve. The pressure level of a working connection of the solenoid valve is preferably applied in this fluid space, while a supply connection pressure is preferably applied within the valve seat.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils besteht darin, dass der Anker im Vergleich zu einer Vollmateriallösung deutlich gewichtsreduziert ist. Grundsätzlich ist es möglich den zumindest abschnittsweise hülsen- bzw. hülsenstumpfförmigen Anker als Drehteil auszubilden, wobei eine kostengünstige Fertigung durch Sintern oder Kaltfließpressen, jedenfalls als formgebundenes Bauteil bevorzugt ist. Die resultierende Gewichtsreduzierung ist auch für die magnetische Auslegung, u.a. den Kupferanteil der Wicklung von Vorteil, da bei gleicher Vibrationssicherheit eine vorzugsweise vorgesehene, weiter bevorzugt axial zwischen Kern und Anker aufgenommene, Rückstellfeder, gegen deren Federkraft der Anker bei Bestromung der Wicklung axial verstellbar ist, schwächer ausgelegt werden kann, als bei einem vergleichbaren Vollmaterialanker.A further essential advantage of the electromagnetic valve according to the invention is that the armature is significantly reduced in weight compared to a solid material solution. In principle, it is possible to design the armature, which is sleeve-shaped or truncated-sleeve-shaped, at least in sections, as a turned part, with inexpensive production by sintering or cold extrusion, in any case as a molded component, being preferred. The resulting weight reduction is also beneficial for the magnetic design, i.a. the copper component of the winding is advantageous, since with the same vibration resistance a return spring, which is preferably provided, more preferably axially accommodated between core and armature, against whose spring force the armature can be axially adjusted when the winding is energized, can be designed to be weaker than with a comparable solid armature.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Führungsbauteil sich weit axial innerhalb des Innenkanals erstreckt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Führungsbauteil axial über mindestens ein Viertel der Axialerstreckung der Wicklung bzw. des Wicklungsabschnittes in den Wicklungsabschnitt hineinragt, ganz besonders bevorzugt über mindestens ein Drittel der Axialerstreckung des Wicklungsabschnittes, noch weiter bevorzugt, zumindest näherungsweise um die hälftige Axialerstreckung des Wicklungsabschnittes, so dass ein minimale axiale Baulänge bei guter Funktionalität und bauraumoptimierter Anbringung des Kerns, bevorzugt innerhalb des Spulenträgers möglich ist. Auch ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der das Führungsbauteil den Wicklungsabschnitt axial vollständig durchsetzt.In a further development of the invention it is advantageously provided that the guide component extends axially far within the inner channel. It is particularly preferred if the guide component protrudes axially over at least a quarter of the axial extent of the winding or the winding section into the winding section, very particularly preferably over at least a third of the axial extent of the winding section, even more preferably, at least approximately half the axial extent of the winding section , so that a minimal overall axial length with good functionality and space-optimized attachment of the core, preferably within the coil carrier, is possible. An embodiment can also be implemented in which the guide component axially completely penetrates the winding section.
Besonders zweckmäßig ist es, wie eingangs bereits angedeutet, wenn der Kern zumindest abschnittsweise innerhalb des Spulenträgers angeordnet ist, um eine gute Achsparallelität des am Kern festgelegten Führungsbauteils zu gewährleisten. Ganz besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der der Kern gegenüber dem Spulenträger in radialer Richtung, insbesondere über eine am Außenumfang des Kerns vorgesehene Ringdichtung und/oder über eine am Innenumfang des Spulenträgers vorgesehene Ringdichtung abgedichtet ist, um einen Druckluftaustritt in axialer Richtung in einem Bereich zwischen Spulenträger und Kern zu vermeiden.It is particularly expedient, as already indicated at the beginning, if the core is arranged at least in sections within the coil carrier in order to ensure good axial parallelism of the guide component fixed on the core. An embodiment is particularly preferred in which the core is sealed against the coil carrier in the radial direction, in particular via an annular seal provided on the outer circumference of the core and / or via an annular seal provided on the inner circumference of the coil carrier, in order to prevent compressed air from escaping in an axial direction Avoid area between coil carrier and core.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Arbeitshub des Ankers durch axiales Verstellen und anschließendes Sichern des Kerns, insbesondere durch Verstemmen eines den Spulenträger axial überragenden Kernabschnittes mit einem metallischen, den magnetischen Fluss leitenden, vorzugsweise als Ventilgehäuse ausgebildeten, Flussleitblechs, einstellbar und/oder eingestellt ist. Hierdurch kann eine optimierte Energieeffizienz des elektromagnetischen Antriebs realisiert werden. Darüber hinaus ist eine derartige Montage bei gegebenen Toleranzen gut beherrschbar.It is particularly useful if the working stroke of the armature is adjustable and / or adjusted by axially adjusting and then securing the core, in particular by caulking a core section axially protruding beyond the coil carrier with a metallic flux guiding plate that conducts the magnetic flux, preferably designed as a valve housing . In this way, an optimized energy efficiency of the electromagnetic drive can be realized. In addition, such an assembly can be easily controlled given the tolerances.
Das nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Ventil lässt sich bevorzugt als im bestromten Zustand der Wicklung geschlossenes Ventil, insbesondere 2/2-Wegeventil ausgestalten, wobei in diesem Fall die Rückstellfeder den Anker bevorzugt in Richtung Kern federkraftbeaufschlagt.The valve designed according to the concept of the invention can preferably be designed as a valve, in particular a 2/2-way valve, which is closed when the winding is energized, in which case the restoring spring preferably acts on the armature in the direction of the core.
Die Erfindung führt auch auf ein sicherheitsrelevantes Pneumatiksystem, insbesondere ein (Pneumatik-) Bremssystem für Kraftfahrzeuganwendungen, bevorzugt für Nutzfahrzeuganwendungen. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem sicherheitsrelevanten System um ABS- oder EBS-Bremssystem, bei welchem ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildetes Elektromagnetventil eingesetzt wird, das besonders bevorzugt die Funktion eines ABS-Bremsventils oder eines EBS-Bremsventils übernimmt. Durch das robuste Konstruktionsprinzip ist die Eignung für derartige sicherheitsrelevante elektromagnetische Ventile in sicherheitsrelevanten Pneumatiksystemen gegeben. Unabhängig davon ist das nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete, bevorzugt als Pneumatikventil ausgebildete Ventil auch für andere, nicht zwingend fahrzeugspezifische und/oder sicherheitsrelevante Anwendungen einsetzbar.The invention also leads to a safety-relevant pneumatic system, in particular a (pneumatic) brake system for motor vehicle applications, preferably for commercial vehicle applications. The safety-relevant system is very particularly preferably an ABS or EBS brake system in which an electromagnetic valve designed according to the concept of the invention is used, which particularly preferably takes on the function of an ABS brake valve or an EBS brake valve. The robust construction principle makes it suitable for such safety-relevant electromagnetic valves in safety-relevant pneumatic systems. Independently of this, the valve designed according to the concept of the invention, preferably designed as a pneumatic valve, can also be used for other applications that are not necessarily vehicle-specific and / or safety-relevant.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen:Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings:
Diese zeigen in:
-
1 : eine geschnittene Darstellung eines als im unbestromten Zustand geschlossenen 2/2-Wegeventils, und -
2 eine geschnittene Darstellung eines als im unbestromten Zustand geschlossenen 2/2-Wegeventils in einer alternativen Ausführung mit axial gegen den Kern federkraftbeaufschlagtem Führungselement.
-
1 : a sectional representation of a closed 2/2-way valve in the de-energized state, and -
2 a sectional view of a 2/2-way valve closed in the de-energized state in an alternative embodiment with a guide element which is axially spring-loaded against the core.
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same elements and elements with the same function are identified by the same reference symbols.
In
Innerhalb des Spulenträgers
Zu erkennen ist, dass der Spulenträger
Zur Führung des Ankers
Das Führungsbauteil
Innerhalb des Kerns
Zu erkennen ist, dass sich die Feder
Bei unbestromter Wicklung
Am Kern
Bei geöffnetem Ventilsitz
Selbstverständlich kann das Elektromagnetventil auch in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden (dann ändern sich die Anschlussbezeichnungen entsprechend).Of course, flow can also flow through the solenoid valve in the opposite direction (then the connection designations change accordingly).
In Einbaulage ist der Versorgungsanschluss
Der Aufbau der alternativen Ausführungsform eines Elektromagnetventils gemäß
Zu erkennen ist, dass im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß
Auch ist es möglich, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- SpulenträgerBobbin
- 22
- WicklungWinding
- 33
- KontaktpinContact pin
- 44th
- InnenkanalInner channel
- 55
- InnenumfangInner circumference
- 66th
- Ankeranchor
- 77th
- Kerncore
- 88th
- FührungskanalGuide channel
- 99
- RückstellfederReturn spring
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- RadialspielRadial play
- 1212
- LuftspaltAir gap
- 1313
- FührungsbauteilGuide component
- 1414th
- FührungsabschnittGuide section
- 1515th
- FührungsspaltLeadership gap
- 1616
- Vertiefungdeepening
- 1717th
- FixierabschnittFixing section
- 1818th
- DichtelementSealing element
- 1919th
- InnenumfangsnutInner circumferential groove
- 2020th
- VentilsitzValve seat
- 2121st
- Ventilsitzabschnitt des SpulenträgersValve seat portion of the coil former
- 2222nd
- HubendlagendämpfungselementStroke end position damping element
- 2323
- O-RingdichtungO-ring seal
- 2424
- RingschulterRing shoulder
- 2525th
- O-RingdichtungO-ring seal
- 2626th
- zweiter Fluidkanalsecond fluid channel
- 2727
- AnkerinnenraumAnchor interior
- 2828
- VersorgungskanalSupply channel
- 2929
- AxialkanalAxial channel
- 3030th
- RingschulterRing shoulder
- AA.
- ArbeitsanschlussWorking connection
- PP
- VersorgungsanschlussSupply connection
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