DE102017219021A1

DE102017219021A1 - Electromagnetic valve, in particular for a motor vehicle air spring system

Info

Publication number: DE102017219021A1
Application number: DE102017219021.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Christian Munteanu; Koen Vermolen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (10) axial beweglich angeordneten Ventilschließglied (2), das einen Ventildurchlass (4) in einem Ventilsitzkörper (1) elektromagnetisch zu öffnen vermag, wobei der Ventilsitzkörper (1) an seiner dem Ventilschließglied (2) zugewandten Stirnfläche die Kontur eines Kegelstumpfs aufweist, der mit mehreren Nuten (3) versehen ist, die sich in Radialrichtung abschnittsweise vom Außendurchmesser (D_A) zu dem den Ventildurchlass (4) begrenzenden Innendurchmesser (D_I) des Ventilsitzkörper (1) erstrecken.

The invention relates to a solenoid valve having a valve closure member (2) arranged axially movably in a valve housing (10) and capable of electromagnetically opening a valve passage (4) in a valve seat body (1), the valve seat body (1) being provided with the valve closure member (1). 2) facing the contour of a truncated cone, which is provided with a plurality of grooves (3) extending in the radial direction in sections from the outer diameter (D _A ) to the valve passage (4) limiting the inner diameter (D _I ) of the valve seat body (1) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Luftfedersystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a solenoid valve, in particular for a motor vehicle air spring system, according to the preamble of patent claim 1.

Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 102016216836 ist bereits ein Elektromagnetventil der angegebenen Art bekannt geworden, welches mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten elastischen Ventilschließglied versehen ist, das einen Ventildurchlass in einem Ventilsitzkörper zu öffnen oder zu verschließen vermag, mit einem zur Betätigung des Ventilschließgliedes vorgesehenen Magnetanker und mit einer zwischen dem Magnetanker und einem Magnetkern eingespannten Rückstellfeder zum Verschließen des im Ventilsitzkörper 1 vorgesehenen Ventildurchlasses, in den ein Ventilauslass einmündet, sowie mit einem Ventileinlass, der in der Schließstellung des Ventilschließgliedes vom Ventilauslass getrennt ist.From the non-prepublished patent application DE 102016216836 already a solenoid valve of the specified type has become known, which is provided with a valve housing arranged in a resilient valve closure member which is able to open or close a valve passage in a valve seat body, provided with an actuation of the valve closure member magnet armature and with a between the armature and a magnetic core clamped return spring for closing the valve seat body 1 provided valve passage, in which a valve outlet opens, and with a valve inlet, which is separated in the closed position of the valve closure member from the valve outlet.

Das Elektromagnetventil hat jedoch den Nachteil, dass bei einer radialen Verformung des Ventilschließgliedes eine unerwünschte Vergrößerung des Dichtdurchmessers am Ventilsitzkörper hervorgerufen werden kann, womit sich durch einen veränderten Differenzdruck des vorzugsweise pneumatisch beaufschlagten Ventilsitzkörpers sich die Schaltcharakteristik des Elektromagnetventils verändern kann.However, the solenoid valve has the disadvantage that in a radial deformation of the valve closing member, an undesirable increase in the sealing diameter can be caused on the valve seat body, which can change the switching characteristic of the solenoid valve by changing the differential pressure of the preferably pneumatically actuated valve seat body.

Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit möglichst einfachen, funktionsgerechten Mitteln kostengünstig auszuführen und derart baulich zu verbessern, dass ohne signifikante Veränderung des Differenzdrucks das Elektromagnetventil mit einer möglichst geringen Magnetkraft geöffnet werden kann.Therefore, it is now the object of the present invention to inexpensively perform a solenoid valve of the specified type with the simplest possible, functionally appropriate means and to improve structurally such that without significant change in the differential pressure, the solenoid valve can be opened with the lowest possible magnetic force.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil der angegebenen Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention for the solenoid valve of the type indicated by the features of claim 1.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der 1 bis 4 hervor.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several embodiments with reference to the 1 to 4 out.

Es zeigen:

1 im Längsschnitt den prinzipiellen Aufbau eines in Grundstellung geschlossenen Elektromagnetventils, in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen zur Ausbildung des Ventilsitzkörpers,
2 im Längsschnitt einen vergrößerte Ansicht des in 1 abgebildeten Ventilsitzkörpers in Verbindung mit dem zugehörigen Ventilschließglied,
3 in einer Draufsicht abschnittsweise den Ventilsitzkörper in einer Perspektivansicht,
4 in einer Perspektivansicht den Ventilsitzkörper an einer Hülse des Ventilgehäuses fixiert.

Show it:

1 in longitudinal section the basic structure of a closed in the basic position solenoid valve, in conjunction with the features of the invention for forming the valve seat body,
2 in longitudinal section an enlarged view of the in 1 pictured valve seat body in conjunction with the associated valve closure member,
3 in a plan view sections of the valve seat body in a perspective view,
4 in a perspective view, the valve seat body fixed to a sleeve of the valve housing.

Wie bereits eingangs erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf ein in Grundstellung geschlossenes Elektromagnetventil, das als Pneumatikventil bevorzugt in Kraftfahrzeug-Luftfedersystemen zum Einsatz gelangt.As already mentioned, the invention relates to a closed in the basic position solenoid valve, which is preferably used as a pneumatic valve in automotive air spring systems used.

Gemäß der gewählten Darstellung nach 1 weist das Elektromagnetventil ein in einem Ventilgehäuse 10 angeordnetes Ventilschließglied 2 auf, das einen Ventildurchlass 4 in einem Ventilsitzkörper 1 zu öffnen oder zu verschließen vermag, wozu ein zum Öffnen des Ventilsitzkörpers 1 vorgesehener Magnetanker 7 das elastische Ventilschließglied 2 trägt, während zum Verschließen eines im Ventilsitzkörper 1 vorgesehenen Ventildurchlasses 4 eine zwischen dem Magnetanker 7 und einem Magnetkern 11 eingespannte Rückstellfeder 12 den Magnetanker 7 in Ventilschließrichtung beaufschlagt.According to the chosen representation 1 has the solenoid valve in a valve housing 10 arranged valve closure member 2 on, which has a valve passage 4 in a valve seat body 1 can open or close, including a to open the valve seat body 1 provided armature 7 the elastic valve closure member 2 contributes while closing one in the valve seat body 1 provided valve passage 4 one between the armature 7 and a magnetic core 11 clamped return spring 12 the magnet armature 7 acted upon in the valve closing direction.

Wie aus der 1 ersichtlich ist, steht der Ventildurchlass 4 unterhalb des Ventilsitzkörpers 1 unmittelbar mit einem Ventilauslass 9 in Verbindung, der nach der Darstellung in 1 in der Schließstellung des Ventilschließgliedes 2 von einem oberhalb des Ventilsitzkörpers 1 seitlich und damit horizontal in das Ventilgehäuse 10 einmündenden Ventileinlass 8 getrennt ist.Like from the 1 it can be seen, the valve passage is 4 below the valve seat body 1 directly with a valve outlet 9 in connection, according to the illustration in 1 in the closed position of the valve closure member 2 from one above the valve seat body 1 laterally and thus horizontally in the valve housing 10 opening valve inlet 8th is disconnected.

Um bei einer Deformation des elastischen, vorzugsweise aus Gummi bestehenden Ventilschließgliedes 2 einen möglichst gleichbleibenden Dichtquerschnitt zwischen dem Ventilsitzkörper 1 und dem Ventilschließglied 2 einhalten zu können, sieht die Erfindung vor, dass der Ventilsitzkörper 1 an seiner dem Ventilschließglied 2 zugewandten Stirnfläche die Kontur eines Kegelstumpfs aufweist, der mit mehreren Nuten 3 versehen ist, die prinzipiell die Funktion eines (pneumatisch) beaufschlagten Druckmittelpfades darstellen, sodass infolge der Nuten 3 auch bei einer unerwünschten Verformung des elastischen Ventilschließgliedes 2, die in der Regel zu einer Vergrößerung des Dichtdurchmessers am Ventilsitzkörper 1 führt, ein engtolerierter Abdichtdurchmesser zwischen dem Ventilsitzkörper 1 und dem Ventilschließglied 2 gewährleistet bleibt. Durch die Einhaltung eines engtolerierten Abdichtdurchmessers lässt sich sowohl die erforderliche Schließkraft der Rückstellfeder 12 als auch die erforderliche Öffnungskraft des Magnetantriebs vorteilhaft gering halten. Aus der gleichbleibenden und großzügig ausgelegten Dichtfläche zwischen dem durch kantenfreie sowie stetige Übergänge gekennzeichneten Ventilsitzkörper 1 und dem Ventilschließglied 2 resultiert somit eine dauerhaft robuste Dichtwirkung mit geringer mechanischer Beanspruchung im elastisch verformbaren Gummi des Ventilschließgliedes 2 über den gesamten Betriebszyklus des Elektromagnetventils.At a deformation of the elastic, preferably made of rubber valve closure member 2 a constant as possible sealing cross section between the valve seat body 1 and the valve closing member 2 to be able to comply, the invention provides that the valve seat body 1 at its the valve closure member 2 facing the contour of a truncated cone, having a plurality of grooves 3 is provided, which in principle represent the function of a (pneumatically) acted upon pressure medium path, so that due to the grooves 3 even with an undesirable deformation of the elastic valve closure member 2 , which usually leads to an increase in the sealing diameter on the valve seat body 1 leads, a tight tolerance Abdichtdurchmesser between the valve seat body 1 and the valve closing member 2 remains guaranteed. By adhering to a tight tolerant Abdichtdurchmessers can both the required closing force of the return spring 12 as well as keeping the required opening force of the magnetic drive advantageously low. From the consistent and generously dimensioned sealing surface between the edge-free and continuous transitions characterized valve seat body 1 and the valve closing member 2 Thus results in a durable robust sealing effect with low mechanical stress in the elastically deformable rubber of the valve closure member 2 over the entire operating cycle of the solenoid valve.

Die 2 zeigt hierzu eine vergrößerten Ausschnitt des Elektromagnetventils im Bereich des Ventilsitzkörpers 1, wonach sich die eine abgebildete horizontale Nut 3 in Radialrichtung abschnittsweise vom Außendurchmesser D_A zu dem den Ventildurchlass 4 begrenzenden Innendurchmesser D_I des Ventilsitzkörpers 1 erstreckt. Wie in einer Zusammenschau sämtlicher Figuren zu entnehmen ist, sind in vorliegendem Ausführungsbeispiel insgesamt vier Nuten 3 am Kegelstumpf angeordnet, die eine ringförmige Schrägschulter 5 des Kegelstumpfs radial durchdringen und in einem Radialabstand a zum Ventildurchlass 4 in einem ringförmigen Flachdichtsitz 6 des Kegelstumpfs enden, an dem das Ventilschließglied 2 in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers 7 unter der Wirkung der Rückstellfeder 12 anliegt, um den Ventileinlass 8 vom Ventilauslass 9 zu trennen. Infolge der Ausgestaltung des Ventilsitzkörpers 1 als Kegelstumpf nimmt jeweils die Tiefe T der Nuten 3 stetig in Richtung des Flachdichtsitzes 6 zu.The 2 shows an enlarged section of the solenoid valve in the region of the valve seat body 1 , according to which the one shown horizontal groove 3 in the radial direction sections of the outer diameter D _A to the valve passage 4 limiting inside diameter D _I of the valve seat body 1 extends. As can be seen in an overview of all figures, in the present embodiment, a total of four grooves 3 arranged on the truncated cone, which has an annular oblique shoulder 5 penetrate the truncated cone radially and at a radial distance a to the valve passage 4 in an annular flat sealing seat 6 the truncated cone terminate at which the valve closure member 2 in the electromagnetically not energized position of the magnet armature 7 under the action of the return spring 12 is applied to the valve inlet 8th from the valve outlet 9 to separate. Due to the configuration of the valve seat body 1 each as a truncated cone takes the depth T the grooves 3 steadily in the direction of the flat sealing seat 6 to.

Das elastisch verformbare Ventilschließglied 2 ist als Platten- oder Kolbenventil mit einer horizontal angeordneten Dichtfläche ausgeführt, das entsprechend den 1 und 2 in der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers 7 je nach Deformationsgrad unter der Wirkung der Rückstellfeder 12 die Nuten 3 abhängig von der unerwünschten Aufweitung des Ventilschließgliedes 2 mehr oder weniger überdeckt. Abhängig von der begrenzten radialen Erstreckung der Nuten 3 verbleibt somit zum Ventildurchlass 4 der Radialabstand a, der am Ventilsitzkörper 1 einen eng tolerierten Dichtdurchmesser D1, D2 zwischen dem Ventildurchlass 4 und den Nuten 3 ermöglicht. Die aus Richtung des Ventileinlasses 8 vorzugsweise pneumatisch beaufschlagten Nuten 3 beschränken somit bei einer radialen Aufweitung des deformierten Ventilschließgliedes 2 die Zunahme des Dichtdurchmessers, sodass eine nahezu gleichbleibende (pneumatische) Druckdifferenz am Ventilsitzkörper 1 herrscht, sodass die Schaltcharakteristik des Elektromagnetventils nicht beeinträchtigt wird.The elastically deformable valve closure member 2 is designed as a plate or piston valve with a horizontally arranged sealing surface, which corresponds to the 1 and 2 in the electromagnetically not energized position of the magnet armature 7 depending on the degree of deformation under the action of the return spring 12 the grooves 3 depending on the unwanted widening of the valve closure member 2 more or less covered. Depending on the limited radial extent of the grooves 3 thus remains to the valve passage 4 the radial distance a that on the valve seat body 1 a tightly tolerated sealing diameter D1 . D2 between the valve passage 4 and the grooves 3 allows. The from the direction of the valve inlet 8th preferably pneumatically actuated grooves 3 thus restrict a radial expansion of the deformed valve closure member 2 the increase in the sealing diameter, so that a virtually constant (pneumatic) pressure difference on the valve seat body 1 prevails, so that the switching characteristic of the solenoid valve is not affected.

Der Durchmesser D_V des Ventilschließgliedes 2 ist in jedem Fall immer größer als der maximale Dichtdurchmesser D2 des Ventilsitzkörpers 1, sodass dieser beim Verschließen des Ventildurchlasses 4 die radial vom Druckmittel beaufschlagten Nuten 3 immer abschnittsweise horizontal überdeckt. In der elektromagnetisch nicht erregten Stellung des Magnetankers 7, in welcher das Ventilschließglied 2 den Ventildurchlass 4 im Ventilsitzkörper 1 verschließt, sind die Nuten 3 von dem im Ventileinlass 8 anstehenden Druckmittel permanent beaufschlagt.The diameter D _V of the valve closure member 2 is always greater than the maximum sealing diameter D2 of the valve seat body 1 so that this when closing the valve passage 4 the radially acted upon by the pressure medium grooves 3 always partially covered horizontally. In the electromagnetically not energized position of the magnet armature 7 in which the valve closure member 2 the valve passage 4 in the valve seat body 1 closes, are the grooves 3 from the one in the valve inlet 8th permanently applied pressure medium.

Die 3 verdeutlicht in einer Perspektivansicht die kreuzweise Anordnung der vier Nuten 3 im Kegelstumpf des Ventilsitzkörpers 1, in dessen ringförmiger Flachdichtsitz 6 sich die Nuten 3 nur abschnittsweise bis zum Erreichen des Radialabstands a erstrecken, der den maximalen Dichtdurchmesser D2 definiert. Die den Flachdichtsitz 6 ringförmig umschließende Schrägschulter 5 ermöglicht einen stetig abnehmenden Tiefenübergang der Nuten 3, sodass die Nuten 3 mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden können. Die Nuttiefe T ist im Bereich des vom Ventilschließglied 2 überdeckten Flachdichtsitzes 6 am größten, um eine vollständige (pneumatische) Beaufschlagung der Nuten 3 sicherzustellen. Somit ist unter Berücksichtigung der Verformung des elastischen Ventilschließgliedes 2 ein in die Nuten 3 gerichteter Verschluss durch das Ventilschließglied 2 sicher vermieden.The 3 illustrates in a perspective view the crosswise arrangement of the four grooves 3 in the truncated cone of the valve seat body 1 , in its annular flat sealing seat 6 the grooves 3 only in sections until reaching the radial distance a extend the maximum sealing diameter D2 Are defined. The flat sealing seat 6 ring-shaped oblique shoulder 5 allows a steadily decreasing depth transition of the grooves 3 so the grooves 3 can be produced with low production costs. The groove depth T is in the area of the valve closing member 2 covered flat sealing seat 6 largest, to a complete (pneumatic) loading of the grooves 3 sure. Thus, considering the deformation of the elastic valve closing member 2 one in the grooves 3 directed closure by the valve closure member 2 safely avoided.

Schließlich zeigt die 4 in einer Perspektivansicht den durch Spritzgießen aus einem verschleißfesten Kunststoff mit dem hülsenförmigen Abschnitt des Ventilgehäuses 10 verbundenen Ventilsitzkörper 1. Der hülsenförmige Abschnitt des Ventilgehäuses 10 ist durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt und weist zur Ausbildung des Ventileinlasses 8 oberhalb des Ventilsitzkörpers 1 mehrere gleichförmig über die Mantelfläche verteilte Öffnungen auf, die vorzugsweise besonders kostengünstig in einem Stanzverfahren hergestellt sind. Zu erkennen sind ferner drei von vier Nuten 3, wovon jeweils zwei Nuten diametral zueinander am Kegelstumpf angeordnet sind.Finally, the shows 4 in a perspective view by injection molding of a wear-resistant plastic with the sleeve-shaped portion of the valve housing 10 connected valve seat body 1 , The sleeve-shaped portion of the valve housing 10 is made by deep drawing of thin sheet and points to the formation of the valve inlet 8th above the valve seat body 1 a plurality of uniformly distributed over the lateral surface openings, which are preferably made particularly cost-effective in a stamping process. Also visible are three out of four grooves 3 , of which two grooves are arranged diametrically opposite each other on the truncated cone.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: VentilsitzkörperValve seat body
22: VentilschließgliedValve closure member
33: Nutgroove
44: VentildurchlassValve passage
55: Schrägschulterangular contact
66: FlachdichtsitzGasket seat
77: Magnetankerarmature
88th: Ventileinlassvalve inlet
99: Ventilauslassvalve outlet
1010: Ventilgehäusevalve housing
1111: Magnetkernmagnetic core
1212: RückstellfederReturn spring
aa: Radialabstandradial distance
D_A D _A: Außendurchmesserouter diameter
D_I D _I: InnendurchmesserInner diameter
D1D1: DichtdurchmesserSealing diameter
D2D2: DichtdurchmesserSealing diameter
D_V D _V: Durchmesserdiameter
TT: Nuttiefegroove depth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016216836 [0002]

Claims

Solenoid valve, in particular for a motor vehicle air spring system, with a valve housing arranged in an elastically deformable valve closure member which is able to open or close a valve passage in a tubular valve seat body, with a provided for actuating the valve closure member armature and with a between the armature and a magnet Magnet core clamped return spring for closing the valve seat body provided in the valve passage, with a valve outlet and a valve inlet, which are separated in the closed position of the valve closing member on the valve seat body, characterized in that the valve seat body (1) on its the valve closing member (2) facing the contour of the contour a truncated cone, which is provided with a plurality of grooves (3) radially in sections from the outer diameter (D _A ) in the direction of the valve passage (4) limiting inner diameter (D _I ) of the valve seat body (1).

Electromagnetic valve after Claim 1 characterized in that the grooves (3) radially penetrate an annular oblique shoulder (5) of the truncated cone and terminate at a radial distance (a) to the valve passage (4) in an annular flat sealing seat (6) of the truncated cone on which the valve closing member (2) in the electromagnetically non-energized position of the armature (7) is applied to the valve inlet (8) to be separated from the valve outlet (9).

Electromagnetic valve after Claim 1 or 2 , characterized in that the elastically deformable valve closing member (2) is designed as a plate or piston valve which covers the grooves (3) in sections in the non-electromagnetically excited position of the magnet armature (7).

Electromagnetic valve after Claim 2 characterized in that by the limited radial extent of the grooves (3) due to the radial distance (a) to the valve passage (4) between the valve passage (4) and the grooves (3) closely tolerated sealing diameter (D1, D2) on the valve seat body ( 1) is formed.

Electromagnetic valve according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality, preferably four grooves (3) over the circumference of the valve seat body (1) are arranged uniformly distributed.

Electromagnetic valve one of the preceding claims, characterized in that in each case two grooves (3) are aligned at a defined angle to each other on the valve seat body (1).

Electromagnetic valve after Claim 1 , characterized in that in the non-electromagnetically energized position of the armature (7), in which the valve closing member (2) closes the valve passage (4) in the valve seat body (1), the grooves (3) of the pressure in the valve inlet (8) permanently acted upon.

Electromagnetic valve after Claim 7 , characterized in that the diameter (D _V ) of the valve closing member (2) is greater than the maximum sealing diameter (D2) of the valve seat body (1), so that this when closing the valve passage (4) radially acted upon by the pressure medium grooves (3) in sections horizontally covered.

Electromagnetic valve after Claim 1 , characterized in that the valve seat body (1) consists of a plastic and the valve closing member (2) made of rubber.