DE102019125061A1 - Bistable solenoid valve for an air suspension system of a vehicle and method for controlling this solenoid valve - Google Patents

Bistable solenoid valve for an air suspension system of a vehicle and method for controlling this solenoid valve Download PDF

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Jörg Scharpenberg
Andreas Teichmann
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Abstract

Bistabiles Magnetventil (2) für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs, durch dessen Umschaltung einer ein Hauptluftvolumen (V0) enthaltenden Luftfeder (62) mindestens eine ein Zusatzluftvolumen (V1) enthaltende Zusatzkammer (74) zuschaltbar oder abschaltbar ist, mit zwei axial benachbarten Elektromagneten (4, 6) und einem axial zwischen diesen Elektromagneten angeordneten Permanentmagneten (8), innerhalb denen ein Anker (30) axialbeweglich geführt ist, wobei der Anker durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten (4) in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern (22) sowie durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten (6) in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern (26) verschiebbar ist, und bei dem der Anker durch den Permanentmagneten (8) alternativ zueinander in der ersten oder der zweiten Schaltstellung stromlos haltbar ist. Das Magnetventil (2) ist als ein 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet. Der erste Kern (22) ist geschlossen. Der zweite Kern (26) weist einen axial durchgehenden zylindrischen Zentralkanal (38) für den Anschluss der Zusatzkammer (74), einen axial innen koaxial um den Zentralkanal angeordneten zylindrischen Ringkanal (40) zum Anschluss der Luftfeder (62) sowie einen axial endseitig zwischen dem Zentralkanal (38) und dem Ringkanal angeordneten Ventilsitz (42) auf. Der Anker ist auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnwand (54) mit einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Dichtungselement (56) versehen.Bistable solenoid valve (2) for an air suspension system of a vehicle, by switching over an air spring (62) containing a main air volume (V0) at least one additional chamber (74) containing an additional air volume (V1) can be switched on or off, with two axially adjacent electromagnets (4, 6) and a permanent magnet (8) arranged axially between these electromagnets, within which an armature (30) is guided so as to be axially movable, the armature being brought into a first switching position with a contact on a first core (22) by energizing the first electromagnet (4) ) and by energizing the second electromagnet (6) into a second switching position with a contact with a second core (26), and in which the armature can be held in the first or second switching position without current by the permanent magnet (8) alternatively to one another is. The solenoid valve (2) is designed as a 2/2-way solenoid valve. The first core (22) is closed. The second core (26) has an axially continuous cylindrical central channel (38) for the connection of the additional chamber (74), a cylindrical ring channel (40) arranged axially on the inside coaxially around the central channel for connecting the air spring (62) and an axially end side between the Central channel (38) and the annular channel arranged valve seat (42). On the end wall (54) facing the valve seat, the armature is provided with a sealing element (56) cooperating with the valve seat.

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles Magnetventil für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs, durch dessen Umschaltung einer ein Hauptluftvolumen enthaltenden Luftfeder mindestens eine ein Zusatzluftvolumen enthaltende Zusatzkammer zuschaltbar oder abschaltbar ist, mit zwei axial benachbarten Elektromagneten und einem axial zwischen diesen Elektromagneten angeordneten Permanentmagneten, innerhalb denen ein Anker axialbeweglich geführt ist, wobei der Anker durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern sowie durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern verschiebbar ist, und bei dem der Anker durch den Permanentmagneten alternativ zueinander in der ersten oder der zweiten Schaltstellung stromlos haltbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung dieses Magnetventils, mit dem eine möglichst energiesparende und geräuscharme Zuschaltung und Abschaltung der mindestens einen Zusatzkammer möglich ist.The invention relates to a bistable solenoid valve for an air suspension system of a vehicle, by switching over an air spring containing a main air volume, at least one additional chamber containing an additional air volume can be switched on or off, with two axially adjacent electromagnets and a permanent magnet arranged axially between these electromagnets, within which an armature is axially movable is guided, wherein the armature can be displaced by energizing the first electromagnet into a first switching position with a contact on a first core and by energizing the second electromagnet into a second switching position with contact on a second core, and in which the armature is displaced the permanent magnets can alternatively be held in the first or the second switching position without current. The invention also relates to a method for controlling this solenoid valve, with which the at least one additional chamber can be switched on and off in the most energy-saving and low-noise manner possible.

Bei luftgefederten Fahrzeugen kommen Luftfederungsanlagen mit Mehrkammerluftfedern zum Einsatz, bei denen durch das Zuschalten von Zusatzluftvolumen enthaltenden Zusatzkammern eine weichere Federkennung der Luftfedern und durch das Abschalten von Zusatzvolumen enthaltenden Zusatzkammern eine härtere Federkennung der Luftfedern einstellbar ist. Die Umschaltung der Federkennung kann manuell oder automatisiert von einem elektronischen Steuergerät ausgelöst werden und gleichzeitig an allen Luftfedern oder nur an bestimmten Luftfedern einer Fahrzeugseite oder einer Fahrzeugachse erfolgen. Beispielsweise kann die Umschaltung der Federkennung manuell durch den Fahrer erfolgen, indem dieser durch die Betätigung eines Wählschalters zwischen den Fahrmodi „Komfort“ mit weicher Federkennung, „Standard“ mit mittlerer Federkennung und „Sport“ mit harter Federkennung wechselt. Wenn das Fahrzeug über ein System zur Fahrertyperkennung oder zur Erkennung der Fahrbahnbeschaffenheit verfügt, kann der Wechsel zwischen den Fahrmodi „Komfort“, „Standard“ und „Sport“ auch automatisiert erfolgen. Bei einer dynamischen Anpassung der Federkennungen können beispielsweise beim Durchfahren einer Kurve die Luftfedern der kurvenäußeren Räder durch das Abschalten von Zusatzluftvolumen enthaltenden Zusatzkammern auf eine härtere Federkennung umgeschaltet und damit eine stärkere Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus beziehungsweise der Fahrzeugkarosserie verhindert werden. Ebenso können bei einer dynamischen Anpassung der Federkennungen bei einer Abbremsung des Fahrzeugs die Luftfedern an der Vorderachse und beim Anfahren des Fahrzeugs die Luftfedern an der Hinterachse durch das Abschalten von Zusatzluftvolumen enthaltenden Zusatzkammern auf eine härtere Federkennung umgeschaltet und damit eine Vertikalbewegung der Fahrzeugfront beziehungsweise des Fahrzeughecks verhindert werden.In air-sprung vehicles, air suspension systems with multi-chamber air springs are used, in which a softer spring characteristic of the air springs can be set by switching on additional chambers containing additional air volumes and a harder spring characteristic of the air springs can be set by switching off additional chambers containing additional volumes. The switchover of the spring detection can be triggered manually or automatically by an electronic control unit and take place simultaneously on all air springs or only on certain air springs on one side of the vehicle or on a vehicle axle. For example, the driver can switch the spring rate manually by operating a selector switch between the driving modes “Comfort” with soft spring rate, “Standard” with medium spring rate and “Sport” with hard spring rate. If the vehicle has a system for driver type recognition or for recognition of the road surface, the change between the driving modes “Comfort”, “Standard” and “Sport” can also be automated. With a dynamic adjustment of the spring characteristics, when driving through a curve, for example, the air springs of the wheels on the outside of the curve can be switched to a harder spring characteristic by switching off additional chambers containing additional air volume, thus preventing the vehicle body or body from tilting. Likewise, if the spring characteristics are dynamically adjusted when the vehicle is braked, the air springs on the front axle and when the vehicle starts up, the air springs on the rear axle can be switched to a harder spring characteristic by switching off additional chambers containing additional air volume, thus preventing vertical movement of the front of the vehicle or the rear of the vehicle become.

Derartige Luftfederungsanlagen, bei denen die Zu- und Abschaltung von Zusatzluftvolumen enthaltenen Zusatzkammern über jeweils ein 2/2-Wege-Schaltventil erfolgt, sind beispielsweise in der DE 10 2007 050 187 B4 und der DE 10 2013 212 978 A1 beschrieben.Such air suspension systems, in which the connection and disconnection of additional air volume contained additional chambers takes place via a 2/2-way switching valve, are for example in the DE 10 2007 050 187 B4 and the DE 10 2013 212 978 A1 described.

Die Schaltventile sind zumeist als monostabile 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet, wie sie z.B. aus der DE 100 25 749 C1 und der DE 10 2011 078 102 B4 in Form von Sitzventilen bekannt sind. Derartige Magnetventile werden im unbestromten Zustand durch eine Ventilfeder in einer geschlossenen oder geöffneten Ruhestellung gehalten und durch eine Bestromung eines Elektromagneten in eine geöffnete oder geschlossene Schaltstellung umgeschaltet. Die Magnetventile müssen relativ große Strömungsquerschnitte beziehungsweise Nennweiten aufweisen, um die Strömung entsprechend großer Luftmengen gegen unterschiedliche Drücke freischalten oder absperren zu können, so dass relativ große Elektromagnete und entsprechend hohe Schaltströme erforderlich sind. Da die durch die Umschaltung der Magnetventile eingestellte Federkennung der Luftfedern in der Regel über einen längeren Zeitraum beibehalten wird, müssen die Elektromagnete entsprechend lange mit einem relativ hohen Haltestrom gespeist werden. Bei einem Fahrzeug mit vier Luftfedern, denen jeweils zwei Zusatzluftvolumen enthaltende Zusatzkammern zugeordnet sind, kann so bei einem Haltestrom von 1 Ampere pro Magnetventil ein maximaler Haltestrom von 8 Ampere erforderlich sein, um die eingestellte Federkennung beizubehalten. Diese Haltestrom muss von dem zugeordneten elektronischen Steuergerät eingesteuert werden, welches eine vergleichsweise aufwendige Elektronik erfordert. Zudem muss die in den Magnetspulen erzeugte Wärme durch spezielle Kühlvorrichtungen abgeführt werden. Da die Halteströme einem elektrischen Akkumulator entnommen werden, wirken diese sich auch negativ auf den Kraftstoffverbrauch eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugs und auf die Reichweite eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugs aus.The switching valves are mostly designed as monostable 2/2-way solenoid valves, such as those from the DE 100 25 749 C1 and the DE 10 2011 078 102 B4 are known in the form of seat valves. Such solenoid valves are held in the de-energized state by a valve spring in a closed or open rest position and switched to an open or closed switching position by energizing an electromagnet. The solenoid valves must have relatively large flow cross-sections or nominal widths in order to enable or block the flow of correspondingly large amounts of air against different pressures, so that relatively large electromagnets and correspondingly high switching currents are required. Since the spring characteristic of the air springs set by switching over the solenoid valves is generally maintained over a longer period of time, the electromagnets must be fed with a relatively high holding current for a correspondingly long time. In a vehicle with four air springs, each of which is assigned two additional chambers containing additional air volumes, with a holding current of 1 ampere per solenoid valve, a maximum holding current of 8 amps may be required in order to maintain the set spring rate. This holding current must be controlled by the associated electronic control unit, which requires comparatively complex electronics. In addition, the heat generated in the magnet coils must be dissipated by special cooling devices. Since the holding currents are taken from an electric accumulator, they also have a negative effect on the fuel consumption of a vehicle driven by an internal combustion engine and on the range of a vehicle driven by an electric motor.

Für den Einsatz in Luftfederungsanlagen sind daher schon bistabile 2/2-Wege-Magnetventile entwickelt worden, bei denen ein axialbeweglicher Anker durch einen mit wechselnder Polung bestrombaren Elektromagneten zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbar und in beiden Schaltstellungen jeweils durch einen Permanentmagneten haltbar ist. Ein derartiges bistabiles Magnetventil ist beispielsweise aus der DE 10 2011 078 104 A1 bekannt. In der DE 20 2016 103 773 U1 ist eine ähnliche Anordnung eines Elektromagneten und eines Permanentmagneten zu Betätigung eines Schaltventils mit einer Dämpfungseinrichtung beschrieben. Die Dämpfungseinrichtung besteht darin, dass der Anker mit einer Längsbohrung versehen und in einer ölgefüllten Kammer angeordnet ist. Bei einer schaltungsbedingten Axialverschiebung des Ankers verdrängt dieser über die Längsbohrung das Öl von einer Seite der Kammer auf die andere Seite, wodurch die Bewegung des Ankers und sein Aufprall auf den jeweiligen Kern gedämpft werden. Nachteilig weisen das letztgenannte Magnetventil und die Magnetanordnung noch einen relativ großen Elektromagneten mit einer entsprechend hohen Stromaufnahme auf.For use in air suspension systems, bistable 2/2-way solenoid valves have therefore already been developed in which an axially movable armature can be switched between two switching positions by an electromagnet that can be energized with alternating polarity and can be held in both switching positions by a permanent magnet. Such a bistable solenoid valve is, for example, from DE 10 2011 078 104 A1 known. In the DE 20 2016 103 773 U1 is a similar one Arrangement of an electromagnet and a permanent magnet for actuating a switching valve with a damping device described. The damping device consists in the armature being provided with a longitudinal bore and arranged in an oil-filled chamber. In the event of an axial displacement of the armature due to the circuit, it displaces the oil from one side of the chamber to the other side via the longitudinal bore, whereby the movement of the armature and its impact on the respective core are dampened. Disadvantageously, the last-mentioned solenoid valve and the solenoid arrangement also have a relatively large electromagnet with a correspondingly high power consumption.

Dagegen ist aus der DE 10 2015 005 369 A1 ein 3/2-Wege-Magnetventil bekannt, das in einer elektronisch steuerbaren Druckluftbremsanlage zur wechselweisen Belüftung und Entlüftung der Feststellbremszylinder eines Feststellbremskreises vorgesehen ist. Das Magnetventil weist zwei axial benachbarte Elektromagnete und einen axial zwischen diesen angeordneten Permanentmagneten auf, innerhalb denen ein Anker axialbeweglich geführt ist. Der Anker ist durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern und durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern verschiebbar. Außerdem ist der Anker durch den Permanentmagneten ohne eine Bestromung eines der beiden Elektromagneten jeweils alternativ in beiden Schaltstellungen haltbar. Aufgrund ihrer Anordnung sind die Elektromagneten vergleichsweise kompakt ausgebildet und üben im bestromten Zustand dennoch eine hohe Zugkraft auf den Anker aus. Durch die mittige Anordnung des Permanentmagneten übt dieser in beiden Schaltstellungen eine hohe Haltekraft auf den Anker aus.On the other hand, from the DE 10 2015 005 369 A1 a 3/2-way solenoid valve is known which is provided in an electronically controllable compressed air brake system for alternating ventilation and venting of the parking brake cylinders of a parking brake circuit. The solenoid valve has two axially adjacent electromagnets and a permanent magnet arranged axially between them, within which an armature is guided in an axially movable manner. The armature can be displaced by energizing the first electromagnet into a first switching position with contact with a first core and by energizing the second electromagnet into a second switching position with contact with a second core. In addition, the armature can be held alternately in both switching positions by the permanent magnet without energizing one of the two electromagnets. Due to their arrangement, the electromagnets are designed to be comparatively compact and still exert a high tensile force on the armature when the current is applied. Due to the central arrangement of the permanent magnet, it exerts a high holding force on the armature in both switching positions.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein bistabiles Magnetventil ähnlicher Bauart mit niedriger Stromaufnahme der Elektromagnete und hoher Haltekraft des Permanentmagneten für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs vorzustellen, durch dessen Umschaltung einer ein Hauptluftvolumen enthaltenden Luftfeder mindestens eine ein Zusatzluftvolumen enthaltende Zusatzkammer zuschaltbar oder von dieser abschaltbar ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Steuerung dieses Magnetventils angegeben werden, mit dem eine möglichst energiesparende und geräuscharme Zuschaltung und Abschaltung der mindestens einen Zusatzkammer möglich ist.The invention was based on the object of providing a bistable solenoid valve of a similar design with low current consumption of the electromagnets and high holding force of the permanent magnet for an air suspension system of a vehicle, by switching an air spring containing a main air volume at least one additional chamber containing an additional air volume can be switched on or off from this. In addition, a method for controlling this solenoid valve is to be specified with which the at least one additional chamber can be switched on and off as energy-saving and as quietly as possible.

Die Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe wurde durch ein Magnetventil erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die verfahrensbezogene Aufgabe ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Jeweils zugeordnete abhängige Ansprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen.The device-related object was achieved by a solenoid valve which has the features of claim 1. The method-related object is achieved by a method having the features of claim 12. Associated dependent claims in each case define advantageous developments.

Demnach betrifft die Erfindung ein Magnetventil für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs, durch dessen Umschaltung einer ein Hauptluftvolumen enthaltenden Luftfeder mindestens eine ein Zusatzluftvolumen enthaltende Zusatzkammer zuschaltbar oder abschaltbar ist, mit zwei axial benachbarten Elektromagneten und einem axial zwischen diesen Elektromagneten angeordneten Permanentmagneten, innerhalb denen ein Anker axialbeweglich geführt ist, wobei der Anker durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern sowie durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern verschiebbar ist, und bei dem der Anker durch den Permanentmagneten alternativ zueinander in der ersten oder der zweiten Schaltstellung stromlos haltbar istAccordingly, the invention relates to a solenoid valve for an air suspension system of a vehicle, by switching over an air spring containing a main air volume, at least one additional chamber containing an additional air volume can be switched on or off, with two axially adjacent electromagnets and a permanent magnet arranged axially between these electromagnets, within which an armature is axially movable is guided, wherein the armature can be displaced by energizing the first electromagnet into a first switching position with a contact on a first core and by energizing the second electromagnet into a second switching position with contact on a second core, and in which the armature is displaced the permanent magnets can alternatively be held in the first or the second switching position without current

Zur Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe ist bei diesem Magnetventil außerdem vorgesehen, dass das Magnetventil als ein 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, dass der erste Kern geschlossen ausgebildet ist, dass der zweite Kern einen axial durchgehenden zylindrischen Zentralkanal für den Anschluss der Zusatzkammer, einen axial innen koaxial um den Zentralkanal angeordneten zylindrischen Ringkanal zum Anschluss der Luftfeder sowie einen axial endseitig zwischen dem Zentralkanal und dem Ringkanal angeordneten Ventilsitz aufweist, und dass der Anker auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnwand mit einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden kreisscheibenförmigen oder ringzylindrischen Dichtungselement aus einem Elastomerkunststoff versehen ist.To solve the device-related problem, this solenoid valve also provides that the solenoid valve is designed as a 2/2-way solenoid valve, that the first core is designed to be closed, that the second core has an axially continuous cylindrical central channel for the connection of the additional chamber, has a cylindrical ring channel arranged axially on the inside coaxially around the central channel for connecting the air spring as well as a valve seat arranged axially at the end between the central channel and the ring channel, and that the armature on the end wall facing the valve seat with a circular disk-shaped or ring-cylindrical sealing element composed of a Elastomer plastic is provided.

Die Erfindung geht von dem insbesondere aus der DE 10 2015 005 369 A1 bekannten bistabilen Magnetventil aus, das zwei axial benachbarte Elektromagneten und einen axial zwischen diesen angeordneten Permanentmagneten aufweist, innerhalb denen ein Anker axialbeweglich geführt ist. Der Anker ist durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern und durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern verschiebbar sowie durch den Permanentmagneten in beiden Schaltstellungen stromlos, also ohne eine Bestromung eines der Elektromagneten, haltbar.The invention is based in particular on the DE 10 2015 005 369 A1 known bistable solenoid valve, which has two axially adjacent electromagnets and a permanent magnet arranged axially between these, within which an armature is axially movably guided. The armature can be displaced by energizing the first electromagnet into a first switching position with a contact on a first core and by energizing the second electromagnet in a second switching position with contact on a second core, as well as being de-energized by the permanent magnet in both switching positions, i.e. without energizing one of the electromagnets, durable.

Durch die geschlossene Ausführung des ersten Kerns, die Anordnung der Kanäle zum Anschluss der Zusatzkammer und der Luftfeder sowie des Ventilsitzes in dem zweiten Kern sowie des Dichtelementes an dem Anker ist ein bistabiles, als ein Sitzventil ausgebildetes 2/2-Wege-Magnetventil geschaffen, durch dessen Umschaltung der das Hauptluftvolumen enthaltenden Luftfeder mindestens eine ein Zusatzluftvolumen enthaltende Zusatzkammer energiesparend sowie geräuscharm zuschaltbar oder abschaltbar ist.Due to the closed design of the first core, the arrangement of the channels for connecting the additional chamber and the air spring as well as the valve seat in the second core and the sealing element on the armature, a bistable 2/2-way solenoid valve designed as a seat valve is created, by switching over the air spring containing the main air volume, at least one additional chamber containing an additional air volume can be switched on or off in an energy-saving and low-noise manner.

Zur möglichst einfachen Herstellung der erwähnten Kanäle besteht der zweite Kern bevorzugt aus einer Außenhülse und einer in diese eingesetzten Buchse. Die Außenhülse weist eine axiale Zentralbohrung mit dem äußeren Durchmesser des Ringkanals und mehrere axial in etwa mittig in die Zentralbohrung führende Radialbohrungen auf. Die Buchse ist in die Zentralbohrung der Außenhülse eingesetzt sowie radial außen abgestuft ausgebildet, und weist radial innen den Durchmesser des Zentralkanals auf. Radial außen weist die Buchse an einem bis zu den Radialbohrungen reichenden axialen Innenabschnitt den inneren Durchmesser des Ringkanals und an einem daran nach axial außen anschließenden Außenabschnitt den äußeren Durchmesser des Ringkanals auf. Die Buchse kann mit der Außenhülse verpresst oder mit dieser verschweißt sein. Im eingebauten Zustand ist das Magnetventil mit dem zweiten Kern in eine gehäusefeste Bohrung mit einer Ringnut eingesetzt, in welche die Radialbohrungen einmünden, und an welche die Luftfeder mit dem Hauptluftvolumen angeschlossen ist. An den Zentralkanal ist die Zusatzkammer mit dem Zusatzluftvolumen angeschlossen.For the simplest possible production of the channels mentioned, the second core preferably consists of an outer sleeve and a bushing inserted into it. The outer sleeve has an axial central bore with the outer diameter of the annular channel and a plurality of radial bores leading axially approximately centrally into the central bore. The bushing is inserted into the central bore of the outer sleeve and is stepped radially on the outside and has the diameter of the central channel radially on the inside. Radially on the outside, the bushing has the inner diameter of the ring channel on an axial inner section reaching up to the radial bores and the outer diameter of the ring channel on an outer section adjoining it axially outward. The socket can be pressed with the outer sleeve or welded to it. In the installed state, the solenoid valve with the second core is inserted into a bore fixed to the housing with an annular groove into which the radial bores open and to which the air spring with the main air volume is connected. The additional chamber with the additional air volume is connected to the central channel.

Um die Schaltgeräusche des erfindungsgemäßen Magnetventils, die durch den schaltungsbedingten Aufprall des Ankers auf die axial inneren Stirnwände der Kerne entstehen, zu reduzieren, ist der Anker auf der dem ersten Kern zugewandten Stirnwand zweckmäßig mit einem kreisscheibenförmigen oder ringzylindrischen Dämpfungselement aus einem Elastomerkunststoff, insbesondere Gummi, versehen. Hierdurch wird zwar nur das Schaltgeräusch beim Erreichen der ersten Schaltstellung durch den Anker gedämpft, beim Erreichen der zweiten Schaltstellung durch den Anker erfolgt dies dagegen durch das Dichtungselement, das dann auf den Ventilsitz trifft.In order to reduce the switching noises of the solenoid valve according to the invention, which are caused by the circuit-related impact of the armature on the axially inner end walls of the cores, the armature on the end wall facing the first core is expediently provided with a circular disk-shaped or ring-cylindrical damping element made of an elastomer plastic, in particular rubber, Mistake. This only dampens the switching noise when the armature reaches the first switching position, but when the armature reaches the second switching position, this is done by the sealing element, which then hits the valve seat.

Das stromlose Halten des Ankers in der geöffneten ersten Schaltstellung durch eine erste Haltekraft Fperm-1 des Permanentmagneten, die durch das erste Permanentmagnetfeld PM1 des Permanentmagneten erzeugt wird, ist unkritisch, weil der Anker durch das geöffnete Magnetventil durch die auf den mittigen Flächenabschnitt der ventilsitzseitigen Stirnwand des Ankers wirksame Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 beziehungsweise der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 im öffnenden Sinn belastet wird (Fperm-1 > - Fspring).The currentless holding of the armature in the open first switching position by a first holding force F perm-1 of the permanent magnet, which is generated by the first permanent magnetic field PM1 of the permanent magnet, is not critical because the armature through the open solenoid valve through the on the central surface section of the valve seat side Front wall of the armature effective compressive force F spring of the main air volume V 0 or the compressive force F vol of the additional air volume V 1 is loaded in the opening sense (F perm-1 > - F spring ).

Um den Anker bei einer Umschaltung aus der geöffneten ersten Schaltstellung in die geschlossene zweite Schaltstellung von der Anlage an dem ersten Kern lösen und in Richtung zum zweiten Kern verschieben zu können, ist eine derartige Ausbildung und Anordnung des zweiten Elektromagneten erforderlich, dass der Anker durch das Elektromagnetfeld EM2 des bestromten zweiten Elektromagneten aus der geöffneten ersten Schaltstellung gegen die erste Haltekraft Fperm-1 des Permanentmagneten und gegen die Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 lösbar sowie in Richtung zu der das Magnetventil schließenden zweiten Schaltstellung verschiebbar ist (Fmag-2 > Fperm-1 + Fspring).In order to be able to release the armature when switching from the open first switch position to the closed second switch position from the system on the first core and move it in the direction of the second core, such a design and arrangement of the second electromagnet is required that the armature through the Electromagnetic field EM2 of the energized second electromagnet from the open first switching position against the first holding force F perm-1 of the permanent magnet and against the compressive force F spring of the main air volume V 0 and can be moved in the direction of the second switching position that closes the solenoid valve (F mag-2 > F perm-1 + Fspring).

Um den Anker stromlos auf dem Ventilsitz des zweiten Kerns halten zu können, ist eine derartige Ausbildung und Anordnung des Permanentmagneten erforderlich, dass der Anker durch ein zweites Permanentmagnetfeld PM2 des Permanentmagneten gegen die Differenz aus der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 und der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 stromlos, also ohne eine Bestromung eines der Elektromagnete, in der geschlossenen zweiten Schaltstellung haltbar ist (Fperm-2 > Fvol - Fspring).In order to be able to keep the armature currentless on the valve seat of the second core, such a design and arrangement of the permanent magnet is necessary that the armature is counteracted by a second permanent magnetic field PM2 of the permanent magnet against the difference between the compressive force F vol of the additional air volume V 1 and the compressive force F. spring of the main air volume V 0 without current, that is to say without energizing one of the electromagnets, can be maintained in the closed second switching position (F perm-2 > F vol - Fspring).

Um den Anker bei einer Umschaltung aus der geschlossenen zweiten Schaltstellung in die geöffnete erste Schaltstellung von der Anlage an dem Ventilsitz des zweiten Kerns lösen und in Richtung zu dem ersten Kern verschieben zu können, ist eine derartige Ausbildung und Anordnung des ersten Elektromagneten erforderlich, dass der Anker durch das Elektromagnetfeld EM1 des bestromten ersten Elektromagneten aus der geschlossenen zweiten Schaltstellung gegen die zweite Haltekraft Fperm-2 des Permanentmagneten sowie die Differenz aus der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 und der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 lösbar sowie in Richtung zu der geöffneten ersten Schaltstellung verschiebbar ist (Fmag-1 > Fperm-2 - (Fvol - Fspring)).In order to be able to release the armature when switching from the closed second switch position to the open first switch position from the system on the valve seat of the second core and to be able to move it in the direction of the first core, such a design and arrangement of the first electromagnet is required that the Armature by the electromagnetic field EM1 of the energized first electromagnet from the closed second switching position against the second holding force F perm-2 of the permanent magnet and the difference between the compressive force F spring of the main air volume V 0 and the compressive force F vol of the additional air volume V 1 releasably and in the direction of the opened first switching position is displaceable (F mag-1 > F perm-2 - (F vol - F spring )).

Um die Dämpfung beim Erreichen der geöffneten ersten Schaltstellung durch den Anker die Dämpfungswirkung des ankerseitigen Dämpfungselementes zu verstärken, ist die innere Stirnwand des ersten Kerns vorteilhaft im Kontaktbereich mit dem Dämpfungselement des Ankers konvex gewölbt ausgebildet. Durch die Wölbung der inneren Stirnwand trifft das Dämpfungselement des Ankers erst mittig auf die Stirnwand und wird dann über einen gewissen Axialweg unter Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Stirnwand elastisch verformt, wodurch die Bewegungsenergie des Ankers abgebaut und der Aufprallstoß stärker gedämpft wird.In order to increase the damping effect of the damping element on the armature side when the armature reaches the open first switching position, the inner end wall of the first core is advantageously convexly curved in the contact area with the armature's damping element. Due to the curvature of the inner end wall, the damping element of the anchor first hits the end wall in the middle and is then elastically deformed over a certain axial path, increasing the contact surface with the end wall, whereby the kinetic energy of the anchor is reduced and the impact shock is more strongly damped.

Da der Spalt zwischen der betreffenden Stirnwand des Ankers und der axial inneren Stirnwand des zweiten Kerns in der zweiten Schaltstellung mit etwa 0,3 mm relativ klein gehalten sein kann, um ein starkes Elektro- und Permanentmagnetfeld EM2, PM2 des zweiten Elektromagneten und des Permanentmagneten zu erzielen, kann sich der Ventilsitz mit der Zeit durch den schaltungsbedingten Aufprall des Ankers in den Dichtkörper eindrücken. Dadurch kann der Spalt überbrückt und durch einen metallischen Kontakt des Ankers mit der inneren Stirnwand des zweiten Kerns ein unerwünschtes Schaltgeräusch verursacht werden. Um dies zu verhindern, ist der Anker gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auf der dem zweiten Kern zugewandten Stirnwand mit mehreren ringsegmentförmigen Dämpfungselementen aus einem Elastomerkunststoff, beispielsweise Gummi, versehen, die zur ungehinderten Strömung der Druckluft radial von dem Dichtungselement des Ankers und umfangsseitig voneinander beabstandet angeordnet sind.Since the gap between the relevant end wall of the armature and the axially inner end wall of the second core in the second switching position can be kept relatively small at about 0.3 mm in order to generate a strong electric and permanent magnetic field EM2, PM2 To achieve the second electromagnet and the permanent magnet, the valve seat can press into the sealing body over time due to the circuit-related impact of the armature. As a result, the gap can be bridged and an undesired switching noise can be caused by a metallic contact of the armature with the inner end wall of the second core. To prevent this, according to an advantageous development of the invention, the armature is provided on the end wall facing the second core with several ring segment-shaped damping elements made of an elastomeric material, for example rubber, which are spaced radially from the sealing element of the armature and circumferentially from one another for the unimpeded flow of compressed air are arranged.

Zum Ausgleich einer statischen Druckdifferenz zwischen dem Hauptluftvolumen und dem Zusatzluftvolumen, die sich bei einer Beladung oder Entladung des Fahrzeugs einstellt, ist der Anker bevorzugt mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen, in die ein Drosselelement eingesetzt ist, welches eine axiale Drosselbohrung aufweist.To compensate for a static pressure difference between the main air volume and the additional air volume that occurs when the vehicle is loaded or unloaded, the armature is preferably provided with a central through-hole into which a throttle element is inserted, which has an axial throttle bore.

Das Drosselelement ist bevorzugt als eine Blechscheibe ausgebildet, die in das Dämpfungselement des Kerns integriert, insbesondere einvulkanisiert ist, und in welche die Drosselbohrung durch Laserbohren erzeugt wurde.The throttle element is preferably designed as a sheet metal disk which is integrated into the damping element of the core, in particular vulcanized into it, and in which the throttle bore was produced by laser drilling.

Um den Ausgleich einer durch einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs verursachten dynamischen Druckunterschied zwischen dem Hauptluftvolumen und dem Zusatzluftvolumen zu vermeiden, ist der Durchmesser der Drosselbohrung relativ klein ausgeführt und liegt im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, einschließlich der genannten Bereichsgrenzen.In order to avoid compensating for a dynamic pressure difference between the main air volume and the additional air volume caused by driving the vehicle, the diameter of the throttle bore is made relatively small and is in the range between 0.1 mm and 0.2 mm, including the stated range limits.

Zur Lösung der verfahrensbezogenen Aufgabe, nämlich zur Steuerung eines bistabilen Magnetventils mit den Merkmalen von wenigstens einem der genannten Vorrichtungsansprüche, ist vorgesehen, dass zur Umschaltung des Magnetventils ein rampenförmiger Spannungsimpuls in die Magnetspule des schaltenden Elektromagneten eingesteuert wird. Hierdurch wird die Höhe einer durch Induktion in der Magnetspule des nicht schaltenden Elektromagneten erzeugte Gegenkraft vorteilhaft begrenzt.To solve the process-related problem, namely to control a bistable solenoid valve with the features of at least one of the device claims mentioned, it is provided that a ramp-shaped voltage pulse is fed into the solenoid of the switching solenoid to switch the solenoid valve. This advantageously limits the level of a counterforce generated by induction in the magnet coil of the non-switching electromagnet.

Die Dauer TS des Spannungsimpulses ist vorzugsweise länger ist als die halbe Periode TE / 2 der Eigenfrequenz des Fahrwerks des Fahrzeugs, so dass bei einer Fahrwerksschwingung der Nulldurchgang innerhalb des Spannungsimpulses liegt, und somit die Umschaltung des Magnetventils sicher erfolgen kann.The duration T S of the voltage pulse is preferably longer than half the period T E / 2 of the natural frequency of the chassis of the vehicle, so that when the chassis vibrates, the zero crossing is within the voltage pulse and the solenoid valve can therefore be switched over safely.

Um die Elektromagneten schwächer und damit auch kompakter und stromsparender ausführen zu können, ist bei der Steuerung des erfindungsgemäßen Magnetventils bevorzugt vorgesehen, dass zumindest zu Beginn einer Umschaltung des Magnetventils eine die Haltekraft des Permanentmagneten kompensierende Gegenkraft durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten erzeugt wird. Der in den kompensierenden Elektromagneten eingesteuerte Strom IK beträgt in etwa ein Viertel des in den schaltenden Elektromagneten eingesteuerten Stroms IS (IK ≈ ¼ IS).In order to be able to make the electromagnets weaker and thus also more compact and power-saving, the control of the solenoid valve according to the invention preferably provides that at least at the beginning of a switchover of the solenoid valve, a counterforce compensating for the holding force of the permanent magnet is generated by a corresponding energization of the non-switching electromagnet. The current I K fed into the compensating electromagnet is approximately a quarter of the current I S fed into the switching electromagnet (I K ≈ ¼ I S ).

Zur weiteren Reduzierung der Schaltgeräusche des Magnetventils kann vorgesehen sein, dass gegen Ende einer Umschaltung des Magnetventils vor dem Erreichen der betreffenden Schaltstellung eine den Aufprall des Ankers auf den zugeordneten Kern dämpfende Bremskraft Fbr durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten erzeugt wird.To further reduce the switching noise of the solenoid valve, a braking force F br, which dampens the impact of the armature on the associated core, is generated by a corresponding energization of the non-switching electromagnet towards the end of a switchover of the solenoid valve before the relevant switching position is reached.

Da hierzu die Information über die Stellposition beziehungsweise über den Stellweg des Ankers unmittelbar, also in Echtzeit zur Verfügung stehen muss, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Abstand des Ankers von dem betreffenden Kern durch eine Auswertung einer durch die Bewegung des Ankers in der Magnetspule des nicht schaltenden Elektromagneten induzierten Spannung Uind bestimmt wird, und dass die Bremskraft Fbr bei Erreichen eines vorgegebenen Abstands des Ankers von dem Kern durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten eingeschaltet wird.Since for this purpose the information about the setting position or about the setting travel of the armature must be available directly, i.e. in real time, it is preferably provided that the distance between the armature and the relevant core is not determined by an evaluation of a movement of the armature in the solenoid switching electromagnet induced voltage U ind is determined, and that the braking force Fbr is switched on when a predetermined distance of the armature from the core is reached by a corresponding energization of the non-switching electromagnet.

Der Abstand des Ankers von dem betreffenden Kern wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mittels einer Integrationsschaltung eines Operationsverstärkers bestimmt, an deren Eingang die induzierte Spannung Uind angelegt und an deren Ausgang eine integrierte Spannung Ucut abgegriffen wird. Die in die Magnetspule des nicht schaltenden Elektromagneten induzierte Spannung Uind ist proportional der Stellgeschwindigkeit des Ankers. Demzufolge ist die durch eine Integration der induzierten Spannung Uind gewonnene Ausgangsspannung Ucut proportional zum Stellweg des Ankers und kann somit zur Ermittlung der Stellposition des Ankers verwendet werden. Der Abstand des Ankers von dem betreffenden Kern ergibt sich dann durch die Subtraktion des ermittelten Stellweges von dem möglichen Gesamtstellweg des Ankers.According to a further development of the invention, the distance between the armature and the relevant core is determined by means of an integration circuit of an operational amplifier, at the input of which the induced voltage U ind is applied and at the output of which an integrated voltage U cut is tapped. The voltage U ind induced in the magnet coil of the non-switching electromagnet is proportional to the actuating speed of the armature. Accordingly, the output voltage U cut obtained by integrating the induced voltage U ind is proportional to the travel of the armature and can thus be used to determine the position of the armature. The distance between the armature and the relevant core is then obtained by subtracting the determined travel from the possible total travel of the armature.

Die Umschaltung des Magnetventils aus der geschlossenen zweiten Schaltstellung in die geöffnete erste Schaltstellung wird bevorzugt dann durchgeführt, wenn die Differenz aus der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 und der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 gerade positiv ist (Fvol - Fspring > 0), da die Umschaltung dann durch diese Kraftdifferenz Fvol - Fspring unterstützt wird und eine nur geringere Stellkraft Fmag-1, Fmag-2 des schaltenden Elektromagneten erforderlich ist.The switching of the solenoid valve from the closed second switch position to the open first switch position is preferably carried out when the difference between the pressure force F vol of the additional air volume V 1 and the pressure force F spring of the main air volume V 0 is just positive (F vol - F spring > 0), since the switchover is then supported by this force difference F vol - F spring and only one lower actuating force F mag-1 , F mag-2 of the switching electromagnet is required.

Aus demselben Grund wird die Umschaltung des Magnetventils aus der geöffneten ersten Schaltstellung in die geschlossene zweite Schaltstellung bevorzugt dann durchgeführt, wenn die Differenz aus der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 und der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 gerade negativ ist (Fvol - Fspring < 0).For the same reason, the switchover of the solenoid valve from the open first switch position to the closed second switch position is preferably carried out when the difference between the compressive force F vol of the additional air volume V 1 and the compressive force F spring of the main air volume V 0 is just negative (F vol - F jump <0).

Für den Fall, dass die Haltekraft Fperm-1, Fperm-2 der Permanentmagnete in den Magnetventilen zumindest einiger Luftfedern eines Fahrzeugs nicht ausreicht, um die Anker in ihrer Schaltstellung zu halten, kann vorgesehen sein, dass die Haltekraft Fperm-1, Fperm-2 der Permanentmagnete in den Magnetventilen zumindest einiger Luftfedern eines Fahrzeugs bedarfsweise durch eine entsprechende Bestromung der dem jeweiligen Anker benachbarten Elektromagnete unterstützt wird.In the event that the holding force F perm-1 , F perm-2 of the permanent magnets in the solenoid valves of at least some air springs of a vehicle is not sufficient to hold the armature in their switching position, it can be provided that the holding force F perm-1 , F perm-2 the permanent magnets in the solenoid valves of at least some air springs of a vehicle is supported, if necessary, by a corresponding energization of the electromagnets adjacent to the respective armature.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Haltekraft Fperm-2 der Permanentmagnete in der geschlossenen zweiten Schaltstellung der Anker bei Kurvenfahrt an den Magnetventilen der kurveninneren Luftfedern durch eine entsprechende Bestromung der benachbarten Elektromagnete unterstützt wird, weil die betreffenden Anker durch die Differenz der Druckkräfte Fvol - Fspring dann im öffnenden Sinn belastet sind.It can also be provided that the holding force F perm-2 of the permanent magnets in the closed second switching position of the armature when cornering at the solenoid valves of the air springs on the inside of the curve is supported by a corresponding energization of the neighboring electromagnets, because the armature in question is supported by the difference in the pressure forces F vol - F jump are then loaded in the opening sense.

Beim Befahren einer schlechten Wegstrecke mit wechselnder Belastung der Anker durch die Differenz der Druckkräfte Fvol - Fspring kann vorgesehen sein, dass die Haltekraft Fperm-1, Fperm-2 der Permanentmagnete unabhängig von der Schaltstellung der Anker an den Magnetventilen aller Luftfedern durch eine entsprechende Bestromung der benachbarten Elektromagnete unterstützt wird.When driving on a bad route with changing loads on the armature due to the difference in pressure forces F vol - F spring, it can be provided that the holding force F perm-1 , F perm-2 of the permanent magnets is applied to the solenoid valves of all air springs regardless of the switching position of the armature a corresponding energization of the neighboring electromagnets is supported.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von drei in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

  • 1 eine Basisausführung eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Magnetventils in einem Längsmittelschnitt,
  • 1a die Kraftverhältnisse in dem Magnetventil gemäß 1 in einer ersten Schaltstellung,
  • 1b die Kraftverhältnisse in dem Magnetventil gemäß 1 bei einer Umschaltung aus der ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung,
  • 1c die Kraftverhältnisse in dem Magnetventil gemäß 1 in der zweiten Schaltstellung,
  • 1d die Kraftverhältnisse in dem Magnetventil gemäß 1 bei einer Umschaltung aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung,
  • 2 eine erste Weiterbildung des Magnetventils gemäß 1 in einem Längsmittelschnitt,
  • 2a ein Magnetventil ähnlich dem gemäß 1 in einem Querschnitt,
  • 3 eine zweite Weiterbildung des Magnetventils gemäß 1 in einem Längsmittelschnitt,
  • 4 eine elektrisches Schaltschema des Magnetventils gemäß 1 bei einer Umschaltung aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung,
  • 4a den zeitlichen Verlauf der in die Magnetspule des schaltenden Elektromagneten eingesteuerten Schaltspannung in einem Diagramm,
  • 4b den zeitlichen Verlauf der in die Magnetspule des nicht schaltenden Elektromagneten induzierten Spannung in einem Diagramm,
  • 4c den zeitlichen Verlauf der in die Magnetspule des nicht schaltenden Elektromagneten induzierten Spannung mit einer Ermittlung des Stellweges des Ankers, und
  • 4d eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Stellweges des Ankers.
The invention is explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments shown in the accompanying drawing. In the drawing shows
  • 1 a basic version of a solenoid valve having the features of the invention in a longitudinal center section,
  • 1a the force relationships in the solenoid valve according to 1 in a first switch position,
  • 1b the force relationships in the solenoid valve according to 1 when switching from the first switch position to a second switch position,
  • 1c the force relationships in the solenoid valve according to 1 in the second switch position,
  • 1d the force relationships in the solenoid valve according to 1 when switching from the second switch position to the first switch position,
  • 2 a first development of the solenoid valve according to 1 in a longitudinal center section,
  • 2a a solenoid valve similar to that according to 1 in a cross section,
  • 3 a second development of the solenoid valve according to 1 in a longitudinal center section,
  • 4th an electrical circuit diagram of the solenoid valve according to 1 when switching from the first switch position to the second switch position,
  • 4a the timing of the switching voltage applied to the solenoid of the switching electromagnet in a diagram,
  • 4b the time course of the voltage induced in the solenoid of the non-switching electromagnet in a diagram,
  • 4c the time course of the voltage induced in the solenoid of the non-switching electromagnet with a determination of the travel of the armature, and
  • 4d a circuit arrangement for determining the travel of the armature.

Die in 1 in einem Längsmittelschnitt abgebildete Basisausführung des erfindungsgemäßen Magnetventils 2 weist zwei axial benachbarte Elektromagnete 4, 6 und einen axial zwischen diesen angeordneten Permanentmagneten 8 auf. Die Magnetspulen 10, 12 der Elektromagnete 4, 6 sind jeweils auf einem Spulenträger 14, 16 angeordnet. Zwischen den Spulenträgern 14, 16 ist der Permanentmagnet 8 mit radialer Anordnung seiner Magnetpole N, S angeordnet. Bei dem Permanentmagneten 8 kann es sich um einen einzigen Magneten oder um mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Teilmagnete mit entsprechender Polanordnung handeln.In the 1 Basic version of the solenoid valve according to the invention shown in a longitudinal center section 2 has two axially adjacent electromagnets 4th , 6th and a permanent magnet axially arranged between them 8th on. The solenoids 10 , 12th the electromagnet 4th , 6th are each on a spool carrier 14th , 16 arranged. Between the coil carriers 14th , 16 is the permanent magnet 8th with a radial arrangement of its magnetic poles N , S. arranged. With the permanent magnet 8th it can be a single magnet or a plurality of partial magnets distributed around the circumference with a corresponding pole arrangement.

Die Elektromagnete 4, 6 und der Permanentmagnet 8 sind in einem hohlzylindrischen Joch 18 angeordnet, das einen Jochtopf 18a und einen Jochdeckel 18b umfasst. In eine Zentralbohrung 20 des Jochdeckels 18b ist ein erster Kern 22 eingesetzt und mit dem Jochdeckel 18b verpresst. In eine in dem Boden des Jochtopfes 18a befindliche Zentralbohrung 24 ist ein zweiter Kern 26 eingesetzt und mit dem Jochtopf 18a verpresst. Innerhalb der Elektromagnete 4, 6 und des Permanentmagnetes 8 ist eine Ankerführungshülse 28 angeordnet, in der ein Anker 30 axialbeweglich geführt ist.The electromagnets 4th , 6th and the permanent magnet 8th are in a hollow cylindrical yoke 18th arranged that a yoke pot 18a and a yoke cover 18b includes. In a central hole 20th of the yoke cover 18b is a first core 22nd inserted and with the yoke cover 18b pressed. In one in the bottom of the yoke pot 18a located central hole 24 is a second core 26th inserted and with the yoke pot 18a pressed. Inside the electromagnet 4th , 6th and the permanent magnet 8th is an anchor guide sleeve 28 arranged in which an anchor 30th is guided axially movable.

Der in der 1 links abgebildete erste Kern 22 ist geschlossen ausgeführt und weist eine ebene, axial innere Stirnwand 32 auf. Der zweite Kern 26 weist einen axial durchgehenden zylindrischen Zentralkanal 38, einen axial innen koaxial über dem Zentralkanal 38 angeordneten zylindrischen Ringkanal 40, und axial endseitig innen einen zwischen dem Zentralkanal 38 sowie dem Ringkanal 40 ausgebildeten Ventilsitz 42 auf.The Indian 1 first core shown on the left 22nd is closed and has a level, axially inner end wall 32 on. The second core 26th has an axially continuous cylindrical central channel 38 , one axially inside coaxially over the central channel 38 arranged cylindrical ring channel 40 , and axially end inside one between the central channel 38 as well as the ring channel 40 trained valve seat 42 on.

Zur einfachen Herstellung der erwähnten Kanäle 38, 40 besteht der zweite Kern 26 aus einer Außenhülse 34 und einer in diese eingesetzten Buchse 36. Die Außenhülse 34 weist eine axiale Zentralbohrung 44 mit dem äußeren Durchmesser des Ringkanals 40 und mehrere axial in etwa mittig in die Zentralbohrung 44 führende Radialbohrungen 46 auf. Die Buchse 36 ist in die Zentralbohrung 44 der Außenhülse 34 eingesetzt sowie radial außen abgestuft ausgebildet, und sie weist radial innen den Durchmesser des Zentralkanals 38 auf. Radial außen weist die Buchse 36 an einem bis zu den Radialbohrungen 46 reichenden axialen Innenabschnitt 48 den inneren Durchmesser des Ringkanals 40 und an einem daran anschließenden axialen Außenabschnitt 50 den äußeren Durchmesser des Ringkanals 40 auf. Die Buchse 36 kann mit der Außenhülse 34 verpresst oder mit dieser verschweißt sein.For the simple production of the mentioned channels 38 , 40 is the second core 26th from an outer sleeve 34 and a socket inserted into it 36 . The outer sleeve 34 has an axial central bore 44 with the outer diameter of the ring channel 40 and several axially approximately in the middle of the central bore 44 leading radial bores 46 on. The socket 36 is in the central hole 44 the outer sleeve 34 used and designed stepped radially on the outside, and it has the diameter of the central channel radially on the inside 38 on. The socket faces radially on the outside 36 on one up to the radial holes 46 reaching axial inner section 48 the inner diameter of the ring channel 40 and at an adjoining axial outer section 50 the outer diameter of the ring channel 40 on. The socket 36 can with the outer sleeve 34 be pressed or welded to this.

Der Anker 30 ist auf an seiner dem zweiten Kern 26 zugewandten Stirnwand 54 mit einem mit dem Ventilsitz 42 zusammenwirkenden kreisscheibenförmigen Dichtungselement 56 aus einem Elastomerkunststoff, beispielsweise aus Gummi, versehen. Dieses Dichtungselement 56 dient zum Verschließen des Zentralkanals 38 an dem Ventilsitz 42 sowie bei einer Schaltung aus der geöffneten ersten Schaltstellung in die geschlossene zweite Schaltstellung zur Dämpfung des Aufpralls des Ankers 30 auf die axial innere Stirnwand des zweiten Kerns 26. Auf der dem ersten Kern 22 zugewandten Stirnwand 52 des Ankers 30 ist ein kreisscheibenförmiges Dämpfungselement 58 aus einem Elastomerkunststoff, beispielsweise aus Gummi, befestigt, das bei einer Schaltung aus der geschlossenen zweiten Schaltstellung in die geöffnete erste Schaltstellung zur Dämpfung des Aufpralls des Ankers 30 auf die innere Stirnwand 32 des ersten Kerns 22 dient.The anchor 30th is on at its the second core 26th facing front wall 54 with one with the valve seat 42 cooperating circular disk-shaped sealing element 56 made of an elastomeric material, for example rubber. This sealing element 56 serves to close the central channel 38 on the valve seat 42 as well as when switching from the open first switch position to the closed second switch position for damping the impact of the armature 30th onto the axially inner end wall of the second core 26th . On the first core 22nd facing front wall 52 of the anchor 30th is a circular disk-shaped damping element 58 made of an elastomeric material, for example made of rubber, which, when switched from the closed second switch position to the open first switch position, is used to dampen the impact of the armature 30th on the inner front wall 32 of the first core 22nd serves.

Das Magnetventil 2 ist im montierten Zustand in eine mit einer Ringnut versehene Bohrung eines nicht abgebildeten Gehäuses eingesetzt. In die Ringnut der Gehäusebohrung münden die Radialbohrungen 46 des zweiten Kerns 26 und eine Anschlussbohrung zum Anschluss einer Anschlussleitung 60 einer ein Hauptluftvolumen V0 enthaltenden Luftfeder 62. Zur Abdichtung der Radialbohrungen 46 und der Ringnut ist axial beidseitig jeweils ein in eine Ringnut 64, 66 der Außenhülse 34 eingesetzter O-Ring 68, 70 vorgesehen. Eine axiale Anschlussbohrung des Gehäuses, die in den Zentralkanal 38 des zweiten Kerns 26 führt, ist zum Anschluss einer Anschlussleitung 72 einer ein Zusatzluftvolumen V1 enthaltenden Zusatzkammer 74 vorgesehen.The solenoid valve 2 is inserted in the assembled state in a bore provided with an annular groove in a housing (not shown). The radial bores open into the annular groove of the housing bore 46 of the second core 26th and a connection hole for connecting a connection line 60 one a main volume of air V 0 containing air spring 62 . For sealing the radial bores 46 and the annular groove is axially on both sides in an annular groove 64 , 66 the outer sleeve 34 inserted O-ring 68 , 70 intended. An axial connection hole in the housing that goes into the central channel 38 of the second core 26th is used to connect a connection cable 72 one an additional air volume V 1 containing additional chamber 74 intended.

Durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten 4 wird eine magnetische Zugkraft Fmag-1 auf den Anker 30 wirksam, durch die der Anker 30 aus der in 1 abgebildeten zweiten Schaltstellung, in welcher der Anker 30 mit dem Dichtungselement 56 an dem Ventilsitz 42 anliegt und das Magnetventil 2 somit geschlossen ist, axial nach links in eine erste Schaltstellung verschoben, in welcher der Anker 30 mit dem Dämpfungselement 58 an der inneren Stirnwand 32 des ersten Kerns 22 anliegt, und das Magnetventil 2 somit geöffnet ist. Durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten 6 wird eine entgegengerichtete magnetische Zugkraft Fmag-2 auf den Anker 30 wirksam, durch welche der Anker 30 aus der ersten Schaltstellung wieder in die in 1 abgebildete zweite Schaltstellung axial verschoben wird. In beiden Schaltstellungen wird durch den Permanentmagneten 8 eine magnetische Haltekraft Fperm-1 , Fperm-2 auf den Anker 30 wirksam, durch welche der Anker 30 jeweils stromlos, also ohne eine Bestromung eines der beiden Elektromagneten 4, 6, in der ersten oder der zweiten Schaltstellung gehalten wird.By energizing the first electromagnet 4th becomes a magnetic pull F mag-1 on the anchor 30th effective through which the anchor 30th from the in 1 shown second switching position in which the armature 30th with the sealing element 56 on the valve seat 42 and the solenoid valve 2 is thus closed, shifted axially to the left into a first switching position in which the armature 30th with the damping element 58 on the inner front wall 32 of the first core 22nd and the solenoid valve 2 is thus open. By energizing the second electromagnet 6th becomes an opposing magnetic pull F mag-2 on the anchor 30th effective by which the anchor 30th from the first switch position back to the in 1 shown second switching position is shifted axially. In both switching positions, the permanent magnet 8th a magnetic holding force F perm-1 , F perm-2 on the anchor 30th effective by which the anchor 30th in each case currentless, that is, without a current supply to one of the two electromagnets 4th , 6th , is held in the first or the second switching position.

Nachfolgend werden anhand der 1a bis 1d die Kraftverhältnisse in den beiden Schaltstellungen des Magnetventils 2 erläutert.In the following, the 1a to 1d the force relationships in the two switching positions of the solenoid valve 2 explained.

In 1a befindet sich der Anker 30 in der ersten Schaltstellung, in welcher der Anker 30 mit dem Dichtungselement 56 von dem Ventilsitz 42 abgehoben ist und mit dem Dämpfungselement 58 an der axial inneren Stirnwand 32 des ersten Kerns 22 anliegt. Das Magnetventil 2 ist somit geöffnet, und die das Zusatzluftvolumen V1 enthaltende Zusatzkammer 74 ist der das Hauptluftvolumen V0 enthaltenden Luftfeder 62 zugeschaltet. Zwar steht der zwischen dem ersten Kern 22 und dem Anker 30 befindliche Druckraum aufgrund der Verbindung über den Ringspalt zwischen der Ankerführungshülse 28 und dem Anker 30 auch unter dem Druck der beiden Luftvolumen V0 , V1 . Da der Luftdruck aufgrund der Anlage des Dämpfungselementes 58 an der inneren Stirnwand 32 ersten Kerns 22 dort aber nur auf eine radial äußere Ringfläche des Ankers 30 wirksam ist, ergibt sich eine resultierende Druckkraft Fspring = Fvol der Luftvolumen V0 , V1 , die den Anker 30 im öffnenden Sinn belastet. Um den Anker 30 stromlos in der ersten Schaltstellung gemäß 1a halten zu können, ist somit eine relativ kleine Haltekraft Fperm-1 erforderlich, welche durch das mit Strich-Punkt-Line dargestellte erste Permanentmagnetfeld PM1 des Permanentmagneten 8 erzeugt wird.In 1a is the anchor 30th in the first switching position, in which the armature 30th with the sealing element 56 from the valve seat 42 is lifted and with the damping element 58 on the axially inner end wall 32 of the first core 22nd is applied. The solenoid valve 2 is thus open, and the additional air volume V 1 containing additional chamber 74 is the main volume of air V 0 containing air spring 62 switched on. It is true that it stands between the first core 22nd and the anchor 30th located pressure chamber due to the connection via the annular gap between the armature guide sleeve 28 and the anchor 30th also under the pressure of the two air volumes V 0 , V 1 . Since the air pressure due to the application of the damping element 58 on the inner front wall 32 first core 22nd but there only on a radially outer annular surface of the armature 30th is effective, there is a resulting compressive force F spring = F vol of the air volume V 0 , V 1 who have favourited the anchor 30th burdened in the opening sense. Around the anchor 30th de-energized in the first switching position according to 1a being able to hold is therefore a relatively small holding force F perm-1 required, which by the first permanent magnetic field shown with a dash-dot line PM1 of the permanent magnet 8th is produced.

In der 1b befindet sich der Anker 30 weiterhin in der ersten Schaltstellung, er soll aber zum Schließen des Magnetventils 2 aus der ersten Schaltstellung entsprechend dem eingezeichneten Richtungspfeil 76 von links nach rechts in die zweite Schaltstellung verschoben werden. Hierzu wird der zweite Elektromagnet 6 entsprechend bestromt und erzeugt mittels des mit gestrichelter Line dargestellten Elektromagnetfelds EM2 diejenige Stellkraft Fmag-2 , durch welche der Anker 30 in die zweite Schaltstellung gezogen wird. Der zweite Elektromagnet 6 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass der Anker 30 durch das Elektromagnetfeld EM2 des bestromten zweiten Elektromagneten 6 aus der ersten Schaltstellung gegen die Haltekraft Fperm-1 des Permanentmagnete n und gegen die Druckkraft des Hauptluftvolumens Fspring gelöst und in Richtung der zweiten Schaltstellung nach rechts verschoben wird (Fmag-2 > Fperm-1 + Fspring).In the 1b is the anchor 30th still in the first switch position, but it should close the solenoid valve 2 from the first switch position according to the one shown Direction arrow 76 moved from left to right into the second switching position. The second electromagnet is used for this purpose 6th accordingly energized and generated by means of the electromagnetic field shown with a dashed line EM2 that force F mag-2 through which the anchor 30th is pulled into the second switch position. The second electromagnet 6th is designed and arranged such that the anchor 30th by the electromagnetic field EM2 of the energized second electromagnet 6th from the first switch position against the holding force F perm-1 of the permanent magnet n and against the pressure force of the main air volume F jump released and shifted to the right in the direction of the second switching position (F mag-2 > F perm-1 + F spring ).

In 1c befindet sich der Anker 30 in der zweiten Schaltstellung, in welcher der Anker 30 mit dem Dichtungselement 56 an dem Ventilsitz 42 des zweiten Kerns 26 anliegt. Das Magnetventil 2 ist somit geschlossen, und die das Zusatzluftvolumen V1 enthaltende Zusatzkammer 74 ist von der das Hauptluftvolumen V0 enthaltenden Luftfeder 62 getrennt. Um den Anker 30 stromlos auf dem Ventilsitz 42 des zweiten Kerns 26 halten zu können, ist der Permanentmagnet 8 derart ausgebildet und angeordnet, dass der Anker 30 durch die zweite Haltekraft Fperm-2 des Permanentmagneten 8, welche durch das eingezeichnete zweite Permanentmagnetfeld PM2 des Permanentmagneten 8 erzeugt wird, gegen die Differenz aus der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 und der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 in der zweiten Schaltstellung haltbar ist (Fperm-2 > Fvol - Fspring).In 1c is the anchor 30th in the second switching position, in which the armature 30th with the sealing element 56 on the valve seat 42 of the second core 26th is applied. The solenoid valve 2 is thus closed, and the additional air volume V 1 containing additional chamber 74 is the main volume of air V 0 containing air spring 62 Cut. Around the anchor 30th de-energized on the valve seat 42 of the second core 26th to be able to hold is the permanent magnet 8th designed and arranged such that the anchor 30th by the second holding force F perm-2 of the permanent magnet 8th , which by the drawn in second permanent magnetic field PM2 of the permanent magnet 8th is generated against the difference from the compressive force F vol the additional air volume V 1 and the pressure force F jump of the main air volume V 0 can be maintained in the second switching position (F perm-2 > F vol - F spring ).

In 1d befindet sich der Anker 30 weiterhin in der zweiten Schaltstellung, er soll aber zum Öffnen des Magnetventils 2 aus der zweiten Schaltstellung entsprechend dem eingezeichneten Richtungspfeil 78 in die erste Schaltstellung nach links verschoben werden. Hierzu wird der erste Elektromagnet 4 entsprechend bestromt und erzeugt durch das eingezeichnete Elektromagnetfeld EM1 die Stellkraft Fmag-1 , durch welche der Anker 30 zur ersten Schaltstellung gezogen wird. Der erste Elektromagnet 4 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass der Anker 30 durch das Elektromagnetfeld EM1 des bestromten ersten Elektromagneten 4 aus der zweiten Schaltstellung gegen die zweite Haltekraft Fperm-2 des Permanentmagneten 8 und die Differenz aus der Druckkraft Fspring des Hauptluftvolumens V0 und der Druckkraft Fvol des Zusatzluftvolumens V1 lösbar sowie in Richtung zu der ersten Schaltstellung verschiebbar ist (Fmag-1 > Fperm-2 - (Fvol - Fspring)).In 1d is the anchor 30th still in the second switch position, but it should open the solenoid valve 2 from the second switch position according to the direction arrow 78 be moved to the first switch position to the left. The first electromagnet is used for this purpose 4th accordingly energized and generated by the drawn electromagnetic field EM1 the actuating force F mag-1 through which the anchor 30th is pulled to the first switch position. The first electromagnet 4th is designed and arranged such that the anchor 30th by the electromagnetic field EM1 of the energized first electromagnet 4th from the second switching position against the second holding force F perm-2 of the permanent magnet 8th and the difference between the compressive force F jump of the main air volume V 0 and the pressure force F vol the additional air volume V 1 is releasable and displaceable in the direction of the first switching position (F mag-1 > F perm-2 - (F vol - F spring )).

Eine im Längsmittelschnitt gemäß 2 und im Querschnitt A-A gemäß 2a abgebildete erste Weiterbildung eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Magnetventils 2' unterscheidet sich von der Basisausführung des Magnetventils 2 gemäß 1 zunächst dadurch, dass die innere Stirnwand 32' des ersten Kerns 22 im Kontaktbereich mit dem zugeordneten Dämpfungselement 58 des Ankers 30 konvex gewölbt ist. Außerdem ist vorgesehen, dass der Anker 30 auf der dem zweiten Kern 26 zugewandten Stirnwand 54 mit mehreren ringsegmentförmigen Dämpfungselementen 80 aus einem Elastomerkunststoff, insbesondere Gummi, versehen ist, welche radial von dem Dichtungselement 56 des Ankers 30 und umfangsseitig voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch die Wölbung der inneren Stirnwand 32' des ersten Kerns 22 trifft das Dämpfungselement 58 des Ankers 30 zuerst mittig auf die Stirnwand 32' und wird dann über einen gewissen Axialweg unter Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Stirnwand 32' elastisch verformt, wodurch die Bewegungsenergie des Ankers 30 abgebaut und der Aufprallstoß stärker gedämpft wird. Durch die Dämpfungselemente 80 wird ein metallischer Kontakt des Ankers 30 mit der inneren Stirnwand des zweiten Kerns 26 vermieden, welcher durch ein Eindrücken des Ventilsitzes 42 in den Dichtungskörper 56 des Ankers 30 und eine dadurch bedingte Überbrückung des zwischen den Stirnwänden 54 des Ankers 30 und des zweiten Kerns 26 vorgesehenen Luftspaltes von sehr geringer Breite (beispielsweise 0,3 mm) verursacht werden kann. Durch die Abstände der jeweiligen Dämpfungselemente 80 von dem zentral angeordneten Dichtungselement 56 sowie untereinander ist eine ungehinderte Strömung der Druckluft gewährleistet.One in the longitudinal center section according to 2 and in cross section AA according to 2a depicted first development of a solenoid valve having the features of the invention 2 ' differs from the basic version of the solenoid valve 2 according to 1 first by the fact that the inner end wall 32 ' of the first core 22nd in the contact area with the assigned damping element 58 of the anchor 30th is convex. It is also provided that the anchor 30th on that of the second core 26th facing front wall 54 with several ring segment-shaped damping elements 80 is made of an elastomeric plastic, in particular rubber, which is provided radially from the sealing element 56 of the anchor 30th and are arranged circumferentially spaced from one another. Due to the curvature of the inner front wall 32 ' of the first core 22nd hits the damping element 58 of the anchor 30th first in the middle of the front wall 32 ' and is then over a certain axial path while increasing the contact area with the end wall 32 ' elastically deformed, reducing the kinetic energy of the anchor 30th reduced and the impact shock is more strongly cushioned. Through the damping elements 80 becomes a metallic contact of the anchor 30th with the inner end wall of the second core 26th avoided, which by pressing in the valve seat 42 into the seal body 56 of the anchor 30th and a resulting bridging between the end walls 54 of the anchor 30th and the second core 26th provided air gap of very small width (for example 0.3 mm) can be caused. Through the distances between the respective damping elements 80 from the centrally located sealing element 56 as well as among each other, an unhindered flow of compressed air is guaranteed.

Das in 3 abgebildete Magnetventil 2" unterscheidet sich von der Basisausführung des Magnetventils 2 gemäß 1 dadurch, dass der Anker 30' mit einer zentralen Durchgangsbohrung 82 versehen ist, welche nahe zum ersten Kern 22 an einem Drosselelement 84 mit einer axialen Drosselbohrung 86 mündet. Die Durchgangsbohrung 82 und das Drosselelement 84 mit der Drosselbohrung 86 dienen zum Ausgleich einer statischen Druckdifferenz zwischen dem Hauptluftvolumen V0 und dem Zusatzluftvolumen V1 , welche sich bei einer Beladung oder Entladung des Fahrzeugs einstellt. Das Drosselelement 84 ist als eine Blechscheibe ausgebildet, welche in das Dämpfungselement 58' des Kerns 30 einvulkanisiert ist, und in welche die Drosselbohrung 86 mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm einschließlich der genannten Bereichsgrenzen durch Laserbohren eingearbeitet ist. Bei dieser Ausführung des Magnetventils 2" sind das Dichtungselement 56' und das Dämpfungselement 58' aufgrund der Durchgangsbohrung 82 ringzylindrisch ausgeführt.This in 3 pictured solenoid valve 2 " differs from the basic version of the solenoid valve 2 according to 1 in that the anchor 30 ' with a central through hole 82 is provided which is close to the first core 22nd on a throttle element 84 with an axial throttle bore 86 flows out. The through hole 82 and the throttle element 84 with the throttle bore 86 serve to compensate for a static pressure difference between the main air volume V 0 and the additional air volume V 1 which occurs when the vehicle is loaded or unloaded. The throttle element 84 is designed as a sheet metal disc which is inserted into the damping element 58 ' of the core 30th is vulcanized, and in which the throttle bore 86 with a diameter in the range between 0.1 mm and 0.2 mm including the stated range limits is incorporated by laser drilling. With this version of the solenoid valve 2 " are the sealing element 56 ' and the damping element 58 ' due to the through hole 82 ring-cylindrical.

Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung von Dämpfungselementen 58, 58', 80 kann der schaltungsbedingte Aufprall des Ankers 30 auf die beiden Kerne 22, 26 auch durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten 4, 6 gedämpft werden, durch welche gegen Ende des Schaltvorgangs eine auf den Anker 30 wirksame Bremskraft Fbr erzeugt wird. Diese Vorgehensweise wird nachfolgend anhand der 4 sowie 4a bis 4d beispielhaft für eine Schaltung des Magnetventils 2 aus der geöffneten ersten Schaltstellung in die geschlossene zweite Schaltstellung erläutert.Additionally or alternatively to the use of damping elements 58 , 58 ' , 80 can be caused by the armature impact caused by the circuit 30th on the two cores 22nd , 26th also by a corresponding energization of the non-switching electromagnet 4th , 6th are attenuated, by which one on the armature towards the end of the switching process 30th effective braking force Fbr is produced. This procedure is described below using the 4th as well as 4a to 4d exemplarily for a circuit of the solenoid valve 2 explained from the open first switch position to the closed second switch position.

Um den Anker 30 aus der ersten Schaltstellung in Richtung des durch den in 4 eingezeichneten Richtungspfeils 76 in die zweite Schaltstellung zu verschieben, wird in die Magnetspule 12 des zweiten Elektromagneten 6 der in dem Zeitdiagramm US(t) der 4a abgebildete rampenförmige Spannungsimpuls US eingespeist. Durch die Bewegung des Ankers 30 wird in die Magnetspule 10 des ersten Elektromagneten 4 eine Spannung Uind induziert, die proportional mit der Geschwindigkeit des Ankers 30 ansteigt, und deren Verlauf in dem Zeitdiagramm Uind(t) der 4b abgebildet ist. Dem Verlauf der induzierten Spannung Uind in 4b ist am Diagrammort der Spannungsspitze zu entnehmen, dass der Anker 30 zu diesem Zeitpunkt den zweiten Kern 26 beziehungsweise den Ventilsitz 42 erreicht.Around the anchor 30th from the first switch position in the direction of the in 4th direction arrow 76 To move to the second switch position is in the solenoid 12th of the second electromagnet 6th in the timing diagram U S (t) of 4a shown ramp-shaped voltage pulse U S fed in. By moving the anchor 30th gets into the solenoid 10 of the first electromagnet 4th a voltage Uind is induced which is proportional to the speed of the armature 30th increases, and its course in the time diagram U ind (t) the 4b is shown. The course of the induced voltage U ind in 4b it can be seen at the point of the voltage peak in the diagram that the anchor 30th at this point the second core 26th or the valve seat 42 reached.

Durch eine Auswertung des Verlaufs der induzierten Spannung Uind wird nun der Abstand des Ankers 30 von dem zweiten Kern 26 bestimmt, um rechtzeitig vor dem Auftreffen des Ankers 30 auf den zweiten Kern 26 durch eine entsprechende Bestromung des ersten Elektromagneten 4 eine auf den Anker 30 wirksame Bremskraft Fbr einzuschalten. Hierzu wird der Stellweg des Ankers 30 beziehungsweise dessen Abstand von dem zweiten Kern 26 durch eine Integration der in die Magnetspule 10 des ersten Elektromagneten 4 induzierten Spannung Uind ermittelt, wie es in dem Zeitdiagramm Uind(t) in der 4c dargestellt ist. Mit dem Start des Umschaltvorgangs wird auch die Integration der induzierten Spannung Uind gestartet. Durch die Integration der induzierten Spannung Uind ergibt sich gemäß 4d eine Ausgangsspannung Ucut , deren Betrag proportional zum Stellweg des Ankers 30 ist. Zum Zeitpunkt t1 ist die Stellposition des Ankers 30 entlang seines Stellweges erreicht, ab dem die Spannung Ubr zur Erzeugung der Bremskraft Fbr in die Magnetspule 10 des ersten Elektromagneten eingespeist wird. Die Spitze des Spannungsverlaufs Uind(t) zum Zeitpunkt t2 markiert das Auftreffen des Ankers 30 auf den zweiten Kern 26 und damit das Erreichen der zweiten Schaltstellung.By evaluating the course of the induced voltage U ind now becomes the distance of the anchor 30th from the second core 26th intended to be timely before the anchor hit 30th on the second core 26th by a corresponding energization of the first electromagnet 4th one on the anchor 30th effective braking force F br to turn on. For this purpose, the travel of the armature 30th or its distance from the second core 26th by integrating the into the solenoid 10 of the first electromagnet 4th induced voltage U ind determined as it is in the timing diagram U ind (t) in the 4c is shown. When the switching process starts, the induced voltage is also integrated U ind started. By integrating the induced voltage U ind results according to 4d an output voltage U cut , the amount of which is proportional to the travel of the armature 30th is. At the time t 1 is the position of the armature 30th reached along its travel from which the voltage Ubr to generate the braking force Fbr into the solenoid 10 of the first electromagnet is fed. The peak of the voltage curve U ind (t) at the point in time t 2 marks the impact of the anchor 30th on the second core 26th and thus reaching the second switch position.

Die Integration der induzierten Spannung Uind erfolgt bevorzugt mit einer in 4d abgebildeten Integrationsschaltung 88 eines Operationsverstärkers 90, bei der die induzierte Spannung Uind an den mit ohmschen Widerständen R versehenen Eingang des Operationsverstärkers 90 angelegt wird, zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers 90 ein Kondensator C parallel geschaltet ist, und am Ausgang des Operationsverstärkers 90 die integrierte Spannung Ucut abgegriffen wird. Der entsprechende Integrationsvorgang ist dann durch die Formel U cut = 1 / ( R C ) 0 t U ind dt

Figure DE102019125061A1_0001
beschrieben, wobei mit R der Widerstandswert der ohmschen Widerstände und mit C die Kapazität des Kondensators bezeichnet sind. Um den Abstand des Ankers 30 von dem zweiten Kern 26 zu bestimmen, muss der durch die Integration ermittelte Stellweg nur von dem maximal möglichen Gesamtstellweg des Ankers 30 subtrahiert werden.The integration of the induced voltage U ind is preferably done with an in 4d shown integration circuit 88 of an operational amplifier 90 at which the induced voltage U ind on the ones with ohmic resistors R. provided input of the operational amplifier 90 is applied between the input and the output of the operational amplifier 90 a capacitor C. is connected in parallel, and at the output of the operational amplifier 90 the integrated voltage U cut is tapped. The corresponding integration process is then given by the formula U cut = 1 / ( R. C. ) 0 t U ind German
Figure DE102019125061A1_0001
described, with R the resistance of the ohmic resistors and C the capacitance of the capacitor are designated. To the distance of the anchor 30th from the second core 26th to determine, the travel determined by the integration only needs to be based on the maximum possible total travel of the armature 30th be subtracted.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
Magnetventilmagnetic valve
44th
Erster ElektromagnetFirst electromagnet
66th
Zweiter ElektromagnetSecond electromagnet
88th
PermanentmagnetPermanent magnet
1010
Erste MagnetspuleFirst solenoid
1212th
Zweite MagnetspuleSecond solenoid
1414th
Erster SpulenträgerFirst bobbin
1616
Zweiter SpulenträgerSecond bobbin
1818th
Jochyoke
18a18a
JochtopfYoke pot
18b18b
JochdeckelYoke cover
2020th
ZentralbohrungCentral bore
2222nd
Erster KernFirst core
2424
ZentralbohrungCentral bore
2626th
Zweiter KernSecond core
2828
AnkerführungshülseAnchor guide sleeve
30, 30'30, 30 '
Ankeranchor
32, 32'32, 32 '
Innere StirnwandInner front wall
3434
AußenhülseOuter sleeve
3636
BuchseRifle
3838
ZentralkanalCentral channel
4040
RingkanalRing channel
4242
VentilsitzValve seat
4444
ZentralbohrungCentral bore
4646
RadialbohrungRadial bore
4848
InnenabschnittInterior section
5050
AußenabschnittOuter section
5252
Erste Stirnwand des AnkersFirst end wall of the anchor
5454
Zweite Stirnwand des AnkersSecond end wall of the anchor
56, 56'56, 56 '
DichtungselementeSealing elements
58, 58'58, 58 '
DämpfungselementeDamping elements
6060
AnschlussleitungConnecting cable
6262
LuftfederAir spring
6464
Erste RingnutFirst ring groove
6666
Zweite RingnutSecond ring groove
6868
Erster O-RingFirst O-ring
7070
Zweiter O-RingSecond O-ring
7272
AnschlussleitungConnecting cable
7474
ZusatzkammerAdditional chamber
7676
RichtungspfeilDirection arrow
7878
RichtungspfeilDirection arrow
8080
DämpfungselementDamping element
8282
DurchgangsbohrungThrough hole
8484
Drosselelement, BlechscheibeThrottle element, sheet metal disc
8686
DrosselbohrungThrottle bore
8888
IntegrationsschaltungIntegration circuit
9090
OperationsverstärkerOperational amplifier
CC.
Kondensator, KapazitätCapacitor, capacitance
EM1EM1
Elektromagnetfeld von Elektromagnet 4 Electromagnetic field from electromagnet 4th
EM2EM2
Elektromagnetfeld von Elektromagnet 6 Electromagnetic field from electromagnet 6th
FbrFbr
Bremskraft eines Elektromagneten 4, 6 Braking force of an electromagnet 4th , 6th
Fkomp F comp
Gegenkraft eines Elektromagneten 4, 6 Counterforce of an electromagnet 4th , 6th
Fmag-1 F mag-1
Stellkraft, Zugkraft des Elektromagneten 4 Actuating force, tensile force of the electromagnet 4th
Fmag-2 F mag-2
Stellkraft, Zugkraft des Elektromagneten 6 Actuating force, tensile force of the electromagnet 6th
Fperm-1 F perm-1
Erste Haltekraft von Permanentmagnet 8 First holding power of permanent magnet 8th
Fperm-2 F perm-2
Zweite Haltekraft von Permanentmagnet 8 Second holding force from permanent magnet 8th
Fspring F jump
Druckkraft von Hauptluftvolumen V0 Compression force of main air volume V 0
Fvol F vol
Druckkraft von Zusatzluftvolumen V1 Pressure force of additional air volume V 1
IK I K
Strom, KompensationsstromCurrent, compensation current
IS I S
Strom, SchaltstromCurrent, switching current
NN
Magnetpol, magnetischer NordpolMagnetic pole, magnetic north pole
PM1PM1
Erstes Permanentmagnetfeld von Permanentmagnet 8 First permanent magnetic field from permanent magnet 8th
PM2PM2
Zweites Permanentmagnetfeld von Permanentmagnet 8 Second permanent magnetic field from permanent magnet 8th
RR.
Ohmscher WiderstandOhmic resistance
SS.
Magnetpol, magnetischer SüdpolMagnetic pole, magnetic south pole
tt
Zeittime
t1 t 1
Erster ZeitpunktFirst point in time
t2 t 2
Zweiter ZeitpunktSecond point in time
TE T E
Periode der EigenfrequenzPeriod of the natural frequency
TS T S
Dauer des SpannungsimpulsesDuration of the voltage pulse
UbrUbr
Spannung, BremsspannungVoltage, brake voltage
Ucut U cut
Integrierte Spannung, AusgangsspannungIntegrated voltage, output voltage
Uind U ind
Induzierte Spannung, EingangsspannungInduced voltage, input voltage
US U S
Spannung, SchaltspannungVoltage, switching voltage
V0 V 0
HauptluftvolumenMain air volume
V1 V 1
ZusatzluftvolumenAdditional air volume

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102007050187 B4 [0003]DE 102007050187 B4 [0003]
  • DE 102013212978 A1 [0003]DE 102013212978 A1 [0003]
  • DE 10025749 C1 [0004]DE 10025749 C1 [0004]
  • DE 102011078102 B4 [0004]DE 102011078102 B4 [0004]
  • DE 102011078104 A1 [0005]DE 102011078104 A1 [0005]
  • DE 202016103773 U1 [0005]DE 202016103773 U1 [0005]
  • DE 102015005369 A1 [0006, 0011]DE 102015005369 A1 [0006, 0011]

Claims (23)

Bistabiles Magnetventil (2, 2', 2") für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs, durch dessen Umschaltung einer ein Hauptluftvolumen (V0) enthaltenden Luftfeder (62) mindestens eine ein Zusatzluftvolumen (V1) enthaltende Zusatzkammer (74) zuschaltbar oder abschaltbar ist, mit zwei axial benachbarten Elektromagneten (4, 6) und einem axial zwischen diesen Elektromagneten (4, 6) angeordneten Permanentmagneten (8), innerhalb denen ein Anker (30, 30') axialbeweglich geführt ist, wobei der Anker (30, 30') durch eine Bestromung des ersten Elektromagneten (4) in eine erste Schaltstellung mit einer Anlage an einem ersten Kern (22) sowie durch eine Bestromung des zweiten Elektromagneten (6) in eine zweite Schaltstellung mit einer Anlage an einem zweiten Kern (26) verschiebbar ist, und bei dem der Anker (30, 30') durch den Permanentmagneten (8) alternativ zueinander in der ersten oder der zweiten Schaltstellung stromlos haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (2, 2', 2") als ein 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, dass der erste Kern (22) geschlossen ausgebildet ist, dass der zweite Kern (26) einen axial durchgehenden zylindrischen Zentralkanal (38) für den Anschluss der Zusatzkammer (74), einen axial innen koaxial um den Zentralkanal (38) angeordneten zylindrischen Ringkanal (40) zum Anschluss der Luftfeder (62) sowie einen axial endseitig zwischen dem Zentralkanal (38) und dem Ringkanal (40) angeordneten Ventilsitz (42) aufweist, und dass der Anker (30) auf der dem Ventilsitz (42) zugewandten Stirnwand (54) mit einem mit dem Ventilsitz (42) zusammenwirkenden kreisscheibenförmigen oder ringzylindrischen Dichtungselement (56, 56') aus einem Elastomerkunststoff versehen ist.Bistable solenoid valve (2, 2 ', 2 ") for an air suspension system of a vehicle, by switching over an air spring (62) containing a main air volume (V 0 ) at least one additional chamber (74) containing an additional air volume (V 1 ) can be switched on or off, with two axially adjacent electromagnets (4, 6) and a permanent magnet (8) arranged axially between these electromagnets (4, 6), within which an armature (30, 30 ') is guided in an axially movable manner, the armature (30, 30') can be displaced by energizing the first electromagnet (4) into a first switching position with contact with a first core (22) and by energizing the second electromagnet (6) into a second switching position with contact with a second core (26), and in which the armature (30, 30 ') can alternatively be held in the first or second switching position without current by the permanent magnet (8), characterized in that the solenoid valve (2, 2', 2 ") is designed as a 2/2-way solenoid valve, that the first core (22) is designed to be closed, that the second core (26) has an axially continuous cylindrical central channel (38) for connecting the additional chamber (74), one axially inside has a cylindrical ring channel (40) arranged coaxially around the central channel (38) for connecting the air spring (62) and a valve seat (42) arranged axially at the end between the central channel (38) and the ring channel (40), and that the armature (30) is provided on the end wall (54) facing the valve seat (42) with a circular disk-shaped or ring-cylindrical sealing element (56, 56 ') made of an elastomeric plastic which interacts with the valve seat (42). Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kern (26) aus einer Außenhülse (34) und einer in diese eingesetzten Buchse (36) besteht, dass die Außenhülse (34) eine axiale Zentralbohrung (44) mit dem äußeren Durchmesser des Ringkanals (40) sowie mehrere axial mittig mit der Zentralbohrung (44) verbundene Radialbohrungen (46) aufweist, dass die Buchse (36) in die Zentralbohrung (44) der Außenhülse (34) eingesetzt ist, dass die Buchse (36) radial außen abgestuft ausgebildet ist sowie radial innen den Durchmesser des Zentralkanals (38) aufweist, und das die Buchse (36) radial außen an einem bis zu den Radialbohrungen (46) reichenden axialen Innenabschnitt (48) den inneren Durchmesser des Ringkanals (40) sowie an einem daran axial nach außen anschließenden Außenabschnitt (50) den äußeren Durchmesser des Ringkanals (40) aufweist.Solenoid valve after Claim 1 , characterized in that the second core (26) consists of an outer sleeve (34) and a bushing (36) inserted into it, that the outer sleeve (34) has an axial central bore (44) with the outer diameter of the annular channel (40) and has a plurality of radial bores (46) connected axially centrally to the central bore (44), that the bush (36) is inserted into the central bore (44) of the outer sleeve (34), that the bush (36) is stepped radially on the outside and radially on the inside has the diameter of the central channel (38), and the bushing (36) has the inner diameter of the annular channel (40) radially on the outside on an axial inner section (48) reaching up to the radial bores (46) and on an outer section adjoining it axially outward (50) has the outer diameter of the annular channel (40). Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30, 30') auf der dem ersten Kern (22) zugewandten Stirnwand (52) mit einem kreisscheibenförmigen oder ringzylindrischen Dämpfungselement (58, 58') aus einem Elastomerkunststoff versehen ist.Solenoid valve after Claim 1 or 2 , characterized in that the armature (30, 30 ') is provided on the end wall (52) facing the first core (22) with a circular disk-shaped or ring-cylindrical damping element (58, 58') made of an elastomeric plastic. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromagnet (6) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Anker (30, 30') durch das Elektromagnetfeld (EM2) des bestromten zweiten Elektromagneten (6) aus der ersten Schaltstellung gegen die Haltekraft (Fperm-1) des Permanentmagneten (8) und die Druckkraft (Fspring) des Hauptluftvolumens (V0) lösbar sowie in Richtung zu der zweiten Schaltstellung verschiebbar ist (Fmag-2 > Fperm-1 + Fspring).Solenoid valve according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the second electromagnet (6) is designed and arranged such that the armature (30, 30 ') by the electromagnetic field (EM2) of the energized second electromagnet (6) from the first switching position against the holding force (F perm- 1 ) of the permanent magnet (8) and the pressure force (F spring ) of the main air volume (V 0 ) is releasable and displaceable in the direction of the second switching position (F mag-2 > F perm-1 + F spring ). Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (8) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Anker (30, 30') durch das zweite Permanentmagnetfeld (PM2) des Permanentmagneten (8) gegen die Differenz aus der Druckkraft (Fvol) des Zusatzluftvolumens (V1) und der Druckkraft (Fspring) des Hauptluftvolumens (V0) stromlos in der zweiten Schaltstellung haltbar ist (Fperm-2 > Fvol - Fspring).Solenoid valve according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the permanent magnet (8) is designed and arranged in such a way that the armature (30, 30 ') is counteracted by the second permanent magnetic field (PM2) of the permanent magnet (8) against the difference from the pressure force (F vol ) of the additional air volume ( V 1 ) and the pressure force (F spring ) of the main air volume (V 0 ) can be maintained in the second switching position without current (F perm-2 > F vol - F spring ). Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromagnet (4) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Anker (30, 30') durch das Elektromagnetfeld (EM1) des bestromten ersten Elektromagneten (4) aus der zweiten Schaltstellung gegen die zweite Haltekraft (Fperm-2) des Permanentmagneten (8) sowie die Differenz aus der Druckkraft (Fspring) des Hauptluftvolumens (V0) und der Druckkraft (Fvol) des Zusatzluftvolumens (V1) lösbar sowie in Richtung zu der ersten Schaltstellung verschiebbar ist (Fmag-1 > Fperm-2 - (Fvol - Fspring)).Solenoid valve according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the first electromagnet (4) is designed and arranged in such a way that the armature (30, 30 ') by the electromagnetic field (EM1) of the energized first electromagnet (4) from the second switching position against the second holding force (F perm -2 ) of the permanent magnet (8) and the difference between the compressive force (F spring ) of the main air volume (V 0 ) and the compressive force (F vol ) of the additional air volume (V 1 ) can be released and moved in the direction of the first switching position (F mag -1 > F perm-2 - (F vol - F spring )). Magnetventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Stirnwand (32') des ersten Kerns (22) im Kontaktbereich mit dem Dämpfungselement (58) des Ankers (30) konvex gewölbt ist.Solenoid valve according to one of the Claims 3 to 6th , characterized in that the inner end wall (32 ') of the first core (22) is convexly curved in the contact area with the damping element (58) of the armature (30). Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30) auf der dem zweiten Kern (26) zugewandten Stirnwand (54) mit mehreren ringsegmentförmigen Dämpfungselementen (80) aus einem Elastomerkunststoff versehen ist, welche radial von dem Dichtungselement (56) des Ankers (30) und umfangsseitig voneinander beabstandet angeordnet sind.Solenoid valve according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the armature (30) is provided on the end wall (54) facing the second core (26) with several ring segment-shaped damping elements (80) made of an elastomeric plastic, which are radially separated from the sealing element (56) of the armature (30) and are arranged circumferentially spaced from one another. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30') mit einer zentralen Durchgangsbohrung (82) versehen ist, in die ein Drosselelement (84) eingesetzt ist, welches eine Drosselbohrung (86) aufweist.Solenoid valve according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the armature (30 ') is provided with a central through bore (82) into which a throttle element (84) is inserted, which has a throttle bore (86). Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (84) als eine Blechscheibe ausgebildet ist, welche in das Dämpfungselement (58') des Ankers (30') integriert ist, wobei die Drosselbohrung (86) durch Laserbohren erzeugt ist.Solenoid valve after Claim 9 , characterized in that the throttle element (84) is designed as a sheet metal disc which is integrated into the damping element (58 ') of the armature (30'), the throttle bore (86) being produced by laser drilling. Magnetventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Drosselbohrung (86) einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,2 mm aufweist, einschließlich der Bereichsgrenzen.Solenoid valve after Claim 9 or 10 , characterized in that the diameter of the throttle bore (86) has a diameter between 0.1 mm and 0.2 mm, including the range limits. Verfahren zur Steuerung eines bistabilen Magnetventils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umschaltung des Magnetventils (2, 2', 2") ein rampenförmiger Spannungsimpuls in die Magnetspule (10, 12) des schaltenden Elektromagneten (4, 6) eingesteuert wird.Method for controlling a bistable solenoid valve according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that to switch over the solenoid valve (2, 2 ', 2 "), a ramp-shaped voltage pulse is fed into the solenoid coil (10, 12) of the switching electromagnet (4, 6). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (TS) des Spannungsimpulses länger ist als die halbe Periode (TE / 2) der Eigenfrequenz des Fahrwerks des Fahrzeugs.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the duration (T S ) of the voltage pulse is longer than half the period (T E / 2) of the natural frequency of the chassis of the vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu Beginn einer Umschaltung des Magnetventils (2, 2', 2") eine die Haltekraft (Fperm-1, Fperm-2) des Permanentmagneten (8) kompensierende Gegenkraft (Fkomp) durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten (4, 6) erzeugt wird.Method according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that at least at the beginning of a switchover of the solenoid valve (2, 2 ', 2 "), a counterforce (F comp ) compensating for the holding force (F perm-1 , F perm-2 ) of the permanent magnet (8) by a corresponding current supply of the non-switching electromagnet (4, 6) is generated. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der in den kompensierenden Elektromagneten (4, 6) eingesteuerte Strom IK ein Viertel des in den schaltenden Elektromagneten (6, 4) eingesteuerten Stroms IS beträgt (IK ≈ ¼ IS).Procedure according to Claim 14 , characterized in that the current I K fed into the compensating electromagnet (4, 6) is a quarter of the current I S fed into the switching electromagnet (6, 4) (I K ≈ ¼ I S ). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende einer Umschaltung des Magnetventils (2) vor dem Erreichen der betreffenden Schaltstellung eine den Aufprall des Ankers (30) auf den zugeordneten Kern (26) dämpfende Bremskraft (Fbr) durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten (4) erzeugt wird.Method according to one of the Claims 12 to 15th , characterized in that towards the end of a switchover of the solenoid valve (2) before the relevant switching position is reached, a braking force (F br ) which dampens the impact of the armature (30) on the associated core (26) by a corresponding energization of the non-switching electromagnet ( 4) is generated. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Ankers (30) von dem betreffenden Kern (26) durch eine Auswertung einer durch die Bewegung des Ankers (30) in der Magnetspule (10) des nicht schaltenden Elektromagneten (4) induzierten Spannung (Uind) bestimmt wird, und dass die Bremskraft (Fbr) bei Erreichen eines vorgegebenen Abstands des Ankers (30) von dem betreffenden Kern (26) durch eine entsprechende Bestromung des nicht schaltenden Elektromagneten (4) eingeschaltet wird.Procedure according to Claim 16 , characterized in that the distance between the armature (30) and the relevant core (26) is determined by evaluating a voltage (U ind ) induced by the movement of the armature (30) in the magnet coil (10) of the non-switching electromagnet (4) is determined, and that the braking force (F br ) is switched on when a predetermined distance between the armature (30) and the relevant core (26) is reached by a corresponding energization of the non-switching electromagnet (4). Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Ankers (30) von dem betreffenden Kern (26) mittels einer Integrationsschaltung (88) eines Operationsverstärkers (90) bestimmt wird, an deren Eingang die induzierte Spannung (Uind) angelegt und an deren Ausgang eine stellwegproportionale Spannung (Ucut) abgegriffen wird.Procedure according to Claim 17 , characterized in that the distance of the armature (30) from the relevant core (26) is determined by means of an integration circuit (88) of an operational amplifier (90), to whose input the induced voltage (U ind ) is applied and to whose output a travel proportional Voltage (U cut ) is tapped. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung des Magnetventils (2, 2', 2") aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung dann durchgeführt wird, wenn die Differenz aus der Druckkraft (Fvol) des Zusatzluftvolumens (V1) und der Druckkraft (Fspring) des Hauptluftvolumens (V0) gerade positiv ist (Fvol - Fspring > 0).Method according to one of the Claims 1 to 18th , characterized in that the solenoid valve (2, 2 ', 2 ") is switched from the second switching position to the first switching position when the difference between the pressure force (F vol ) of the additional air volume (V 1 ) and the pressure force ( F spring ) of the main air volume (V 0 ) is just positive (F vol - F spring > 0). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung des Magnetventils (2, 2', 2") aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung dann durchgeführt wird, wenn die Differenz aus der Druckkraft (Fvol) des Zusatzluftvolumens (V1) und der Druckkraft (Fspring) des Hauptluftvolumens (V0) gerade negativ geworden ist (Fvol - Fspring < 0).Method according to one of the Claims 1 to 19th , characterized in that the switching of the solenoid valve (2, 2 ', 2 ") from the first switching position to the second switching position is carried out when the difference between the pressure force (F vol ) of the additional air volume (V 1 ) and the pressure force ( F spring ) of the main air volume (V 0 ) has just become negative (F vol - F spring <0). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft (Fperm-1, Fperm-2) der Permanentmagnete (8) in den Magnetventilen (2, 2', 2") zumindest einiger Luftfedern (62) eines Fahrzeugs bedarfsweise durch eine entsprechende Bestromung der dem jeweiligen Anker (30, 30') benachbarten Elektromagnete (4, 6) unterstützt wird.Method according to one of the Claims 1 to 20th , characterized in that the holding force (F perm-1 , F perm-2 ) of the permanent magnets (8) in the solenoid valves (2, 2 ', 2 ") of at least some air springs (62) of a vehicle, if necessary, by a corresponding energization of the respective armature (30, 30 ') adjacent electromagnets (4, 6) is supported. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft (Fperm-2) der Permanentmagnete (8) in der zweiten Schaltstellung der Anker (30, 30') bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs an den Magnetventilen (2, 2', 2") der kurveninneren Luftfedern (62) durch eine entsprechende Bestromung der benachbarten Elektromagnete (4, 6) unterstützt wird.Procedure according to Claim 21 , characterized in that the holding force (F perm-2 ) of the permanent magnets (8) in the second switching position of the armature (30, 30 ') when the vehicle is cornering at the solenoid valves (2, 2', 2 ") of the air springs on the inside of the curve ( 62) is supported by a corresponding energization of the neighboring electromagnets (4, 6). Verfahren nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft (Fperm-1, Fperm-2) der Permanentmagnete (8) unabhängig von der Schaltstellung der Anker (30, 30') beim Befahren einer schlechten Wegstrecke an den Magnetventilen (2, 2', 2") aller Luftfedern (62) durch eine entsprechende Bestromung der benachbarten Elektromagnete (4, 6) unterstützt wird.Procedure according to Claim 21 and 22nd , characterized in that the holding force (F perm-1 , F perm-2 ) of the permanent magnets (8) regardless of the switching position of the armature (30, 30 ') when traveling a poor distance at the solenoid valves (2, 2', 2 ") of all air springs (62) is supported by a corresponding energization of the adjacent electromagnets (4, 6).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115217896A (en) * 2021-10-01 2022-10-21 北京京西重工有限公司 Solenoid assembly and suspension system
WO2023019492A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 浙江大学 Bistable solenoid valve

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405915A1 (en) * 1994-02-24 1995-08-31 Bosch Gmbh Robert Solenoid valve with tie piece as circular cylinder between pole core and valve seating
DE19805455A1 (en) * 1997-02-28 1998-09-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Electromagnetic actuator with electromagnet
DE10025749C1 (en) * 2000-05-24 2001-10-31 Continental Ag Valve used in vehicle pneumatic springs, comprises a star-shaped nozzle having a valve seat and concentric arms having a specified length and width
DE102011078104A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Rausch & Pausch Gmbh Electromagnetic operated seat valve of valve arrangement used in pneumatic spring system of motor car, has permanent magnet that is held in closed position by magnetic forces, even when sealing element is set without energizing coil
DE102013212978A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Air suspension module
DE102007050187B4 (en) * 2007-10-04 2015-06-25 Daimler Ag Gas spring system with multi-chamber gas springs
DE102011078102B4 (en) * 2011-06-27 2015-12-24 Rausch & Pausch Gmbh Electromagnetically actuated seat valve
DE202016103773U1 (en) * 2015-08-27 2016-07-27 Bitron Industrie España, S.A. A bistable electromagnet equipped with a sound-damping system and a magnetic compensator
DE102015005369A1 (en) * 2015-04-25 2016-10-27 Wabco Gmbh Bistable solenoid valve for a fluid system, solenoid valve assembly and method of switching the solenoid valve
DE102018200848A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-25 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic switching valve

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405915A1 (en) * 1994-02-24 1995-08-31 Bosch Gmbh Robert Solenoid valve with tie piece as circular cylinder between pole core and valve seating
DE19805455A1 (en) * 1997-02-28 1998-09-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Electromagnetic actuator with electromagnet
DE10025749C1 (en) * 2000-05-24 2001-10-31 Continental Ag Valve used in vehicle pneumatic springs, comprises a star-shaped nozzle having a valve seat and concentric arms having a specified length and width
DE102007050187B4 (en) * 2007-10-04 2015-06-25 Daimler Ag Gas spring system with multi-chamber gas springs
DE102011078104A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-27 Rausch & Pausch Gmbh Electromagnetic operated seat valve of valve arrangement used in pneumatic spring system of motor car, has permanent magnet that is held in closed position by magnetic forces, even when sealing element is set without energizing coil
DE102011078102B4 (en) * 2011-06-27 2015-12-24 Rausch & Pausch Gmbh Electromagnetically actuated seat valve
DE102013212978A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Air suspension module
DE102015005369A1 (en) * 2015-04-25 2016-10-27 Wabco Gmbh Bistable solenoid valve for a fluid system, solenoid valve assembly and method of switching the solenoid valve
DE202016103773U1 (en) * 2015-08-27 2016-07-27 Bitron Industrie España, S.A. A bistable electromagnet equipped with a sound-damping system and a magnetic compensator
DE102018200848A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-25 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic switching valve

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023019492A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 浙江大学 Bistable solenoid valve
CN115217896A (en) * 2021-10-01 2022-10-21 北京京西重工有限公司 Solenoid assembly and suspension system
CN115217896B (en) * 2021-10-01 2024-05-07 北京京西重工有限公司 Solenoid assembly and suspension system

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