DE102021129998A1

DE102021129998A1 - Electromagnetic actuator, electropneumatic valve device and brake valve device

Info

Publication number: DE102021129998A1
Application number: DE102021129998.5A
Authority: DE
Inventors: Pontus Fyhr; Kristoffer Nilsson; Edo Frederik Drenth
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2022-05-25
Also published as: DE202020106669U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator (1) für eine elektropneumatische Ventileinrichtung. Der Aktuator (1) verfügt über eine Spule (4), ein Joch (2) und einen Anker (3). Erfindungsgemäß weisen das Joch (2) und der Anker (3) jeweils eine Magnetflussfläche (10, 11) auf, deren Abstand (12) in einer Haltestellung (5) minimal ist.The invention relates to an electromagnetic actuator (1) for an electropneumatic valve device. The actuator (1) has a coil (4), a yoke (2) and an armature (3). According to the invention, the yoke (2) and the armature (3) each have a magnetic flux surface (10, 11) whose distance (12) is minimal in a holding position (5).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, der Einsatz findet für eine elektropneumatische Ventileinrichtung. Hierbei können der Aktuator und ein pneumatischer Ventilteil, insbesondere ein Sitzventil oder ein Schieberventil, in der elektropneumatischen Ventileinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein oder aneinander angeflanscht sein oder anderweitig eine gemeinsame Baueinheit bilden. Möglich ist aber auch, dass der elektromagnetische Aktuator über einen Stößel ein extern von dem Aktuator angeordnetes Ventilteil betätigt.The invention relates to an actuator that is used for an electropneumatic valve device. The actuator and a pneumatic valve part, in particular a seat valve or a slide valve, can be arranged in a common housing in the electropneumatic valve device or be flanged to one another or otherwise form a common structural unit. However, it is also possible for the electromagnetic actuator to actuate a valve part arranged externally from the actuator via a tappet.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektropneumatische Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft auch eine Bremsen-Ventileinrichtung, mittels welcher in einer Federspeicherbremse oder einer Betriebsbremse (u. U. auch in einem Kombi-Bremszylinder) der beaufschlagende Druck erhöht, verringert oder gehalten werden kann.Furthermore, the invention relates to an electropneumatic valve device. The invention also relates to a brake valve device, by means of which the applied pressure can be increased, reduced or maintained in a spring-loaded brake or a service brake (possibly also in a combination brake cylinder).

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Aktuator, eine elektropneumatische Ventileinrichtung und eine Bremsen-Ventileinrichtung vorzuschlagen, die hinsichtlich der elektrischen Betätigungscharakteristik und/oder der Leistungsaufnahme im Betrieb derselben verbessert sind.The invention is based on the object of proposing an electromagnetic actuator, an electropneumatic valve device and a brake valve device which are improved with regard to the electrical actuation characteristics and/or the power consumption during operation of the same.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.The object of the invention is achieved according to the invention with the features of the independent patent claims. Further preferred configurations according to the invention can be found in the dependent patent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Der erfindungsgemäße elektromagnetische Aktuator verfügt über ein Joch und einen Anker sowie eine Spule. Mittels der Spule ist in Abhängigkeit von einer (gesteuerten oder geregelten) Beaufschlagung mit einem Strom ein Magnetfeld durch das Joch und den Anker herbeiführbar, mittels dessen eine auf den Anker wirkende Kraft und eine Bewegung des Ankers entsprechend den Anforderungen herbeigeführt werden kann. Erfindungsgemäß verfügen das Joch und der Anker jeweils über (mindestens) eine Magnetflussfläche. Der Aktuator verfügt (neben mindestens einer weiteren Betriebsstellung) über eine Haltestellung. In den unterschiedlichen Betriebsstellungen und für die unterschiedlichen Stellwege zwischen den Betriebsstellungen verändert sich erfindungsgemäß der Abstand der Magnetflussflächen, wobei der Abstand in der Haltestellung minimal ist. Möglich ist, dass der Abstand in der Haltestellung Null ist, so dass das Joch und der Anker mit den Magnetflussflächen unmittelbar aneinander anliegen. Dies führt zu einer Verstärkung des magnetischen Flusses, was zur Folge hat, dass in der Haltestellung besonders große Halterkräfte mittels des Aktuators erzeugt werden können oder mit einer verringerten elektrischen Beaufschlagung die erforderlichen Haltekräfte erzeugt werden können, um den Aktuator in der Haltestellung zu halten. Möglich ist aber auch, dass der minimale Abstand in der Haltestellung im Bereich von 10 bis 200 µm, 100 µm bis 1 mm oder 200 µm bis 2 mm liegt, um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen.The electromagnetic actuator according to the invention has a yoke and an armature as well as a coil. Depending on a (controlled or regulated) application of a current, the coil can be used to bring about a magnetic field through the yoke and the armature, by means of which a force acting on the armature and a movement of the armature can be brought about according to the requirements. According to the invention, the yoke and the armature each have (at least) one magnetic flux surface. The actuator has (in addition to at least one other operating position) a holding position. In the different operating positions and for the different adjustment paths between the operating positions, the distance between the magnetic flux surfaces changes according to the invention, the distance in the holding position being minimal. It is possible that the distance in the holding position is zero, so that the yoke and the armature lie directly against one another with the magnetic flux surfaces. This leads to an increase in the magnetic flux, with the result that particularly large holding forces can be generated by means of the actuator in the holding position, or the required holding forces can be generated with reduced electrical loading in order to hold the actuator in the holding position. However, it is also possible for the minimum distance in the holding position to be in the range of 10 to 200 μm, 100 μm to 1 mm or 200 μm to 2 mm, just to name a few examples that do not restrict the invention.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnetflussflächen parallel zueinander orientiert. Dies hat zur Folge, dass die Magnetflussflächen in der Haltestellung nicht lediglich lokal einen minimalen Abstand aufweisen, sondern dieses über die gesamten parallelen Magnetflussflächen gewährleistet ist, was zu einer weiteren Verbesserung des Magnetflusses insbesondere in der Haltestellung führen kann.In a further embodiment of the invention, the magnetic flux surfaces are oriented parallel to one another. As a result, the magnetic flux surfaces in the holding position not only have a minimal distance locally, but this is ensured over the entire parallel magnetic flux surfaces, which can lead to a further improvement in the magnetic flux, particularly in the holding position.

Die Ausrichtung der Magnetflussflächen relativ zu dem Joch, dem Anker und einer Betätigungsachse des Aktuators, die vorzugsweise der Bewegungsrichtung des Ankers entspricht, kann im Rahmen der Erfindung beliebig sein. So können beispielsweise die Magnetflussflächen vertikal zu der Betätigungsachse orientiert sein. Für einen Vorschlag der Erfindung wird der Anker zwischen den Betriebsstellungen entlang einer Betätigungsachse betätigt, wobei dann die Magnetflussflächen unter einem spitzen Winkel gegenüber der Betätigungsachse orientiert sind. Diese Orientierung der Magnetflussflächen kann beispielsweise vorteilhaft hinsichtlich der geometrischen Gestaltung des Aktuators und der Bauelemente desselben sein. Des Weiteren kann sich über die Anordnung der Magnetflussflächen unter einem spitzen Winkel gegenüber der Betätigungsachse eine verbesserte Krafterzeugung im Bereich der Magnetflussflächen und/oder die Ausbildung eines verbesserten Magnetflusses ergeben, wobei dann beispielsweise der spitze Winkel der Magnetflussflächen gegenüber der Betätigungsachse so gewählt wird, dass der magnetische Fluss durch den Joch und den Anker möglichst kurz gestaltet ist.The orientation of the magnetic flux surfaces relative to the yoke, the armature and an actuation axis of the actuator, which preferably corresponds to the direction of movement of the armature, can be arbitrary within the scope of the invention. For example, the magnetic flux surfaces can be oriented vertically to the actuation axis. For a proposal of the invention, the armature is actuated between the operating positions along an actuation axis, the magnetic flux surfaces then being oriented at an acute angle with respect to the actuation axis. This orientation of the magnetic flux surfaces can be advantageous, for example, with regard to the geometric design of the actuator and the components of the same. Furthermore, arranging the magnetic flux surfaces at an acute angle relative to the actuation axis can result in improved force generation in the area of the magnetic flux surfaces and/or the formation of an improved magnetic flux, in which case, for example, the acute angle of the magnetic flux surfaces relative to the actuation axis is selected such that the magnetic flux through the yoke and the armature is designed as short as possible.

Für einen Vorschlag der Erfindung sind die Magnetflussflächen als ebene Schrägflächen ausgebildet. Hierbei können an dem Anker und dem Joch jeweils mehrere Paare von Schrägflächen angeordnet sein, die dann auf gegenüberliegenden Seiten hinsichtlich der Betätigungsachse angeordnet sein können oder beliebig in Umfangsrichtung um die Betätigungsachse verteilt angeordnet sein können. Für einen anderen Vorschlag sind die Magnetflussflächen als Konusflächen ausgebildet, wobei sich diese Konusflächen um die Betätigungsachse und/oder eine Längsachse des Ankers herum erstrecken können.For one proposal of the invention, the magnetic flux surfaces are designed as flat inclined surfaces. In this case, several pairs of inclined surfaces can be arranged on the armature and the yoke, which can then be arranged on opposite sides with respect to the actuating axis or in any circumferential direction around the Actuating axis can be distributed. For another proposal, the magnetic flux surfaces are designed as conical surfaces, it being possible for these conical surfaces to extend around the actuation axis and/or a longitudinal axis of the armature.

Durchaus möglich ist im Rahmen der Erfindung, dass in dem Aktuator lediglich der Magnetfluss wirkt, der entsprechend der elektrischen Beaufschlagung durch die Spule erzeugt wird. Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist allerdings zusätzlich (mindestens) ein Permanentmagnet vorhanden. Mittels dieses Permanentmagneten kann ein Magnetfluss in dem Anker und in dem Joch erzeugt werden, der grundsätzlich konstant ist, aber auch von der Relativstellung zwischen dem Joch und dem Anker abhängig sein kann. Dieser Magnetfluss infolge des Permanentmagneten ist dann überlagert mit dem Magnetfluss, der durch die elektrische Beaufschlagung der Spule erzeugt wird. Die von dem Permanentmagneten erzeugte Richtung des Magnetfeldes und damit die Richtung der von dem Permanentmagneten auf den Anker ausgeübten Kraft kann hierbei beliebig sein. Vorzugsweise ist das Magnetfeld des Permanentmagneten aber so orientiert, dass dieser in der Haltestellung ein Grundniveau der Haltekraft bereitstellt, die den Anker in der Haltestellung hält.It is entirely possible within the scope of the invention for only the magnetic flux that is generated in accordance with the electrical loading by the coil to act in the actuator. For a further proposal of the invention, however, (at least) one permanent magnet is additionally present. By means of this permanent magnet, a magnetic flux can be generated in the armature and in the yoke, which is basically constant, but can also depend on the relative position between the yoke and the armature. This magnetic flux due to the permanent magnet is then superimposed with the magnetic flux that is generated by the electrical loading of the coil. The direction of the magnetic field generated by the permanent magnet and thus the direction of the force exerted by the permanent magnet on the armature can be arbitrary. However, the magnetic field of the permanent magnet is preferably oriented in such a way that it provides a basic level of the holding force in the holding position, which holds the armature in the holding position.

Möglich ist für einen ersten Vorschlag, dass (mindestens) ein Permanentmagnet fest mit einem Ankerkörper des Ankers verbunden ist. Dies erfolgt vorzugsweise in einem Axialbereich des Ankerkörpers, der (insbesondere axial) innerhalb des Jochs angeordnet ist. Möglich ist, dass der Permanentmagnet in den Ankerkörper integriert ist, beispielsweise in eine radiale oder axiale Ausnehmung des Ankerköpers. Hierbei kann der Permanentmagnet eine beliebige äußere Geometrie aufweisen, beispielsweise eine Zylinderform, eine Quaderform u. ä. Möglich ist auch, dass mindestens ein Permanentmagnet an eine Außenfläche des Ankerkörpers angesetzt ist, beispielsweise an eine zylindrische Mantelfläche des Ankerkörpers, an eine axiale Stirnfläche einer u. U. in Umfangsrichtung umlaufenden Schulter des Ankerkörpers oder eine Außenfläche eines Absatzes des Ankerkörpers. Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aktuators ist der Permanentmagnet ringförmig ausgebildet. Der Ankerkörper kann sich in diesem Fall durch den ringförmigen Permanentmagneten erstrecken. Der ringförmige Permanentmagnet ist in diesem Fall fest mit dem Ankerkörper verbunden. Der Permanentmagnet kann dabei an einer Mantelfläche des Ankerkörpers angeordnet sein oder in eine ringförmige Nut oder im Bereich eines Absatzes des Ankerkörpers angeordnet sein.It is possible for a first proposal that (at least) one permanent magnet is firmly connected to an armature body of the armature. This preferably takes place in an axial area of the armature body, which is arranged (in particular axially) within the yoke. It is possible for the permanent magnet to be integrated into the armature body, for example in a radial or axial recess in the armature body. The permanent magnet can have any external geometry, for example a cylinder shape, a cuboid shape, etc. It is also possible for at least one permanent magnet to be attached to an outer surface of the armature body, for example to a cylindrical lateral surface of the armature body, to an axial end face of a u U. circumferential shoulder of the anchor body or an outer surface of a shoulder of the anchor body. For an embodiment of the actuator according to the invention, the permanent magnet is ring-shaped. In this case, the armature body can extend through the annular permanent magnet. In this case, the ring-shaped permanent magnet is firmly connected to the anchor body. The permanent magnet can be arranged on a lateral surface of the armature body or in an annular groove or in the area of a shoulder of the armature body.

Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass (mindestens) ein Permanentmagnet vorhanden ist, der fest mit dem Jochkörper des Jochs verbunden ist. Für die Ausgestaltung des Permanentmagneten und deren Anordnung, Integration und Befestigung hinsichtlich des Jochkörpers des Jochs gilt grundsätzlich das zu dem mit dem Ankerkörper verbundenen Permanentmagneten Gesagte entsprechend.It is alternatively or cumulatively possible that (at least) one permanent magnet is present, which is firmly connected to the yoke body of the yoke. For the configuration of the permanent magnet and its arrangement, integration and attachment with respect to the yoke body of the yoke, what was said about the permanent magnet connected to the armature body applies accordingly.

Im Rahmen der Erfindung kann der Abstand der Magnetflussflächen in der Haltestellung einstellbar sein auf einen vorbestimmten Abstand oder einen vorbestimmten Toleranzbereich des Abstandes. Diese Einstellung kann für die Herbeiführung einer vorbestimmten Charakteristik relevant sein, deren Einhaltung beispielsweise für die Steuer- oder Regelcharakteristik des Aktuators von Bedeutung ist. Die Einstellung des Abstandes der Magnetflussflächen in der Haltestellung kann im Rahmen der Erfindung auf vielfältige Weisen erfolgen, von denen im Folgenden lediglich einige beispielhaft genannt werden:

- Möglich ist, dass ein Ventilelement der Ventileinheit und der Anker mit einem Einstell-Freiheitsgrad miteinander gekoppelt sind, über den dann der Abstand der Magnetflussflächen in der Haltestellung einstellbar ist.
- Möglich ist auch, dass die Magnetflussflächen von Magnetflusskörpern ausgebildet werden, die dann an dem Ankerkörper bzw. dem Jochkörper gehalten sind. Die Einstellung des Abstandes der Magnetflussflächen in der Haltestellung kann dann dadurch erfolgen, dass die Relativstellung eines Magnetflusskörpers gegenüber dem Ankerkörper oder dem Jochkörper verändert wird.
- Die Einstellbarkeit kann stufenlos sein oder in Stufen erfolgen.
- Die Einstellung kann beispielsweise je nach Schraubwinkel einer Schraubverbindung erfolgen, entlang eines Langloches erfolgen, mittels einer Klemmstellung oder Verriegelungsstellung erfolgen, durch Zwischenordnung von einer unterschiedlichen Zahl oder Abmessung von Passkörpern erfolgen u. ä.

Within the scope of the invention, the distance between the magnetic flux surfaces in the holding position can be adjustable to a predetermined distance or a predetermined tolerance range of the distance. This setting can be relevant for bringing about a predetermined characteristic, compliance with which is important, for example, for the control or regulation characteristic of the actuator. The distance between the magnetic flux surfaces in the holding position can be adjusted in a variety of ways within the scope of the invention, of which only a few are mentioned below by way of example:

It is possible that a valve element of the valve unit and the armature are coupled to one another with an adjustment degree of freedom, via which the distance between the magnetic flux surfaces in the holding position can then be adjusted.
It is also possible for the magnetic flux surfaces to be formed by magnetic flux bodies, which are then held on the anchor body or the yoke body. The distance between the magnetic flux surfaces in the holding position can then be adjusted by changing the position of a magnetic flux body relative to the anchor body or the yoke body.
- The adjustability can be continuous or in stages.
The adjustment can be made, for example, depending on the screw angle of a screw connection, along an elongated hole, by means of a clamped position or locking position, by the interposition of a different number or dimensions of fitting bodies, and the like.

Für eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird eine elektropneumatische Ventileinrichtung vorgeschlagen, in der ein Aktuator zur Betätigung der Ventileinheit, insbesondere eines Schieberventils oder eines Sitzventils, Einsatz findet. Wie eingangs erläutert kann die elektropneumatische Ventileinrichtung ein gemeinsames Gehäuse mit dem Aktuator und der Ventileinheit aufweisen, der Aktuator kann in der Ventileinrichtung an die Ventileinheit angeflanscht sein oder der Aktuator und die Ventileinheit sind grundsätzlich separat und beabstandet voneinander angeordnet, wobei dann aber die Betätigung der Ventileinheit mittels eines von dem Aktuator betätigten Stößels oder einer anderen Antriebverbindung erfolgt.For a further solution to the object on which the invention is based, an electropneumatic valve device is proposed, in which an actuator for actuating the valve unit, in particular a slide valve or a seat valve, is used. As explained at the beginning, the electropneumatic valve device can have a common housing with the actuator and the valve unit, the actuator can be flanged to the valve unit in the valve device, or the actuator and the valve unit are basically arranged separately and at a distance from one another, but in this case the actuation of the valve unit by means of a ram actuated by the actuator or another drive connection.

Grundsätzlich kann die Ventileinrichtung eine beliebige Zahl von Betriebsstellungen und Anschlüssen aufweisen. Für einen Vorschlag der Erfindung weist die Ventileinrichtung (genau oder mindestens) zwei Betriebsstellungen und zwei Anschlüsse auf. In diesem Fall kann eine Betriebsstellung eine Durchlassstellung sein, in der die beiden Anschlüsse miteinander verbunden sind. Hingegen weist die Ventileinrichtung eine andere Betriebsstellung auf, die eine Sperrstellung ist. In der Sperrstellung sind die beiden Anschlüsse gegeneinander abgesperrt.In principle, the valve device can have any number of operating positions and connections. For a proposal of the invention, the valve device has (precisely or at least) two operating positions and two ports. In this case, an operating position can be an open position in which the two connections are connected to one another. On the other hand, the valve device has a different operating position, which is a blocking position. In the locked position, the two connections are locked against each other.

Grundsätzlich möglich ist, dass die Ventileinrichtung „bistabil“ oder „multistabil“ ist, indem eine Betriebsstellungen auch ohne elektrische Beaufschlagung der Spule stabil ist und in der Haltestellung die erforderliche Haltekraft mittels der Bestromung der Spule erzeugt werden kann. Vorzugsweise ist aber in der Ventileinrichtung eine Feder vorhanden, die den Anker von der Haltestellung weg beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass bei einer Beseitigung der Bestromung der Spule zur Sicherung der Haltestellung die Feder zumindest einen Beitrag dafür leistet, den Anker aus der Haltestellung in Richtung einer anderen Betriebsstellung weg zu beaufschlagen und/oder den Anker in der anderen Betriebsstellung zu halten, wenn diese herbeigeführt ist. Mittels der Feder kann somit (zusätzlich zu dem durch die Spule erzeugten magnetischen Fluss und einem etwaigen Permanentmagneten) eine Beeinflussung der Kraftverhältnisse an dem Aktuator oder der Ventileinrichtung erfolgen. Hierbei kann die Feder mit einer gewünschten linearen oder nichtlinearen Federkennlinie ausgestattet werden, um eine gewünschte Beeinflussung der Charakteristik herbeizuführen. Möglich ist dabei, dass die Feder vorgespannt oder nicht vorgespannt ist.In principle, it is possible for the valve device to be "bistable" or "multistable" in that an operating position is stable even without electrical loading of the coil and the required holding force can be generated in the holding position by energizing the coil. However, a spring is preferably present in the valve device, which biases the armature away from the holding position. As a result, when the coil is no longer energized to secure the holding position, the spring makes at least a contribution to moving the armature away from the holding position in the direction of another operating position and/or to holding the armature in the other operating position, when this is brought about. The force ratios on the actuator or the valve device can thus be influenced by means of the spring (in addition to the magnetic flux generated by the coil and any permanent magnet). In this case, the spring can be equipped with a desired linear or non-linear spring characteristic in order to bring about a desired influencing of the characteristic. It is possible that the spring is prestressed or not prestressed.

Eine Integration der Feder in die Ventileinrichtung kann auf beliebige Weise erfolgen. So kann beispielsweise die Feder in den Aktuator selbst integriert sein und unmittelbar auf den Anker wirken. Hierbei kann auch ein Federfußpunkt an dem Anker abgestützt sein, während ein anderer Federfußpunkt an dem Joch abgestützt ist. Möglich ist aber auch, dass die Feder außerhalb des Joches angeordnet ist und auf einen sich aus dem Joch heraus erstreckenden Bereich des Ankers einwirkt oder auf einen von dem Anker bewegten Stößel einwirkt. Schließlich ist auch möglich, dass die Feder unmittelbar auf die Ventilelemente (wie einen Ventilschieber oder einen Ventilteller eines Sitzventils) des Ventilteils einwirkt und die Kraft der Feder dann mittels der zwischengeschalteten mechanischen Kopplungselemente auf den Anker einwirkt.The spring can be integrated into the valve device in any desired manner. For example, the spring can be integrated into the actuator itself and act directly on the armature. A spring foot point can also be supported on the armature, while another spring foot point is supported on the yoke. However, it is also possible for the spring to be arranged outside of the yoke and to act on a region of the armature that extends out of the yoke or to act on a plunger moved by the armature. Finally, it is also possible that the spring acts directly on the valve elements (such as a valve slide or a valve disk of a seat valve) of the valve part and the force of the spring then acts on the armature by means of the interposed mechanical coupling elements.

Eine elektrische Leistungsversorgung und eine Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung der elektrischen Beaufschlagung der Spule kann außerhalb der Ventileinrichtung angeordnet sein und über geeignete Anschlüsse mit der Ventileinrichtung kommunizieren oder in die Ventileinrichtung integriert sein. Im letztgenannten Fall kann die Leistungsversorgung und/oder die Steuereinheit im Bereich des Aktuators oder der Ventileinheit angeordnet sein, in ein gemeinsames Gehäuse oder ein Gehäuse des Aktuators oder der Ventileinheit integriert sein oder an dieses angeflanscht sein. Für einen Vorschlag der Erfindung weist die Ventileinrichtung eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit weist Steuerlogik auf. Die Steuerlogik führt zu einer Beaufschlagung der Spule zur Herbeiführung der Haltestellung mit einem ersten Strom. Hierbei kann der erste Strom konstant sein oder je nach Abstand von der Haltestellung veränderlich sein. Hingegen sorgt die Steuerlogik der Steuereinheit für eine Beaufschlagung der Spule mit einem zweiten Strom, wenn die Haltestellung erreicht worden ist oder für eine vorbestimmte Zeitspanne die Haltestellung eingenommen ist. Für diesen Vorschlag der Erfindung ist der zweite Strom kleiner als der erste Strom. Mittels der Steuerlogik der Steuereinheit kann somit gewährleistet werden, dass infolge der erfindungsgemäßen Minimierung des Abstandes der Magnetflussflächen in der Haltestellung ein verringerter Haltestrom der Spule erforderlich ist.An electrical power supply and a control unit for controlling or regulating the electrical loading of the coil can be arranged outside the valve device and communicate with the valve device via suitable connections or be integrated into the valve device. In the latter case, the power supply and/or the control unit can be arranged in the area of the actuator or the valve unit, integrated into a common housing or a housing of the actuator or the valve unit, or flanged onto it. For one proposal of the invention, the valve device has a control unit. The control unit has control logic. The control logic causes a first current to be applied to the coil to bring about the holding position. In this case, the first current can be constant or variable depending on the distance from the holding position. On the other hand, the control logic of the control unit ensures that a second current is applied to the coil when the holding position has been reached or the holding position has been assumed for a predetermined period of time. For this proposal of the invention, the second current is smaller than the first current. The control logic of the control unit can thus ensure that a reduced holding current of the coil is required as a result of the minimization according to the invention of the distance between the magnetic flux surfaces in the holding position.

Für die Ermittlung, dass die Haltestellung erreicht ist, gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglichkeiten. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann die Ermittlung des Erreichens der Haltestellung aus der elektrischen Beaufschlagung der Spule erfolgen. So verändert sich der Magnetfluss mit dem Erreichen der Haltestellung, was wiederum zu einer Veränderung der Charakteristik der elektrischen Beaufschlagung der Spule führt. Möglich ist, dass dabei das Erreichen der Haltestellung unmittelbar aus der elektrischen Beaufschlagung der Spule, die zur Beeinflussung der Bewegung des Ankers und/oder zu der Vorgabe der auf den Anker wirkenden Kraft dient, ermittelt wird. Möglich ist aber auch, dass dem elektrischen Beaufschlagungssignal der Spule zur Beeinflussung der Stellung des Ankers und/oder der mittels des Aktuators erzeugten Kraft ein Signal überlagert wird, beispielsweise eine oszillierende elektrische Beaufschlagung, aus welcher dann die Stellung des Ankers und damit das Erreichen der Haltestellung ermittelt werden kann. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass das Erreichen der Haltestellung aus einem Wegsignal des Ankers oder eines mit dem Anker gekoppelten Bauelements (insbesondere eines Stößels oder eines Ventilelements wie ein Ventilteller oder ein Ventilschieber) ermittelt wird. Schließlich ist auch eine mittelbare Detektierung des Erreichens der Haltestellung möglich, indem ein Druck an einem der Anschlüsse der Ventileinrichtung ausgewertet wird. Korreliert beispielsweise die Haltestellung mit einer Entlüftung eines Anschlusses, kann anhand des Druckabfalls an diesem Anschluss detektiert werden, dass die Haltestellung erreicht worden ist. Handelt es sich andererseits bei der Haltestellung um eine Belüftungsstellung, kann das Erreichen der Haltestellung anhand eines Druckanstiegs an dem Anschluss erkannt werden. Hierbei kann der Druck unmittelbar an dem Anschluss oder an einem beliebigen Bauelement oder einer Leitung stromabwärts des Anschlusses ermittelt werden. Möglich ist, dass ein so erfasstes Drucksignal dann über einen elektrischen Eingangsanschluss der Ventileinrichtung zugeführt wird.Within the scope of the invention, there are many possibilities for determining that the holding position has been reached. In order to name just a few examples that do not limit the invention, the determination that the holding position has been reached can take place from the electrical loading of the coil. The magnetic flux changes when the holding position is reached, which in turn leads to a change in the characteristics of the electrical loading of the coil. It is possible that the reaching of the holding position is determined directly from the electrical loading of the coil, which is used to influence the movement of the armature and/or to specify the force acting on the armature. However, it is also possible that a signal is superimposed on the electrical application signal of the coil to influence the position of the armature and/or the force generated by means of the actuator, for example an oscillating electrical application, from which the position of the armature and thus the reaching of the holding position can be determined. Alternatively or cumulatively, it is possible for the reaching of the holding position to be determined from a displacement signal from the armature or from a component coupled to the armature (in particular a tappet or a valve element such as a valve disk or a valve slide). Finally, it is also possible to indirectly detect when the holding position has been reached by evaluating a pressure at one of the connections of the valve device. If, for example, the holding position correlates with a venting of a connection, it can be determined on the basis of the pressure drop at this connection be detected that the holding position has been reached. On the other hand, if the holding position is a venting position, reaching the holding position can be recognized by a pressure increase at the connection. In this case, the pressure can be determined directly at the connection or at any component or a line downstream of the connection. It is possible that a pressure signal detected in this way is then supplied to the valve device via an electrical input connection.

Grundsätzlich kann der Aktuator und die Ventileinrichtung Einsatz finden für einen beliebigen Einsatzzweck. Vorzugsweise findet aber die Ventileinrichtung Einsatz für eine Bremsen-Ventileinrichtung für die Steuerung der pneumatischen Beaufschlagung einer Federspeicherbremse oder einer Betriebsbremse eines Nutzfahrzeugs. Eine derartige Bremsen-Ventileinrichtung verfügt einerseits über ein Entlüftungsventil und andererseits über ein Belüftungsventil, wobei das Belüftungsventil und das Entlüftungsventil jeweils als Ventileinrichtung, wie diese zuvor beschrieben worden ist, ausgebildet sind.In principle, the actuator and the valve device can be used for any purpose. However, the valve device is preferably used for a brake valve device for controlling the pneumatic application of a spring-loaded brake or a service brake of a commercial vehicle. Such a brake valve device has on the one hand a ventilation valve and on the other hand a ventilation valve, the ventilation valve and the ventilation valve each being designed as a valve device as has been described above.

Das Belüftungsventil verfügt über einen Belüftungsventil-Versorgungsanschluss, der mit einer Quelle für Druckluft wie ein Kompressor oder ein Vorratsbehälter (unmittelbar oder mittelbar) verbunden ist, sowie einen Belüftungsventil-Bremsanschluss, der (unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines ABS-Ventils) mit einer Betriebsbremskammer oder Federspeicherbremskammer einer Bremse des Nutzfahrzeugs verbunden ist. In einer Belüftungsventil-Belüftungsstellung verbindet das Belüftungsventil den Belüftungsventil-Vorratsanschluss mit dem Belüftungsventil-Bremsanschluss, womit eine Druckbeaufschlagung der Federspeicherkammer oder Betriebsbremskammer erfolgt. Hingegen sperrt das Belüftungsventil in einer Belüftungsventil-Sperrstellung den Belüftungsventil-Versorgungsanschuss gegenüber dem Belüftungsventil-Bremsanschluss ab.The breather valve has a breather valve supply port which is connected (directly or indirectly) to a source of compressed air such as a compressor or reservoir, and a breather valve brake port which is (directly or indirectly, e.g. with the interposition of an ABS valve) connected to a service brake chamber or spring brake chamber of a brake of the commercial vehicle is connected. In a venting valve venting position, the venting valve connects the venting valve supply port to the venting valve brake port, which means that the spring-loaded chamber or service brake chamber is pressurized. On the other hand, in a ventilation valve blocked position, the ventilation valve blocks the ventilation valve supply connection from the ventilation valve brake connection.

Das Entlüftungsventil weist einen Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss, der mit einer Drucksenke wie einer (Schnell-)Entlüftung verbunden ist, sowie einen Entlüftungsventil-Bremsanschluss, der mit einer Federspeicherbremskammer oder einer Betriebsbremskammer einer Bremse des Nutzfahrzeugs verbunden ist, auf. In einer Entlüftungsventil-Entlüftungsstellung verbindet das Entlüftungsventil den Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss mit dem Entlüftungsventil-Bremsanschluss, womit eine Entlüftung der Federspeicherbremskammer oder Betriebsbremskammer erfolgt. Hingegen sperrt das Entlüftungsventil in einer Entlüftungsventil-Sperrstellung den Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss gegenüber dem Entlüftungsventil-Bremsanschluss ab, womit keine Entlüftung der Federspeicherbremskammer oder Betriebsbremskammer erfolgt.The bleed valve has a bleed valve bleed port that is connected to a pressure sink such as a (quick) bleed, and a bleed valve brake port that is connected to a spring brake chamber or a service brake chamber of a brake of the commercial vehicle. In a bleeder valve bleed position, the bleeder valve connects the bleeder valve bleeder port to the bleeder valve brake port, causing the spring brake chamber or service brake chamber to be bled. On the other hand, in a vent valve blocking position, the vent valve blocks the vent valve vent port from the vent valve brake port, which means that the spring brake chamber or service brake chamber is not vented.

Bei dem Belüftungsventil und dem Entlüftungsventil kann eine beliebige der genannten Betriebsstellungen die Haltestellung sein. Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsen-Ventileinrichtung handelt es sich bei der Haltestellung des Belüftungsventils um die Belüftungsventil-Belüftungsstellung. Hingegen handelt es sich bei der Haltestellung des Entlüftungsventils um die Entlüftungsventil-Sperrstellung. Für den Fall, dass die andere Stellung des Belüftungsventils und des Entlüftungsventils mittels der Feder gesichert ist, ist in der anderen Betriebsstellung als der Haltestellung keine Bestromung der Spule (oder eine Bestromung lediglich mit einem kleinen Strom) erforderlich. Auch in der Haltestellung kann dann erfindungsgemäß eine Reduktion der Bestromung der Spule zwecks Sicherung der Haltestellung erfolgen. Dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die andere Betriebsstellung als die Haltestellung mit der Aufrechterhaltung des Drucks in der Betriebsbremskammer oder Federspeicherbremskammer korreliert, die während der Fahrt des Nutzfahrzeugs für eine überwiegende Zeitspanne eingenommen werden muss. Durch die erläuterte Wahl der Haltestellungen des Belüftungsventils und des Entlüftungsventils kann daher der Energieeinsatz für den Betrieb der Bremsen-Ventileinrichtung reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Wahl der Haltestellung auch der Möglichkeit eines etwaigen Einbruchs der Steuerung des Belüftungsventils und/oder des Entlüftungsventils und/oder der elektrischen Leistungsversorgung Rechnung getragen werden. In diesen Notfällen führen die Federn die von der Haltestellung abweichende Betriebsstellung herbei, in welcher keine unerwünschte Beeinflussung eines existierenden pneumatischen Beaufschlagungszustands der Federspeicherbremskammer oder der Betriebsbremskammer erfolgt.In the case of the ventilation valve and the venting valve, any of the operating positions mentioned can be the holding position. For a configuration of the brake valve device according to the invention, the holding position of the ventilation valve is the ventilation valve ventilation position. In contrast, the holding position of the vent valve is the vent valve blocking position. In the event that the other position of the ventilation valve and the vent valve is secured by means of the spring, in the operating position other than the holding position no energization of the coil (or energization with only a small current) is required. According to the invention, the energization of the coil can also be reduced in the holding position for the purpose of securing the holding position. This embodiment of the invention is based on the finding that the operating position other than the holding position correlates with maintaining the pressure in the service brake chamber or spring-actuated brake chamber, which must be assumed for a predominant period of time while the commercial vehicle is being driven. The use of energy for the operation of the brake valve device can therefore be reduced by the explained selection of the holding positions of the ventilation valve and the venting valve. Alternatively or additionally, the possibility of a possible drop in the control of the ventilation valve and/or the venting valve and/or the electrical power supply can also be taken into account by the choice of the holding position. In these emergencies, the springs bring about the operating position that deviates from the holding position, in which there is no undesired influencing of an existing pneumatic loading state of the spring brake chamber or the service brake chamber.

Das Belüftungsventil und das Entlüftungsventil können beliebige Ventil- oder Drosselquerschnitte aufweisen. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist in der Bremsen-Ventileinrichtung das Belüftungsventil mit einem kleineren Ventil- oder Drosselquerschnitt ausgestattet als das Entlüftungsventil. Die Wahl eines größeren Ventil- oder Drosselquerschnitts bei dem Entlüftungsventil trägt dem Grundsatz Rechnung, dass für eine Ermöglichung schneller Steuerungen oder Regelungen der Entlüftung der Betriebsbremskammer oder Federspeicherbremskammer ein großer Ventil- oder Drosselquerschnitt des Entlüftungsventils erforderlich ist. Hingegen kann mittels eines kleineren Ventil- oder Drosselquerschnitts eine exaktere Steuerung oder Regelung durch das Belüftungsventil erfolgen, welche insbesondere von Bedeutung ist für eine feinfühlige Applikation einer Betriebsbremse, die über das Belüftungsventil betätigt wird.The ventilation valve and the vent valve can have any valve or throttle cross sections. For a special proposal of the invention, the ventilation valve in the brake valve device is equipped with a smaller valve or throttle cross section than the ventilation valve. Choosing a larger valve or throttle cross-section for the vent valve takes into account the principle that a large valve or throttle cross-section of the vent valve is required to enable faster control or regulation of the venting of the service brake chamber or spring-actuated brake chamber. On the other hand, by means of a smaller valve or throttle cross-section, a more precise control or regulation can take place through the ventilation valve, which is particularly important for a fine-tuning application of a service brake that is actuated via the ventilation valve.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous developments of the invention result from the patent claims, the description and the drawings.

Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.The advantages of features and combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can have an effect alternatively or cumulatively without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention.

Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts- nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Gebrauchsmusters gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des eingetragenen Gebrauchsmusters gilt.The following applies with regard to the disclosure content - not the scope of protection - of the original application documents and the utility model: Further features can be found in the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another as well as their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is also possible, deviating from the selected dependencies of the patent claims and is hereby suggested. This also applies to those features that are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different patent claims. Likewise, features listed in the patent claims can be omitted for further embodiments of the invention, but this does not apply to the independent patent claims of the registered utility model.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood with regard to their number in such a way that exactly this number or a larger number than the number mentioned is present without the need for an explicit use of the adverb “at least”. So if, for example, an element is mentioned, this is to be understood in such a way that exactly one element, two elements or more elements are present. These characteristics may be complemented by other characteristics or they may be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference signs contained in the claims do not limit the scope of the subject-matter protected by the claims. They only serve the purpose of making the claims easier to understand.

Figurenlistecharacter list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 bis 4 zeigen schematisch unterschiedliche Ausgestaltungen eines Aktuators in geschnittener Darstellung.
5 zeigt einen Teil einer Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs mit einer Bremsen-Ventileinrichtung.
6 zeigt die Bremsen-Ventileinrichtung gemäß 5 in Ausgestaltung als Baueinheit.

The invention is further explained and described below with reference to preferred exemplary embodiments illustrated in the figures.

1 until 4 show schematically different configurations of an actuator in a sectional view.
5 shows a part of a brake system of a commercial vehicle with a brake valve device.
6 shows the brake valve device according to FIG 5 in the form of a structural unit.

FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION

1 zeigt schematisch einen Aktuator 1. Der Aktuator 1 weist ein Joch 2 und einen sich durch das Joch 2 erstreckenden Anker 3 auf. Ein geschlossener magnetischer Fluss durch das Joch 2 und den Anker 3 wird mittels einer sich um den Anker 3 erstreckenden und in dem Joch 2 aufgenommenen Spule 4 erzeugt. 1 zeigt den Aktuator 1 in einer Haltestellung 5. Zwischen dem Joch 2 und dem Anker 3 wirkt eine Feder 6, die in der Haltestellung 5 gespannt ist und den Anker 3 aus der Haltestellung 5 in Richtung einer Betätigungsachse 7 in Richtung einer anderen Betriebsstellung beaufschlagt. Für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Feder 6 außerhalb des Joches 2. Hierbei ist ein Federfußpunkt der Feder 6 auf der Außenseite des Joches 2 abgestützt, während der andere Federfußpunkt der Feder 6 an einem außerhalb des Joches 2 angeordneten Absatz 8 oder einer Ringschulter des Ankers 3 abgestützt ist. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt der Anker 3 über einen Kreisquerschnitt mit unterschiedlichen Durchmesserbereichen, womit das Joch 2 über eine Bohrung oder Ausnehmung mit variierendem Durchmesser verfügt, durch die sich der Anker 3 erstreckt. Eine Längsachse 9 des Ankers 3 entspricht der Betätigungsachse 7 des Aktuators 1. 1 1 schematically shows an actuator 1. The actuator 1 has a yoke 2 and an armature 3 extending through the yoke 2. FIG. A closed magnetic flux through the yoke 2 and the armature 3 is generated by means of a coil 4 extending around the armature 3 and accommodated in the yoke 2 . 1 shows the actuator 1 in a holding position 5. A spring 6 acts between the yoke 2 and the armature 3, which is tensioned in the holding position 5 and urges the armature 3 out of the holding position 5 in the direction of an actuating axis 7 in the direction of another operating position. for the inside 1 In the illustrated embodiment, the spring 6 extends outside of the yoke 2. One spring base of the spring 6 is supported on the outside of the yoke 2, while the other spring base of the spring 6 is supported on a shoulder 8 arranged outside of the yoke 2 or on an annular shoulder of the armature 3 is. For the illustrated embodiment, the armature 3 has a circular cross-section with different diameter ranges, whereby the yoke 2 has a bore or recess of varying diameter through which the armature 3 extends. A longitudinal axis 9 of the armature 3 corresponds to the actuation axis 7 of the actuator 1.

Das Joch 2 und der Anker 3 verfügen jeweils über Magnetflussflächen 10, 11. Die Magnetflussflächen 10, 11 weisen in der Haltestellung 5 einen Abstand 12 auf, der gemäß 1 in Richtung der Betätigungsachse 7 gemessen bzw. gekennzeichnet ist. Der Abstand 12 ist in der Haltestellung 5 gemäß 1 minimal, während dieser bei einer Bewegung aus der Haltestellung (hier mit einer Bewegung in Richtung der Beaufschlagung durch die Feder 6) in die andere Betriebsstellung größer wird.The yoke 2 and the armature 3 each have magnetic flux surfaces 10, 11. The magnetic flux surfaces 10, 11 have a distance 12 in the holding position 5, which according to FIG 1 is measured or marked in the direction of the actuation axis 7 . The distance 12 is in the holding position 5 according to 1 minimal, while this in a movement from the holding position (here with a movement in the direction of the action of the spring 6) in the other operating position is greater.

Für das dargestellte Ausführungsbeispiel sind die Magnetflussflächen 10, 11 jeweils mit Schrägflächen 13, 14, hier Konusflächen 15, 16, ausgebildet. Ohne dass dies zwingend der Fall ist, sind gemäß 1 die Schrägflächen 13, 14 einstückig von dem Joch 2 bzw. dem Anker 3 ausgebildet. Hierbei ist die Konusfläche 16 des Ankers 3 als konusförmige Verjüngung 17 des Ankers 3 ausgebildet, während das Joch 2 zur Ausbildung der Konusfläche 15 im Bereich der Ausnehmung für die Aufnahme des Ankers 3 eine entsprechende kegelförmige Verjüngung 18 aufweist. Die Verjüngungen 17, 18 sind so gestaltet, dass die Schrägflächen 13, 14 bzw. Konusflächen 15, 16 (in dem dargestellten Schnitt) parallel zueinander orientiert sind.For the illustrated embodiment, the magnetic flux surfaces 10, 11 are each formed with inclined surfaces 13, 14, here conical surfaces 15, 16. Without this being the case, according to 1 the inclined surfaces 13, 14 in one piece formed by the yoke 2 and the armature 3, respectively. The conical surface 16 of the armature 3 is designed as a conical taper 17 of the armature 3, while the yoke 2 has a corresponding conical taper 18 to form the conical surface 15 in the area of the recess for receiving the armature 3. The tapers 17, 18 are designed in such a way that the inclined surfaces 13, 14 or conical surfaces 15, 16 (in the section shown) are oriented parallel to one another.

Für das dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt das Joch 2 über einen zu der Ausnehmung für die Aufnahme des Ankers 3 offenen, grundsätzlich hohlzylindrischen Aufnahmeraum 19. In dem Aufnahmeraum 19 ist die Wicklung 20 der Spule 4 aufgenommen. Ohne dass dies zwingend der Fall ist, ist für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Aufnahmeraum 19 in den axialen Endbereichen im Übergangsbereich zu der Ausnehmung für die Aufnahme des Ankers 3 infolge von umlaufenden Vorsprüngen 21, 22, die hier abgeschrägt sind, verengt ausgebildet. Infolge der Ausbildung der Magnetflussflächen 10, 11 als Schrägflächen 13, 14 oder Konusflächen 15, 16 weisen die Schrägflächen 13, 14 gegenüber der Betätigungsachse 7 einen spitzen Winkel 23 auf.For the exemplary embodiment shown, the yoke 2 has a basically hollow-cylindrical receiving space 19 open to the recess for receiving the armature 3 . The winding 20 of the coil 4 is received in the receiving space 19 . Although this is not necessarily the case, for the in 1 Illustrated embodiment of the receiving space 19 narrowed in the axial end areas in the transition area to the recess for receiving the armature 3 as a result of circumferential projections 21, 22, which are beveled here. As a result of the formation of the magnetic flux surfaces 10, 11 as inclined surfaces 13, 14 or conical surfaces 15, 16, the inclined surfaces 13, 14 have an acute angle 23 with respect to the actuating axis 7.

In der schematischen Darstellung gemäß 1 sind das Joch 2 und der Anker 3 einstückig ausgebildet. Durchaus möglich ist aber, dass das Joch 2 und/oder der Anker 3 (bei grundsätzlich entsprechender Geometrie und Funktion) mehrteilig ausgebildet sind.In the schematic representation according to 1 the yoke 2 and the armature 3 are formed in one piece. However, it is entirely possible for the yoke 2 and/or the armature 3 (with a fundamentally corresponding geometry and function) to be designed in multiple parts.

2 zeigt (bei ansonsten 1 entsprechender Gestaltung und ohne eine Feder 6) eine zweistückige Ausbildung des Ankers 3. Der Anker 3 verfügt über einen Ankerkörper 24. Der Ankerkörper 24 verfügt über eine Ausnehmung oder Befestigungsfläche, im Bereich welcher an dem Ankerkörper 24 ein Permanentmagnet 25 gehalten ist. Der Permanentmagnet 25 ist vorzugsweise innerhalb der zylindrischen Mantelfläche des Ankerkörpers 24 oder innerhalb der Konusfläche 16 angeordnet oder begrenzt diese mit. Der Permanentmagnet 25 kann eine beliebige Geometrie, insbesondere eine Kreisscheibengeometrie, eine stiftartige Geometrie, eine quaderförmige Geometrie u. ä. aufweisen. Der Permanentmagnet 25 erzeugt einen Magnetfluss 26, der in Richtung der Betätigungsachse 7 orientiert ist und dem magnetischen Fluss durch das Joch 2 und den Anker 3 infolge der elektrischen Beaufschlagung der Spule 4 überlagert ist. 2 shows (at otherwise 1 corresponding design and without a spring 6) a two-piece design of the armature 3. The armature 3 has an armature body 24. The armature body 24 has a recess or fastening surface in which a permanent magnet 25 is held on the armature body 24. The permanent magnet 25 is preferably arranged within the cylindrical lateral surface of the armature body 24 or within the conical surface 16 or also delimits it. The permanent magnet 25 can have any geometry, in particular a circular disk geometry, a pin-like geometry, a cuboid geometry and the like. The permanent magnet 25 generates a magnetic flux 26 which is oriented in the direction of the actuation axis 7 and is superimposed on the magnetic flux through the yoke 2 and the armature 3 as a result of the electrical loading of the coil 4 .

Für das Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist ein Permanentmagnet 27 an einem Jochkörper 52 des Jochs 2 gehalten. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet 27 ringförmig ausgebildet und in einer Nut des Jochkörpers 52 aufgenommen. Der Permanentmagnet 27 erzeugt dabei einen Magnetfluss 28, der entsprechend dem Magnetfluss infolge der elektrischen Beaufschlagung der Spule 4 im Bereich des Permanentmagneten 27 orientiert ist, was für die Anordnung des Permanentmagneten 27 gemäß 3 zur Folge hat, dass der Magnetfluss 28 parallel zur Betätigungsachse 7 orientiert ist.For the embodiment according to 3 a permanent magnet 27 is held on a yoke body 52 of the yoke 2 . For the illustrated embodiment, the permanent magnet 27 is ring-shaped and accommodated in a groove of the yoke body 52 . The permanent magnet 27 generates a magnetic flux 28, which is oriented according to the magnetic flux due to the electrical loading of the coil 4 in the area of the permanent magnet 27, which is for the arrangement of the permanent magnet 27 according to 3 has the consequence that the magnetic flux 28 is oriented parallel to the actuation axis 7 .

Für das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Schrägfläche 14 oder Konusfläche 16 des Ankers 3 von einem Schrägflächenkörper 29 ausgebildet, der über eine beliebige Welle-Nabe-Verbindung an dem Ankerkörper 24 gehalten ist.for the inside 4 In the exemplary embodiment shown, the inclined surface 14 or conical surface 16 of the armature 3 is formed by an inclined surface body 29 which is held on the armature body 24 via any desired shaft-hub connection.

5 zeigt stark schematisiert einen Teil einer Bremsanlage 30 eines Nutzfahrzeugs 31. Die Bremsanlage 30 weist eine Quelle für Druckluft, hier ein Vorratsbehälter 32, eine Bremse 33, die hier als Kombi-Bremszylinder 34 mit einer Federspeicherbremskammer 35 und einer Betriebsbremskammer 36 ausgebildet ist, sowie eine Ventileinrichtung 37, die als Bremsen-Ventileinrichtung 38 eingesetzt ist, und eine Entlüftung 39 auf. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel dient die Bremsen-Ventileinrichtung 38 der Steuerung der Druckbeaufschlagung der Betriebsbremskammer 36. Durchaus möglich ist im Rahmen der Erfindung abweichend zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch, dass die Bremsen-Ventileinrichtung 38 der Steuerung der Druckbeaufschlagung von mehreren Betriebsbremskammern 36 dient. 5 shows a highly schematic part of a brake system 30 of a commercial vehicle 31. The brake system 30 has a source for compressed air, here a reservoir 32, a brake 33, which is designed here as a combination brake cylinder 34 with a spring brake chamber 35 and a service brake chamber 36, and a Valve device 37, which is used as a brake valve device 38, and a vent 39 on. For the exemplary embodiment shown, the brake valve device 38 is used to control the pressurization of the service brake chamber 36. Deviating from the exemplary embodiment shown, it is also entirely possible within the scope of the invention for the brake valve device 38 to be used to control the pressurization of a plurality of service brake chambers 36.

Die Bremsen-Ventileinrichtung 38 verfügt über ein Belüftungsventil 40 und ein Entlüftungsventil 41. Das Belüftungsventil 40 und das Entlüftungsventil 41 verfügen jeweils über einen Aktuator 1 und ein Ventilteil 42. Das Ventilteil 42 verfügt beispielsweise über einen Ventilsitz und einen Ventilteller oder über einen Ventilschieber. Ein Ventilelement des Ventilteils 42 (für die genannten Beispiele der Ventilteller oder der Ventilschieber) wird mittels des Aktuators 1 zwischen der Haltestellung 5 und einer anderen Betriebsstellung bewegt.The brake valve device 38 has a ventilation valve 40 and a ventilation valve 41. The ventilation valve 40 and the ventilation valve 41 each have an actuator 1 and a valve part 42. The valve part 42 has, for example, a valve seat and a valve disk or a valve slide. A valve element of the valve part 42 (for the examples mentioned, the valve disk or the valve slide) is moved by means of the actuator 1 between the holding position 5 and another operating position.

Das Belüftungsventil 40 weist einen Belüftungsventil-Versorgungsanschluss 43, der mit dem Vorratsbehälter 32 verbunden ist, und einen Belüftungsventil-Bremsanschluss 44, der mit der Bremse 33 verbunden ist, auf. Das Entlüftungsventil 41 weist einen Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss 45, der mit der Entlüftung 39 verbunden ist, und einen Entlüftungsventil-Bremsanschluss 46, der mit der Bremse 33 verbunden ist, auf.The vent valve 40 has a vent valve supply port 43 connected to the reservoir 32 and a vent valve brake port 44 connected to the brake 33 . The bleed valve 41 has a bleed valve bleed port 45 connected to the bleed 39 and a bleed valve brake port 46 connected to the brake 33 .

In einer Belüftungsventil-Belüftungsstellung 47 verbindet das Belüftungsventil 40 den Belüftungsventil-Versorgungsanschluss 43 mit dem Belüftungsventil-Bremsanschluss 44, so dass die Bremse 33 mit dem Vorratsbehälter 32 verbunden ist und eine Druckbeaufschlagung oder Druckerhöhung in der Bremse 33 erfolgt. Hingegen sperrt das Belüftungsventil 40 in der Belüftungsventil-Sperrstellung 48 den Belüftungsventil-Versorgungsanschluss 43 gegenüber dem Belüftungsventil-Bremsanlage 44 ab.In a ventilation valve ventilation position 47, the ventilation valve 40 connects the ventilation valve supply connection 43 to the ventilation valve brake connection 44, so that the brake 33 is connected to the reservoir 32 and a Pressurization or pressure increase in the brake 33 takes place. In contrast, the ventilation valve 40 shuts off the ventilation valve supply connection 43 from the ventilation valve brake system 44 in the ventilation valve blocked position 48 .

Das Entlüftungsventil 41 verbindet in der Entlüftungsventil-Entlüftungsstellung 49 den Entlüftungsventil-Bremsanschluss 46 mit dem Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss 45, so dass die Bremse 33 über die Entlüftung 39 entlüftet wird. Hingegen sperrt das Entlüftungsventil 41 in der Entlüftungsventil-Sperrstellung 50 den Entlüftungsventil-Bremsanschluss 46 gegenüber dem Entlüftungsventil-Entlüftungsanschluss 45 ab.In the bleeder valve bleed position 49 , the bleeder valve 41 connects the bleeder valve brake port 46 to the bleeder valve bleed port 45 so that the brake 33 is vented via the bleeder 39 . In contrast, the bleeder valve 41 blocks the bleeder valve brake connection 46 from the bleeder valve bleeder connection 45 in the bleeder valve blocked position 50 .

Die Feder 6 beaufschlagt das Belüftungsventil 40 in Richtung der Belüftungsventil-Sperrstellung 48. In der Belüftungsventil-Belüftungsstellung 47 befindet sich der Aktuator 1 des Belüftungsventils 40 in der Haltestellung 5.The spring 6 acts on the ventilation valve 40 in the direction of the ventilation valve blocking position 48. In the ventilation valve ventilation position 47, the actuator 1 of the ventilation valve 40 is in the holding position 5.

Die Feder 6 beaufschlagt das Entlüftungsventil 41 in die Entlüftungsventil-Entlüftungsstellung 49. In der Haltestellung 5 des Aktuators 1 des Entlüftungsventils 41 befindet sich dieses in der Entlüftungsventil-Sperrstellung.The spring 6 acts on the vent valve 41 into the vent valve venting position 49. In the holding position 5 of the actuator 1 of the vent valve 41, the latter is in the vent valve blocking position.

Während gemäß 5 das Belüftungsventil 40 und das Entlüftungsventil 41 als separate Ventileinheiten ausgebildet sind, zeigt 6 die Integration des Belüftungsventils 40 und des Entlüftungsventils 41 und die damit gebildete Bremsen-Ventileinrichtung 38 in eine Baueinheit 51. Bei dieser können die Komponenten in ein gemeinsames Gehäuse integriert sein oder aneinander angeflanscht sein. Die Baueinheit 51 verfügt dann vorzugsweise (neben den elektronischen Steueranschlüssen) ausschließlich über einen mit dem Vorratsbehälter verbundenen Anschluss, einen eine Entlüftung gewährleistenden oder zu einer Entlüftung führenden Anschluss oder einen zu mindestens einer Bremse führenden Anschluss.While according to 5 the ventilation valve 40 and the vent valve 41 are designed as separate valve units, shows 6 the integration of the ventilation valve 40 and the vent valve 41 and the brake valve device 38 formed therewith in a structural unit 51. In this, the components can be integrated into a common housing or be flanged to one another. The structural unit 51 then preferably (in addition to the electronic control connections) exclusively has a connection connected to the reservoir, a connection which ensures ventilation or leads to ventilation, or a connection which leads to at least one brake.

Vorzugsweise ist der Belüftungsquerschnitt des Belüftungsventils 40 kleiner als der Entlüftungsquerschnitt des Entlüftungsventils 41. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann der Belüftungsquerschnitt im Bereich von 40 mm² (±20 %, ± 10% oder ±5%) liegen, während der Entlüftungsquerschnitt des Entlüftungsventils 41 50 mm² (±20 %, ± 10% oder ± 5 %) beträgt. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass der Entlüftungsquerschnitt des Entlüftungsventils 41 um 5% bis 40%, insbesondere 10% bis 30 % oder 20% bis 30 %, größer ist als der Belüftungsquerschnitt des Belüftungsventils 40.The ventilation cross section of the ventilation valve 40 is preferably smaller than the ventilation cross section of the ventilation valve 41. To name just a few examples that do not limit the invention, the ventilation cross section can be in the range of 40 mm ² (±20%, ±10% or ±5%), while the vent area of the vent valve 41 is 50 mm ² (±20%, ±10% or ±5%). It is alternatively or cumulatively possible for the ventilation cross section of ventilation valve 41 to be 5% to 40%, in particular 10% to 30% or 20% to 30% larger than the ventilation cross section of ventilation valve 40.

Für die dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Ventilelemente zur Gewährleistung der offenen Stellung und geschlossenen Stellung außerhalb des Aktuators 1 angeordnet und diese werden über den Ankerkörper 24 (unmittelbar oder mittelbar) betätigt. Durchaus möglich ist aber auch, dass die Ventilelemente in den Aktuator 1 integriert sind. Für eine besondere Ausführungsform dienen dabei die Magnetflussflächen 10, 11 der Bereitstellung des Ventilquerschnitts, so dass bei Anliegen der Magnetflussflächen 10, 11 aneinander die Schließstellung des Ventils erreicht ist, während die Magnetflussflächen 10, 11 bei Beabstandung den Öffnungsquerschnitt in der geöffneten Stellung bereitstellen. Hierzu können die Magnetflussflächen 10, 11 geeignete Beschichtungen oder Ventilelemente wie Dichtungen aufweisen. Möglich ist, dass die Magnetflussflächen 10, 11 eine Beschichtung aus Gummi, einem Polymermaterial, Messing u. ä. aufweisen, um in der Schließstellung des Ventils und damit der Magnetflussflächen 10, 11 eine Abdichtung zu gewährleisten.For the illustrated exemplary embodiments, the valve elements for ensuring the open position and closed position are arranged outside of the actuator 1 and these are actuated (directly or indirectly) via the armature body 24 . However, it is also entirely possible for the valve elements to be integrated into the actuator 1 . For a particular embodiment, the magnetic flux surfaces 10, 11 serve to provide the valve cross section, so that when the magnetic flux surfaces 10, 11 touch one another, the closed position of the valve is reached, while the magnetic flux surfaces 10, 11 provide the opening cross section in the open position when they are spaced apart. For this purpose, the magnetic flux surfaces 10, 11 can have suitable coatings or valve elements such as seals. It is possible that the magnetic flux surfaces 10, 11 have a coating of rubber, a polymer material, brass, etc., in order to ensure a seal in the closed position of the valve and thus of the magnetic flux surfaces 10, 11.

BezugszeichenlisteReference List

11: Aktuatoractuator
22: Jochyoke
33: Ankeranchor
44: SpuleKitchen sink
55: Haltestellungholding position
66: FederFeather
77: Betätigungsachseactuation axis
88th: AbsatzUnit volume
99: Längsachselongitudinal axis
1010: Magnetflussflächemagnetic flux surface
1111: Magnetflussflächemagnetic flux surface
1212: AbstandDistance
1313: Schrägflächebevel
1414: Schrägflächebevel
1515: Konusflächecone surface
1616: Konusflächecone surface
1717: Verjüngungrejuvenation
1818: Verjüngungrejuvenation
1919: Aufnahmeraumrecording room
2020: Wicklungwinding
2121: Vorsprunghead Start
2222: Vorsprunghead Start
2323: spitzer Winkelacute angle
2424: Ankerkörperanchor body
2525: Permanentmagnetpermanent magnet
2626: Magnetflussmagnetic flux
2727: Permanentmagnetpermanent magnet
2828: Magnetflussmagnetic flux
2929: Schrägflächenkörperbevel
3030: Bremsanlagebraking system
3131: Nutzfahrzeugcommercial vehicle
3232: Vorratsbehälterreservoir
3333: Bremsebrake
3434: Kombi-BremszylinderCombination brake cylinder
3535: Federspeicherbremskammerspring brake chamber
3636: Betriebsbremskammerservice brake chamber
3737: Ventileinrichtungvalve device
3838: Bremsen-Ventileinrichtungbrake valve assembly
3939: Entlüftungventilation
4040: Belüftungsventilventilation valve
4141: Entlüftungsventilvent valve
4242: Ventilteilvalve part
4343: Belüftungsventil-VersorgungsanschlussVent valve supply port
4444: Belüftungsventil-BremsanschlussAir release valve brake connection
4545: Entlüftungsventil-EntlüftungsanschlussBleed valve bleed port
4646: Entlüftungsventil-BremsanschlussBleeder Valve Brake Port
4747: Belüftungsventil-BelüftungsstellungVentilation valve ventilation position
4848: Belüftungsventil-SperrstellungVentilation valve blocking position
4949: Entlüftungsventil-EntlüftungsstellungBleed valve bleed position
5050: Entlüftungsventil-SperrstellungVent valve closed position
5151: Baueinheitassembly
5252: Jochkörperyoke body

Claims

Electromagnetic actuator (1) for an electropneumatic valve device (37) with a coil (4), a yoke (2) and an armature (3), characterized in that the yoke (2) and the armature (3) each have a magnetic flux surface ( 10, 11) whose spacing (12) is minimal in a holding position (5).

actuator (1) after claim 1 , characterized in that the magnetic flux surfaces (10, 11) of the yoke (2) and the armature (3) are oriented parallel to one another.

actuator (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the armature (3) is actuated between the operating positions along an actuating axis (7) and the magnetic flux surfaces (10, 11) are oriented at an acute angle (23) with respect to the actuating axis (7).

actuator (1) after claim 3 , characterized in that the magnetic flux surfaces (10, 11) are inclined surfaces (13, 14) or conical surfaces (15, 16).

Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a permanent magnet (25) which is firmly connected to an armature body (24) of the armature (3).

actuator (1) after claim 5 , characterized in that the permanent magnet (25) is annular, the armature body (24) extends through the annular permanent magnet (25) and the annular permanent magnet (25) is fixedly connected to the armature body (24).

Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a permanent magnet (27) which is firmly connected to a yoke body (52) of the yoke (2).

Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (12) between the magnetic flux surfaces (10, 11) can be adjusted in the holding position (5).

Electropneumatic valve device (37) with an actuator (1) according to one of the preceding claims.

Valve device (37) after claim 9 , characterized in that the valve device (37) has at least two operating positions and two ports, one operating position being an open position in which the two ports are connected to one another, and one operating position being a blocking position in which the two ports are blocked from one another.

Valve device (37) after claim 10 , characterized in that there is a spring (6) which urges the armature (3) away from the holding position (5).

Valve device (37) according to one of claims 9 until 11 , characterized in that a control unit is present which has control logic which applies a first current to the coil (4) to bring about the holding position (5) and the coil (4) when the holding position ( 5) subjected to a second current, the second current being smaller than the first current.

Valve device (37) after claim 12 , characterized in that the control logic ensures that the holding position (5) is reached a) from the electrical loading of the coil (4) or b) from a displacement signal from the armature (3) or from a component mechanically coupled to the armature (3) or c) of a pressure at one of the connections is determined.

Brake valve device (38) for a spring-loaded brake or service brake of a commercial vehicle (31) with a) a valve device (37) designed as a ventilation valve (40) according to one of claims 9 until 13 , wherein the ventilation valve (40) aa) has a ventilation valve ventilation position (47), in which a connection designed as a ventilation valve supply connection (43) is connected to a connection designed as a ventilation valve brake connection (44), and ab) a ventilation valve blocking position (48), in which the venting valve supply connection (43) is blocked from the venting valve brake connection (44), and b) a venting valve (41) designed as a valve device (37) according to one of claims 9 until 13 , wherein the bleed valve (41) ba) has a bleed valve bleed position (49) in which a port designed as a bleed valve bleed port (45) is connected to a port embodied as a bleed valve brake port (46), and bb) a bleed valve Blocking position (50) in which the bleeder valve bleeder port (45) is blocked off from the bleeder valve brake port (46).

Brake valve device (38) after Claim 14 , characterized in that a) the holding position (5) of the ventilation valve (40) is the ventilation valve ventilation position (47) and/or b) the holding position (5) of the ventilation valve (41) is the ventilation valve blocking position (50).

Brake valve device (38) after Claim 14 or 15 , characterized in that the ventilation valve (40) has a smaller valve or throttle cross section than the vent valve (41).