DE102022212160A1 - Bistabiles Magnetventil und seine Verwendung - Google Patents

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Die Erfindung betrifft ein bistabiles Magnetventil (10) und seine Verwendung in hydraulischen und/oder pneumatischen Kreisläufen von Fahrzeugen oder Industrieanlagen. Das erfindungsgemäße Magnetventil (10) ist mit einer Spule (40), einem Anker (30) und zwei voneinander beabstandeten Permanentmagneten (20, 22) gebildet, zwischen denen der Anker (30) mittels Stromimpulsen auf die Spule (40) hin- und herbewegt wird. Erreicht er die Endposition (A, B) an einem der Permanentmagnete (20, 22), wird er dort gehalten, ohne dass eine weitere Bestromung der Spule (40) notwendig ist. Um dies zu gewährleisten, sind die Permanentmagnete (20, 22) so geformt, dass sie jeweils eine Aufnahme für ein Ende des Ankers (30) bilden und dieses teilweise umschließen. Die Enden des Ankers sind zu diesem Zweck mit einer zu den Aufnahmen korrespondierenden Form ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein bistabiles Magnetventil und seine Verwendung in hydraulischen und/oder pneumatischen Kreisläufen von Fahrzeugen oder Industrieanlagen. Das erfindungsgemäße Magnetventil ist mit einer Spule, einem Anker und zwei voneinander beabstandeten Permanentmagneten gebildet, zwischen denen der Anker mittels Stromimpulsen auf die Spule hin- und herbewegt wird. Erreicht er die Endposition an einem der Permanentmagnete, wird er dort gehalten, ohne dass eine weitere Bestromung der Spule notwendig ist. Um dies zu gewährleisten, sind die Permanentmagneten so geformt, dass sie jeweils eine Aufnahme für ein Ende des Ankers bilden und dieses teilweise umschließen. Die Enden des Ankers sind zu diesem Zweck mit einer zu den Aufnahmen korrespondierenden Form ausgebildet.
  • Bistabile Magnetventile zur Anwendung in hydraulischen und pneumatischen Anlagen sind hinlänglich bekannt. Sie sind zwischen zwei Positionen, nämlich einer geöffneten und einer geschlossenen Position, schaltbar. Diese Schaltstellungen sind dabei stabil und ändern sich nur durch eine Beeinflussung von außen. Daher müssen die bekannten Magnetventile zur Aufrechterhaltung ihrer Funktion in mindestens einer Position permanent bestromt werden. Dies erfolgt in der Regel mit einem Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal). Demzufolge muss permanent elektrische Energie bereitgestellt werden, womit die Belastung des zugehörigen Stromnetzes dauerhaft besteht.
  • Die dauerhafte Bestromung des Magnetventils im Betrieb hat funktional keinen Vorteil und kann zu thermischen Problemen im Bereich der Magnetspule führen.
  • Es wäre wünschenswert, ein Magnetventil ohne dauerhafte Bestromung zu finden, um damit Energie einzusparen, die Belastung des zugehörigen Versorgungsnetzes zu mindern und thermische Probleme zu vermeiden. Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches bistabiles Magnetventil vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem bistabilen Magnetventil nach Anspruch 1 und einer Verwendung nach Anspruch 9. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Ein erfindungsgemäßes bistabiles Magnetventil ist mit einer Spule, einem Anker sowie einem ersten Permanentmagneten und einem zweiten Permanentmagneten gebildet, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet in dem Ventilkörper und mit dem Anker entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind und wobei der erste und der zweite Permanentmagnet voneinander beabstandet sind und der Anker zwischen den Permanentmagneten angeordnet ist und der Anker entlang der Längsachse von einer ersten Position an dem ersten Permanentmagneten zu einer zweiten Position an dem zweiten Permanentmagneten zu bewegen ist, um das Magnetventil zu öffnen, und von der zweiten Position zu der ersten Position zu bewegen ist, um das Magnetventil zu schließen, und diese Bewegung des Ankers jeweils durch einen Stromimpuls auf die Spule auszulösen ist, und wobei der erste und der zweite Permanentmagnet jeweils geformt sind, um eine Aufnahme für ein Ende des Ankers zu bilden, und der Anker an seinen beiden Enden jeweils eine korrespondierende Form aufweist, so dass er in der ersten Position zumindest teilweise von dem ersten Permanentmagneten aufgenommen und umschlossen wird und in der zweiten Position zumindest teilweise von dem zweiten Permanentmagneten aufgenommen und umschlossen wird.
  • Das bistabile Magnetventil weist zunächst eine Spule auf. Durch sie wird in ihrem Inneren ein Magnetfeld erzeugt, sobald elektrischer Strom durch sie fließt. Im Inneren der Spule ist ein Anker vorgesehen, der als Ventilglied wirkt und mit einem Fluidkreislauf in Eingriff gelangt, wenn das Ventil geschlossen ist, und bei geöffnetem Ventil die Zirkulation im Fluidkreislauf freigibt. Ein solcher Anker ist üblicherweise aus einem ferromagnetischen Material gefertigt.
  • Ferner weist das erfindungsgemäße Magnetventil einen ersten und einen zweiten Permanentmagneten auf. Diese beiden Permanentmagneten liegen ortsfest auf einer gemeinsamen Längsachse mit dem Anker, wobei die gemeinsame Längsachse durch das Innere der Spule verläuft. Die beiden Permanentmagneten sind in einem Abstand auf dieser Längsachse angeordnet und zwischen ihnen ist der Anker angeordnet.
  • Der erste Permanentmagnet ist bezogen auf das Magnetventil auf dem dem Fluidkreislauf zugewandten Ende angeordnet und der zweite Permanentmagnet auf dem dem Fluidkreislauf abgewandten Ende. Damit der Anker mit dem Fluidkreislauf in Eingriff gelangen kann, sollte zumindest der erste Permanentmagnet eine Durchführung für den Anker aufweisen. Er könnte dazu beispielsweise als Ringmagnet ausgeführt sein. Der Abstand zwischen den Permanentmagneten ist dabei so zu wählen, dass sich der Anker in seinen Endpositionen jeweils nur im Magnetfeld eines Permanentmagneten befindet, solange die Spule nicht bestromt wird.
  • Die Spule kann dabei die Anordnung aus den beiden Permanentmagneten und dem Anker umhüllen, wobei die Längsachse der Spule in die gleiche Richtung verläuft wie die gemeinsame Längsachse von Permanentmagneten und Anker, oder, wie in einer besonderen Ausgestaltung noch näher erläutert wird, in einem definierten Bereich zwischen den Permanentmagneten angeordnet sein.
  • Benachbart zu der Spule, also im Bereich ihrer Stirnseiten, können optional Bereiche aus beziehungsweise mit einem magnetisierbaren Material vorgesehen sein. Die ferromagnetischen Werkstoffe zwischen Permanentmagneten und Spule werden erst dann zum „Magneten“, wenn Spannung anliegt, und sie verstärken oder schwächen je nach Polarität den jeweiligen Permanentmagneten und stellen den magnetischen Fluss her.
  • Um nun das Magnetventil von einem Zustand in den anderen zu schalten, also um es zu öffnen oder zu schließen, muss der Anker beim Öffnen des Ventils von einer ersten Position, bei er von dem ersten Permanentmagneten gehalten wird, in eine zweite Position, bei der er von dem zweiten Permanentmagneten gehalten wird, bewegt werden und zum Schließen von der zweiten Position am zweiten Permanentmagneten in die erste Position am ersten Permanentmagneten bewegt werden. Es entsteht also eine Relativbewegung des Ankers zu den beiden Permanentmagneten entlang der gemeinsamen Längsachse. Diese Bewegung wird durch einen Stromimpuls auf die Spule ausgelöst, der die Polung des durch die Spule erzeugten Magnetfelds ändert. Die durch die Spule bewirkte Magnetkraft überlagert dabei die der Permanentmagneten, so dass an der „Zielposition“, also dem Permanentmagneten, zu dem sich der Anker bewegen soll, eine höhere Magnetkraft erzeugt wird, wodurch der Anker aus seiner Position an dem anderen Permanentmagneten herausbewegt beziehungsweise herausgezogen und in Richtung des jeweils anderen Permanentmagneten bewegt wird. Nach dem Stromimpuls besteht kein magnetisches Feld innerhalb der Spule mehr, so dass die Permanentmagnete wirken und den Anker in seiner Position halten, sobald er in der ersten oder zweiten Position angelangt ist. In dieser ersten oder zweiten Position verbleibt der Anker, ohne dass weiterer Strom fließen muss, da die Magnetkraft der Permanentmagneten so ausgelegt ist, dass sie den Anker in seiner Position hält. Das Ventil bleibt also solange geöffnet beziehungsweise geschlossen, bis erneut ein Stromimpuls auf die Spule wirkt und eine Bewegung des Ankers in die jeweils andere Position bewirkt.
  • Um den Halt des Ankers am ersten oder zweiten Permanentmagneten zu gewährleisten beziehungsweise zu optimieren, ist erfindungsgemäß eine geometrische Gestaltung vorgesehen, bei der die beiden Permanentmagneten jeweils eine Aufnahme für den Anker oder vielmehr jeweils eines seiner Enden bilden und der Anker an seinen Enden jeweils eine mit den Aufnahmen korrespondierende Form aufweist. Der erste und auch der zweite Permanentmagnet sind also so geformt, dass sie den Anker an jeweils einem Ende zumindest teilweise aufnehmen, also abschnittsweise umschließen. Der Anker weist an seinen Enden eine jeweils korrespondierende Form auf, so dass er zumindest teilweise in die Aufnahme hineinbewegt werden kann. Durch die Gestaltung der Permanentmagnete als Aufnahme und die jeweils dazu korrespondierende Form des Ankers wird die Kontaktfläche zwischen Anker und Permanentmagnet im Vergleich zu einer planen Anschlagsfläche vergrößert, an der die Magnetkräfte des Permanentmagneten den Anker halten können. Gleichzeitig wirken die Permanentmagnete auf diese Weise als Anschlag für den Anker, so dass seine Bewegung entlang der Längsachse begrenzt wird.
  • Die genannten Elemente sind Bestandteile eines Ventils und können vorzugsweise von einem Gehäuse umgeben sein. Die Spule ist, wie es bei Magnetventilen üblich ist, mit einer Zuführung von elektrischer Energie verbunden. Das Schalten des bistabilen Magnetventils kann auf bekannte Art ausgelöst werden, wodurch entsprechende Steuersignale erzeugt werden, die den Stromimpuls zum Schalten des Ventils auslösen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des bistabilen Magnetventils wird eine Lösung vorgeschlagen, wie ein Magnetventil ohne dauerhafte Bestromung betrieben werden kann. Es sollte dabei hinsichtlich der wirkenden Magnetkräfte so ausgelegt werden, dass ein Betrieb unterhalb einer minimalen Bordnetzspannung, wie beispielsweise 9 Volt, gewährleistet ist. Es wird lediglich ein kurzer Stromimpuls für einen Umschaltvorgang benötigt, danach kann das Ventil stromlos gehalten werden. Das entlastet den zugehörigen Stromkreislauf, senkt den Energieverbrauch und vermeidet vor allem thermische Probleme, die aus einer dauerhaften Bestromung resultieren können. Das vorbeschriebene Ventil kann beispielsweise ein 3/2-WegeVentil sein. Die Ausbildung des bistabilen Magnetventils der vorbeschriebenen Art ist vorzugsweise rotationssymmetrisch.
  • Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils sieht vor, dass der erste und der zweite Permanentmagnet jeweils an der dem Anker zugewandten Seite bereichsweise trichterförmig ausgebildet ist, um die Aufnahme für das jeweilige Ende des Ankers zu bilden. Darunter soll verstanden werden, dass die Permanentmagneten des Magnetventils mit ihrer Kontaktfläche zum Anker hin einen Trichter ausbilden, also eine Aufnahme mit sich in Richtung vom Anker weg verjüngendem Durchmesser.
  • Der Anker weist, wie erfindungsgemäß vorgesehen, eine korrespondierende Form auf, das heißt, dass er zu seinen beiden Enden hin in jeweils einer Spitze zuläuft, die in Länge und Durchmesser mit der Länge und dem veränderlichen Durchmesser in den Aufnahmen in den Permanentmagneten korrespondiert, also im Weitesten Sinne übereinstimmt. Die Formgebung muss dabei nicht über die gesamte Baulänge der Permanentmagneten erfolgen, es reicht aus, dass die Permanentmagnete bereichsweise auf der dem Anker zugewandten Seite derart gestaltet sind. Auch der Anker kann diese Formgebung lediglich abschnittsweise im Bereich seiner Enden aufweisen.
  • Der Vorteil einer solchen Formgebung von Anker und Permanentmagnet ist, dass zum einen die Kontaktfläche zwischen Anker und Permanentmagnet und damit die wirksame Ausbildung des magnetischen Flusses maximiert wird und zum anderen eine Führung für den Anker in die Aufnahme durch den Permanentmagneten bereitgestellt wird, so dass er sicher in die korrekte Position geleitet wird.
  • In einer zweiten Ausgestaltung erfolgt der Stromimpuls auf die Spule mittels eines Stromstoßschalters, der mit der Spule des Magnetventils zusammenwirkt. Stromstoßschalter sind elektromagnetische Schalter, die auch als Relais bezeichnet werden, und sie ändern bei einem elektrischen Impuls ihren Schaltzustand. Dieser bleibt bis zu einem nächsten Betätigen bestehen. Damit kann ein Ein- und Ausschalten, also ein Öffnen und Schließen des Ventils, bewirkt werden. Stromstoßschalter sind zudem unter den Begriffen Impulsschalter oder Stromstoßrelais bekannt. Ein solcher Stromstoßschalter soll mit der Spule des Magnetventils zusammenwirken, also durch sein Betätigen den erforderlichen Stromimpuls auf die Spule bereitstellen. Er muss also nicht zwingend Teil des Magnetventils sein, sondern kann auch als Teil einer Steuerung für das Magnetventil vorgesehen sein.
  • In einer Alternative erfolgt der Stromimpuls auf die Spule mittels einer Leistungselektronik, die mit der Spule des Magnetventils zusammenwirkt, um die Polung der Spule zu ändern. Eine Leistungselektronik dient in der Regel dazu, Funktionselemente anzusteuern und zu überwachen, und umfasst daher wenigstens ein elektronisches Steuergerät. Eine solche Leistungselektronik soll nun mit der Spule des Magnetventils zusammenwirken, so dass dabei ein Stromimpuls auf die Spule erfolgt, wobei die Polung der Spule geändert, also umgekehrt wird. Diese Umpolung erfolgt bei jedem Schaltvorgang.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des bistabilen Magnetventils weist der Anker entlang seiner Längsachse eine Bohrung auf, um einen Druckausgleich zum Fluidkreislauf zu verwirklichen. Durch eine solche Bohrung in Längsrichtung des Ankers wird eine Fluidkommunikation zwischen dem Fluidkreislauf und dem Inneren des Magnetventils in beiden Schaltzuständen ermöglicht, so dass ein Druckausgleich verwirklicht wird und von den Magnetkräften keine Druckkräfte überwunden werden müssen. Damit lassen sich sowohl Permanentmagneten mit geringeren Magnetkräften verwenden als auch eine Spule mit geringerer auszubildender Magnetkraft.
  • Es kann außerdem vorteilhaft sein, wenn das Magnetventil im Bereich der ersten und zweiten Position des Ankers jeweils eine Feder aufweist. Eine solche Feder an den Endpositionen des Ankers kann zur Systemstabilisierung beitragen und den Anker in der gewünschten Endposition an dem ersten oder dem zweiten Permanentmagneten halten. Sie wirken damit also daran mit, das Gesamtsystem des Magnetventils in Waage zu halten. Wesentlich ist dabei, dass die beiden Federn gleich stark, also mit der gleichen Federkraft, ausgebildet sind und dass die Federkraft jeweils sehr viel geringer als die Magnetkraft der Permanentmagnete und der Spule ist.
  • Das erfindungsgemäße bistabile Magnetventil kann ferner dahingehend weitergebildet sein, dass die Spule in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten angeordnet ist. Sie umhüllt also die Permanentmagneten nicht, sondern lediglich den Anker, wobei dies zwischen den Permanentmagneten erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die Spule im Bereich der Permanentmagnete deren Magnetkräfte nicht überlagern muss, um den Anker bei einem Umschaltvorgang von der ersten in die zweite Position oder von der zweiten in die erste Position zu bewegen. Die von der Spule zu erzeugende Magnetkraft kann also geringer ausgewählt werden. Zudem kann die Spule kürzer ausgebildet werden.
  • Das offenbarte bistabile Magnetventil kann einen Sensor aufweisen, insbesondere einen Körperschallsensor, der die Position beziehungsweise die Lage des Ankers erfasst. Mit Position oder Lage des Ankers ist dabei die „erste Position“ und die „zweite Position“ des Ankers an einem der Permanentmagneten des Magnetventils gemeint. Eine solche Sensorik ist im Ventilkörper vorzusehen. Ist die Position des Ankers bekannt, wird es möglich, diese zu jedem Zeitpunkt abzufragen und bei Bedarf anzupassen, also den Anker in eine gewünschte Endlage zu bewegen, sofern er sich nicht bereits in dieser Endlage befindet. Dies ist vor allem sinnvoll, wenn mehrere der erfindungsgemäßen Ventile vorgesehen sind und gleich geschalten werden sollen.
  • Ein erfindungsgemäßes Magnetventil kann in einem hydraulischen und/oder pneumatischen System eines Fahrzeugs oder einer industriellen Anlage zur Anwendung gelangen. Dabei kann dieses Magnetventil in beiden Anwendungsfällen für jegliche Fluidströme zum Einsatz gebracht werden, die gesteuert freigegeben oder gesperrt werden sollen. Als Fahrzeug sollen dabei nicht nur Personenkraftwagen zählen, sondern sämtliche Einrichtungen zur Fortbewegung von Personen und/oder Lasten.
  • Im Hinblick auf die Verwendung in einem Fahrzeug eignet sich das erfindungsgemäße bistabile Magnetventil besonders für den oder die Schwingungsdämpfer für (eine) Radaufhängung(en). Damit kann ein Fahrwerk beispielsweise zwischen einer komfortablen und einer sportlichen Fahrweise umgeschaltet werden, indem durch Schalten des Ventils hydraulische Querschnitte, Ölflüsse und hydraulische Widerstände verändert werden. Das erfindungsgemäße Magnetventil ist aber auch für Fahrwerke mit Luftfederung geeignet und kann dort in gleicher Weise wirken.
  • Der Vorteil liegt bei derartigen Verwendungen darin, dass nach dem Umschalten des Ventils keine weitere elektrische Energie erforderlich ist, um die Schaltstellung zu halten. Dies wird allein von den Permanentmagneten erreicht. Damit sinkt die Belastung des zugehörigen Versorgungsnetzes, bei Fahrzeugen also des Bordnetzes, und es kann deutlich Energie eingespart werden.
  • Bei der Verwendung des bistabilen Magnetventils in einem Fahrzeug kann dieses vorzugsweise mit einem Steuergerät des Fahrzeugs zusammenwirken, wobei das Steuergerät insbesondere zu Beginn einer Fahrt einen Steuerimpuls an alle erfindungsgemäßen bistabilen Magnetventile des Fahrzeugs übermittelt, so dass alle diese Magnetventile des Fahrzeugs eine definierte, gleiche Endlage einnehmen. Weist also ein Fahrzeug mehrere der erfindungsgemäßen Magnetventile, insbesondere an seinen Schwingungsdämpfern, auf, können auf diese Weise bei Fahrantritt alle diese Magnetventile, die eine gleiche Funktion verwirklichen, in den gleichen Zustand, also vor allem die gleiche Endlage des Ankers, geschalten werden. Diese kann die „normally open“-Position (no) oder die „normally closed“-Position (nc) sein, die Ventile also geschlossen oder geöffnet sein.
  • Verwirklicht wird diese Schaltung durch ein Steuergerät des Fahrzeugs, das neben anderen Funktionen auch die Steuerung der vorhandenen Magnetventile der vorbeschriebenen Art übernimmt. Mit einem solchen Steuergerät wirken die Magnetventile zusammen, es steuert dabei die Magnetventile, indem es die notwendigen Stromimpulse zum Schalten der Ventile auslöst. Damit kann bei Fahrtbeginn die Vertikaldynamik des Fahrzeugs über das Dämpfungsmaß der Schwingungsdämpfer und damit des Fahrwerks beeinflusst werden, so dass bei Fahrtantritt eine gewünschte oder eine vordefinierte Einstellung bereitgestellt wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen bistabilen Magnetventil kann auf einfache Weise ein Magnetventil bereitgestellt werden, das keiner permanenten Bestromung bedarf. Das Schalten erfolgt lediglich infolge eines Stromimpulses auf die Spule des Magnetventils. Durch die Formgebung der Permanentmagnete und des Ankers wird der Halt von Permanentmagnet und Anker verbessert und die Positionierung des Ankers relativ zu den Permanentmagneten vereinfacht.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes bistabiles Magnetventil, und
    • 2 eine alternative Ausgestaltung zu 1.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen bistabilen Magnetventils 10. Dieses Magnetventil 10 dient dazu, einen Fluidkreislauf 14 zu öffnen und zu schließen. Es ist dazu mit einem Anker 30, der als Ventilglied wirkt, einem ersten Permanentmagneten 20 und einem zweiten Permanentmagneten 22 gebildet. Dabei liegen der erste Permanentmagnet 20 und der Anker 30 und der zweite Permanentmagnet 22 auf einer gemeinsamen Längsachse 18. Die beiden Permanentmagnete 20, 22 sind dabei so weit voneinander beabstandet, dass sich der Anker 30 zwischen ihnen entlang der gemeinsamen Längsachse 18 bewegen kann und in seinen Endpositionen jeweils nur im Wirkungsbereich eines Permanentmagneten 20, 22 verbleibt.
  • Eine Spule 40 umhüllt die Permanentmagnete 20, 22 und den Anker 30 und wird mit Bereichen magnetisierbarer Werkstoffe 60, 61 begrenzt. Sie ist an eine elektrische Versorgung 50 angeschlossen. Das Magnetventil 10 kennt zwei Positionen: die erste Position A, bei der das Magnetventil 10 geschlossen ist, wenn der Anker 30 dort anschlägt, und die zweite Position B, bei der das Ventil 10 geschlossen ist, wenn der Anker 30 dort anschlägt.
  • Das Magnetventil 10 ist von einem Gehäuse 12 umgeben.
  • Wie 1 zu entnehmen ist, sind beide Permanentmagnete 20, 22 so geformt, dass sie eine Aufnahme für jeweils ein Ende des Ankers 30 bilden. Sie sind insbesondere bereichsweise trichterförmig geformt und der Anker 30 weist an seinen Enden eine korrespondierende Form auf. Wird nun der Anker 30 an eine der Positionen A, B bewegt, wird sein Ende dort jeweils von der trichterförmigen Aufnahme des jeweiligen Permanentmagneten 20, 22 teilweise aufgenommen und umschlossen. Damit wird ein guter magnetischer Fluss und mithin Halt für den Anker 30 gewährleistet.
  • Um das Magnetventil 10 zu öffnen oder zu schließen, wird ein Stromimpuls auf die Spule 40 gegeben. Das sich dabei aufbauende Magnetfeld bewegt den Anker 30 aus seiner Ausgangsposition A oder B heraus. Mit Nachlassen des Magnetfeldes der Spule 40 bewegt sich der Anker 30 in die begonnene Richtung weiter in seine andere Endposition B oder A und wird dann dort von dem zugehörigen Permanentmagneten 20, 22 gehalten. Die Bewegung wird in 1 mit einem Doppelpfeil veranschaulicht. Wird der Anker 30 aus Position A an Permanentmagnet 20 zu Position B und Permanentmagnet 22 bewegt, wird das bistabile Magnetventil 10 geöffnet, bei einer Bewegung von Permanentmagnet 22 und Position B zu Permanentmagnet 20 an Position A wird es geschlossen.
  • Um die erforderlichen magnetischen Kräfte zu reduzieren, die für die Bewegung des Ankers 30 erforderlich sind, ist der Anker mit einer Bohrung 32 versehen, durch die ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des Magnetventils 10 und dem Fluidkreislauf 14 bewirkt wird.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Magnetventils 10 zu 1. Hier ist die Spule 40 nur in einem Bereich zwischen den Permanentmagneten 20, 22 angeordnet. Sie muss daher nicht das Magnetfeld dort überlagern, um eine Bewegung des Ankers 30 zu bewirken, und kann daher kleiner und mit einem geringeren auszubildenden Magnetfeld ausgebildet werden.
  • Zudem weist das Magnetventil 10 aus 2 an den Positionen A und B jeweils eine Feder 16 auf, die der Stabilisierung des Gesamtsystems dienen.
  • Das hier gezeigte Magnetventil 10 kann beispielsweise in einem Schwingungsdämpfer eines Personenkraftwagens zum Einsatz kommen, so dass zwischen einem weichen, komfortablen Fahrverhalten des Fahrzeugs und einem härteren, sportlicheren Fahrverhalten des Fahrzeugs gewechselt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    bistabiles Magnetventil
    12
    Gehäuse
    14
    Fluidkreislauf
    16
    Feder
    18
    gemeinsame Längsachse
    20
    erster Permanentmagnet
    22
    zweiter Permanentmagnet
    30
    Anker (Ventilglied)
    32
    Bohrung im Anker
    40
    Spule
    50
    elektrische Versorgung
    60
    magnetisierbarer Werkstoff
    61
    magnetisierbarer Werkstoff
    A
    erste Position
    B
    zweite Position

Claims (10)

  1. Bistabiles Magnetventil (10) mit einer Spule (40), einem Anker (30) sowie einem ersten Permanentmagneten (20) und einem zweiten Permanentmagneten (22), wobei der erste und der zweite Permanentmagnet (20, 22) in dem Ventilkörper und mit dem Anker (30) entlang einer gemeinsamen Längsachse (18) angeordnet sind und wobei der erste und der zweite Permanentmagnet (20, 22) voneinander beabstandet sind und der Anker (30) zwischen den Permanentmagneten (20, 22) angeordnet ist, und der Anker (30) entlang der Längsachse (18) von einer ersten Position (A) an dem ersten Permanentmagneten (20) zu einer zweiten Position (B) an dem zweiten Permanentmagneten (22) zu bewegen ist, um das Magnetventil (10) zu öffnen, und von der zweiten Position (B) zu der ersten Position (A) zu bewegen ist, um das Magnetventil (10) zu schließen, und diese Bewegung des Ankers (30) jeweils durch einen Stromimpuls auf die Spule (40) auszulösen ist, und der erste und der zweite Permanentmagnet (20, 22) jeweils geformt sind, um eine Aufnahme für ein Ende des Ankers (30) zu bilden und der Anker (30) an seinen beiden Enden jeweils eine korrespondierende Form aufweist, so dass er in der ersten Position (A) zumindest teilweise von dem ersten Permanentmagneten (20) aufgenommen und umschlossen wird und in der zweiten Position (B) zumindest teilweise von dem zweiten Permanentmagneten (22) aufgenommen und umschlossen wird.
  2. Bistabiles Magnetventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Permanentmagnet (20, 22) jeweils an der dem Anker (30) zugewandten Seite bereichsweise trichterförmig ausgebildet ist, um die Aufnahme für das jeweilige Ende des Ankers (30) zu bilden.
  3. Bistabiles Magnetventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromimpuls auf die Spule (40) mittels eines Stromstoßschalters erfolgt, der mit der Spule (40) des Magnetventils (10) zusammenwirkt.
  4. Bistabiles Magnetventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromimpuls auf die Spule (40) mittels einer Leistungselektronik erfolgt, die mit der Spule des Magnetventils (10) zusammenwirkt, um die Polung der Spule (40) zu ändern.
  5. Bistabiles Magnetventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30) entlang seiner Längsachse eine Bohrung (32) aufweist, um einen Druckausgleich zum Fluidkreislauf (14) zu verwirklichen.
  6. Bistabiles Magnetventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (10) im Bereich der ersten und zweiten Position (A, B) des Ankers (30) jeweils eine Feder (16) aufweist.
  7. Bistabiles Magnetventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (40) in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten (20, 22) angeordnet ist.
  8. Bistabiles Magnetventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Sensor, insbesondere einen Körperschallsensor, zur Erfassung der Position des Ankers (30) aufweist.
  9. Verwendung eines bistabilen Magnetventils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem hydraulischen und/oder pneumatischen System eines Fahrzeugs, insbesondere einem Schwingungsdämpfer, oder einer industriellen Anlage.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Magnetventil (10) mit einem Steuergerät des Fahrzeugs zusammenwirkt, wobei das Steuergerät insbesondere zu Beginn einer Fahrt einen Steuerimpuls an alle bistabilen Magnetventile (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 des Fahrzeugs übermittelt, so dass alle Magnetventile (10) des Fahrzeugs eine definierte, gleiche Endlage einnehmen.
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DE20000397U1 (de) 1999-12-07 2000-04-13 Sheng Chih Sheng Magnetvorrichtung mit wechselbarem Magnetkreis und mit beiden Befestigungsstellen
WO2009034007A1 (de) 2007-09-11 2009-03-19 Technische Universität Ilmenau Stellventil mit einem resonanten magnetischen aktorsystem
CN113586736A (zh) 2021-08-21 2021-11-02 成都犁疏科技有限责任公司 一种内置式基于永磁体和电磁铁联合补偿的锥形调节阀及其监控方法

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