DE10248342A1

DE10248342A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE10248342A1
Application number: DE10248342A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schmidt; Michael Kutzner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2003-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, das zur Dämpfung von Körperschall erzeugenden mechanischen Schwingungen im schwingungssensitiven Bereich ein schwingungsdämpfendes Mittel (3, 5) aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 196 04 315 A1 ist bereits ein derartiges Elektromagnetventil bekannt geworden, dessen Ventilstößel über nahezu die gesamte Stößellänge im Ventilgehäuse geführt ist, um eine hinreichend genaue Zentrierung des Ventilschließgliedes am Ventilsitzkörper zu gewährleisten. Zwangsläufig kommt aufgrund den knappen Einbauverhältnissen eine kurze, miniaturisierte Ventilfeder zum Einsatz, die zwischen dem rohrförmigen Ventilsitzkörper und dem relativ dickwandigen Ventilstößel eingespannt ist. Als nachteilig ist die für das menschliche Ohr akustisch vernehmbare Geräuschentwicklung zu bewerten, insbesondere dann, wenn das Elektromagnetventil mittels einer pulsweitenmodulierten Stromregelung betrieben wird. Diese Stromregelung verursacht nämlich im Ventilgehäuse sogenannte Mikrobewegungen der dem Magnetfeld ausgesetzten Ventilteile, die als Luftschall vernehmbar sind und als Körperschall übertragen werden.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der angegebenen Art derart zu verbessern, dass der vorgenannte Nachteil vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im folgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.
Die Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht eines in Grundstellung stromlos geöffneten, proportional ansteuerbaren Elektromagnetventils mit den erfindungswesentlichen Merkmalen. Das Elektromagnetventil ist beispielhaft als 2/2-Wege-Sitzventil ausgeführtes, mit einem patronenförmigen Ventilgehäuse 8, das an einem gestuften Ventilstößel 1 ein ballig geformtes Ventilschließglied 9 aufweist. Der vom Ventilschließglied 9 abgewandte Bereich des Ventilstößels 1 wirkt mit einem kolbenförmigen Magnetanker 10 zusammen, während das Ventilschließglied 9 auf einen rohrförmigen Ventilsitzkörper 2 gerichtet ist. Der dazu gegenüberliegende Magnetanker 10 ist dem im Ventilgehäuse 8 integrierten, rohrförmigen Magnetkern 11 zugewandt. An dem Magnetkern 11 ist eine vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellte Hülse 12 befestigt, in der sich der Magnetanker 10 ausrichten und axial bewegen kann. Am Umfang der das Ventilgehäuse 8 verschließenden Hülse 12 ist in einem geringen Radialabstand X eine Magnetspule 13 angeordnet, die sich zwischen einem Jochring 16 und einer Magnetscheibe 17 befindet.
Der Radialabstand X ist wenigstens so groß gewählt wie der Abstand, der als Fertigungs- und Montagespalt für die Magnetspule 13 sowie für den Jochring 16 notwendig ist. Dieser Radialabstand X wird erfindungsgemäß zur Aufnahme einer magnetorheologischen Flüssigkeit 3 genutzt. Durch diese den Magnetfluß leitende, viskose Flüssigkeit 3 ist eine Dämpfung des im menschlichen Hörbereich liegenden, durch eine vorzugsweise pulsweitenmodulierte Stromregelung (PWM- Stromregelung) des Ventils erzeugten Ventilgeräuschs möglich. Bei der erwähnten PWM-Stromregelung wird das Ventilgeräusch durch die zeitliche Veränderung der Magnetfelder des Magnetantriebs hervorgerufen. Die Dämpfung dieses unerwünschten Ventilgeräuschs wird durch die in ihrer Beschaffenheit einerseits viskose, andererseits den Magnetfluß leitende Flüssigkeit 3 erreicht, welche die durch den PWM- Spulenstrom im Ventiltrieb erzeugten Kraftschwankungen und die damit verbundenen Mikrobewegungen der Ventilteile unterdrückt. Diese Mikrobewegungen kommen beispielsweise durch die Schwingungselastizität einzelner Ventilteile, insbesondere im Bereich der sehr dünnwandigen Hülse 12 zustande. Um diese Mikrobewegung im Bereich der Hülse 12 zu dämpfen, wird deshalb in den eingangs erwähnten Radialabstand X, der abhängig von seiner Höhe und seinem Umfang einen Ringraum bildet, eine viskose, den Magnetfluß leitende Flüssigkeit 3 eingebracht, die infolge der magnetischen Eigenschaft den durch die Magnetspule 13 initiierten Magnetfeldaufbau während der Ventilerregung nicht behindert. Diese Flüssigkeit 3 kann beispielsweise in einem separat handhabbaren Flüssigkeitsringbehälter, einem Flüssigkeitsschlauch oder unmittelbar in einer durch den Ringspalt X gebildeten Flüssigkeitskammer vorteilhaft zwischen der Hülse 12 und der Magnetspule 13 angeordnet werden. Trotz des Radialabstands X kommt es folglich bei einer elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 10 zu keinen Magnetverlusten, da die magnetische Flüssigkeit 3 ungehindert vom Magnetfeld durchdrungen wird. Auf an sich bekannte Weise gelangt somit der Magnetanker 10 während der Bestromung der Magnetspule 13 in Richtung des Magnetkerns 11, so daß das am Ventilstößel 1 angeformte Ventilschließglied 9 entgegen der Wirkung der zwischen dem Ventilstößel 1 und dem Ventilsitzkörper 2 angeordneten Ventilfeder 4 die in der Grundstellung offene Druckmittelverbindung zwischen einem Druckmitteleinlass- und einem Druckmittelauslasskanal 14, 15 unterbricht.
Über die bereits vorgestellte Anordnung der den Magnetfluß leitenden viskosen Flüssigkeit 3 im ringförmigen Radialabstand X ist ferner eine Anordnung der den Magnetfluß leitenden, viskosen Flüssigkeit 3 zwischen der Magnetscheibe 17 und dem Rand des Jochrings 16 in Form eines Flüssigkeitskissens 5 oder eines Flüssigkeitsschlauchs möglich. Als weitere Möglichkeit ist überdies bei entsprechender konstruktiver Anpassung des Arbeitsluftspalts die Anordnung eines hochviskosen Flüssigkeitskissens 5 zwischen dem Magnetkern 11 und dem Magnetanker 10 möglich.
Alle hiermit vorgestellten Möglichkeiten zur Anordnung einer viskosen, den Magnetfluß leitenden Flüssigkeit 3 an verschiedenen Stellen des Elektromagnetventils finden sich in der Darstellung nach Fig. 1 wieder, ohne einen Anspruch auf Vollständigkeit oder Notwendigkeit zur Kombination der einzelnen, mit der Flüssigkeit 3, oder dem Flüssigkeitskissen 5 versehenen Anordnungsstellen vornehmen zu müssen. Es ist daher im Einzelfall nach Ortung der schwingungs- bzw. geräuschsensiblen Ventilteile abzuklären, an welcher Stelle und in welcher geeigneten Form die magnetorheologische Flüssigkeit 3 am besten zum Einsatz kommt.
Losgelöst von der zuvor detailliert beschriebenen Verwendung einer den Magnetfluß leitenden Flüssigkeit eignet sich zur Lösung der gestellten Aufgabe ebenso ein pastenförmiger Trägerstoff, in dem magnetische Festkörperpartikel eingebettet sind. Als Trägerstoff kommt beispielsweise eine Silikonpaste zur Anwendung, in die magnetische Partikel, vorzugsweise Carboxyleisenpulver mit einer Korngröße im Mikrometerbereich, eingebettet sind. Als Trägerstoff kann prinzipiell jeder Stoff verwendet werden, der für die Aufnahme von magnetischen Teilchen geeignet ist. Beispielsweise auch ein mit einem Magnetstoff gefüllter Schaumstoff oder ein in einem Trägerstoff eingebettetes Eisenpulver. Entscheidend dabei ist die mehr oder minder starke Magnetisierbarkeit der eingebetteten Stoffe, was sich unter anderem in einer großen Permeabilitätszahl niederschlägt.
Am Elektromagnetventil können folglich an den bereits zu Fig. 1 genannten Stellen verschiedene geräuschdämpfende Maßnahmen eingesetzt werden.
Positive Nebeneffekte der Erfindung sind ferner darin zu sehen, dass sich infolge der Verwendung von magnetischen Stoffen die Ventilschließkraft steigern lässt, wodurch bei Wunsch oder Bedarf gegen erhöhte hydraulische Drücke der Ventilsitz verschlossen werden kann oder größere Ventilquerschnitte und Ventilhübe realisiert werden können. Bezugszeichenliste 1 Ventilstößel
2 Ventilsitzkörper
3 Flüssigkeit
4 Ventilfeder
5 Flüssigkeitskissen
6 -
7 -
8 Ventilgehäuse
9 Ventilschließglied
10 Magnetanker
11 Magnetkern
12 Hülse
13 Magnetspule
14 Druckmitteleinlasskanal
15 Druckmittelauslasskanal
16 Jochring
17 Magnetscheibe

Claims

1. Elektromagnetventil, mit einem Ventilgehäuse, welches ein mit einem Magnetanker zusammenwirkendes Ventilschließglied aufweist, das auf einen Ventilsitzkörper und der Magnetanker auf einen Magnetkern gerichtet ist, mit einem Abschnitt des Ventilgehäuses in Form einer Hülse, in der der Magnetanker axial beweglich geführt ist, sowie mit einer am Umfang der Hülse angeordneten Magnetspule zur Betätigung des Magnetankers, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dämpfung von Körperschall erzeugenden mechanischen Schwingungen im schwingungssensitiven Bereich des Elektromagnetventils ein schwingungsdämpfendes Mittel (3, 5) angeordnet ist.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als schwingungsdämpfendes Mittel eine Flüssigkeit (3) mit nieder- bis hochviskosen Eigenschaften oder ein Trägerstoff mit magnetischen Eigenschaften vorgesehen ist.

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsdämpfende Flüssigkeit (3) mit einer den Magnetfluß leitenden Eigenschaft versehen ist.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) elektrorheologische Bestandteile beinhaltet.

5. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) in einem zwischen der Hülse (12) und der Magnetspule (13) gelegenen Radialabstand (X) angeordnet ist.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) zwischen einer am Ventilgehäuse befestigten Magnetscheibe (17) und dem Rand eines die Magnetspule (13) umgebenden Jochrings (16) angeordnet ist.

7. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) zwischen dem Magnetkern (11) und dem Magnetanker (10) positioniert ist.

8. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (3) in einem Flüssigkeitskissen (5) oder Flüssigkeitsschlauch eingebettet ist.

9. Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitskissen (5) oder der Flüssigkeitsschlauch eine eigenständig handhabbare, montagefähige Baugruppe bildet, die form- und/oder kraftschlüssige am Elektromagnetventil angeordnet ist.