DE19646835A1

DE19646835A1 - Electromagnetic valve arrangement

Info

Publication number: DE19646835A1
Application number: DE1996146835
Authority: DE
Inventors: Paul Linhoff
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-05-14

Abstract

The valve has a valve housing with a valve seat and a valve closure element on a magnetic armature (1). A valve coil in contact with the valve housing is bounded by a yoke ring. A magnetic core (9) on which the armature is supported during electromagnetic stimulation, is guided by a sleeve body fixed in the valve housing. The magnetic armature is made in two parts and has two air gaps wrt. the magnetic core. The first air gap (S1) between the first armature part and the core is smaller than the second air gap (S2) between the second armature part and the core.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic valve according to the upper Concept of claim 1.

Aus der DE 40 30 571 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil hervorgegangen, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung mittels eines an einem Ventilsitz im Ventilgehäu se anliegenden Ventilstößel einen Druckmitteldurchlauf trennt. In der elektromagnetisch erregten Stellung des Ventils ist der Magnetkreis über den die Spule weitgehend umschließenden Joch ring, über den Hülsenkörper, über den im Hülsenkörper einge setzten Magnetkern, über den am Magnetkern anliegenden Magne tanker und über das Ventilgehäuse geschlossen. Damit zwischen dem Jochring und dem Ventilgehäuse kein Kurzschluß des Magnet kreises entstehen kann, ist der Hülsenkörper aus einem nicht magnetischen Material.From DE 40 30 571 A1 there is already an electromagnetic valve emerged that in its electromagnetic excitation Basic position by means of a valve seat in the valve body se adjacent valve tappet separates a fluid flow. In the electromagnetically excited position of the valve Magnetic circuit via the yoke largely enclosing the coil ring, over the sleeve body, over the inserted in the sleeve body place the magnetic core, over the magnet lying on the magnetic core tanker and closed via the valve housing. So between the yoke ring and the valve housing no short circuit of the magnet circle can arise, the sleeve body is not made of one magnetic material.

Der Überbrückung des maximal möglichen Magnetankerluftspaltes sind wegen der erforderlichen Magnetfeldstärke, der konstruktiv vorgegebenen Spulendimensionierung als auch der möglichen Stromversorgung in der Praxis gewisse Grenzen gesetzt, womit sich mit elektrotechnisch vertretbarem Aufwand in der Regel nur kleine Magnetankerluftspalte und damit entsprechend kleine Magnetankerhübe ergeben, die bei hohem Druckmittelvolumenbedarf des am Ventil angeschlossenen Verbrauchers nur einen ungenügen den Ventilöffnungsquerschnitt ermöglichen.Bridging the maximum possible magnet armature air gap are constructive because of the required magnetic field strength given coil dimensioning as well as the possible Power supply set certain limits in practice, with what usually only with a technically justifiable effort small magnet armature air gaps and thus correspondingly small Magnetic armature strokes result in a high pressure medium volume requirement of the consumer connected to the valve is insufficient enable the valve opening cross section.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elek tromagnetventil der bereits bekannten Bauart dahingehend zu verbessern, daß durch einfache, kostengünstige Maßnahmen und entsprechend kleinbauende Mittel ein funktionssicheres Elektro magnetventil geschaffen wird, das bei kleinem Stromverbrauch relativ große Ventilöffnungsquerschnitte ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide an elec The solenoid valve of the already known type improve that through simple, inexpensive measures and appropriately small-sized means a functionally reliable electrical solenoid valve is created with low power consumption allows relatively large valve opening cross sections.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention for an electromagnetic valve of the generic type by the characteristic features of claim 1 solved.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfol genden aus den Unteransprüchen und einem hierzu dargestellten Ausführungsbeispiel hervor, das nachfolgend anhand einer Zeich nung erläutert wird.Further features and advantages of the invention follow genden from the subclaims and a presented here Embodiment that follows with reference to a drawing is explained.

Die einzige Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößerter Darstellung die konstruktiven Einzelheiten eines in der Grundstellung elek tromagnetisch nicht erregten, in Sperrstellung befindlichen Elektromagnetventils. Die Abbildung zeigt hierzu rechts der Körpersymmetrieachse den Magnetanker 1 in nicht erregtem, das Ventilschließglied 7 am Ventilsitz 8 anliegenden Zustand, wäh rend links zur Ventilsymmetrieachse der Magnetanker 1 unter elektromagnetischer Erregung am Magnetkern 9 anliegt und somit ein hydraulischer Durchlaß zwischen dem Ventilschließglied 7 und dem Ventilsitz 8 gegeben ist.The only Fig. 1 shows in a significantly enlarged view the structural details of a electromagnetically not excited in the basic position, located in the blocking position solenoid valve. The figure shows to the right of the axis of symmetry of the armature 1 in the non-energized state, the valve closing member 7 on the valve seat 8 , while on the left to the valve axis of symmetry the armature 1 is under electromagnetic excitation at the magnetic core 9 and thus a hydraulic passage between the valve closing member 7 and the valve seat 8 is given.

Das Ventilgehäuse 2 ist beispielhaft in Patronbauweise ausge führt und mittels einer selbsteinscherenden Befestigung in einer Stufenbohrung eines Ventilblocks gehalten. In einer Boh rung des Ventilgehäuses 2 befindet sich ein zweiteiliger Magne tanker 1, der mit einem stößelförmigen Ventilschließglied 7 versehen ist, das gemäß der rechten Schnittdarstellung an dem Ventilsitz 8 anliegt. Oberhalb des Magnetankers 1 verschließt ein zylinderförmiger Magnetkern 9 den am Ventilgehäuse 2 be festigten Hülsenkörper 3, so daß der Innenraum des Ventilgehäu ses 2 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist. Eine gehäuse förmig von einem Jochring 10 teilumschlossene Ventilspule 6 ist auf den Hülsenkörper 3 aufgeschoben und kontaktiert den Magnet kern 9 als auch das aus Stahl gefertigte Ventilgehäuse 2. Der Jochring 10 umschließt die Ventilspule 6 topfförmig, wobei der Jochring 10 entsprechend dem Maß seiner Wandstärke die Mantel fläche des Magnetkerns 9 kontaktiert. Das Ventilgehäuse 1, der Jochring 2, der Magnetkern 9 und der Magnetanker 1 sind aus einem den Magnetfluß leitenden Werkstoff, während der Hülsen körper 3 aus einem den Magnetfluß nicht leitenden Material besteht. Innerhalb des Hülsenkörpers 3 ist der erfindungsgemäße zweiteilige Magnetanker 1 angeordnet. Dieser ist derart gestal tet, daß in seiner Grundstellung ein erster als auch ein zwei ter Magnetankerluftspalt S1, S2 gegenüber dem Magnetkern 9 verbleibt, wobei der erste Magnetankerluftspalt S1 des ersten Magnetankerteils 1a kleiner ist als der zweite Magnetankerluft spalt S2 des zweiten Magnetankerteils 1b. Beide Magnetanker teile 1a, 1b sind mit einem Teleskop vergleichbar und relativ ineinander axial beweglich geführt. Das erste Magnetankerteil 1a besteht aus einer dünnwandigen Hülse, die mit Radialspiel behaftet zwischen dem am Ventilgehäuse 2 befestigten Hülsenkör per 3 und dem zweiten Magnetankerteil 1b geführt ist. Ferner sind beide Magnetankerteile 1a, 1b mit Formschlußmittel verse hen, so daß abhängig von der Ventilschaltstellung das innere, im wesentlichen hohlzylinderförmig gestaltete Magnetankerteil 1b vom äußeren, hülsenförmigen Magnetankerteil 1a formschlüssig und dennoch in Axialrichtung begrenzt beweglich umgriffen wird. Der Formschluß zwischen beiden Teilen wird mittels eines am ersten Magnetankerteil 1a abgekröpften Endbereichs hergestellt, der sich in eine Ausnehmung 4 des zweiten Magnetankerteils 1b erstreckt. Hierbei ist die Höhe der Ausnehmung 4 zumindest der Hülsendicke des ersten Magnetankerteils 1a, zuzüglich des vom zweiten Magnetankerteils 1b zu überbrückenden Magnetankerluft spalts angepaßt. Zwecks Druckausgleich beiderseits des Magne tankers 1 weist das zweite Magnetankerteil 1b eine Druckaus gleichsbohrung 5 auf, die derart gestaltet ist, daß in ihr eine den Magnetanker 1 in der Grundstellung positionierende Druckfe der angeordnet werden kann. The valve housing 2 is, for example, in cartridge design leads and held in a stepped bore of a valve block by means of a self-inserting fastening. In a Boh tion of the valve housing 2 is a two-part magnetic tanker 1 , which is provided with a tappet-shaped valve closing member 7 , which rests on the valve seat 8 according to the right sectional view. Above the magnet armature 1, a cylindrical magnetic core 9 closes the sleeve body 3 , which is fastened on the valve housing 2 , so that the interior of the valve housing 2 is sealed from the atmosphere. A housing in the form of a yoke ring 10 partially enclosed valve coil 6 is pushed onto the sleeve body 3 and contacts the magnet core 9 as well as the valve housing 2 made of steel. The yoke ring 10 encloses the valve coil 6 in a pot shape, the yoke ring 10 contacting the outer surface of the magnetic core 9 in accordance with the dimension of its wall thickness. The valve housing 1 , the yoke ring 2 , the magnetic core 9 and the magnet armature 1 are made of a material that conducts the magnetic flux, while the sleeve body 3 consists of a material that does not conduct the magnetic flux. The two-part magnet armature 1 according to the invention is arranged within the sleeve body 3 . This is designed in such a way that, in its basic position, a first and a second magnet armature air gap S1, S2 remain with respect to the magnetic core 9 , the first magnet armature air gap S1 of the first magnet armature part 1 a being smaller than the second magnet armature air gap S2 of the second magnet armature part 1 b . Both magnet armature parts 1a, 1b are comparable with a telescope and relatively axially movable. The first armature part 1 a consists of a thin-walled sleeve, which, with radial play, is guided between the sleeve body attached to the valve housing 2 by 3 and the second armature part 1 b. Furthermore, both magnet armature parts 1 a, 1 b with interlocking means verse hen, so that depending on the valve switching position, the inner, essentially hollow cylindrical magnet armature part 1 b is positively encompassed by the outer, sleeve-shaped magnet armature part 1 a and yet is limitedly movable in the axial direction. The positive connection between the two parts is produced by means of an end region bent at the first magnet armature part 1 a, which extends into a recess 4 of the second magnet armature part 1 b. Here, the height of the recess 4 is at least the sleeve thickness of the first armature part 1 a, plus the gap from the second armature part 1 b to be bridged adapted armature air. For the purpose of pressure equalization on both sides of the Magne tanker 1 , the second armature part 1 b has a Druckaus equalizing hole 5 , which is designed such that one of the magnet armature 1 in the basic position of the Druckfe can be arranged in it.

Bei elektromagnetischer Erregung der Ventilspule 6 ergibt sich ein ungehinderter Magnetfluß vom Jochring 10 zum Magnetkern 9 und von dort nach Überbrückung des ersten, abbildungsgemäß kleineren Magnetankerluftspaltes S1 auf das erste, hülsenförmi ge Magnetankerteil 1a, wobei infolge des kleinen Magnetanker luftspaltes S1 eine größere Magnetkraft entsteht (siehe hierzu Magnetkraftkennlinien in Abhängigkeit des Magnetankerluftspal tes nach Fig. 2) als bei einem Ventil mit einteiligem Anker bekannter Ausführung und entsprechend großen Luftspalt zur Darstellung eines vergleichbar großen Ventilblocks. Bei der Überbrückung des konstruktiv klein dimensionierten Magnetanker luftspalts S1 wird mittels Formschluß vom ersten Magnetanker teil 1a auch das zweite Magnetankerteil 1b in Richtung auf den Magnetkern 9 bewegt, so daß der ursprünglich relativ große Magnetankerluftspalt S2 zwischen dem zweiten Magnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 sich nunmehr um den überbrückten Magne tankerluftspalt S1 des ersten Magnetankerteils 1a reduziert. Die erforderliche Magnetkraft zur Überbrückung des nunmehr zwischen dem zweiten Magnetankerteils 1b und dem Magnetkern 9 verbliebenen Restluftspalts S3 verringert sich damit gleich falls.With electromagnetic excitation of the valve coil 6 there is an unimpeded magnetic flux from the yoke ring 10 to the magnetic core 9 and from there after bridging the first, smaller magnet armature air gap S1 according to the illustration to the first, sleeve-shaped ge armature part 1 a, wherein a larger magnetic force arises due to the small armature air gap S1 (See magnetic force characteristics depending on the Magnetankerluftspal tes according to FIG. 2) than in a valve with a one-piece armature known design and correspondingly large air gap to represent a comparable large valve block. When bridging the small-sized magnet armature air gap S1, the second magnet armature part 1 b is also moved by positive locking from the first magnet armature part 1 a in the direction of the magnet core 9 , so that the originally relatively large magnet armature air gap S2 between the second magnet armature part 1 b and the magnet core 9 is now reduced by the bridged magne tanker air gap S1 of the first magnet armature part 1 a. The required magnetic force for bridging the now between the second armature part 1 b and the magnetic core 9 remaining residual air gap S3 is reduced so that if equal.

Bereits nach dem Zurücklegen des ersten Teilhubs beider Magne tankerteile 1a, 1b, der der Überbrückung des ersten Magnetan kerluftspaltes S1 entspricht, befindet sich das Ventilschließ glied 7 bereits in einer Teilöffnung, wodurch ein Teil der ursprünglich am Magnetanker 1 anstehenden hydraulischen Druck differenz bereits ausgeglichen wird. Der in der Teilöffnung des Ventils verbliebene Restluftspalt S3 zwischen dem zweiten Ma gnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 führt unter Berücksichti gung des gleichzeitig wirksamen hydraulischen Druckausgleichs am Magnetanker 1 zur vorteilhaften Verringerung der von der Ventilspule 6 zu leistenden Magnetkraft.Already after completing the first partial stroke of both Magne tanker parts 1 a, 1 b, which corresponds to the bridging of the first Magnetan kerluftspaltes S1, the valve closing member 7 is already in a partial opening, whereby part of the hydraulic pressure difference originally present on the armature 1 already exists is balanced. The remaining in the partial opening of the valve residual air gap S3 between the second Ma gnetankerteil 1 b and the magnetic core 9 performs taking into supply the same effective hydraulic pressure balance on the magnet armature 1 for the advantageous reduction of the of the spool 6 to be made magnetic force.

Obwohl die Teilhubstellung des Magnetankers 1 nicht unmittelbar in der Fig. 1 eingezeichnet ist, ist zweifelsohne klar, daß mit der Kontaktierung des äußeren, hülsenförmigen Magnetankerteils 1a an der Stirnfläche des Magnetkerns 9 zwangsläufig der rest liche Magnetankerluftspalt zwischen dem inneren, zylinderförmi gen Magnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 um das Maß des ersten Teilhubes erheblich reduziert ist. Sobald auch das zwei te Magnetankerteil 1b gemäß der linken Darstellung in Fig. 1 am Magnetkern 9 anliegt, ist der Magnetfluß zum Jochring 10 über das Ventilgehäuse 1 vollständig geschlossen. Es ergibt sich somit ein relativ großer Ventilhub mit einem entsprechend gro ßen Druckmitteldurchgang zwischen dem Ventilschließglied 7 und dem Ventilsitz 8, ohne daß gegenüber der bisher bekannten Ven tilcharakteristik eine Krafterhöhung infolge vergrößertem Ma gnetankerluftspalt zustande kommt. Aus technischer Sicht ist dabei zu beachten, daß die konzentrische und damit teleskop artige Führung beider Magnetankerteile 1a, 1b ineinander nicht nur zu einer besonders kompakten Bauweise führt, sondern auch der sogenannte magnetische Kurzschluß bei Kontaktierung des äußeren Magnetankerteils 1a am Magnetkern 9 durch seine dünn wandige, hülsenförmige Dimensionierung vernachlässigbar gering bleibt, so daß keine negativen Folgen auf die Schaltfunktion des inneren Magnetankerteils 1b infolge einer geringen Ablen kung des Magnetfeldes entstehen. Das vorgeschlagene Elektro magnetventil eignet sich beispielhaft für die Pumpensaugdrosse lung in schlupfgeregelten Bremsanlagen, wozu mittels einer Pulsbreitenmodulation der maximale Ventilhub in zwei Teilhüben bzw. zwei Stufen elektromagnetisch eingestellt werden kann.Although the Teilhubstellung of the armature 1 is not shown in FIG. 1 immediately, is undoubtedly obvious that with the contacting of the outer sleeve-shaped armature member 1 a at the end face of the magnetic core 9 necessarily the rest Liche armature air gap between the inner zylinderförmi gen armature Part 1 b and the magnetic core 9 is significantly reduced by the amount of the first partial stroke. As soon as the two te armature part 1 b according to the left-hand illustration in Fig. 1 is present at the magnetic core 9, the magnetic flux is completely closed to the yoke 10 via the valve housing 1. There is thus a relatively large valve lift with a correspondingly large pressure medium passage between the valve closing member 7 and the valve seat 8 , without an increase in force due to the increased valve arm air gap compared to the previously known Ven valve characteristic. From a technical point of view, it should be noted that the concentric and thus telescopic guidance of the two magnet armature parts 1 a, 1 b not only leads to a particularly compact design, but also the so-called magnetic short circuit when contacting the outer magnet armature part 1 a on the magnet core 9 its thin-walled, sleeve-shaped dimensioning remains negligibly small, so that there are no negative consequences for the switching function of the inner armature part 1 b due to a slight deflection of the magnetic field. The proposed solenoid valve is suitable for example for Pumpensaugdrosse development in slip-controlled brake systems, for which purpose the maximum valve lift can be set electromagnetically in two partial strokes or two stages by means of pulse width modulation.

Reference list

11

Magnetanker
Magnetic anchor

11

a Magnetankerteil
a Magnet armature part

11

b Magnetankerteil
b Magnet armature part

22nd

Ventilgehäuse
Valve body

33rd

Hülsenkörper
Sleeve body

44th

Ausnehmung
Recess

55

Druckausgleichsbohrung
Pressure equalization hole

66

Ventilspule
Valve spool

77

Ventilschließglied
Valve closing member

88th

Ventilsitz
Valve seat

99

Magnetkern
Magnetic core

1010th

Jochring
S1, S2 Magnetankerluftspalt
S3 Restluftspalt
Yoke ring
S1, S2 magnet armature air gap
S3 residual air gap

Claims

1. solenoid valve, with a valve housing having a valve seat and a valve arm attached to a magnet armature, with a valve coil lying on the valve housing, which is delimited by a yoke ring, with a magnetic core, on which the armature is supported in the case of electromagnetic excitation , and with a Ma gnetanker leading and fixed in the valve housing sleeve body, characterized in that the magnet armature ( 1 ) is made in two parts.

2. Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the two-part magnet armature ( 1 ) has a first and a second magnet armature air gap (S1, S2) relative to the magnetic core ( 9 ), the between the first armature part ( 1 a) and the Magnetic core ( 9 ) located first magnet armature air gap (S1) is smaller than the gene between the second armature part ( 1 b) and the magnet armature ( 9 ) le gene magnetic armature air gap (S2).

3. Solenoid valve according to claim 2, characterized in that the two armature parts ( 1 a, 1 b) are axially movable relative to each other.

4. Solenoid valve according to claim 2, characterized in that the first armature part ( 1 a) consists of a thin-walled sleeve, which is afflicted with radial clearance between the sleeve body ( 3 ) attached to the valve housing ( 2 ) and the second armature part ( 1 b) is led.

5. Solenoid valve according to one of the preceding claims, characterized in that both magnet armature parts ( 1 a, 1 b) are positively engaged with each other depending on the valve switching position.

6. Solenoid valve according to claim 5, characterized in that the positive connection is produced by means of an on the first Magnetan kerteil ( 1 a) bent end portion which extends into a recess ( 4 ) of the second armature part ( 1 b).

7. Solenoid valve according to claim 6, characterized in that the height of the recesses ( 4 ) corresponds at least to the sleeve thickness of the first armature part ( 1 a), plus the magnetic armature part to be bridged by the second armature part ( 1 b) (S2).