DE202016102130U1

DE202016102130U1 - Electromagnetically actuated valve device

Info

Publication number: DE202016102130U1
Application number: DE202016102130.8U
Authority: DE
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2026-04-22

Abstract

Elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse (10), das einen ersten (P) und einen zweiten (E), jeweils zum gesteuerten Öffnen und Verschließen durch Bewegung einer Verschlusseinheit (30) ausgebildeten Fluidanschluss sowie mindestens einen am Ventilgehäuse vorgesehenen, einen durch die Verschlusseinheit wechselweise unterbrechbaren Fluidkanal (46) zum ersten bzw. zweiten Fluidanschluss ausbildenden weiteren Fluidanschluss (A) aufweist, wobei die Verschlusseinheit an oder in einer im Ventilgehäuse entlang einer Bewegungslängsachse (12) bewegbar geführten und als Reaktion auf eine Bestromung einer stationär im Ventilgehäuse vorgesehenen Spuleneinheit (14, 16) antreibbaren Ankereinheit (28) vorgesehen ist und zwischen einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Verschlusspositionen bewegbar ist, zum magnetischen Zusammenwirken mit einer zumindest abschnittsweise von der Spuleneinheit umschlossen stationären Kerneinheit (18) ausgebildet ist und in eine der Verschlusspositionen durch an die Ankereinheit angreifende Kraftspeichermittel, insbesondere eine Feder (48), vorgespannt ist, wobei die erste der Verschlusspositionen durch einen mit dem ersten Fluidanschluss verbundenen Ventilsitz (44) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerneinheit einen einen Kernkörper axial fortsetzenden, im Durchmesser gegenüber diesem verringerten, langgestreckten, endseitig die dem zweiten Fluidanschluss zugeordnete zweite Fluidposition ausbildenden Rohr- und/oder Hülsenabschnitt (22) aufweist, der axial von einem Abschnitt der Ankereinheit übergriffen wird und/oder in eine in der Ankereinheit eingeformte Vertiefung greift und der, als vom Kernkörper separate Baugruppe realisiert, in diesen abschnittsweise eingesteckt und montiert ist, wobei bevorzugt die Kraftspeichermittel, insbesondere den Rohr- bzw. Hülsenabschnitt mantelseitig umschließend, einends mit der Ankereinheit und anderenends mit der Kerneinheit so verbunden sind oder zusammenwirken, dass die Kraftspeichermittel außerhalb des Fluidkanals vom zweiten Fluidanschluss zum weiteren Fluidanschluss liegen.Electromagnetically actuable valve device comprising a valve housing (10) having a first (P) and a second (E), respectively for controlled opening and closing by movement of a closure unit (30) formed fluid connection and at least one provided on the valve housing, one by the closure unit alternately wherein the closure unit is movably guided on or in a coil unit (12) movably guided in the valve housing along a movement longitudinal axis (12) and in response to energization of a stationary stationary in the valve housing coil unit (14 , 16) drivable armature unit (28) is provided and is movable between opposing first and second closure positions, for magnetic interaction with a at least partially surrounded by the coil unit stationary core unit (18) is formed and in e in the closure positions is biased by the force acting on the armature unit force storage means, in particular a spring (48), wherein the first of the closure positions by a connected to the first fluid port valve seat (44) is realized, characterized in that the core unit axially extending a core body , in the diameter opposite this reduced, elongated, the end of the second fluid connection associated second fluid position forming tube and / or sleeve portion (22) which is overlapped axially by a portion of the anchor unit and / or engages in a recess formed in the anchor unit and which, as realized by the core body separate assembly is inserted and mounted in sections thereof, wherein preferably the force storage means, in particular the tube or sleeve section shell-side, at one end to the anchor unit and the other end connected to the core unit or cooperate, that the force storage means are outside the fluid channel from the second fluid port to the further fluid port.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer derartigen Ventilvorrichtung. The present invention relates to an electromagnetically actuated valve device according to the preamble of the main claim. Furthermore, the present invention relates to a use of such a valve device.

Elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtungen der oberbegrifflichen Art sind aus der DE 298 25 210 U1 der Anmelderin bekannt. In einem Ventilgehäuse ist dabei relativ zu einer stationären Spuleneinheit sowie zu einer mit dieser zusammenwirkenden stationären Kerneinheit eine als Reaktion auf die Spuleneinheit bewegbar vorgesehene Ankereinheit geführt, welche eine Verschlusseinheit trägt. Durch Bewegung der Ankereinheit verschließt dabei die Ankereinheit im Gehäuse (typischerweise axial aneinander gegenüberliegend vorgesehene) erste bzw. zweite Fluidanschlüsse wechselweise, wobei, bei typischer Ausgestaltung als 3/2-Ventilvorrichtung (also mit drei Fluidanschlüssen bei zwei Schaltpositionen) die das wechselweise Verschließen bewirkende Ankerbewegung einen Fluidkanal des ersten bzw. zweiten Fluidanschlusses zu einem weiteren Fluidanschluss (typischerweise auch als Arbeitskanal bezeichnet) freigibt. Electromagnetically actuated valve devices of the generic kind are from the DE 298 25 210 U1 the applicant known. In a valve housing is guided relative to a stationary coil unit and to a cooperating with this stationary core unit in response to the coil unit movably provided anchor unit which carries a closure unit. By movement of the armature unit thereby closes the armature unit in the housing (typically axially opposite each other provided) first or second fluid connections alternately, wherein, in typical configuration as a 3/2 valve device (ie with three fluid connections in two switching positions) which causes the mutual closing armature movement a fluid passage of the first and second fluid port to another fluid port (typically also referred to as a working channel) releases.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird ein NC-(normally closed = im unbestromten Zustand der Spuleneinheit geschlossen) bzw. NO-(normally opened = im unbestromten Zustand geöffnet)Betriebszustand der Ventilvorrichtung herbeigeführt durch Kraftspeichermittel in Form einer Feder, welche, sich typischerweise einends von einem Gehäuseabschnitt abstützend, die Ankereinheit in die gewünschte stromlose Verschlussposition vorspannt und sich zu diesem Zweck von einem äußeren Rand- bzw. Ringabschnitt der Ankereinheit abstützt. In such a device, an NC (normally closed = in the energized state of the coil unit is closed) or NO (normally opened = in the energized state open) operating state of the valve device caused by force storage means in the form of a spring, which typically at one end of a Supporting housing section, the armature unit biases in the desired electroless closure position and is supported for this purpose by an outer edge or ring portion of the anchor unit.

Um einen Fluidfluss entlang der typischerweise koaxial zu einer zentrischen Bohrung in der Kerneinheit bewegbaren Ankereinheit zum zweiten Fluidanschluss sicherzustellen, sind mantelseitig des (typischerweise zylindrischen) Ankerkörpers achsparallel verlaufende Kanäle eingeformt, an welchen dann der Fluidfluss entlang des Außenmantels der Ankereinheit (und begrenzt von einer umgebenden Innenführung des Gehäuses) erfolgen kann. In order to ensure a fluid flow along the armature unit, which is typically movable coaxially to a central bore in the core unit, to the second fluid port, axially parallel channels are formed on the shell side of the (typically cylindrical) armature body, at which point the fluid flow along the outer shell of the armature unit (and bounded by a surrounding armature Internal guide of the housing) can take place.

Eine derartige Magnetventilvorrichtung ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und hat sich für verschiedenste Anwendungsgebiete durchgesetzt, insbesondere als diese Vorrichtung durch ihre konstruktive Einfachheit Betriebssicherheit mit einfacher Montierbarkeit kombiniert. Such a solenoid valve device is well known in the art and has become established for a variety of applications, especially when this device combines operational simplicity with ease of assembly due to its constructive simplicity.

Allerdings hat sich eine derartige, aus der als gattungsbildend herangezogenen DE 298 25 210 U1 bekannte Vorrichtung als punktuell nach wie vor verbesserungsbedürftig erwiesen, insbesondere als im Hinblick auf eine industrielle Großserienfertigung und optimierte Betriebseigenschaften vor allem die bekannten Kraftspeichermittel in Form der von außen angreifenden Druckfeder nicht ideal sind: Einerseits verlangt die typischerweise als konisch zulaufende Druckfeder ausgebildete Kraftspeichereinheit nach händischer Bestückung im Fertigungsvorgang, da derartige Federn in gängigen Produktionsanlagen keine automatisierte Montage gestatten. Gleichzeitig muss eine solche Feder, angesichts der zum wechselseitigen Verschließen des ersten bzw. zweiten Fluidanschlusses mit einer durchgehenden (alternativ einer beidseitig vulkanisiert vorgesehenen) polymeren Verschlusseinheit ausgestatteten Ankereinheit, für eine vergleichsweise hohe Federkraft ausgelegt sein, denn bedingt durch die geometrischen Bedingungen der bekannten Technologie ist der die Verschlusseinheit tragende Ankerkörper massiv und damit relativ schwer. However, such has, from the used as a generic DE 298 25 210 U1 Known device as punctually still in need of improvement, especially as in view of industrial mass production and optimized operating characteristics, especially the known force storage means in the form of externally acting compression spring are not ideal: On the one hand typically designed as a tapered compression spring force accumulator unit requires manual assembly in the manufacturing process, since such springs do not allow automated assembly in current production facilities. At the same time, in view of the mutual closing of the first or second fluid connection with a continuous (alternatively vulcanized on both sides provided) polymeric armature unit equipped anchor unit must be designed for a comparatively high spring force, because of the geometric conditions of the known technology the anchor unit carrying the locking unit massive and thus relatively heavy.

Diese Eigenschaft wiederum steht im Zusammenhang mit der beschriebenen Notwendigkeit, die Ankereinheit mantelseitig mit Nuten oder vergleichbaren längs, d.h. parallel zur axialen Richtung, verlaufenden Nuten zur Fluidführung zu versehen. Eine derartige Nutung bzw. Profilierung führt jedoch insbesondere im Dauergebrauch zu nachteiligen Einkerbungen bzw. unerwünschtem Materialabtrag an einer die Ankereinheit umschließenden Führung (z.B. Ankerführungsrohr), so dass auch hier Verbesserungsbedarf besteht. Darüber hinaus ist zudem ein in den Nuten bewirkter Fluidfluss im Hinblick auf einen Fluidflusswiderstand, etwa Luft, nicht optimal, so dass auch insoweit Nachteile bestehen. Schließlich entstehen weitere Strömungsverluste durch den Umstand, dass ein Fluidfluss vom bzw. zum weiteren Fluidanschluss (Arbeitsanschluss) geometriebedingt durch einen Abschnitt der Druckfeder fließt, so dass eine effektive Nennweite bzw. Strömungsweite des Anschlusses durch die Federmittel reduziert ist. This property, in turn, is related to the need described, the armature unit shell side with grooves or comparable longitudinal, i. parallel to the axial direction to provide extending grooves for fluid guidance. However, such grooving or profiling leads, in particular in continuous use, to disadvantageous indentations or undesired material removal on a guide (for example an armature guide tube) which surrounds the armature unit, so that there is also a need for improvement here. In addition, in addition, a fluid flow caused in the grooves is not optimal with regard to a fluid flow resistance, such as air, so that disadvantages also exist to this extent. Finally, further flow losses result from the fact that a fluid flow from or to the further fluid connection (working connection) flows through a section of the compression spring due to the geometry, so that an effective nominal diameter or flow width of the connection is reduced by the spring means.

Ein zusätzlicher Nachteil der bekannten Nutenlösung zur Fluidführung entlang der Ankereinheit liegt darin, dass Nuten oder dgl. fluidführende Profilierungen am Ankermantel eine magnetisch wirksame Ankerweite vermindern bzw. begrenzen, insoweit eine negative Wechselwirkung zur Fluidführung besteht: Je größer die ankerseitigen Nuten mit dem Zweck einer Verbesserung des Fluidflusses gestaltet werden, desto größer wird der magnetische Nachteil. An additional disadvantage of the known Nutenlösung for fluid guide along the armature unit is that grooves or the like. Reduce or limit fluid-carrying profilings on the armor jacket magnetically effective anchor width, insofar as there is a negative interaction with the fluid guide: The larger the armature-side grooves with the purpose of improvement the fluid flow are designed, the greater the magnetic disadvantage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf ihre Betätigungs-, Betriebs- und Effizienzeigenschaften im Hinblick auf optimierte Magnet- und Fluidführungsbedingungen zu verbessern, dabei insbesondere eine elektromagnetisch betätigbare und als 3/2- oder 2/2-Ventil einsetzbare Ventilvorrichtung zu schaffen, welche einfach und automatisiert fertigbar ist, dabei im Hinblick auf eine notwendige Magnetkraft (und Federkraft) optimiert ist, ferner geringere Anforderungen an ein (typischerweise polymeres) Dichtmaterial für die Verschlusseinheit stellt und im Hinblick auf einen (typischerweise pneumatischen) Fluidfluss in den erfindungsgemäß geschalteten Fluidkanälen Strömungsverluste bzw. Strömungswiderstände minimiert. The object of the present invention is therefore to improve an electromagnetically operable valve device according to the preamble of the main claim with regard to its actuation, operating and efficiency properties with regard to optimized magnetic and fluid guidance conditions, in particular an electromagnetically operable and as 3/2 or 2/2 valve usable To provide a valve device which is simple and automated manufacturable, while it is optimized in terms of a necessary magnetic force (and spring force), also low demands on a (typically polymeric) sealing material for the closure unit and with regard to a (typically pneumatic) fluid flow in the fluid channels according to the invention minimizes flow losses or flow resistance.

Die Aufgabe wird durch die elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlich Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Ventilvorrichtung für pneumatisches Fluid, wobei sich eine Verwendung für bzw. in einem Kraftfahrzeug-Pneumatiksystem als besonders bevorzugte und günstige Verwendung herausgestellt hat. Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung beansprucht zur Realisierung eines 2/2-Wegeventils, durch lediglich partielle Beschaltung der erfindungsgemäßen Fluidanschlüsse, und es wird Schutz beansprucht für eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung als stromlos geschlossene-Vorrichtung (NC) wie auch als stromlos offene Ventilvorrichtung (NO) durch entsprechendes vertauschtes verbraucherseitiges Anschließen des erfindungsgemäßen ersten bzw. zweiten Fluidanschlusses. The object is achieved by the electromagnetically actuated valve device having the features of the main claim; advantageous developments of the invention are described in the subclaims. Additional protection within the scope of the invention is claimed for use of such an electromagnetically operable pneumatic fluid valve device according to the invention, wherein use for or in a motor vehicle pneumatic system has been found to be a particularly preferred and favorable use. Furthermore, according to the invention, a use of such a device is claimed for the realization of a 2/2-way valve, by only partial wiring of the fluid connections according to the invention, and it is claimed protection for a preferred use of the valve device according to the invention as normally closed device (NC) as well as de-energized open valve device (NO) by corresponding reversed consumer-side connection of the first and second fluid connection according to the invention.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist zunächst die Kerneinheit erfindungsgemäß in Form von zwei Abschnitten realisiert, nämlich einerseits dem Kernkörper und andererseits dem erfindungsgemäßen, langgestreckten und den Kernkörper axial fortsetzenden Rohr bzw. Hülsenabschnitt, welcher, weiter bevorzugt in der Art einer Düse, mittig zur Fluidführung durchbohrt ist und endseitig zur Verbindung zum zweiten Fluidanschluss die zweite Verschlussposition zum schließenden Aufgreifen durch die Verschlusseinheit der Ankereinheit anbietet. In accordance with the invention, the core unit is first realized according to the invention in the form of two sections, on the one hand the core body and on the other hand the elongate tube or sleeve section axially continuing the core body which, more preferably in the manner of a nozzle, pierces the center of the fluid guide is and offers at the end for connection to the second fluid port, the second closure position for closing engagement by the closure unit of the anchor unit.

Der langgestreckte Rohr- bzw. Hülsenabschnitt der Kerneinheit ermöglicht nunmehr erfindungsgemäß vorteilhaft ein Übergreifen durch die (selbst wiederum erfindungsgemäß vorteilhaft und weiterbildend becher- bzw. topfartig ausgestaltete) Ankereinheit, so dass der Rohr- bzw. Hülsenabschnitt in einen offenen Vertiefungs- bzw. Hohlbereich der Ankereinheit eintaucht und erst im eingetauchten Zustand dann die Verschlusseinheit (welche selbst wiederum bevorzugt bodenseitig der Ankereinheit ausgebildet ist) das freie Ende (Düsenabschnitt) des Rohr- bzw. Hülsenabschnitts zum Verschließen des zweiten Fluidanschlusses dichten kann. According to the invention, the elongated tube or sleeve section of the core unit now advantageously allows it to pass over the anchor unit (itself again advantageously cupped or pot-shaped), so that the tube or sleeve section opens into an open recess or hollow region Anchor unit dips and only in the immersed state then the closure unit (which in turn is preferably formed on the bottom side of the anchor unit), the free end (nozzle portion) of the tube or sleeve portion to close the second fluid port can seal.

Eine derartige erfindungsgemäße Geometrie ermöglicht damit zunächst das Vorsehen einer zylindrischen Feder, weiter bevorzugt Druckfeder, als Kraftspeicher, welche sich einends dann am (im Durchmesser verbreiterten) Kernkörper, anderenends im Boden der Ankereinheit abstützen kann und so etwa eine stromlos geschlossene (NC-)Konfiguration im Hinblick auf den ersten Fluidanschluss realisiert; dieser ist erfindungsgemäß und vorteilhaft ermöglicht durch einen der Kerneinheit axial gegenüberliegenden und entsprechend mit einer gegenüberliegenden Dichtfläche der Verschlusseinheit zusammenwirkenden Ventilsitz zum ersten Fluidanschluss geöffnet. Erfindungsgemäß vorteilhaft gestattet damit eine solche Vorrichtung zunächst das vollautomatisierte Montieren der zylindrischen Feder und damit eine weitere Effizienzsteigerung in der Montage. Such a geometry according to the invention thus initially allows the provision of a cylindrical spring, more preferably a compression spring, as a force accumulator, which at one end can be supported on the (widened in diameter) core body, the other end in the bottom of the anchor unit and so about a normally closed (NC) configuration realized with regard to the first fluid connection; this is inventively and advantageously enabled by one of the core unit axially opposite and correspondingly opened with an opposite sealing surface of the closure unit cooperating valve seat to the first fluid port. Advantageously, according to the invention, such a device initially permits the fully automated mounting of the cylindrical spring and thus a further increase in efficiency in assembly.

Zusätzlich realisiert diese Geometrie auch noch weitere Vorteile, nämlich etwa dadurch, dass durch die vorteilhafte Becher bzw. Topfform (welche das axiale Übergreifen der Ankereinheit bezogen auf den Rohr- bzw. Hülsenabschnitt gestattet) nicht nur eine deutliche Gewichtsreduzierung der Ankereinheit auftritt, welche wiederum die notwendigen Federkräfte der Kraftspeichermittel reduziert, auch erfordert eine derartige erfindungemäße Becher- bzw. Topfform der Ankereinheit mit bodenseitiger Verschlusseinheit (integriert in die Ankereinheit) eine deutlich einfachere Dichtungstechnologie für diese Verschlusseinheit (nämlich einen axial kürzeren Polymerbereich mit dadurch reduzierten Ausdehnungs- bzw. Temperatureffekten). Auch vermindert der leichtere (erfindungsgemäß weiterbildend etwa hohlgebohrte) Anker deutlich potenziell schädliche Vibrationen und verringert durch sein geringeres Gewicht die Erfordernisse an eine notwendige Magnetkraft für den Antrieb der Ankereinheit, was wiederum Vorteile für die magnetische Auslegung der weiteren beteiligten Komponenten, etwa die flussleitende Geometrie für den Elektromagnetfluss oder die Ausgestaltung der Spulenmittel, bringt. In addition, this geometry also realizes other advantages, such as the fact that not only a significant weight reduction of the armature unit occurs through the advantageous cup or cup shape (which allows the axial overlap of the armature unit relative to the tube or sleeve section), which in turn Reduces necessary spring forces of the energy storage means, also requires such erfindungemäße cup or pot shape of the anchor unit with bottom-side closure unit (integrated into the anchor unit) a much simpler sealing technology for this closure unit (namely, an axially shorter polymer area with reduced expansion or temperature effects). Also reduces the lighter (according to the invention further educated about hollow drilled) anchor potentially damaging vibrations and reduced by its lower weight, the requirements of a necessary magnetic force for driving the anchor unit, which in turn benefits for the magnetic design of the other components involved, such as the flux-conducting geometry the solenoid flux or the design of the coil means brings.

Zur magnetischen Optimierung ist es dabei erfindungsgemäß vorgesehen, den Rohr- bzw. Hülsenabschnitt der Kerneinheit als separates Bauteil bzw. separate Baugruppe vom Kernkörper der Kerneinheit zu realisieren, wobei der Rohr- bzw. Hülsenabschnitt durch Einstecken in den (radial gegenüber dem Rohr- bzw. Hülsenabschnitt erweiterten) Kernkörper montiert ist und dort dann weiterbildungsgemäß bevorzugt durch Verkleben, Verschweißen, eine Pressverbindung und/oder durch einen (z.B. im Kernkörper vorgesehenen) separaten Dichtkörper oder dgl. Maßnahmen fixiert und/oder gedichtet ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist dabei dieser Rohr- bzw. Hülsenabschnitt aus einem vom Kernkörper verschiedenen Material so ausgestaltet, dass der Rohr- bzw. Hülsenabschnitt keine oder eine relativ zum Material des Kernkörpers verminderte magnetische Leitfähigkeit aufweist, wobei sich etwa, z.B. aus Gründen einer automatisierten Fertig- und Montierbarkeit, auch ein Kunststoffmaterial, Edelstahl oder dergleichen für den Rohr- bzw. Hülsenabschnitt anbietet. Gerade die weiterbildungsgemäß vorgesehene und durch das verschiedene Herstellungsmaterial ermöglichte Absenken der magnetischen Leitfähigkeit ist im Rahmen der Erfindung insoweit vorteilhaft und effizienzerhöhend, als damit effektiv vermieden werden kann, dass ein signifikanter magnetischer Flussanteil entlang des Rohr- bzw. Hülsenabschnitts und dann quer zur Ankereinheit fließt, insoweit einen unerwünschten magnetischen Nebenschluss vermeidet. For magnetic optimization, it is inventively provided to realize the pipe or sleeve portion of the core unit as a separate component or separate assembly of the core body of the core unit, wherein the pipe or sleeve section by inserting into the (radially opposite the pipe or Enlarged sleeve portion) core body is mounted there and then further education preferably by gluing, welding, a press connection and / or by a (eg provided in the core body) separate sealing body or the like. Measures fixed and / or sealed. Advantageously in accordance with the invention, this tube or sleeve section is made of a material different from the core body in such a way that the tube or sleeve section has no or a relative position to the material of the core body has reduced magnetic conductivity, with about, for example, for reasons of automated prefabrication and assembly, a plastic material, stainless steel or the like for the pipe or sleeve section offers. In the context of the invention, the lowering of the magnetic conductivity, which is provided for further development and is made possible by the different production material, is advantageous and increases the efficiency in so far as it can effectively prevent a significant flow of magnetic flux from flowing along the tube or sleeve section and then across the anchor unit. insofar as it avoids an unwanted magnetic bypass.

In bevorzugter Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Verschlusseinheit nicht ausschließlich aus einem (z.B. polymeren) Dichtungsmaterial realisiert, vielmehr, und weiter bevorzugt etwa in einer querschnittlichen Doppel-T-Form, in einem umgebenden, harten Körper, welcher selbst dann in die Ankereinheit integriert ist bzw. deren Boden ausbildet, geformt, so dass axial beidends gut dichtende bzw. Kontaktflächen als Verschlussflächen entstehen, welche durch den Anker einen bestmöglichen Verschluss- bzw. Anpressdruck im Hinblick auf ihren jeweiligen Sitz erhalten. In a preferred embodiment, the closure unit according to the invention is not realized exclusively from a (eg polymeric) sealing material, but rather, and more preferably in a cross-sectional double T-shape, in a surrounding, hard body, which is then integrated into the anchor unit or whose bottom forms, shaped, so that axially at both ends good sealing or contact surfaces arise as closure surfaces, which receive the best possible closing or contact pressure in terms of their respective seat through the anchor.

Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass in dem das eigentliche polymere Dichtmaterial haltenden Trägerabschnitt (aus dem unelastischen, gleichwohl etwa aus Gründen einer automatisierten Fertigbarkeit im Kunststoff-Spritzverfahren selbst aus polymerem Material hergestellt) Durchbrüche oder dgl. Durchlässe vorgesehen sind, welche den Fluidfluss, insbesondere vom weiteren Fluidanschluss zum zweiten Fluidanschluss, kanalisieren; eine derartige Ausbildung realisiert dann den Strömungs- und Effizienzvorteil, dass die erfindungsgemäßen Kraftspeichermittel (bevorzugt als zylindrische Druckfeder realisiert) von diesem Fluidfluss unbeeinflusst bleiben, nämlich außerhalb von diesen liegen und insoweit Strömungsverluste vermieden werden können. It is advantageously provided that in which the actual polymeric sealing material holding support portion (made of inelastic, but for reasons of automated manufacturability in the plastic injection process itself made of polymeric material) breakthroughs or the like. Passages are provided which the fluid flow, in particular from channel further fluid port to the second fluid port; such a design then realizes the flow and efficiency advantage that the force storage means according to the invention (preferably realized as a cylindrical compression spring) remain unaffected by this fluid flow, namely outside of these and thus flow losses can be avoided.

Auf die erfindungsgemäß beschriebene Weise wird somit eine elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung realisiert, welche die Betätigungs- und Betriebsvorteile der bereits existierenden, gattungsbildenden Technologie in mehreren, gleichwohl synergistisch miteinander zusammenwirkenden technischen Aspekten weiterbildet, dabei Vorteile in der Fertigung mit Effizienzvorteilen im Hinblick auf die magnetischen und Strömungseigenschaften kombiniert und im Ergebnis eine Ventilvorrichtung als 3/2-Struktur realisiert, welche zwar günstig für die pneumatische Fluidschaltung in einem Kraftfahrzeugkontext geeignet ist, jedoch weder auf diese Verwendung beschränkt ist, noch etwa die mögliche 3/2-Topologie notwendigerweise so geschaltet werden muss. Vielmehr ist es durch geeignete Kontaktierung der Fluidanschlüsse auch ohne weiteres möglich, die Vorrichtung als 2/2-Ventil zu benutzen, und durch geeignetes Vertauschen insbesondere des ersten und des zweiten Fluidanschlusses. Im Einsatzkontext lässt sich sowohl eine NO-, als auch eine NC-Funktionalität realisieren. In the manner described according to the invention thus an electromagnetically actuated valve device is realized, which further develops the operating and operating advantages of existing, generic technology in several, yet synergistically cooperating technical aspects, while manufacturing advantages with efficiency advantages in terms of magnetic and flow properties combined and realized as a result, a valve device as a 3/2 structure, which is indeed suitable for the pneumatic fluid circuit in a motor vehicle context, but is not limited to this use, nor about the possible 3/2 topology necessarily has to be switched so. Rather, by suitable contacting of the fluid connections, it is also readily possible to use the device as a 2/2 valve, and by suitably exchanging, in particular, the first and the second fluid connection. In the operational context, both NO and NC functionality can be realized.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der einzigen Figur. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and with reference to the single figure.

Diese zeigt in: This shows in:

1 eine Längsschnittansicht durch die elektromagnetisch betätigbare Ventilvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform als 3/2-Ventil in NC-Konfiguration bei bodenseitig vorgesehenem und als ersten Fluidanschluss konfiguriertem Druckanschluss sowie gegenüberliegendem und der Kerneinheit zugeordnetem Entlüftungsanschluss. 1 a longitudinal sectional view of the electromagnetically actuated valve device according to a first preferred embodiment as a 3/2-valve in NC configuration at the bottom provided and configured as a first fluid port pressure port and opposite the core unit associated vent port.

Die 1 zeigt in der Längsschnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels ein umgebendes Ventilgehäuse 10, welches eine im Wesentlichen radialsymmetrisch (alternativ: C-Bügel-förmig) um eine Längsachse 12 ausgebildete Ventiltechnologie aufnimmt. Dabei umschließt eine auf einem Spulenträger 14 gehaltene Wicklung 16 (Spuleneinheit) eine gleichermaßen stationäre Kerneinheit 18, welche aus einem in der 1 obenliegenden Kernkörper 20 und einem sich daran als separate Baugruppe anschließenden Rohr- bzw. Hülsenabschnitt 22 aus einem vom magnetflussleitenden Metallmaterial des Kernkörpers 20 verschiedenen Material (z.B. Kunststoff, alternativ ein austenitischer, d.h. unmagnetischer Stahl bzw. ein Edelstahl) gebildet ist, welcher gegenüber dem Körper 20 einen verminderten Durchmesser aufweist und mittels einer Ringdichtung 23 gedichtet ist. Eine Axialbohrung 24 erstreckt sich durch die Kerneinheit, bildet in Richtung auf das Gehäuseäußere den Entlüftungsanschluss E (als erfindungsgemäßen zweiten Fluidanschluss) aus und mündet düsenartig am gegenüberliegenden Ende in einen durch Bördeln, Prägen o.ä. gefertigten düsenartigen Auslass 26, welcher als Ventilsitz für eine nachfolgend zu beschreibende, an einer Ankereinheit 28 sitzenden und von dieser bewegten Verschlusseinheit 30 dient. The 1 shows in the longitudinal sectional view of the first embodiment, a surrounding valve housing 10 which has a substantially radially symmetrical (alternatively: C-bracket-shaped) about a longitudinal axis 12 trained valve technology. It encloses one on a coil carrier 14 held winding 16 (Coil unit) an equally stationary core unit 18 , which from a in the 1 overhead core body 20 and a subsequent thereto as a separate assembly tube or sleeve section 22 from one of the magnetic flux conducting metal material of the core body 20 different material (eg plastic, alternatively an austenitic, ie non-magnetic steel or a stainless steel) is formed, which is opposite to the body 20 having a reduced diameter and by means of a ring seal 23 is sealed. An axial bore 24 extends through the core unit, forms in the direction of the housing outer the vent port E (as inventive second fluid port) and opens like a nozzle at the opposite end in a by crimping, embossing o. manufactured nozzle-like outlet 26 , which serves as a valve seat for an anchor unit to be described below 28 sitting and moving from this closure unit 30 serves.

Konkret ist die Ankereinheit 28 realisiert aus einem topf- bzw. becherförmigen Ankerkörper 32, welcher, in der 1 nach oben durch eine Hohlbohrung geöffnet, zum Aufnehmen bzw. seitlichen Übergreifen eines wesentlichen Abschnitts des Rohr- bzw. Hülsenabschnitts 22 ausgebildet ist. Im unteren Endbereich und damit zum Ausbilden eines Ankerbodens wird der Körper 32 geschlossen von dem aus einem harten polymeren Material gebildeten Verschlusskörper 34, in welchen in der Art einer einstückigen, querschnittlichen Doppel-T-Form, polymeres, weiches und dichtendes Material 36 durch Spritzen so eingebracht ist, dass entlang der axialen Richtung (d.h. entlang der Achse 12) einander gegenüberliegende Dichtflächen 38, 40 entstehen, von denen eine (in der 1 obere) Dichtfläche 38 dichtend zum Greifen auf das Auslassende 26 des Stößelabschnitts 22 bemessen und ausgebildet ist. Specifically, the anchor unit 28 realized from a cup or cup-shaped anchor body 32 , which, in the 1 open at the top through a hollow bore, for receiving or laterally overlapping a substantial portion of the tube or sleeve portion 22 is trained. In the lower end and thus to form an anchor bottom of the body 32 closed by the formed of a hard polymeric material closure body 34 in which are in the nature of a one-piece, cross-sectional double T-shape, polymeric, soft and sealing material 36 is introduced by spraying so that along the axial direction (ie along the axis 12 ) opposing sealing surfaces 38 . 40 arise, one of which (in the 1 upper) sealing surface 38 sealing for gripping on the outlet end 26 of the tappet section 22 measured and trained.

Am axial gegenüberliegenden Ende ist die Dichtfläche 40 zum dichtenden Zusammenwirken mit einem an einer Ventilsitzbaugruppe 42 ausgebildeten, gleichermaßen düsenartigen Ventilsitz 44 ausgestaltet, welcher in Verbindung mit einem Druckanschluss P (als erster Fluidanschluss im Sinne der Erfindung) steht. At the axially opposite end is the sealing surface 40 for sealing engagement with one on a valve seat assembly 42 trained, equally nozzle-like valve seat 44 configured, which is in connection with a pressure port P (as the first fluid port in the context of the invention).

Innerhalb der Baugruppe 42, benachbart der dem Fluideinlass T zugeordneten Bohrung, ist, radial umlaufend, ein Arbeitsanschluss A ausgebildet, welcher, entsprechend einer Stell- und Verschlussposition der Verschlusseinheit 30 am Anker 28, einerseits zum Entlüftungsanschluss E geöffnet ist (dies entspricht dem stromlosen Stell- bzw. Verschlusszustand der 1 und ist durch die gestrichelte Linie 46 bezeichnet), wobei die Verschlusseinheit 30 mit ihrer unteren Dichtfläche 40 auf den Ventilsitz 44 greift und den Fluidanschluss P verschließt. Andererseits verschließt bei Bestromung der Spule 32 die Ankereinheit gegenüber der Position der 1 und gegen eine Rückstellwirkung einer zylindrischen Druckfeder 48 (welche sich einends von einem Ringabsatz 50 des Rohr- bzw. Hülsenabschnitts 22 diesen im Kernkörper 20 fixierend abstützt, anderenends an einem innenliegenden Ringabsatz 52 der Ankereinheit) dann die Dichtfläche 38 den als kernseitigen Ventilsitz 26 wirkenden Auslass des Rohr- bzw. Hülsenabschnitts 22 und ermöglicht so eine Fluidkommunikation vom Druckanschluss P zum Arbeitsanschluss A. Inside the assembly 42 , adjacent to the fluid inlet T associated bore is, radially encircling, a working port A is formed, which, according to a setting and closing position of the closure unit 30 at anchor 28 , on the one hand to the venting port E is opened (this corresponds to the de-energized setting or closure state of 1 and is through the dashed line 46 designated), wherein the closure unit 30 with its lower sealing surface 40 on the valve seat 44 engages and the fluid port P closes. On the other hand closes when energizing the coil 32 the anchor unit opposite the position of 1 and against a return action of a cylindrical compression spring 48 (which at one end of a ring heel 50 of the tube or sleeve section 22 this in the core body 20 fixing supports, at the other end on an inner annular shoulder 52 the anchor unit) then the sealing surface 38 as the core-side valve seat 26 acting outlet of the tube or sleeve section 22 and thus enables fluid communication from the pressure port P to the working port A.

Es wird deutlich, dass die Ausgestaltung und Lagerung der Druckfeder 48 nicht nur eine zylindrische und damit automatisiert montierbare Form ermöglicht, auch liegt diese Druckfeder außerhalb des Fluidpfades (Fluidkanals) sowohl bei einer Fluidkommunikation E-A (gemäß gestrichelter Linie 46 in 1), als auch außerhalb einer im alternativen Schaltzustand ermöglichten Fluidkommunikationen P-A. Entsprechend bewirkt die Feder keinerlei Strömungsbeeinträchtigung, und zusätzlich gestaltet die gezeigte Federform in Verbindung mit der (durch die Becherform erreichten) gewichtsverminderten Ankerausgestaltung eine geringere Federkraft, womit wiederum eine geringere notwendige Magnetkraft für die Ankerbewegung verbunden ist, mithin also auch dieses Verhalten gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik optimiert ist. It becomes clear that the design and storage of the compression spring 48 not only allows a cylindrical and thus automatically mountable form, also this compression spring is outside the fluid path (fluid channel) both in a fluid communication EA (dashed line 46 in 1 ), as well as outside of an alternative switching state enabled fluid communications PA. Accordingly, the spring causes no flow impairment, and in addition the spring shape shown in connection with the (reduced by the cup shape) weight-reduced anchor design a lower spring force, which in turn is associated with a lower magnetic force required for the armature movement, and therefore also this behavior compared to the generic state the technology is optimized.

Die Längsschnittansicht der 1 verdeutlicht zusätzlich neben der aus mehreren Materialien realisierten Geometrie der Verschlusseinheit 30, welche selbst damit modulartig ausgestaltet ist, automatisiert gefertigt und am Ankerkörper 32 befestigt werden kann, wie radial um den Umfang der Baugruppe 30 herum verteilte Durchbrüche in Form von Bohrungen 56 Teil des Fluidkanals zum Entlüftungsanschluss E sind, mit anderen Worten, eine Fluidkommunikation A-E verläuft über diese Durchbrüche im harten Kunststoffmaterial des Trägers 34 der Baugruppe 30, bevor das Fluid dann in den durch die Bohrung 24 gebildeten zentrischen Kanal im Kern 18 eintritt und zum Auslass E gelangt. Hierdurch wird deutlich, dass der in ansonsten bekannter Weise in einem Ankerführungsrohr 58 aus einem nicht-magnetischen Material geführte Ankerkörper 32 keine mantelseitigen Schlitze, Profilierungen oder dgl. fluidführende Abschnitte aufweist, so dass weder das Ankerführungsrohr 58 eingekerbt oder auf andere Weise mechanisch im Dauerbetrieb belastet ist, noch etwa durch derartige, gegenüber dem Stand der Technik unnötige mantelseitige Nuten ein wirksamer Magnetquerschnitt nachteilig verkleinert wird. The longitudinal section view of 1 additionally clarifies besides the geometry of the closure unit realized from several materials 30 , which itself is designed so modular, automated and manufactured on the anchor body 32 can be fixed as radial around the circumference of the assembly 30 around distributed holes in the form of holes 56 Part of the fluid channel to the vent port E are, in other words, a fluid communication AE passes through these breakthroughs in the hard plastic material of the wearer 34 the assembly 30 before putting the fluid in through the hole 24 formed centric channel in the core 18 enters and reaches the outlet E. This makes it clear that in otherwise known manner in an armature guide tube 58 An anchor body guided by a non-magnetic material 32 no shell-side slots, profiles or the like. Fluid-carrying sections, so that neither the armature guide tube 58 notched or otherwise loaded mechanically in continuous operation, nor by such, over the prior art unnecessary shell-side grooves an effective magnetic cross section is disadvantageously reduced.

Zusätzlich relevant für das magnetische Bewegungs- und Effizienzverhalten der Vorrichtung ist das für den Rohr- bzw. Hülsenabschnitt 22 gewählte magnetisch nichtleitende Material (alternativ: ein magnetisch relativ zum Kernkörper 20 schlecht oder schlechter leitendes Material). Dabei fließt ein wesentlicher Magnetfluss – kraft- und bewegungswirksam – über einen Konusbereich 62 zum Anker. Additionally relevant to the magnetic movement and efficiency behavior of the device is that for the tube section 22 chosen magnetically non-conductive material (alternatively: a magnetically relative to the core body 20 poor or poorly conductive material). At the same time, a significant magnetic flux flows through a cone area - with a force and motion effect 62 to the anchor.

Während das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ein Pneumatik-3/2-Wegeventil ist, welches, besonders geeignet etwa für Anwendungen in Pneumatiksystemen in Kraftfahrzeugen, eine NC-Ausgestaltung realisiert, ist es durch einfaches Vertauschen der Anschlüsse an P bzw. E möglich, diese Vorrichtung als NO (damit also im unbestromten Zustand der Spule 16 geöffnet) zu verwenden. Auch lässt sich durch lediglich teilweise Beschaltung der drei Fluidanschlüsse P, E, A die gezeigte Vorrichtung als 2/2-Wegeventil einsetzen. While that in 1 embodiment shown is a pneumatic 3/2-way valve, which, particularly suitable for applications in pneumatic systems in motor vehicles, realizes an NC design, it is possible by simply swapping the connections to P or E, this device as NO (thus So in the de-energized state of the coil 16 opened). Also, by only partially wiring the three fluid ports P, E, A, the device shown can be used as a 2/2-way valve.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29825210 U1 [0002, 0006]

Claims

Electromagnetically actuated valve device with a valve housing ( 10 ), each having a first (P) and a second (E), each for controlled opening and closing by movement of a closure unit ( 30 ) formed fluid connection and at least one provided on the valve housing, a by the closure unit alternately interruptible fluid channel ( 46 ) to the first or second fluid connection forming further fluid port (A), wherein the closure unit on or in a valve housing along a longitudinal axis of movement ( 12 ) movably guided and in response to an energization of a stationarily provided in the valve housing coil unit ( 14 . 16 ) drivable anchor unit ( 28 ) is provided and is movable between opposing first and second closure positions, for magnetic interaction with a at least partially enclosed by the coil unit stationary core unit ( 18 ) is formed and in one of the closure positions by acting on the armature unit force storage means, in particular a spring ( 48 ), wherein the first of the closure positions is defined by a valve seat (16) connected to the first fluid port (10). 44 ), characterized in that the core unit has a core body axially continuing, in diameter relative to this reduced, elongated, the end of the second fluid connection associated with the second fluid position forming the tube and / or sleeve portion ( 22 ), which is overlapped axially by a section of the anchor unit and / or engages in a recess formed in the anchor unit and which, realized as a separate assembly from the core body, is inserted and mounted in sections thereof, wherein preferably the force storage means, in particular the tube or sleeve portion surrounding the shell side, at one end to the anchor unit and the other end connected to the core unit or cooperate, that the force storage means are outside the fluid channel from the second fluid port to the further fluid port.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the force storage means as a cylindrical compression spring ( 42 ) are formed and preferably designed and configured to cooperate with automated mounting means.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the force-storing means designed as a compression spring are at one end of the core body of the core unit widened in diameter relative to the tube or sleeve section and at the other end by an inner abutment, in particular annular shoulder ( 52 ), anchor the anchor unit.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axially on both sides sealing surfaces ( 38 . 40 ) forming closure unit is provided at the end of the anchor unit, in particular integrated in this and / or realized an end and / or bottom region of the anchor unit.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the closure unit has an axial extent which has less than 30%, preferably less than 20%, of a maximum axial extent of the anchor unit.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the a sealing body ( 36 ) closure unit comprising an elastic material ( 30 ) is formed so that the fluid channel from the second fluid port to the further fluid port adjacent to the sealing body by an end-side passage and / or breakthrough ( 56 ) of the anchor unit leads.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the passage or breakthrough in a sealing body holding the support portion ( 34 ) is formed of an inelastic, preferably polymeric material, which realizes with the sealing body a structural unit and / or a sealing assembly as a closure unit for preferably end-side fixing to a metallic material of the anchor unit.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the nozzle-like tube or sleeve section a preferably centric, axially extending bore ( 24 ) is designed for fluid guidance.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tube or sleeve portion of a different material from the core body, in particular a no or a relatively reduced magnetic conductivity material having material, more preferably plastic material is realized and / or by gluing and / or or is fixed by sealant in the core body.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the preferably pot-shaped or cup-shaped armature unit has a cylindrical outer shell without a shell-side profiling or a shell side Fluid guide channel, in particular without a shell-side Fluidführungsnut having.

Use of the electromagnetically operable valve device according to one of claims 1 to 10 as a 3/2 and / or 2/2-way valve for pneumatic fluid, more preferably for a motor vehicle pneumatic system.

Use of the electromagnetically operable valve device according to one of claims 1 to 10 as based on a fluid passage from the second fluid port to the first fluid port normally open and normally closed valve.