DE4022143C2

DE4022143C2 - magnetic valve

Info

Publication number: DE4022143C2
Application number: DE19904022143
Authority: DE
Inventors: Alfred Wirth
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: DE4022143A1; GB2247303B; GB9115089D0; GB2247303A

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a solenoid valve according to the preamble of claim 1.

Magnete der bekannten Bauart verfügen bei Verwendung im Kraftfahrzeug aufgrund der vorhandenen Strom- und Spannungsverhältnisse nur über geringe Kräfte.Magnets of the known type are used in motor vehicles due to the existing current and voltage ratios only low Powers.

Die in der DE 39 27 150 beschriebene Konzeption eines Magnetventiles verfügt zwar über den statischen Druckausgleich zur Magnetkraftreduzierung, aber bei dynamischer Anströmung des Magnetankers fließt ein Teil des Dämpfmediums durch die zentrale Bohrung auf die Rückseite des Ankers. Das unter Druck stehende Dämpfmedium übt neben der vorhandenen Federkraft eine zusätzliche Schließkraft auf den Magnetanker aus. Bei der seitlichen Anströmung des Magnetankers bilden sich im kegelförmigen Raum des Magnetankers turbulente Strömungen, deren senkrechte Komponenten ebenfalls den Weg auf die Magnetanker-Rückseite zurücklegen. Der Ringmagnet benötigte eine größere Energieaufnahme, um die aus dem Staudruck resultierende zusätzliche Schließkraft bewältigen zu können. Was sich aber bei vorgegebenem Energiehaushalt nicht realisieren läßt.The design of a solenoid valve described in DE 39 27 150 has static pressure equalization to reduce magnetic force, but when the magnetic armature flows dynamically, part of the Damping medium through the central hole on the back of the anchor. The pressurized damping medium exercises a besides the existing spring force additional closing force on the magnetic armature. With the side flow of the magnet armature form in the conical space of the magnet armature turbulent currents, the vertical components of which are also on the way replace the back of the magnetic armature. The ring magnet needed a bigger one Energy consumption by the additional resulting from the dynamic pressure To be able to cope with the clamping force. But what happens with a given Energy budget can not be realized.

Aus der DE-OS 33 45 928 ist ein Magnetventil bekannt, dessen in einem Führungsrohr angeordneter Anker durch die axiale Kraft auf einem Ventilsitz gedrückt wird, wobei über Ausnehmungen im Anker die Vorder- und Rückseite des Magnetankers verbunden sind, so daß die in Öffnungsrichtung des Ventils auf den Ventilkörper einwirkende Kraft des Druckes kompensiert wird. Die Ausnehmungen sind als zentrale Durchlässe ausgebildet. From DE-OS 33 45 928 a solenoid valve is known, the one in one Guide tube arranged armature by the axial force on a valve seat is pressed, with the front and back of the armature are connected so that the opening direction the force of the pressure acting on the valve body is compensated becomes. The recesses are designed as central passages.

Die DE-OS 39 27 150 beschreibt einen kurzhubigen Magnetanker zur Dämpfkraftänderung eines Schwingungsdämpfers, wobei der Magnetanker in einem Polrohr axial beweglich angeordnet ist und mit einer zum Ventilsitz hin gerichteten Kraft beaufschlagt ist. In der abgefallenen Position verschließt der Ventilkörper den Ventilsitz 9. Eine zentrale Öffnung im Magnetanker sorgt nach dem Prinzip der DE-OS 33 45 928 für einen hydraulischen Druckausgleich.DE-OS 39 27 150 describes a short-stroke armature Damping force change of a vibration damper, the magnet armature in a pole tube is arranged axially movable and with one towards the valve seat directed force is applied. In the dropped position, the closes Valve body the valve seat 9. A central opening in the magnet armature provides for the principle of DE-OS 33 45 928 for hydraulic pressure compensation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Magnetventil so auszugestalten, daß ein dynamisches Gleichgewicht während des Betriebes vorherrscht.The object of the present invention is so the solenoid valve design that dynamic balance during operation prevails.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Magnetventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the solenoid valve with the features of claim 1 solved.

Der Ringraum verbindet zwei wichtige Vorteile:
Erstens schließt der Ringraum-Innendurchmesser eine Ablenkfläche ein, so daß das Dämpfmedium aus der Zuströmbohrung nicht auf dem direkten Weg die Magnetanker-Rückseite erreicht. Als zweiten großen Vorteil bietet der Ringraum durch die entsprechende Ausgestaltung die Möglichkeit, daß bei umgelenkter Strömung im Bereich der Dichtflächen ein Unterdruck - bedingt durch die große Strömungsgeschwindigkeit - herrscht, der dafür sorgt, daß die Anker-Rückseite durch den Dämpfmittelabfluß über den Ringraum druckentlastet wird.The annulus combines two important advantages:
First, the inner diameter of the annulus includes a deflecting surface, so that the damping medium from the inflow bore does not reach the back of the magnet armature directly. As a second great advantage, the annular space offers the possibility, due to the corresponding design, that when the flow is deflected in the area of the sealing surfaces, there is a negative pressure - due to the high flow velocity - which ensures that the back of the armature is relieved of pressure by the damping agent drain over the annular space .

Versuche haben gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Außendurchmesser des Ringraumeinganges so nahe wie möglich an der Dichtfläche liegt. Es ergibt sich ein günstiger Winkel des Ringraumes zur Hauptachse, der den Sogeffekt und damit das dynamische Gleichgewicht verbessert.Experiments have shown that it is particularly advantageous if the Outside diameter of the ring space entrance as close as possible to the Sealing surface lies. There is a favorable angle to the annulus Main axis, the suction effect and thus the dynamic balance improved.

In der umgekehrten Zuströmrichtung - bei Verwendung des Magnetventiles in einem Einrohrdämpfer - wirkt der Ringraum im Verhältnis zur Zuströmbohrung wie eine Drossel, so daß die Strömung an der Ablenkfläche laminar in die gewünschte Richtung geführt wird. In the reverse inflow direction - when using the solenoid valve in a monotube damper - the annular space acts in relation to the inflow hole like a throttle so that the flow at the baffle is laminar in the desired direction is guided.

Für den Magnetanker besteht neben der einteiligen Ausführung noch eine zweiteilige, die den Vorteil einer integrierten Blende zur Temperaturkompensation bietet. Beim zweiteiligen Magnetanker wird einfach ein Ventileinsatz in den Anker eingepreßt.In addition to the one-piece design, there is also one for the magnetic armature two-piece, which has the advantage of an integrated aperture for temperature compensation offers. With the two-part magnetic armature, a valve insert is simply inserted into the armature pressed in.

Mit Hilfe der Zeichnungen werden nachfolgend die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verdeutlicht:With the help of the drawings, the different Embodiments of the invention clarify:

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Magnetventils 1. Im Gehäuse 2 ist ein Ringmagnet 3 montiert, der auf einen als Verschlußstück ausgebildeten Anker eine Kraft gegen die Zuhaltefeder 13 ausübt. Bei Verdrängung des Dämpfmediums im zylindrischen Behälter durch einen nicht dargestellten Kolben fließt das Öl beim Zweirohrdämpfer durch die Zuströmbohrung 9 und trifft auf die Ablenkfläche 6. Sie verhindert eine direkte Verbindung der Strömung mit der Verschlußstück-Rückseite 11. Der Staudruck kann dort nicht wirksam werden und die Schließkraft des Verschlußstückes 4 wird verstärkt. Die Ablenkfläche 6 liegt gegenüber der Dichtfläche 8 etwas zurück, damit eine Abdichtung in geschlossenem Ventilzustand garantiert ist. Eine Ausbildung der Kontur der Ablenkfläche 6 in Annäherung an eine Exponentialfunktion - wie die gestrichelte Ausführung darstellt - sorgt für eine besonders ausgeprägte Ableitung und Umlenkung des zuströmenden Dämpfmediums. Fig. 1 shows the basic structure of the solenoid valve 1. A ring magnet 3 is mounted in the housing 2 and exerts a force against the locking spring 13 on an armature designed as a closure piece. When the damping medium is displaced in the cylindrical container by a piston (not shown), the oil in the two-pipe damper flows through the inflow bore 9 and strikes the deflection surface 6 . It prevents a direct connection of the flow with the back piece 11 . The dynamic pressure cannot take effect there and the closing force of the closure piece 4 is increased. The deflection surface 6 lies somewhat behind the sealing surface 8 , so that a seal in the closed valve state is guaranteed. Forming the contour of the deflection surface 6 in an approximation to an exponential function - as the dashed version shows - ensures a particularly pronounced derivation and deflection of the inflowing damping medium.

Zwischen Dicht- und Ablenkfläche öffnet sich der Ringraum 5, der über die Verbindungskanäle 10 mit der Verschlußstückseite 11 kommuniziert. Der Ringraum 5 besteht aus den einander zugewandten kegeligen Mantelflächen des Ankers 4 und des Verschlußstückeinsatzes 7. Der Verschlußstückeinsatz 7 wird in den Anker 4 eingepreßt. Für die Funktion des Ringraumes 5 ist es notwendig, daß man ihm möglichst nahe an die Dichtfläche 8 anordnet und er mindestens den gleichen Innendurchmesser wie die Zuströmbohrung aufweist.Between sealing and deflecting the ring chamber 5 which communicates via connecting channels 10 with the side stopper 11 opens. The annular space 5 consists of the mutually facing conical outer surfaces of the armature 4 and the closure insert 7 . The closure insert 7 is pressed into the armature 4 . For the function of the annular space 5 , it is necessary that it be arranged as close as possible to the sealing surface 8 and that it has at least the same inner diameter as the inflow bore.

Durch den geringen Hub des Verschlußstückes 4 fließt das Öl mit einer größeren Geschwindigkeit im Bereich der Dichtflächen, womit sich der Druck nach den Gesetzen von Bernoulli verringert. Dieser Unterdruck gegenüber dem im Ringraum herrschenden Druck sorgt dafür, daß das Öl von der Verschlußstück-Rückseite 11 über die Verbindungskanäle 10 und den Ringraum 5 abströmen kann, bis sich ein dynamisches Gleichgewicht einstellt.Due to the small stroke of the closure piece 4 , the oil flows at a higher speed in the area of the sealing surfaces, which reduces the pressure according to Bernoulli's laws. This negative pressure compared to the pressure prevailing in the annular space ensures that the oil can flow out of the closure piece rear side 11 via the connecting channels 10 and the annular space 5 until a dynamic equilibrium is established.

Beim Einsatz des Magnetventiles 1 in einem Einrohrdämpfer muß sichergestellt sein, daß auch bei umgekehrter Fließrichtung Funktionssicherung gewährleistet ist. Das Unterdruckprinzip läuft genauso ab wie in der anderen Wirkrichtung. Der geringe Hub in der Größenordnung 0,7 . . . 1,0 mm läßt noch einen kleinen Spalt offen. Dadurch steigt die Fließgeschwindigkeit zwischen Dichtfläche 8 und Ventilsitz 12. Das Medium sucht sich den Weg des geringsten Drosselwiderstandes und fließt in die Abströmbohrung 9. Es besteht wieder ein Unterdruck in der Hauptströmung gegenüber dem Ringraum 5, so daß die Verschlußstück-Rückseite 11 wieder entlastet wird.When using the solenoid valve 1 in a single-tube damper, it must be ensured that functional reliability is ensured even when the flow direction is reversed. The vacuum principle works the same way as in the other direction. The small stroke in the order of 0.7. . . 1.0 mm leaves a small gap open. As a result, the flow velocity between the sealing surface 8 and the valve seat 12 increases . The medium looks for the path of the lowest throttle resistance and flows into the outflow bore 9 . There is again a negative pressure in the main flow with respect to the annular space 5 , so that the back of the closure piece 11 is relieved again.

Die Ablenkfläche 6 hat auch in diesem Falle die Aufgabe, beim seitlichen Zuströmen des Mediums die Turbulenzen zu minimieren und dadurch ein Hinterströmen des Verschlußstückes 4 zu vermeiden. Die eine Exponentialfunktion nachempfundene Kontur der Ablenkfläche verstärkt diesen Effekt nachhaltig.The deflecting surface 6 also has the task in this case of minimizing the turbulence when the medium flows in from the side and thereby preventing the closing piece 4 from flowing behind. The contour of the deflection surface, modeled on an exponential function, sustainably enhances this effect.

Fig. 2 stellt eine Abwandlung der Fig. 1 dar. Das Funktionsprinzip, nach dem man die Verschlußstück-Rückseite 11 dynamisch druckentlastet, entspricht dem schon beschriebenen. Der Unterschied liegt in der einteiligen Ausführung, bei der der Ringraum 5 aus fertigungstechnischen Gründen flacher ausgebildet ist. Die diagonal zur Hauptachse liegenden Verbindungskanäle 10 werden in den Anker eingebohrt. Die Kanäle münden ohne Zwischenschaltung einer Blende in den Raum für die Zuhaltefeder 13. Beim Einbau des Magnetventiles 1 in einen Einrohrdämpfer wirken die Kanäle 10 für die nötige Drosselung, um die Hauptströmung in die Bohrung 9 zu gewährleisten. Fig. 2 shows a modification of Fig. 1. The principle of operation, according to which the back of the closure piece 11 is dynamically relieved of pressure corresponds to that already described. The difference lies in the one-piece design, in which the annular space 5 is made flatter for manufacturing reasons. The connecting channels 10 lying diagonally to the main axis are drilled into the armature. The channels open into the space for the locking spring 13 without the interposition of a diaphragm. When the solenoid valve 1 is installed in a monotube damper, the channels 10 act for the necessary throttling in order to ensure the main flow into the bore 9 .

Claims

1. Solenoid valve with a short-stroke magnet armature, in particular for changing the damping force of a vibration damper or a hydropneumatic suspension, the axially movable gastric armature arranged in a pole tube is pressed onto the valve seat by an axial force and is designed as a pressure-balanced or almost pressure-balanced closure piece that is flown in the opening direction , characterized in that the closure piece ( 4 ) contains an annular space ( 5 ) whose inner diameter at the valve seat ( 12 ) is at least as large as the diameter of the bore ( 9 ).

2. Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the annular space ( 5 ) on the valve seat ( 12 ) corresponds exactly to the inner diameter of the sealing piece sealing surface ( 8 ).

3. Solenoid valve according to claims 1 and 2, characterized in that the annular space ( 5 ) extends at least in an area at an angle to the main axis ( Fig. 1).

4. Solenoid valve according to claims 1 to 3, characterized in that the annular space ( 5 ) with the closure piece back ( 11 ) is in communication.

5. Solenoid valve according to claims 1 to 4, characterized in that a deflection surface ( 6 ) with the annulus inner diameter is provided on the seat side.

6. Solenoid valve according to claims 1 to 5, characterized in that the deflecting surface ( 67 ) is designed as a flat surface.

7. Solenoid valve according to claims 1 to 6, characterized in that the contour of the deflecting surface ( 6 ) corresponds essentially to a - with respect to the central axis - rotationally symmetrical exponential function.

8. Solenoid valve according to claims 1 to 7, characterized in that the closure piece ( 4 ) carries a closure piece insert ( 7 ).

9. Solenoid valve according to claim 8, characterized in that the annular space ( 5 ) from the mutually facing coaxial lateral surfaces of the closure piece ( 4 ) and the closure piece insert ( 5 ) is limited.

10. Solenoid valve according to claim 9, characterized in that the closure piece insert ( 5 ) in the closure piece ( 4 ) is pressed.

11. Solenoid valve according to claims 1 to 10, characterized in that the plane of the deflecting surface ( 6 ) is set back relative to the valve body sealing surface ( 12 ).