EP2668656A1 - Magnetventil - Google Patents

Magnetventil

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Publication number
EP2668656A1
EP2668656A1 EP12701500.6A EP12701500A EP2668656A1 EP 2668656 A1 EP2668656 A1 EP 2668656A1 EP 12701500 A EP12701500 A EP 12701500A EP 2668656 A1 EP2668656 A1 EP 2668656A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solenoid valve
yoke
gap
valve according
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12701500.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dierk Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2668656A1 publication Critical patent/EP2668656A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1623—Armatures having T-form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/13—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures characterised by pulling-force characteristics

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve having a arranged in a magnetic yoke exciter coil and a magnet armature movably mounted to the magnetic armature, which is designed as an actuator of a valve and is moved when switching the excitation coil against a magnet armature and magnetic yoke at a distance holding spring to the yoke. Furthermore, the invention relates to an air spring device and a hydraulic damper for a motor vehicle with such a solenoid valve.
  • Solenoid valves i. Electromagnetically actuated switchable flow valves are often used for controlling flow processes in all kinds of fluids switching elements. In this case, when the current for an exciting coil in a magnetic core or magnetic yoke is induced by induction, a magnetic field and a magnetic flux is generated, which moves the armature and causes by this movement, the closing or opening of a flow valve.
  • Air suspension systems or level control systems serve as particularly comfortable suspension systems and ensure a pleasant ride Driving feeling in a suspension, which can be adjusted depending on the road conditions between a "soft" and “hard” suspension behavior.
  • An air spring system or level control system consists of the air spring and damper units comprehensive air spring struts for each wheel or at least for each axis, from the air supply system with a compressor, a memory, a regenerable dryer and has this to an electronic control usually, wherein be opened or closed via switchable pneumatic controls in the form of solenoid valves connections between work rooms or chambers, storage, compressors or working volumes.
  • air springs also called “air springs”, which are clamped between the chassis and body, have an air spring bellows, which in turn is fastened between a usually body-side air spring cover and a chassis-side rolling piston
  • air springs knows the expert in a variety of designs
  • the air spring bellows rolls under load and during spring movements to form a rolled fold on the outer contour of a concentric component, usually on the
  • Air spring piston / rolling piston Such air spring is often used in road or rail vehicles to achieve a comfortable suspension.
  • valves / solenoid valves used here usually consist of at least the valve piston or body and of the valve spring.
  • Simple throttle valves may consist of only narrowed cross sections, gaps, overflow edges, etc., in a known manner, of course, valves having a corresponding throttling action also comprising valve piston, valve spring and valve housing.
  • the US 3,157,831 shows an AC solenoid valve for actuating a valve piston with a laminated, ie composed of individual assembled metal yoke, which has three yoke legs connected to a bridge, and from an associated with the valve piston armature or actuator, the is formed complementary to the magnetic yoke and is arranged with a gap distance to the latter.
  • the magnetic yoke is M-shaped as a flat laminated body and the anchor formed in just this way T-shaped.
  • the exciter coil is arranged so that both magnet yoke and magnet armature dive into the coil or surround the coil.
  • Solenoid valves in air spring systems should namely on the one hand be as small and light and on the other hand can muster the largest possible forces when lifting.
  • pot magnets are often used in the prior art, which have several air gaps in the magnetic circuit, namely in addition to the axial air gap, through which the actual force is applied in the axial direction of the magnet by the magnetic field strength or the magnetic flux, also noteworthy radial air gaps between Anchor and yoke.
  • magnetic flux magnetic forces are generated, which act substantially perpendicular to the axis of the yoke and thus the solenoid valve and thus perpendicular to the direction of movement of the armature.
  • the object of the invention therefore, was to provide a small-sized pot magnet, inter alia, for use in air spring systems, which generates large lifting force, low magnetic power loss and an improvement of the magnetic efficiency allows and influencing the magnetic force characteristic, ie the relationship between magnetic force and stroke in cooperation with the return spring allowed.
  • the solenoid valve according to the invention comprises an exciter coil, which is toroidal and a magnetic yoke that surrounds the excitation coil cup-shaped, wherein the cup-shaped yoke has in its bottom portion in the cavity of the toroidal excitation coil projecting first body, the armature as a lid for the cup-shaped magnetic yoke is formed and the latter closes to form a first gap with a first gap spacing, wherein the magnet armature also in the
  • first and second gaps are arranged as axial gaps so that the magnetic flux is formed substantially parallel to the axis of the solenoid valve.
  • the solenoid valve can thus be made small and lightweight in all components, especially with regard to the number of turns and the
  • the solenoid valve is cylindrical and the cup-shaped magnetic yoke are designed as a rotationally symmetrical hollow cylinder, the first and the second body as a rotationally symmetric cylinder and the armature as a round and rotationally symmetrical lid.
  • z. B. oval or eccentric shapes of the solenoid valve, the round rotationally symmetrical shape of the components is particularly suitable because the corresponding receptacles in the facilities in which the solenoid valve according to the invention is to be used, are to be formed only as tolerated holes.
  • the magnet armature is designed in several parts, that is usually in two parts, and essentially has a cover plate and a second body connected to the cover plate and protruding into the cavity of the toroidal exciter coil. Cover plate and second body can be connected to one another in a material-locking or form-fitting manner. This results in a production method adapted to the individual application. For small magnets is quite an adhesive method applicable here
  • cup-shaped yoke is formed in several parts and essentially a bottom plate, one with the
  • Exciter coil surrounding pot housing identifies.
  • the individual parts can be connected to each other in a material-locking or form-fitting manner.
  • the magnet armature is designed as a valve body which cooperates with a valve seat for closing and opening the solenoid valve, so magnet armature and valve body are integrally formed. This achieves a partial reduction with regard to the overall valve structure.
  • a further advantageous embodiment consists in that the spring is arranged between the magnet armature formed as a lid and the cup-shaped yoke in the region of the first gap.
  • the magnetic flux is not or only imperceptibly influenced by the spring.
  • a stop buffer is arranged in the region of the first gap between the magnet armature designed as a lid and the cup-shaped yoke.
  • a further advantageous embodiment is that magnetic yoke and / or
  • Magnetic armature consist of turned parts. Turned parts are particularly tight
  • a further advantageous application of the solenoid valve according to the invention is that the solenoid valve is Gleichstromerregt and is arranged in an air spring device for a motor vehicle or in a hydraulic damper for a motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a solenoid valve according to the invention with a possibility for adapting the magnetic characteristic
  • FIG. 3 shows the force characteristics of a solenoid valve according to FIG. 2.
  • Magnetic yoke 2 arranged excitation coil 3 and a movable to the magnetic yoke. 2 mounted magnet armature 4, which is designed as an actuator of a valve and when switching the excitation coil 3 against a magnet armature 4 and magnetic yoke 2 spaced retaining retaining spring to the yoke 2 is moved towards.
  • the exciter coil 3 of the solenoid valve 1 is toroidal and the magnetic yoke 2 surrounds the exciter coil cup-shaped.
  • the cup-shaped magnetic yoke 2 has in its bottom region a projecting into the cavity of the toroidal exciter coil 3 first body 5.
  • the armature 4 is formed as a cover for the cup-shaped yoke 2 and closes the latter to form a first gap 6 with a first gap distance.
  • the magnet armature 4 similarly to the yoke, has a second body 7 projecting into the cavity of the toroidal exciter coil 3 and having a second gap spacing with respect to the first body 5 to form a second gap 8.
  • First and second gap 6 and 8 are arranged as axial gaps so that the magnetic flux 9, which is shown here for simplicity only on the right side of Fig. 1, formed substantially parallel to the axis 10 of the solenoid valve.
  • the same magnetic flux 9 is naturally toroidally formed around the exciting coil.
  • the solenoid valve is cylindrical here. Accordingly, the cup-shaped magnetic yoke 2 are designed as a rotationally symmetrical hollow cylinder, the first and the second body 5 and 7 as a rotationally symmetric cylinder and the magnet armature 4 as a round and rotationally symmetrical lid.
  • the armature 4 is formed in two parts and has a cover plate 11 and connected to the cover plate in the cavity of the toroidal excitation coil projecting second body 7. Both parts form fit over here not closer shown screwed together.
  • a restoring spring not shown here is in the dash-dotted framed area 12 between the magnet armature 4 designed as a lid and the cup-shaped
  • Magnetic yoke 2 arranged in the region of the first gap.
  • FIG. 2 A particularly advantageous embodiment is shown in FIG. 2, in which the projecting into the cavity of the toroidal excitation coil 3 first body 5 and protruding into the cavity of the toroidal exciter coil 3 second body 7 at their facing surfaces in the region of the second gap 8 with each other complementary projections and recesses are formed.
  • characteristic influencing can be achieved, i. a precise adaptation of the magnetic characteristic to the valve characteristic.
  • the first body 5 has a concentric and surrounding by a protruding outer edge recess 15, while the second body 7 has a concentric and complementary to the recess 15 cylindrical projection 16.
  • FIG. 3 in which, for the embodiment according to FIG. 2, the magnetic force is plotted over the stroke, i. the
  • the magnetic force generated by the gap 8 is represented by the curve 17 and the magnetic force generated by the gap 6 through the curve 18. Summarized and superimposed results then a force influencing the stroke, as shown by the curve 19.
  • the magnetic force is changed so that it reaches a high value at the beginning of the stroke, then drops only slightly over the stroke and only at the stroke end, a significant drop in the magnetic force is achieved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

Magnetventil
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer in einem Magnetjoch angeordneten Erregerspule und einem beweglich zum Magnetjoch gelagerten Magnetanker, welcher als Aktuator eines Ventils ausgebildet ist und bei Einschalten der Erregerspule gegen eine Magnetanker und Magnetjoch auf Abstand haltende Feder zum Magnetjoch hin bewegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Luftfedereinrichtung und eine hydraulischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Magnetventil.
Magnetventile, d.h. elektromagnetisch betätigte schaltbare Strömungsventile, sind zur Steuerung von Strömungsvorgängen in allerlei Fluiden häufig eingesetzte Schaltelemente. Dabei wird beim Einschalten des Stromes für eine Erregerspule in einem Magnetkern oder Magnetjoch durch Induktion ein Magnetfeld und ein magnetischer Fluss erzeugt, der den Magnetanker bewegt und durch diese Bewegung das Schließen oder das Öffnen eines Strömungsventils bewirkt.
Eingesetzt werden solche Magnetventile zum Beispiel in Luftfedersystemen oder
Niveauregelsystemen für Kraftfahrzeuge. Luftfedersysteme oder Niveauregelsysteme dienen als besonders komfortable Federungssysteme und sorgen für ein angenehmes Fahrgefühl bei einer Federung, die je nach Straßenverhältnissen zwischen einem „weichen" und„harten" Federungsverhalten angepasst werden kann.
Ein Luftfedersystem oder Niveauregel System besteht dabei aus den die Luftfeder- und Dämpfereinheiten umfassenden Luftfederbeinen für jedes Rad oder mindestens für jede Achse, aus der Luftversorgungsanlage mit einem Verdichter, einem Speicher, einem regenerierbaren Trockner und weist dazu in aller Regel eine elektronische Steuerung auf, wobei über schaltbare pneumatische Steuerelemente in Form von Magnetventilen Verbindungen zwischen Arbeitsräumen oder -kammern, Speichern, Kompressoren bzw. Arbeitsvolumina geöffnet oder geschlossen werden.
Die Luftfederbeine, auch kurz„Luftfedern" genannt, die zwischen Fahrwerk und Karosserie eingespannt sind, weisen einen Luftfederbalg auf, der wiederum zwischen einem üblicherweise karosserieseitigen Luftfederdeckel und einem fahrwerkseitigen Abrollkolben befestigt ist. Solche Luftfederbeine kennt der Fachmann in einer Vielzahl von Ausführungen. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck. Der Luftfederbalg rollt unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenkontur eines konzentrischen Bauteiles ab, üblicherweise auf dem
Luftfederkolben/ Abrollkolben. Eine derartige Luftfeder wird häufig in Straßen- oder Schienenfahrzeugen eingesetzt, um eine komfortable Federung zu erreichen.
Die hier eingesetzten Ventile/Magnetventile bestehen üblicherweise aus mindestens dem Ventilkolben oder -körper und aus der Ventilfeder. Einfache Drosselventile können in bekannter Weise aus lediglich verengten Querschnitten, Spalten, Überströmkanten etc. bestehen, wobei natürlich auch aus Ventilkolben, Ventilfeder und Ventilgehäuse bestehende Ventile eine entsprechende Drosselwirkung aufweisen.
Die US 3,157,831 zeigt ein Magnetventil für Wechselstrom zur Betätigung eines Ventilkolbens mit einem laminierten, d.h. aus einzelnen zusammengebauten Blechen bestehendem Magnetjoch, welches drei mit einer Brücke verbundene Jochschenkel aufweist, und aus einem mit dem Ventilkolben verbundenen Anker oder Aktuator, der komplementär zum Magnetjoch ausgebildet ist und mit einem Spaltabstand zu letzterem angeordnet ist. Das Magnetjoch ist als flacher laminierter Körper M-förmig und der Anker in ebendieser Weise T-förmig ausgebildet. Im Magnetjoch ist die Erregerspule so angeordnet, dass sowohl Magnetjoch als auch Magnetanker in die Spule eintauchen bzw. die Spule umgeben. Das Magnetventil weist zwar eine hohe Magnetkraft auf, verhindert auch einen Verklemmen des Aktuators, ist aber in seinen Abmessungen recht groß ausgebildet und für z.B. Luftfedersysteme daher nicht geeignet.
Magnetventile in Luftfedersystemen sollen nämlich einerseits möglichst klein und leicht sein und andererseits beim Hub möglichst große Kräfte aufbringen können. Außerdem ist es gewünscht, die Magnetkraftkennlinie, d.h. den Zusammenhang zwischen Magnetkraft und Hubweg im Zusammenwirken mit der Rückstellfeder zu beeinflussen bzw. konstruktiv genau auf den Anwendungsfall anpassen zu können, um die nötige Einstellung des Systemverhaltens zu gewährleisten.
Hierzu werden im Stand der Technik oft Topfmagneten verwendet, die mehrere Luftspalte im Magnetkreis besitzen, nämlich neben dem axialen Luftspalt, über den durch die magnetische Feldstärke bzw. den magnetischen Fluss die eigentliche Stellkraft in axialer Richtung des Magnetes aufgebracht wird, auch nennenswerte radiale Luftspalte zwischen Anker und Joch. In den radialen Luftspalten werden magnetische Fluss Magnetkräfte erzeugt, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Jochs und damit des Magnetventils wirken und somit senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers.
Diese Magnetkräfte tragen nichts zur eigentlichen Aufgabe des Magnetventils bei und müssen durch zusätzliche magnetische Erregung, also bei natürlich gleichbleibender Anzahl der Spulenwicklungen durch einen stärkeren Spulenstrom kompensiert werden. Somit wird bei diesen Bauarten von Magnetventile im Stand der Technik entweder der Energieverbrauch erhöht oder die Magnetkraft erniedrigt. Zwar kann auch hier die Kennlinie im Hinblick auf die resultierende Kraft beeinflusst werden, jedoch entsteht hier nur eine Verschiebung der maximalen Magnetkraft zum Hubanfang und eine damit einhergehende Erniedrigung zum Hubende. Die Aufgabe der Erfindung bestand also darin, einen kleinbauenden Topfmagneten u.a. für die Anwendung in Luftfedersystemen bereitzustellen, der große Hubkraft erzeugt, wenig magnetische Verlustleistung und eine Verbesserung des magnetischen Wirkungsgrades ermöglicht und eine Beeinflussung der Magnetkraftkennlinie, d.h. des Zusammenhang zwischen Magnetkraft und Hubweg im Zusammenwirken mit der Rückstellfeder erlaubt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei weist das erfindungsgemäße Magnetventil eine Erregerspule auf, die torusförmig ausgebildet ist und ein Magnetjoch, dass die Erregerspule topfförmig umgibt, wobei das topfförmige Magnetjoch in seinem Bodenbereich einen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule vorspringenden ersten Körper aufweist, der Magnetanker als Deckel für das topfförmige Magnetjoch ausgebildet ist und letzteres unter Bildung eines ersten Spaltes mit einem ersten Spaltabstand schließt, wobei der Magnetanker einen ebenfalls in den
Hohlraum der torusförmigen Erregerspule vorspringenden zweiten Körper aufweist, der zum ersten Körper unter Bildung eines zweiten Spaltes einen zweiten Spaltabstand aufweist und wobei erster und zweiter Spalt als Axialspalte so angeordnet sind, dass sich der magnetische Fluss im wesentlichen parallel zur Achse des Magnetventils ausbildet.
Somit existieren bis auf die erforderlichen Gleitpassungen keine oder kaum magnetisch wirksamen radialen Luftspalte und kaum magnetische Verlustleistung. Eine Verbesserung des magnetischen Wirkungsgrades wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass bei den radial nicht oder nur minimal ausgebildeten Spalten der magnetische Fluss um
Größenordnungen kleiner und widerstandsärmer ist, als bei den breit ausgebildeten
Spalten, die im Stand der Technik üblich sind.
Damit wird also der üblich vorhandene Übergang des magnetischen Flusses auf den Anker über einen radialen Luftspalt konstruktiv in einen axialen Spalt gelegt, so dass sich der magnetische Fluss im wesentlichen parallel zur Achse des Magnetventils ausbildet und somit die Magnetkraft im Wesentlichen uneingeschränkt in Bewegungsrichtung des Ankers eingeleitet wird. Das Magnetventil kann damit in allen Bauteilen klein und leicht gebaut werden, insbesondere auch im Hinblick auf die Windungszahl und den
Drahtdurchmesser der Torusspule, die dann nicht mehr auf einen stärkeren Spulenstrom zur Kompensation ausgelegt werden muss.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Magnetventil zylindrisch ausgebildet ist und das topfförmige Magnetjoch als rotationssymmetrischer Hohlzylinder, erster und der zweiter Körper als rotationssymmetrische Zylinder und der Magnetanker als runder und rotationssymmetrischer Deckel ausgebildet sind. Neben anderen, z. B. ovalen oder exzentrischen Formen des Magnetventils ist die runde rotationssymmetrische Form der Bauteile besonders geeignet, da die entsprechenden Aufnahmen in den Einrichtungen, in denen das erfindungsgemäße Magnetventil eingesetzt werden soll, lediglich als tolerierte Bohrungen auszubilden sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Magnetanker mehrteilig ausgebildet ist, also üblicherweise zweiteilig, und im Wesentlichen eine Deckelplatte und einem mit der Deckelplatte verbundenen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule vorspringenden zweiten Körper aufweist. Deckelplatte und zweiter Körper können dabei stoffschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Damit ergibt sich eine auf den einzelnen Anwendungsfall angepasste Fertigungsweise. Bei kleinen Magneten ist hier durchaus ein Klebverfahren anwendbar
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das topfförmige Magnetjoch mehrteilig ausgebildet ist und im Wesentlichen eine Bodenplatte, einen mit der
Bodenplatte verbundenen, in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule
vorspringenden ersten Körper und ein mit der Bodenplatte verbundenes und die
Erregerspule umgebendes Topfgehäuse ausweist. Auch hier können, mit den bereits genannten Vorteilen, die einzelnen Teile jeweils stoffschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Magnetanker als Ventilkörper ausgebildet ist, der mit einem Ventilsitz zum Schließen und Öffnen des Magnetventils zusammenwirkt, also Magnetanker und Ventilkörper einteilig ausgebildet sind. Damit erreicht man eine Teilereduktion im Hinblick auf den Ventilaufbau insgesamt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Feder zwischen dem als Deckel ausgebildeten Magnetanker und dem topfförmigen Magnetjoch im Bereich des ersten Spaltes angeordnet ist. Damit wird der magnetische Fluss nicht oder nur unmerklich durch die Feder beeinflusst. Gleiches gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass im Bereich des ersten Spaltes zwischen dem als Deckel ausgebildeten Magnetanker und dem topfförmigen Magnetjoch ein Anschlagpuffer angeordnet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass Magnetjoch und /oder
Magnetanker aus Drehteilen bestehen. Bei Drehteilen lassen sich besonders enge
Toleranzen fertigen, so dass radiale Luftspalte tatsächlich nicht mehr vorhanden bzw. nicht mehr durch Verluste merkbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Magnetventils besteht darin, dass das Magnetventil gleichstromerregt wird und in einer Luftfedereinrichtung für ein Kraftfahrzeug oder in einem hydraulischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Magnetventil,
Fig. 2 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit einer Möglichkeit zur Anpassung der Magnetkennlinie,
Fig. 3 die Kraftkennlinien eines Magnetventils gemäß Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt hierzu ein erfindungsgemäßes Magnetventil 1 mit einer in einem
Magnetjoch 2 angeordneten Erregerspule 3 und einem beweglich zum Magnetjoch 2 gelagerten Magnetanker 4, welcher als Aktuator eines Ventils ausgebildet ist und bei Einschalten der Erregerspule 3 gegen eine Magnetanker 4 und Magnetjoch 2 auf Abstand haltende Rückhaltefeder zum Magnetjoch 2 hin bewegt wird. Die Erregerspule 3 des Magnetventils 1 ist torusförmig ausgebildet und das Magnetjoch 2 umgibt die Erregerspule topfförmig.
Das topfförmige Magnetjoch 2 weist in seinem Bodenbereich einen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule 3 vorspringenden ersten Körper 5 auf.
Der Magnetanker 4 ist als Deckel für das topfförmige Magnetjoch 2 ausgebildet und schließt letzteres unter Bildung eines ersten Spaltes 6 mit einem ersten Spaltabstand.
Der Magnetanker 4 weist ähnlich wir das Joch einen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule 3 vorspringenden zweiten Körper 7 auf, der zum ersten Körper 5 unter Bildung eines zweiten Spaltes 8 einen zweiten Spaltabstand aufweist.
Erster und zweiter Spalt 6 und 8 sind als Axialspalte so angeordnet, dass sich der magnetische Fluss 9, der hier der Einfachheit halber nur auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist, im wesentlichen parallel zur Achse 10 des Magnetventils ausbildet.
Derselbe magnetische Fluss 9 ist natürlich torusförmig rund um die Erregerspule ausgebildet.
Das Magnetventil ist hier zylindrisch ausgebildet. Entsprechend sind das topfförmige Magnetjoch 2 als rotationssymmetrischer Hohlzylinder, erster und der zweiter Körper 5 und 7 als rotationssymmetrische Zylinder und der Magnetanker 4 als runder und rotationssymmetrischer Deckel ausgebildet.
Der Magnetanker 4 ist dabei zweiteilig ausgebildet und weist eine Deckelplatte 11 und den mit der Deckelplatte verbundenen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule vorspringenden zweiten Körper 7 auf. Beide Teile formschlüssig über hier nicht näher dargestellte Schraubverbindungen miteinander verbunden.
Eine hier nicht näher gezeigte Rückstellfeder ist in dem strichpunktiert umrahmten Bereich 12 zwischen dem als Deckel ausgebildeten Magnetanker 4 und dem topfförmigen
Magnetjoch 2 im Bereich des ersten Spaltes angeordnet.
Ein besonders vorteilhafte Ausbildung zeigt die Fig. 2, bei der der in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule 3 vorspringenden erste Körper 5 und der in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule 3 vorspringenden zweite Körper 7 an ihren einander zugewandten Flächen im Bereich des zweiten Spaltes 8 mit zueinander komplementären Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet sind. Mit einer solchen Ausbildung lässt sich Kennlinienbeeinflussung erreichen, d.h. eine genaue Anpassung der Magnetkennlinie auf die Ventilcharakteristik.
Bei der hier vorliegenden Ausführung weist der erste Körper 5 eine konzentrische und von einem vorspringenden Außenrand umgebende Vertiefung 15 auf, währende der zweite Körper 7 einen konzentrischen und zur Vertiefung 15 komplementären zylindrischen Vorsprung 16 aufweist.
Die hierdurch mögliche Anpassung der Magnetkennlinie zeigt die Fig. 3, in der für die Ausführung gemäß Fig. 2 die Magnetkraft über dem Hub aufgetragen ist, d.h. die
Kraftkennlinien der Einzelluftspalte und des erfindungsgemäßen Magnetventils mit den zwei Luftspalten insgesamt . Dabei wird die durch den Spalt 8 erzeugte Magnetkraft durch die Kurve 17 und die durch den Spalt 6 erzeugte Magnetkraft durch die Kurve 18 dargestellt. Zusammengefasst und überlagert ergibt sich dann eine Kraftbeeinflussung über den Hub, wie sie die Kurve 19 zeigt. Die Magnetkraft wird dabei so geändert, dass sie zu Beginn des Hubs einen hohen Wert erreicht, dann über den Hubweg nur wenig abfällt und erst am Hubende eine deutliches Abfallen der Magnetkraft erreicht wird. Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Magnetventil
2 Magnetjoch
3 Erregerspule
4 Magnetanker
5 Erster Körper (zum Joch gehörig)
6 Erster Spalt
7 Zweiter Körper (zum Anker gehörig)
8 Zweiter Spalt
9 Magnetischer Fluss
10 Achse des Magnetventils
11 Deckelplatte
12 Einbau-Ort/Bereich der Rückstellfeder
13 Bodenplatte des Magnetjochs
14 Topfgehäuse des Magnetjochs
15 Konzentrische Vertiefung
16 Zylindrischer Vorsprung
17 Kraftkennlinie der durch den Spalt 8 erzeugten Magnetkraft
18 Kraftkennlinie der durch den Spalt 6 erzeugten Magnetkraft
19 Gesamtkraftkennlinie über den Hub

Claims

Patentansprüche
1. Magnetventil (1) mit einer in einem Magnetjoch (2) angeordneten Erregerspule (3) und einem beweglich zum Magnetjoch gelagerten Magnetanker (4), welcher als Aktuator eines Ventils ausgebildet ist und bei Einschalten der Erregerspule (3) gegen eine Magnetanker (4) und Magnetjoch (2) auf Abstand haltende Feder zum Magnetjoch (2) hin bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Erregerspule (3) torusförmig ausgebildet ist und das Magnetjoch (2) die Erreger spule topfförmig umgibt,
- das topfförmige Magnetjoch (2) in seinem Bodenbereich einen in den
Hohlraum der torusförmigen Erregerspule (3) vorspringenden ersten Körper (5) aufweist,
- der Magnetanker (4) als Deckel für das topfförmige Magnetjoch (2)
ausgebildet ist und letzteres unter Bildung eines ersten Spaltes (6) mit einem ersten Spaltabstand schließt,
- der Magnetanker (4) einen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule vorspringenden zweiten Körper (7) aufweist, der zum ersten Körper unter Bildung eines zweiten Spaltes (8) einen zweiten Spaltabstand aufweist, wobei erster und zweiter Spalt (6, 8) als Axialspalte so angeordnet sind, dass sich der magnetische Fluss (9) in den Spalten (6, 8) im wesentlichen parallel zur Achse (10) des Magnetventils ausbildet.
2. Magnetventil nach Anspruch 1, welches zylindrisch ausgebildet ist und bei dem das topfförmige Magnetjoch (2) als rotationssymmetrischer Hohlzylinder, erster und der zweiter Körper (5, 7) als rotationssymmetrische Zylinder und der
Magnetanker (4) als runder und rotationssymmetrischer Deckel ausgebildet sind.
3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Magnetanker (4) mehrteilig ausgebildet ist und im Wesentlichen eine Deckelplatte (11) und einem mit der Deckelplatte verbundenen in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule (3) vorspringenden zweiten Körper (7) aufweist.
4. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das topfförmige
Magnetjoch (2) mehrteilig ausgebildet ist und im Wesentlichen eine Bodenplatte (13), einen mit der Bodenplatte (13) verbundenen, in den Hohlraum der
torusförmigen Erregerspule (3) vorspringenden ersten Körper (5) und ein mit der Bodenplatte (13) verbundenes und die Erregerspule umgebendes Topfgehäuse (14) ausweist.
5. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Magnetanker als Ventilkörper ausgebildet ist, der mit einem Ventilsitz zum Schließen und Öffnen des Magnetventils zusammenwirkt.
6. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Feder zwischen dem als Deckel ausgebildeten Magnetanker (4) und dem topfförmigen Magnetjoch (2) im Bereich des ersten Spaltes (6) angeordnet ist.
7. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem im Bereich des ersten Spaltes (6) zwischen dem als Deckel ausgebildeten Magnetanker (4) und dem topfförmigen Magnetjoch (2) ein Anschlagpuffer angeordnet ist.
8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem Magnetjoch (2) und /oder Magnetanker (4) aus Drehteilen bestehen.
9. Magnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem der in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule (3) vorspringenden erste Körper (5) und der in den Hohlraum der torusförmigen Erregerspule (3) vorspringenden zweiten Körper (7) an ihren einander zugewandten Flächen im Bereich des zweiten Spaltes (8) mit zueinander komplementären Vorsprüngen und Vertiefungen zur
Kennlinienbeeinflussung ausgebildet sind.
10. Magnetventil nach Anspruch 10, bei dem der erste Körper (5) eine konzentrische und von einem vorspringenden Außenrand umgebende Vertiefung (15) aufweist und der zweiten Körper (7) einen zur Vertiefung (15) komplementären zylindrischen Vorsprung (16) aufweist.
11. Luftfedereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem
gleichstromerregten Magnetventil nach Anspruch 1 bis 10.
12. Hydraulischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem
gleichstromerregten Magnetventil nach Anspruch 1 bis 10.
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