JP5108945B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の電磁弁に関する。

特に、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）又はトラクションコントロールシステム（ＡＳＲシステム）又は電子安定化プログラムシステム（ＥＳＰシステム）で使用される液圧ユニットのための従来の電磁弁が図１に示されている。図１に示されたように、例えば２段式の、無電流状態で閉じられる切替弁として形成された従来の電磁弁の弁カートリッジ１は、極コア２と、極コア２に結合された弁インサート４と、弁インサート４の内側で軸方向可動にガイドされた、主閉鎖エレメント７に連結されている可動子３と、弁インサート４に結合された弁本体８とを有している。弁本体８は、主閉鎖エレメント７と主弁座９と共に、少なくとも１つの第１の流れ開口１２と１つの第２の流れ開口３との間に配置された主弁を形成しており、可動子３と主閉鎖エレメント７の軸方向運動により主弁座９は戻しばね５の力に抗して開放され、主弁座９は戻しばね５の力により閉じられる。この場合、可動子３と極コア２との間のエアギャップ６は、可動子３の最大行程を規定する。弁本体８と弁インサート４とはそれぞれスリーブとして形成されていて、互いに結合されている。

２段式の構成は、副弁を有しており、該副弁は、可動子３に結合された副閉鎖エレメント１１と、主閉鎖エレメント７に配置された副弁座１０とから成っており、小さいシール直径と貫流量とを有していて、部分的に作動される、若しくは予めかけられた圧力形成状態で生じる高い圧力に抗して副弁の開放が可能である。大きな座横断面を有した主弁座９と主閉鎖エレメント７とを有する主弁により、できるだけ絞られない大きな貫流量が可能であり、この貫流量は、完全に作動される、若しくは自動的に吸い込まれた圧力形成状態で生じる。図示されていない磁石構成群により、コイル巻線の給電時に磁力が発生させられ、この磁力により長手方向可動な可動子３が副閉鎖エレメント１１と共に、戻しばね５の力に抗して極コア２に向かって動き、これにより副弁座１０が開放される。副弁座１０の開放により生じる、少なくとも１つの第１の流れ開口１２と第２の流れ開口１３との間の圧力補償により、圧縮ばね１４が、流体の流力に補助されて、主閉鎖エレメント７を可動子３若しくは副閉鎖エレメント１１の方向で動かし、これにより主弁座９は突然開き、副弁座１０は再び閉じる。欠点としては、このような従来の電磁弁では、主弁の開放時に、予め行われた運転時に生じる煩わしい液圧的なノイズが生じ、これが液体音としても生じることである。

発明の開示
これに対し、請求項１の特徴を備えた本発明による電磁弁は、主閉鎖エレメントが、弁本体の内孔の内側で軸方向可動にガイドされたスライダエレメントとして形成されていて、スライダエレメントと可動子とは互いに結合されていて、補償孔により圧力補償されるように構成されており、スライダエレメントは、可動子の線形の軸方向開放運動により開放位置に運動可能であって、戻しばねによって可動子を介して線形の運動により閉鎖位置に運動可能であるという利点を有する。可動子の線形の軸方向開放運動は、磁石構成群の給電により生じる磁力によって行われる。本発明による電磁弁により時間的な体積流量が調節されて、開放過程中には有利には、可動子がスライダエレメントと共に、僅かな前フィード圧力のもとでまたは前フィード圧力がない状態で、突然、極コアの方向に運動することはなく、線形の運動により開放位置に動かされることにより、圧力波を伴う液体音若しくは液圧的に誘発される切替ノイズが生じない。スライダエレメントは戻しばねの力により同様に、線形の運動により閉鎖位置へと運動するので、閉鎖運動時にも液圧的に誘発される煩わしいノイズは生じない。スライダエレメントの開放位置では、少なくとも１つの第１の流れ開口と第２の流れ開口との間に配置された主弁が完全に開かれ、これにより高い貫流量が生じる。

従属請求項に記載の手段及び別の構成により、独立請求項１に記載された電磁弁の有利な構成が得られる。

特に有利には、スライダエレメントが少なくとも１つのシールリップを備えたプラスチック部分として形成されており、前記シールリップは、主弁を弁本体の内孔に対してシールする。少なくとも１つのシールリップは例えば、プラスチック製スライダエレメントに射出成形により結合されている、及び／又は組み付けの際にスライダエレメントと共に較正される。スライダエレメントが２つの部分から形成されており、上方のスライダエレメント部分が第１のシールリップを有しており、下方のスライダエレメント部分が第２のシールリップを有している。有利には、これらシールリップは、少なくとも１つの第１の流れ開口にかけられる前フィード圧力を介して、これらシールリップと、弁本体の内孔との間に自動的にシールが形成されるように配置されている。さらに、上方のスライダエレメント部分が形状接続的及び／又は摩擦接続的に下方のスライダエレメント部分に結合されている。弁本体の内孔に接触する少なくとも１つのシールリップが有利にはスライダエレメントの線形の運動を補助している。さらに、少なくとも１つのシールリップのシール作用は、前フィード圧力の上昇と共に同様に上昇するので、生じる漏れは僅かになる。

本発明による電磁弁の構成では、弁インサートと弁本体とがそれぞれスリーブとして形成されており、弁インサートスリーブと弁本体スリーブとを一体的に及び／又は２つの部分として形成することができる。

本発明による電磁弁の別の構成では、少なくとも１つの第１の流れ開口が、少なくとも１つの第１の流れ開口と前記第２の流れ開口との間の時間的な体積流のノイズを低減するように形成されている。例えば、少なくとも１つの第１の流れ開口が、少なくとも１つの第１の流れ開口と前記第２の流れ開口との間で、主弁の開放段階中にはプログレッシブな時間的な体積流が生じ、主弁の完全開放への移行中にはデグレッシブな時間的な体積流が生じるように形成されている。これは例えば、円形の又は四角形の又は三角形の少なくとも１つの第１の流れ開口により得られる。さらに、少なくとも１つの第１の流れ開口が、少なくとも１つの第１の流れ開口と前記第２の流れ開口との間の時間的な体積流の傾斜が、例えば３００ｂａｒ／ｓの所定の目標値を超えないように形成されている。

本発明の別の構成によれば、圧力補償する可動子を、扁平可動子又は進入式可動子として形成することができる。扁平可動子は、扁平な極面を有する極コアと協働し、進入式可動子は、対応するように形成された極コアと共に進入段部を形成する。上述した時間的な体積流の傾斜は、磁石構成群の制御電流と、可動子及び極コアの構成によって影響を与えることができる。

以下に説明する本発明の有利な構成と、本発明の構成を理解しやすくするために上述した従来の実施例とは図示されている。図面では、同じ機能を有する構成部分若しくはエレメントに同じ符号が付与されている。

従来の電磁弁の弁カートリッジを概略的に示した断面図である。 本発明による電磁弁の弁カートリッジの第１実施例を概略的に示した断面図である。 本発明による電磁弁の弁カートリッジの第２実施例を概略的に示した断面図である。 図２及び図３に示した本発明による電磁弁の弁カートリッジに設けられた第１の流れ開口の横断面形状を示した図である。 図４ａの横断面形状に対応する時間的な体積流のグラフである。 図４ａに示した横断面形状の別の実施例を示した図である。 図５ｂの横断面形状に対応する時間的な体積流のグラフである。 図４ａ、図５ａに示した横断面形状の別の実施例を示した図である。 図６ａの横断面形状に対応する時間的な体積流のグラフである。

実施例の説明
図２に示したように、本発明による電磁弁の第１実施例の弁カートリッジ２１は、極コア２２と、極コア２２に結合された弁インサート２４と、弁インサート２４の内側で軸方向可動にガイドされた、主閉鎖エレメント２７に結合されている可動子２３と、弁インサート２４に結合された弁本体２８とを有している。弁本体２８は、主閉鎖エレメント２７と共に、複数の第１の流れ開口３２と１つの第２の流れ開口３３との間に配置された主弁２９を形成している。主閉鎖エレメント２７は、弁本体２８の内孔２８．１の内側で軸方向可動にガイドされた２つの部分から成るプラスチック製のスライダエレメント２７として形成されていて、第１のシールリップ２７．３を備えた上方のスライダエレメント２７．１と、第２のシールリップ２７．４を備えた下方のスライダエレメント２７．２とを有している。シールリップ２７．３，２７．４は、第１の流れ開口３２に加えられる前フィード圧力を介して、シールリップ２７．３，２７．４と弁本体２８の内孔２８．１との間で自動的にシールが行われるように配置されている。例えば上方のスライダエレメント２７．１は下方のスライダエレメント２７．２にプレス嵌めされているか、又は爪により固定されているか、又はその他の形式で形状接続的及び／又は摩擦接続的に、下方のスライダエレメント２７．２に結合されている。図示の実施例ではシールリップ２７．３，２７．４はプラスチック製スライダエレメント２７に射出成形により一体的に結合されている。図示されていない選択的な構成では、シールリップ２７．３，２７．４はスライダエレメント２７に結合されていて、組み付け時にスライダエレメント２７に合わせて較正される。さらに、弁インサート２４と弁本体２８とはそれぞれスリーブとして形成されていて、互いに結合されている。図示されていない選択的な構成において、弁インサートスリーブと弁本体スリーブとを一体的に形成することもできる。

図２に示したように、スライダエレメント２７と可動子２３とは補償孔２３．１によって圧力補償されるように構成されている。主弁２９を開放するためには、図示されていない磁石構成群が給電され、これにより生じた磁力が、可動子２３をスライダエレメント２７と共に、戻しばね２５の力に抗して、軸方向で極コア２２の方向への線形の開放運動により開放位置へと動かす。図示されていない磁石構成群への給電が終了されると、戻しばね２５により、スライダエレメント２７は可動子２３を介して線形の運動により閉鎖位置へと動かされる。スライダエレメント２７の線形の運動により、従来の電磁弁で生じた煩わしい液圧ノイズが回避される。さらに、弁本体２８の内孔２８．１に接触するシールリップにより有利には、スライダエレメント２７の線形の運動が補助される。シールリップ２７．３，２７．４のシール作用は、前フィード圧力の上昇と共に増加するので、生じるリークはさらに僅かになる。

付加的に、第１の流れ開口３２を相応の形状にすることにより時間的な体積流のノイズを低減することができる。第１の流れ開口３２は例えば、主弁２９の開放段階中には、プログレッシブな時間的な体積流が、主弁２９の完全開放への移行中には、デグレッシブな時間的な体積流が、第１の流れ開口３２と第２の流れ開口３３との間に生じるように形成することができる。第１の流れ開口３２は、電磁弁の使用に応じて例えば、第１の流れ開口３２と第２の流れ開口３３との間の時間的な体積流の傾斜が、例えば３００ｂａｒ／ｓの所定の閾値を超えないように構成することができる。

図４ａ、図５ａ、図６ａに示されたように、第１の流れ開口３２を、所望の時間的な体積流を得るために種々様々な形状で形成することができる。対応するグラフ図４ｂ、図５ｂ、図６ｂにはそれぞれ、流れ開口３２の形状に対応した時間的な体積流が示されている。図４ｂには、図４ａに示した円形の形状３２．１の第１の流れ開口３２における時間的な体積流が示されている。図５ｂには、図５ａに示した四角形の形状３２．２の第１の流れ開口３２における時間的な体積流が示されている。図６ｂには、図６ａに示した三角形の形状３２．３における時間的な体積流が示されている。

図３に示したように、本発明による電磁弁の第２実施例の弁カートリッジ２１′は、第１実施例と同様に、極コア２２′と、極コア２２′に結合された弁インサート２４と、弁インサート２４の内側で軸方向可動にガイドされた、主閉鎖エレメント２７に結合されている可動子２３′と、弁インサート２４に結合された弁本体２８とを有している。弁本体２８は、主閉鎖エレメント２７と共に、複数の第１の流れ開口３２と１つの第２の流れ開口３３との間に配置された主弁２９を形成している。第１実施例との相違点は、補償孔２３．１′を介して圧力補償される可動子が第２実施例では進入式可動子２３′として形成されていて、この進入式可動子２３′は、対応するように形成された極コア２２′と共に進入段部を形成していることにある。進入段部として構成することにより、進入式可動子２３′と極コア２２′の磁気特性は、付与される制御電流により良好に影響を受けることができる。加える制御電流と、結果として生じる進入式可動子２３´の線形の軸方向運動により、第１の流れ開口とダイ２の流れ開口との間の時間的な体積流の傾斜にも影響を与えることができる。図２及び図３において同じ符号を有する構成部分若しくはエレメントは同じ機能を有するので、これらの構成部分若しくはエレメントについて繰り返して説明するのは省略する。

本発明の上述したような構成により、スライダエレメントの線形の運動と第１の流れ開口の形状により、従来の電磁弁では弁の突然の開放により僅かな前フィード圧力のもとで、または前フィード圧力がない状態で誘発される液圧的な切替ノイズを、有利には減じる若しくは回避する。

Claims (10)

1. 電磁弁であって、弁カートリッジ（２１，２１′）を有しており、該弁カートリッジは、極コア（２２，２２′）と、極コア（２２，２２′）に結合された弁インサート（２４）と、弁インサート（２４）の内側で軸方向可動にガイドされた、主閉鎖エレメント（２７）に連結されている可動子（２３，２３′）と、弁インサート（２４）に結合された弁本体（２８）とを有していて、
   前記弁本体（２８）は、主閉鎖エレメント（２７）と共に、主弁（２９）を形成しており、
   前記弁本体（２８）は、少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）と、１つの第２の流れ開口（３３）を有しており、
   一端が前記極コア（２２，２２′）に当接し、他端が前記可動子（２３，２３′）に当接する戻しばね（２５）を有しており、
   前記可動子（２３，２３′）及び前記主閉鎖エレメント（２７）の前記戻しばね（２５）の力に抗した軸方向運動により第１の流れ開口（３２）と第２の流れ開口（３３）とが連通され、前記可動子（２３，２３′）及び前記主閉鎖エレメント（２７）の戻しばね（２５）の力による軸方向運動により第１の流れ開口（３２）と第２の流れ開口（３３）との連通を前記主閉鎖エレメント（２７）によって閉鎖しており、
   前記主閉鎖エレメント（２７）が、前記弁本体（２８）の内孔（２８．１）の内側で軸方向可動にガイドされた前記スライダエレメント（２７）として形成されており、
   前記スライダエレメント（２７）と前記可動子（２３，２３′）とは互いに結合されていて、かつ補償孔（２３．１，２３．１´）により圧力補償されるように形成されており、
   前記スライダエレメント（２７）は、前記可動子（２３，２３′）の線形の軸方向開放運動により開放位置へと運動可能であって、前記戻しばね（２５）によって前記可動子（２３，２３′）を介して線形の運動により閉鎖位置へと運動可能である形式のものにおいて、
   スライダエレメント（２７）が２つのシールリップ（２７．３，２７．４）を備えたプラスチック部分として形成されており、前記シールリップは、前記スライダエレメント（２７）を弁本体（２８）の内孔（２８．１）に対してシールしており、
   これらシールリップ（２７．３，２７．４）が、少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）にかけられる前フィード圧力を介して、これらシールリップ（２７．３，２７．４）と、弁本体（２８）の内孔（２８．１）との間に自動的にシールが形成されるように配置されていることを特徴とする、電磁弁。
2. シールリップ（２７．３，２７．４）がプラスチック製スライダエレメント（２７）に射出成形により結合されている、かつ／又は組み付けの際にスライダエレメント（２７）と共に較正される、請求項１に記載の電磁弁。
3. スライダエレメント（２７）が２つの部分から形成されており、上方のスライダエレメント部分（２７．１）が第１のシールリップ（２７．３）を有しており、下方のスライダエレメント部分（２７．２）が第２のシールリップ（２７．４）を有している、請求項１又は２記載の電磁弁。
4. 上方のスライダエレメント部分（２７．１）が形状接続的及び／又は摩擦接続的に下方のスライダエレメント部分（２７．２）に結合されている、請求項３記載の電磁弁。
5. 弁インサート（２４）と弁本体（２８）とがそれぞれスリーブとして形成されており、弁インサートスリーブ（２４）と弁本体スリーブ（２８）とを一体的に及び／又は２つの部分として形成することができる、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁弁。
6. 少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）が、少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）と前記第２の流れ開口（３３）との間の時間的な体積流のノイズを低減するようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電磁弁。
7. 少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）が、少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）と前記第２の流れ開口（３３）との間で、前記スライダエレメント（２７）の軸方向運動による第１の流れ開口（３２）の開放段階中にはプログレッシブな時間的な体積流が生じ、前記スライダエレメント（２７）の軸方向運動による第１の流れ開口（３２）の完全開放への移行中にはデグレッシブな時間的な体積流が生じるように形成されている、請求項６記載の電磁弁。
8. 少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）が、少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）と前記第２の流れ開口（３３）との間の時間的な体積流の傾斜が所定の閾値を超えないように形成されている、請求項６又は７記載の電磁弁。
9. 圧力補償する可動子が、扁平可動子（２３）又は進入式可動子（２３′）として形成されていて、扁平可動子（２３）は、扁平な極面を有する極コア（２２）と協働し、進入式可動子（２３′）は、対応するように形成された極コア（２２′）と共に進入段部を形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の電磁弁。
10. 少なくとも１つの第１の流れ開口（３２）が、円形の又は四角形の又は三角形の形状を有して形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁弁。

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