JP5114573B2 - 電磁弁のための弁カートリッジ及び所属の電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した電磁弁のための弁カートリッジ、並びに所属の電磁弁に関する。

例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）又はアクセレーションスキッドコントロールシステム（ＡＳＲ−System）又はエレクトロニックスタビリティープログラムシステム（ＥＳＰ−System）に使用される、特にハイドロリック装置のための従来の電磁弁が、図１に示されている。図１に示されているように、従来の電磁弁１は、例えば無電流状態（給電されない状態）で開放される逆止弁１と、磁束を生ぜしめるための電磁石構造群３と、弁カートリッジ２とから構成されており、前記電磁石構造群３は、ハウジング周壁３．１と、コイル支持体３．２と、カバーディスク３．４とを有しており、前記弁カートリッジ２は、カプセル２．１と、第１の端部がカプセル２．１内に挿入された弁インサート８と、プランジャ６を備えた電磁式の可動子４と、リターンスプリング７とを有している。従来の電磁弁１を製作するために、カプセル２．１と弁カートリッジ２の弁インサート８とが、圧縮によって互いに接合され、シール溶接２．２によって、弁カートリッジ２が雰囲気に対して液圧的に気密にシールされている。付加的に、弁インサート８は、ハイドロリックシステム内に発生する圧力を吸収し、この吸収した圧力をかしめフランジ８．１を介して流体ブロック４０のかしめ領域４１にさらに伝達する。

電磁石構造群３は、コイル３．３に給電することによって、電気接続部３．５を介して磁力を生ぜしめ、この磁力が、長手方向に可動な電磁式の可動子４を、主シールエレメント６．２を備えた閉鎖エレメント６．１を有するプランジャ６と共に、リターンスプリング７のばね力に抗して弁インサート８に向かって移動させ、この際に、プランジャ６とリターンスプリング７とが、弁インサート２の内孔内でガイドされている。弁インサート４は、電磁石構造群３からカバーディスク３．４を介して導入された磁束を軸方向で、エアギャップ５を介して電磁式の可動子４にガイドする。しかも、弁インサート８は第２の端部に、いわゆる弁ボディ９を有しており、この弁ボディ９は、主弁座９．１を有していて、この主弁座９．１内に、球欠状のシール部（Dichtkalotte）として構成された主シールエレメント６．２が気密に侵入していて、電磁弁１のシール機能を発揮するようになっている。

図１に示されているように、弁インサート８は軸方向で弁下部１０に当接し、かつ支えられており、この弁下部１０は、弁主軸線に対して偏心的に配置された逆止弁１０．１を有している。例えばプラスチックインサートとして構成された弁下部１０は、この弁下部１０を包囲する流体ブロック４０に対して付加的にシールするために、また弁ボディ９に対してシールするために、及びフラットフィルタ１０．２を受容するために用いられる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６００３４９０号明細書によれば、電磁構造群と、カプセルと、該カプセル内に挿入された弁インサートと、該弁インサートの内孔内に可動にガイドされたプランジャとを有する電磁弁について開示されている。この公知の電磁弁の弁インサートは、少なくとも２つのセグメントより構成されていて、これらのセグメントは、組み立てた状態でプランジャをガイドするための内孔を形成し、電磁石構造群の磁束をガイドするようになっている。また、弁ブシュを備えたカプセルは、かしめ領域において流体ブロックとかしめ結合されており、この場合、シール座部を有するスリーブは、シール座部が弁インサートの外側に配置されるように、カプセル内に嵌め込まれている。

またドイツ連邦共和国特許公開第１０２００５０４４６７２号明細書によれば、電磁石構造群とカプセルと可動子と弁インサートとを有し、該弁インサートが前記電磁石構造群によって生ぜしめられる磁束を軸方向でエアギャップを介して可動子方向にガイドするようになっている、電磁石について開示されている。カプセルは、下部領域を有していて、該下部領域は、前記弁インサートに被せ嵌められてこの弁インサートとオーバラップしている。前記電磁弁のカプセルのオーバラップ領域は、かしめ領域に向かって延長されていて、このかしめ領域において、弁ブシュを備えた前記カプセルが流体ブロックとかしめ結合されている。しかも、シール座部を備えたスリーブは、シール座部が弁インサートの外側に配置されるように、カプセル内に嵌め込まれている。

発明の開示
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する、電磁弁のための本発明による弁カートリッジは、弁インサートが、軸線方向で全長に亘ってスリットの設けられた一体的なスリーブとして構成されていて、前記弁ボディがキャップ状のスリーブとして構成されており、この場合、スリーブとして構成された前記弁ボディは、前記主弁座が前記弁インサート内に配置されるように、スリット付きのスリーブとして構成された前記弁インサートの第２の端部内に押し込まれている、という利点を有している。これによって、有利な形式で、安価な製造法で製作された弁インサート及び弁ボディを、コンスタントな性能を有する弁カートリッジに使用することができる。従って、スリットを備えた一体的なスリーブとして構成された弁インサートは、例えば１枚の金属薄板条片を丸め成形することによって製作され、弁ボディは例えばキャップ状の深絞り部分として製作される。

従属請求項に記載した手段及び実施態様によって、独立請求項に記載した弁カートリッジの有利な変化実施例が可能である。

特に有利には、前記カプセルが、雰囲気に対してシールされた弁構造部として構成されていて、かしめブシュを介して、流体ブロックを備えたかしめ領域にかしめ固定されている。これによって、カプセルは、流体ブロック内における弁カートリッジのかしめ成形部においてシール機能も有している。カプセルは、外方に向かって弁インサートによるシール機能も有しているので、弁の組立は有利な形式で簡略化され、従ってカプセルと弁インサートとの間の漏れ止め溶接はもはや必要ない。

本発明の弁カートリッジの実施態様によれば、弁インサートの、後から形成しようとする内孔の形状が、金属薄板条片を丸め成形する前に、金属薄板条片の対応する面に形成されている。これによって、容積補償溝のための任意の好都合な形状は、金属薄板条片を丸め成形する前に、金属薄板条片の対応する表面を加工するだけによって簡単に形成することができる。従って、金属薄板条片の対応する面は、例えば、弁インサートを形成する金属薄板条片を丸め成形した後で、所定数の歯及び／又は所定の形状を有する歯又は所定数の縁部を有する内歯列を有するように形成することができる。深絞り部分として構成された弁ボディは、例えば押し込み領域において弁インサートに押し込まれ、この際に、弁ボディ内の主弁座が、例えば減少された外径を有する分離領域を介して、押し込み領域から分離されている。主弁座を押し込み領域から分離することによって、有利な形式で、押し込み工程による主弁座の変形は阻止される。

本発明の弁カートリッジの別の実施態様によれば、プランジャのリターンスプリングが、流体の流過領域の外に配置されていて、前記リターンスプリングが緊締スリーブとしてのばね受けに支えられている。ばね受けは、例えば弁インサート内にガイドされた緊締スリーブとして構成されているか、又は弁インサートの内孔の有効直径を狭める、一体成形された突起として構成されている。また、弁下部はドーム状部分を介して弁ボディの内室内に気密に挿入され、外側輪郭で以て周囲の流体ブロックに対してシールされている。

本発明の別の実施態様によれば、プランジャの最大ストロークが、前記カプセル内で前記弁インサートが軸方向でしゅう動することによって調節可能である。また、可動子と弁インサートとの間の最小エアギャップは、挿入された可動子を有する弁インサート内で弁ボディが軸方向でしゅう動することによって調節可能である。さらに、調節された前記エアギャップが、カプセルと弁インサートとの間の圧着接続部によって規定されている。圧着接続部を形成するために、弁インサートは例えば環状の溝を備えている。

本発明の弁カートリッジの別の実施態様によれば、弁インサートの第２の端部に、弁ボディを押し込む際の弁インサートの形状強度を高めるための補強リングが被せ嵌められている。選択的に、弁ボディを押し込む際の弁インサートの形状強度を高めるために、スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート合わせ目が、前記弁インサートの少なくとも第２の端部で互いに結合されている。スリット付きのスリーブとして構成された前記弁インサートの合わせ目は、溶接によってかつ／または接着によってかつ／または噛み合わせによって互いに結合されている。

本発明による弁カートリッジは、例えば例えば無電流状態（給電されない状態）で開放されるか、又は閉じた電磁弁において使用される。

以下に本発明の有利な実施例を図面を用いて詳しく説明する。図面では、同じ機能又は類似の機能を有する構成部材若しくはエレメントには、同じ符号が付けられている。

従来の電磁弁の概略的な断面図である。 電磁のための、本発明の１実施例による弁カートリッジの概略的な断面図である。 図２に示した弁カートリッジのための、第１実施例による弁インサートの概略的な断面図である。 図２に示した弁カートリッジの弁ボディの概略的な断面図である。 図３に示した弁インサートのための、緊締スリーブの概略的な断面図である。 図２に示した弁カートリッジのための、第２実施例による弁インサートの概略的な断面図である。

実施例
図２乃至図４に示されているように、本発明の１実施例による、電磁弁のための弁カートリッジ１２は、カプセル１２．１と、該カプセル１２．１内に可動に案内されている電磁可動子１４と、弁インサート１８（この弁インサート１８の第１の端部がカプセル１２．１内に挿入されている）と、主弁座１９．１を備えた弁ボディ１９とを有している。弁インサート１８内に、プランジャ１６が長手方向で可動に案内されており、該プランジャ１６は、シールエレメント１６．２を備えた閉鎖エレメント１６．１を有している。閉鎖エレメント１６．１は、シール機能を実行するために弁ボディ１９の主弁座１９．１内に気密に侵入する。プランジャ１６は、電磁可動子１４によって、リターンスプリング１７のばね力に抗して弁インサート１８内で移動せしめられ、この際に、電磁可動子１４は、図示していない電磁構造群によって生ぜしめられる磁力によって移動せしめられる。電磁構造群は、例えば図１に示した従来の電磁弁１の電磁構造群３と同様に構成されていてよい。

図２にさらに示されているように、カプセル１２．１は、雰囲気に対してシールされている弁構造部として、流体ブロック４０を有するかしめ領域４１に向かって延長して構成されている。従って、かしめ力は弁インサート１８によってではなく、かしめブシュ１８．１によって吸収される。幾何学的なかしめ形状は、低減されたかしめ力で実施可能なかしめプロセスが導入されるように、最適化されており、それによって、かしめブシュ１８．１及びカプセル１２．１に作用するかしめ力を低減させることができる。

図２及び図３に示されているように、弁インサート１８は、スリットを有する一体的なスリーブとして構成されている。スリットを有する一体的なスリーブとして構成された弁インサート１８は、例えば金属薄板条片を丸め成形することによって製造される。図示の実施例では、弁インサート１８の内孔は、完全な円形又は著しく円形に近似した形状を有しており、該内孔内に前記プランジャが案内されている。電磁構造群によって発生された磁束によって引き起こされる軸方向運動時にプランジャ１６によって押し退けられる容積を補償するために、及び排気若しくは充填するために、プランジャ１６は少なくとも１つの軸方向に延在する容積補償溝を有している。選択的に、少なくとも１つの容積補償溝を弁インサート１８の内孔内に形成してもよい。また、本発明による弁カートリッジの図示していない変化実施例に従って、例えば軸方向に延在する少なくとも１つの容積補償溝が弁インサート１８に形成され、弁インサートの内孔の形状付与によって規定されていてもよい。弁インサート１８に内孔に後から形成付与することは、例えば金属薄板条片を丸め成形する前に、金属薄板条片の対応する面に設けてもよい。軸方向に延在する容積補償溝は、例えば弁インサート１８の内孔に内歯列を形成することによって得られる。内歯列は、予め設定される任意の数の歯及び／又は任意に設定される歯の形状を有している。この場合、内歯列は、丸め成形する前に金属薄板条片の対応する表面に形成され、それによって、金属薄板条片を丸め成形した後で、所望の内歯列を備えた弁インサート１８の内孔が形成される。選択的に、軸方向に延在する容積補償溝は、弁インサート１８の内孔に複数の縁部を形成することによって得られる。この場合、縁部は、丸め成形する前に、金属薄板条片の対応する面に形成され、それによって弁インサート１８の内孔は、金属薄板条片を丸め成形した後で、所望の形状の多角形凹部若しくは所望の形状の均一な厚味を有する。

図２及び図４に示されているように、弁ボディ１９はキャップ状のスリーブとして構成されている。スリーブとして構成された弁ボディ１９は、例えば深絞り加工によって形成されていて、押し込み領域１９．３を介して、主弁座１９．１が弁インサート１８内に配置されるように、スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート１８の第２の端部内に押し込まれている。弁インサート１８内への弁ボディ１９の押し込み過程によって、主弁座１９．１が変形するのを阻止するために、分離領域１９．２を介して、主弁座１９．１は弁ボディ１９内で前記押し込み領域１９．３から分離されている。さらに図４に示されているように、分離領域１９．２の外径は、押し込み領域１９．３の直径から主弁座１９．１を備えた弁ボディ１９のキャップ状の端部に向かって次第に先細りしている。

液圧力は、スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート１８によって受容される。弁ボディ１９を押し込むことによって弁インサート１８が広がるのを阻止するために、図示の実施例では補強リング２２が、弁インサート１８の第２の端部に被せ嵌められている。被せ嵌められた補強リング２２は、有利な形式で、弁ボディ１９を押し込む際の弁インサート１８の形状強度を高める。本発明による弁カートリッジ１２の図示していない選択的な実施例によれば、弁ボディ１９を押し込む際の弁インサート１８の形状強度を高めるために、スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート１８の合わせ目は、弁インサート１８の少なくとも第２の端部において互いに結合されている。スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート１８の合わせ目は、例えば溶接及び／又は接着及び／又は噛み合わせによって互いに結合されている。

本発明による弁カートリッジの図示の実施例では、プランジャ１６の最大ストロークは、カプセル１２．１内で弁インサート１８を軸方向にしゅう動させることによって調節される。可動子１４と弁インサート１８との間の最小エアギャップ１５は、可動子１４が挿入されている弁インサート１８内で弁ボディ１９を軸方向にしゅう動させることによって調節される。調節されたエアギャップ１５は、カプセル１２．１と弁インサート１８との間の圧着接続部２１によって規定され、この場合、弁インサート１８は、圧着接続部２１を製作するための環状の溝１８．３を備えている。従って圧着接続部２１によって、作業エアギャップ１５が維持され、この際に、付加的に液圧的に作用する力が吸収される。カプセル１２．１と弁インサート１８との間の圧着接続部の軸方向の保持力を高めるために、環状の溝１８．３は、その幾何学的な形状を変えることができ、適合させることができる。

図２に示されているように、プランジャ１６のためのリターンスプリング１７は、流体流過領域の外に配置されており、この場合、リターンスプリング１７は、図示の実施例ではばね受け３に支えられている。このばね受け３は、図５に示されているように、弁インサート１８内に挿入された緊締スリーブとして構成されている。リターンスプリング１７を、貫流する構造スペースからずらすことによって、プランジャ１６の摩耗が減少され、主弁座１９．１と、これに対応して弁インサート１８内に設けられた半径方向孔１８．２との間の貫流量が増加される。

選択的に図６に示されているように、ばね受けを、弁インサート１８′の内径１８．４を狭くする、一体成形された突起２３′として構成してもよい。弁インサート１８の、突起として構成されたばね受け２３′は、例えば金属薄板条片を丸め成形する前に、対応する表面に一体成形される。一体成形されたばね受け２３′は、例えば突き出した横方向ウエブとして又は突き出した複数の突起として構成される。

図２に示されているように、プラスチック挿入体として構成された弁下部２０は、弁インサート１８に軸方向で当て付けられ、かつ支えられており、この場合、弁下部２０はドーム形部分を介して、弁ボディ１９の内室に気密に挿入されていて、外側輪郭部が流体ブロック４０に対してシールされている。しかも、図示の弁下部２０は、偏心的に配置された逆止弁２０．１を有しており、該逆止弁２０．１は、流体の貫流方向を定める働きを有している。付加的に、弁下部２０はフラットフィルタ２０．２を有している。本発明の弁カートリッジによれば、個別の構成部分を著しく簡略化することができるので、有利な形式で、弁カートリッジの製造プロセスは簡略化され、安価に構成することができる。また本発明の弁カートリッジのスリーブ構造形式によって、流体ブロックにおける電磁弁の構造高さを低くすることができ、ひいては総ボックス容積（Aggregatboxvolumen）に有利に作用する。また、流体ブロック内の電磁弁の構造高さを低減することができ、ひいては、流体ブロックの厚さを低減させることができるので、重量及び総ボックス容積に関連してさらに有利である。

Claims (17)

1. 電磁弁のための弁カートリッジであって、カプセル（１２．１）と、該カプセル（１２．１）内で可動にガイドされた電磁式の可動子（１４）と、弁インサート（１８，１８′）と、主弁座（１９．１）を備えた弁ボディ（１９）とを有しており、前記弁インサート（１８，１８′）の第１の端部が前記カプセル（１２．１）内に挿入されており、生ぜしめられた磁力によって移動せしめられる前記電磁式の可動子（１４）が、前記弁インサート（１８，１８′）内にガイドされたプランジャ（１６）を移動させ、該プランジャ（１６）が、シールエレメント（１６．２）を備えた閉鎖エレメント（１６．１）を有しており、前記シールエレメント（１６．２）がシール作用を発揮するために、前記弁ボディ（１９）の主弁座（１９．１）内に気密に侵入するようになっている形式のものにおいて、
   前記弁インサート（１８，１８′）が、軸線方向で全長に亘ってスリットの設けられた一体的なスリーブとして構成されていて、前記弁ボディ（１９）がキャップ状のスリーブとして構成されており、スリーブとして構成された前記弁ボディ（１９）は、前記主弁座（１９．１）が前記弁インサート（１８，１８′）内に配置されるように、スリット付きのスリーブとして構成された前記弁インサート（１８，１８′）の第２の端部内に押し込まれていることを特徴とする、電磁弁のための弁カートリッジ。
2. 前記カプセル（１２．１）が、雰囲気に対してシールされた弁構造部として構成されていて、かしめブシュ（１８．１）を介して、流体ブロック（４０）を備えたかしめ領域（４１）にかしめ固定されている、請求項１記載の弁カートリッジ。
3. スリット付きの一体的なスリーブとして構成された弁インサート（１８，１８′）が、金属薄板条片を丸め成形することによって製作されている、請求項１又は２記載の弁カートリッジ。
4. 前記弁インサート（１８，１８′）の内孔（１８．４）の形状が、金属薄板条片を丸め成形する前に、金属薄板条片の対応する面に形成されている、請求項３記載の弁カートリッジ。
5. 前記弁ボディ（１９）が深絞り成形部として構成されていて、押し込み領域（１９．３）で以て、前記弁インサート（１８，１８′）内に押し込まれており、この場合、前記主弁座（１９．１）が前記弁ボディ（１９）内で分離領域（１９．２）を介して前記押し込み領域（１９．３）から分離されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
6. 前記プランジャ（１６）のリターンスプリング（１７）が、流体の流過領域の外に配置されていて、前記リターンスプリング（１７）がばね受け（２３，２３′）に支えられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
7. 前記ばね受けが緊締スリーブ（２３）として構成されていて、該緊締スリーブが弁インサート（１８）内に挿入されている、請求項６記載の弁カートリッジ。
8. 前記ばね受けが、一体成形された突起（２３′）として構成されていて、該突起（２３′）が前記弁インサート（１８′）の内孔（１８．４）の有効直径を狭めている、請求項６記載の弁カートリッジ。
9. 弁下部（２０）が、前記弁インサート（１８．１８′）に軸方向で当接し、かつ支えられていて、前記弁下部（２０）が、ドーム状部分を介して前記弁ボディ（１９）の内室内に気密に挿入されていて、外側輪郭部で以て周囲の流体ブロック（４０）に対してシールされている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
10. 前記プランジャ（１６）の最大ストロークが、前記カプセル（１２．１）内で前記弁インサート（１８，１８′）が軸方向でしゅう動することによって調節可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
11. 前記可動子（１４）と弁インサート（１８，１８′）との間の最小エアギャップ（１５）が、挿入された可動子（１４）を有する弁インサート（１８，１８′）内で弁ボディ（１９）が軸方向でしゅう動することによって調節可能である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
12. 調節された前記エアギャップ（１５）が、カプセル（１２．１）と弁インサート（１８，１８′）との間の圧着接続部（２１）によって規定されている、請求項１１記載の弁カートリッジ。
13. 前記弁インサート（１８，１８′）が、前記圧着接続部（２１）を形成するための環状の溝（１８．３）を備えて構成されている、請求項１２記載の弁カートリッジ。
14. 弁インサート（１８，１８′）の第２の端部に、弁ボディ（１９）を押し込む際の弁インサート（１８，１８′）の形状強度を高めるための補強リング（２２）が被せ嵌められている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
15. 弁ボディ（１９）を押し込む際の弁インサート（１８，１８′）の形状強度を高めるために、スリット付きのスリーブとして構成された弁インサート（１８，１８′）の合わせ目が、前記弁インサート（１８，１８′）の少なくとも第２の端部で互いに結合されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の弁カートリッジ。
16. スリット付きのスリーブとして構成された前記弁インサート（１８，１８′）の合わせ目が、溶接、接着または噛み合わせによって互いに結合されている、請求項１５記載の弁カートリッジ。
17. 請求項１から１６までのいずれか１項記載の弁カートリッジ（１２）を有することを特徴とする、電磁弁。

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