JP5546643B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁のケーシング内に設けられた、流体を充填可能な少なくとも１つのチャンバと、操作装置によって変位可能な閉鎖ピストンと、操作装置に反作用するばね素子とを備える電磁弁に関する。

このような電磁弁は、例えば運転手支援装置、例えばＡＢＳ,ＴＣＳ，ＥＳＰシステムなどで使用される。この場合、このような電磁弁は２方向２位置弁として形成されていてもよい。このような電磁弁はゲート弁とも呼ばれる。これらの電磁弁は、特に流体を配量するための役割を果たす。このために、電磁弁は、電磁弁の貫流開口を少なくとも部分的に開閉することのできる操作装置を備える。この場合、操作装置は電磁石を備え、電磁弁は電気的に操作可能である。貫流開口を介して、電磁弁の入口と出口との間の流体接続を形成することができる。この場合、特に貫流開口は電磁弁の停止位置では閉じられており、電磁石に電圧を印加することによって開かれる。しかしながら、代替的には逆の構成も可能であり、この場合、貫流開口は電磁弁の停止位置では開かれており、操作装置の操作によってのみ、すなわち、例えば、電磁石に電圧を印加することによってのみ閉じられる。

一般に、電磁弁は、電磁石に反作用するばね素子を備えている。このばね素子は、流体によって充填可能なチャンバに配置されている。ばね素子は、操作装置が作動されていない場合に電磁弁が停止位置に留まるか、もしくは停止位置に戻されるようにする役割を果たす。この場合、ばね素子、例えばコイルばねは、一方では操作装置に、他方では例えばシール体に戻し力を加える。シール体は、操作装置によって変位可能な閉鎖ピストンと協働し、貫流開口をシールして閉鎖するか、または少なくとも部分的に開放するために設けられている。シール体には、このために閉鎖ピストンによって閉鎖可能な電磁弁の入口または出口が配置されている。この場合、第１に、ばね素子はチャンバ全体を通って延びており、一方では操作素子と協働し、他方ではシール体で支持される。このようにして、場合によってはシール作用を損なうようなシール体の変形を誘起することもある力がシール体に加えられる。同様にシール体は弾性材料からなっていることが多く、ばね素子のために所定の支持面を形成することができない。第２に、ばね素子は、チャンバを通る流体の流入により流体力にさらされる。すなわち、電磁弁の入口と出口との流体接続は、特にチャンバを介して形成される。

これに対して、請求項１に記載の特徴を有する電磁弁は、ばね素子が不都合な流体力にさらされることがなく、閉鎖ピストンによって、シール体を変形する力がシール体に加えられることがないという利点を有する。このことは、本発明によれば、リング素子によって達成され、リング素子は、チャンバを第１部分チャンバと第２部分チャンバとに分割し、リング素子の案内開口に配置された電磁弁の閉鎖ピストンによって軸線方向に少なくとも部分的に、特に完全に貫通係合されており、案内開口とは異なる少なくとも１つの流体貫流切欠きを備える。すなわち、リング素子は、チャンバ内もしくは第１および第２部分チャンバの間に配置されている。この場合、第１チャンバおよび第２チャンバにはチャンバ全体と同様に流体を充填可能である。有利には、入口および出口はいずれか一方の部分チャンバにのみ配属されており、他方の部分チャンバには、ばね素子、操作装置および閉鎖ピストンの一部のみが設けられている。リング素子は、周方向に中断されていてもよい。すなわち、周方向に見てチャンバを完全に貫通していなくてもよい。リング素子は案内開口を備え、案内開口には電磁弁の閉鎖ピストンが軸線方向に変位可能に配置されている。

この場合、閉鎖ピストンは軸線方向に少なくとも部分的にリング素子に貫通係合する。有利には、完全な貫通係合が行われる。案内開口は閉鎖ピストンに適合されており、したがって、閉鎖ピストンに近い直径を有し、閉鎖ピストンはリング素子内で確実に案内されるが、それにもかかわらず、軸線方向に変位可能である。しかしながら、このことは、第１部分チャンバと第２部分チャンバとは実質的に流体技術的に互いに分離され、したがって、これらチャンバ間で流体交換を行うことができないことをも意味する。このために、流体貫流切欠きが設けられており、流体案内切欠きは流体開口とは異なるが、この場合、必ずしも流体開口から離間されていなくてもよい。流体貫流切欠きは、第１部分チャンバと第２部分チャンバとの間の流体交換を可能にする。このようにして、電磁弁の機能はリング素子によって損なわれることはない。リング素子は閉鎖ピストンを少なくとも部分的に包囲する。リング素子は少なくとも部分的にケーシングの内壁に接触するか、または内壁で支持されるか、もしくは内壁で保持／固定されている。リング素子は、ばね素子を確実に支持することを可能にし、これにより、停止位置で閉鎖ピストンを信頼性良く戻すか、もしくは停止位置に保持することができる。さらに、このようにして、例えば流体によるチャンバの貫流時に生じる不都合な流体力がばね素子に加えられないようにすることができる。

本発明の別の実施形態では、リング素子は締付けスリーブまたはクランプスリーブとして形成されている。締付けスリーブおよびクランプスリーブはいずれもチャンバ内もしくはケーシングの内壁でクランプ式に保持されている。すなわち、クランプ結合を実施するために、これらはチャンバと同じ、有利には、より大きい寸法を有している。この場合、締付けスリーブは、チャンバ内に簡単に進入することを可能にする軸線方向スリットを備える。これに対して、クランプスリーブは軸線方向スリットなしに形成されており、したがって、閉鎖ピストンを周方向に完全に包囲する。

本発明の別の実施形態では、流体貫流切欠きは、流体貫流ポケットとして形成されており、および／またはリング素子の本体を少なくとも部分的に半径方向に貫通する。この場合、流体貫流ポケットは、リング素子の周面に対して引っ込んでおり、したがって、リング素子の壁厚さが流体貫流ポケットの領域では減じられているように形成されている。同様に、流体貫流切欠きはリング素子を半径方向に完全に貫通してもよい。これは、例えば軸線方向スリットが流体貫流切欠きに形成されている締付けスリーブの場合である。流体貫流切欠きは、案内開口とは無関係に第１および第２部分チャンバの間の流体接続を形成する。

本発明の別の実施形態では、流体貫流ポケットはリング素子の外周面および／または内周面に形成されている。流体貫流ポケットは、外周面に形成されている場合には半径方向内側に延びており、内周面に設けられている場合には半径方向外側に延びている。流体貫流ポケットは、部分的にのみ外周面もしくは内周面にわたって延在している。

本発明の別の実施形態では、流体貫流ポケットは、溝、ノッチおよび／または切込み状である。原則的に、流体貫流ポケットは任意に形成されていてよい。しかしながら、好ましくは、溝、ノッチもしくは切込み状の形状である。この場合、溝形状は少なくとも部分的に丸い、または楕円形の横断面を備え、ノッチ形状は、実質的に長方形の横断面を備え、切込み形状は実質的に三角形の横断面を備える。

本発明の別の実施形態では、流体貫流ポケットの他に、ケーシングの内壁に接触する少なくとも１つの支持ウェブが形成されている。支持ウェブは、リング素子をケーシング、したがって、ケーシングの内壁に結合し、これにより、リング素子を固定するための役割を果たす。支持ウェブは周方向に任意の幅を有していてもよく、軸線方向に連続して形成してもよいし、断続的に形成してもよい。複数の流体貫流ポケットが設けられている場合には、支持ウェブはそれぞれこれらの流体貫流ポケットの間に配置されている。第１部分チャンバと第２部分チャンバとの間にできるだけ良好な流体接続を形成するために、流体貫流ポケットの総断面積が、少なくとも１つの支持ウェブが占める総断面積よりも大きい場合には有利である。

本発明の別の実施形態では、流体貫流切欠きはリング素子の流体貫流孔として設けられている。流体貫流孔はリング素子を軸線方向に完全に貫通し、第１部分チャンバと第２部分チャンバとの間に流体接続を形成する。この場合、流体貫流孔は一定の直径を有していてもよいし、または代替的に軸線方向に異なる直径を有していてもよい。したがって、流体貫流切欠きもしくは流体貫流孔を形成することにより、第１部分チャンバと第２部分チャンバとの間の絞りを実施することができる。複数の流体貫流孔がリング素子に設けられている場合には、これらの流体貫流孔は同じまたは異なる直径を有していてもよい。

本発明の別の実施形態では、流体貫流切欠きは軸線方向に真っすぐに、傾斜して、および／またはらせん状に延びている。流体貫流切欠きの延び方によって貫流特性を調節することができる。好ましくは、流体貫流切欠きの真っすぐな延びが好ましいが、代替的には、傾斜した、もしくはらせん状の延びにしてもよい。

本発明の別の実施形態では、流体貫流切欠きは、リング素子の周にわたって、特に一様に分配して設けられており、できるだけ良好な流体接続が第１部分チャンバと第２部分チャンバとの間で得られるように、有利には複数の流体貫流切欠きが設けられている。これらの流体案内切欠きはリング素子に任意に設けてもよいが、周にわたって分配して配置されていることが好ましい。なぜなら、これにより、特に良好な貫流がわずかな圧力損失で得られるからである。これは、流体貫流切欠きが一様に分配されている場合に特に当てはまる。

本発明の別の実施形態では、リング素子は電磁弁のばね素子のための支持面を有している。既に説明したように、リング素子は、好ましくはばね素子を支持するための役割を果たす。このために、ばね素子に適合させることのできる支持面が設けられている。特に支持面はばね素子を固定し、および／または案内するための手段を備えていてもよい。

次に本発明を、本発明を制限することなしに、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

チャンバに配置されたリング素子を備える電磁弁の断面図である。 リング素子の第１実施形態を示す図である。 リング素子の第２実施形態を示す図である。

図１は、ケーシング２を備える電磁弁１を示し、ケーシング２は、少なくとも部分的に周方向に延在するジャケット３と少なくとも１つの構成素子４とからなる。電磁弁１のケーシング２の内部には、リング素子６によって第１部分チャンバ７と第２部分チャンバ８とに分割されたチャンバ５が設けられている。さらに電磁弁１は、少なくとも１つの（図示しない）電磁石を有する操作装置９を備える。操作装置９によって、閉鎖ピストン１０は、電磁弁１の縦軸線１１に対して軸線方向に変位可能である。

電磁弁１は、流体のための入口１２および出口１３を有する。図１に示すように、複数の入口１２が設けられていてもよい。入口１２は第２部分チャンバ８と永続的に流体接続している。第２部分チャンバ８と出口１３との間もしくは入口１２と出口１３との間の流体接続部は、電磁弁１によって閉鎖するか、または少なくとも部分的に開放することができる。このために、閉鎖ピストン１０はシール体１４と協働する。閉鎖位置では、閉鎖ピストン１０はシール体１４に載置されており、これにより、流体接続は遮断されている。これに対して、開放位置では、閉鎖ピストン１０は軸線方向に上方に変位され、流体接続部が開放される。ここに図示した電磁弁１の実施形態では、開放位置は閉鎖ピストン１０の停止位置に相当する。このことは、閉鎖ピストン１０が操作装置９によって軸線方向に変位され、閉鎖ピストンがシール体１４に進入し、流体接続部を遮断するためにシール体１４と協働するまでは、入口１２と出口１３との間に流体接続が提供されていることを意味する。このために、第１部分チャンバ７には、圧縮ばねとして形成されたばね素子１５が配置されており、ばね素子１５は、一方側では操作装置９に戻し力を加え、他方側ではリング素子６で支持されている。このために、リング素子６は支持面１６を備える。代替的に、ばね素子１５は引っ張りばねとして設けられていてもよい。この場合、閉鎖位置が停止位置である。

支持面１６によって、一方ではばね素子１５が確実に支持されり、他方ではばね素子１５は、不都合な流体力を加えられない領域に位置する。流体力は、例えば、流体による電磁弁１の貫流時に入口１２と出口１３との間の流体接続部が開放された場合に生じる。閉鎖ピストン１０は、リング素子６の案内開口１７で軸線方向に案内されるように支承されている。この場合、リング素子６は閉鎖体１０を少なくとも部分的に周方向に包囲する。

図１に示すように、閉鎖ピストン１０はリング素子を軸線方向に少なくとも部分的に、特に完全に貫通する。この場合、リング素子は、ここでは見ることができないが、第１部分チャンバ８と第２部分チャンバ９との間の流体接続を可能にする流体貫流切欠き１８を備える。この流体接続は、２つの部分チャンバ７および８の間で確実な流体交換を可能にし、これにより、操作装置９による閉鎖ピストン１０の変位可能性を確保するために設けられている。流体接続が不十分な場合、操作素子９の操作時に閉鎖ピストン１０の変位に反作用する圧力が第１部分チャンバ７の内部に形成される。これは流体貫流切欠き１８によって防止される。少なくとも部分的に、案内開口１７によって流体接続を得てもよい。しかしながら、閉鎖ピストン１０を確実に案内することを可能にするためには、案内開口１７は閉鎖ピストン１０に少なくとも近い寸法を有している。このために、案内開口１７とは異なる貫流切欠き１８を設けることが不可欠である。

図２は、リング素子６の第１実施形態を示す。リング素子６はこの実施例では断面図で見て丸い、特に円形の締付けスリーブ１９として形成されており、すなわち、リング素子６の本体２０に軸線方向スリット２１が設けられている。軸線方向スリット２１は、電磁弁１のケーシング２に組み付ける場合にリング素子６を半径方向に縮小することを可能にする。しかしながら、この場合、軸線方向スリットは同時に流体貫流切欠き１８としての役割を果たす。本体２０には特に案内開口１７が設けられている。ここに示した実施形態では、流体貫流切欠き１８は本体２０を半径方向に完全に貫通している。この場合、流体貫流切欠き１８はリング素子６の外周面２２および内周面２３に開口し、したがって案内開口１７に開口する。リング素子６は、外周面２２によってケーシング２の内壁２４（図１参照）に接触し、このようにして２つの部分チャンバ７および８を少なくとも部分的に相互に分離するようにチャンバ５に保持されている。案内開口１７は実質的に閉鎖ピストン１０によって充填されているので、部分チャンバ７および８の間の流体接続は軸線方向スリット２１もしくは流体貫流切欠き１８を介して形成されている。

リング素子６の別の実施形態が図３に示されている。この場合、リング素子６は再び締付けスリーブ１９として形成されており、したがって、流体貫流切欠き１８としての役割を果たす軸線方向スリット２１を備える。この点では、上記説明を参照されたい。しかしながら、付加的にリング素子６は、外周面２２に形成された他の４つの流体貫流切欠き２６を備える。代替的に、流体貫流切欠き２５を内周面２３に配置してもよい。流体貫流切欠き２５は流体貫流ポケット２６として形成されている。これは、流体貫流切欠きが外周面２２に対して半径方向に引っ込んでおり、これにより本体２０に凹部が形成されていることを意味する。流体貫流ポケット２６は少なくとも部分的に溝状に形成されている。

流体貫流ポケット２６の間には支持ウェブ２７が設けられており、支持ウェブ２７によってリング素子６はチャンバ５もしくはケーシング２の内壁２４と結合し、リング素子６を保持もしくは固定する。すなわち、支持ウェブ２７によって、締付けスリーブ１９のクランプ結合部が形成可能である。支持ウェブ２７および流体貫流ポケット２６はいずれもリング素子６の周に一様に分配されている。このようにして、部分チャンバ７および８の間には確実な流体接続が形成されている。図示の実施例では、流体貫流ポケット２６は軸線方向に真っすぐにリング素子６もしくはリング素子６の外周面２２を通って延びている。しかしながら、代替的に、流体貫流ポケット２６は傾斜して、もしくはらせん状に延びていてもよい。

付加的または代替的に、流体貫流切欠き２５は流体貫流孔（図示しない）として設けてもよい。これは、リング素子６の端面２８に開口し、この場合に本体２０を通って延びる孔である。

従来技術で既知の電磁弁に比べてこの電磁弁１は、ばね素子１５のための支持面１６が設けられており、特にばね素子１５が、不都合な流体力によって損傷されることのない電磁弁１の領域（すなわち、第１部分チャンバ７）に配置されているという利点を有する。ばね素子が不都合な流体力によって損傷される場合とは、例えば、リング素子６が設けられておらず、したがって、ばね素子１５がシール体１４で支持されなければならない場合である。この場合、ばね素子１５は入口１２と出口１３との間の流体接続部に配置されており、したがって、電磁弁１を通過する流体流はばね素子１５、および操作装置９もしくは閉鎖ピストン１０に対するばね素子の戻し力に影響を及ぼしかねない。このようなことはリング素子６を配置することによって防止され、したがって、上記電磁弁１は最も信頼性の良い働きをする。

Claims (9)

1. 電磁弁（１）のケーシング（２）内に設けられ、流体を充填可能な少なくとも１つのチャンバ（５）と、操作装置（９）によって変位可能な閉鎖ピストン（１０）と、操作装置（９）に反作用するばね素子（１５）とを備える電磁弁において、
   リング素子（６）が設けられており、該リング素子（６）が、前記チャンバ（５）を第１部分チャンバと第２部分チャンバ（７，８）とに分割し、
   前記ばね素子（１５）が、前記第１部分チャンバ（７）に配置され、
   流体のための入口（１２）と出口（１３）が、前記第２部分チャンバ（８）で流体接続され、
   前記リング素子（６）が、該リング素子（６）の案内開口（１７）に配置された電磁弁（１）の閉鎖ピストン（１０）によって軸線方向に少なくとも部分的に、完全に貫通係合されており、案内開口（１７）とは異なる少なくとも１つの流体貫流切欠き（１８，２５）を備え、
   前記流体貫流切欠き（１８，２５）が、前記第１部分チャンバ（７）及び前記第２部分チャンバ（８）の間を流体接続する軸線方向スリット（２１）によって形成され、
   前記リング素子（６）が、前記軸線方向スリット（２１）を備える締付けスリーブ（１９）として形成される、
   ことを特徴とする、電磁弁。
2. 前記流体貫流切欠き（１８，２５）が流体貫流ポケット（２６）として形成されており、および／または前記リング素子（６）の本体（２０）を少なくとも部分的に半径方向に貫通する、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記流体貫流ポケット（２６）が前記リング素子（６）の外周面（２２）および／または内周面（２３）に形成されている、請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記流体貫流ポケット（２６）が、溝、ノッチおよび／または切込み状である、請求項２又は３に記載の電磁弁。
5. 流体貫流ポケット（２６）の他に、前記ケーシング（２）の内壁（２４）に接触する少なくとも１つの支持ウェブ（２７）が形成されている、請求項２から４までのいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記流体貫流切欠き（１８，２５）が前記リング素子（６）の流体貫流孔（１８，２５）として設けられている、請求項１から５までのいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 前記流体貫流切欠き（１８，２５）が軸線方向に真っすぐに、傾斜して、および／またはらせん状に延びている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の電磁弁。
8. 複数の流体貫流切欠き（１８，２５）が、前記リング素子（６）の周にわたって、特に一様に分配して設けられている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の電磁弁。
9. 前記リング素子（６）が前記電磁弁（１）のばね素子（１５）のための支持面（１６）を有している、請求項１から８までのいずれか一項に記載の電磁弁。

Images