JP5547817B2 - 電磁弁および電磁弁を備える運転手支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を備え、弁体に、シール素子によって閉鎖可能な弁座、シール素子を少なくとも部分的に収容する電磁弁の流体スペースに開口する少なくとも１つの流出通路、およびシール素子を少なくとも部分的に包囲する流体案内素子が設けられており、シール素子が、流体案内素子における流体スペースに向いていない方の側に形成された磁石アンカスペースに配置された磁石アンカと作用結合している、電磁弁に関する。本発明は、さらに運転手支援装置に関する。

冒頭で述べた形式の電磁弁は従来技術により既知である。このような電磁弁、例えば非通電状態で閉じられた２方向２位置電磁弁または同様に非通電状態で閉じられた２方向２位置電磁弁は、ＡＢＳ、ＴＣＳまたはＥＳＰシステムで使用することができる。電磁弁はシール素子によって閉鎖可能な弁座を備える。シール素子は、このために少なくとも閉鎖位置と開放位置との間で変位可能である。閉鎖位置では、シール素子は、弁座を覆い、これにより閉鎖するように配置されている。開放位置では、シール素子は、例えば弁座から離間されており、これにより、流体が弁座を通って貫流することができる。閉鎖位置では電磁弁は流体を貫流させず、開放位置では流体は電磁弁を通って貫流することができる。シール素子は、少なくとも部分的に電磁弁の流体スペース内に配置されている。弁座を流体スペースの壁に設ける場合もある。特に流体スペースには少なくとも１つの流出通路が開口しており、流体スペースと流出通路との間には持続的な流体接続が提供されていてもよい。流入通路を介して電磁弁に流体を供給することができ、流体は流入通路を介して弁座に案内される。シール素子が開放位置に位置している場合、流体は弁座を通って流体スペースに到達し、次いで流出通路を介して流体スペースから排出することができる。

開放位置では、シール素子は一般に弁座の上方に配置されており、したがって、弁座を通って流れる流体は、シール素子またはシール素子に結合された磁石アンカに沿って流れる。特に、流れ込む流体の流れ方向はしばしば流出通路からそれており、流体は排出通路に流入することができる前にまず流体スペースで制動される。この場合に、流体が磁石アンカと電磁弁のケーシングとの間の領域に到達する場合もある。シール素子および／または磁石アンカに沿って流入する流体の流れおよび磁石アンカとケーシングとの間に進入する流体はシール素子の変位可能性に影響を及ぼす。なぜなら、流体によって、シール素子もしくはシール素子に結合された磁石アンカに付加的に軸線方向力が加えられるからである。このようなことは、場合によっては電磁弁の調節能力にネガティブな影響を及ぼし得る。したがって、このような付加的な力が、ばね素子の戻し力、シール素子を変位するために磁石アンカに作用する磁力、および電磁弁の設計時に考慮される流体の加圧力の間の力の均衡に影響を及ぼす。これは、特に流出通路の開口が弁座に隣接する流体スペースに配置されており、弁座を介した流体の流入および流出通路を介した流出が反対方向に得られる電磁弁の場合である。

基本的には、軸線方向にシール素子もしくは磁石アンカに作用する付加的な力の代わりに、回転対称的な半径方向力のみが生じる場合には、軸線方向の力均衡に影響がないので、有利である。このような理由で、例えば、流入する流体を流出通路の方向に変向するか、もしくは流出通路に案内する流体案内面を備える流体案内素子を設けてもよい。流体案内面は、この場合、少なくとも部分的に、有利には流出通路の方向に湾曲されていてもよい。この場合、流れ案内素子は、弁座が配置されている電磁弁の流体スペースから磁石アンカスペースを分離する。磁石アンカスペースには、シール素子と作用結合した磁石アンカが配置されている。この作用結合によって、シール素子は磁石アンカによって変位可能であり、シール素子は、少なくとも閉鎖位置と開放位置との間に設けられている。

このような電磁弁は、例えば、ドイツ国特許出願公開第１９８０２４６４号明細書により既知である。この明細書は、電磁弁のケーシング内に配置された、圧力媒体のための案内ボディを備え、この案内ボディが閉鎖体によって貫通されており、弁座圧力媒体と案内するように接続しており、弁ケーシングの周面側に少なくとも１つの流出開口を有するリング通路を弁の操作手段を含むスペースから分離する電磁操作式液圧弁を示している。この場合、案内ボディは端面で弁体に接触した状態で弁体で支持されており、開口側の弁座外形に重なる、下流側でリング通路に開口した案内通路を備える。既知の電磁弁では、流体スペースと磁石アンカスペースとの間の圧力補償もしくは流体移動は流体案内素子の開口を通って行われ、開口には、シール素子が少なくとも部分的に配置されているか、もしくは案内されている。

ドイツ国特許出願公開第１９８０２４６４号明細書

これに対して、請求項１に記載の特徴を有する電磁弁は、電磁弁の調節可能性の改善が達成されるという利点を有する。このために、本発明によれば、弁体および流体案内素子は流体スペースと磁石アンカスペースとの間の流体接続を形成する少なくとも１つの接続通路を共に形成している。この接続通路を介して、流体は流体スペースと磁石アンカスペースとの間を流れることができ、これにより、２つのスペース間の圧力補償が行われる。このようにして、磁石アンカスペース内における磁石アンカの変位によって、磁石アンカの変位に反作用する圧力が形成される。したがって、接続通路を介した流体接続によって電磁弁の調節可能性を明らかに改善することができる。本発明によれば、接続通路は、弁体と流体案内素子とによって形成されている。例えば、このために接続通路は、一方では弁体の領域によって、他方では流体素子の領域によって包囲されていてもよい。「接続通路」という概念は、特に弁体または流体案内素子にのみ形成されている通路として理解すべきではない。流体案内素子は、弁座を通って流入する流体が磁石アンカ、もしくは磁石アンカスペース内に配置された弁体の領域と直接に接続され、これにより、不都合な力が加えられることを防止する。このために流体案内素子は、流体が流体案内素子にのみ力を加えるように、磁石アンカスペースを流体スペースから分離する。流体案内素子がこのような力によって磁石アンカの方向に変位されることを防止するために、流体案内素子は電磁弁の内部に変位不能に、すなわち不動に保持されている。このために、流体案内素子は形状接続的、摩擦接続的および／または材料接続的に流体スペース内に固定されていてもよい。好ましくは、流体案内素子は弁体に圧入されており、流体案内素子と弁体との間には摩擦接続的な結合が提供されている。

本発明の別の実施形態では、接続通路が弁体の内壁と流体案内素子の外壁との間に設けられている。すなわち、流体案内素子は、接続通路がこれら２つの素子の間に形成されているように弁体内に配置されていることが望ましい。例えば、弁体および流体案内素子が断面図で見て実質的に円形である場合には、接続通路は少なくとも部分的にリング通路として設けられている。接続通路を形成するためには、当然ながら弁体および／または流体案内素子は少なくとも部分的にこの円形横断面とは異なっている必要がある。代替的に、弁体および流体案内素子を実質的に円形に形成し、弁体または流体案内素子に設けることのできるバーによって離間することも可能である。

本発明の別の実施形態では、流出通路と接続通路との間に流体接続を形成する少なくとも１つの半径方向通路が弁体内に形成されている。流出通路は弁体内に設けられているが、接続通路は弁体と流体案内素子とによって形成される。流出通路と接続通路、ひいては流体スペースと磁石アンカスペースとの間の流体接続を形成するためには、弁体内に形成された半径方向通路が設けられている。半径方向通路とは、この場合、流体を実質的に半径方向に案内するために適した通路であり、流体の主要流れ方向は少なくとも１つの半径方向素子を備える。すなわち、半径方向通路は、電磁弁の長手方向軸線に対してさらに内側に設けられた流出通路と、長手方向軸線に対してさらに外側に設けられた接続通路との流体接続を形成するために設けられている。半径方向通路は、例えば、弁体の凹部もしくは切欠きとして設けられている。

本発明の別の実施形態では、流体案内素子は流体スペースの底部に位置し、半径方向通路は流体案内素子の支持面に貫通係合する。流体案内素子が流体スペースの底部に連続的に配置されているか、もしくは底部に支持されている場合には、流体スペースと、流体案内素子の半径方向外側に配置された領域との間の流体接続は得られない。このために半径方向通路が設けられている。半径方向通路は流体スペースの底部で流体接続素子の支持面に貫通係合し、これにより、流体スペースもしくは流出通路と、流体案内素子の半径方向外側に配置された領域、特に接続通路との間の流体接続が形成されている。したがって、流体案内素子の支持面は連続しておらず、半径方向通路によって貫通係合されている。

本発明の別の実施形態では、弁体は内壁に、および／または流体案内素子は外壁に、接続通路を共に形成する切欠きを備える。この切欠きは、弁体および流体案内素子を互いに離間するために設けられており、これにより、これら素子の間に流体を貫流させることができる接続通路が形成されている。この場合、切欠きは電磁弁の周方向に原則的に任意の長さを有していてよい。有利には、周にわたって一様に分配された複数の切欠きが設けられている。好ましくは、偶数個の切欠きが形成されており、それぞれ２つの切欠きは直径上に向かい合っている。切欠きは内壁もしくは外壁に貫通係合し、これにより、縁部が開かれた凹部が得られる。切欠きによって、さらに、部分的にのみ特定の形状、例えば円形とは異なる連続的な延び方が内壁もしくは外壁に付与される。このようにして、内壁と外壁との間の接続通路を形成してもよい。

本発明の別の実施形態では、接続通路および／または半径方向通路は断面図で見て少なくとも部分的に丸く、特に円形である。これは特に弁体の内部スペース、すなわち、流体スペースおよび流体案内素子も同様に実質的に丸い、もしくは円形である場合にあてはまる。この場合、接続通路は少なくとも部分的にリング通路として設けられており、外側で弁体の内壁によって、および内側で流体案内素子の外壁によって制限されている。半径方向通路を少なくとも部分的に丸く形成してもよい。例えば、半径方向通路は、単に軸線方向に設けられた弁体の孔として設けられている。このようにして、特に半径方向通路を簡単に形成することが可能である。孔の直径は、この場合、流出通路と接続通路との間に流体接続が形成されるように選択される。

本発明の別の実施形態では、流体案内素子は金属および／またはプラスチックからなる。原則的には、流体案内素子は任意の材料から形成してもよい。しかしながら、有利には、金属もしくはプラスチックが想定されている。このようにして、極めて高い耐用性を有する電磁弁を設計することができる。

本発明の別の実施形態では、流体案内素子は打抜き・曲げ加工部材または射出成形部材として形成されている。特に流体案内素子が金属からなる場合、打抜き・曲げ加工部材として製作することは有利であり得る。これに対して、プラスチックからなる流体案内素子は、特に簡単に射出成形部材として実施可能である。

本発明の別の実施形態では、流体スペース内で流体案内素子を周方向に整列するための整列手段が設けられている。整列手段は、特に、流体案内手段の外壁に形成された切欠きによって接続通路が形成されている場合には不可欠である。この場合、弁体を形成した半径方向通路に関して接続通路を整列し、流出通路と接続通路との間に流体接続を形成することが不可欠である。このような理由で、流体案内素子を流体スペース内で周方向に関して整列させる必要がある。このために整列手段が設けられている。整列手段は、例えば、突出部からなっていてもよい。この突出部は弁体または流体案内素子に形成され、それぞれ他方の素子の切欠きと協働して流体案内素子の整列を行う。

さらに本発明は、特に上記実施形態にしたがった少なくとも１つの弁体を備える電磁弁を有する運転手支援装置、特にＡＢＳ,ＴＳＣまたはＥＳＰ装置に関し、弁体にはシール素子によって閉鎖可能な弁座、シール素子を少なくとも部分的に収容する電磁弁の流体スペースに開口する流出通路、およびシール素子を少なくとも部分的に包囲する流体案内素子が設けられており、シール素子は、流体案内素子の、流体スペースに向いていない方の側に形成された磁石アンカスペースに配置された磁石アンカと作用結合されている。この場合、弁体および流体案内素子は、流体スペースと磁石アンカスペースとの間の流体接続部を形成する少なくとも１つの接続通路を共に形成している。

次に、本発明を限定することなしに図示の実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１実施形態による電磁弁の一部を示す断面図である。 図１に示した電磁弁を別の方向から見た図である。 図１に示した電磁弁の弁体を示す図である。 図１に示した電磁弁の流体案内素子を示す図である。 第２実施形態による電磁弁の一部を示す断面図である。 図５に示した電磁弁を別の方向から見た図である。 図５に示した電磁弁の弁体を示す図である。 図５に示した電磁弁の流体案内素子を示す図である。

図１は、電磁弁１の一部の断面図を示す。電磁弁１は、ここには示唆のみする外部装置２の内部に配置されている。電磁弁１は、弁体３およびケーシング４を備え、ケーシング４の内部には磁石アンカ５が軸線方向に可動に支承されている。弁体３の内部には、少なくとも１つの流入通路７と流体接続している上昇通路６が形成されている。流入通路７を介して電磁弁１に流体を供給することができる。この場合、上昇通路６は（電磁弁１の縦軸線８に対して）軸線方向に形成されている。流入通路７は、これに対して、上昇通路から半径方向に延び、弁体３もしくは電磁弁１の周面９に開口している。

上昇通路６を形成するためには、電磁弁１もしくは弁体３の端面１０から始まって、まず弁体３に軸線方向の孔が設けられる。次いで、この孔は、流入通路７を通って上昇通路６に到達する流体が弁座１２の方向に流れるように、上昇通路６への流入通路７の注ぎ口の下方で閉鎖素子１１によって閉鎖される。この場合、弁座１２は弁体３に形成されている。弁体３は、さらに少なくとも１つの流出通路１３を備える。この実施例では、４つの流入通路７および４つの流出通路１３が設けられており、そのうちの１つの流入通路７および２つの流出通路１３のみが示されている。

磁石アンカ５によって、シール素子１４が電磁弁１の軸線方向に変位可能である。この場合、シール素子１４は、流入通路７と流出通路１３との間の流体接続が遮断されているように、閉鎖位置（図１に示す）で弁座１２と協働する。シール素子１４が磁石アンカ５によって軸線方向に変位された場合、いまやシール素子１４は、流体が弁座１２を還流することができるように弁座１２の上方に配置され、これにより、流入通路７と流出通路１３との間の流体接続が形成される。この場合、シール素子１４は、少なくとも部分的に流体スペース１５に配置されている。流体スペース１５は、弁体３および流体案内素子１６によって形成され、流体案内素子１６は、流体スペース１５および磁石アンカスペース１７が提供されているように弁体３に配置されている。磁石アンカスペース１７には、シール素子１４および磁石アンカ５が少なくとも部分的に配置されている。この場合、磁石アンカスペース１７は、流体案内素子１６の、流体スペース１５に向いていない方の側に位置する。

流体案内素子１６は、シール素子１４によって貫通係合される中央の切欠き１８を備える。流体案内素子１６は、流体スペース１５における流体の流れを改善するために設けられており、この場合、弁座１２を通って流体スペース１５に流れ込む流体は、有利には流出通路１３の開口部１９の方向に流体スペース１５で変向される。シール素子１４が閉鎖位置から外側へ変位される場合に生じる流れは矢印２０で示されている。しかしながら、特に流体案内素子１６は、弁座１２を通って流れ込む流体が不都合な力を磁石アンカ５もしくはシール素子１４に加えることを阻止するために設けられている。このために、流体案内素子６は、流体スペース１５に流れ込む流体が磁石アンカ５もしくは磁石アンカスペース１７に配置されたシール素子１４の領域と直接に接触できることを防止する。

図１に示した電磁弁１の実施形態では、流体案内素子１６はシール素子１４を周方向に完全に包囲している。しかしながら、これは、まず切欠き１８によってのみ流体スペース１５と磁石アンカスペース１７との間の流体接続が生じることを意味する。したがって、磁石アンカ５もしくはシール素子１４が軸線方向に変位された場合に流体スペース１５および磁石アンカスペース１７には異なる圧力が生じるか、もしくは磁石アンカスペース１７に磁石アンカ５の変位に反作用する圧力が形成される。このような理由で、流体スペース１５と磁石アンカスペース１７との間の流体接続を改善し、これにより、磁石アンカスペース１７に上記圧力が形成されることを防止する少なくとも１つの接続通路２１を設けることが望ましい。このようにして、電磁弁１の調節可能性が著しく改善される。

接続通路２１は、弁体３と流体案内素子１６とによって形成されていることが望ましい。このために、接続通路２１は、図１に示すように、弁体３の内壁２２と流体案内素子１６の外壁２３との間に設けられている。これにより生じる流体接続は流体の可能な流れ方向と共に二重矢印２４によって示されている。ここに示す実施形態では、弁体３の周にわたって一様に分配された４つの接続通路２１が設けられているが、そのうちの２つの接続通路２１のみが示されている。それぞれの接続通路２１には、弁体３の内部に形成された半径方向通路２５が配属されている。これら半径方向通路２５によって、流出通路１３とそれぞれの接続通路２１との間の流体接続が形成される。

半径方向通路２５に生じる流れは、可能な流れ方向と共に二重矢印２６で示されている。一般に、流体案内素子１６は弁体３の底部２７に載置されている。したがって、半径方向通路２５を形成するためには、流体案内素子１６の支持面２８が底部２７で貫通係合される。接続通路２１を形成するために、図１に示した電磁弁１の実施形態では、弁体３の内壁２２に切欠き２９が形成されている。切欠き２９の領域で、流体案内素子１６の外壁２３は弁体３の内壁２２から離間されており、これにより、この箇所に接続通路２１が形成されている。他の領域では内壁２２と外壁２３とは互いに接触し、このようにして、弁体３における流体案内素子１６の摩擦接続的な保持が行われる。

図２は、図１に示した電磁弁１を別の方向から見た図を示す。この場合、弁体３および流体案内素子１６のみが示されている。弁体３および流体案内素子１６は、上記実施形態にしたがって形成されており、この点では上記実施形態を参照されたい。図２では、内壁２２と外壁２３との間の接続通路２１が弁体３と流体案内素子１６とによって形成されており、このために弁体３に切欠き２９が設けられていることをはっきりと見ることができる。

図３および図４は、弁体３もしくは流体案内素子１６の等尺の図を示す。これについても上記実施形態を参照されたい。図４から明らかなように、流体案内素子１６は一定の円形の外周を備え、図３からわかるように、切欠き２９が弁体３に形成されている。

図５は、第２実施形態による電磁弁１の一部を示す断面図である。基本的に、この実施形態は図１に基づいて既に説明した実施形態に対応している。この点では上記実施形態を参照されたい。図５に示す実施形態は、切欠き２９がいまや弁体３のみではなく、流体案内素子１６もしくは流体案内素子１６の壁２３にも形成されていることによってのみ上記実施形態と異なる。したがって、流体案内素子１６の外壁２３は、円形の延び方とは異なっている。これに対して、弁体３の内壁２２は、少なくとも外壁２３と協働する領域では一定であり、円形から逸脱することはない。したがって、ここでも接続通路２１は内壁２２と外壁２３との協働によって形成されているが、このために不可欠な切欠き２９は弁体３に設けられている。

接続通路２１と半径方向通路２５とが整列するように、有利には、図示しない整列手段が設けられている。この整列手段は、例えば、流体案内素子１６に形成された突出部と、突出部を収容する対向素子とからなる。この場合、対向素子は弁体３に設けられている。反対に、突出部を弁体３に配置し、対向素子を流体案内素子１６に配置することも当然ながら可能である。

次の図６、図７および図８は、図５に基づいて説明した電磁弁１の構成を明確化している。したがって、これらについては上記実施形態を参照されたい。

Claims (9)

1. 弁体（３）を備え、該弁体（３）に、シール素子（１４）によって閉鎖可能な弁座（１２）、シール素子（１４）を少なくとも部分的に収容する電磁弁（１）の流体スペース（１５）に開口する少なくとも１つの流出通路（１３）、およびシール素子（１４）を少なくとも部分的に包囲する流体案内素子（１６）が設けられており、シール素子（１４）が流体案内素子（１６）における流体スペース（１５）に向いていない方の側に形成された磁石アンカスペース（１７）に配置された磁石アンカ（５）と作用結合している電磁弁（１）において、
   弁体（３）および流体案内素子（１６）が、流体スペース（１５）と磁石アンカスペース（１７）との間に少なくとも１つの流体接続を形成する接続通路（２１）を共に形成し、
   前記流出通路（１３）と前記接続通路（２１）との間に流体接続を形成する少なくとも１つの半径方向通路（２５）が前記弁体（３）内に形成され、
   前記流出通路（１３）は、前記流体スペース（１５）の底部（２７）に形成されていることを特徴とする、電磁弁（１）。
2. 前記接続通路（２１）が、前記弁体（３）の内壁（２２）と前記流体案内素子（１６）の外壁（２３）との間に設けられている、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記流体案内素子（１６）が前記流体スペース（１５）の前記底部（２７）に載置され、前記半径方向通路（２５）が前記流体案内素子（１６）の支持面（２８）を貫通係合する、請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 前記弁体（３）が内壁（２２）に、および／または前記流体案内素子（１６）が外壁（２３）に、前記接続通路（２１）を共に形成する切欠き（２９）を備える、請求項１から３までのいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記接続通路（２１）および／または前記半径方向通路（２５）が、断面図で見て少なくとも部分的に丸く、特に円形である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記流体案内素子（１６）が金属および／またはプラスチックからなる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 前記流体案内素子（１６）が、打抜き・曲げ加工部材または射出成形部材として形成されている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の電磁弁。
8. 前記流体スペース（１５）で前記流体案内素子（１６）を周方向に整列するための整列手段が設けられている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の電磁弁。
9. 特に請求項１から８までのいずれか一項に記載の、少なくとも１つの弁体（３）を備える電磁弁（１）を有する運転手支援装置、特にＡＢＳ,ＴＳＣまたはＥＳＰ装置であって、弁体（３）内に、シール素子（１４）によって閉鎖可能な弁座（１２）、該シール素子（１４）を少なくとも部分的に収容する電磁弁（１）の流体スペース（１５）に開口する少なくとも流出通路（１３）、およびシール素子（１４）を少なくとも部分的に包囲する流体案内素子（１６）が設けられており、シール素子（１４）が、流体案内素子（１６）の、流体スペース（１５）に向いていない方の側に形成された磁石アンカスペース（１７）に配置された磁石アンカ（５）と作用結合されている運転手支援装置において、
   前記弁体（３）および前記流体案内素子（１６）が、前記流体スペース（１５）と前記磁石アンカスペース（１７）との間の流体接続を形成する少なくとも１つの接続通路（２１）を共に形成していることを特徴とする、運転手支援装置。

Images