JP6148455B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の前文に記載した電磁弁に関する。

従来技術によれば、車両に使用するための、例えばアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）、アクセレレーションスキッドコントロール装置（ＡＳＲ装置）、エレクトロニックスタビリティプログラム（ＥＳＰ）等に使用するための、無電流状態で開放する電磁弁および無電流状態で閉鎖する電磁弁が公知である。これら公知の電磁弁はそれぞれ、別個に組み立てられる弁構造群および磁石構造群を有している。公知の電磁弁においては、一般的にまず弁構造群が、かしめディスクを介して流体ブロック若しくはポンプハウジング内においてかしめられる、つまり流体ブロック若しくはポンプハウジング内で固定される。これと並行して、電気接触部を含む磁石構造群が制御装置に固定される。制御装置が流体ブロック若しくはポンプハウジングに組み立てられる際に初めて、磁石構造群が、ハウジング周壁および、カバーディスクとして構成されたハウジングカバーを介して最終的に所属の弁構造群に接合され、それによって電磁弁が、機能的に優れた１つのユニットとして形成される。

特許文献１には、弁構造群と該弁構造群に接合された磁石構造群とを有する電磁石が開示されている。弁構造群は、弁カプセルと、該弁カプセル内で長手方向可動に案内された、シール構造部を備えた磁石可動子と、弁インサートと、弁座を備えた弁体とを有している。磁石構造群は、ハウジング周壁とカバーとコイル巻線とを有しており、該コイル巻線は給電されると、磁石可動子をリターンスプリングの力に抗して移動させるための磁力を発生する。弁体は上方に開放する鉢状のスリーブとして構成されていて、該スリーブの開放端部が弁カプセルの開放端部内に押し込まれている。弁インサートは、磁石構造群からカバーディスクおよび弁カプセルを介して導入された磁束を、軸方向でエアギャップを介して磁石可動子に向かって伝導する。さらに、弁カプセルの折り曲げられた端部は、かしめディスクを介して流体ブロックにかしめ固定され得るようになっている。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００５０４４６７２号明細書

本発明の課題は、従来技術による電磁弁を改良することである。

この課題を解決した本発明の電磁弁は、弁構造群と、該弁構造群に接合された磁石構造群とを有しており、前記弁構造群が、第１の弁スリーブと、該第１の弁スリーブ内で長手方向可動に案内された、シール構造部を備えた磁石可動子と、弁座を備えた弁体とを有しており、前記磁石構造群が、ハウジング周壁とカバーとコイル巻線とを有していて、該コイル巻線は給電されると、磁石可動子をリターンスプリングの力に抗して移動させるための磁力を発生する形式のものにおいて、前記第１の弁スリーブは、該第１の弁スリーブの開放端部で以て弁体の開放端部内に侵入し、かつ前記弁体内に固定されており、前記弁体の端面が、前記弁構造群を固定するための手段として構成されている。

独立請求項１に記載した特徴を有する本発明による電磁弁は、流体ブロック若しくはポンプハウジングの上縁部を越える構造高さが減少され、かつ弁構造および組立が簡略化された、という利点を有している。本発明の実施態様によれば、制御装置内における電磁弁の半径方向の所要構造空間を著しく増大させることなしに、また磁石構造群を著しく変更させることなしに、構造高さを減少させることができる。

本発明の核心は、第１の弁スリーブを弁体内の内側に挿入し、弁構造群を流体ブロック若しくはポンプハウジング内に固定するために弁体の端面を利用するという点にある。弁体の端面をかしめ面として利用することによって、従来使用されていたかしめディスクは好適な形式で省くことができる。構造高さを、かしめディスクのほぼ厚さの分だけ減少させることによって、対応する制御装置のボックス体積（Boxvolumen）はさらに減少される。また、かしめディスクを省くことによって、好適な形式で調達時および組立時におけるコスト的な利点が得られる。しかも弁構造群の部分は、ほぼかしめディスクの厚さ分だけ短縮される。弁構造群は、例えば無電流状態で開放するか、または無電流状態で閉鎖する弁座を有している。無電流状態で開放する電磁弁においては、例えば弁インサート、弁カプセル、およびシール構造部を有するプッシュロッドが短縮され、無電流状態で閉鎖する電磁弁においては、例えば弁スリーブ、カプセル、およびシール構造部を有する磁石可動子が短縮される。無電流状態で開放する電磁弁においては、第１の弁スリーブが、一端部が閉鎖されたキャップ状のカプセルとして構成されていて、無電流状態で閉鎖する電磁弁においては第１のスリーブは両端部が開放して構成されており、この場合、一端部が極心に接続されていて、この極心によって閉鎖されている。磁石構造群の寸法自体は変わらないので、まず第１に磁力の劣化を考慮する必要がない。弁構造群のガイド比（Fuehrungsverhaeltnisse）、つまり直径に対する長さの比は、短縮に基づいて容易に不適当になる。さらに本発明の実施態様は、弁構造への磁石構造群の可能な統合を容易にする。

本発明の実施態様は、弁構造群と該弁構造群に接合された磁石構造群とを有する電磁弁を提供する。弁構造群は、第１の弁スリーブと、該第１の弁スリーブ内で長手方向可動に案内された、シール構造部を備えた磁石可動子と、弁座を備えた弁体とを有している。磁石構造群は、ハウジング周壁とカバーとコイル巻線とを有していて、該コイル巻線は給電されると、磁石可動子をリターンスプリングの力に抗して移動させるための磁力を発生する。本発明によれば、第１の弁スリーブは、該第１の弁スリーブの開放端部で以て弁体の開放端部内に侵入し、かつ前記弁体内に固定されており、この場合、弁体の端面が、弁構造群を固定するための手段として構成されている。第１の弁カプセルは、好適には弁体に溶接されている。この溶接結合は、従来技術のものにおけるよりも高い負荷に耐えられるものでなければならない。何故ならば、かしめディスクを介して形成された形状結合（Formschluss；形状による束縛）による力の伝達は行われないからである。

従属請求項に記載した手段および変化実施例によって、独立請求項１に記載した電磁弁の好適な改良が可能である。

特に好適には、弁体の端面が、流体ブロックとのかしめ接続部を形成するためのかしめ面として構成されていてよい。この場合、かしめ接続部は、流体ブロック材料（好適にはアルミニウム）の塑性変形を介して行われる。この塑性変形によって、かしめ面として構成された、弁体の端面上に、好適には環状のウエブが形成され、このウエブが、弁体およびひいては弁構造群を流体ブロック内の収容部内において軸方向で固定する。次いで磁石構造群が、弁構造群に軸方向でかぶせ嵌められ、カバーディスクを介してこの弁構造群に圧着固定される。

択一的に、ハウジング周壁の開放端部における端面は、流体ブロックとのかしめ接続部を形成するためのかしめ面として構成されていてよい。この場合、前記弁体の前記端面は、磁石構造群のハウジング周壁のハウジング底部のための支持面として構成されている。これによって、磁石構造群は好適には流体ブロックの収容部内に完全に埋め込まれていてよい。この場合、かしめ接続部は、流体ブロック材料（好適にはアルミニウム）の塑性変形を介して行われる。この塑性変形によって、ハウジング周壁のかしめ面として構成された端面上に好適には環状のウエブが形成され、このウエブが、磁石構造群およびひいては電磁弁を流体ブロックの収容部内において軸方向で固定する。このような配置構成の特徴は、弁構造群および磁石構造群が、流体ブロック若しくはポンプハウジング内に一緒に固定されているにも拘わらず、構造群組立の際に別個に取り扱うことができる、という点にある。これは、製造プロセスおよび／または検査プロセスにおいて、バリューストリーム中において、および例えば既存の生産装置を再利用する際の投資において、利点を有している。

本発明による電磁弁の好適な実施態様によれば、前記端面が、弁体の一方の端面側に形成されていてよく、それによって、本発明を簡単かつ安価に実現することができる。択一的に弁体の前記端面は、外方に向かって延長されていて、固定フランジを形成していてよい。これによって好適な形式で、接合可能なかしめ面若しくは支持面を、簡単かつ迅速に増大させることができる。

本発明による電磁弁のさらに好適な実施態様によれば、弁体が、上方へ向かって開放する鉢状のスリーブとして構成されており、このような鉢状のスリーブは簡単かつ安価に製造することができる。特に簡単な実施態様によれば、上方へ向かって開放する前記鉢状のスリーブは均一な外径を有している。択一的に、流体ブロック内に密に押し込むための弁体の有効直径を縮小させるために、前記鉢状のスリーブは、下部において縮小された外径部を有していてよい。それによって好適な形式で、必要な押し込み力および保持力も軽減される。

本発明による電磁弁の別の好適な実施態様によれば、磁石可動子が環状可動子として構成されていてよい。何故ならば、主に外側の環状部が磁束のために利用されるからである。磁石可動子の内孔内にシール構造部を有するプッシュロッドが案内されている。プッシュロッドは、例えば可動子内孔内に押し込まれるかまたはその他の形式で案内されていてよい。それによって、弁が著しく短縮されているにも拘わらず、プッシュロッドは、従来技術におけるのと同様のガイド比、つまり直径に対する長さの比を有することができる。

本発明による電磁弁の別の好適な実施態様によれば、プッシュロッドを案内するための弁インサートが、第１の弁スリーブの内側面に結合され、好適には圧着固定されている。リターンスプリングは、例えばばね支持部に支えられていてよく、該ばね支持部は前記弁インサートに結合されているかまたは前記弁体に配置されている。

図面に示した本発明の実施例を以下に詳しく説明する。図面には、同じ若しくは類似の機能を有する構成部品若しくはエレメントは同じ符号で表わされている。

本発明による電磁弁の第１実施例を有する電磁弁装置の概略的な断面図である。 本発明による電磁弁の第２実施例を有する電磁弁装置の一部の概略的な断面図である。 本発明による電磁弁の第３実施例を有する電磁弁装置の一部の概略的な断面図である。 本発明による電磁弁の第４実施例を有する電磁弁装置の概略的な断面図である。

図１〜図４に示されているように、本発明による電磁弁１の図示の実施例はそれぞれ、１つの弁構造群２０と、該弁構造群２０に接合された１つの磁石構造群１０とを有している。弁構造群２０は、第１の弁スリーブ２２と、この第１の弁スリーブ２２内で長手方向可動にガイドされた、シール構造部２６．１を備えた磁石可動子２４と、弁座３２を備えた弁体３０とを有している。磁石構造群１０は、ハウジング周壁１２とカバー１８とコイル巻線１６とを有しており、このコイル巻線１６は、給電されると磁石可動子２４をリターンスプリング２７のばね力に抗して移動させるための磁力を生ぜしめる。本発明によれば、第１の弁スリーブ２２は開放端部２２．２で以て、弁体３０の開放端部３４内に侵入し、弁体３０内で好適には溶接結合部２２．１によって固定されており、この場合、弁体３０の端面３６は、弁構造群２０を固定させるための手段として構成されている。

図１〜図４にさらに示されているように、本発明の実施例は無電流状態で開放する電磁弁１ａ，１ｂとして示されており、この電磁弁１ａ，１ｂはそれぞれ、磁束を生ぜしめるための磁石構造群１０ａ，１０ｂと、弁構造群２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを有している。磁石構造群１０ａ，１０ｂはそれぞれ、ハウジング周壁１２ａ，１２ｂおよびカバー１８を備えたハウジングと、巻線支持体１４とコイル巻線１６とを有しており、前記カバー１８は、例えば下側のカバーディスク１８ａとして、およびハウジング周壁１２ａと一体的に構成されたハウジングカバー１８ｂまたはハウジング周壁１２ｂと一体的に構成されたハウジング底部１８ｃとして、および上側のカバーディスク１８ｄとして構成されている。弁構造群２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはそれぞれ、第１の弁スリーブ２０としてのキャップ状の弁カプセル２２ａ，２２ｂと、環状可動子として構成された磁石可動子２４（該磁石可動子２４の内孔内にシール構造体２６．１を備えたプッシュロッド２６，２６ａ，２６ｂが押し込まれている）と、リターンスプリング２７と、上方に開放する鉢状のスリーブ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとして構成された、弁座３２を備えた弁体３０とを有している。磁石構造群１０ａ，１０ｂは磁力を生ぜしめ、この磁力は、プッシュロッド２６およびシール構造部２６．１を備えた長手方向で可動な磁石可動子２４を、リターンスプリング２７のばね力に抗して弁インサート２８に向かって移動させる。リターンスプリング２７は、ばね支持体２８，２９に支えられており、このばね支持体２８，２９は、例えば弁インサート２８に結合された環状つば２８．１として、または弁座３２の縁部３９として構成されている。巻線支持体１４に巻きつけられたコイル巻線１６は電気コイルを形成しており、この電気コイルは電気接続部を介して制御可能である。弁インサート２８は、磁石構造群１０ａ，１０ｂから下側のカバーディスク１８ａまたはハウジング底部１８ｃを介して導入された磁束を、軸方向でエアギャップを介して磁石可動子２４に向かって伝導する。コイル巻線１６に給電することによって、第１の流体接続部２８．２と第２の流体接続部４０との間の流量が調整される。第１の流体接続部２８．２の領域内に配置された環状フィルタ４２，４２ａ，４２ｂを介して、流体ブロック３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内に配置された流体路７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄから供給される流体がろ過される。流体をさらにろ過するために、追加的に第２の流体接続部４０の領域内にフラットフィルタ４４を配置してもよい。

図１にさらに示されているように、第１実施例では、弁体３０，３０ａの、開放端部領域３４，３４ａにおける第１の端面側３７の端面３６ａは、流体ブロック３ａとのかしめ接続部５ａを形成するためのかしめ面３６ａとして構成されている。かしめ接続部５ａは、流体ブロック材料（好適にはアルミニウム）の塑性変形を介して形成される。この塑性変形によって、かしめ面３６ａとして構成された弁体３０，３０ａの端面３６上に、好適には環状のウエブが形成され、この環状のウエブが、弁体３０，３０ａおよびひいては弁構造群２０ａを、流体ブロック３ａの収容部内に軸方向で固定する。かしめ工程後に、磁石構造群１０が軸方向で弁構造群２０ａにかぶせ嵌められ、カバーディスク１８ａを介して弁構造群２０ａに圧着固定される。

また図示の実施例では、上方に向かって開放する鉢状のスリーブ３０ａは均一な外径を有しており、弁インサート２８は、プッシュロッド２６をガイドするために、弁カプセル２２ａの内側面に結合、好適には圧着固定されている。リターンスプリング２７は、ばね支持体２８に支えられており、このばね支持体２８は、弁インサート２８に結合された環状つば２８．１として構成されている。環状つば２８．１は、例えば弁インサート２８内に押し込むことができる。流体ブロック３ａ若しくはポンプハウジング内における電磁弁１ａの内側シールは、弁体３０の下縁部９を流体ブロック３ａ若しくはポンプハウジング内に密に押し込むことによって得られる。

図２に示されているように第２実施例では、リターンスプリング２７ｂは、弁体３０，３０ｂ内において弁座３２の縁部３９に直に支えられている。これによって、短縮されたプッシュロッド２６ｂおよび短縮された弁カプセル２２ｂを有する、弁構造群２０ｂの著しく短縮された構造が可能である。勿論、この実施例においては、圧縮コイルばね２７ｂは操作媒体によって直接貫流され、それによって流過特性および／またはばね特性に影響を及ぼすことができる。第１実施例に対するその他の相違点として、図示の第２実施例では、上方に向かって開放する鉢状のスリーブ３０ｂは、下部において縮小された外径を有している。それによって、好適には、流体ブロック３ｂ若しくはポンプハウジング内に弁体３０，３０ｂの下縁部９を密に押し込む際の押し込み力および保持力は軽減され得る。

第１実施例と同様に、弁体３０，３０ｂの端面３６はやはり、開放端部領域３４，３４ｂの端面側３７において、流体ブロック３ｂとのかしめ接続部５ｂを形成するためのかしめ面３６ａとして構成されている。かしめ接続部５ｂは、第１実施例と同様に、流体ブロック材料を塑性変形させることによって得られる。塑性変形によって、かしめ面３６ａとして構成された、弁体３０，３０ｂの端面３６上に好適には環状のウエブが形成され、このウエブが、弁体３０，３０ｂおよびひいては弁構造群２０ｂを流体ブロック３ｂ内の収容部内に軸方向で固定する。

図３にさらに示されているように、弁体３０，３０ｃの端面３６は、第１および第２実施例とは異なり、外方へ向かって延長されていて固定フランジ３８を形成している。これによって、有効なかしめ面３６ｂは増大される。流体ブロック３ｂとのかしめ接続部５ｃを形成するために、第１および第２実施例と同様に、流体ブロック材料は塑性変形され、それによってかしめ面３６ｂとして構成された、弁体３０，３０ｃの固定フランジ３８の端面３６を介して、好適な形式で環状のウエブが形成され、この環状のウエブが、弁体３０，３０ｃおよびひいては弁構造群２０ｃを流体ブロック３ｃの収容部内に軸方向で固定する。

図４にさらに示されているように、磁石構造群１０ｂは、図示の第４実施例では、流体ブロック３ｄ若しくはポンプハウジング内に完全に埋め込まれている。したがって、ハウジング周壁１２ｂの開放端部における端面は、流体ブロック３ｄとのかしめ接続部５ｄを形成するためのかしめ面として構成されている。弁体３０，３０ｄの端面３６は、磁石構造群１０ｂのハウジング底部１８ｃのための支持面３６ｃとして構成されており、この支持面３６ｃは、ハウジング周壁１２ｂと一体的に構成されている。磁石構造群１０のカバーディスク１８ｄは、この第４実施例では上側に配置されていて、弁構造群２０ｄへの良好な磁気伝導を得るための引き込み部を備えている。流体ブロック３ｄ若しくはポンプハウジング内に弁体３０，３０ｄの下線部９を密に押し込む際の押し込み力および保持力を好適な形式で軽減するために、図示の第４実施例では、第２実施例と同様に、上方に向かって開放する鉢状のスリーブ３０ｄは下部において縮小された外径部を有している。

本発明の実施態様は、好適な形式で、流体ブロック若しくはポンプハウジングの上縁部を越える構造高さを減少させ、かつ弁構造および組立を簡略化することができる電磁弁を好適な形式で提供する。

１，１ａ，１ｂ 電磁弁
５，５ａ かしめ接続部
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 流体路
９ 弁体３０の下縁部
１０，１０ａ，１０ｂ 磁石構造群
１２，１２ａ，１２ｂ ハウジング周壁
１４ 巻線支持体
１６ コイル巻線
１８ カバー
１８ａ 下側のカバーディスク
１８ｃ ハウジング底部
１８ｄ 上側のカバーディスク
２０ 第１の弁スリーブ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 弁構造群
２２，２２ａ，２２ｂ 弁スリーブ、弁カプセル
２２．１ 溶接結合部
２２．２ 開放端部
２４ 磁石可動子
２６，２６ａ，２６ｂ プッシュロッド
２６．１ シール構造部
２７ リターンスプリング
２７ｂ 圧縮コイルばね
２８ 弁インサート、ばね支持体
２８．１ 環状つば
２８．２ 第１の流体接続部
２９ ばね支持体
３０，３０ａ 弁体、スリーブ
３２ 弁座
３４，３４ａ 開放端部（領域）
３６，３６ａ 弁体３０の端面（領域）
３６ａ かしめ面
３６ｃ 支持面
３７ 第１の端面側
３８ 固定フランジ
３９ 縁部
４０ 第２の流体接続部
４２，４２ａ，４２ｂ 環状フィルタ
４４ フラットフィルタ

Claims (9)

1. 電磁弁であって、弁構造群（２０）と、該弁構造群（２０）に接合された磁石構造群（１０）とを有しており、前記弁構造群（２０）が、第１の弁スリーブ（２２）と、該第１の弁スリーブ（２２）内で長手方向可動に案内された、シール構造部（２６．１）を備えた磁石可動子（２４）と、弁座（３２）を備えた弁体（３０）とを有しており、前記磁石構造群（１０）が、ハウジング周壁（１２）とカバー（１８）とコイル巻線（１６）とを有していて、該コイル巻線（１６）は給電されると、前記磁石可動子（２４）をリターンスプリング（２７）の力に抗して移動させるための磁力を発生する形式のものにおいて、 前記第１の弁スリーブ（２２）は、該第１の弁スリーブ（２２）の開放端部（２２．２）で以て前記弁体（３０）の開放端部（３４）内に侵入し、かつ前記弁体（３０）内に固定されており、前記弁体（３０）の端面（３６）が、流体ブロック（３，３ａ，３ｂ，３ｃ）とのかしめ接続部（５，５ａ，５ｂ，５ｃ）を形成するためのかしめ面（３６ａ，３６ｂ）として構成されていることを特徴とする、電磁弁。
2. 電磁弁であって、弁構造群（２０）と、該弁構造群（２０）に接合された磁石構造群（１０）とを有しており、前記弁構造群（２０）が、第１の弁スリーブ（２２）と、該第１の弁スリーブ（２２）内で長手方向可動に案内された、シール構造部（２６．１）を備えた磁石可動子（２４）と、弁座（３２）を備えた弁体（３０）とを有しており、前記磁石構造群（１０）が、ハウジング周壁（１２）とカバー（１８）とコイル巻線（１６）とを有していて、該コイル巻線（１６）は給電されると、前記磁石可動子（２４）をリターンスプリング（２７）の力に抗して移動させるための磁力を発生する形式のものにおいて、 前記第１の弁スリーブ（２２）は、該第１の弁スリーブ（２２）の開放端部（２２．２）で以て前記弁体（３０）の開放端部（３４）内に侵入し、かつ前記弁体（３０）内に固定されており、前記弁体（３０）の端面（３６）が、前記弁構造群（２０）を固定するための手段として構成されており、
   前記ハウジング周壁（１２ｂ）の開放端部における端面が、流体ブロック（３ｄ）とのかしめ接続部（５ｄ）を形成するためのかしめ面として構成されており、前記弁体（３０）の端面（３６）が、前記磁石構造群（１０ｂ）の前記ハウジング周壁（１２ｂ）のハウジング底部（１８ｃ）のための支持面（３６ｃ）として構成されていることを特徴とする、電磁弁。
   
3. 前記端面（３６ａ，３６ｃ）が、前記弁体（３０）の開放端部領域（３４，３４ａ）における第１の端面側（３７）に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 前記弁体（３０ｃ）の前記端面（３６ｂ）が外方へ向かって延長されていて、固定フランジ（３８）を形成していることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁弁。
5. 前記弁体（３０）が、上方へ向かって開放する鉢状のスリーブ（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）として構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁弁。
6. 上方へ向かって開放する前記鉢状のスリーブ（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）が、均一な外径を有しているか、または下部において縮小された外径部を有していることを特徴とする、請求項５に記載の電磁弁。
7. 前記磁石可動子（２４）が環状可動子として構成されていて、該環状可動子の内孔内にシール構造部（２６．１）を有するプッシュロッド（２６）が結合されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁弁。
8. 前記プッシュロッド（２６）を案内するための弁インサート（２８）が、前記第１の弁スリーブ（２２）の内側面に結合されていることを特徴とする、請求項７に記載の電磁弁。
9. 前記リターンスプリング（２７）がばね支持部（２８．１，３９）に支えられており、該ばね支持部（２８．１，３９）が前記弁インサート（２８）に結合されているかまたは前記弁体（３０）に配置されていることを特徴とする、請求項８記載の電磁弁。

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