WO2012034742A1 - Stromlos geschlossenes magnetventil - Google Patents

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WO2012034742A1
WO2012034742A1 PCT/EP2011/062444 EP2011062444W WO2012034742A1 WO 2012034742 A1 WO2012034742 A1 WO 2012034742A1 EP 2011062444 W EP2011062444 W EP 2011062444W WO 2012034742 A1 WO2012034742 A1 WO 2012034742A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring
coil spring
armature
pole core
solenoid valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/062444
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Alaze
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2012034742A1 publication Critical patent/WO2012034742A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/36—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including a pilot valve responding to an electromagnetic force
    • B60T8/3615—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems
    • B60T8/363—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems in hydraulic systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves

Definitions

  • the invention relates to a normally closed solenoid valve with a
  • Valve sleeve in which a pole core fixed and a valve tip having armature are arranged axially displaceable, wherein between the pole core and the armature, a coil spring acts to urge the valve tip in a valve seat.
  • Solenoid valves of the type mentioned are known from the prior art. They include a magnetic actuator, which comprises a magnetizable solenoid coil and a pole core and acts on an axially displaceable in the valve sleeve anchor.
  • the armature has a valve tip, which is urged against a valve seat in the de-energized state of the magnetic actuator. For this purpose, the armature is held biased in the valve sleeve.
  • a coil spring which acts between the pole core and the armature and is held biased.
  • the coil spring is supported at one end on the fixed pole core and the other end of the displaceable armature.
  • the armature has a recess in which the coil spring substantially rests and is guided. The beyond the recess extending part of
  • Coil spring is supported on the pole core and extends from the pole core facing end side of the armature to the armature facing the end face of the pole core, the distance from each other in the de-energized state forms the so-called working air gap.
  • This working air gap determines the maximum possible displacement travel of the armature.
  • the solenoid valve according to the invention is characterized in that to the one coil spring another coil spring is connected in parallel.
  • the invention provides that two parallel connected
  • Coil springs between the pole core and the anchor act.
  • the additional coil spring offers the advantage that its spring force acting on the solenoid valve or on the armature can be precisely adjusted with little effort. Due to the parallel action of the coil springs can also be a progressive course of the spring characteristic of the entire
  • the one helical spring and the further helical spring are particularly preferably arranged in the solenoid valve such that initially only one of the two actuates the solenoid valve
  • Coil springs provides a spring force, and only from below a predetermined working air gap and the other coil spring is loaded or provides their spring force.
  • the minimum biasing force for urging the valve tip into the valve seat is determined by the one or more coil springs.
  • the further coil spring is in one in the anchor
  • Coil spring is held biased between the pressure piece and the armature.
  • the pressure piece expediently has a section which projects beyond the end face of the armature facing the pole core and which is supported directly or indirectly on the pole core. This puts the other coil spring the biasing force by means of which the valve tip of the armature is urged against the valve seat.
  • the axial recess is formed as a continuous axial recess, wherein one end is closed by the above-described pressure piece and the opposite end by a valve tip forming Einpressteil.
  • the biasing force of the other coil spring between the pressure piece and the press-fit can be adjusted. Due to the frictional connection of the press-fit with the anchor then the coil spring force on the anchor on the
  • Coil spring is received at least partially. The one
  • Coil spring is preferably clamped directly between the pole core and the armature, in particular biased held. According to a preferred embodiment, the one coil spring comes into operative engagement only when the working air gap - as described above - falls below a predeterminable value.
  • the one coil spring and the other coil spring are arranged in alignment with each other.
  • a disc spring is interposed between the pressure piece and the one coil spring.
  • the coil spring has a
  • the one coil spring and the disc spring are connected in parallel to each other, wherein preferably the minimum biasing force for urging the valve tip is ensured in the valve seat by a coil spring.
  • Coil spring is only interposed in the de-energized state, but not braced or biased. Wrd the solenoid operated or solenoid coils are energized, the armature moves together with the disc spring against the one coil spring until the
  • the end face of the armature facing the pole core is at least substantially convex and the end face of the pole core facing the armature is at least substantially concave.
  • the disc spring is applied to the armature substantially centrally, whereby a short power transmission path to the coil spring is possible.
  • the disc spring is acted upon actuation of the solenoid valve with its outer edge portion of the outer edge portion of the pole core, whereby a maximum utilization of the disc spring of the center of the armature forming
  • the armature can dive with its convex end face at least partially into the concave end face of the pole core, in particular when the solenoid valve is actuated. At least the end face of the armature is interrupted by the axial recess of the armature.
  • At least one is in the axial recess of the pole core
  • Spring stopper arranged for adjusting the spring force of a coil spring.
  • the spring stop element can preferably be positioned at the desired position in the axial recess of the pole core to the
  • the spring stop element is arranged non-positively in the axial recess.
  • the spring stopper can be pressed up to a desired point in the recess or
  • the spring stop element is designed as a ball, cylinder or sleeve. Point the ball, cylinder or sleeve
  • the spring stopper is then, as described above, pressed into a desired location in the axial recess.
  • the coil spring is in particular due to the shape of the ball and the
  • Coil spring forming wire which is preferably a circular
  • co-operating pin is arranged.
  • the pin is preferably held non-positively in the pole core, in particular in a tapered region of the axial recess of the pole core or in a pin receiving the spring stop element.
  • the spring force of the other coil spring can thus be transmitted via the pressure piece and the pin on the pole core, whereby the bypassed a coil spring and the parallel switching of the coil springs is ensured.
  • an axial stop is provided for the acted upon by the further coil spring pressure piece. The pressure piece is thus held between the other coil spring and the axial stop. By the axial stop is in particular prevented that the pressure piece, for example, during assembly, is driven out by the spring force from the axial recess of the armature.
  • Coil spring at least partially arranged.
  • the one helical spring is likewise arranged at least partially in the axial recess of the armature.
  • the pole core is provided with a closed end face, so that the one
  • Coil spring is arranged substantially in the axial recess of the armature and only the working air gap bridging portion of the coil spring protrudes from the end face of the armature.
  • the pressure piece is preferably designed such that it has a pin extending through the one helical spring, which cooperates with the end face of the pole core.
  • the pin is formed integrally with the pressure piece.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a solenoid valve in one
  • FIG. 2 shows a characteristic curve of the solenoid valve
  • Figure 3 shows a second embodiment of the solenoid valve in a
  • Figure 4 shows a third embodiment of the solenoid valve in a
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of the solenoid valve in a
  • FIG. 1 shows in a simplified longitudinal sectional view a solenoid valve 1, as is provided in particular for brake systems in motor vehicles, for example for ABS and / or ESP brake systems.
  • the solenoid valve 1 has a valve sleeve 2, in which a pole core 3 of a not closer
  • valve body 5 is held, which has a valve seat surrounding a valve opening 6.
  • the armature 4 is provided with a continuous axial recess 7.
  • Einpressteil 8 is frictionally held in the axial recess 7, the Einpressteil 8 forms a valve tip 9, which cooperates sealingly with the valve seat 6 in the de-energized state of the solenoid valve 1.
  • the solenoid valve 1 has a coil spring 10 which acts between the pole core 3 and the armature 4.
  • the coil spring 10 is in
  • Adjusting coil spring 10 is in the axial recess 1 1 a
  • the spring stop element is designed as a sleeve 21 whose outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the axial recess 1 1 is formed to a
  • a pin 22 is frictionally held, which extends through the coil spring 10 axially therethrough.
  • a plunger can be guided through the free interior of the coil spring 10, by means of which the sleeve 21 is inserted into the axial recess 11
  • pole core 3 facing end face 16 of the armature and the armature 4 facing end face 17 of the pole core 3 are in the present
  • Embodiment formed parallel to each other, wherein the
  • Face 16 convex and the end face 17 are concave. Alternatively, however, the end faces 16 and 17 may also be flat.
  • Coil spring 10 is suitably protruding beyond the end face 17, at least in the area close to the axial recess 11, so that the armature 4 is or can be in operative contact with the helical spring 11 with its end face 16.
  • the solenoid valve 1 comprises a further coil spring 18, which is arranged in the axial recess 7 of the armature 4. Also in the
  • Axialaussparung 7 an axially displaceable pressure piece 20 arranged such that the coil spring 18 is held biased between the pressure piece 20 and the press-in part 8.
  • the pressure member 20 penetrates the end face 16 of the armature 4, thus protruding from the end face 16 and acts on the free end of the pin 22 with the biasing force of the coil spring 18th
  • the vote of the spring forces is preferably made such that approximately half of the stroke of the valve tip 9 is received via the coil spring 18. Furthermore, the coil spring 10 and the further coil spring 18 are adjusted by means of the press-in part and / or the sleeve 21, that in the assembled state of the solenoid valve 1, as shown in Figure 1, a
  • Working air gap ALS is ensured between the pole core 3 and the armature 4.
  • the end face 17 is taken into account as a reference surface for spring adjustment.
  • the spring force is measured at the valve seat 6 and the pole core 3 as long pressed into the valve seat 2 until the required spring force is reached.
  • the adjustment force of the coil spring 10 is preferably less than the setting force of the entire solenoid valve 1. This ensures that after adjusting the solenoid valve 1, the coil spring 18 corresponding to the force difference between the set spring force of the coil spring 10 and
  • the pole core 3 exerts a magnetic force on the armature 4 such that the armature is pulled in the direction of the arrow 14 against the pole core 3.
  • the coil spring 18 is preferably elastically deformed until the coil spring 10 is clamped between the sleeve 21 and the armature 4. From this point on, the helical spring 10 and the helical spring 18 act in parallel, as illustrated with reference to FIG.
  • FIG. 2 shows a diagram of the spring force F as a function of the size of the working air gap ALS.
  • the spring force characteristic K and the magnetic force characteristic M is shown, both depending on the
  • Figure 3 shows a second embodiment of the solenoid valve 1, which differs from the previous embodiment in that between the pressure piece 20 and the coil spring 10, a disc spring 15 is arranged or interposed. According to this
  • the end faces 16 and 17 are convex or concave, as described above.
  • the working air gap ALS is chosen so large that the disc spring 15 in the non-actuated state of the solenoid valve 3, as shown in Figure 3, is aligned. If the solenoid valve 1 is actuated, initially only the coil spring 18 is elastically deformed until the disc spring 15 loaded by the pressure piece 20 and / or the end face 16 of the armature 4 strikes with its outer edge region of the outer edge region of the end face 17 of the pole core 3. From this point on, the helical spring 18, the helical spring 10 and the disc spring 15 act together between the armature 4 and the pole core 3.
  • the second embodiment differs from the first embodiment
  • a ball 13 is provided as a spring stop element 12.
  • the ball 13 is also frictionally held in the Axialfact 1 1. The assembly can be done as in the sleeve 21 accordingly.
  • the tuning of the spring forces is preferably carried out such that approximately half of the stroke is received via the coil spring 18. Since the C-value (spring stiffness) of the spring assembly of coil spring 10 and
  • the disc spring 15 is preferably larger than the C value of the coil spring 18, is in the actuation of the solenoid valve 1 according to the distribution of the spring stiffness and the spring assembly of coil spring 10 and
  • Solenoid valve 1 according to the second embodiment possible to ensure a stable variable solenoid valve 1.
  • Figure 4 shows a further embodiment of the solenoid valve 1 in a longitudinal sectional view, which differs from the embodiment of Figure 1 in that the pin 22 is pressed directly into the pole core 3. For this purpose, the axial recess 11 on a tapered portion 23, in which the pin 22 is held frictionally.
  • Spring stop element 12 can be realized thereby a particularly simple and inexpensive variant of the solenoid valve 1.
  • Figure 5 shows another embodiment of the solenoid valve 1 in a longitudinal sectional view. Unlike the previous one
  • the pole core 3 has a closed end face 17. Furthermore, the coil spring 10 is arranged in the axial recess 7 of the armature 4. The axial recess 7 has the axial stop 24, against which the pressure piece 20 is urged by the coil spring 18. While the axial stop 24 in the previous embodiments as
  • the axial stop 24 is arranged according to the embodiment 5 as spaced from the end face 16, projecting into the axial recess 7 radial projection 25 so that the axial recess 7 is divided into two areas.
  • the helical spring 18 and the pressure piece 20 are at least substantially arranged, while in the other area, that is to say in the region of the axial recess 7 facing the pole core 3, the helical spring 10 substantially rests.
  • the coil spring 10 is clamped directly between the armature 4 and the pole core 3. To the spring force of the coil spring 18 on the pole core 3 also, in particular parallel to the force of
  • the pressure piece 20 has a pin 26 which extends through the radial projection 25 and the coil spring 10 axially therethrough.
  • the pin 26 is formed so long that it projects beyond the end face 16 when the pressure piece 20 in contact with the
  • Axial projection 24 is located.
  • the coil springs 10 and 18 act in parallel.
  • the biasing force of the coil spring 18 can be determined by the Einpresstiefe the Einpressteils 8 and the biasing force of the spring 10 by the Einpresstiefe the Polkerns 3 in the valve sleeve 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein stromlos geschlossenes Magnetventil (1), mit einer Ventilhülse (2), in der ein Polkern (3) fest und ein eine Ventilspitze (9) aufweisender Anker (4) axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern (3) und dem Anker (4) eine Schraubenfeder (10, 18) wirkt, um die Ventilspitze (9) in einen Ventilsitz (6) zu drängen. Dabei ist vorgesehen, dass zu der Schraubenfeder (10) eine weitere Schraubenfeder (18) parallel geschaltet ist.

Description

Beschreibung Titel
Stromlos geschlossenes Magnetventil
Die Erfindung betrifft ein stromlos geschlossenes Magnetventil mit einer
Ventilhülse, in der ein Polkern fest und ein eine Ventilspitze aufweisender Anker axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern und dem Anker eine Schraubenfeder wirkt, um die Ventilspitze in einen Ventilsitz zu drängen.
Stand der Technik
Magnetventile der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen eine Magnetaktorik, die eine bestrombare Magnetspule sowie einen Polkern umfasst und auf einen in der Ventilhülse axial verlagerbaren Anker wirkt. Der Anker weist dabei eine Ventilspitze auf, die im stromlosen Zustand des Magnetaktors gegen einen Ventilsitz gedrängt wird. Hierzu ist der Anker vorgespannt in der Ventilhülse gehalten. Üblicherweise wird zum
Aufbringen der Vorspannung eine Schraubenfeder vorgesehen, die zwischen dem Polkern und dem Anker wirkt beziehungsweise vorgespannt gehalten ist. Die Schraubenfeder stützt sich dabei einendig an dem fest angeordneten Polkern und anderendig an dem verlagerbaren Anker ab. Üblicherweise weist der Anker eine Aussparung auf, in welcher die Schraubenfeder im Wesentlichen einliegt und geführt wird. Der über die Aussparung hinausgehende Teil der
Schraubenfeder stützt sich an dem Polkern ab und erstreckt sich von der dem Polkern zugewandten Stirnseite des Ankers bis zu der dem Anker zugewandten Stirnseite des Polkerns, deren Abstand zueinander im stromlosen Zustand den sogenannten Arbeitsluftspalt bildet. Dieser Arbeitsluftspalt bestimmt den maximal möglichen Verlagerweg des Ankers.
Üblicherweise nimmt die Magnetkraft mit kleiner werdendem Arbeitsluftspalt stark zu. Dieser ansteigende Magnetkraftverlauf erschwert die stetige Stellbarkeit (Proportionalisierung) des Magnetventils in Bezug auf die Überstromung der Magnetspulen und der eingestellten Druckdifferenz über den Ventilsitz. Um die Stellbarkeit zu verbessern, ist es bekannt, eine Scheibenfeder mit einer progressiven Federkennlinie zusätzlich zu der einen Schraubenfeder
vorzusehen. Jedoch ist ein genaues Einstellen der Federkennlinie der
Scheibenfeder aufwendig und führt zu entsprechend hohen Kosten bei der Herstellung.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Magnetventil zeichnet sich dadurch aus, dass zu der einen Schraubenfeder eine weitere Schraubenfeder parallel geschaltet ist. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwei parallel geschaltete
Schraubenfedern zwischen dem Polkern und dem Anker wirken. Die weitere Schraubenfeder bietet den Vorteil, dass sich ihre auf das Magnetventil beziehungsweise auf den Anker auswirkende Federkraft mit geringem Aufwand genau einstellen lässt. Durch die parallele Wirkung der Schraubenfedern lässt sich ebenfalls ein progressiver Verlauf der Federkennlinie des gesamten
Magnetventils einstellen. Besonders bevorzugt sind die eine Schraubenfeder und die weitere Schraubenfeder derart in dem Magnetventil angeordnet, dass bei einer Betätigung des Magnetventils zunächst nur eine der beiden
Schraubenfedern eine Federkraft bereitstellt, und erst ab Unterschreiten eines vorgebbaren Arbeitsluftspalts auch die weitere Schraubenfeder belastet wird beziehungsweise ihre Federkraft bereitstellt. Bevorzugt wird die minimale Vorspannkraft zum Drängen der Ventilspitze in den Ventilsitz durch die eine oder die weitere Schraubenfeder bestimmt.
Vorzugsweise ist die weitere Schraubenfeder in einer in dem Anker
ausgebildeten Axialaussparung angeordnet. Bevorzugt ist dabei in der
Axialaussparung des Ankers ein von der weiteren Schraubenfeder gegen den
Polkern gedrängtes Druckstück axial verlagerbar angeordnet. Es ist also vorgesehen, dass in der Axialaussparung des Ankers die weitere
Schraubenfeder zwischen dem Druckstück und dem Anker vorgespannt gehalten ist. Das Druckstück weist dazu zweckmäßigerweise einen über die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers hinausragenden Abschnitt auf, der sich direkt oder indirekt an dem Polkern abstützt. Dadurch stellt die weitere Schraubenfeder die Vorspannkraft bereit, mittels derer die Ventilspitze des Ankers gegen den Ventilsitz gedrängt wird. Vorzugsweise ist die Axialaussparung als durchgehende Axialaussparung ausgebildet, wobei ein Ende durch das oben beschriebene Druckstück und das gegenüberliegende Ende durch ein die Ventilspitze bildendes Einpressteil verschlossen sind. In Abhängigkeit von der Eindringtiefe des Einpressteils in die Axialaussparung des Ankers kann die Vorspannkraft der weiteren Schraubenfeder zwischen dem Druckstück und dem Einpressteil eingestellt werden. Durch die kraftschlüssige Verbindung des Einpressteils mit dem Anker wird dann die Schraubenfederkraft über den Anker auf das
Einpressteil übertragen beziehungsweise, wenn das Magnetventil aktiviert beziehungsweise bestromt wird, wird das Einpressteil mitsamt der Ventilspitze durch den Anker in Richtung des Polkerns von dem Ventilsitz zurückgezogen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vorzugsweise der Polkern eine Axialaussparung aufweist, in welcher die
Schraubenfeder zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Die eine
Schraubenfeder ist dabei bevorzugt direkt zwischen dem Polkern und dem Anker verspannbar, insbesondere vorgespannt gehalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommt die eine Schraubenfeder erst in Wirkeingriff, wenn der Arbeitsluftspalt - wie oben beschrieben - einen vorgebbaren Wert unterschreitet.
Vorzugsweise sind die eine Schraubenfeder und die weitere Schraubenfeder fluchtend zueinander angeordnet.
Vorzugsweise ist zwischen dem Druckstück und der einen Schraubenfeder eine Scheibenfeder zwischengeschaltet. Die Schraubenfeder weist einen
progressiven Federkennlinienverlauf auf und beeinflusst die
Gesamtfederkennlinie des Magnetventils entsprechend. Vorzugsweise sind dabei die eine Schraubenfeder und die Scheibenfeder parallel zueinander geschaltet, wobei bevorzugt die minimale Vorspannkraft zum Drängen der Ventilspitze in den Ventilsitz durch die eine Schraubenfeder gewährleistet wird. Die
Schraubenfeder ist im stromlosen Zustand lediglich zwischengeschaltet, jedoch nicht verspannt beziehungsweise vorgespannt. Wrd das Magnetventil betätigt beziehungsweise werden die Magnetspulen bestromt, bewegt sich der Anker mitsamt der Scheibenfeder gegen die eine Schraubenfeder, bis die
Scheibenfeder in Wrkkontakt mit dem Polkern gelangt und ab da ebenfalls eine
Federkraft bereitstellt beziehungsweise erzeugt. Bevorzugt ist die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers zumindest im Wesentlichen konvex und die dem Anker zugewandte Stirnfläche des Polkerns zumindest im Wesentlichen konkav ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass die Scheibenfeder an dem Anker im Wesentlichen mittig anliegt, wodurch ein kurzer Kraftübertragungsweg auf die Schraubenfeder möglich ist. Darüber hinaus wird die Scheibenfeder bei Betätigung des Magnetventils mit ihrem Außenrandbereich von dem Außenrandbereich des Polkerns beaufschlagt, wodurch eine maximale Ausnutzung der Scheibenfeder von dem die Mitte des Ankers bildenden
Druckstücks zu dem Außenrandbereich des Polkerns gewährleistet wird. Der Anker kann dabei mit seiner konvex ausgebildeten Stirnfläche zumindest bereichsweise in die konkav ausgebildete Stirnfläche des Polkerns, insbesondere bei Betätigung des Magnetventils, eintauchen. Zumindest die Stirnfläche des Ankers wird dabei durch die Axialaussparung des Ankers unterbrochen.
Vorzugsweise ist in der Axialaussparung des Polkerns mindestens ein
Federanschlagelement zum Einstellen der Federkraft der einen Schraubenfeder angeordnet. Das Federanschlagelement lässt sich bevorzugt an gewünschter Position in der Axialaussparung des Polkerns positionieren, um den
polkernseitigen Anschlag beziehungsweise Anlagepunkt der einen
Schraubenfeder und damit die minimale Vorspannkraft der einen Schraubenfeder zu bestimmen. Vorzugsweise ist das Federanschlagelement kraftschlüssig in der Axialaussparung angeordnet. So kann das Federanschlagelement bis zu einem gewünschten Punkt in die Aussparung eingepresst beziehungsweise
eingetrieben werden. Hierdurch wird eine einfache Möglichkeit geboten, die Federkraft bei der Montage des Magnetventils zu bestimmen beziehungsweise einzustellen. Alternativ ist es auch denkbar, das Federanschlagelement form- und/oder stoffschlüssig in der Axialaussparung zu arretieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Federanschlagelement als Kugel, Zylinder oder als Hülse ausgebildet ist. Die Kugel, der Zylinder oder die Hülse weisen
zweckmäßigerweise einen Durchmesser auf, der den Durchmesser der
Axialaufnahme geringfügig übersteigt, sodass eine Presspassung erzeugt wird. Das Federanschlagelement wird dann, wie oben beschrieben, bis zu einer gewünschten Stelle in die Axialaussparung hineingepresst. Die Schraubenfeder wird dabei insbesondere aufgrund der Form der Kugel und des die
Schraubenfeder bildenden Drahts, der vorzugsweise einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, automatisch in der Axialaussparung zentriert. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Axialaussparung des Polkerns ein durch die eine Schraubenfeder geführter und mit dem Druckstück
zusammenwirkender Stift angeordnet ist. Der Stift ist vorzugsweise kraftschlüssig in dem Polkern, insbesondere in einem verjüngten Bereich der Axialaussparung des Polkerns oder in einer Stiftaufnahme des Federanschlagelements gehalten.
Die Federkraft der weiteren Schraubenfeder kann somit über das Druckstück und den Stift auf den Polkern übertragen werden, wodurch die eine Schraubenfeder umgangen und das Parallelschalten der Schraubenfedern gewährleistet wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Axialaussparung des Ankers ein Axialanschlag für das durch die weitere Schraubenfeder beaufschlagte Druckstück vorgesehen ist. Das Druckstück ist somit zwischen der weiteren Schraubenfeder und dem Axialanschlag gehalten. Durch den Axialanschlag wird insbesondere verhindert, dass das Druckstück, beispielsweise bei der Montage, durch die Federkraft aus der Axialaussparung des Ankers herausgetrieben wird.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem Axialanschlag und der insbesondere geschlossenen und/oder ebenen Stirnfläche des Polkerns, die eine
Schraubenfeder zumindest bereichsweise angeordnet. Hierbei ist also vorgesehen, dass die eine Schraubenfeder ebenfalls zumindest bereichsweise in der Axialaussparung des Ankers angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Polkern dazu mit einer geschlossenen Stirnfläche versehen, sodass die eine
Schraubenfeder im Wesentlichen in der Axialaussparung des Ankers angeordnet ist und nur der den Arbeitsluftspalt überbrückende Bereich der Schraubenfeder von der Stirnfläche des Ankers vorsteht. Optional kann auch hier eine
Scheibenfeder zwischen der einen Schraubenfeder und dem Polkern
zwischengeschaltet werden. Gegebenenfalls ist es auch denkbar, die eine Schraubenfeder bereichsweise in der Axialaussparung des Ankers und in der oben beschriebenen Axialaussparung des Polkerns, insbesondere zu gleichen
Teilen anzuordnen. Das Druckstück ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es einen sich durch die eine Schraubenfeder erstreckenden Stift aufweist, der mit der Stirnfläche des Polkerns zusammenwirkt. Vorzugsweise ist der Stift einstückig mit dem Druckstück ausgebildet. Somit wird über das Druckstück die Kraft der weiteren Schraubenfeder bis zu dem Polkern parallel zu der einen
Schraubenfeder übertragen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Magnetventils in einer
vereinfachten Längsschnittdarstellung,
Figur 2 einen Kennlinienverlauf des Magnetventils,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer
Längsschnittdarstellung,
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer
Längsschnittdarstellung und
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer
Längsschnittdarstellung.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung ein Magnetventil 1 , wie es insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen beispielsweise für ABS- und/oder ESP-Bremsanlagen vorgesehen wird. Das Magnetventil 1 weist eine Ventilhülse 2 auf, in welche ein Polkern 3 eines hier nicht näher
dargestellten Magnetaktors fest angeordnet ist. Weiterhin ist in der Ventilhülse 2 ein Anker 4 axial verlagerbar angeordnet. An dem dem Polkern 3
gegenüberliegenden Ende der Ventilhülse 2 ist ein Ventilkörper 5 gehalten, der einen eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz 6 aufweist. Der Anker 4 ist mit einer durchgehenden Axialaussparung 7 versehen. An dem dem Polkern 3 gegenüberliegenden Ende ist in der Axialaussparung 7 ein Einpressteil 8 kraftschlüssig gehalten, wobei das Einpressteil 8 eine Ventilspitze 9 bildet, welche mit dem Ventilsitz 6 im unbestromten Zustand des Magnetventils 1 dichtend zusammenwirkt.
Weiterhin weist das Magnetventil 1 eine Schraubenfeder 10 auf, die zwischen dem Polkern 3 und dem Anker 4 wirkt. Die Schraubenfeder 10 ist im
Wesentlichen, also zum größten Teil, in einer Axialaussparung 1 1 des Polkerns 3 angeordnet, die die Schraubenfeder 10 führt und zumindest zu dem Anker 4 hin offen ausgebildet ist, sodass die Schraubenfeder 10 in Wirkeingriff mit dem Anker 4 steht beziehungsweise kommen kann. Um die Federkraft der
Schraubenfeder 10 einzustellen, ist in der Axialaussparung 1 1 ein
Federanschlagelement 12 kraftschlüssig gehalten. Das Federanschlagelement ist als Hülse 21 ausgebildet, deren Außendurchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser der Axialaussparung 1 1 ausgebildet ist, um eine
Pressverbindung zum kraftschlüssigen Halten zu formen. In der Hülse 21 ist ein Stift 22 kraftschlüssig gehalten, der sich durch die Schraubenfeder 10 axial hindurch erstreckt. Auf die Funktion des Stifts 22 soll später näher eingegangen werden. Zum Einstellen der Federkraft kann beispielsweise bei der Montage ein Stößel durch den freien Innenraum der Schraubenfeder 10 geführt werden, mittels dessen die Hülse 21 in die Axialaussparung 1 1 eingeschoben
beziehungsweise eingetrieben wird, wie durch einen Pfeil 14 angedeutet. Die dem Polkern 3 zugewandte Stirnfläche 16 des Ankers sowie die dem Anker 4 zugewandte Stirnfläche 17 des Polkerns 3 sind in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel parallel zueinander verlaufend ausgebildet, wobei die
Stirnfläche 16 konvex und die Stirnfläche 17 konkav ausgebildet sind. Alternativ können die Stirnflächen 16 und 17 aber auch eben ausgebildet sein. Die
Schraubenfeder 10 steht zweckmäßigerweise über die Stirnfläche 17 zumindest im Bereich nahe zu der Axialaussparung 1 1 hervor, sodass der Anker 4 mit seiner Stirnfläche 16 in Wirkkontakt mit der Schraubenfeder 1 1 steht oder stehen kann.
Weiterhin umfasst das Magnetventil 1 eine weitere Schraubenfeder 18, die in der Axialaussparung 7 des Ankers 4 angeordnet ist. Ebenfalls ist in der
Axialaussparung 7 ein axial verlagerbares Druckstück 20 derart angeordnet, dass die Schraubenfeder 18 zwischen dem Druckstück 20 und dem Einpressteil 8 vorgespannt gehalten ist. Das Druckstück 20 durchdringt die Stirnfläche 16 des Ankers 4, steht also von der Stirnfläche 16 hervor und beaufschlagt das freie Ende des Stifts 22 mit der Vorspannkraft der Schraubenfeder 18.
Die Abstimmung der Federkräfte wird bevorzugt derart vorgenommen, dass circa die Hälfte des Hubs der Ventilspitze 9 über die Schraubenfeder 18 aufgenommen wird. Weiterhin werden die Schraubenfeder 10 und die weitere Schraubenfeder 18 derart mittels des Einpressteils und/oder der Hülse 21 eingestellt, dass im montierten Zustand des Magnetventils 1 , wie in Figur 1 dargestellt, ein
Arbeitsluftspalt ALS zwischen dem Polkern 3 und dem Anker 4 gewährleistet ist. Bei der Einstellung der Federkraft wird die Stirnfläche 17 als Referenzfläche zur Federeinstellung berücksichtigt. Beim Einstellen des Magnetventils 1 wird die Federkraft am Ventilsitz 6 gemessen und der Polkern 3 so lange in den Ventilsitz 2 eingedrückt, bis die erforderliche Federkraft erreicht ist. Die Einstellkraft der Schraubenfeder 10 ist dabei vorzugsweise geringer als die Einstellkraft des gesamten Magnetventils 1. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Einstellen des Magnetventils 1 die Schraubenfeder 18 entsprechend des Kraftunterschieds zwischen der eingestellten Federkraft der Schraubenfeder 10 und der
Gesamtfederkraft des Magnetventils 1 immer vorgespannt ist. Der Arbeitsluftspalt ALS des Magnetventils 1 ergibt sich aus der Stellung von Anker 4 und Polkern 3 nach dem Einstellen des Magnetventils 1 und des dann noch möglichen
Federwegs bis zum Anschlag des Ankers 4 in dem Polkern 3.
Wird das Magnetventil 1 betätigt, also bestromt, so übt der Polkern 3 eine Magnetkraft auf den Anker 4 derart aus, dass der Anker in Richtung des Pfeils 14 gegen den Polkern 3 gezogen wird. Zunächst wird dabei bevorzugt nur die Schraubenfeder 18 elastisch verformt, bis die Schraubenfeder 10 zwischen der Hülse 21 und dem Anker 4 verspannt wird. Ab diesem Zeitpunkt wirken die Schraubenfeder 10 und die Schraubenfeder 18 parallel, wie mit Bezug auf Figur 2 verdeutlicht.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Federkraft F in Abhängigkeit von der Größe des Arbeitsluftspalts ALS. In das Diagramm ist die Federkraft-Kennlinie K sowie die Magnetkraft-Kennlinie M eingezeichnet, die beide abhängig von dem
Arbeitsluftspalt ALS sind. Es ist dabei ein deutlicher Unterschied der
Federkennlinie zwischen dem ersten Kennlinienbereich I, in welchem lediglich die Schraubenfeder 18 wirkt, und dem zweiten Kennlinienbereich II, in welchem die Schraubenfeder 10 und die Schraubenfeder 18 parallel zusammenwirken, zu erkennen.
Durch Vorsehen der parallel wirkenden Schraubenfedern 10 und 18 kann somit eine vorteilhafte Federkraft-Kennlinie K für das gesamte Magnetventil 1 eingestellt werden, die es ermöglicht, dass auch bei kleiner werdendem
Arbeitsluftspalt ein genaues Betätigen des Magnetventils 1 erfolgt. Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1 , das sich dahingehend von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel unterscheidet, dass zwischen dem Druckstück 20 und der Schraubenfeder 10 eine Scheibenfeder 15 angeordnet beziehungsweise zwischengeschaltet ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel sind die Stirnflächen 16 und 17 konvex beziehungsweise konkav ausgebildet, wie zuvor beschrieben. Vorzugsweise ist der Arbeitsluftspalt ALS derart groß gewählt, dass die Scheibenfeder 15 im nicht betätigten Zustand des Magnetventils 3, wie in Figur 3 dargestellt, eben ausgerichtet ist. Wird das Magnetventil 1 betätigt, wird zunächst nur die Schraubenfeder 18 elastisch verformt, bis die Scheibenfeder 15 durch das Druckstück 20 und/oder die Stirnfläche 16 des Ankers 4 belastet mit ihrem Außenrandbereich an den Außenrandbereich der Stirnfläche 17 des Polkerns 3 trifft. Ab diesem Zeitpunkt wirken die Schraubenfeder 18, die Schraubenfeder 10 und die Scheibenfeder 15 zusammen zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 3.
Weiterhin unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel dahingehend, dass anstelle der Hülse 21 eine Kugel 13 als Federanschlagelement 12 vorgesehen ist. Die Kugel 13 ist ebenfalls kraftschlüssig in der Axialaufnahme 1 1 gehalten. Die Montage kann wie bei der Hülse 21 entsprechend erfolgen.
Die Abstimmung der Federkräfte wird dabei vorzugsweise derart vorgenommen, dass circa die Hälfte des Hubs über die Schraubenfeder 18 aufgenommen wird. Da der C-Wert (Federsteifigkeit) des Federpakets aus Schraubenfeder 10 und
Scheibenfeder 15 vorzugsweise größer ist als der C-Wert der Schraubenfeder 18, wird sich bei der Betätigung des Magnetventils 1 entsprechend der Aufteilung der Federsteifigkeiten auch das Federpaket aus Schraubenfeder 10 und
Scheibenfeder 15 mitbewegen. Dadurch ergibt sich ein weicher Übergang zwischen dem linearen ersten Kennlinienbereich I und dem progressiven
Kennlinienbereich II der Kennlinie K aus Figur 2. Sobald die Schraubenfeder 18 überbrückt ist, wenn also der Anker 4 mit seiner Stirnfläche 16 direkt an der Scheibenfeder 15 anliegt, wirkt nur noch das progressive Federpaket aus Schraubenfeder 10 und Scheibenfeder 15. Somit ist es auch mit dem
Magnetventil 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, ein stabil regelbares Magnetventil 1 zu gewährleisten. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1 in einer Längsschnittdarstellung, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dahingehend unterscheidet, dass der Stift 22 direkt in dem Polkern 3 eingepresst ist. Dazu weist die Axialaussparung 11 einen verjüngten Bereich 23 auf, in welchem der Stift 22 kraftschlüssig gehalten ist. Durch den Wegfall des
Federanschlagelements 12 lässt sich hierdurch eine besonders einfache und kostengünstige Variante des Magnetventils 1 realisieren.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1 in einer Längsschnittdarstellung. Im Unterschied zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel weist der Polkern 3 eine geschlossene Stirnfläche 17 auf. Weiterhin ist die Schraubenfeder 10 in der Axialaussparung 7 des Ankers 4 angeordnet. Die Axialaussparung 7 weist den Axialanschlag 24 auf, gegen den das Druckstück 20 durch die Schraubenfeder 18 gedrängt wird. Während der Axialanschlag 24 in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen als
Hinterschneidung der Stirnfläche 16 ausgebildet ist, ist der Axialanschlag 24 gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 als beabstandet zu der Stirnfläche 16 angeordneter, in die Axialaussparung 7 hineinragender Radialvorsprung 25 ausgebildet, sodass die Axialaussparung 7 in zwei Bereiche geteilt ist. In einem Bereich sind dabei die Schraubenfeder 18 sowie das Druckstück 20 zumindest im Wesentlichen angeordnet, während in dem anderen Bereich, also in dem dem Polkern 3 zugewandten Bereich der Axialaussparung 7 die Schraubenfeder 10 im Wesentlichen einliegt. Die Schraubenfeder 10 ist dabei direkt zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 3 verspannt. Um die Federkraft der Schraubenfeder 18 auf dem Polkern 3 ebenfalls, insbesondere parallel zu der Kraft der
Schraubenfeder 10 zu übertragen, weist das Druckstück 20 einen Stift 26 auf, der sich durch den Radialvorsprung 25 sowie die Schraubenfeder 10 axial hindurch erstreckt. Der Stift 26 ist dabei derart lang ausgebildet, dass er die Stirnfläche 16 überragt, wenn das Druckstück 20 in Anlage an dem
Axialvorsprung 24 liegt. Somit wirken auch hier die Schraubenfedern 10 und 18 parallel zueinander. Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 18 kann dabei durch die Einpresstiefe des Einpressteils 8 und die Vorspannkraft der Feder 10 durch die Einpresstiefe des Polkerns 3 in die Ventilhülse 2 bestimmt werden.

Claims

Ansprüche
1. Stromlos geschlossenes Magnetventil (1), mit einer Ventilhülse (2), in der ein Polkern (3) fest und ein eine Ventilspitze (9) aufweisender Anker (4) axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern (3) und dem Anker (4) eine Schraubenfeder (10, 18) wirkt, um die Ventilspitze (9) in einen Ventilsitz (6) zu drängen, dadurch gekennzeichnet, dass zu der
Schraubenfeder (10) eine weitere Schraubenfeder (18) parallel geschaltet ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schraubenfeder (18) in einer in dem Anker (4) ausgebildeten
Axialaussparung (7) angeordnet ist.
3. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (7) des Ankers (4) ein von der weiteren Schraubenfeder (18) gegen den Polkern (3) gedrängtes Druckstück (20) axial verlagerbar angeordnet ist.
4. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Polkern (3) eine Axialaussparung (11) aufweist, in welcher die eine Schraubenfeder (10) zumindest bereichsweise, insbesondere im Wesentlichen angeordnet ist.
5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (20) und der einen Schraubenfeder (10) eine Scheibenfeder (15) zwischengeschaltet ist.
6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine dem Polkern (3) zugewandte Stirnfläche (16) des Ankers (4) zumindest im Wesentlichen konvex und eine dem Anker (4) zugewandte Stirnfläche (17) des Polkerns (3) zumindest im Wesentlichen konkav ausgebildet ist.
7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (11) des Polkerns (3) ein Federanschlagelement (12) zum Einstellen der Federkraft der einen
Schraubenfeder (10) insbesondere kraftschlüssig angeordnet ist.
8. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (11) des Polkerns (3) ein durch die eine Schraubenfeder (10) geführter und mit dem Druckstück (20) zusammenwirkender Stift (22) angeordnet ist.
9. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (7) des Ankers (4) ein Axialanschlag (24) für das durch die weitere Schraubenfeder (18) beaufschlagte Druckstück (20) angeordnet ist.
10. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Axialanschlag (24) des Ankers (4) und der insbesondere geschlossenen und/oder ebenen Stirnfläche (17) des Polkerns (3) die eine Schraubenfeder (10) zumindest bereichsweise, insbesondere im Wesentlichen angeordnet ist.
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