WO2012107137A1 - Magnetventil zum steuern eines fluids - Google Patents
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Definitions
- Solenoid valve for controlling a fluid The present invention relates to a normally closed solenoid valve for
- ABS / TCS / ESP devices Stability devices in motor vehicles, known. These solenoid valves have an armature, which in one
- Valve housing is arranged axially movable. In certain operating ranges, the solenoid valves tend due to the vibrations occurring to undesirable noise effects due to the axial abutment of the armature on the valve housing.
- the solenoid valve comprises an armature having a bottom portion, a cladding region and a head portion, a valve member connected to the armature, and an armature housing member.
- Flow path formed which extends from a lower armature space to an upper armature space and back to the lower armature space.
- the head area has a flattening, wherein the upper armature space between the
- Anchor housing component and the flattening is defined. In the mantle area of the
- Anchor is formed from the bottom area at least one groove in the M ante I Siemens before the flattening of the head area ends.
- Mantle region and the head region arranged a transition region, wherein the groove terminates in the transition region. Further preferably, the groove ends, starting from the cladding region in the first third of the transition region.
- the degree of hydraulic damping depends on the selected
- a second groove is provided, which is opposite to the first groove.
- the armature has a bell shape, which favors an applied low-resistance flow path from the lower armature space to the upper armature space and back to the lower armature space and the armature thereby gives a high strength with a high cold impact capability.
- the armature housing component has a pot-shaped shape, resulting in a compact design with low
- the armature has a second transition region which is arranged on the jacket region.
- Another advantageous embodiment of the invention provides the second
- the solenoid valve is preferably used as a control valve / exhaust valve in anti-lock braking, traction and stability devices (ABS / TCS / ESP devices).
- Figure 1 is a schematic sectional view of an armature of a
- Solenoid valve for controlling a fluid according to a first embodiment of the invention
- Figure 2 is a perspective view of the armature of the solenoid valve of Figure 1
- Figure 3 is a schematic sectional view of an armature of a
- Figure 1 shows a schematic sectional view of an armature 2 of a
- Solenoid valve 1 for controlling a fluid according to the first
- Anchor housing member 23 a flow path 26 is formed.
- Flow path in the flow path 26 is with arrows P1, P2 and P3
- the head portion 22 has a flattening 32, wherein the upper armature space 25 between the
- Anchor housing member 23 and the flattening 32 is defined.
- a groove 28 is formed in the jacket region 21 of the armature 2, starting from the bottom region 20, a groove 28 is formed.
- the groove 28 is formed, for example, as a V-groove having a base portion 30.
- a first transition region 27 is further arranged between the head region 22 and the jacket region 21 of the armature 2. As is further apparent from FIG. 1, the groove 28 terminates in the transition region 27 before the flattening 32 of FIG.
- the anchor 2 has a bell shape with the
- Transition region 37 due to its tapered outer surface a stop A on the armature housing component 23 (see Figure 1) ready.
- the shape favors an adjacent, low-resistance flow in the
- armature 2 Flow path 26 between the armature 2 and the armature housing component 23. Furthermore, the armature 2 thereby has a particularly compact design with a minimized structural volume. In addition, a progressively increasing hydraulic damping over the armature stroke is realized, which effectively dampens the mechanical impact with significantly reduced noise when reaching the maximum stroke.
- Figure 3 shows a schematic sectional view of the armature 2 of
- Solenoid valve 1 according to a second embodiment, wherein the same or functionally identical components are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
- the armature 2 in this second embodiment a second groove 29 which is disposed opposite the first groove 28.
- the flow path 26 between the armature housing component 23, not shown here, and the armature 2 between the lower armature space 24 and the upper armature space 25 is significantly widened and a noticeably improved flow through the armature 2 is achieved, since the majority of the flow takes place through the grooves 28, 29 ,
- Embodiments has the advantage that the vibration susceptibility and hydraulic damping is considerably improved by a corresponding shaping or outer shape of the armature 2. In addition to a significantly reduced noise, this also results in an improvement of the electromagnetic characteristic of the solenoid valve 1, which ensures a more precise functional accuracy of the solenoid valve 1 in all operating points.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Magnetventil zum Steuern eines Fluids, umfassend einen Anker (2), mit einem Bodenbereich (20), einem Mantelbereich (21) und einem Kopfbereich (22), ein mit dem Anker (2) verbundenes Ventilglied (3), und ein Ankergehäusebauteil (23), wobei zwischen dem Anker (2) und dem Ankergehäusebauteil (23) ein Strömungspfad (26) ausgebildet ist, der von einem unteren Ankerraum (24) zu einem oberen Ankerraum (25) und zurück zum unteren Ankerraum (24) verläuft, wobei der Kopfbereich (22) eine Abflachung (32) aufweist, wobei der obere Ankerraum (25) zwischen dem Ankergehäusebauteil (23) und der Abflachung (32) definiert ist, wobei am Mantellbereich (21) des Ankers (2) ausgehend vom Bodenbereich (20) zumindest eine Nut (28) ausgebildet ist, und wobei die Nut (28) im Mantelbereich (21) vor der Abflachung (32) des Kopfbereichs (22) endet.
Description
Beschreibung
Titel
Magnetventil zum Steuern eines Fluids Die vorliegende Erfindung betrifft ein stromlos geschlossenes Magnetventil zum
Steuern eines Fluids.
Derartige stromlos geschlossene Magnetventile zum Steuern eines Fluids sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen, insbesondere zum Beispiel als Auslassventile für Antiblockier-, Traktions- und
Stabilitätsvorrichtungen (ABS-/TCS-/ESP-Vorrichtungen) in Kraftfahrzeugen, bekannt. Diese Magnetventile weisen einen Anker auf, der in einem
Ventilgehäuse axial beweglich angeordnet ist. In bestimmten Betriebsbereichen neigen die Magnetventile aufgrund der auftretenden Schwingungen zu unerwünschten Geräuscheffekten aufgrund des axialen Anschlagens des Ankers am Ventilgehäuse.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Magnetventil zum Steuern eines Fluids mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass durch eine Formgebung des Ankers die Schwingungsneigung deutlich reduziert ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Magnetventil einen Anker mit einem Bodenbereich, einem Mantelbereich und einem Kopfbereich, ein mit dem Anker verbundenes Ventilglied, und ein Ankergehäusebauteil umfasst.
Zwischen dem Anker und dem Ankergehäusebauteil ist hierbei ein
Strömungspfad ausgebildet, der von einem unteren Ankerraum zu einem oberen Ankerraum und zurück zum unteren Ankerraum verläuft. Der Kopfbereich weist eine Abflachung auf, wobei der obere Ankerraum zwischen dem
Ankergehäusebauteil und der Abflachung definiert ist. Im Mantelbereich des
Ankers ist ausgehend von Bodenbereich zumindest eine Nut ausgebildet, die im
M ante Ibereich vor der Abflachung des Kopfbereichs endet. Hierdurch wird bei der Rückstellung des Ankers eine Dämpfungswirkung durch das Fluid im oberen Ankerraum erreicht, die das hydraulische Dämpfungsverhalten des Magnetventils deutlich verbessert und eine betriebssichere Funktion mit einer deutlich reduzierten Geräuschentwicklung des Magnetventils gewährleistet.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem
Mantelbereich und dem Kopfbereich ein Übergangsbereich angeordnet, wobei die Nut im Übergangsbereich endet. Weiterhin bevorzugt endet die Nut ausgehend vom Mantelbereich im ersten Drittel des Übergangsbereichs.
Aufgrund der gezielten geometrischen Auslegung und den daraus resultierenden wirksamen Strömungsquerschnitten zwischen Anker und Ankergehäusebauteil wird eine erheblich verbesserte hydraulische Dämpfung des Ankers erreicht. Das
Maß der hydraulischen Dämpfung hängt hierbei von den gewählten
geometrischen Größen des Differenzquerschnitts, des benetzten Umfangs sowie der Spaltsgeometrie/Spaltlänge ab. Vorzugsweise ist eine zweite Nut vorgesehen, die der ersten Nut gegenüberliegt.
Hierdurch wird ein verbreiterter Strömungspfad mit einer verbesserten
Durchströmung zwischen dem oberen und unteren Ankerraum erreicht. Daraus resultiert eine Reduzierung des im Strömungspfad vorherrschenden Drucks sowie eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit, wodurch ein widerstandsarmer Strömungsverlauf erreicht wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Anker eine Glockenform auf, die einen anliegenden widerstandsarmen Strömungsverlauf vom unteren Ankerraum zum oberen Ankerraum und zurück zum unteren Ankerraum begünstigt und dem Anker hierdurch eine hohe Festigkeit mit einer hohen Kaltschlagfähigkeit verleiht. Ferner weist das Ankergehäusebauteil eine topfförmige Gestalt auf, woraus eine kompakte Bauform mit geringem
Einbauvolumen resultiert, die die Montage im Magnetventil erleichtert. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Anker einen zweiten Übergangsbereich auf, welcher am Mantelbereich angeordnet ist. In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt der zweite
Übergangsbereich einen Anschlag am Ankergehäusebauteil bereit. Bei der Bewegung des Ankers zum Anschlag wird hierdurch eine progressive Abstufung der hydraulischen Dämpfung über den Ankerhub realisiert, die bis zum Erreichen des maximalen Hubs ansteigt und den mechanischen Aufprall besonders wirksam dämpft. Hierdurch kann eine für verschiedene Anwendungen inakzeptable Geräuschentwicklung vermieden werden. Das Magnetventil ist vorzugsweise als Stellventil/Auslassventil bei Antiblockier-, Traktions- und Stabilitätsvorrichtungen (ABS-/TCS-/ESP-Vorrichtungen) einsetzbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ankers eines
Magnetventils zum Steuern eines Fluids gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Ankers des Magnetventils von Figur 1 , und
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ankers eines
Magnetventils zum Steuern eines Fluids gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 und 2 ein Magnetventil zum Steuern eines Fluids gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ankers 2 eines
Magnetventils 1 zum Steuern eines Fluids gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist der Anker 2 einen Bodenbereich 20, einen Mantelbereich 21 und einen Kopfbereich 22 auf und ist am Bodenbereich 20 mit einem Ventilglied 3 des Magnetventils 1 verbunden. Der Anker 2 ist in einem Ankergehäusebauteil 23 untergebracht. Zwischen dem Anker 2 und dem
Ankergehäusebauteil 23 ist ein Strömungspfad 26 ausgebildet. Ein
Strömungsverlauf im Strömungspfad 26 ist mit Pfeilen P1 , P2 und P3
gekennzeichnet und verläuft von einem unteren Ankerraum 24 zu einem oberen Ankerraum 25 und zurück zum unteren Ankerraum 24. Der Kopfbereich 22 weist eine Abflachung 32 auf, wobei der obere Ankerraum 25 zwischen dem
Ankergehäusebauteil 23 und der Abflachung 32 definiert ist. Im Mantelbereich 21 des Ankers 2 ist ausgehend von Bodenbereich 20 eine Nut 28 ausgebildet. Die Nut 28 ist zum Beispiel als V-Nut mit einem Grundbereich 30 ausgebildet.
Zwischen dem Kopfbereich 22 und dem Mantelbereich 21 des Ankers 2 ist ferner ein erster Übergangsbereich 27 angeordnet. Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich, endet die Nut 28 im Übergangsbereich 27 vor der Abflachung 32 des
Kopfbereichs 22, vorzugsweise im ersten Drittel des Übergangsbereichs 27.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist der Anker 2 eine Glockenform mit dem
Kopfbereich 22, dem ersten Übergangsbereich 27, einem ersten Mantelbereich 21a, einem zweiten Übergangsbereich 37, einem zweiten Mantelbereich 21 b und dem Bodenbereich 20 auf. Der zweite Mantelbereich 21 b weist hierbei einen maximalen Durchmesser D2 auf, der größer als ein maximaler Durchmesser D1 des ersten Mantelbereichs 21 a (vgl. Figur 1) ist. Zudem stellt der zweite
Übergangsbereich 37 aufgrund seiner sich verjüngenden Außenfläche einen Anschlag A am Ankergehäusebauteil 23 (vgl. Figur 1) bereit. Die Formgebung begünstigt einen anliegenden, widerstandsarmen Strömungsverlauf im
Strömungspfad 26 zwischen dem Anker 2 und dem Ankergehäusebauteil 23. Ferner weist der Anker 2 dadurch eine besonders kompakte Bauform mit minimiertem Bauvolumen auf. Zudem wird eine progressiv ansteigende hydraulische Dämpfung über den Ankerhub realisiert, die beim Erreichen des maximalen Hubs den mechanischen Aufprall mit wesentlich verminderter Geräuschentwicklung wirksam dämpft.
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Ankers 2 des
Magnetventils 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche bzw.
funktional gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Anker 2 bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel eine zweite Nut 29 auf, die der ersten Nut 28 gegenüberliegend angeordnet ist. Dadurch wird der Strömungspfad 26 zwischen dem hier nicht dargestellten Ankergehäusebauteil 23 und dem Anker 2 zwischen dem unteren Ankerraum 24 und dem oberen Ankerraum 25 deutlich erweitert und eine spürbar verbesserte Durchströmung des Ankers 2 erreicht, da der Hauptanteil der Strömung durch die Nuten 28, 29 erfolgt.
Das erfindungsgemäße Magnetventil 1 der zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele weist den Vorteil auf, dass durch eine entsprechende Formgebung bzw. äußere Gestalt des Ankers 2 die Schwingungsanfälligkeit und hydraulische Dämpfung erheblich verbessert wird. Neben einer wesentlich verminderten Geräuschentwicklung resultiert daraus ferner eine Verbesserung der elektromagnetischen Kennlinie des Magnetventils 1 , die eine präzisere Funktionsgenauigkeit des Magnetventils 1 in allen Betriebspunkten gewährleistet.
Claims
1. Magnetventil zum Steuern eines Fluids, umfassend
- einen Anker (2), mit einem Bodenbereich (20), einem Mantelbereich (21) und einem Kopfbereich (22),
- ein mit dem Anker (2) verbundenes Ventilglied (3), und
- ein Ankergehäusebauteil (23),
- wobei zwischen dem Anker (2) und dem Ankergehäusebauteil (23) ein Strömungspfad (26) ausgebildet ist, der von einem unteren Ankerraum (24) zu einem oberen Ankerraum (25) und zurück zum unteren
Ankerraum (24) verläuft,
- wobei der Kopfbereich (22) eine Abflachung (32) aufweist,
- wobei der obere Ankerraum (25) zwischen dem Ankergehäusebauteil (23) und der Abflachung (32) definiert ist,
- wobei am Mantellbereich (21) des Ankers (2) ausgehend vom
Bodenbereich (20) zumindest eine Nut (28) ausgebildet ist, und
- wobei die Nut (28) im Mantelbereich (21) vor der Abflachung (32) des Kopfbereichs (22) endet.
2. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mantelbereich (21) und dem Kopfbereich (22) ein Übergangsbereich (27) angeordnet ist und die Nut (28) im Übergangsbereich (27) endet.
3. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (28) ausgehend vom Mantelbereich (21) im ersten Drittel des Übergangsbereichs (27) endet.
4. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine zweite Nut ( ), die der ersten Nut (28) gegenüberliegt.
5. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2) eine Glockenform aufweist und das Ankergehäusebauteil (23) eine topfförmige Gestalt aufweist.
6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Nut (28) eine V-Nut mit einem Grundbereich (30) ist.
7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, durch einen zweiten Übergangsbereich (37), welcher am Mantelbereich (21) angeordnet ist.
8. Magnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übergangsbereich (37) einen Anschlag (A) am Ankergehäusebauteil (23) bereitstellt.
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