专利名称：电磁阀门,特别是用于汽车液压制动装置的电磁阀门的制作方法
现有技术发明涉及的是根据权利要求1的电磁阀门。
在滑动调节的液压制动系统中使用在其电磁接通状态承受很高液压开启力的阀门。因此，在阀门处于接通状态时，这些阀门的电磁回路必须具有这样的关闭力作用于电枢上，该关闭力大于包括复位弹簧力在内的最大液压开启力。这种配置的电磁回路需要一个相应的安装空间，并且除了其他缺点外，这类阀门无法布置在较小空间的、密闭的盒子内。
从DE 31 26 246 A1中可以了解这类阀门。为了通过推杆上的有效压力补偿减小闭合力，在这类阀门中的阀门罩侧，在通过电枢带入的、与这一封闭形状相联合的推杆端面上布置了一个较短的、在纵向孔上可控制移动的销钉。因此，流入侧压力引起的作用在销钉上的力通过阀门罩导入到阀门套中。这一措施允许磁路有较小的尺寸。已知的阀门就功能而言是一2/2换向阀，它只具有两个阀芯位置，在这两个位置上或者是中心阀的流通截面完全打开，或者是完全封闭。这减少了这种阀门的使用可能性。此外，大的换向噪声也是其很大的缺点。发明的优点具有权利要求1的显著特征的发明阀门的优点在于与比例阀相类似，可以在小的行程内通过控制磁力使得这一阀门经过任意多的中间位置，而不需具有价格昂贵的比例阀门结构。这一作用方式可归结为，复位弹簧基本上确定了通过阀门行程作用在推杆上力的变化过程，而作用在复位元件上的液压力则由于流入孔直径与阀座密封直径之比以及作用在阀门罩的力导入的原因只有较小的影响。因此，用发明的阀门可以实现连续的流量控制。在很多使用情况下可以用它取代比例阀。在滑动调节的制动装置中，通过使用发明的阀门可以实现比已知阀门高的调节质量和比已知阀门低的噪音传播。
通过在其它权利要求中提出的措施可以进一步有利地设计和改善权利要求1中说明的阀门。
在阀门打开后，用在权利要求2和3中说明的布置实现定义的压力液射流与复位元件或阀门座分离。由此避免不稳定的流动力。
在权利要求4中说明的发明的构成的优点是与复位元件或阀门座分离的压力液射流在后续过程中不再与推杆相遇。由此，避免了流动力引起的干扰作用。
用在权利要求5中说明的布置可以以简单的方式，通过调节相对于推杆的套管的位置来调节复位弹簧例如在中心阀阀芯位置的弹簧力。附图在附图中简要介绍了发明的实施图，随后并进行了详细的描述。
图1显示的是带有中心阀门的电磁阀门的纵向剖面，图2显示的是图1中中心阀阀芯位置上部分Ⅱ的放大图，图3是阀门打开行程中中心阀内作用力的图示。实施例描述图1中描述的电磁阀门10有一阀套11，用这一阀套将阀门置于在集成阀12内。在集成阀12以外，阀套11在磁极铁心13中延续。套管状的阀门罩14密封固定在磁极铁心13上。由磁通传导壳15包围的、环形电磁线圈16套装在阀门罩14以及磁极铁心13上。
在阀门罩14中有一个可纵向移动的电枢19。它紧挨着推杆20，套管21套装在推杆上。推杆20和套管21在磁极铁心13和阀套11的纵向孔22上是可纵向移动的。复位弹簧23紧挨着套管21的端面侧支承面24(图2)。
复位弹簧23支承在阀套11内受压的有纵向孔的阀体25上。阀体与阀门10的压力液入口26相连，而入口与集成阀12的导管孔27相连。
在推杆侧，阀体25有一个圆锥角最大为90°的锥孔状阀座28(图2)。在阀座28的中心有一个与压力液入口26相连的直径为D1的流入孔29。阀座28径向外侧落在支承面30的锐边上，支承面在阀箱31的反向限制了并阀体25，并与轴成直角，而在这一轴上有阀体25、阀座28、带有套管21的推杆20以及电枢19。阀箱31与横孔32相连，它是阀门10的压力液出口33，并与集成阀12的导管孔34相连。纵向孔22和阀罩14与阀箱31以压力液导通方式相连。因此，电枢19和带有套管21的推杆20被压力液环绕冲洗。
复位元件37以球形层的方式与阀座28一起产生作用。在阀箱31内推杆20直径减小的圆柱截面38上形成复位元件37。阀座28的圆锥角α和复位元件37的半径R分别这样调整阀座的密封直径D2与流入孔29的直径D1相等或略大。推杆截面38的直径D3至少与阀座的密封直径D2相近，即推杆截面38略大于密封直径。复位元件37到推杆截面38的过渡是锐边的。包括复位元件37在内，推杆截面38的轴向长度为L，它至少与阀座的密封直径D2相等。推杆截面38根据过渡截面39(它有与阀座28相对应的锥度)转入推杆20。此外，在图2中还可识别出，端面30上的阀座28的出口有一直径D4，它至少是阀座密封直径D2的二倍。
在电枢19、推杆20和阀体25的共同轴上，贯穿推杆整个长度的纵向孔42从复位元件37开始。在阀体侧，纵向孔42首先有一轴向短的第一孔截面43，其直径与阀体25流入孔29的直径D1相等(图2)。与电枢19相反，第一孔截面43转入纵向孔42的第二截面44。与第一孔截面43相比，该截面有一小的直径D5。在截面44上，纵向孔42接着继续到电枢侧的第三孔截面45，其直径D6小于或等于流入孔29的直径D1。在孔截面45上有可纵向移动的第一销钉46。销钉46一方面延伸至接近第二孔截面44，另一方面接近电枢19。由于孔截面45和销钉46很紧密的公差配合和高的表面质量，在这两个组件之间有很小的缝隙。因此，销钉46和孔截面45之间的配合被看作是无泄漏的，因而是压力密封的。此外，销钉46由一种具有比推杆材料温度延伸系数高的材料组成。因此，在温度变化时两个组件间的泄漏情况不变。
推杆20的纵向孔42连续到电枢19的同轴纵向孔49中。在纵向孔49中有第二销钉50。如图1中描述的那样，这一销钉50的一个端面由阀罩14支承，另一端在力多余时紧挨着推杆20的销钉46。销钉50与电枢19的纵向孔49之间的配合间隙可以大于销钉46与推杆20之间的间隙。
与实施例不同的是，电枢19和推杆20也可以只由一个唯一的销钉贯穿。
阀体25的阀座28和推杆20的复位元件构成了中心阀53，由于复位弹簧23的作用，它在缺少电磁线圈16绕流时占据了导通位置。阀门10可以绕流切换为中心阀41的闭合状态。因此，电磁控制阀10是一个2/2换向阀形式的转换阀门。它可用于汽车的液压制动装置，如DE41 19 662A1中有关的电路图和功能详细描述的那样。在这类使用中，阀门10的压力液入口26与作为压力产生器的主制动气缸相连，压力液出口33与作为压力使用器的轮闸相连。
常规的转换阀与阀门的阀门的区别例如在于对于中心阀来说，选择大于90°的圆锥角α，以能够使用较大直径的球体作为复位元件37，因为在安装到推杆20上时可以较为容易地处理这些球体。此外，对于常规中心阀人们努力想使复位元件37的球面与推杆20之间的过渡为无棱边过渡。最后，在常规阀门中这样布置磁回路，使得闭合状态时过渡区的磁力急剧增加。
与此相比，发明的阀门10表现出下述形式在中心阀53处于闭合状态时，流入侧压力p1作用在与密封直径D2外切的作用面上，该作用面由属于复位元件37的推杆截面38的环形表面D2-D1以及推杆20内销钉46的阀座侧端面组成。压力p1施加在销钉46上的力通过电枢19的销钉50传到阀罩14上。相反，作用在提到的环形表面D2-D1上的压力p1施加一开启力在推杆20上。由于环形表面D2-D1小的尺寸，该力相对较小。流出侧、阀箱31和阀罩14内的控制压力p2作用在推杆20电枢侧端面的环形表面D2-D1上，并对推杆产生一连续作用力。由于压力p2小于压力p1，因此，由这两个力产生的液压力Fp使得推杆20开启。作用在推杆20上的开启力FF也用作构成为螺旋压力弹簧的预张紧弹簧23。
在阀门41从闭合状态开启时，较小的压力p2在小的程度上沿流入孔29的方向推进。由于这一流入孔与阀座28的密封直径D2几乎相等，并且环形表面D2-D1只有很小的径向延伸，因而，并未导致压力p1施加在推杆截面38作用面上的开启力的减小。因此，在p1和p2间压力差恒定的前提下，在增加的阀门开启行程H内生成的液压力Fp只以较小的负增长单调降低。如前描述的那样，由于生成的液压力Fp也可以只是一个相对较小的值，因此，对于推杆20上复位弹簧23的力平衡来说有重要意义。因为复位弹簧23具有较高的刚性，随着阀门开启行程H的增大，弹簧力FF以较大的负增长单调降低。在中心阀41关闭时，这一关系相应地颠倒过来。
在阀门开启行程H内的相加的连接力(FP+FF)的变化过程在图3中以图表方式说明，其横坐标是行程H，纵坐标是力F。这一合力的特性曲线有较大的负增长。由于它基本上取决于复位弹簧23的特性，较少取决于阀门开启行程H内液压力Fp的变化，因此对于阀门10阀门的功能来说要求很准确地调整弹簧力。这可以这样进行在挨着阀座28的推杆截面38上，套管12相对于推杆20被移动，直至达到中心阀41的行程为0时所要求的弹簧力的大小。由于推杆20和套管21之间的压力连接，这一调整很持久。
中心阀53的造型要保证图中的特性曲线变化过程FP+FF不受干扰因素的影响。这样，通过阀座28较小的圆锥角α实现中心阀53中压力液射流很小的偏转。由此很少引起脉冲力，特别是在大流量时。因此，阀门性能对压力液不同压力和温度的依赖性很小。此外，通过复位元件37和推杆截面38之间的锐边过渡保证了压力液流动总是在那里中断，因此使得复位元件37上有均匀的流动力。挨着阀体25端面30的阀座28的锐边出口有助于稳定的压力液流动。因此，压力液流动对复位弹簧23匝数的作用也不受干扰因素的影响。此外，轴向后移的过渡截面39也使得压力液射流在推杆20上不能出现。
提到的液压力FP和弹簧力FF指向由电磁线圈16产生、在中心阀53的闭合方向起作用的磁力FM。磁力FM至少必须达到这样的大小，以使与较小的液压力FP和较大的弹簧力FF相反，将中心阀53转送到闭合状态，并保持这一状态。如图3中的磁力FM特性曲线显示的那样，在磁回路构成中通过专业人员采取的措施达到在励磁电流I=常数时，阀门开启行程H中的磁力FM同样是一单调降低的变化过程，但是其负增长比力变化过程FP+FF的负增长更小。例如特性曲线FM平缓的斜率可通过相应的磁回路的行程实现，特别是当阀门10处于闭合状态，在电枢19和磁极铁心13之间残留有较大的残余空气间隙时，或电枢和磁极铁心形成一定的浸入程度时。对于确定的励磁电流I=常数的情况，描述的磁力特性曲线是有代表性的。由于偏移的励磁电流在纵坐标方向可以产生移动的特性曲线。通过电流控制、脉冲值调整和其它已知的方法可以调节变化了的励磁电流。
两条特性曲线FP+FF和FM相交于图中的一点，在该点，开启的液压力FP以及弹簧力FF与闭合的磁力FM之间达到平衡。这一点被标明为工作点AP，在这一点，行程h时的中心阀41是一稳定的状态。图中通过电流控制按双箭头方向移动的磁力特性曲线将工作点置于另一阀门开启行程。因此，发明的阀门10尽管其结构是换向阀，但类似于比例阀，可进行无级变化的开启行程控制。至少在小的阀门开启行程中有这一可控制性。
发明的阀门10可用于汽车的液压制动装置，例如用于制动滑动调节和驱动滑动调节，或在有液压伺服压力源的的制动装置中用来直接调节轮闸气缸上的制动压力。当制动装置上装备有相应的传感器和电子调节装置时，用阀门10可以以有利的方式进行无级压力调节和体积流量调节。通过用电流控制将开启压力调节为常数或一可变化的数值，阀门10也可以用作压力限制阀。
权利要求
1．电磁控制阀(10)，特别是用于汽车液压制动装置的电磁控制阀有下述特征-在压力液入口(26)与压力液出口(33)之间有一个中心阀(53)；-中心阀(53)有一个复位元件(37)和一个中空圆锥状的阀座(28)，在阀座的中心有一个与压力液入口(26)相连的流入孔(29)，该孔具有与阀座密封直径(D2)几乎相等的直径(D1)；-复位元件(37)用推杆(20)端面的锐边过渡构成；-闭合作用在中心阀(53)上的电枢(19)和至少间接开启作用的复位弹簧(23)紧挨推杆(20)；-电枢(19)安置在阀罩(14)内，其与压力液出口(33)相连；-推杆(20)有一个从复位元件(37)出发的纵向孔(42)，在纵向孔中至少有一个间接支承在阀罩(14)壁上可纵向移动的压力密封销钉(46)，其横截面至少与流入孔(29)的横截面相近；其它特征是-阀座(28)的圆锥角(α)最高为90°；-复位元件(37)具有球形层结构；-复位元件(37)上源于复位弹簧(23)的力这样调整使力具有随阀门开启行程(h)增加而单调降低的变化过程；-阀门(10)磁回路这样构成作用在电枢(19)上、传输到复位元件(37)上的磁力(FM)可无级变化，力具有随阀门开启行程(h)增加而单调降低的变化过程；其负增长小于弹簧力变化过程的负增长。
2．根据权利要求1的阀门特征是，在推杆截面(38)上形成复位元件(37)，其直径(D1)至少与阀座(28)的密封直径(D2)相近。
3．根据权利要求1的阀门特征是，阀座(28)在一至少相等于阀座密封直径(D2)两倍的直径(D4)中自由流出。
4．根据权利要求2的阀门特征是，在一个至少与阀座(28)的密封直径(D2)相当的长度(L)之后，推杆截面(38)终止于具有相应锥度的阀座的过渡截面(39)上。
5．根据权利要求1的阀门特征是，推杆(20)套有一个被压紧的套管(21)，该套管对于复位弹簧(23)来说有一支承面(24)。
全文摘要
阀门(10)有一个具有中空圆锥状阀座(28)的中心阀(53)和一个在球形层结构中挨着纵向孔推杆(20)的复位元件(37)。在阀座(28)的中心有一个与压力液入口(26)相连的流入孔(29)。在压力平衡的推杆(20)上有对中心阀(53)起闭合作用的电枢(19)和起开启作用的复位弹簧(23)。原则上构成是换向阀的阀门(10)由于下述措施可以控制处于稳定的中间位置:阀座(28)的圆锥角最高为90°;复位元件(37)上源于复位弹簧(23)的力这样调整:使力具有随阀门开启行程(h)增加而单调降低的变化过程;阀门(10)的磁回路这样构成:作用在电枢(19)上、传输到复位元件(37)上的磁力(F
文档编号B60T8/50GK1208381SQ96199893
公开日1999年2月17日 申请日期1996年11月13日 优先权日1996年2月7日
发明者京特·霍尔 申请人:罗伯特·博施有限公司