DE102006047918A1

DE102006047918A1 - magnetic valve

Info

Publication number: DE102006047918A1
Application number: DE200610047918
Authority: DE
Inventors: Sezgin Acar; Jens Kolarsky; Martin Haas; Wolfgang Mailaender; Erich Ludewig; Massimiliano Ambrosi; Jean-Guillaume Pic; Andreas Karl; Thomas Weitze
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-17
Also published as: WO2008043623A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einer Führungshülse (3), einem darin befestigten Ventilkörper (32), in dem ein hohlkegelförmiger Ventilsitz (32.3) ausgebildet ist, einem in der Führungshülse (3) längsbeweglich geführten Anker (30), der einen Schließkörper (36) mit einem Schaft (36.1) und einem Dichtkugelabschnitt (36.2) aufweist und zum Öffnen und/oder Schließen einer Zuströmbohrung (32.4) zur Einstellung eines Fluiddurchflusses mit dem Ventilsitz (32.3) zusammenwirkt, und einer Magnetbaugruppe, die einen mit einer Spulenwicklung bewickelten Wicklungsträger und einen mit der Führungshülse (3) verbundenen Polkern umfasst und eine Magnetkraft erzeugt, die den längsbeweglichen Anker (30) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gegen den Polkern bewegt. Erfindungsgemäß ist durch Vorgabe und Abstimmung von geometrischen Parametern des Ventilsitzes (32.3) und des Schließkörpers (36) und/oder durch eine Formvorgabe des Ventilkörpers (32) mindestens eine strömungsmechanische Einflussgröße eines Fluidströmungsverlaufs (35) in einem zwischen dem Ventilkörper (32) und dem beweglichen Anker (30) angeordneten Strömungsraum (34) so beeinflussbar, dass der Fluiddurchfluss bei kleinen Druckdifferenzwerten und Durchflusswerten über kleine Hübe des Schließkörpers (36) unter Beibehaltung der Magnetkraftneutralität stetig einstellbar ist.The invention relates to a solenoid valve having a guide sleeve (3), a valve body (32) mounted therein, in which a hollow conical valve seat (32.3) is formed, an armature (30) guided longitudinally movably in the guide sleeve (3) and having a closing body (36 ) having a shaft (36.1) and a sealing ball portion (36.2) and for opening and / or closing an inflow bore (32.4) for adjusting a fluid flow with the valve seat (32.3) cooperates, and a magnet assembly having a winding carrier wound with a coil winding and a pole core connected to the guide sleeve (3) and generates a magnetic force which moves the longitudinally movable armature (30) against the force of a return spring against the pole core. According to the invention by specifying and tuning of geometric parameters of the valve seat (32.3) and the closing body (36) and / or by a shape specification of the valve body (32) at least one fluid mechanical influencing variable of a fluid flow path (35) in a between the valve body (32) and the Movable armature (30) arranged flow space (34) influenced so that the fluid flow at small pressure difference values and flow values over small strokes of the closing body (36) while maintaining the magnetic force neutrality is continuously adjustable.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.The The invention is based on a solenoid valve according to the preamble of the independent claim 1.

Bei herkömmlichen Magnetventilen wird die Gestaltung eines Strömungsraums zwischen einem Ventilkörper und einem beweglichen Anker bisher vorwiegend unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten durchgeführt. So kommen für die Herstellung des Ventilkörpers bisher ausschließlich spanende Verfahren und Umformverfahren zum Einsatz.at usual Solenoid valves will design a flow space between a valve body and a movable anchor so far mainly under manufacturing technology Considered. So come for the manufacture of the valve body so far exclusively machining processes and forming processes are used.

Ein herkömmliches Magnetventil, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen ist in 1 dargestellt. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das herkömmliche Magnetventil 1 eine Führungshülse 3, einen darin befestigen Ventilkörper 6, in dem ein hohlkegelförmiger Ventilsitz 6.3 ausgebildet ist, einen in der Führungshülse 3 längsbeweglich geführten Anker 4, der einen Schließkörper 5 mit einem Schaft 5.1 und einem Dichtkugelabschnitt 5.2 aufweist und zum Öffnen und/oder Schließen einer Zuströmbohrung 6.4 zur Einstellung eines Fluiddurchflusses mit dem Ventilsitz 6.3 zusammenwirkt, und eine Magnetbaugruppe 7, die einen mit einer Spulenwicklung 7.2 bewickelten Wicklungsträger 7.3 und einen mit der Führungshülse 3 verbundenen Polkern 2 umfasst, und eine Magnetkraft erzeugt, die den längsbeweglichen Anker 4 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 8 gegen den Polkern 2 bewegt. Die auf den Wicklungsträger 7.3 gewickelte Spulenwicklung 7.2 bildet eine elektrische Spule, die über elektrische Anschlüsse 7.4 ansteuerbar ist. Der Anker 4 leitet den von der Magnetbaugruppe 7 eingeleiteten Magnetfluss axial über einen Luftspalt 2.1 in Richtung Polkern 2. Durch Bestromung der Spulenwicklung 7.2 über die elektrischen Anschlüsse 7.4 und den dadurch erzeugten Magnetfluss wird der Anker 4 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 5 gegen den Polkern 2 be wegt. Ein zwischen dem Ventilkörper 6 und dem beweglichen Anker 4 angeordneter Strömungsraum 9 hat einen entscheidenden Einfluss auf das Verhalten des Magnetventils 1. Bei dem dargestellten herkömmlichen Magnetventil 1 kann das Ventilverhalten durch die Ausführung von Wand 6.1 und Boden 6.2 des Ventilkörpers 6, die Ausführung des Sitzbereichs des Ventilkörpers 6 mit Zuströmbohrung 6.4 und Ventilsitz 6.3 und die Ausführung des Schließkörpers 5 mit Dichtkugelabschnitt 5.2 und Schließkörperschaft 5.1 ungünstig beeinflusst werden, d.h. eine Einstellcharakteristik und eine Durchflusscharakteristik des Magnetventils 1 können beispielsweise aufgrund strömungsmechanischer Instabilitäten ungünstig beeinflusst werden, die durch Strahlaufteilungseffekte an einer Stirnfläche 4.1 des Ankers 4, an der Ventilkörperwand 6.1 und am Ventilkörperboden 6.2 verursacht werden. Das dargestellte herkömmliche stetig einstellbare Magnetventil 1 weist zur Gestaltung des Sitzbereichs eine Zuströmbohrung 6.4 mit einem Durchmesser von 0,64 mm, einen Sitzwinkel von 70°, einen Dichtkugelabschnitt 5.2 mit einem Durchmesser von 0.9 mm und einen Schließkörperschaft 5.1 mit einem Durchmesser von 0.9 mm auf. Der Sitzwinkel von 70° und das Fehlen einer Abrisskante am Schließkörper 5, d.h. der Durchmesser des Dichtkugelabschnitts 5.2 entspricht dem Durchmesser des Schließkörperschaftes 5.1, begünstigt die Ausbildung des Strömungsverlaufs 9.1 mit einer axialen Hauptströmungsrichtung. Dieses Verhalten führt im dargestellten Fall zum Auftreffen der Fluidströmung auf der Stirnfläche 4.1 des Ankers 4, wodurch sich zusätzlich hohe Druckeinträge im Luftspalt 2.1 zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 2 ergeben können. Diese Effekte können zu einer negativen Beeinflussung des Durchfluss- und Einstellverhaltens des Magnetventils 1 führen.A conventional solenoid valve, in particular for brake systems of motor vehicles is in 1 shown. How out 1 can be seen, includes the conventional solenoid valve 1 a guide sleeve 3 , a valve body fixed therein 6 in which a hollow cone-shaped valve seat 6.3 is formed, one in the guide sleeve 3 longitudinally guided anchor 4 that has a closing body 5 with a shaft 5.1 and a sealing ball section 5.2 has and for opening and / or closing an inflow bore 6.4 for adjusting a fluid flow with the valve seat 6.3 interacts, and a magnet assembly 7 one with a coil winding 7.2 wound winding carrier 7.3 and one with the guide sleeve 3 connected pole core 2 includes, and generates a magnetic force that the longitudinally movable armature 4 against the force of a return spring 8th against the pole core 2 emotional. The on the winding carrier 7.3 wound coil winding 7.2 forms an electrical coil, which has electrical connections 7.4 is controllable. The anchor 4 directs the from the magnet assembly 7 introduced magnetic flux axially across an air gap 2.1 in the direction of Polkern 2 , By energizing the coil winding 7.2 over the electrical connections 7.4 and the magnetic flux generated thereby becomes the armature 4 against the force of the return spring 5 against the pole core 2 emotional. One between the valve body 6 and the movable anchor 4 arranged flow space 9 has a decisive influence on the behavior of the solenoid valve 1 , In the illustrated conventional solenoid valve 1 can the valve behavior by the execution of wall 6.1 and soil 6.2 of the valve body 6 , the execution of the seating area of the valve body 6 with inflow bore 6.4 and valve seat 6.3 and the execution of the closing body 5 with sealing ball section 5.2 and closing body shaft 5.1 be adversely affected, ie an adjustment characteristic and a flow characteristic of the solenoid valve 1 can be adversely affected, for example, due to fluid mechanical instabilities caused by beam splitting effects on an end face 4.1 of the anchor 4 , on the valve body wall 6.1 and at the valve body bottom 6.2 caused. The illustrated conventional continuously adjustable solenoid valve 1 has an inflow bore for the design of the seating area 6.4 with a diameter of 0.64 mm, a seat angle of 70 °, a sealing ball section 5.2 with a diameter of 0.9 mm and a closing body shaft 5.1 with a diameter of 0.9 mm. The seat angle of 70 ° and the absence of a spoiler lip on the closing body 5 ie the diameter of the sealing ball section 5.2 corresponds to the diameter of the closing body shaft 5.1 , favors the formation of the flow 9.1 with an axial main flow direction. This behavior leads in the case shown to the impact of the fluid flow on the end face 4.1 of the anchor 4 , which in addition results in high pressure entries in the air gap 2.1 between the anchor 4 and the pole core 2 can result. These effects can negatively affect the flow and adjustment behavior of the solenoid valve 1 to lead.

In der Offenlegungsschrift DE 195 31 010 A1 wird ein Magnetventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Das beschriebene Magnetventil weist eine Magnetbaugruppe auf, die eine Spule, einen Gehäusemantel und einen Polkern umfasst. Der Polkern ist mit einer Führungshülse für einen längsbeweglichen Anker dicht verschweißt, der bei Bestromung der Spule entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gegen den Polkern bewegt wird, um den Fluiddurchfluss zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung über mindestens einen entsprechenden beweglichen Schließkörper und mindestens einen Ventilsitz einzustellen.In the published patent application DE 195 31 010 A1 a solenoid valve, in particular for a slip-controlled, hydraulic brake system is described in a motor vehicle. The described solenoid valve has a magnet assembly comprising a coil, a housing shell and a pole core. The pole core is tightly welded to a guide sleeve for a longitudinally movable armature, which is moved against the force of a return spring against the pole core when energizing the coil to adjust the fluid flow between an inlet opening and an outlet opening via at least one corresponding movable closing body and at least one valve seat.

In der Offenlegungsschrift DE 198 02 464 A1 wird ein hydraulisches magnetbetätigtes Sitzventil insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen beschrieben. Das beschriebene Ventil weist in einem rohrförmigen Ventilgehäuse einen Leitkörper für Druckmittel auf, der zwischen einem Ventilkörper mit einem hohlkegelförmigen Ventilsitz und einem Raum des Ventilgehäuses angeordnet ist, in dem Betätigungsmittel des Ventils aufgenommen sind. Der von einem Schließkörper des Ventils durchdrungene Leitkörper trennt den Raum von einem Ringkanal mit umfangsseitigen Auslassöffnungen ab. Das Stirnende des mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Schließköpers ist ein Kugelabschnitt, der scharfkantig in den zylindrischen Schaft des Schließkörpers übergeht. Mit dem Leitkörper wird der aus dem Ventilsitz austretende Druckmittelstrahl in den Ringkanal abgeleitet, so dass Strömungsinstabilitäten weitgehend ohne Einfluss auf den Raum des Ventils sind.In the published patent application DE 198 02 464 A1 a hydraulic solenoid-operated seat valve is described in particular for brake systems of motor vehicles. The described valve has in a tubular valve housing to a pressure medium guide body which is arranged between a valve body with a hollow conical valve seat and a space of the valve housing, are accommodated in the actuating means of the valve. The penetrated by a closing body of the valve guide body separates the space from an annular channel with peripheral outlet openings. The front end of the cooperating with the valve seat closing body is a spherical segment, which merges sharp-edged into the cylindrical shaft of the closing body. With the guide body emerging from the valve seat pressure fluid jet is discharged into the annular channel, so that flow instabilities are largely without influence on the space of the valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch Vorgabe und Abstimmung von geometrischen Parametern eines Ventilsitzes, der in einem mit einer Führungshülse befestigten Ventilkörper ausgebildet ist, und eines Schließkörpers und/oder durch eine Formvorgabe des Ventilkörpers mindestens eine strömungsmechanische Einflussgröße eines Fluidströmungsverlaufs in einem zwischen dem Ventilkörper und einem in der Führungshülse längsbeweglich geführten Anker, der den Schließkörper mit einem Schaft und einem Dichtkugelabschnitt aufweist und zum Öffnen und/oder Schließen einer Zuströmbohrung zur Einstellung eines Fluiddurchflusses mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, angeordneten Strömungsraum so beeinflussbar ist, dass der Fluiddurchfluss bei kleinen Druckdifferenzwerten und Durchflusswerten über kleine Hübe des Schließkörpers unter Beibehaltung der Magnetkraftneutralität stetig einstellbar ist. Das bedeutet, dass das Verhalten des erfindungsgemäßen Magnetventils in Form der Einstell- und Durchflusscharakteristik auch bei kleinen Druckdifferenzwerten und kleinen Durchflusswerten positiv beeinflusst werden kann, ohne den Aufbau und die Ausführung einer Magnetbaugruppe und den zugehörigen Magnetkreis des Magnetventils zu verändern, die einen mit einer Spulenwicklung bewickelten Wicklungsträger und einen mit der Führungshülse verbundenen Polkern umfasst und eine Magnetkraft erzeugt, die den längsbeweglichen Anker entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gegen den Polkern bewegt. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Magnetventil eine verbesserte Einstellung des Ventilverhaltens und eine Vergrößerung des Betriebsbereichs, da kleine Druckdifferenzen und Durchflüsse für Zusatzfunktionen stabil und ohne Schaltgeräusche eingestellt werden können. Durch die erfindungsgemäßen Modifikationen des Ventilkörpers. des Ventilsitzes und des Schließkörpers, können die Strömungsverhältnisse innerhalb des Strömungsraums des Magnetventils besser an den jeweiligen Anwendungsbereich des Magnetventils angepasst werden. Zudem werden Strahlaufteilungseffekte reduziert, wodurch die Bildung einer weitestgehend ungestörten Wirbelstruktur des Strömungsverlaufs ermöglicht wird und „schädliche" Druckeinträge im oberen Teil des Strömungsraums und daraus resultierende Kräfte auf den Schließkörper ebenfalls reduziert werden können.The solenoid valve according to the invention with the features of independent claim 1 In contrast, has the advantage that by specifying and tuning of geometric parameters of a valve seat, which is formed in a guide sleeve attached to a valve body, and a closing body and / or by a shape specification of the valve body at least one fluid-mechanical influence of a fluid flow path in a between the valve body and an armature which is longitudinally movably guided in the guide sleeve and which has the closing body with a shaft and a sealing ball section and cooperates with the valve seat for opening and / or closing an inflow bore for adjusting a fluid flow, so that the fluid flow can be influenced at small pressure difference values and flow values is continuously adjustable via small strokes of the closing body while maintaining the Magnetkraftneutralität. This means that the behavior of the solenoid valve according to the invention in the form of the adjustment and flow characteristics can be positively influenced even with small pressure difference values and small flow values, without changing the structure and design of a magnet assembly and the associated magnetic circuit of the solenoid valve, the one with a coil winding wound winding carrier and connected to the guide sleeve pole core comprises and generates a magnetic force which moves the longitudinally movable armature against the force of a return spring against the pole core. In addition, the solenoid valve according to the invention allows improved adjustment of the valve behavior and an increase in the operating range, since small pressure differences and flow rates for additional functions can be set stably and without switching noises. Due to the modifications of the valve body according to the invention. of the valve seat and the closing body, the flow conditions within the flow space of the solenoid valve can be better adapted to the respective application of the solenoid valve. In addition, beam splitting effects are reduced, whereby the formation of a largely undisturbed vortex structure of the flow path is made possible and "harmful" pressure entries in the upper part of the flow space and resulting forces on the closing body can also be reduced.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Magnetventils möglich.By those in the dependent Claims listed measures and further developments are advantageous improvements of the independent claim specified solenoid valve possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Ventilkörper als Formteil ausgeführt ist, das mit einem MIM-Verfahren (Metal Injection Molding) hergestellt ist. Diese Metall-Spritzguss-Technologie ermöglicht in vorteilhafter Weise eine freiere Gestaltung der Geometrie und der Form des Ventilkörpers. Das erfindungsgemäße Magnetventil kann beispielsweise bei Druckdifferenzwerten im Bereich von 0 bis 200 bar eingesetzt werden und weist einen Gesamthub von 0 bis 350 μm auf, wobei das Verhalten des erfindungsgemäßen Magnetventils vorzugsweise bei kleinen Druckdifferenzwerten im Bereich von ca. 80 bis 100 bar und kleinen Durchflusswerten im Bereich von ca. 4 bis 5 cm³/s durch den im Bereich von ca. 0 bis 50 μm stetig einstellbaren Hub des Schließkörpers positiv beeinflusst werden kann. Die mindestens eine strömungsmechanische Einflussgröße umfasst beispielsweise eine Strahlführung und/oder eine Wirbelbildung des Fluiddurchflusses.It is particularly advantageous that the valve body is designed as a molded part, which is produced by a MIM process (Metal Injection Molding). This metal injection molding technology advantageously allows a freer design of the geometry and shape of the valve body. The solenoid valve according to the invention can be used for example at pressure difference values in the range of 0 to 200 bar and has a total stroke of 0 to 350 microns, the behavior of the solenoid valve according to the invention preferably at small pressure difference values in the range of about 80 to 100 bar and small flow values in Range of about 4 to 5 cm ³ / s can be positively influenced by the continuously adjustable in the range of about 0 to 50 microns stroke of the closing body. The at least one fluid-mechanical influencing variable includes, for example, a jet guidance and / or a vortex formation of the fluid flow.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils ist ein Übergang zwischen einer Wand und einem Boden des Ventilkörpers abgerundet ausgeführt, wodurch die Wirbelbildung des Fluiddurchflusses in vorteilhafter Weise unterstützt und Strahlaufteilungseffekte reduziert werden.In Embodiment of the solenoid valve according to the invention is a transition executed rounded between a wall and a bottom of the valve body, thereby supports the vortex formation of the fluid flow in an advantageous manner and Beam splitting effects are reduced.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils umfassen die vorgebbaren geometrischen Parameter beispielsweise einen Durchmesser des Schließkörperschaftes und/oder einen Durchmesser der Zuflussbohrung und/oder einen Ventilsitzwinkel und/oder einen Radius des Schließkörperdichtkugelabschnitts, wobei die vorgebbaren Parameter in Abhängigkeit des Anwendungsbereichs des Magnetventils aufeinander abstimmbar sind. So kann der Schaftdurchmesser beispielsweise für alle Anwendungsbereiche mit einem gleich bleibenden Wert vorgegeben werden, vorzugsweise mit 0,9 mm. Der Zuflussbohrungsdurchmesser kann beispielsweise im Bereich von 0,6 bis 0,7 mm vorgegeben werden und der Ventilsitzwinkel kann im Bereich von 89° bis 121° vorgegeben werden. Der Dichtkugelabschnittradius kann beispielsweise größer als der halbe Schaftdurchmesser im Bereich von 0,5 bis 0,72 mm vorgegeben werden. Gute Ergebnisse des Ventilverhaltens lassen sich beispielsweise mit einem vorgegebenen Ventilsitzwinkel im Bereich von 89° bis 91° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius im Bereich von 0,5 bis 0,55 mm, oder mit einem Ventilsitzwinkel im Bereich von 99° bis 101° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius im Bereich von 0,55 bis 0,6 mm, oder mit einem Ventilsitzwinkel im Bereich von 109° bis 111° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius im Bereich von 0,62 bis 0,66 mm, oder mit einem Ventilsitzwinkel im Bereich von 119° bis 121° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius (43) im Bereich von 0,72 bis 0,76 mm erzielen, wobei eine Vergrößerung des Ventilsitzwinkels und des Dichtkugelabschnittradius eine Steigung des charakteristischen Verlaufs einer Fluidkraftkennlinie des Magnetventils erhöht.In a further embodiment of the solenoid valve according to the invention, the predeterminable geometrical parameters include, for example, a diameter of the closing body shank and / or a diameter of the inflow bore and / or a valve seat angle and / or a radius of the closing body sealing ball portion, wherein the predefinable parameters are tunable to each other depending on the field of application of the solenoid valve. Thus, the shaft diameter can be specified for example for all applications with a constant value, preferably 0.9 mm. The inflow bore diameter can for example be specified in the range of 0.6 to 0.7 mm and the valve seat angle can be specified in the range of 89 ° to 121 °. The sealing ball section radius can for example be greater than half the shaft diameter in the range of 0.5 to 0.72 mm. Good results of the valve behavior can, for example, with a predetermined valve seat angle in the range of 89 ° to 91 ° with an associated sealing ball section radius in the range of 0.5 to 0.55 mm, or with a valve seat angle in the range of 99 ° to 101 ° with an associated Sealing ball portion radius in the range of 0.55 to 0.6 mm, or with a valve seat angle in the range of 109 ° to 111 ° with an associated sealing ball portion radius in the range of 0.62 to 0.66 mm, or with a valve seat angle in the range of 119 ° up to 121 ° with an associated sealing ball section radius ( 43 ) in the range of 0.72 to 0.76 mm, wherein increasing the valve seat angle and the sealing ball portion radius increases a slope of the characteristic curve of a fluid force characteristic of the solenoid valve.

Das erfindungsgemäße Magnetventil kann beispielsweise als einstellbares Auslassventil für ein hydraulisches, vorzugsweise regeneratives, Bremssystem in einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden.The solenoid valve according to the invention, for example, as an adjustable exhaust valve for a hydraulic, preferably regenerative, brake be used in a hybrid vehicle.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, herkömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente bzw. Komponenten, welche gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Advantageous, Embodiments described below of the invention and the above for their better understanding explained, conventional embodiment are shown in the drawings. Denote in the drawings same reference numerals elements or components, which are the same or perform analog functions.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils. 1 shows a schematic sectional view of a conventional solenoid valve.

2 zeigt eine detailliertere Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungswesentlichen Komponenten eines Magnetventils. 2 shows a more detailed sectional view of a first embodiment of the invention essential components of a solenoid valve.

3 zeigt eine detailliertere Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungswesentlichen Komponenten eines Magnetventils. 3 shows a more detailed sectional view of a second embodiment of the invention essential components of a solenoid valve.

4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Details IV aus 3 zur Darstellung der Ventilsitzparameter des erfindungsgemäßen Magnetventils. 4 shows a sectional view of a detail IV out 3 to illustrate the valve seat parameters of the solenoid valve according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 ein erstes Ausführungsbeispiel bzw. unter Bezugnahme auf 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils beschrieben. Das erste bzw. zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils umfassen jeweils analog zum herkömmlichen Magnetventil 1 gemäß 1 eine Führungshülse 3, einen in der Führungshülse 3 befestigten Ventilkörper 22 bzw. 32, in dem ein hohlkegelförmiger Ventilsitz 22.3 bzw. 32.3 ausgebildet ist, einen in der Führungshülse 3 längsbeweglich geführten Anker 20 bzw. 30, der einen Schließkörper 26 bzw. 36 mit einem Schaft 26.1 bzw. 36.1 und einen Dichtkugelabschnitt 26.2 bzw. 36.2 aufweist und zum Öffnen und/oder Schließen einer Zuströmbohrung 22.4 bzw. 32.4 zur Einstellung eines Fluiddurchflusses mit dem Ventilsitz 22.3 bzw. 32.3 zusammenwirkt, und eine nicht dargestellte Magnetbaugruppe umfasst, die der in 1 dargestellten Magnetbaugruppe 7 entspricht, die einen mit einer Spulenwicklung 7.2 bewickelten Wicklungsträger 7.3 und einen mit der Führungshülse 3 verbundenen Polkern 2 umfasst und eine Magnetkraft erzeugt, die den längsbeweglichen Anker 20 bzw. 30 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 8 gegen den Polkern 2 bewegt. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten herkömmlichen Magnetventil mit dem Ventilkörper 6 und dem Schließelement 5, ist ein Übergang zwischen einer Wand 22.1 bzw. 32.1 und einem Boden 22.2 bzw. 32.2 des Ventilkörpers 22 bzw. 32 im Strömungsraum 24 bzw. 34 zwischen dem Ventilkörper 22 bzw. 32 und dem Anker 20 bzw. 30 abgerundet ausgeführt. Der Ventilkörper 22 bzw. 32 ist beispielsweise als Formteil ausgeführt, das mit einem MIM-Verfahren (Metal Injection Molding) hergestellt ist. Diese Metall-Spritzguss-Technologie ermöglicht im Vergleich mit dem herkömmlichen Magnetventil gemäß 1 eine freiere Gestaltung der Geometrie und der Form des Ventilkörpers 22 bzw. 32.The following is with reference to 2 a first embodiment or with reference to 3 and 4 A second embodiment of a solenoid valve according to the invention described. The first and second embodiments of the solenoid valve according to the invention each comprise analogous to the conventional solenoid valve 1 according to 1 a guide sleeve 3 , one in the guide sleeve 3 attached valve body 22 respectively. 32 in which a hollow cone-shaped valve seat 22.3 respectively. 32.3 is formed, one in the guide sleeve 3 longitudinally guided anchor 20 respectively. 30 that has a closing body 26 respectively. 36 with a shaft 26.1 respectively. 36.1 and a sealing ball section 26.2 respectively. 36.2 has and for opening and / or closing an inflow bore 22.4 respectively. 32.4 for adjusting a fluid flow with the valve seat 22.3 respectively. 32.3 cooperates, and comprises a non-illustrated magnetic assembly, the in 1 shown magnet assembly 7 corresponds, the one with a coil winding 7.2 wound winding carrier 7.3 and one with the guide sleeve 3 connected pole core 2 includes and generates a magnetic force that the longitudinally movable armature 20 respectively. 30 against the force of a return spring 8th against the pole core 2 emotional. Unlike the in 1 illustrated conventional solenoid valve with the valve body 6 and the closing element 5 , is a transition between a wall 22.1 respectively. 32.1 and a floor 22.2 respectively. 32.2 of the valve body 22 respectively. 32 in the flow space 24 respectively. 34 between the valve body 22 respectively. 32 and the anchor 20 respectively. 30 rounded off. The valve body 22 respectively. 32 is for example designed as a molded part, which is produced by a MIM process (Metal Injection Molding). This metal injection molding technology allows in comparison with the conventional solenoid valve according to 1 a freer design of the geometry and shape of the valve body 22 respectively. 32 ,

Gemäß dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird durch die abgerundete Form des Ventilkörpers 22 eine Strahlaufteilung des in axialer Hauptströmungsrichtung austretenden Fluidströmungsverlaufs 25 beim Auftreffen auf der Ventilkörperwand 22.1 verhindert, wodurch die Bildung einer weitestgehend ungestörten Wirbelstruktur des Fluidströmungsverlaufs 25 ermöglicht werden kann und „schädliche" Druckeinträge im oberen Teil des Strömungsraums 24 und daraus resultierende Kräfte auf den Schließkör per 26 reduziert werden können. Somit kann das Strömungsverhalten innerhalb des Strömungsraums 24 durch geringe Geometriemodifikationen des Ventilkörpers verändert und an verschiedene Anwendungsbereiche des Magnetventils angepasst werden.According to the in 2 illustrated first embodiment is characterized by the rounded shape of the valve body 22 a beam splitting of the exiting in the axial main flow direction fluid flow path 25 when hitting the valve body wall 22.1 prevents, thereby forming a largely undisturbed vortex structure of the fluid flow path 25 can be enabled and "harmful" pressure entries in the upper part of the flow space 24 and resulting forces on the Schließkör by 26 can be reduced. Thus, the flow behavior within the flow space 24 Modified by small geometry modifications of the valve body and adapted to different applications of the solenoid valve.

Gemäß dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel kann durch Vorgabe und Abstimmung von geometrischen Parametern 40, 41, 42, 43 des Ventilsitzes 32.3 die mindestens eine strömungsmechanische Einflussgröße eines Fluidströmungsverlaufs 35 in dem zwischen dem Ventilkörper 32 und dem beweglichen Anker 30 angeordneten Strömungsraum 34 weiter positiv beeinflusst werden, so dass der Fluiddurchfluss bei kleinen Druckdifferenzwerten, vorzugsweise im Bereich von ca. 80 bis 100 bar, und bei kleinen Durchflusswerten, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 5 cm³/s, über kleine Hübe des Schließkörpers 26 bzw. 36, vorzugsweise im Bereich von ca. 0 bis 50 μm, unter Beibehaltung der Magnetkraftneutralität stetig eingestellt werden kann. Der Gesamtdruckdifferenzbereich des Magnetventils liegt beispielsweise im Bereich von ca. 0 bis 200 bar und der stetig einstellbare Gesamthub des Magnetventils beträgt beispielsweise 0 bis 350 μm. Die vorgebbaren Ventilsitzparameter umfassen beispielsweise einen Durchmesser 40 des Schließkörperschaftes 36.1 und/oder einen Durchmesser 41 der Zuflussbohrung 32.4 und/oder einen Ventilsitzwinkel 42 und/oder einen Radius 43 des Schließkörperdichtkugelabschnitts 36.2 und können in Abhängigkeit des Anwendungsbereichs des Magnetventils aufeinander abgestimmt werden.According to the in 3 illustrated second embodiment can by specifying and tuning of geometric parameters 40 . 41 . 42 . 43 of the valve seat 32.3 the at least one fluid-mechanical influencing variable of a fluid flow profile 35 in between the valve body 32 and the movable anchor 30 arranged flow space 34 be further positively influenced, so that the fluid flow at small pressure difference values, preferably in the range of about 80 to 100 bar, and at low flow rates, preferably in the range of 4 to 5 cm ³ / s, over small strokes of the closing body 26 respectively. 36 , preferably in the range of about 0 to 50 microns, while maintaining the magnetic force neutrality can be set steadily. The total pressure difference range of the solenoid valve is for example in the range of about 0 to 200 bar and the continuously adjustable total stroke of the solenoid valve is for example 0 to 350 microns. The predefinable valve seat parameters include, for example, a diameter 40 of the closing body shaft 36.1 and / or a diameter 41 the inflow bore 32.4 and / or a valve seat angle 42 and / or a radius 43 of the closing body sealing ball section 36.2 and can be matched to one another depending on the field of application of the solenoid valve.

Zur Beeinflussung des Fluiddurchflusses können die Strahlführung und/oder die Wirbelbildung als die mindestens eine strömungsmechanische Einflussgröße verändert werden. Die Wirbelbildung kann, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, durch die Formvorgabe des Ventilkörpers 22, 32 positiv beeinflusst werden. Durch die Vorgabe der geometrischen Parameter 40, 41, 42, 43 des Ventilsitzes 32.3 und des Schließkörpers 36 kann die Strahlführung des Fluiddurchflusses positiv beeinflusst und an den Anwendungsbereich des Magnetventils angepasst werden.To influence the fluid flow, the jet guidance and / or the vortex formation can be changed as the at least one flow-mechanical influencing variable. The vortex formation can, as with reference to above 2 is described by the shape specification of the valve body 22 . 32 positively influenced. By specifying the geometric parameters 40 . 41 . 42 . 43 of the valve seat 32.3 and the closing body 36 The beam guidance of the fluid flow can be positively influenced and adapted to the field of application of the solenoid valve.

So kann der Schaftdurchmesser 40 für alle Anwendungsbereiche mit einem gleich bleibenden Wert vorgegeben werden, vorzugsweise mit 0,9 mm, wobei der Zuflussbohrungsdurchmesser 41 im Bereich von 0,6 bis 0,7 mm vorgegeben werden kann. Der Ventilsitzwinkel 42 kann im Bereich von 89° bis 121° vorgegeben werden und der zugehörige Dichtkugelabschnittradius 43 kann größer als der halbe Schaftdurchmesser 40 im Bereich von 0,5 bis 0,72 mm vorgegeben werden, so dass eine Abrisskante am Schließkörper 36 zwischen dem Dichtkugelabschnitt 36.2 und dem Schließkörperschaft 36.1 vorhanden ist, die einen Fluidströmungsverlauf 35 mit einer radialen Hauptströmungsrichtung ermöglicht, die durch die Abstimmung des Ventilsitzwinkels 42 und des Dichtkugelabschnittradius 43 weiter beeinflusst werden kann. So bewirkt eine Vergrößerung des Ventilsitzwinkels 42 und des Dichtkugelabschnittradius 43 eine Erhöhung der Steigung des charakteristischen Verlaufs einer Fluidkraftkennlinie des Magnetventils.So can the shaft diameter 40 be predetermined for all applications with a constant value, preferably 0.9 mm, wherein the inflow bore diameter 41 in the range of 0.6 to 0.7 mm can be specified. The valve seat angle 42 can be specified in the range of 89 ° to 121 ° and the associated sealing ball section radius 43 can be larger than half the shaft diameter 40 in the range of 0.5 to 0.72 mm, so that a tear-off edge on the closing body 36 between the sealing ball section 36.2 and the closing body shaft 36.1 There is a fluid flow path 35 with a radial main flow direction, which by the vote of the valve seat angle 42 and the sealing ball section radius 43 can be further influenced. This causes an increase in the valve seat angle 42 and the sealing ball section radius 43 an increase in the slope of the characteristic curve of a fluid force characteristic of the solenoid valve.

3 zeigt beispielsweise einen Strömungsverlauf 35 innerhalb des Strömungsraums 34 bei einem Zuströmbohrungsdurchmesser im Bereich von 0,64 bis 0,7 mm, einem Schaftdurchmesser von 0,9 mm und einem Ventilsitzwinkel im Bereich von 99° bis 100° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius 43 im Bereich von 0,55 bis 0,6 mm. 3 shows, for example, a flow pattern 35 within the flow space 34 with an inlet bore diameter in the range of 0.64 to 0.7 mm, a shank diameter of 0.9 mm and a valve seat angle in the range of 99 ° to 100 ° with an associated sealing ball section radius 43 in the range of 0.55 to 0.6 mm.

Alternative nicht dargestellte vorteilhafter Strömungsverläufe innerhalb des Strömungsbereichs 24 bzw. 34 ergeben sich beispielsweise bei einem Zuströmbohrungsdurchmesser im Bereich von 0,64 bis 0,7 mm, einem Schaftdurchmesser von 0,9 mm und einem Ventilsitzwinkel 42 im Bereich von 89° bis 91° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius 43 im Bereich von 0,5 bis 0,55 mm, oder einem Ventilsitzwinkel 42 im Bereich von 109° bis 111° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius 43 im Bereich von 0,62 bis 0,66 mm, oder bei einem Ventilsitzwinkel 42 im Bereich von 119° bis 121° mit einem zugehörigen Dichtkugelabschnittradius 43 im Bereich von 0,72 bis 0,76 mm.Alternative, not shown, advantageous flow paths within the flow area 24 respectively. 34 result for example in a Zuströmbohrungsdurchmesser in the range of 0.64 to 0.7 mm, a shaft diameter of 0.9 mm and a valve seat angle 42 in the range of 89 ° to 91 ° with an associated sealing ball section radius 43 in the range of 0.5 to 0.55 mm, or a valve seat angle 42 in the range of 109 ° to 111 ° with an associated sealing ball section radius 43 in the range of 0.62 to 0.66 mm, or at a valve seat angle 42 in the range of 119 ° to 121 ° with an associated sealing ball section radius 43 in the range of 0.72 to 0.76 mm.

Die erfindungsgemäße Vorgabe und Abstimmung von geometrischen Parametern des Ventilsitzes und des Schließkörpers und/oder durch eine Formvorgabe des Ventilkörpers kann unter Berücksichtigung der jeweiligen geometrischen Verhältnisse für verschiedene Ventiltypen angewendet werden. So zeigt 2 beispielsweise ein Ventil mit waagrechten Zuströmkanälen und 3 zeigt beispielsweise ein Ventil mit schrägen Zuströmkanälen.The specification and coordination of geometric parameters of the valve seat and the closing body according to the invention and / or by a shape specification of the valve body can be applied taking into account the respective geometric conditions for different valve types. So shows 2 For example, a valve with horizontal inflow channels and 3 shows, for example, a valve with sloping inflow channels.

Das erfindungsgemäße Magnetventil kann beispielsweise als einstellbares Auslassventil für ein hydraulisches, vorzugsweise regeneratives, Bremssystem in einem Hybridfahrzeug einsetzt werden.The inventive solenoid valve can be used, for example, as an adjustable outlet valve for a hydraulic, preferably regenerative braking system in a hybrid vehicle be used.

Claims

Solenoid valve with a guide sleeve ( 3 ), a valve body ( 22 . 32 ), in which a hollow cone-shaped valve seat ( 22.3 . 32.3 ) is formed, one in the guide sleeve ( 3 ) longitudinally movably guided anchor ( 20 . 30 ), which has a closing body ( 26 . 36 ) with a shaft ( 26.1 . 36.1 ) and a sealing ball section ( 26.2 . 36.2 ) and for opening and / or closing an inflow bore ( 22.4 . 32.4 ) for adjusting a fluid flow with the valve seat ( 22.3 . 32.3 ) and a magnetic assembly ( 7 ), one with a coil winding ( 7.2 ) wound winding carrier ( 7.3 ) and one with the guide sleeve ( 3 ) connected pole core ( 2 ) and generates a magnetic force that the longitudinally movable armature ( 20 . 30 ) against the force of a return spring ( 8th ) against the pole core ( 2 ), characterized in that by specifying and tuning of geometric parameters ( 40 . 41 . 42 . 43 ) of the valve seat ( 22.3 . 32.3 ) and the closing body ( 26 . 36 ) and / or by a shape specification of the valve body ( 22 . 32 ) at least one fluid-mechanical influencing variable of a fluid flow profile ( 25 . 35 ) in one between the valve body ( 22 . 32 ) and the movable armature ( 20 . 30 ) arranged flow space ( 24 . 34 ) is influenced so that the fluid flow at small pressure difference values and flow values via small strokes of the closing body ( 26 . 36 ) is continuously adjustable while maintaining the Magnetkraftneutralität.

Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the valve body ( 22 . 32 ) is designed as a molded part, which is produced by an MIM process.

Solenoid valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the small pressure difference values are in the range of approximately 80 to 100 bar and the small flow values are in the range of approximately 4 to 5 cm ³ / s, the associated small strokes of the closing body ( 26 . 36 ) are continuously adjustable in the range of about 0 to 50 microns.

Solenoid valve according to one of Claims 1 to 3, characterized that the at least one fluid mechanical Influence a beam guide and / or includes a vortex formation of the fluid flow.

Solenoid valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a formal specification, a transition between a wall ( 22.1 . 32.1 ) and a floor ( 22.2 . 32.2 ) of the valve body is executed rounded.

Solenoid valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the predetermined geometric parameters ( 40 . 41 . 42 . 43 ) a diameter ( 40 ) of the closing body shaft ( 26.1 . 36.1 ) and / or a diameter ( 41 ) of the inflow bore ( 22.3 . 32.3 ) and / or a valve seat angle ( 42 ) and / or a radius ( 43 ) of the closing body sealing ball section ( 26.2 , 36.2 ), whereby the predefinable parameters ( 40 . 41 . 42 . 43 ) depending on the field of application of the solenoid valve ( 1 ) are compatible with each other.

Solenoid valve according to claim 6, characterized in that the shaft diameter ( 40 ) is given for all applications with a constant value, preferably 0.9 mm, wherein the inflow bore diameter ( 41 ) in the range of 0.6 to 0.7 mm can be predetermined, wherein the valve seat angle ( 42 ) in the range of 89 ° to 121 ° can be predetermined, and wherein the sealing ball section radius ( 43 ) greater than half the shaft diameter ( 40 ) can be specified in the range of 0.5 to 0.72 mm.

Solenoid valve according to claim 7, characterized in that the valve seat angle ( 42 ) in the range of 89 ° to 91 ° with an associated sealing ball section radius ( 43 ) in the range of 0.5 to 0.55 mm or in the range of 99 ° to 101 ° with an associated sealing ball section radius ( 43 ) in the range of 0.55 to 0.6 mm or in the range of 109 ° to 111 ° with an associated sealing ball portion radius ( 43 ) in the range of 0.62 to 0.66 mm or in the range of 119 ° to 121 ° with an associated sealing ball section radius ( 43 ) in the range of 0.72 to 0.76 mm.

Solenoid valve according to claim 7 or 8, characterized in that an increase in the valve seat angle ( 42 ) and the sealing ball section radius ( 43 ) a slope of the characteristic curve of a fluid force characteristic of the solenoid valve ( 1 ) elevated.

Solenoid valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that it as an adjustable outlet valve for a Hydraulic brake system can be used in a hybrid vehicle.