CN109843665B - 电磁阀和用于车辆的液压制动*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于液压制动***的电磁阀(10)，具有：磁体组件；磁极铁心(11)；与磁极铁心(11)连接的引导套筒(13)；能在引导套筒(13)中轴向移动地引导的阀衔铁(20)，该阀衔铁能通过磁体组件产生的磁力抵抗复位弹簧(16)的力或通过复位弹簧(16)的力驱动并轴向移动具有关闭元件(34)的推杆(30)；以及与引导套筒(13)连接的阀体(15)，该阀体具有阀座(15.1)，该阀座布置在至少一个第一流动开口(15.2)和至少一个第二流动开口(15.3)之间，本发明还涉及一种具有这样的电磁阀(10)的液压制动***。在此，阀衔铁(20)或推杆(30)在引导组件(40)的至少一个贯穿开口(41.1，44.1)中轴向引导，其中，在引导组件(40)和阀衔铁(20)或推杆(30)之间形成有机械锁定装置(18)，该机械锁定装置在无流关闭位置中释放阀衔铁(20)或推杆(30)，使得复位弹簧(16)驱动阀衔铁(20)并使得关闭元件(34)为了执行密封功能而密封地挤压在阀座(15.1)中，并使得阀衔铁(20)或者推杆(30)在无流的开启位置中抵抗复位弹簧(16)的力这样地固定在轴向锁定位置中，即关闭元件(34)从阀座(15.1)上抬起，其中，阀衔铁(20)包括具有加载压力的第一面的主级衔铁(22)和具有加载压力的较小的第二面的前级衔铁(21)，该前级衔铁能轴向移动地支承在主级衔铁(22)中并通过前级关闭元件(27)与前级座(33)共同作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于液压制动***的电磁阀。本发明的主题还有用于车辆的液压制动***，该液压制动***具有这样的电磁阀。
背景技术
现有技术公开了一种用于车辆的液压制动***，其具有主制动缸、液压单元和多个车轮制动器，该液压制动***包括各种安全***，例如防抱死制动***(ABS)、电子稳定程序(ESP)等，以及各种安全功能，例如防抱死功能、牵引力控制(ASR)等。通过液压单元可以执行防抱死制动***(ABS)或牵引力控制***(ASR***)或电子稳定程序***(ESP***)中的控制和/或调节操作，以用于相应车轮制动器中的压力建立或减压。为了执行控制和/或调节操作，液压单元包括电磁阀，由于反作用力“磁力”，“弹簧力”和“液压力”，电磁阀通常保持在明确的位置。因此，存在“无流开启”和“无流关闭”的阀类型。这些电磁阀分别包括磁体组件和阀芯，阀芯包括：磁极铁心；与磁极铁心连接的引导套筒；能在引导套筒内抵抗复位弹簧的力在关闭位置和开启位置之间轴向移动地引导的衔铁，该衔铁具有推杆和关闭元件；以及与引导套筒连接的阀套，该阀套带有阀座。通过对磁体组件的供电，产生磁力，该磁力使衔铁与推杆和关闭元件一起在无流开启的电磁阀中从开启位置移动到关闭位置，直到关闭元件与相应的阀座相遇并密封它。在无流状态下，复位弹簧移动具有推杆和关闭元件的衔铁，并且关闭元件从阀座上抬起并将其释放。在未通电关闭的电磁阀的情况中，带有推杆和关闭元件的衔铁通过磁体组件的通电而从关闭位置移动到开启位置，并且关闭元件从阀座抬起并将其释放。如果关闭电源，则复位弹簧使衔铁与关闭元件一起朝阀座的方向移动，直到关闭元件与阀座相遇并密封它。这种通电伴随着能量消耗，这是不希望的。此外，如果仅通过有源电流供应来实现功能，则功能可靠性或功能可用性未达到期望的程度。
在专利申请DE 10 2007 051 557 A1中，例如，描述了一种用于滑动控制的液压车辆制动设备的无流关闭电磁阀。电磁阀包括：也称为阀芯的液压部件，其部分地布置在阀块的阶梯孔中；以及电气部件，其基本上由磁体组件构成，该磁体组件***到从阀块突出的阀芯的部分上。磁体组件包括具有电绕组的线圈体，引导磁通量的线圈罩壳和引导磁通量的环形盘。液压部件具有引导套筒，该引导套筒在其面向电气部件的端部处利用压入的和流体密封地焊接的磁极铁心封闭。在引导套筒中容纳有可纵向移动的衔铁，该衔铁利用复位弹簧支承在磁极铁心上。衔铁在背离磁极铁心的一侧具有布置在凹部中的球形关闭体。在背离磁极铁心的端部处，将具有圆柱形护套和底部的罐形阀套压入到引导套筒中。阀套在底部上具有通道和具有空心锥形的阀座，该阀座与关闭体形成座阀。利用座阀，阀套底部的通道与阀套的护罩中的至少一个通道之间的流体连接设计成可切换的。此外，径向过滤器布置在阀套的护套的外侧，以便从流体流中过滤污垢颗粒。引导套筒可以通过阀块的阶梯孔中的紧固衬套填塞。
从EP 0 073 886 B1中已知一种液压控制装置，该液压控制装置具有可在多个切换位置中轴向移动并且通过复位弹簧自动返回其切换位置之一中的控制滑阀，该控制滑阀在该切换位置之外可以通过接合到锁定位置中的弹簧加载的锁定件来固定，该锁定件进一步通过作为活塞在壳体孔中引导的并且通过相邻的环形腔加载压力液体的部分液压地制动。环形腔通过先导阀与通向用户的泵压力管线连接，该泵压力管线在用户关闭时可以卸载压力。在此，锁定件的液压调节路径与其抵抗弹簧力的可能的调节路径相比是受限的并且用于啮合或后啮合锁定件的调节滑阀上的锁定位置的径向尺寸确定为，使得锁扣在为此设置的锁定位置的液压释放能够不依赖于抵抗弹簧力的可能的调节路径。
发明内容
用于液压制动***的电磁阀具有的优点是，在具有无流的第一运行状态的电磁阀中可以转换成另外的无流的第二运行状态。这意味着本发明的设计方案提供了一种双稳态电磁阀，其可以通过施加切换信号在两个运行状态之间切换，其中，电磁阀到下一个切换信号为止都持续保持在相应的运行状态中。在此，第一运行状态可以对应于电磁阀的关闭位置并且第二运行状态可以对应于电磁阀的开启位置。在两个运行状态之间的变化例如可以通过磁体组件的主动调节机构的短通电或通过向磁体组件施加切换信号或电流脉冲来执行。与具有两个运行状态的传统的电磁阀相比，通过这种短通电以有利的方式降低了能量消耗，其仅具有无流的第一运行状态并且必须通电以在第二运行状态的持续时间内实施通电的第二运行状态。另外，与本发明的实施例相反，如果仅能通过有源通电实现功能，则功能可靠性或功能可用性不会达到期望的程度。
由于在阀门打开时的流量必须很大，以至于液压制动***的通常ESP功能和/或ABS功能和/或ASR功能不受阻碍，这导致阀座的密封直径相对较大，也就是导致大的压力加载面。因此，需要大的磁力来开启处于压力下的双稳态电磁阀。有利地，通过引入具有浸入阶跃效应的两件式阀衔铁显着降低了开启处于压力下的电磁阀所需的力，并且可用磁力显着增加。锁定在车轮制动器中的压力起到关闭的作用，这意味着压力将关闭元件压入阀座中。由于该***，对双稳态电磁阀的密封性提出了很高的要求，可以在关闭元件上设置附加的密封元件，该密封元件例如设计为O形环密封件。
本发明的实施例提供一种用于液压制动***的电磁阀，具有：磁体组件；磁极铁心；与磁极铁心连接的引导套筒；在引导套筒内部能轴向移动地引导的阀衔铁，该阀衔铁能够由磁力组件产生的磁力克服复位弹簧的力或通过复位弹簧的力驱动并且轴向移动具有关闭元件的推杆；以及与引导套筒连接的阀体，该阀体具有阀座，该阀座布置在至少第一流动开口和至少一个第二流动开口之间。在此，阀衔铁或推杆在引导组件的至少一个贯穿开口中轴向引导，其中，在引导组件和阀衔铁或推杆之间形成有机械锁定装置，其在无流关闭位置中释放阀衔铁或推杆，使得复位弹簧驱动阀衔铁并使得关闭元件为了执行密封功能而密封地挤压在阀座中，并使得阀衔铁或推杆在无流开启位置中抵抗复位弹簧的力这样地固定在轴向锁定位置中，即关闭元件从阀座上抬起。此外，阀衔铁包括具有加载压力的第一面的主级衔铁和具有加载压力的较小的第二面的前级衔铁，该前级衔铁能轴向移动地支承在主级衔铁中并且通过前级关闭元件与前级座共同作用。在无流关闭位置中，在至少一个第一流动开口和至少一个第二流动开口之间的流体流动被中断，并且在无流开启位置中，允许在至少一个第一流动开口和至少一个第二流动开口之间的流体流动。
根据本发明的电磁阀的设计方案有利地在关闭位置具有非常低的泄漏并且在开启位置具有低能量消耗。
用于车辆的液压制动***具有以下优点：在具有ESP功能的大多数现有液压单元上几乎不需要额外的努力就可以实现附加功能，其电动液压地将当前的制动压力锁定在相应车轮制动器中并能以较低地能量需求保持较长时间。这意味着。现有的压力供应、从液压单元到车轮制动器的管道以及传感器和通信信号不仅用于ESP功能和/或ABS功能和/或ASR功能，还用于在车轮制动器中的电液压力保持功能。由此能够以有利的方式以积极的效果节省成本、安装空间、重量和布线，从而具有降低制动***的复杂性。
特别有利的是，阀体可以具有容纳区域，该容纳区域可以至少部分地容纳引导组件。在此，引导组件能旋转移动地或旋转固定地支承在阀体的容纳区域中。优选地，机械锁定装置可以设计为旋转凸轮机构，其使用周向力分量来改变阀衔铁或具有关闭元件的推杆与引导组件之间的旋转位置，并使阀衔铁和具有关闭元件的推杆轴向引动进入锁定位置并再次从锁定位置中移动出来，使得阀衔铁或具有关闭元件的推杆通过向磁体组件施加切换信号或电流脉冲简单地在两个无流位置之间切换。从无流关闭位置开始，阀衔铁或具有关闭元件的推杆通过时间切换信号从无流开启位置改变到无流关闭位置。当施加随后的切换信号时，阀衔铁或具有关闭元件的推杆从无流开启位置返回到无流关闭位置。取决于要克服的摩擦，引导组件可在阀衔铁或推杆的轴向移动期间相对于阀衔铁或推杆旋转和/或阀衔铁或推杆可相对于设置的引导组件旋转。为了有针对性地仅允许组件的移动，引导组件能够旋转固定地固定在阀体中，或者阀衔铁可以通过与引导套筒或磁极铁心的形状配合来防止扭转，或者推杆可以通过与阀衔铁的形状配合来防止扭转。
在电磁阀的一个有利的设计方案中，复位弹簧作用在前级衔铁和磁极铁心之间。可选地，主级弹簧可以使主级衔铁在磁极铁心的方向中移动，该主机弹簧的弹簧力小于复位弹簧的弹簧力。当前级衔铁已经打开并进而建立压力平衡时，主级弹簧抬高主级衔铁。因此，可以减小到磁极铁心的气隙，从而减小磁力需求。
在电磁阀的另一有利的设计方案中，推杆的基体可具有贯穿开口，该贯穿开口将基体的两个端部彼此流体连接。在此，在面向磁极铁心的端部上布置有前级座以及在面向阀座的端部上布置有关闭元件。为了在开启位置实现尽可能多的流量，阀座具有比前级座大得多的第一密封直径。特别是当使用附加的弹性密封件来实现关闭体上的良好密封时。上面描述的在车轮制动器中锁定的压力在主电级密度直径上在电磁阀中无处不在。在***主级衔铁中的推杆的上端部处的前级座通过推杆中的贯穿开口连接到无液压侧，该贯穿开口例如设计为通道或孔。由于该贯穿开口仅用于在打开前级时释放压力并且不需要大的流体流动，因此可以使前级座的第二密封直径设计得显著更小。例如压入到前级衔铁中的球可用作为前级关闭元件。虽然这里提出的前级的***带来了额外的泄漏点，但是相对短的密封线不易泄漏。为了优化密封性并考虑推杆上的不同负载和功能，推杆可以制造为双组分注塑部件。这里，推杆的主体在下端不处在关闭体的区域中出于接收较大的轴向力的原因例如由碳纤维填充的PEEK塑料制成，并且上端部处在前级座的区域中由未增强的、具有更大弹性的PEEK塑料制成。可替换地，可以通过粉末注射成型(PIM)或陶瓷注射成型(CIM)或金属注射成型(MIM)等，或通过3D打印来制造推杆。此外，推杆可以在其尖端处制成一体，作为阀座的关闭元件。替代地，推杆可以设计成多个部件的，并且例如具有附加的密封元件，例如O形环密封件，其布置在关闭元件的区域中并且改善了在关闭位置中的密封效果。推杆例如可以压入阀衔铁主体中的相应容纳部中。
在电磁阀的另一有利的设计方案中，可在前级衔铁和主级衔铁之间形成压力平衡槽。该压力平衡槽可以仅***主级衔铁中或仅***前级衔铁中或者***主级衔铁和前级衔铁中。当仅前级座打开时，压力平衡槽允许阀座之前和之后的液压之间的压力平衡。在前级衔铁引入到主衔铁中的区域被设计得成这样高，使得前级衔铁及时在最大相对引动时也在主级衔铁的相关凹部内引导。这意味着，前级衔铁独立于衔铁行程地在主级衔铁的凹部中引导。由此，能够以有利的方式增加磁力。另外，前级衔铁可以与主级衔铁固件磁性隔离，例如通过涂层或附加组件。
在电磁阀的另一有利的设计方案中，引导组件可包括：控制笼，该控制笼具有第一贯穿开口和第一引导几何结构；以及控制环，该控制环具有第二贯穿开口和第二引导几何结构。例如，控制笼和控制环分别设计为单个部件。这些单个部件可以例如在注塑过程中制成为塑料部件。可替换地，塑料部件可以通过粉末注射成型(PIM)或陶瓷注射成型(CIM)或金属注射成型(MIM)等，或通过3D打印来制造。另外，控制环可以在冲压弯曲过程中制成为金属板件。由于引导组件作为塑料部件的多部件设计，复杂的引导几何形状可以容易且廉价地批量零件制造，然后组合在一起。控制笼和控制环能够旋转固定地彼此连接，其中控制环***到控制笼中并且至少一个在控制环上形成的定位凸起能够接合到相应地形成在控制笼上的定位凹部中。可替换地，引导组件与控制笼和控制环可以一体地设计为例如双组分塑料注塑件。此外，阀衔铁或推杆可以在所述引导组件的至少一个贯穿开口中引导的区段上具有第三引导几何形状，所述第三引导几何形状在阀衔铁在磁极铁心的方向上的轴向移动时与控制笼的第一引导几何形状共同作用并且在阀衔铁在阀座的方向上的轴向移动时与控制环的第二引导几何结构共同作用，并产生阀衔铁或推杆和/或引导组件围绕共同的纵向轴线的旋转运动。
由于阀的导磁性的要求，衔铁由导磁材料例如在冷冲击方法中或通过切削加工制成。磁极铁心也由导磁材料制成。
附图说明
附图中示出了本发明的实施例，并且在以下描述中更详细地解释了本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或类似功能的组件。
图1示出了根据本发明的电磁阀的实施例处于其无流关闭位置的示意性透视截面图。
图2示出了图1的电磁阀的细节的示意性截面图。
图3示出了处于通电状态且具有打开的前级座的图1的电磁阀的示意性透视截面图。
图4示出了处于通电状态且具有打开的阀座的图1的电磁阀的示意性透视截面图。
图5示出了根据图1的根据本发明的电磁阀在其无流开启位置的示意性透视截面图。
图6示出了根据本发明的电磁阀的另一实施例处于其无流关闭位置的示意性透视截面图。
图7示出了根据本发明的用于车辆的液压制动***的实施例的示意性液压回路图。
具体实施方式
从图1至图6中可以看出，根据本发明的用于液压制动***1的电磁阀10，10A的所示实施例均包括：磁体组件(未详细示出)，磁极铁心11；连接到磁极铁心11的引导套筒13；在引导套筒13内能轴向移动地引导的阀衔铁20，20A，该阀衔铁由磁体组件产生的磁力克服复位弹簧16的力或通过复位弹簧16的力驱动并轴向移动具有关闭元件34的推杆30；以及与引导套筒13连接的阀体15，该阀体具有阀座15.1，该阀座布置在至少一个第一流动开口15.2和至少一个第二流动开口15.3之间。在此，阀衔铁20，20A或推杆30在引导组件40的至少一个贯穿开口41.1，44.1中被轴向引导。在引导组件40与阀衔铁20，20A或推杆30之间形成由机械锁定装置18，其在无流关闭位置中释放阀衔铁20，20A或推杆30，使得复位弹簧16驱动阀衔铁20，20A并且使得关闭元件为了执行密封功能而密封地挤压到阀座15.1中，并且阀衔铁20，20A或推杆30在无流开启位置中抵抗复位弹簧16的力这样地固定在轴向锁定位置中，即关闭元件34从阀座15.1上抬起。此外，阀衔铁20，20A包括具有加载压力的第一面的主级衔铁22，22A和具有加载压力的较小的第二面的前级衔铁21，该前级衔铁能轴向移动地支承在主级衔铁22，22A中并且通过前级关闭元件27与前级座33共同作用。由此获得了双稳态电磁阀10，10A，其可以通过施加切换信号在两个位置之间切换，其中电磁阀10，10A持续地保持在相应的运行状态中，直到下一个切换信号。
这种双稳态电磁阀10，10A例如可以用在车辆的液压制动***1中。
从图7中可以看出，根据本发明的用于车辆的液压制动***1的所示实施例可以实施不同的安全功能，其包括主制动缸5，液压单元9和多个车轮制动器RR，FL，FR，RL。液压单元9包括至少两个制动回路BC1，BC2，用于在车轮制动器RR，FL，FR，RL中调制制动压力。在此，至少两个制动回路BC1，BC2分别具有一个双稳态电磁阀10，10A，其具有无流关闭位置和无流开启位置，并且可在两个位置之间切换，其中双稳态电磁阀10，10A处于无流开启位置中释放在至少一个相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL中的制动压力调制并且在无流关闭位置中锁定在至少一个相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL中的当前制动压力。
如从图7中还可以看出，液压制动***1的所示实施例包括两个制动回路BC1，BC2，二者分别对应于四个车轮制动器RR，FL，FR，RL中的两个。因此，例如布置右侧的车辆前轴上的第一车轮制动器FR和例如布置在左侧的车辆后轴上的第二车轮制动器RL被分配给第一制动回路BC1。例如布置在右侧的车辆后轴上的第三车轮制动器RR和例如布置在左侧的车辆前轴上的第四车轮制动器FL被分配给第二制动回路BC2，并且。每个车轮制动器RR，FL，FR，RL都分配有一个入口阀EV11，EV21，EV12，EV22和一个出口阀AV11，AV21，AV12，AV22，其中通过入口阀EV11，EV21，EV12，EV22能够分别在相应的车轮制动器RR，FL，FR，RL中构建压力，并且其中通过出口阀AV11，AV21，AV12，AV22能够分别在相应的车轮制动器RR，FL，FR，RL中降低压力。为了在相应的车轮制动器RR，FL，FR，RL中构建压力，相应的进气阀EV11，EV12，EV21，EV22打开并且相应的排气阀AV11，AV12，AV21，AV22关闭。对于相应的车轮制动器RR，FL，FR，RL中的减小压力，相应的入口阀EV11，EV21，EV12，EV22关闭，并且相应的出口阀AV11，AV21，AV12，AV22打开。
如图7所示，第一车轮制动器FR分配有第一入口阀EV11和第一出口阀AVll，第二车轮制动器RL分配有第二入口阀EV21和第二出口阀AV21，第三车轮制动器RR分配有第三入口阀EV12和第三出口阀AV12以及第四车轮制动器FL分配有第四入口阀EV22和第四出口阀AV22。入口阀EV11，EV21，EV12，EV22和出口阀AV11，AV21，AV12，AV22可用于执行控制和/或调节操作以实现ABS功能。
此外，第一制动回路BC1具有第一吸入阀HSV1、第一***压力调节阀USV1、具有第一止回阀RSV1的第一补偿容器A1、和第一流体泵PE1。第二制动回路BC2具有第二吸入阀HSV2、第二***压力调节阀USV2、具有第二止回阀RSV2的第二补偿容器A2、和第二流体泵PE2，其中，第一和第二流体泵PE1，PE2由共用电动机M驱动。此外，为了确定当前***压力或制动压力，液压单元9包括传感器单元9.1。液压单元9为了实现ASR功能和/或ESP功能在第一制动回路BC1中使用第一***压力调节阀USV1，第一吸入阀HSV1和第一流体泵PE1，并且在第二制动回路BC2中使用第二***压力调节阀USV2，第二吸入阀HSV2和第二流体泵PE2。如从图7中进一步可见的那样，每个制动回路BC1，BC2都与主制动缸5连接，该主制动缸可以通过制动踏板3致动。另外，流体容器7连接到主制动缸5。吸入阀HSV1，HSV2允许干预制动***，而无需驾驶员的意愿。为此目的，通过吸入阀HSV1，HSV2打开了用于相应的流体泵PE1，PE2到主制动缸5的相应的吸入路径，使得它们能够代替驾驶员提供用于调节所需的压力。***压力调节阀USV1，USV2布置在主制动缸5和至少一个相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL之间，并且在相关的制动回路BCl，BC2中设定***压力或制动压力。从图7中可以进一步看出，第一***压力调节阀USV1调节第一制动回路BCl中的***压力或制动压力，第二***压力调节阀USV2设定第二制动回路BC2中的***压力或制动压力。
从图7中还可以看出，双稳态电磁阀10，10A可以在不同的位置P1，P2，P3，P4，P5处接入到相应的制动回路BCl，BC2中。在所示实施例中，各个位置P1，P2，P3，P4，P5分别在第二制动回路BC2中示出。从图7中还可以看出，双稳态电磁阀10，10A分别在相应的***压力调节阀USV1，USV2和入口阀EV11，EV12，EV21，EV22之间的、在相应的流体泵PE1，PE2的出口通道前面的第一位置P1处接入到相应的制动回路BCl，BC2中。可替换地，双稳态电磁阀10，10A可以分别在主制动缸5和相应的***压力调节阀USV1，USV2之间的、直接在相应的***压力调节阀USV1，USV2的前面的第二位置P2处接入到制动回路BCl，BC2中。作为另一替代布置，双稳态电磁阀10，10A可分别在相应的***压力调节阀USV1，USV2和入口阀EV11，EV12，EV21，EV22之间的、在流体泵PE1，PE2的出口通道之后的第三位置P3处接入到相应的制动回路BCl，BC2中。此外，在另一个可选择的布置中，双稳态电磁阀10，10A可以分别在主制动缸5和相应的***压力调节阀USV1，USV2之间的、在主制动缸5之后的公共流体分支中的第四位置P4处接入到相应制动回路BCl，BC2中。另外，双稳态电磁阀10，10A可以分别在相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL前面的第五位置P5处接入到相应的制动回路BC1，BC2中。
如从图7中进一步可见，在液压制动***1的所示实施例中，采用车载电气***形式的电能存储器，用于使在至少一个相关联的车轮制动器RR，FL，FR，RL在双稳态电磁阀10，10A的无流关闭位置中锁定的制动压力通过流体泵PE1，PE2后续补充制动流体而保持恒定。由于仅需要用于阀门切换和短暂后续补充功能的电能，因此制动压力维持功能只需要很少的额外电能。可替换地，在未示出的实施例中可以使用液压存储装置，从而通过添加制动流体将在至少一个相关联的车轮制动器RR，FL，FR，RL在双稳态电磁阀10，10A的无流关闭位置中锁定的制动压力保持恒定。
由于仅需要阀门切换的电能，但后续补充几乎不需要电能，因此通过液压存储装置可以给出用于制动压力维持功能的甚至更少的电能需求。
通过所描述的措施能够以有利的方式对任何内部泄露和例如由于温度波动而引起的体积膨胀进行补偿。另外，可以组合所描述的措施。也就是说，液压存储装置可以与蓄电装置组合，以使得在双稳态电磁阀10，10A的无流关闭位置中在至少要一个相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL中保持的压力通过后续补充制动流体来恒定保持较长的时间。
如从图1至图6中进一步可见的那样，阀体15具有容纳区域19，该容纳区域至少部分地容纳引导组件40。引导组件可以旋转移动地或旋转固定地安装在阀体15的容纳区域19中。此外，机械锁定装置18在所示实施例中设计为旋转凸轮机构，该旋转凸轮机构使用周边力分量来改变具有关闭元件34的阀衔铁20和引导组件40之间的旋转为止以及将阀衔铁20，20A或具有关闭元件34的推杆30轴向移动到锁定位置中并将其再次从该锁定位置中移动出来，从而使得阀衔铁20，20A或具有关闭元件34的推杆30可以通过在磁体组件上施加切换信号而在两个无流位置之间切换。引导组件40在所示实施例中能旋转移动地安装在阀体15的容纳区域19的底切15.4中并且放置在支撑部17上。此外，阀衔铁20，20A在所示实施例中抗扭地在引导套筒13的内壁上引导。
在所示的实施例中，引导组件40包括控制笼41和控制环44，控制笼具有第一贯穿开口41.1和第一引导几何结构42，控制环具有第二贯穿开口44.1和第二引导几何结构45。控制笼41和控制环44在所示实施例分别设计成塑料部件并且彼此旋转固定地连接。在此，控制环44***到控制笼41中并且形成在控制环44上的定位凸起接合在相应地形成在控制笼41上的定位凹部中。另外，控制环44在一未示出的替换实施例中设计成冲压弯曲金属板部件。可替换地，引导组件40能够与控制笼41和控制环44一起作为双组分塑料注塑件一体地形成。
阀衔铁20，20A的前级衔铁21和主级衔铁22，22A在所示实施例中均设计为具有两个不同外径的阶梯式圆柱体。在此，在引导组件40的至少一个贯穿开口41.1，44.1中引导的主级衔铁22，22A的部段具有第三引导几何结构28，其在阀衔铁20，20A在磁极铁心11的方向上轴向运动时与控制笼40的第一引导几何结构42共同作用并且在阀衔铁20，20A在阀座15.1的方向上的轴向运动时与控制环44的第二引导几何结构45共同作用并且产生引导组件40围绕共同的纵向轴线的旋转运动。主级衔铁22，22A通过基体22在引导组件40的外部布置的部段在引导套筒13的内壁上旋转固定地引导。在未示出的替代实施例中，第三引导几何结构28在阀衔铁20，20A在磁极铁心11的方向上的轴向运动时与控制笼40的第一引导几何结构42共同作用并且在阀衔铁20，20A在阀座15.1的方向上的轴向运动时与控制环44的第二引导几何结构45共同作用并且产生阀衔铁20，20A或推杆30围绕共同的纵向轴线的旋转运动，而引导组件40旋转固定地安装在阀体15中。
第一引导几何结构42和第二引导几何结构例如可以形成为周向滑动引导件，其中设计为突出且倒圆的定位元件28.1的第三引导几何轮廓28能够在该周向开槽引导件中在锁定位置和释放位置之间移动。替代地，定位元件28.1可以设计成具有角形的，优选地具有三角形的横截面。定位元件28.1被压入主级衔铁22，22A的径向孔中。此外，定位元件28.1能够以主级衔铁22，22A一同形成，从而可以放弃压入过程。定位元件28.1可以通过布置在控制笼41中的***凹部引入到引导组件40的内部并且与滑动引导件配合。
如从图1至图6中进一步可见，主级衔铁22，22A在其面向阀座的端部处具有推杆容纳部25，推杆30的基体32的面向磁极铁心11的端部旋转固定地压入到该推杆容纳部中。在基体32的另一端部处形成有关闭元件34，其形成推杆30的尖端并与阀座15.1共同作用以实现密封功能。推杆30的基体32具有贯穿开口36，该贯穿开口例如设计为通道或孔并且流体连接基体32的两个端部。在此，前级座33布置推杆30面向磁极铁心11的端部上。特别是从图2中可以看出，阀座15.1的第一密封直径D1大于前级座33的第二密封直径D2。在所示实施例中，推杆30设计为塑料注塑件。替代地，推杆30能够以PIM，CIM或MIM工艺制成或制造成3D打印部件。此外，在关闭元件34上可以设置密封元件，该密封元件改善了阀座15.1中的密封效果。密封元件可以优选地设计为O形环密封件。另外，推杆30可以设计为双组分塑料注塑件，其中前级座33的区域由具有更大弹性的材料制成。
如从图1至图6中进一步可见，主级衔铁22，22A在其朝向磁极铁心11的端部处具有阶梯形凹部24，阶梯形状的前级衔铁21能轴向移动地接合到在该凹部中。在面向前级座33的端部上，前级关闭元件27形成在前级衔铁21上，前级衔铁与前级座33共同作用，以执行密封功能。在所示实施例中，前级关闭元件27设计为球，其被压入前级衔铁21的相应开口中。前驱衔铁21在其面向磁极铁心11的端部处具有弹簧容纳部26，弹簧容纳部26至少部分地容纳复位弹簧16。复位弹簧16作用在前级衔铁21和磁极铁心11之间，并且一端支撑在磁极铁心11面向阀衔铁20，20A的极面上并且另一端支撑在弹簧容纳部26的支撑部上。在未示出的替代实施例中，弹簧容纳部26也可以安装在磁极铁心11中，使得复位弹簧16支撑在前级衔铁21面对磁极铁心11的端面上和弹簧容纳部26中。在磁极铁心11的极面和阀衔铁20，20A的极面之间形成的气隙12预先确定了最大可能的衔铁行程。
从图1至图6中还可以看出，在前级衔铁21和主级衔铁22，22A之间形成压力平衡槽23，其在所示的实施例中被引入到前级衔铁21中。替代地，压力平衡槽23可以引入到主级衔铁22，22A中或前级衔铁21和主级衔铁22，22A两者中。
接下来描述具有关闭元件34的阀衔铁20从图1所示的无流关闭位置开始到图1所示的无流开启位置的运动走向。
图1示出了电磁阀10的无流关闭位置。预先装载在磁极铁心11和前级衔铁21之间的复位弹簧16将前级的前级关闭元件27压入到前级座33中，并将主级的关闭元件34推入阀座15.1中。在关闭的瞬间在电磁阀10中以及在相关的车轮制动器RR，FL，FR，RL中占主导地位的压力水平被保持。阀座33，15.1下方的压力可朝向储液器减小。为了开启，电磁阀10的未示出的磁体组件被通电。作用在前级衔铁21上的阀座关闭力基本上小于作用在主级衔铁22上的阀座关闭力，因为前级密封座33的加载压力的面明显小于阀座15.1的加载压力的面。因此，磁力首先关闭磁极铁心11和铁磁性前级衔铁21之间的气隙12。从图3中可以看出，前级座33现在是打开的，并且通过压力补偿槽23在阀座15.1之前和之后的液压之间产生压力平衡。选择前级衔铁21的上端处的圆柱形区域的尺寸，使得即使在主级衔铁22和前级衔铁21之间具有最大的相对运动，它也位于主级衔铁22的相关凹部24内。这导致磁力的增加。将前级衔铁21的细长圆柱形部分与主级衔铁22磁性隔离可能是有用的，例如通过涂层或附加部件。
图4还示出了电磁阀10的通电状态。在压力均衡之后，铁磁部件磁极铁心11和主级衔铁22之间的气隙12闭合。阀衔铁20现在具有其最大轴向行程。在磁极铁心11的方向上的轴向运动期间，主级衔铁22使引导组件40经由控制笼41的第三引导几何结构28和第一引导几何结构42旋转预定角度。
在图5中，示出了电磁阀10的无流开启位置。复位弹簧16将前级衔铁固件21压入其主级衔铁22中的座中。主级衔铁22通过用于双稳态地保持锁定装置18的控制机构占据其用于无流开启位置的锁定位置。这意味着，在阀座15.1的方向上轴向移动期间，主级衔铁22使引导组件40经由控制环44的第三引导几何结构28和第二引导几何结构46以预定角度旋转到锁定位置中。在锁定位置中，主级衔铁22通过引导组件40轴向支撑，并且关闭元件34释放阀座。从该无流开启位置出发，在下一个切换过程时，在通电的瞬间，主级衔铁22和前级衔铁21共同向着磁极铁心支撑部移动，因为电磁阀10是压力平衡的并且没有液压闭合力。在此，重复所述原理，从而使得引导组件40受控地通过用于双稳态行为的控制机构在主级衔铁22的每次轴向引动时以预定的角度旋转，从而调节图1所示的无流关闭位置。
在图6中示出了电磁阀10A的替代实施例。如从图6中进一步可见，与电磁阀10不同，所示的电磁阀10A具有主级弹簧29，其使主级衔铁22A在磁极铁心11的方向上移动。这里，主级弹簧29的弹簧力小于复位弹簧16的弹簧力。此处在主级衔铁22A下另外使用的主级弹簧29抵消复位弹簧16。当前级衔铁21已经打开并且因此建立了压力均衡时，主级衔铁22A使主级衔铁22A升高到图3所示的通电状态。结果，减小了主级衔铁22A和磁极铁心11之间的气隙12以及磁功率要求。
在上述解决方案中，引导组件40和阀衔铁20，20A或两者都可以无故障地旋转，这取决于要克服较少摩擦的位置。为了能够针对性地仅允许组件的移动，引导组件40或者替代旋转移动而牢固地固定在阀体15中，或者设置有用于阀衔铁20，20A的扭转保护。这种扭转保护可以例如通过阀衔铁20，20A与引导套筒13或与磁极铁心11的形状配合实现。
Claims (24)
1.一种用于液压制动***(1)的电磁阀(10，10A)，具有：磁体组件；磁极铁心(11)；与所述磁极铁心(11)连接的引导套筒(13)；能在所述引导套筒(13)内部轴向移动地引导的阀衔铁(20，20A)，所述阀衔铁能够由所述磁体组件产生的磁力克服复位弹簧(16)的力或通过所述复位弹簧(16)的力驱动并且轴向移动具有关闭元件(34)的推杆(30)；以及与所述引导套筒(13)连接的阀体(15)，所述阀体具有阀座(15.1)，所述阀座布置在至少一个第一流动开口(15.2)和至少一个第二流动开口(15.3)之间，其特征在于，所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)在引导组件(40)的至少一个贯穿开口(41.1，44.1)中轴向引导，其中，在所述引导组件(40)和所述阀衔铁(20)或所述推杆(30)之间形成有机械锁定装置(18)，所述机械锁定装置在无流关闭位置中释放所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)，使得所述复位弹簧(16)驱动所述阀衔铁(20，20A)并使得所述关闭元件(34)密封地挤压到所述阀座(15.1)中以执行密封功能，并使得所述阀衔铁(20，20A)或者所述推杆(30)在无流开启位置中抵抗所述复位弹簧(16)的力这样地固定在轴向锁定位置中，以使得所述关闭元件(34)从所述阀座(15.1)上抬起，其中，所述阀衔铁(20，20A)包括具有加载压力的第一面的主级衔铁(22，22A)和具有加载压力的较小的第二面的前级衔铁(21)，所述前级衔铁能轴向移动地支承在所述主级衔铁(22，22A)中并通过前级关闭元件(27)与前级座(33)共同作用。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述阀体(15)具有容纳区域(19)，所述容纳区域至少部分地容纳所述引导组件(40)，其中，所述引导组件(40)能旋转移动地或旋转固定地支承在所述阀体(15)的所述容纳区域(19)中。
3.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述机械锁定装置(18)设计为旋转凸轮机构，所述旋转凸轮机构使用周向力分量来改变所述阀衔铁(20，20A)或具有所述关闭元件(34)的所述推杆(30)与所述引导组件(40)之间的旋转位置，并使得所述阀衔铁(20，20A)或具有所述关闭元件(34)的所述推杆(30)轴向移动进入锁定位置并再次从所述锁定位置中移动出来，使所述阀衔铁(20，20A)或具有关闭元件(34)的所述推杆(30)通过向所述磁体组件施加切换信号在两个无流位置之间切换。
4.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述复位弹簧(16)作用在前级衔铁(21)和所述磁极铁心(11)之间。
5.根据权利要求3所述的电磁阀，其特征在于，所述复位弹簧(16)作用在前级衔铁(21)和所述磁极铁心(11)之间。
6.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，主级弹簧(29)使所述主级衔铁(22A)在所述磁极铁心(11)的方向中移动，其中，所述主级弹簧(29)的弹簧力小于所述复位弹簧(16)的弹簧力。
7.根据权利要求5所述的电磁阀，其特征在于，主级弹簧(29)使所述主级衔铁(22A)在所述磁极铁心(11)的方向中移动，其中，所述主级弹簧(29)的弹簧力小于所述复位弹簧(16)的弹簧力。
8.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述推杆(30)的基体(32)具有贯穿开口(36)，所述贯穿开口(36)流体连接所述基体(32)的两个端部，其中，在面向所述磁极铁心(11)的端部上布置有所述前级座(33)以及在面向所述阀座(15.1)的端部上布置有所述关闭元件(34)。
9.根据权利要求7所述的电磁阀，其特征在于，所述推杆(30)的基体(32)具有贯穿开口(36)，所述贯穿开口(36)流体连接所述基体(32)的两个端部，其中，在面向所述磁极铁心(11)的端部上布置有所述前级座(33)以及在面向所述阀座(15.1)的端部上布置有所述关闭元件(34)。
10.根据权利要求8所述的电磁阀，其特征在于，所述推杆设计为双组分塑料注塑件，其中所述前级座(33)的区域由具有较大弹性的材料构成。
11.根据权利要求9所述的电磁阀，其特征在于，所述推杆设计为双组分塑料注塑件，其中所述前级座(33)的区域由具有较大弹性的材料构成。
12.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述阀座(15.1)的第一密封直径(D1)大于所述前级座(33)的第二密封直径(D2)。
13.根据权利要求11所述的电磁阀，其特征在于，所述阀座(15.1)的第一密封直径(D1)大于所述前级座(33)的第二密封直径(D2)。
14.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，在所述前级衔铁(21)和所述主级衔铁(22，22A)之间形成压力平衡槽(23)。
15.根据权利要求13所述的电磁阀，其特征在于，在所述前级衔铁(21)和所述主级衔铁(22，22A)之间形成压力平衡槽(23)。
16.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述前级衔铁(21)独立于衔铁行程地在所述主级衔铁(22，22A)的凹部(24)中引导。
17.根据权利要求15所述的电磁阀，其特征在于，所述前级衔铁(21)独立于衔铁行程地在所述主级衔铁(22，22A)的凹部(24)中引导。
18.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述前级衔铁(21)与所述主级衔铁(22，22A)磁隔离。
19.根据权利要求17所述的电磁阀，其特征在于，所述前级衔铁(21)与所述主级衔铁(22，22A)磁隔离。
20.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述引导组件(40)包括：控制笼(41)，所述控制笼具有第一贯穿开口(41.1)和第一引导几何结构(42)；以及控制环(44)，所述控制环具有第二贯穿开口(44.1)和第二引导几何结构(45)。
21.根据权利要求19所述的电磁阀，其特征在于，所述引导组件(40)包括：控制笼(41)，所述控制笼具有第一贯穿开口(41.1)和第一引导几何结构(42)；以及控制环(44)，所述控制环具有第二贯穿开口(44.1)和第二引导几何结构(45)。
22.根据权利要求20所述的电磁阀，其特征在于，所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)在所述引导组件(40)的至少一个贯穿开口(41.1，44.1)中引导的区段上具有第三引导几何形状(28)，所述第三引导几何形状在所述阀衔铁(20，20A)在所述磁极铁心(11)的方向上的轴向移动时与所述控制笼(40)的所述第一引导几何形状(42)共同作用并且在所述阀衔铁(20，20A)在所述阀座(15.1)的方向上的轴向移动时与所述控制环(44)的所述第二引导几何结构(45)共同作用，并产生所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)和/或所述引导组件(40)围绕共同的纵向轴线的旋转运动。
23.根据权利要求21所述的电磁阀，其特征在于，所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)在所述引导组件(40)的至少一个贯穿开口(41.1，44.1)中引导的区段上具有第三引导几何形状(28)，所述第三引导几何形状在所述阀衔铁(20，20A)在所述磁极铁心(11)的方向上的轴向移动时与所述控制笼(40)的所述第一引导几何形状(42)共同作用并且在所述阀衔铁(20，20A)在所述阀座(15.1)的方向上的轴向移动时与所述控制环(44)的所述第二引导几何结构(45)共同作用，并产生所述阀衔铁(20，20A)或所述推杆(30)和/或所述引导组件(40)围绕共同的纵向轴线的旋转运动。
24.一种用于车辆的液压制动***(1)，具有：主制动缸(5)；液压单元(9)和多个车轮制动器(RR，FL，FR，RL)，其中，所述液压单元(9)包括用于在所述车轮制动器(RR，FL，FR，RL)中调制制动压力的至少两个制动回路(BCl，BC2)，其特征在于，所述至少两个制动回路(BCI，BC2)分别具有至少一个双稳态电磁阀(10)，所述双稳态电磁阀根据权利要求1至23中的至少一项设计并且在无流开启位置中释放在至少一个相关的车轮制动器(RR，FL，FR，RL)中的制动压力调制并且在无流关闭位置中锁定至少一个相关的车轮制动器中的当前制动压力(RR，FL，FR，RL)。
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