DE4022143A1

DE4022143A1 - MAGNETIC VALVE

Info

Publication number: DE4022143A1
Application number: DE19904022143
Authority: DE
Inventors: Alfred Wirth
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-01-16
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: DE4022143C2; GB2247303B; GB2247303A; GB9115089D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a solenoid valve according to the preamble of Claim 1.

Magnete der bekannten Bauart verfügen bei Verwendung im Kraft fahrzeug auf Grund der vorhandenen Strom- und Spannungsverhält nisse nur über geringe Kräfte. Die in der DE 39 27 150 beschrie bene Konzeption eines Magnetventiles verfügt zwar über den stati schen Druckausgleich zur Magnetkraftreduzierung, aber bei dynami scher Anströmung des Magnetankers fließt ein Teil des Dämpfme diums durch die zentrale Bohrung auf die Rückseite des Ankers. Das unter Druck stehende Dämpfmedium übt neben der vorhandenen Federkraft eine zusätzliche Schließkraft auf den Magnetanker aus. Bei der seitlichen Anströmung des Magnetankers bilden sich im ke gelförmigen Raum des Magnetankers turbulente Strömungen, deren senkrechte Komponenten ebenfalls den Weg auf die Magnetanker- Rückseite zurücklegen. Der Ringmagnet benötigte eine größere Energieaufnahme, um die aus dem Staudruck resultierende zusätzli che Schließkraft bewältigen zu können, was sich aber bei vorgege benem Energiehaushalt nicht realisieren läßt.Magnets of the known type are used when in force vehicle due to the existing current and voltage ratio nisse only over low forces. The described in DE 39 27 150 The concept of a solenoid valve does have the stati pressure equalization to reduce magnetic force, but with dynamic Part of the damping arm flows under the magnetic armature through the central hole on the back of the anchor. The pressurized damping medium exercises alongside the existing one An additional closing force on the magnetic armature. When the magnetic armature flows against the side, ke gel-shaped space of the magnet armature turbulent flows whose vertical components also the way to the magnet armature Put back the back. The ring magnet needed a bigger one Energy consumption to the additional resulting from the dynamic pressure to be able to cope with the closing force, but what happened with energy budget can not be realized.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Magnetventil so auszugestalten, daß ein dynamisches Gleichgewicht während des Betriebes vorherrscht.The object of the present invention is the solenoid valve so that a dynamic balance during the Operation prevails.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Ventilkör per einen Ringraum aufweist, dessen Innendurchmesser am Ventil sitz mindestens so groß wie der Durchmesser der Zuströmbohrung ist.The object of the invention is achieved in that the valve body per has an annulus, the inner diameter of the valve fit at least as large as the diameter of the inflow hole is.

Der Ringraum verbindet zwei wichtige Vorteile: Erstens schließt der Ringraum-Innendurchmesser eine Ablenkfläche ein, so daß das Dämpfmedium aus der Zuströmbohrung nicht auf dem direkten Weg die Magnetanker-Rückseite erreicht. Als zweiten großen Vorteil bietet der Ringraum durch die entsprechende Ausgestaltung die Möglich keit, daß bei umgelenkter Strömung im Bereich der Dichtflächen ein Unterdruck - bedingt durch die große Strömungsgeschwindig keit - herrscht, der dafür sorgt, daß die Anker-Rückseite durch den Dämpfmittelabfluß über den Ringraum druckentlastet wird.The annulus combines two important advantages: First, it closes the annulus inner diameter a deflection surface, so that Damping medium from the inflow hole is not the direct way Magnetic armature back reached. As a second big advantage the annular space is possible due to the corresponding design speed that with redirected flow in the area of the sealing surfaces a negative pressure - due to the large flow rate keit - prevails, which ensures that the anchor back through the damping agent outflow is relieved of pressure via the annulus.

Versuche haben gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Außendurchmesser des Ringraumeinganges so nahe wie möglich an der Dichtfläche liegt. Es ergibt sich ein günstiger Winkel des Ringraumes zur Hauptachse, der den Sogeffekt und damit das dyna mische Gleichgewicht verbessert.Experiments have shown that it is particularly advantageous if the outer diameter of the annulus entrance as close as possible lies on the sealing surface. There is a favorable angle of Annulus to the main axis, the suction effect and thus the dyna mixing balance improved.

In der umgekehrten Zuströmrichtung - bei Verwendung des Magnet ventiles in einem Einrohrdämpfer - wirkt der Ringraum im Verhält nis zur Zuströmbohrung wie eine Drossel, so daß die Strömung an der Ablenkfläche laminar in die gewünschte Richtung geführt wird.In the opposite direction of flow - when using the magnet valves in a monotube damper - the annular space acts in the ratio nis to the inflow hole like a throttle, so that the flow is on the deflection surface is guided laminar in the desired direction.

Für den Magnetanker besteht neben der einteiligen Ausführung noch eine zweiteilige, die den Vorteil einer integrierten Blende zur Temperaturkompensation bietet. Beim zweiteiligen Magnetanker wird einfach ein Ventileinsatz in den Anker eingepreßt. Mit Hilfe der Zeichnungen werden nachfolgend die verschiedenen Ausführungsfor men der Erfindung verdeutlicht:In addition to the one-piece design, the magnetic armature also exists a two-part, which has the advantage of an integrated aperture for Offers temperature compensation. With the two-part magnetic armature simply press a valve insert into the anchor. With the help of Drawings are the various execution The invention clarifies:

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Magnetventiles 1. Im Gehäuse 2 ist ein Ringmagnet 3 montiert, der auf den als Ventil körper ausgebildeten Anker eine Kraft gegen die Zuhaltefeder 13 ausübt. Bei Verdrängung des Dämpfmediums im zylindrischen Behäl ter durch einen nicht dargestellten Kolben fließt das Öl beim Zweirohrdämpfer durch die Zuströmbohrung 9 und trifft auf die Ab lenkfläche 6. Sie verhindert eine direkte Verbindung der Strömung mit der Ventilkörper-Rückseite 11. Der Staudruck kann dort nicht wirksam werden und die Schließkraft des Ventilkörpers 4 wird ver stärkt. Die Ablenkfläche 6 liegt gegenüber der Dichtfläche 8 et was zurück, damit eine Abdichtung in geschlossenem Ventilzustand garantiert ist. Eine Ausbildung der Kontur der Ablenkfläche 6 in Annäherung an eine Exponentialfunktion - wie die gestrichelte Ausführung darstellt - sorgt für eine besonders ausgeprägte Ab leitung und Umlenkung des zuströmenden Dämpfmediums. Fig. 1 shows the basic structure of the solenoid valve 1. In the housing 2 , a ring magnet 3 is mounted, which exerts a force against the locking spring 13 on the armature formed as a valve body. When the damping medium is displaced in the cylindrical container by a piston (not shown), the oil in the two-pipe damper flows through the inflow bore 9 and strikes the steering surface 6 . It prevents a direct connection of the flow to the valve body rear 11 . The dynamic pressure cannot take effect there and the closing force of the valve body 4 is strengthened ver. The deflecting surface 6 lies back from the sealing surface 8 and so that a seal in the closed valve state is guaranteed. Forming the contour of the deflecting surface 6 in approximation to an exponential function - as the dashed version shows - ensures a particularly pronounced conduction and deflection of the incoming damping medium.

Zwischen Dicht- und Ablenkfläche öffnet sich der Ringraum 5, der über die Verbindungskanäle 10 mit der Ventilrückseite 11 kommu niziert. Der Ringraum 5 besteht aus den zugewandten kegeligen Mantelflächen des Ankers 4 und des Ventilkörpereinsatzes 7. Der Ventilkörpereinsatz 7 wird in den Anker 4 eingepreßt. Für die Funktion des Ringraumes 5 ist es notwendig, daß man ihn möglichst nahe an die Dichtfläche 8 anordnet und er mindestens den gleichen Innendurchmesser wie die Zuströmbohrung aufweist.Between sealing and deflecting the annular space 5, of cates via the connecting channels 10 to the valve back 11 communi opens. The annular space 5 consists of the facing conical outer surfaces of the armature 4 and the valve body insert 7 . The valve body insert 7 is pressed into the armature 4 . For the function of the annular space 5 , it is necessary that it be arranged as close as possible to the sealing surface 8 and that it has at least the same inner diameter as the inflow bore.

Durch den geringen Hub des Ventilkörpers 4 fließt das Öl mit ei ner größeren Geschwindigkeit im Bereich der Dichtflächen, womit sich der Druck nach den Gesetzen von Bernoulli verringert. Dieser Unterdruck gegenüber dem im Ringraum herrschenden sorgt dafür, daß das Öl von der Ventilkörper-Rückseite 11 über die Verbindungs kanäle 10 und den Ringraum 5 abströmen kann, bis sich ein dyna misches Gleichgewicht einstellt.Due to the small stroke of the valve body 4 , the oil flows at a higher speed in the area of the sealing surfaces, which reduces the pressure according to Bernoulli's laws. This negative pressure relative to the prevailing in the annular space ensures that the oil can flow out of the valve body rear 11 via the connecting channels 10 and the annular space 5 until a dynamic equilibrium is established.

Beim Einsatz des Magnetventiles 1 in einem Einrohrdämpfer muß sichergestellt sein, daß auch bei umgekehrter Fließrichtung Funktionssicherheit gewährleistet ist. Das Unterdruckprinzip läuft genauso ab wie in der anderen Wirkrichtung. Der geringe Hub in der Größenordnung 0,7...1,0 mm läßt noch einen kleinen Spalt offen. Dadurch steigt die Fließgeschwindigkeit zwischen Dichtflä che 8 und Ventilsitz 12. Das Medium sucht sich den Weg des ge ringsten Drosselwiderstandes und fließt in die Abströmbohrung 9. Es besteht wieder ein Unterdruck in der Hauptströmung gegenüber dem Ringraum 5, so daß die Ventilkörper-Rückseite 11 wieder ent lastet wird.When using the solenoid valve 1 in a single-tube damper, it must be ensured that functional reliability is ensured even when the flow direction is reversed. The vacuum principle works the same way as in the other direction. The small stroke of the order of 0.7 ... 1.0 mm leaves a small gap open. As a result, the flow rate between the sealing surface 8 and the valve seat 12 increases . The medium searches for the path of the lowest throttle resistance and flows into the outflow bore 9 . There is again a negative pressure in the main flow relative to the annular space 5 , so that the valve body rear 11 is again loaded.

Die Ablenkfläche 6 hat auch in diesem Falle die Aufgabe, beim seitlichen Zuströmen des Mediums die Turbulenzen zu minimieren und dadurch ein Hinterströmen des Ventilkörpers 4 zu vermeiden. Die einer Exponentialfunktion nachempfundene Kontur der Ablenk fläche verstärkt diesen Effekt nachhaltig.In this case too, the deflecting surface 6 has the task of minimizing the turbulence when the medium flows in from the side and thereby preventing the valve body 4 from flowing behind. The contour of the deflection surface, modeled on an exponential function, sustainably enhances this effect.

Fig. 2 stellt eine Abwandlung der Fig. 1 dar. Das Funktionsprin zip, nach dem man die Ventilrückseite 11 dynamisch druckentla stet, entspricht dem schon beschriebenen. Der Unterschied liegt in der einteiligen Ausführung, bei der der Ringraum 5 aus ferti gungstechnischen Gründen flacher ausgebildet ist. Die diagonal zur Hauptachse liegenden Verbindungskanäle 10 werden in den Anker eingebohrt. Die Kanäle münden ohne Zwischenschaltung einer Blende in den Raum für die Zuhaltefeder 13. Beim Einbau des Magnetven tiles 1 in einen Einrohrdämpfer wirken die Kanäle 10 für die nö tige Drosselung, um die Hauptströmrichtung in die Bohrung 9 zu gewährleisten. Fig. 2 shows a modification of Fig. 1. The functional principle zip, according to which the valve back 11 is dynamically pressure-releasing corresponds to that already described. The difference lies in the one-piece design, in which the annular space 5 is made flatter for manufacturing reasons. The connecting channels 10 lying diagonally to the main axis are drilled into the anchor. The channels open into the space for the locking spring 13 without the interposition of a diaphragm. When installing the Magnetven tiles 1 in a single-tube damper, the channels 10 act for the necessary throttling to ensure the main flow direction in the bore 9 .

Claims

Characterized 1. Solenoid valve with kurzhubigem magnet armature, in particular for Dämpfkraftänderung a vibration damper or a hydro-pneumatic suspension whose arranged in a pole tube, axially movable magnet armature is pushed by an axial force on the valve seat and is designed as a pressure balance or almost pressure-balanced valve body, characterized that the Ven tilkörper (4) has an annular space (5), whose inner diameter at the valve seat (12) is at least as large as the diameter of the bore (9).

2. Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the annular space ( 5 ) forming the outer diameter on the valve seat ( 12 ) preferably corresponds exactly to the inner diameter of the valve body sealing surface ( 8 ).

3. Solenoid valve according to claims 1 and 2, characterized in that the annular space ( 5 ) is angular to the main axis in at least one area.

4. Solenoid valve according to claims 1 to 3, characterized in that the annular space ( 5 ) with the valve body rear ( 11 ) is in communication.

5. Solenoid valve according to claims 1 to 4, characterized in that the annular space inner diameter encloses a deflecting surface ( 6 ).

6. Solenoid valve according to claims 1 to 5, characterized in that the deflecting surface ( 6 ) is designed as a flat surface.

7. Solenoid valve according to claims 1 to 6, characterized in that the contour of the deflecting surface ( 6 ) corresponds essentially to a - with respect to the central axis - rotationally symmetrical Expo nentialfunktion.

8. Solenoid valve according to claims 1 to 7, characterized in that the valve body ( 4 ) has a valve body insert ( 7 ).

9. Solenoid valve according to claim 8, characterized in that the annular space ( 5 ) from the facing coaxial lateral surfaces of the valve body ( 4 ) and valve body insert ( 5 ) is formed.

10. Solenoid valve according to claim 9, characterized in that the valve body insert ( 5 ) is pressed into the valve body ( 4 ).

11. Solenoid valve according to claims 1 to 10, characterized in that the plane of the deflecting surface ( 6 ) with respect to the valve body sealing surface ( 12 ) is offset.