專利名稱：閥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由權利要求1前序部分限定的閥裝置，具有縱向活動地設置在閥箱中的并與在閥體上形成的閥座共同作用的閥件。
背景技術：
所公知的這種類型的由電磁致動閥構成的閥裝置具有用于控制閥裝置的液壓組件和電磁組件或電磁激勵器，特別用于如ABS系統(tǒng)(防抱死系統(tǒng))的壓力制動調節(jié)系統(tǒng)、TCS系統(tǒng)(牽引-控制-系統(tǒng))或ESP系統(tǒng)(電子穩(wěn)定程序)。
這種類型的閥裝置包括一具有縱向孔的閥箱、一與其閥箱連接的閥罩、一在閥罩中縱向活動設置的銜鐵以及閥桿或閥件。閥件和銜鐵互相作用地連接，使得朝向閥座關閉方向的銜鐵運動傳遞到閥件上。
閥裝置在無電流情況下通過彈簧裝置或復位彈簧保持在開啟狀態(tài)，保證在預定時間內排空和充滿閥裝置。由壓力彈簧構成的彈簧裝置優(yōu)選安裝在閥腔內，彈簧裝置的設置保證了閥裝置的簡單安裝。
這種閥裝置用于調節(jié)壓力制動系統(tǒng)中的系統(tǒng)壓力，其壓力范圍在約為0巴至150-200巴之間。相應調節(jié)的系統(tǒng)壓力對應于在流體流過閥時調節(jié)的壓力差。
系統(tǒng)壓力調節(jié)或系統(tǒng)壓力控制優(yōu)選通過上述閥裝置或所謂轉換閥的寬脈沖調制控制實現，其中對于這種閥裝置其彈簧裝置的剛度可能設定的不同。
如果系統(tǒng)壓力例如通過轉換閥調節(jié)，彈簧裝置被預壓且具有較小剛度，在所謂低壓區(qū)域即小于10巴，其系統(tǒng)壓力的調節(jié)不能進行。上述“較小剛度”理解為彈簧裝置的彈簧常數對應于閥裝置工作力范圍的約10％，其中閥裝置的工作力范圍根據使用情況約在20N。
上述閥裝置在低壓區(qū)域所具有的所謂跳越特性會不利地在系統(tǒng)壓力的壓力曲線上形成壓力跳越，這是所不希望的且會嚴重影響閥裝置的調節(jié)性。其跳越特性還可以理解為閥件從閥座的完全關閉狀態(tài)到閥座的打開狀態(tài)運動特性的閥裝置延遲反應。其閥裝置的延遲反應特性是這樣產生的，在閥裝置由較小的控制電壓控制的低壓區(qū)域，首先在克服彈簧裝置的預應力后，才能改變閥件相對于閥座的位置。這還會導致在克服彈簧裝置的預應力后以所不希望的方式和方法改變閥件在閥箱中的位置，而且會產生與控制電壓不成比例的位置改變，從而產生上述的壓力突變，而不是所追求的平穩(wěn)壓力升高。
閥裝置在由具有較小剛度的預應力彈簧裝置產生的低壓區(qū)域不充分的調節(jié)是通過對電磁激勵器適合的低頻控制消除的。但激勵器的低頻控制會不利地導致不希望的噪聲在壓力制動調節(jié)系統(tǒng)中傳播，因為激勵器的控制會導致處于壓力制動調節(jié)系統(tǒng)的液體突然加速。
如果采用在安裝位置預壓的且為所謂“硬”復位彈簧，良好的調節(jié)特性通過寬脈沖調制控制實現。這意味著彈簧裝置具有相對大的彈簧剛度，它約對應于閥裝置工作力范圍的50％。
但這種類型閥裝置的缺點是部件公差的敏感度高，這是由于剛度較大，部件尺寸較小的變化會帶來彈簧力的明顯改變。
另外，電磁激勵器相對于具有小剛度彈簧裝置的閥裝置產生較大的電磁力，其電磁激勵器的尺寸較大。這種類型的閥裝置需要大的安裝空間，特別是只限于汽車領域使用。
如果上述轉換閥或閥裝置不使用彈簧裝置，它們可以被很好地調節(jié)。這是因為其閥裝置只對小控制電流作出反應且系統(tǒng)壓力的壓力曲線基本與施加的電流成比例。但使用這種類型的閥裝置會使得壓力制動系統(tǒng)的排空性和充滿性不利地變差，由于在閥裝置確定的工作狀態(tài)下其閥座會由閥件打開。
發(fā)明內容
本發(fā)明的閥裝置具有縱向活動地設置在閥箱中的并與在閥體上形成的閥座共同作用的閥件，該閥件在與閥座完全封閉狀態(tài)對應的第一位置和與閥座完全打開狀態(tài)對應的第二位置之間移動并且在安裝位置由彈簧裝置施加一個在閥座打開方向作用的分力且通過電磁激勵器向閥座的關閉方向致動，由于本發(fā)明的閥裝置在整個特定的壓力范圍內具有良好的調節(jié)特性并對此以希望的方式和方法排空和充滿，壓力系統(tǒng)如壓力制動調節(jié)系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力在整個工作壓力范圍也包括低壓范圍以簡單的方式和方法被調節(jié)。
這是這樣實現的彈簧裝置長度的公差范圍和彈簧裝置安裝腔軸向長度的公差范圍彼此協(xié)調，使得在激勵器不通電情況下閥件由彈簧裝置提升至少排空壓力制動調節(jié)系統(tǒng)所需要的距閥座的最小行程，在其壓力制動系統(tǒng)的排空路徑上設置本發(fā)明的閥裝置，彈簧裝置在完全打開閥座時基本處于無預應力狀態(tài)。
由此，保證了在低壓范圍以小的控制電流調節(jié)閥裝置，并確保壓力制動調節(jié)系統(tǒng)的排空和充滿。也可以這樣滿足上述兩種要求，即以不利的方式同時考慮影響閥裝置功能的彈簧裝置結構尺寸和彈簧裝置安裝腔結構尺寸的公差范圍，使得具有最大軸向長度的彈簧裝置設置在具有最小軸向長度的安裝腔內或彈簧長度最短，而安裝腔最長。
還可以這樣保證本發(fā)明閥裝置的良好調節(jié)性，即彈簧裝置的軸向長度設定在公差上限，而用于彈簧裝置的安裝腔尺寸設定在安裝腔軸向長度的公差下限，因為在組合時閥裝置不通電流以及無預應力情況下，彈簧裝置安裝在閥裝置的內部。這有利于在彈簧裝置結構尺寸和彈簧裝置安裝腔所有其它公差限制的偏差下，彈簧裝置與規(guī)定尺寸的偏差使得彈簧裝置在閥裝置不通電流情況下均處于無預應力安裝狀態(tài)，或者以可能的間隙安裝在閥裝置內部，由此通過平穩(wěn)地與控制電流成比例的壓力分布實現沒有壓力突變的閥裝置控制。
由于閥件無論如何要通過彈簧裝置側以確保排空壓力制動調節(jié)系統(tǒng)的提升值從閥座被提升，使得壓力制動調節(jié)系統(tǒng)在閥裝置不通電流時在規(guī)定的時間內排空、充滿，由此還保證了其它極端情況下的安全，在極端情況下，彈簧裝置的長度位于公差下限，而彈簧裝置安裝腔的軸向長度位于公差上限區(qū)域。
根據本發(fā)明主題優(yōu)選實施方式，彈簧裝置的彈簧剛度小于閥裝置的力工作范圍的10％，因此，具有“軟的”彈簧裝置的閥裝置，部件尺寸的公差敏感性較小并通過小結構的電磁激勵器控制，由于為了關閉閥裝置只需要克服小的彈簧力。
本發(fā)明主題的其它優(yōu)點和優(yōu)選實施方式可以從說明書、附圖和權利要求書中獲得。
在附圖中示意性示出了本發(fā)明閥裝置的一實施例，下面作進一步描述。其中圖1示出了本發(fā)明閥裝置的示意縱向斷面圖；圖2示出了具有預應力彈簧裝置圖1所示閥裝置的電流和壓力特性曲線；圖3示出了具有在閥裝置不通電流情況下無預應力彈簧裝置圖1所示閥裝置的電流和壓力特性曲線。
具體實施例方式
圖1示出了電磁致動的閥裝置1，它具有縱向活動地設置在閥箱2中的并與在閥體3上形成的閥座4共同作用的閥件5。閥件5在安裝位置由在閥座4打開方向作用的分力加載，而通過電磁激勵裝置或電組件1B在閥座4關閉方向驅動。
彈簧裝置6設置在閥件5和閥體3之間，其中由螺旋彈簧6A構成的彈簧裝置6在電組件1B不通電流的狀態(tài)下無預張力地安裝在閥體3和閥件5之間，閥件5處于圖1所示的相當于打開閥座4狀態(tài)的位置。
閥件5朝向閥座4的部位設置在由閥座4區(qū)域的閥箱2限定的閥腔7中，閥腔7的大小由圖1中點劃線表示的矩形詳細示出，在閥腔7中設置的閥件5部位具有一截錐形部分5A、一與截錐形部分5A相接的第一圓柱部分5B以及一與第一圓柱部分5B相接的球拱形第三部分5C。閥件5的球拱形部分5C與圓錐形閥座4共同作用，在閥件5抵靠在閥座4上時形成密封作用，使得閥腔7的入口區(qū)域8與閥腔7的出口區(qū)域9在封閉閥座4時彼此被隔開。
閥裝置1主要包括液壓組件1A和插到液壓組件1A上的電組件1B，該電組件以公知的方式和方法設有線圈15、電繞組16和軛環(huán)盤17，以克服彈簧裝置6的彈簧力在閥座4的閉合方向致動液壓組件1A的銜鐵10。
銜鐵10在與閥箱2固接的閥罩11中縱向活動地導向并與閥罩11共同限定了多個通道12A，它們使得在閥罩11和閥座4之間的限定銜鐵10遠離端的閥腔13經閥件5的推桿槽12B與閥腔7連通。
閥罩11通過連接部分20與閥箱2固接，連接部分20的直徑大于導向銜鐵10的導向部分19的直徑。在導向部分19和連接部分20之間具有過渡部分21，其外徑從導向部分19朝著連接部分20的方向逐漸增大。
在閥裝置1的電組件1B不通電流的情況下，閥件5通過在軸向支承在朝向閥件5的閥體3端面上的彈簧裝置6的彈簧力朝著閥腔13的方向離開閥座被推動，使得銜鐵10與閥箱2分開。對此，根據螺旋彈簧6A具有的部件公差和閥裝置1的限定其螺旋彈簧6A安裝腔的部件，閥件5和銜鐵10在遠離閥座4閥罩11一端的方向在閥裝置1內部被軸向推動，直到彈簧裝置6或螺旋彈簧6A完全脫離壓緊狀態(tài)并在閥裝置1中處于無預應力狀態(tài)。
螺旋彈簧6A的公差范圍和限定螺旋彈簧6A安裝腔的部件彼此協(xié)調，即螺旋彈簧6A至少在電組件1B不通電流情況下無預應力地設置在閥箱2中，銜鐵10通過其遠離閥件5的一端抵靠在閥罩11的內側。這意味著，在同時考慮了盡可能長的螺旋彈簧6A和受到公差限制的盡可能小的安裝長度安裝腔的情況下，螺旋彈簧6A無預應力地設置在閥裝置1的內部。
同時還意味著，在同時考慮了受公差限制盡可能短的螺旋彈簧6A和受到公差限制的盡可能大的安裝長度安裝腔的情況下，在銜鐵10抵靠在閥罩11上之前，螺旋彈簧6A處于無預應力狀態(tài)。
在圖1所示的閥件5和銜鐵10的位置，閥座4與閥件5或閥件5的球拱形部分5C分離，入口區(qū)域8與出口區(qū)域9連通，螺旋彈簧6A無預應力地設置在閥件5和閥體3之間。
另外，在閥裝置1的該狀態(tài)下，工作介質經過閥裝置1，即工作介質從入口區(qū)域8經閥座4流到閥裝置1的出口區(qū)域9并流向與出口區(qū)域9連通的壓力調節(jié)系統(tǒng)區(qū)域，例如ABS系統(tǒng)(防抱死系統(tǒng))區(qū)域、TCS系統(tǒng)(牽引-控制-系統(tǒng))區(qū)域或ESP系統(tǒng)(電子穩(wěn)定程序)區(qū)域。
為了封閉閥座4，以公知的方法和方式插到閥罩11上的閥裝置1的電組件1B在優(yōu)選通過寬脈沖調制控制時被通電，使得電組件1B產生的電磁力將銜鐵10從圖1所示的位置向閥座4的方向推動并且使得閥件5的球拱形部分5C以需要的方式密封地壓靠在閥體3的閥座4上，閥裝置1克服彈簧裝置6的彈簧力，也可能是在閥座4打開方向作用到閥件5的液壓力而被關閉。在閥裝置1的該狀態(tài)下，入口區(qū)域8與出口區(qū)域9隔開，盡管在入口區(qū)域8和出口區(qū)域9存在正壓力降，工作介質也不會流過閥裝置1。在閥裝置1入口區(qū)域8的壓力大于出口區(qū)域9的壓力時，在閥裝置1的內部存在正壓力降。
事實證明，入口區(qū)域8在相對于出口區(qū)域9處于正壓力降時，入口區(qū)域8通過止回閥14與出口區(qū)域9隔開，而止回閥14在負壓力降下被打開，負壓力降是指出口區(qū)域9的壓力大于入口區(qū)域8的壓力。
此外，閥裝置1通過電組件1B被控制，使得閥件5根據閥裝置1的調節(jié)工作點在不同的中間位置定位。
在圖1所示的閥裝置1中，彈簧裝置6通過朝向閥體3的部分設置在閥腔7中，在打開閥座4時，流體從入口區(qū)域8向出口區(qū)域9的方向流動，在該閥裝置1用于汽車的ABS系統(tǒng)時，流體是制動液體。
上述實施方式的閥裝置1通過彈簧裝置6和在閥裝置1內部確定的安裝腔彼此確定的公差范圍使得閥裝置1以及與入口區(qū)域8和出口區(qū)域9連通的壓力調節(jié)系統(tǒng)的區(qū)域，在電組件1B不通電情況下通過打開閥座3以簡單的方式和方法被排空，并由此在充滿階段可靠充液。
公差范圍彼此協(xié)調，在電組件1B不通電情況下，閥件5通過彈簧裝置6以最小的提升值從閥座3提升，在預定的時間內最小提升值用于保證閥裝置1和與其連通的壓力調節(jié)系統(tǒng)區(qū)域的排空性和充滿性。
圖2示出了電組件1B的控制電流I和與其相應的系統(tǒng)壓力p隨圖1所示閥裝置1時間變化的曲線，其中系統(tǒng)壓力p隨著控制電流變化，在完全打開閥座4時即閥件5處于最大可能的開啟行程下，彈簧裝置6在閥體3和閥件5之間處于預應力狀態(tài)。
從時間點T-1，控制電流I(其曲線由點劃線表示)根據起始于起始值I-START的快變線性函數呈線性地在確定電流值I-DEF的方向增大，系統(tǒng)壓力p(其曲線由實線表示)從時間點T-2到下一時間點T-3突變地增加。接著，系統(tǒng)壓力p到時間點T-4與閥裝置1的控制電流I近似成比例地增加。隨著到達確定的控制電流值I-DEF，在控制電流以圖2所示的方式經一到時間點T-6的電流斜線再降低到時間點T-1的起始值I-START之前，控制電流I到時間點T-5至少近似保持不變。
系統(tǒng)壓力p到時間點T-7具有與控制電流I成比例的特性。從時間點T-7，系統(tǒng)壓力p突變地下降到時間點T-2的值。
這意味著，系統(tǒng)壓力p曲線在控制開始時和控制階段結束時與控制電流I曲線有偏差，使得閥裝置1的調節(jié)只在不充分的范圍進行。
時間點T-2的系統(tǒng)壓力p曲線的突變上升和時間點T-7的突變下降是由于在閥裝置或閥座4完全打開情況下存在彈簧裝置6的預應力引起的。在閥裝置1控制階段的開始和結束的控制電流作用下，電磁激勵器或電組件1B的磁力太小，因此，時間點T-2和T-7的在閥座4關閉方向作用的磁力小于對應于彈簧預應力的彈簧力。閥件5在所述控制區(qū)域突變地且與相應控制電流I不成比例地運動，這樣，在閥裝置1的低壓區(qū)域，閥裝置1的調節(jié)性不好。
圖3示出了圖1所示閥裝置1的控制電流和系統(tǒng)壓力p圖2所示的曲線，但所設置的彈簧裝置6在電組件1B不通電的情況下無預應力地設置在閥裝置1的內部。
直接將圖2和圖3所示的特性曲線進行比較可以看出，在閥裝置1不通電情況下無預應力彈簧裝置6的優(yōu)點，如圖3所示，在閥裝置1的整個控制階段上，系統(tǒng)壓力p的曲線與控制電流I的曲線成比例，僅僅在控制階段的開始和結束時，系統(tǒng)壓力p曲線不太成比例，但通過閥裝置1具有無預應力的彈簧裝置6，使得系統(tǒng)壓力p在控制階段的開始至少近似地呈拋物線形上升，而控制階段結束時至少近似地呈拋物線下降，這為閥裝置1低壓區(qū)域的特別良好的調節(jié)性打下了基礎。
對于本領域專業(yè)人員當然可以想到，在閥體3和閥件5之間區(qū)域設置的螺旋彈簧6A也可以設置在閥箱2和閥件5之間，以保證電組件1B不通電情況下閥裝置1的排空性和充滿性。
所提供的彈簧裝置6的彈簧剛度設定了設置在約20N下閥裝置1的工作力范圍的50％，其中對閥裝置1的部件公差提出了很高的要求，因為部件尺寸的極小差別在工作時彈簧力作用下會引起很大的偏差。
小于閥裝置1工作力范圍50％的彈簧剛度對閥裝置公差敏感性是適合的，因為對部件公差提出的要求較低，這還會對加工成本產生積極作用。
權利要求
1.一種閥裝置(1)，它具有縱向活動地設置在閥箱(2)中的并與在閥體(3)上形成的閥座(4)共同作用的閥件(5)，該閥件(5)在與閥座(4)完全封閉狀態(tài)對應的第一位置和與閥座(4)完全打開狀態(tài)對應的第二位置之間移動并且在安裝位置由彈簧裝置(6)施加一個在閥座(4)打開方向作用的分力且通過電磁激勵器(1B)向閥座(4)的關閉方向致動，其特征在于彈簧裝置(6)長度的公差范圍和彈簧裝置(6)安裝腔軸向長度的公差范圍彼此協(xié)調，使得在激勵器(1B)不通電情況下閥件(5)由彈簧裝置(6)提升至少排空所需要的距閥座(4)的最小行程，彈簧裝置(6)在完全打開閥座(4)時基本處于無預應力狀態(tài)。
2.如權利要求1的閥裝置，其特征在于彈簧裝置(6)的彈簧剛度小于力工作范圍的50％。
3.如權利要求1或2的閥裝置，其特征在于彈簧裝置(6)的彈簧剛度小于力工作范圍的10％。
4.如權利要求1-3之一的閥裝置，其特征在于系統(tǒng)壓力的調節(jié)通過電磁激勵器(1B)的寬脈沖調制控制實現。
5.如權利要求1-4之一的閥裝置，其特征在于彈簧裝置(6)為螺旋彈簧(6A)。
6.如權利要求5的閥裝置，其特征在于螺旋彈簧(6A)設置在具有閥座(4)的閥體(3)和朝向閥座(3)的閥件(5)端面之間。
全文摘要
一種電磁致動的閥裝置(1)，具有在打開方向作用的彈簧裝置(6)。彈簧裝置(6)長度的公差范圍和彈簧裝置(6)安裝腔軸向長度的公差范圍彼此協(xié)調，使得在激勵器(1B)不通電情況下閥件(5)由彈簧裝置(6)提升至少排空所需要的距閥座(4)的最小行程，彈簧裝置(6)在完全打開閥座(4)時處于無預應力狀態(tài)。
文檔編號F16K31/06GK1734141SQ20051009107
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權日2004年8月7日
發(fā)明者M·蒂舍爾, R·欣德勒, P·布盧門沙因, K·海爾, M·安布羅西, D·克拉策爾, E·維耶 申請人:羅伯特·博世有限公司