專利名稱：先導電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及經(jīng)常用于控制具有型芯滑塊或活門的壓縮空氣分配系統(tǒng)的小型電磁閥。這些小型電磁閥起功率倍増器和控制器的作用。事實上，對于經(jīng)常小于IW的小電功率的輸入，出口的控制氣動功率大于lkw。
背景技術(shù)：
小型電磁閥的結(jié)構(gòu)原理基于電磁鐵，其可移動元件可以有兩種結(jié)構(gòu)類型。第一種結(jié)構(gòu)類型的特征在于圓柱形芯體，其深深地進入屬于該電磁鐵的線圈的中央部分。該結(jié)構(gòu)一般稱為伸進式芯體電磁閥。 第二種結(jié)構(gòu)類型的特征在于扁平形狀的芯體，其不進入線圈的中央部分。該結(jié)構(gòu)一般稱為扁平可移動芯體電磁閥。在利用伸進式芯體的第一種結(jié)構(gòu)類型中，可以用文獻EP 1536169舉例說明現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀。該結(jié)構(gòu)的特征在于磁通的優(yōu)化受到伸進式芯體的大質(zhì)量的損害。摩擦カ用兩個特別是用來引導伸進式芯體的片彈簧消除。在利用扁平可移動芯體的第二種結(jié)構(gòu)類型中，可以用文獻EP 0549490舉例說明現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀。這種結(jié)構(gòu)的特征在于扁平可移動芯體質(zhì)量小。圓柱形彈簧用作復位彈簧。扁平可移動芯體在其兩個穩(wěn)定位置之間經(jīng)過的距離稱為行程。要注意，在這兩種結(jié)構(gòu)的每ー種中，都存在兩個主氣隙-垂直于電磁閥的主軸的氣隙。該氣隙是主動氣隙。它直接確定芯體的行程，并因而確定該電磁閥的流量。因而，宜控制該氣隙處的分散性(dispersion)。-與電磁閥的主軸成徑向的氣隙。該氣隙不是主動氣隙。但為了允許芯體在其凹槽中運動它是必需的。還宜控制該氣隙，以便限制它對電磁鐵的磁通回路的影響。在這兩種結(jié)構(gòu)類型中，芯體行程都取決于大量エ件的尺寸，而且取決于彈簧工作點隨著電磁鐵磁力特征的可變性。這時生產(chǎn)流量值可重復的小型電磁閥并保證小吸收功率，變得非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干，特別是提出一種小吸收功率的小型電磁閥，其可移動件可以類似于扁平可移動芯體，并且該扁平可移動芯體的行程和恢復カ可以更好地控制，以便使
流量值可重復。按照本發(fā)明，電磁閥包括ー個由扁平可移動芯體、固定芯體和線圈組成的電磁鉄，其特征在于，所述電磁閥包括閥體，所述閥體也屬于該電磁鐵并包括開ロ，所述開ロ位于閥體的上端、與供氣孔相対、能夠使扁平可移動芯體、固定芯體和線圈插入，該閥體與用非磁性材料制成的保持環(huán)連在一起，片彈簧被壓縮在所述保持環(huán)和所述扁平可移動芯體之間。有利地，與保持環(huán)相關(guān)聯(lián)的所述片彈簧，當電磁閥處于靜止位置時允許調(diào)整用來封閉供氣孔的預(yù)加載力，這與扁平可移動芯體的行程的調(diào)整無關(guān)。
扁平可移動芯體的行程可以在放置線圈和固定芯體構(gòu)成的組件時獲得調(diào)整。供氣孔和該ー個或多個使用孔可以在閥體的下部實施。該保持環(huán)可以允許固定芯體對中。供氣孔和該ー個或多個使用孔在與閥體連在一起的底部中實施。該線圈架可以具有多個凸起部分。該活門可以呈多邊形。該活門可以呈圓柱形，扁平可移動芯體中的凸肩這時組成保持機構(gòu)(office deretenue)?；铋T可以具有凸肩。錐形彈簧可以插入在活門的凸肩和扁平可移動芯體的凸肩之間。與預(yù)加載的片彈簧相關(guān)聯(lián)的對中墊圈可以允許對扁平可移動芯體的對中和引導，同時用對中墊圈非常小的厚度限制摩擦力。該對中墊圈可以用硬度小的借助于閥體中的凸肩被預(yù)加應(yīng)力的第二片彈簧代替，允許保證扁平可移動芯體與復位片彈簧相關(guān)聯(lián)地既與閥體沒有摩擦力也與任何其他內(nèi)部構(gòu)件沒有摩擦力地引導。該扁平可移動芯體和固定芯體可以具有ー個接近氣隙的區(qū)域，其幾何形狀呈階梯形。可以減小扁平可移動芯體的外徑，以限制其質(zhì)量，所述扁平可移動芯體配設(shè)有代替引導墊圈的凸緣。這時不用對中墊圈，而用直接實施在扁平可移動芯體的外徑上的凸緣，獲得扁平可移動芯體的對中功能。閥體的截面的外部形狀可以在至少兩個相対的面上被截短，因此形成扁平面。電磁閥的流體回路相對于外部的密封性，按照結(jié)構(gòu)可以通過集成在先導電磁閥上的0形圈，或者通過形成接納先導電磁閥的設(shè)備或裝置的組成部分的封裝裝置(garniture)犾得。有利地，將電磁閥連接至外部裝置的所有流體槽道都是直的并因而不具有流體方向的突然改變，沒有附加的局部負載的損失，使得對于小的壓カ差空氣流量是最大的。所使用的扁平可移動芯體具有ー種特定的形狀，允許實現(xiàn)隨著所占據(jù)的位置，受氣隙幾何參數(shù)影響而變化的カ特征。這個形狀允許減小磁氣隙而不改變有效行程以及允許改變該扁平可移動芯體的吸引力特征。所得的動態(tài)カ的優(yōu)化同樣通過盡可能減小扁平可移動芯體的體積，因而減小其質(zhì)量獲得。片彈簧工作點的可變性通過其“就地”調(diào)整加以限制，保證小吸收功率的數(shù)值。按照本發(fā)明的小型電磁閥也可以包括將電磁部分連接至流體部分——在這里是氣動部分——的閥體的単體結(jié)構(gòu)。這樣，電磁閥的幾個主要功能用一個單體件實現(xiàn)，允許限制組件數(shù)目和減少裝配的分散性。因此這種優(yōu)化可以對產(chǎn)品價格具有不可忽略的影響。 在這種結(jié)構(gòu)類型中，供氣孔的流量由電磁和氣動系統(tǒng)的元件——扁平可移動芯體——的位置直接控制。


在以下參照附圖對ー優(yōu)選實施方式進行的但不具有任何限制性特征的描述中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將顯現(xiàn)出來。附圖中圖I是按照本發(fā)明的電磁閥斷電時沿著平面B-B的縱剖面圖；圖2是按照本發(fā)明的電磁閥斷電時沿著平面A-A的縱剖面圖；圖3是圖2的電磁閥通電時的縱剖面圖；圖4是示出圖I的電磁閥的線圈的結(jié)構(gòu)的詳圖；圖5是示出圖I的電磁閥的線圈組件的詳圖；圖6是示出圖5的線圈組件的組裝的詳圖； 圖6b是示出集成到圖4中定義的托架的主鏜孔的凸起部分的詳圖；圖6c是沿著圖6b的平面A-A的縱剖面圖；圖7不出圖I的電磁閥的米用扁平可移動芯體形式的ー個替代實施方式；圖7b不出圖I的電磁閥的米用扁平可移動芯體形式的ー個替代實施方式；圖8是圖I的電磁閥中所使用的活門的透視圖；圖9是插入在圖I的電磁閥的扁平可移動芯體中的圖8的活門沿著平面A-A的縱剖面圖；圖9b示出圖I的電磁閥的采用圖9所示的活門形式的ー個替代實施方式；圖9c示出圖I的電磁閥的采用圖9所示的活門形式的另ー個替代實施方式；圖9d示出錐形彈簧在圖9所示的活門和圖I的電磁閥的芯體之間的存在；圖10是插入在圖I的電磁閥的扁平可移動芯體中的圖9的裝在扁平可移動芯體中的活門沿著平面B-B的縱剖面圖；圖11是圖I的電磁閥的閥體的第一實施方式的透視圖；圖12是圖11的俯視圖；圖13是圖I的電磁閥的閥體的第二實施方式的透視圖；圖14是圖13的俯視圖；圖15和16是類似于圖2的剖面圖，示出替代的內(nèi)部密封技術(shù)方案；圖17示出采用圖I的電磁閥的閥體和扁平可移動芯體形式的一個替代實施方式；圖18是示意性曲線圖，示出磁氣隙的形狀對扁平可移動芯體吸引カ曲線的影響；和，圖19是圖18的接近工作氣隙的區(qū)域的放大圖。
具體實施例方式圖I和圖2示出本發(fā)明的電磁閥。允許由線圈17產(chǎn)生磁通回路的該電磁閥的磁部分由閥體4、固定芯體3和由鐵磁性材料制成的扁平可移動芯體10組成。扁平可移動芯體10沿著電磁閥的主軸在固定芯體3和閥體4的下部之間移動。沿著電磁閥的主軸移動的扁平可移動芯體10經(jīng)受來自片彈簧9的弾性恢復力。這個在安裝時可以調(diào)節(jié)的力稱為預(yù)加載。
由閥體4、固定芯體3和扁平可移動芯體10組成的電磁閥的流體部分(partiefluidique)包括雙面活門12。電磁閥的流體部分允許控制從供氣孔18處開始向該ー個或多個使用孔19或者從該ー個或多個使用孔19開始向排氣孔20的空氣流量。ー個替代結(jié)構(gòu)包括只控制流體在供氣孔18和使用孔19之間的通過。電磁閥的液體回路的密封性，一方面由限制于線圈架5和保證內(nèi)部密封性的保持環(huán)8之間的長橢圓形密封圈7，另ー方面由保證外部密封性的四個0形圈2、13、15和26獲得。這個外部密封性功能同樣可以由ー個或多個外部裝置(未示出)實現(xiàn)，它們組成接納控制電磁閥的設(shè)備或者裝置的一整體部分并因此代替ー個或多個0形圈2、13、15和26。
要注意，保持環(huán)8由非磁性材料制成，以便不影響磁場的特征。供氣孔18和該ー個或多個使用孔19在稱為底部4D的閥體4的下部實施。與在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛采用的實施方式相反，該底部4D與閥體4連在一起。這特別是允許限制裝配的分散性，并因此實現(xiàn)更精確地調(diào)整環(huán)8的位置和扁平可移動芯體10的行程。圖3示出通電時的電磁閥。這時設(shè)有活門12的芯體10處于高位并止擋在固定芯體3上。這樣，排氣孔20在閥座22上被活門12的動作封閉。從圖4可以看到線圈17的結(jié)構(gòu)。線圈17由線圈架5、繞組6和兩個電連接凸起(picot) I 組成。線圈17、長橢圓形密封墊I和固定芯體3形成線圈組件30，其結(jié)構(gòu)更具體地示于圖5。線圈17沿著固定芯體3的軸滑動直至止擋在固定芯體上。長橢圓形密封墊7安裝在固定芯體3上，以便將線圈17保持在固定芯體3上。線圈組件30的連接區(qū)域更具體地在圖6上可見。設(shè)置在線圈架5中的連接凸起I以及其支架24借助于兩個為此設(shè)置的通孔25穿過固定芯體3。樹脂16可以注入在固定芯體3和線圈架5之間，以便將線圈17和固定芯體3連在一起。這個操作在線圈組件30插入閥體4之后進行。利用樹脂16的替代方案包括將多個凸起部分33集成在托架5的主鏜孔中，正如在圖6b和6c中描述的,使得固定芯體3在壓カ下(sous contrainte)安裝在線圈17中。圖7示出采用扁平可移動芯體10的形式的替代實施方式10B。在這里目的在于在扁平可移動芯體IOB和固定芯體的端部3B之間實現(xiàn)特定的磁力特征。為此目的在接近主動氣隙的區(qū)域中使用特定的幾何形狀。與傳統(tǒng)的扁平主動氣隙和與在靜止位置附近相比，該磁通事實上，對于錐形形狀(圖I)或階梯形狀(圖7)更明顯，它對于小的電能消耗允許相同吸引特征。換句話說，利用這兩個幾何形狀中的ー個或另ー個，在工作氣隙附近電磁鐵的效率更高。不排除部分地實現(xiàn)這兩個氣隙幾何形狀中的ー個或另ー個，與傳統(tǒng)的扁平部分被此結(jié)合，目的在于在產(chǎn)品的可行性、可靠性和性能之間獲得合理的折衷。在扁平可移動芯體IOC和固定芯體3C上施加的錐形氣隙和扁平氣隙的結(jié)合示于圖7b。在圖8中示出，更具體地在圖9和圖10中示出活門12插入扁平可移動芯體10中。多邊形活門12插入扁平可移動芯體10的圓形鉆孔中。有利地，這種插入圓形孔中的特定形狀，多邊形，允許將該活門保持在其凹槽中，同時防止閥座21、22上的支撐表面的任何變形，并保證與活門鑄型的關(guān)閉相關(guān)的任何飛邊的釋出。更傳統(tǒng)地，活門12B可以呈圓柱形，這時扁平可移動芯體IOD中的凸肩34組成保持機構(gòu)。這個選項示于圖9b。還可以實現(xiàn)活門12C的使凸肩35露出的另ー種幾何形狀，以便使活門12C在扁平可移動芯體IOE內(nèi)部獲得更大的靈活性，當線圈17通電時允許有利于扁平可移動芯體IOE和固定芯體3之間接觸。這個選項示于圖9c。
還可以在壓カ下將錐形彈簧36插入在活門12C的凸肩35和扁平可移動芯體IOD的凸肩34之間。這個替代方案示于圖9d。電磁閥的這種構(gòu)思允許借助于開ロ 23由閥體4后部安裝所有內(nèi)部組件，特別能夠插入扁平可移動芯體10、固定芯體3和線圈17。電磁閥的這種構(gòu)思還允許行程和預(yù)加載的調(diào)整的獨立性。電磁閥的不同元件的安裝在下文中解釋。將對中墊圈11和扁平可移動芯體組件10、12設(shè)置在閥體4的下部。這時片彈簧9接著被插入并與扁平可移動芯體組件10、12接觸。保持環(huán)8被插入閥體4中直至與片彈簧9接觸。片彈簧9在扁平可移動芯體組件
10、12上施加預(yù)加載，扁平可移動芯體組件10、12與供氣孔18接觸。這時用適當?shù)难b置校驗預(yù)加載的載荷。當保持環(huán)8的位置使得預(yù)加載的載荷達到預(yù)定的正確值時，保持環(huán)8被壓接在閥體4上。接著線圈組件30被插入閥體4中，直至行程達到ー個令人滿意的數(shù)值的位置為止。在這個操作中通過交替地使之處于線圈斷電的靜止位置和線圈通電的工作位置之間，校驗行程的數(shù)值，使得能以約幾十微米的精度限定該行程。當線圈組件30插入閥體4時，保持環(huán)8還起使固定芯體3下部相對于扁平可移動芯體10對中的功能。閥體4和線圈組件30這時通過固定芯體3壓接在電磁閥的上部。在線圈斷電的靜止位置，由于片彈簧9在扁平可移動芯體10上施加的預(yù)加載，供氣孔18被活門12封閉，在供氣孔18的閥座21上允許保持一個保證供氣孔相對于其它孔19和20隔離所需要的力。這時該ー個或多個使用孔19和排氣孔20借助于扁平可移動芯體10的ー個或幾個連接孔14連接。要注意，片彈簧9以及對中墊圈11為了不干擾流體的通過是足夠地通透的。在線圈通電的工作位置，扁平可移動芯體10被固定芯體3磁吸引，直至這兩個構(gòu)件之間接觸，稱為粘貼。這時排氣孔20被活門12封閉。由來自供氣孔18的壓縮空氣施加在活門上的壓カ允許在排氣孔20的閥座22上保持一個保證排氣孔相對于孔18和19隔離所需要的力。這時供氣孔18和該ー個或多個使用孔19連接。圖11至14示出閥體4的實施例，其側(cè)面可以在兩個相對的面上(圖13和14)或者在四個面(圖11和12)被截短。于是側(cè)面變成扁平面。這樣引起的閥體4厚度局部減小允許優(yōu)化線圈組件30和閥體4以及保持環(huán)與該同一閥體4的壓接操作，同時在這些厚的區(qū)域中保持磁性材料的所需的和足夠的截面積，來保證磁通循環(huán)不飽和。這些實施方式還允許產(chǎn)品在至少ー個方向上限制側(cè)向外廓尺寸。圖15和16示出與利用長橢圓形密封墊7保證產(chǎn)品內(nèi)部密封性的替代實施方式。這時該長橢圓形密封墊7被兩個O形圈31和32代替，其各自的凹槽41和42在線圈架5中(圖15)、在保持環(huán)8 (圖16)中實施。圖17舉例說明閥體4的替代實施方式4C和扁平可移動芯體10的替代實施方式IOC0在該實施方式中，扁平可移動芯體IOC外徑減小，以便更多地限制該扁平可移動芯體IOC的質(zhì)量對產(chǎn)品性能的影響。這時取消引導墊圈11，而這時扁平可移動芯體IOC的引導功能由在扁平可移動芯體IOC上實施的凸緣28代替。該凸緣28定尺寸成最大限度地限制扁平可移動芯體IOC和閥體4C之間的摩擦力。在該實施方式中，該ー個或多個連接孔14、19在閥體4C中實施。圖18示出氣隙幾何形狀對扁平可移動芯體的吸引力曲線的影響。吸引力在縱坐標上表示，而氣隙在橫坐標中表示?？紤]了三種幾何形狀具有扁平氣隙的扁平可移動芯體、具有錐形氣隙的扁平可移動芯體、具有階梯形氣隙的扁平可移動芯體。在利用具有扁平氣隙的扁平可移動芯體的技術(shù)方案中，除氣隙數(shù)值極小的非常特殊的情況外，粘貼之前沒有飽和。該曲線代表具有雙曲線分支形狀的吸引力。粘貼時吸引 力非常大，但是工作氣隙(靜止位置)小。在利用具有錐形氣隙的扁平可移動芯體的技術(shù)方案中，錐形部分的磁通水平都差不多，與氣隙間距無關(guān)。這種作用的結(jié)果是在整個行程上吸引力實際上是恒定的，在粘貼和最大氣隙之間吸引力總的變化與利用具有扁平氣隙的扁平可移動芯體的技術(shù)方案相比減小一半。反之，若考慮0. 25mm的工作氣隙，則芯體的吸引力比具有扁平氣隙的可移動扁平芯體的吸引カ約大18%。在利用具有階梯形氣隙的扁平可移動芯體的技術(shù)方案中，對于約50%的行程同樣獲得幾乎恒定的吸引力。但是形成芯體等級(6tagement)的梯級磁通的不同分布,對于非常小的氣隙，導致粘貼カ提高。但當粘貼時吸引カ仍舊小于利用具有扁平氣隙的扁平可移動芯體。但是，這種技術(shù)方案的主要好處在于，與具有扁平氣隙的扁平可移動芯體的技術(shù)方案相比，同樣考慮0. 25mm的工作氣隙，具有約33%的カ增益。
權(quán)利要求
1.電磁閥，其包括由扁平可移動芯體(10)、固定芯體(3)和線圈(17)組成的電磁鐵(17，4，3，10)，其特征在于，所述電磁閥包括閥體(4)，所述閥體也屬于所述電磁鐵并包括開ロ(23)，所述開ロ位于所述閥體(4)的后部、與供氣孔(18)相對、能夠使所述扁平可移動芯體(10)、固定芯體(3)和線圈(17)插入，所述閥體⑷與用非磁性材料制成的保持環(huán)(8)連在一起，片彈簧(9)被壓縮在所述保持環(huán)(8)和所述扁平可移動芯體(10)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁閥，其特征在于，與所述保持環(huán)(8)相關(guān)聯(lián)的所述片彈簧(9)，當所述電磁閥處于靜止位置時允許調(diào)整用來封閉供氣孔(18)的預(yù)加載力，這與所述扁平可移動芯體(10)的行程的調(diào)整無關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電磁閥，其特征在于，所述扁平可移動芯體(10)的行程在放置所述線圈(17)和固定芯體(3)時獲得調(diào)整。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述保持環(huán)(8)允許所述固定芯體(3)對中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述供氣孔(18)和使用孔(19)在與所述閥體⑷連在一起的底部(4D)中實施。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述線圈(17)的托架(5)具有多個凸起部分(33)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，活門(12)具有多邊形。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，活門(12B)呈圓柱形，凸肩(34)在所述扁平可移動芯體(IOD)中因此構(gòu)成保持機構(gòu)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，活門(12C)具有凸肩(35)。
10.根據(jù)上述利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，錐形彈簧(36)被插入活門(12C)的凸肩(35)和所述扁平可移動芯體(IOD)的凸肩(34)之間。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，借助于所述閥體(4)中的凸肩(27)被預(yù)加應(yīng)力的第二片彈簧，允許保證所述扁平可移動芯體(10)與片彈簧(9)相關(guān)聯(lián)地既與閥體(4)沒有摩擦力也與任何其他內(nèi)部構(gòu)件沒有摩擦力地引導。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述扁平可移動芯體(10)和固定芯體(3)在氣隙附近具有階梯形區(qū)域。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述扁平可移動芯體(10)的外徑減小，以限制其質(zhì)量；并且，所述扁平可移動芯體(10)配設(shè)有代替引導墊圈(11)的凸緣(28)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，所述閥體(4)的截面的外部形狀在至少兩個相対的面上被截短，因此形成扁平面。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電磁閥，其特征在于，將所述電磁閥連接到外部裝置的所有流體槽道(18)、(19)、(20)都是直的。
全文摘要
電磁閥包括由扁平可移動芯體(10)、固定芯體(3)和線圈(17)組成的電磁鐵(17，4，3，10)，電磁閥包括閥體(4)，所述閥體也屬于所述電磁鐵并包括開口(23)，所述開口位于閥體(4)的后部、與供氣孔(18)相對、能夠使扁平可移動芯體(10)、固定芯體(3)和線圈(17)插入，所述閥體(4)與用非磁性材料制成的保持環(huán)(8)連在一起，片彈簧(9)被壓縮在保持環(huán)(8)和扁平可移動芯體(10)之間。
文檔編號F16K31/06GK102869910SQ201180008277
公開日2013年1月9日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者R·旺達姆, P·莫羅, J-P·戈梅 申請人:愛思科佑科瑪?shù)倏斯煞萦邢薰?br>