專利名稱：沖程磁鐵裝置和閥門裝置的制作方法
沖程磁鐵裝置和閥門裝置本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1或者說權(quán)利要求7前序部分的沖程磁鐵裝置 (Hubmagnetanordung)。本發(fā)明此外涉及一種閥門裝置。此類的沖程磁鐵裝置在流體技術(shù)中經(jīng)常應(yīng)用作為用于操縱液壓或者氣動閥門的 驅(qū)動器。流體技術(shù)的操縱磁鐵大多模塊化地構(gòu)造并且除了挺桿的通孔還具有一個液體密 封的，銜鐵在其中可運動地導(dǎo)向的極管。在極管上套上一個線圈體。線圈體利用螺母固定。 在極管的磁極鐵芯段和管段之間通常焊接一個由非磁性的材料制成的分離環(huán)。由此在極管 中的磁力線從磁極鐵芯段逾越到銜鐵上。只有這樣能夠構(gòu)造利用力線充滿的工作氣隙。剛好對開關(guān)閥人們應(yīng)用最可能簡單構(gòu)造的沖程磁鐵。那么例如德國的申請人的專 利申請Nr. 10 2008 030 748說明了一種極管，它為了產(chǎn)生在磁極鐵芯和管段之間必需的 不連續(xù)性在過渡段的區(qū)域中具有一個減小的材料厚度。在這種情況下人們?yōu)榱藰O管的更 簡單生產(chǎn)而將就通過過渡區(qū)域的磁性支流。該極管也稱為車薄的極管，因為材料厚度的減 小通常通過車實現(xiàn)。不過這造成一個(相比可利用的通過工作氣隙傳輸?shù)拇帕?可觀的支 流。如果應(yīng)用車薄的極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的極管，假設(shè)相同的線圈功率，則人們以沖程磁鐵的力損 失約10%為出發(fā)點。此外具有車薄的極管的沖程磁鐵經(jīng)常具有一個對閥門操縱非常不利的 力-沖程-特性曲線，如在圖2中所示的傳統(tǒng)的沖程磁鐵的特性曲線42。操縱力在銜鐵即 將貼靠在磁極鐵芯上之前才顯著上升。但是流體的閥門在較大的沖程范圍上需要足夠的操 縱力。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種改善的沖程磁鐵裝置，它特別是具有一個對閥門操縱合 適的特性曲線。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1或權(quán)利要求7的特征的沖程磁鐵裝置解決。本發(fā)明通常以此為基礎(chǔ)，一種沖程磁鐵裝置，其中在極管中的磁性的不連續(xù)性借 助于有效的材料厚度的減小構(gòu)成，例如厚度的，特別是磁性作用的材料的壁厚的減小，銜鐵 的對著磁極鐵芯段的端面和在極管的內(nèi)部設(shè)置在磁極鐵芯段上的底分別設(shè)有一個輪廓，它 們允許互相的軸向重疊。這在較小的加工費用下可以有利地影響沖程磁鐵的力-沖程-特 性曲線。特別優(yōu)選的是一種根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)計方案，在該方案中在極管的磁極鐵芯段 和管段之間的過渡段具有減小的壁厚。此外在銜鐵上借助于突出的盤構(gòu)成一個臺階。在磁 極鐵芯段上的底同樣通過圓柱形的凹槽形成臺階。銜鐵的盤可以容納在凹槽中，意義在于， 盤的至少一段在銜鐵貼靠在底上時沉入凹槽中。以這種方式可以這樣構(gòu)造沖程磁鐵裝置的力-沖程-特性曲線，即在可以在特性 曲線的更大的范圍內(nèi)提供足夠的操縱力。磁力線通過根據(jù)本發(fā)明的裝置方式更強(qiáng)烈地集中 在銜鐵和磁極鐵芯段的底之間的區(qū)域中。在銜鐵從它的磁極鐵芯側(cè)的終點位置到盤沉入凹 槽中的路程上由此提供高的操縱力。操縱力在此在盤即將沉入凹槽之前明顯上升。在沉入 后操縱力下降。在銜鐵沖程直到貼靠到底上的剩余的路程上提供一個和緩的操縱力。通過 在最后的沖程段上的減小的操縱力也減小了極管的和或許在銜鐵和磁極鐵芯段之間存在的防粘墊片的機(jī)械負(fù)荷。此外實現(xiàn)了更好的關(guān)閉時間。借助于根據(jù)本發(fā)明的沖程磁鐵裝置可以可靠地觸發(fā)或者說轉(zhuǎn)換大多在閥芯的打 開過程的開始已經(jīng)需要高的操縱力的閥門。通過在沖程的遠(yuǎn)離磁極鐵芯的段已經(jīng)存在的高 的操縱力可以使用相對弱地確定尺寸的線圈。用于操縱的電流需求相對傳統(tǒng)的沖程磁鐵減 小。此外現(xiàn)在可以提供一種沖程磁鐵裝置，它在應(yīng)用車薄的極管的情況下也具有一個準(zhǔn)確 定義的，盡可能與制造造成的公差無關(guān)的特性曲線。在本申請中為了簡便起見應(yīng)用了車薄 的極管的概念。不過該概念應(yīng)該一般涉及具有在磁極鐵芯和管段之間的過渡段中具有減小 的壁厚的極管的沖程磁鐵裝置。減小的壁厚不僅可以通過車，而且可以通過其它的工藝產(chǎn) 生。例如是滾壓、旋轉(zhuǎn)鍛造、棒形半成品的拉伸或者由非磁性的材料制成的環(huán)的造型，如在 已經(jīng)提及的申請人的德國的專利申請10 2008 030 748中說明的。所有這些擁有減小過渡 段中的壁厚的方法應(yīng)該通過概念“車薄的極管”包含。該任務(wù)同樣通過一種裝備有這種沖程磁鐵裝置的閥門裝置解決。通過輪廓，特 別是盤的長度和或許在磁極鐵芯段上的凸緣的長度的協(xié)調(diào)可以將沖程磁鐵裝置的力-沖 程-特性曲線最優(yōu)地匹配閥門裝置的操縱力要求。本發(fā)明有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中給出。所述的輪廓可以具有不同的形狀。合適的例如是盤形的，環(huán)形的，錐形的和拱形的 隆起。它們不必一定構(gòu)造成與銜鐵的運動軸線同心，不過同心的形狀簡化了制造。相應(yīng)的 對應(yīng)輪廓優(yōu)選具有幾何尺寸對應(yīng)的凹槽。如上所述優(yōu)選地磁極鐵芯段，過渡段和管段一體地由一種可磁化的材料構(gòu)成。這 允許極管的特別成本經(jīng)濟(jì)的制造。如果過渡段具有一個在極管的外表面中的徑向槽，制造 可以特別簡單地設(shè)計。從徑向槽到磁極鐵芯段或者說從徑向槽到管段的過渡是被倒圓的， 以預(yù)防裂縫形成。盤可以比磁極鐵芯的凸緣段構(gòu)造得短一些。由此可以利用較小的通過凸緣段產(chǎn)生 的在特性曲線的遠(yuǎn)離磁極鐵芯的段中的力提高。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計方案，在盤和凹槽之間的徑向間隙這樣確定尺寸， 即銜鐵的運動在配屬于磁極鐵芯段的終點位置中流體衰減。由此減小了極管的以及或許置 入在銜鐵和磁極鐵芯段之間的防粘墊片的機(jī)械負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的設(shè)計方案，銜鐵的第一位置(在該位置處銜鐵的端 面位于過渡段的磁極鐵芯段側(cè)的端部對面)和/或銜鐵的第二位置(在該位置處銜鐵的盤 的端面位于磁極鐵芯段的底的對面)對應(yīng)一個在打開過程中作用在閥芯上的流動力的期 望的力輪廓布置。優(yōu)選銜鐵的第二位置對應(yīng)一個接近完全打開的控制橫截面。在這個位置減小在閥 芯上的流量決定的回復(fù)力。從盤沉入到凹槽中開始減小的操縱力還足夠完全接通閥門。接下來本發(fā)明和它的優(yōu)點參考在圖中示出的實施例詳細(xì)說明。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的沖程磁鐵裝置，它具有一個固定在閥門殼體上的極管， 具有一個裝在極管上的線圈體并且具有一個包圍線圈體的殼體，
圖2示出了通過在圖1中示出的沖程磁鐵裝置的極管的截面，以及 圖3相比于傳統(tǒng)的沖程磁鐵的力-沖程-特性曲線示出了根據(jù)本發(fā)明的沖程磁鐵裝置 的力-沖程-特性曲線。
圖1示出了沖程磁鐵1的典型的裝置，如它被用于操縱流體技術(shù)的開關(guān)閥。沖程 磁鐵1的極管5在閥門殼體3上擰入閥門孔中。在極管5上套裝一個勵磁線圈7。勵磁線 圈7借助于螺母9固定在極管5上。極管5在過渡段14在它的外徑方面收縮。圖2對根據(jù)本發(fā)明的極管5和在它里面導(dǎo)向的銜鐵的裝置加以說明。極管體11 由鐵磁性的鋼，例如由棒狀物通過切削加工準(zhǔn)備到所示的形狀。極管體11軸向劃分成磁極鐵芯12、過渡段14和管段16。極管體11的總體上套 管狀的形狀允許銜鐵20插入中心孔18中。孔18在它的背離極段12的端部在管段16的 開口處以后設(shè)有閉鎖件(也稱為沖程限位部(未未出))，它同時帶有用于固定螺母9的螺紋。從磁極鐵芯12突出一個環(huán)錐形的凸緣22。它通過倒圓M過渡到過渡段14。相 比磁極鐵芯12和管段16，極管5的外圓周面在過渡段14處通過一個徑向槽收縮。過渡段 14通過另一個倒圓M和一個傾斜的外圓錐面過渡到管段16。銜鐵20軸向可滑動地支承在孔18中。在銜鐵20和磁極鐵芯12之間的工作氣隙 中插入一個防粘墊片26。銜鐵20在它的面對磁極鐵芯12的端面上通過一個臺階形成輪廓從環(huán)形構(gòu)造的 端面28伸出一個圓柱形的盤30。在孔18的底32中存在一個凹槽34，它與盤30幾何尺寸上協(xié)調(diào)。這意味著，盤30 可以沉入凹槽34中。盤30的軸向延伸以及它的徑向延伸關(guān)于希望的特性曲線形狀選擇， 如后面還要說明的。凹槽34的深度這樣選擇，即當(dāng)銜鐵20處于它的磁極鐵芯側(cè)的終點位 置時，在考慮防粘墊片沈的情況下在凹槽34的底和盤30的端面之間還要存在間隙。圖3相比于傳統(tǒng)的沖程磁鐵裝置的力-沖程-特性曲線42示出了根據(jù)本發(fā)明的 沖程磁鐵裝置1的力-沖程-特性曲線40，它盡管具有車薄的極管，不過不具有磁極鐵芯側(cè) 的銜鐵端面或者說孔18在磁極鐵芯12上的底的輪廓。對于根據(jù)本發(fā)明的沖程磁鐵裝置1可以，如特性曲線40相對特性曲線42所示，實 現(xiàn)操作力在沖程過程的早期段40a中的加強(qiáng)的上升。在此銜鐵20還具有一個較大的到磁 極鐵芯12的距離。銜鐵端面和磁極鐵芯12的底的輪廓，即盤30和凹槽34，還沒有處在軸
向重疊。特性曲線40在銜鐵20進(jìn)一步接近磁極鐵芯12時繼續(xù)陡峭地上升，以在段40b中 形成一個高原。段40b對應(yīng)銜鐵20的一個位置，在該位置中盤30幾乎在底32之前，即還 沒有沉入凹槽；34中。隨著軸向重疊的形成，在本例中在盤30沉入凹槽34中時，特性曲線40在段40c 中接著下降。在銜鐵20貼靠到磁極鐵芯12上時最終特性曲線40適度上升并且以保持力 40d結(jié)束，不過其不再超過在段40b達(dá)到的高原。環(huán)錐形的凸緣22對特性曲線40的影響以及同樣對特性曲線42的影響是微小的。 在沖程范圍44中總是能夠識別出一個最小的在特性曲線42中的隆起。通過銜鐵20和磁 極鐵芯12上的底的輪廓實現(xiàn)的在特性曲線40中的特性曲線提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了環(huán)錐形的凸緣 22的影響。通過盤30的軸向延伸的匹配可以改變特性曲線40的高原段40b的位置。盤30 的徑向延伸和在盤30和凹槽34之間的徑向間隙的大小在高原的高度或者說在特性曲線40 相對特性曲線42的特性曲線提升的不同程度的顯現(xiàn)上有影響。在銜鐵20在磁極鐵芯12處的終點位置保留的到凹槽34的底的氣隙在保持力40d上有影響。通過特別是所述的銜 鐵輪廓和底輪廓的匹配使特性曲線40這樣向流體閥的操縱力特性曲線協(xié)調(diào)，從而需要高 的操縱力的區(qū)域，例如從在閥中的流體路徑的打開的開始直到它完全打開，大約與高原40b 取得一致。那么特別是可以可靠地克服在閥的關(guān)閉方向作用的流動力并且閥芯從每個操縱 狀態(tài)被轉(zhuǎn)換。特別是在比例閥時，其中閥芯的位置通過對抗彈簧作用的由沖程磁鐵1提供的操 縱力控制，在區(qū)域40c中下降的特性曲線40是有利的。在那里產(chǎn)生一個在位置軸上非常狹 窄的在彈簧特性曲線和力-沖程-特性曲線40之間的接頭區(qū)域(Schnittbereich)。希望 的閥芯的位置可以由此非常精確地并且以少的離散通過沖程磁鐵1的通電觸發(fā)。本發(fā)明普遍涉及，對一個沖程磁鐵，其中極管中的磁性的不連續(xù)性借助于有效的 材料厚度的減小構(gòu)成，例如厚度，特別是磁性作用的材料的壁厚的減小，銜鐵的面對磁極鐵 芯段的端面和一個在極管的內(nèi)部設(shè)置在磁極鐵芯段上的底分別設(shè)有一個輪廓，它允許相對 的軸向重疊。這在較小的加工費用的情況下可實現(xiàn)對沖程磁鐵的力-沖程-特性曲線的一 個有利的影響。附圖標(biāo)記列表
I沖程磁鐵 3 閥門殼體 5 極管
7 勵磁線圈 9 螺母
II極管體 12 磁極鐵芯 14 過渡段 16 管段
18 孔 20 銜鐵 22 凸緣 24 倒圓 26 防粘墊片 28 環(huán)形端面 30 盤 32 底 34 凹槽
40 力-沖程-特性曲線
40a 特性曲線段
40b 特性曲線段
40c 特性曲線段
40d 保持力
42 力-沖程-特性曲線44 沖程范圍
權(quán)利要求
1.沖程磁鐵裝置，具有極管(5)，它在軸向分成磁極鐵芯段(12)，過渡段(14)和管段 (16)，其中過渡段(14)比管段(16)具有更小的壁厚，并且具有在極管(5)中可運動地導(dǎo)向 的銜鐵(20)，其特征在于，所述銜鐵(20)在它的面對磁極鐵芯段(12)的端面上具有從端面 (28)軸向伸出的盤(30)，在磁極鐵芯段(12)的面對銜鐵(20)的底面上存在圓柱形的凹槽 (34)，并且銜鐵(20)的盤(30)可以容納在凹槽(34)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述磁極鐵芯段(12)，過渡段 (14)和管段(16) —體地由可磁化的材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述磁極鐵芯段(12)從 底面出發(fā)具有環(huán)形的，特別是環(huán)錐形的凸緣段(22)，過渡段(14)以均勻的壁厚連接在它上 面，并且凸緣段(22)的軸向尺寸超過盤(30)的軸向尺寸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述過渡段(14)具 有在極管(5)的外表面中的徑向槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述從徑向槽到磁極鐵芯段 (12)或者說從徑向槽到管段(16)的過渡是被倒圓的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，確定在盤(30)和凹 槽(34)之間的徑向間隙的尺寸，從而銜鐵(20)的運動在配屬于磁極鐵芯段(12)的終點位 置中流體衰減。
7.沖程磁鐵裝置，具有極管(5)，它在軸向分成磁極鐵芯段(12)，過渡段(14)和管段 (16)，其中過渡段(14)比管段(16)具有更小的有效材料厚度以產(chǎn)生在極管中的磁性的不 連續(xù)性，并且具有在極管中可運動地導(dǎo)向的銜鐵(20)，其特征在于，所述銜鐵(20)的面對 磁極鐵芯段(12)的端面以及在極管(5)的內(nèi)部設(shè)置在磁極鐵芯段(12)上的底(32、34)分 別具有輪廓，它們允許互相的軸向重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述輪廓中的一個具有單級的 或多級的盤(30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述輪廓中的具有環(huán)形的隆起， 特別是環(huán)錐形的隆起。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述輪廓中的具有帶有傾斜于 銜鐵的運動軸線的外表面的隆起，特別是具有圓錐，特別是與銜鐵的運動軸線同心布置的 圓錐。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，所述輪廓中的具有倒圓的隆 起，特別是拱。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項所述的沖程磁鐵裝置，其特征在于，相應(yīng)的另外輪 廓具有與盤(30)或者說隆起在形狀上對應(yīng)的凹槽(34)。
13.具有殼體(3)的閥門裝置，具有在殼體(3)內(nèi)部的閥門孔中可運動地導(dǎo)向的閥芯， 通過它可以調(diào)節(jié)流體連接的控制橫截面，并且具有根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項所述的 沖程磁鐵裝置(1 )，它設(shè)置用于操縱閥芯。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥門裝置，其特征在于，銜鐵(20)的第一位置，在該位置處 銜鐵(20)的端面(28)位于過渡段(14)的磁極鐵芯段側(cè)的端部對面，和/或銜鐵(20)的第 二位置，在該位置處銜鐵(20)的盤(30)的端面位于磁極鐵芯段(12)的底面(32)的對面，對應(yīng)在打開過程中作用在閥芯上的流動力的期望的力輪廓布置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的閥門裝置，其特征在于，所述銜鐵(20)的第二位置對應(yīng)接 近完全打開的控制橫截面。
全文摘要
一種沖程磁鐵裝置，其中在極管中的磁性的不連續(xù)性借助于有效的材料厚度的減小構(gòu)成，例如厚度的減小，特別是磁性有效的材料的壁厚，銜鐵的正對磁極鐵芯段的端面和在極管的內(nèi)部設(shè)置在磁極鐵芯段上的底分別設(shè)有輪廓，它們允許互相的軸向重疊。這在較小的加工費用下可以獲得沖程磁鐵的力-沖程-特性曲線的有利的影響。
文檔編號H01F7/13GK102089836SQ200980126716
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者巴特爾 H., 格倫 J., 斯特勞斯 K., 舍姆普 R. 申請人:羅伯特 . 博世有限公司