(57)【要約】  本発明は、弁エレメント（２０）を制御する制御ユニット（１０）を備えた弁である。制御ユニット（１０）は、電磁石（１）及び可動子グループ（２）を有しており、電磁石（１）は、コイル（１１）及び磁心（１２）を有しており、可動子グループ（２）は、電磁石（１）を用いて可動のマグネット可動子（２１）と、中間エレメント（２２）と、弁エレメント（２０）を制御する制御ピン（２３）とを有しており、制御ピン（２３）は、中間エレメント（２２）を介してマグネット可動子（２１）に結合されていて、該マグネット可動子（２１）と一緒に可動であり、中間エレメント（２２）は、ばね弾性に形成されていて、制御ピン（２３）をばね弾性にマグネット可動子（２１）に連結している。
2016540934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁エレメント（２０）を制御する制御ユニット（１０）を備えた弁であって、
前記制御ユニット（１０）は、電磁石（１）及び可動子グループ（２）を有しており、
前記電磁石（１）は、コイル（１１）及び磁心（１２）を有しており、
前記可動子グループ（２）は、前記電磁石（１）を用いて可動のマグネット可動子（２１）と、中間エレメント（２２）と、前記弁エレメント（２０）を制御する制御ピン（２３）とを有しており、
前記制御ピン（２３）は、前記中間エレメント（２２）を介して前記マグネット可動子（２１）に結合されていて、該マグネット可動子（２１）と一緒に可動であり、
前記中間エレメント（２２）は、ばね弾性に形成されていて、前記制御ピン（２３）をばね弾性的に前記マグネット可動子（２１）に連結している
ことを特徴とする弁。
【請求項２】
前記中間エレメント（２２）は、円板形状に形成されており、前記制御ピン（２３）は、前記中間エレメント（２２）の中央開口（２２１）を貫いて延びていて、該中央開口（２２１）の領域において前記中間エレメント（２２）に結合されている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
前記中間エレメント（２２）は、縁部領域において前記マグネット可動子（２１）に結合されている、請求項１又は２記載の弁。
【請求項４】
前記中間エレメント（２２）は、前記制御ピン（２３）の周りに配置された複数の切欠き（２２２）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項５】
前記中間エレメント（２２）は、前記切欠き（２２２）によって互いに分離された螺旋形のアームを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項６】
前記中間エレメント（２２）は、ばね弾性の鋼である、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
前記マグネット可動子（２１）は、可動子開口（２１１）を有していて、該可動子開口（２１１）を貫いて前記制御ピン（２３）が延びており、前記可動子開口（２１１）内にばね（３）が配置されていて、該ばね（３）は、前記マグネット可動子（２１）と前記磁心（１２）とを互いに押し離すように作用する、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項８】
前記ばね（３）は、前記磁心（１２）及び前記中間エレメント（２２）を押圧する、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
【請求項９】
前記制御ピン（２３）は、前記マグネット可動子（２１）とは反対側のカラー形状の部分領域（２３１）を有しており、前記電磁石（１）の遮断された状態において、前記カラー形状の部分領域（２３１）でストッパ（４）に押圧される、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１０】
前記制御ピン（２３）は、カーボンファイバを含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁に関する。特に弁は、圧力回路における流体の圧力を調整する調圧弁であってよく、例えば、自動車の内燃機関用のアキュムレータ式噴射システムのために使用することができる。
【０００２】
公知のこのような弁は、弁の開放及び／又は閉鎖を生ぜしめる切換えマグネットを有することができる。通常の弁における切換えマグネットの機械的な衝撃によって、騒音及び機械的な摩耗が発生することがある。このような騒音を回避するために、今日例えば、運動させられる部材の質量の低減又は電気的な制御の適合による磁力の低下を達成するような努力がなされている。摩耗を回避するためには、例えば硬化された材料が使用される。
【０００３】
以下において、騒音の発生が減じられ及び／又は摩耗が比較的僅かである弁を提供することが望まれている。
【０００４】
この課題は、独立請求項に記載の対象によって解決される。この対象の有利な態様及び変化態様は、従属請求項に記載され、さらに後で図面を参照した説明により明らかになる。
【０００５】
少なくとも１つの態様によれば、弁は、弁エレメントを制御する制御ユニットを有している。制御ユニットは、電磁石と可動子グループを有している。特に弁は電磁弁として形成されており、この電磁石は、制御ユニットの可動子グループと一緒に、弁エレメントの開放及び／又は閉鎖を生ぜしめることができる。弁エレメントは例えば、弁ニードル又は弁フラップを有することができる。
【０００６】
別の態様によれば、電磁石はコイルと磁心とを有しており、コイルは磁心を取り囲んでいてよい。可動子グループは、電磁石を用いて可動のマグネット可動子を有している。さらに可動子グループは、中間エレメントと、弁エレメントを制御する制御ピンとを有している。制御ピンは、中間エレメントを介してマグネット可動子に結合されていて、マグネット可動子と一緒に可動であり、中間エレメントは、ばね弾性に形成されていて、制御ピンにおいてばね弾性的にマグネット可動子に連結されている。特に、マグネット可動子、中間エレメント及び制御ピンを有する可動子グループは、コイルへの給電時に、磁力によって磁心に引き付けられることができる。このとき磁心は、マグネット可動子のためのストッパとして働き、このストッパは、磁心に向かってのマグネット可動子の移動、ひいては可動子グループの移動を制限する。マグネット可動子が制御ピンに直接剛性に結合されている場合、又は中間エレメントが剛性的に形成されている場合は、可動子グループ全体が、磁心における可動子グループの当接時の衝撃に関与することになる。中間エレメントがばね弾性的に形成されていることによって、コイルへの給電時に磁心に当接する可動子グループのエレメントの有効質量が減じられる。なぜならば、衝撃の一部を、ばね弾性的に形成された中間エレメントによって吸収することができるからである。
【０００７】
別の態様によれば、制御ユニットは、マグネット可動子と磁心とを互いに押し離すように作用するばねを有している。特に、ばねは可動子の開口に配置されていて、ばねが中間エレメント及び磁心を押圧するように、マグネット可動子と磁心との間に配置されていてよい。コイルへの給電が遮断されると、ばねは、可動子グループを磁心から離反する方向に押圧する。磁心から離反する方向における可動子グループの移動を制限するために、特に好適な態様では、制御ピンは当接領域を有しており、この当接領域は、電磁石の遮断された状態において、ストッパに押圧される。特に、ストッパ領域は、制御ピンの、マグネット可動子とは反対側のカラー形状の部分領域として形成されていてよい。電磁石の投入接続状態との関連において既に述べたように、制御ピンとマグネット可動子とが直接剛性的に互いに結合されている場合、又は中間エレメントが剛性的に構成されている場合には、可動子グループのすべてのエレメントが、ストッパに加えられる衝撃を発生させることになる。上に述べた構成に相応して、ここに記載したばね弾性的に形成された中間エレメントによって、衝撃の一部を、中間エレメントによって吸収することができるので、制御ピンとストッパとの間における衝撃を低減することができる。
【０００８】
ばね弾性的に形成された中間エレメント及びその特性によって、つまりマグネット可動子と磁心との間における衝撃及び制御ピンとストッパとの間における衝撃を低減するという中間エレメントの特性によって、制御ユニットにおける、特にストッパ及び磁心並びに制御ピンにおける、騒音発生及び摩耗を低減することができる。
【０００９】
別の態様によれば、中間エレメントは円板形状を有している。円板形状の中間エレメントの真ん中には、中央開口が設けられていてよく、この中央開口を貫いて制御ピンが延びていて、この中央開口において制御ピンが固定されている。円板形状の中間エレメントの縁部は、マグネット可動子に、少なくとも幾つかの領域において固定されていてよい。さらに、中間エレメントは複数の切欠きを有してもよい。これらの切欠きの配置によって、中間エレメントにおいて切欠きの間に、レバーを形成することができるウェブ又はアームを形成することができ、このようなレバーによって、中間エレメントのばね弾性作用に好適な影響を及ぼすことができる。中間エレメントは、特に、ばね弾性の鋼から成っていてもよいし、又はばね弾性の鋼を有していてもよい。ここでは、一般的に、弾性変形を可能にする種類の鋼、例えばばね鋼を使用することができる。
【００１０】
別の態様によれば、制御ピンは、騒音減衰性の材料及び／又は摩耗に対して鈍感な材料を有している。例えば制御ピンは、少なくともカラー形状の部分領域の、電磁石の遮断された状態においてストッパに押圧される領域に、ゴムライニングを有してもよい。さらにまた、制御ピンは少なくとも部分的に又はその長さ全体にわたって、カーボンファイバを有していてもよい。カーボンファイバは、騒音減衰性でかつ摩耗に対して鈍感な特性を有している。
【００１１】
その他の利点、好適な態様及び変化態様については、図面に示した実施形態との関連において以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による弁を概略的に示す断面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ別の実施形態による中間エレメントを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態及び図面において、等しい、同様の又は等しい作用を有するエレメントには、それぞれ同じ符号が使用されている。図示のエレメント及びこれらのエレメント相互の寸法関係は、正しい寸法比で示されておらず、例えば層、構成部材、構成エレメント及び領域のような個々のエレメントは、図面を見易くするため及び／又は理解を良好にするために、過剰に大きく示されている。
【００１４】
図１には弁１００の一部が断面図で示されている。この弁１００は、特に電磁弁として形成され、例えば圧力回路における流体の圧力を調整するための調圧弁であってよい。例えば弁１００は、内燃機関用のアキュムレータ噴射系のために使用することができる。
【００１５】
弁１００は、制御ユニット１０及び弁エレメント２０を有している。一部だけが示された弁エレメント２０は、例えば、制御ピンによって制御することができる弁ニードル又は弁フラップを有することができる。このような弁エレメントは、当業者にとって公知であるので、ここではさらなる詳細な説明は省く。さらに、弁１００の電気的な接触接続及び制御のために使用される電気接続部及びコネクタは示されていない。
【００１６】
弁１００の制御ユニット１０は、電磁石１及び可動子グループ２を有している。これによって、制御ユニット１０は、電磁式のアクチュエータユニットとして形成されている。電磁石１は、コイル１１、特にマグネットコイルを有しており、このコイル１１はハウジング５内に配置されている。電磁石１は、さらに磁心１２を有している。
【００１７】
可動子グループ２は、マグネット可動子２１を有しており、このマグネット可動子２１は、磁心１２と共に、カップ形状のハウジング６内に配置されている。コイル１１の遮断状態では、磁心１２とマグネット可動子２１との間に空隙が存在している。コイル１１を備えたハウジング５は、破線で示した長手方向軸線Ｌに沿った方向で、カップ形状のハウジング６に被せ嵌められている。コイル１１及びハウジング５、並びに磁心１２及びマグネット可動子２１を備えたカップ形状のハウジング６は、一緒になって電磁回路を形成している。この電磁回路は、コイル１１への給電時に磁心１２とマグネット可動子２１との間の空隙が減じられ、マグネット可動子２１が磁心１２に引き付けられるように作用する。
【００１８】
可動子グループ２は、さらに中間エレメント２２を有しており、この中間エレメント２２は、マグネット可動子２１に結合されている。さらに中間エレメント２２は、制御ピン２３に結合されていて、この制御ピン２３は、弁エレメント２０内に進入している。例えば制御ピン２３は、弁エレメント２０の弁ニードル又は弁フラップに結合されていて、制御ピン２３によって弁エレメント２０を制御できるように、つまり開閉できるようになっている。制御ピン２３は、中間エレメント２２によってマグネット可動子２１に連結されていて、このマグネット可動子２１と一緒に可動である。中間エレメント２２は、ばね弾性に形成されていて、これによって制御ピン２３をばね弾性的にマグネット可動子２１に連結している。そのために、ばね弾性の中間エレメント２２は、特に、弾性変形することができるばね弾性の鋼を有している。例えば中間エレメント２２はばね鋼から成っていてよい。
【００１９】
さらに制御ユニット１０は、ばね３を有しており、このばね３は、マグネット可動子２１と磁心１２とを互いに押し離すように作用する。特にばね３は、コイル１１への給電時にマグネット可動子２１の運動に抗して作用する。コイル１１への給電が遮断されると、ばね３は、マグネット可動子２１を長手方向軸線Ｌに沿って磁心１２から押し離す。
【００２０】
マグネット可動子２１は、特に可動子開口２１１を有しており、この可動子開口２１１を貫いて、制御ピン２３が少なくとも部分的に延びている。
【００２１】
さらにばね３もまた、可動子開口２１１内に配置されていて、磁心１２及び中間エレメント２２を押圧している。
【００２２】
中間エレメント２２はディスク状に形成されていて、中央開口を有しており、この中央開口を貫いて制御ピン２３が延びている。中央開口の領域において、制御ピン２３は中間エレメント２２に例えば溶接によって結合されている。中間エレメント２２は、さらに縁部領域において、マグネット可動子２１に例えば溶接によって結合されている。特に中間エレメント２２は、縁部領域において点状にマグネット可動子２１に結合されていてもよいし、又は環状の縁部領域全体においてマグネット可動子２１に結合されていてもよい。例えば中間エレメント２２の特に好適な実施形態のために、以下において図２Ａ及び図２Ｂを参照しながらさらに詳しく説明する。
【００２３】
制御ピン２３は、マグネット可動子２１とは反対側のカラー形状の部分領域２３１として形成されたストッパ領域を有している。このストッパ領域又は部分領域２３１は、電磁石１の遮断された状態において、ばね３の作用によってストッパ４に押し付けられる。このストッパ４は、制御ピン２３が進入する弁エレメント２０の一部によって形成される。例えば、ストッパ４は、制御ピンが開口を貫いて進入する弁ハウジングの一部によって形成することができる。カラー形状の部分領域２３１はこの場合、制御ピン２３の階段状の横断面変化によって形成することができ、これに対してストッパ４は、開口を画定する縁部によって形成され、この開口を貫いて制御ピン２３は進入する。
【００２４】
弁１００の開閉のために、コイルが給電されるか、又は給電が遮断される。コイル１１への給電時には、上に述べたように、可動子グループ２が磁力によってばね３に抗して磁心１２に向かって引き付けられ、これに対して給電の遮断時には、ばね３は可動子グループ２をストッパ４に押し付ける。マグネット可動子２１が磁心１２に当接する際、又は制御ピン２３のカラー形状の部分領域２３１がストッパ４に当接する際のその都度の衝撃は、弁１００ではばね弾性に形成された中間エレメント２２によって減じることができる。それというのは、ばね弾性に形成された中間エレメント２２は、両方の運動時にそれぞれ衝撃の一部を弾性変形によって吸収することができるからである。これによって、マグネット可動子２１において制御ピン２３が剛性的に固定された形態に比べて、磁心１２及びマグネット可動子２１並びに制御ピン２３及びストッパ４における騒音の発生及び摩耗を減じることができる。
【００２５】
さらに別の好適な形態では、制御ピン２３は、騒音低減性の材料及び／又は摩耗に対して鈍感な材料、例えばカーボンファイバ又はゴムライニングを、ピン２３とストッパ４との間に有している。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂには、ばね弾性の中間エレメント２２のための好適な実施形態が示されている。特に中間エレメント２２は、図示の実施形態によれば各１つの円板形状の構成を有している。中央開口２２１を貫いて、図１に示したように制御ピン２３が延びていて、中央開口２２１の領域において、中間エレメント２２に例えば溶接によって結合されている。中間エレメント２２の縁部領域は、図１において示したように、マグネット可動子２１に例えば同様に溶接によって結合されている。
【００２７】
図２Ａに示すように、中間エレメント２２は、さらに切欠き２２２を有しており、これらの切欠き２２２は、中央開口２２１の周りに、ひいては制御ピン２３の周りに配置されている。これらの切欠き２２２によって、弾性変形可能なレバーを形成するウェブ又はアームを備えたジオメトリが生ぜしめられる。
【００２８】
このような構成によって、中間エレメント２２のばね弾性作用に好適な影響を及ぼすことができる。
【００２９】
図２Ｂの実施形態による中間エレメント２２が有する切欠き２２２は、それぞれ中間エレメント２２の縁部領域にまで延びているので、これらの切欠き２２２によって、互いに分離された螺旋形のアームが形成される。これらのアームは、図２Ａの実施形態に比べて、弾性変形可能な長いレバーを形成するので、マグネット可動子２１と磁心１２との間及び制御ピン２３とストッパ４との間における衝撃の、上において述べた減衰作用を、より強くすることができる。特に、中間エレメント２２のばね弾性特性に、材料、材料厚さ、切欠きのサイズ及び切欠きの位置によって好適に影響を及ぼすことができる。例えば中間エレメント２２は、図示の実施形態では、ばね特性に応じて、０.１ｍｍ以上３ｍｍ以下の厚さを有してもよいし、又は３ｍｍを超える厚さを有してもよい。
【００３０】
本発明は、実施形態についての記載によって、図示の実施形態に制限されるものではない。むしろ本発明は、それぞれの新しい特徴及び特徴のそれぞれの組合せをも含み、特に、請求項における特徴の組合せによる特徴又はこのような組合せ自体が請求項又は実施形態において詳しく記載されていないとしても、請求項における特徴のそれぞれの組合せを含む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【国際調査報告】
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