(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧ブレーキシステムのための双安定電磁弁（１）であって、
案内スリーブ（２）を有し、該案内スリーブの中に上側の不動の極鉄心（５）が固定的に配置されるとともに閉止部材（３）が変位可能に配置され、
前記閉止部材（３）は閉止運動中に弁座（４）の中へ押圧されるとともに開放運動中に前記弁座（４）から持ち上げられ、前記閉止部材（３）は磁気モジュール（８）と固定的に結合され、前記閉止部材（３）の運動のアクチュエートは前記磁気モジュール（８）により、前記案内スリーブ（２）の周りに位置決めされてこれを実質的に取り囲むコイル（７）を介して行われる、そのような双安定電磁弁において、
下側の不動の極鉄心（６）が前記案内スリーブ（２）の中で固定的に配置され、前記磁気モジュール（８）が前記下側の極鉄心（６）と前記上側の極鉄心（５）の間に位置決めされ、
前記磁気モジュール（８）は複数の永久磁石（８’，８’’）を含み、
前記永久磁石（８’，８’’）は絶縁部（９）によって分離されていることを特徴とする双安定電磁弁。
【請求項２】
前記磁気モジュール（８）は前記閉止部材（３）にオーバーモールドされることを特徴とする、請求項１に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項３】
前記磁気モジュール（８）は、前記上側の極鉄心（５）のほう向く前記磁気モジュール（８）の側と、前記下側の極鉄心（６）のほうを向く前記磁気モジュール（８）の側で同じ向きの磁極を有し、それぞれ磁気的なＳ極またはそれぞれ磁気的なＮ極を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項４】
前記磁気モジュール（８）は２つの永久磁石（８’，８’’）を含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項５】
前記永久磁石（８’，８’’）は反対向きに位置決めされることを特徴とする、請求項４に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項６】
前記下側の不動の極鉄心（６）は前記案内スリーブ（２）の中に押し込まれていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項７】
前記下側の極鉄心（６）は少なくとも部分的に前記コイル（７）の内部にあるように位置決めされ、および／または前記上側の極鉄心（５）は少なくとも部分的に前記コイル（７）の内部にあるように位置決めされることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項８】
前記閉止部材（３）は磁化可能でない材料からなることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）を制御する方法において、第１の電流方向での前記電磁弁（１）の通電が、前記上側の極鉄心（５）がこれに付属する前記磁気モジュール（８）の永久磁石（８’）を押し離すとともに前記下側の極鉄心（６）がこれに付属する前記磁気モジュール（８）の永久磁石（８’’）を引き付けるような前記上側の極鉄心（５）および前記下側の極鉄心（６）の磁化をもたらし、ならびに第２の電流方向での前記電磁弁（１）の通電が、前記下側の極鉄心（６）がこれに付属する前記磁気モジュール（８）の永久磁石（８’’）を押し離すとともに前記上側の極鉄心（５）がこれに付属する前記磁気モジュール（８）の永久磁石（８’）を引き付けるような前記上側の極鉄心（５）および前記下側の極鉄心（６）の磁化をもたらすことを特徴とする方法。
【請求項１０】
案内スリーブ（２）と、上側の極鉄心（５）および下側の極鉄心（６）と、磁気モジュール（８）を備える閉止部材（３）とを有する、請求項１から８までのいずれか１項に記載の双安定電磁弁（１）を組み立てる方法において、
第１のステップで前記上側の極鉄心（５）が前記案内スリーブ（２）と結合され、第２のステップで前記閉止部材（３）が前記下側の極鉄心（６）の中で位置決めされ、第３のステップで前記閉止部材（３）が前記下側の極鉄心（６）とともに前記案内スリーブ（２）に挿入され、第４のステップで前記下側の極鉄心（６）が前記閉止部材（３）とともに前記案内スリーブ（２）の中で位置決めされてこれと結合され、または、
第１のステップで前記上側の極鉄心（５）が前記案内スリーブ（２）と結合され、第２のステップで前記閉止部材（３）が前記案内スリーブ（２）の中で位置決めされ、第３のステップで前記下側の極鉄心（６）が前記案内スリーブ（２）に挿入され、第４のステップで前記下側の極鉄心（６）が前記案内スリーブ（２）の中で位置決めされてこれと結合されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
ブレーキ液を制御するために請求項１から８までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの双安定電磁弁（１）を有する、自動車のための液圧ブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧ブレーキシステムのための双安定電磁弁に関し、案内スリーブを有し、該案内スリーブの中に上側の不動の極鉄心が固定的に配置されるとともに閉止部材が変位可能に配置され、閉止部材が閉止運動中に弁座の中へ押圧されるとともに開放運動中に弁座から持ち上げられ、閉止部材は磁気モジュールと固定的に結合され、閉止部材の運動のアクチュエートは磁気モジュールにより、案内スリーブの周りに位置決めされてこれを実質的に取り囲むコイルを介して行われ、この電磁弁は、下側の不動の極鉄心が案内スリーブの中で固定的に配置され、磁気モジュールが下側および上側の極鉄心の間に位置決めされることを特徴とする。
【背景技術】
【０００２】
電磁弁は液圧ユニットにおいて、圧媒を保持または流出させる役割を有する。これらは典型的には複数の電磁弁で構成される。ＡＢＳ／ＴＣＳ／ＥＳＰシステムの電磁弁（ＭＶ）では閉じた状態について、システム内のＭＶのそれぞれの役割に依存して決まる、密閉性に関する特定の要求事項が課せられる。バルブは一般には機能依存的に、無通電の切換位置のときに恒常的な位置が実現され（たとえば無通電のとき「閉じる」）、バルブの一時的な動作のために通電がなされる（たとえば通電されたとき「開く」）ように設計される。
【０００３】
さらに従来技術より、２つの切換位置のとき無通電で恒常的な位置を実現し、それぞれの恒常的な位置の間での切換プロセスのためにのみ通電がなされる双安定バルブが知られている。たとえば、これに関しては特許文献１を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０２／１０６２８Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【０００５】
それに対して本発明による電磁弁は、バルブの効率的な保持と切換を可能にするという利点がある。
【０００６】
このことは本発明に基づき、独立請求項に記載の構成要件によって可能となる。本発明のその他の実施形態は従属請求項の対象である。
【０００７】
案内スリーブを有し、該案内スリーブの中に上側の不動の極鉄心が固定的に配置されるとともに閉止部材が変位可能に配置され、閉止部材が閉止運動中に弁座の中へ押圧されるとともに開放運動中に弁座から持ち上げられ、閉止部材は磁気モジュールと固定的に結合され、閉止部材の運動のアクチュエートは磁気モジュールにより、案内スリーブの周りに位置決めされてこれを実質的に取り囲むコイルを介して行われる、液圧ブレーキシステムのための本発明による双安定電磁弁は、下側の不動の極鉄心が案内スリーブの中で固定的に配置され、磁気モジュールが下側および上側の極鉄心の間に位置決めされることを特徴とする。
【０００８】
このことは、電磁弁が２つの極鉄心を有し、これらの間に磁気モジュールが位置決めされることであると理解される。このとき極鉄心はそれぞれの位置に関して固定的に定義され、磁気モジュールはこれらの極鉄心の間で可動である。このとき磁気モジュールは、電磁弁の閉止部材と固定的に結合される。密閉部材とも呼ばれる閉止部材は、第１の位置にあるときに弁座の貫通部を解放し、それによってバルブを開き、または第２の位置にあるときに弁座の貫通部を遮蔽し、それによってバルブを閉じるための役目を果たす。この電磁弁は双安定である。このことは、これら２つの異なる位置（すなわち閉じた位置と開いた位置の両方）での閉止部材の保持を、恒常的な通電なしに行うことができることを意味する。双安定バルブでは、コイルへの通電によって切換状態の切換だけが行われるにすぎない。そのつどの閉じた位置または開いた位置での閉止部材の保持は、たとえば磁気モジュールによって行われる。そのためにたとえば磁気モジュールは、上側の極鉄心の空間的に近傍に位置する上側の永久磁石と、下側の極鉄心の空間的に近傍に位置する下側の永久磁石とで構成される。このケースでは、バルブまたは閉止部材は開放位置にあるとき上側の永久磁石によって上側の極鉄心で保持される。これに準じてバルブまたは閉止部材は閉止位置にあるとき、下側の永久磁石によって下側の極鉄心で保持される。それにより、そのつどの位置でバルブのエネルギー効率的な保持を行えるという利点がある。
【０００９】
両方の安定した位置の間での切換は、閉止部材の運動によって行われる。そのために、コイルが定義された電圧で通電される。それによって磁場が発生する。極鉄心は、たとえば強磁性の特性を有する材料からなる。閉止部材そのものは磁化可能でない材料、特にプラスチックからなる。したがって、コイルが上側および下側の極鉄心を磁化する。上側および下側の極鉄心はその一時的な磁化に基づいて磁気モジュールに対する影響を生成し、それにより、これと結合されている閉止部材が所望の位置へと動く。たとえば閉止部材は磁気モジュールにより（相応の位置でコイルが通電されたとき）、下側の極鉄心により押し離されて上側の極鉄心により引き付けられる。またはその代替として、上側の極鉄心により押し離されて下側の極鉄心により引き付けられる。
【００１０】
好ましい実施形態では、電機子または閉止部材は磁気モジュールにより、コイルに印加される電流強さを通じて、両方の安定した最終位置の間に位置する浮動状態で保持することができる。
【００１１】
留意すべきは、すでに述べたとおり電磁弁は、上側の極鉄心と、下側の極鉄心と、磁気モジュールを有する閉止部材とを有していることである。このことから、および以下の説明から明らかになるとおり、電磁弁は旧来の意味での電機子を有していない。
【００１２】
コイルは案内スリーブに外嵌されるのが好ましい。さらに、コイルは予備組付けされるのが好ましい。
【００１３】
上述したバルブの構造により、エネルギー効率的なバルブの切換が可能になるという利点がある。このような効率は他のコンポーネントにまで及ぶ影響をもたらす。たとえば明らかに小型のコイルが必要であり、または可能である。それにより、ひいては銅の使用量およびこれに伴ってコストを削減することができる。さらに、特に制御装置の加熱部品も省略することができる。高くなる効率に加えて、この電磁弁はその簡素さによっても特徴づけられる。たとえば、少ないコンポーネントを含む非常に単純な構造が可能である。このことは低コストで資源最適化された製造につながる。小さくなる設計スペースという観点からの利点も実現することができる。
【００１４】
好ましい実施形態では、この双安定電磁弁は磁気モジュールが閉止部材にオーバーモールドされることを特徴とする。
【００１５】
このことは、磁気モジュールと閉止部材が１つのユニットを形成することであると理解される。それによって組立コストを削減できるという利点がある。製造はたとえば射出成形法によって行うことができる。それにより、形状接合式の結合を可能にすることができる。それに伴い、固定的で取外し不能の結合が創出されるという利点がある。オーバーモールドされる磁気モジュールの代替として、射出成形された磁気モジュールを閉止部材が有することもできる。たとえばプラスチックからなる閉止部材が、射出成形されて絶縁部により分離された２つの永久磁石を有することができる。
【００１６】
１つの考えられる実施形態では、双安定電磁弁は、磁気モジュールが、上側の極鉄心のほう向く磁気モジュールの側と、下側の極鉄心のほうを向く磁気モジュールの側で同じ向きの磁極を有し、特に、それぞれ磁気的なＳ極またはそれぞれ磁気的なＮ極を有することを特徴とする。
【００１７】
このことは、磁気モジュールが、運動方向で軸方向の両方の端部に同じ磁極を有することであると理解される。すなわち両方の端部には、磁気的なＳ極または磁気的なＮ極のいずれかがある。これらの軸方向端部は、モジュールまたは閉止部材の運動方向を基準として理解される。これらの端部はこの意味において、磁気モジュールの端面に相当する。このような種類の構成により、所望の効果（コイルが通電されたときの磁気モジュールに関する極鉄心の押し離しと引き付け）の容易な実現を、高いコストのかかるコイルの制御なしに、かつコイルの複雑な構造なしに達成できるという利点がある。
【００１８】
好ましい実施形態では、双安定電磁弁は、磁気モジュールが複数の永久磁石を含み、特に２つの永久磁石を含むことを特徴とする。
【００１９】
このことは、２つまたはそれ以上の永久磁石がモジュールを形成することであると理解される。そのためにこれらの永久磁石は、たとえばディスク磁石として製作される。閉止部材の収容およびこれとの結合のために永久磁石は穴を中心部に有することができ、これを通して閉止部材が延びる。このような構造と構成により、低コストで簡素な構造を可能にできるという利点がある。
【００２０】
別案の発展例では、双安定電磁石は、永久磁石が反対向きに位置決めされることを特徴とする。
【００２１】
このことは、永久磁石がそれぞれ同じ磁極をもって相互にアライメントされることであると理解される。たとえば２つの永久磁石は、第１の永久磁石の磁気的なＳ極と第２の永久磁石の磁気的なＳ極が互いのほうを向くように相互に配置される。したがって、２つの永久磁石を含むモジュールにおける磁極は、たとえば次のようになる：Ｎ−Ｓ、Ｓ−Ｎ。それにより、所望の効果を簡単な仕方で実現できるという利点がある。
【００２２】
好ましい実施形態では、双安定電磁石は、永久磁石が絶縁部によって分離されることを特徴とする。
【００２３】
このことは、２つの永久磁石の間に位置決めされた絶縁部を磁気モジュールが有することであると理解される。それにより、効率と性能の改善を実現できるという利点がある。
【００２４】
１つの考えられる実施形態では、双安定電磁弁は、下側の不動の極鉄心が案内スリーブの中へ押し込まれることを特徴とする。
【００２５】
このことは、極鉄心がプレスによって案内スリーブの中で固定されることであると理解される。それにより、簡単で低コストな組立を可能にすることができる。さらに、それによって押込み深さのバリエーションが可能である。それにより、閉止部材と弁座の位置の最適化された調整を好ましい仕方で実現することができる。このことは、たとえば各コンポーネントの製造の不正確性を考慮して補償することを可能にする。別案の実施形態では溶接が意図されていてもよい。
【００２６】
好ましい発展例では、双安定電磁弁は、下側の極鉄心が少なくとも部分的にコイルの内部にあるように位置決めされ、および／または上側の極鉄心が少なくとも部分的にコイルの内部にあるように位置決めされることを特徴とする。
【００２７】
このことは、コイルの長さと位置および／または極鉄心の長さと位置が、下側の極鉄心と上側の極鉄心がいずれも少なくとも部分領域で軸方向にコイルの内部にあるように相互に調整され、場合により相互に適合調節されることであると理解される。それにより、極鉄心の磁化に関して効率の最適化を実現できるという利点がある。
【００２８】
別案の実施形態では、双安定電磁弁は、閉止部材が下側の極鉄心にある開口部を通して案内されることを特徴とする。
【００２９】
このことは、下側の極鉄心が開口部を有することであると理解される。この開口部は、閉止部材がこの開口部を通して案内されるように寸法決めされる。さらに、この開口部が閉止部材のための案内を可能にすることが意図されていてよい。このような案内により、弁座の上での閉止部材の正確な着座を可能にできるという利点がある。それにより、閉止されたバルブ状態のときに良好な封止が実現される。さらに、このことは閉止部材を案内するための追加のコンポーネントの省略または回避を可能にするという利点がある。
【００３０】
好ましい発展例では、双安定電磁弁は、閉止部材が磁化可能でない材料、特にプラスチックからなることを特徴とする。
【００３１】
それにより、開放プロセスと閉止プロセスのときに性能と効率を引き下げる効果を回避できるという利点がある。
【００３２】
さらに本発明によると、先行請求項のうちいずれか１項に記載の双安定電磁弁を制御する方法が意図され、この方法は、第１の電流方向での電磁弁の通電が、上側の極鉄心がこれに付属する磁気モジュールの永久磁石を押し離すとともに下側の極鉄心がこれに付属する磁気モジュールの永久磁石を引き付けるような上側および下側の極鉄心の磁化をもたらし、ならびに第２の電流方向での電磁弁の通電が、下側の極鉄心がこれに付属する磁気モジュールの永久磁石を押し離すとともに上側の極鉄心がこれに付属する磁気モジュールの永久磁石を引き付けるような上側および下側の極鉄心の磁化をもたらすことを特徴とする。
【００３３】
このことは、バルブの制御、特にコイルへの通電の制御が、１つの位置から第２の位置への閉止部材の運動を補助する複数の力成分が生成されるような方式で行われることであると理解される。それにより、エネルギー効率的な切換が可能になるという利点がある。
【００３４】
さらに本発明によると、案内スリーブと、上側の極鉄心および下側の極鉄心と、磁気モジュールを備える閉止部材とを有する、先行請求項のうちいずれか１項に記載の双安定バルブを組み立てる方法が意図され、この方法は、
−第１のステップで上側の極鉄心が案内スリーブと結合され、第２のステップで閉止部材が下側の極鉄心の中で位置決めされ、第３のステップで閉止部材が下側の極鉄心とともに案内スリーブに挿入され、第４のステップで下側の極鉄心が閉止部材とともに案内スリーブの中で位置決めされてこれと結合され、または、
−第１のステップで上側の極鉄心が案内スリーブと結合され、第２のステップで閉止部材が案内スリーブの中で位置決めされ、第３のステップで下側の極鉄心が案内スリーブに挿入され、第４のステップで下側の極鉄心が案内スリーブの中で位置決めされてこれと結合されることを特徴とする。
【００３５】
このことは、案内スリーブと、上側の極鉄心および下側の極鉄心と、磁気モジュールを備える閉止部材とを有する、本明細書に基づく双安定バルブを組み立てる方法であると理解され、まず上側の極鉄心が案内スリーブと結合され、次いで閉止部材が下側の極鉄心とともに案内スリーブに挿入されて、下側の極鉄心が案内スリーブと結合される。別案として、まず上側の極鉄心が案内スリーブと結合され、次いで閉止部材が案内スリーブに挿入され、次いで下側の極鉄心が案内スリーブに挿入されて結合されることが意図される。このようにして、バルブの簡単な組立が可能になるという利点がある。
【００３６】
さらに本発明によると、ブレーキ液を制御するために本明細書に基づく少なくとも１つの双安定電磁弁を有する、自動車のための液圧ブレーキシステムが意図される。
【００３７】
このことは、たとえば液圧ブレーキ液を有する自動化された駐車ブレーキシステムが上述した双安定バルブを組み込むことができることであると理解される。それにより、電磁弁を開いた位置または閉じた位置で保持することができる。さらに、１つの位置から別の位置への切換が非常に効率的な仕方で行われるという利点がある。同様に、１つの位置を保持するための恒常的な通電が回避されることで、騒音発生や振動発生を大幅に削減することができ、回避することさえできる。
【００３８】
付言しておくと、本明細書に個別に挙げられている構成要件は、技術的に有意義な任意の形で相互に組み合わせることができ、本発明のさらに別の実施形態を表すことができる。本発明のその他の構成要件と合目的性は、添付の図面を参照した実施例の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に基づく双安定電磁弁を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に基づく閉止部材と磁気モジュールを示す詳細図である。
【図３】本発明の実施形態に基づく、それぞれ異なる通電がなされたときの作用力と運動を示す原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、双安定電磁弁の模式的な断面図を示している。ここでは電磁弁１は案内スリーブ２を有している。この案内スリーブ２の中に、上側の極鉄心５と下側の極鉄心６が固定されている。さらに案内スリーブ２の中で、閉止部材３が可動に位置決めされている。この閉止部材３と固定的に磁気モジュール８が結合されている。この磁気モジュール８は２つの永久磁石８’および８’’からなる。両方の永久磁石８’および８’’は、絶縁部９によって互いに分離されている。閉止部材３は下側の位置にあるとき、図１に示すように、弁座４と密閉式に協同作用する。この位置から外れると閉止部材３が弁座４を解放して、液圧媒体が流れるのを可能にする。ここでは閉止部材３は下側の極鉄心６にある穴を通過し、これによって案内される。さらに、案内スリーブ２にはコイル７が外嵌されている。このコイル７は案内スリーブ２を全円周で取り囲む。コイル７の長さ、または上側の極鉄心５と下側の極鉄心６の位置は、コイル７が上側の極鉄心５と下側の極鉄心６を少なくとも部分的に取り囲むように選択され、または相互に調整される。このとき極鉄心５，６は励起コイルすなわちコイル７の中へそれぞれ突入し、これをその長さの一部まで充填する。
【００４１】
図２には、閉止部材と磁気モジュールの詳細図が示されている。ここでは永久磁石モジュール８は、上側の永久磁石８’と下側の永久磁石８’’とで形成される。両方の永久磁石８’および８’’は、絶縁部９によって互いに分離されて配置されている。さらに永久磁石８’および８’’は穴を有していて、これによって閉止部材３が案内される。ここでは閉止部材３はプラスチックから成形されている。製造のために、たとえば射出成形法が適用される。オーバーモールドとアンダーカットによって、磁気モジュール８と閉止部材３の間で固定的な結合が保証される。
【００４２】
図３は、それぞれ異なる通電がなされたときの作用力と運動の原理図を示している。ここで左側の図は、第１の通電のときに発生する磁場の磁束線と作用力を示している。このときコイル７への定義された第１の（たとえば正の）電圧の印加によって、分極した磁場が生成される。図示した楕円形の線は磁束線を一例として示している。このような磁場により、上側の極鉄心５と下側の極鉄心６も磁化される。各極鉄心の磁化（およびコイル７によって生成される磁場）は、磁気モジュール８との相互作用をもたらす。たとえば磁気モジュール８（厳密には下側の永久磁石８’）は、分極して磁化された下側の極鉄心６によって押し離される。それと同時に、磁気モジュール８（厳密には上側の永久磁石８’’）が、分極して磁化された上側の極鉄心５によって引き付けられる。それにより、軸方向へ可動の磁気モジュール８およびこれと固定的に結合された閉止部材３の上側の位置への運動がもたらされる。このような力およびそこから帰結される運動が、上方を向く矢印によって図示されている。上側の位置にあるとき、閉止部材３は磁気モジュール８の（特に上側の永久磁石８’の）磁力によって、コイル７への通電が消滅した後も保持される。それに伴って電磁弁１は安定した開放状態にある。さらに図３の右側の図は、第２の通電がなされたときの磁場と力作用を示している。ここではコイル７への定義された第２の（たとえば負の）電圧の印加によって、第１の定義された電圧に対して反対向きに分極した磁場が生成される。上の説明に準ずる仕方により、磁気モジュール８（厳密には下側の永久磁石８’）が、反対向きに分極して磁化された上側の極鉄心５によって押し離される。それと同時に、磁気モジュール８（厳密には上側の永久磁石８’’）が、反対向きに分極して磁化された下側の極鉄心６によって引き付けられる。それにより、軸方向へ可動の磁気モジュール８およびこれと固定的に結合された閉止部材の下側の位置への運動がもたらされる。下側の位置にあるとき、閉止部材は磁気モジュール８の（特に下側の永久磁石８’’の）磁力によって、コイル７への通電が消滅した後も保持される。それに伴って電磁弁１は安定した閉止状態にある。
【符号の説明】
【００４３】
１  双安定電磁弁
２  案内スリーブ
３  閉止部材
４  弁座
５  上側の極鉄心
６  下側の極鉄心
７  コイル
８  磁気モジュール
８’，８’’  永久磁石
９  絶縁部
【図１】
0006934557.tif 000002
【図２】
0006934557.tif 000003
【図３】
0006934557.tif 000004