[0001] 本
发明涉及一种按照
权利要求1前序部分所述的优选受到
电压控制的电磁阀，尤其用于关闭内燃机的冷却剂循环中的旁路，所述电磁阀具有能通电的绕组和通过为绕组通
电能够朝向阀芯移动的
衔铁，所述衔铁在绕组通电时朝向关闭
位置、尤其是克服复位
弹簧的弹簧
力地向阀挺杆加载力。本发明还涉及一种按照权利要求15所述的内燃机冷却系统。
[0002] 用于
汽车内燃机的冷却机系统通常包括两个大小不同的冷却
水循环，可以根据机动车
发动机温度在这两个
冷却水循环之间进行切换。在此，冷却水通常在所谓的小冷却
水循环中借助冷却水
泵进行输送，以便更快地将机动车发动机置于最佳运行温度，并且由此减少排放。在之后冷却水通常在所谓的大冷却水循环中进行输送，由此更剧烈地冷却机动车发动机，以避免
过热。已知的是为了在冷却水循环之间切换，使用能够通
过冷却水液压操作的
滑阀。为此，通过旁路管道将用冷却水加载的操作腔与冷却水容器相连并且持续地通过小
流体泵、尤其是
活塞泵将冷却水输送到操作腔中。为了操作滑阀，借助电磁阀封闭通往冷却水容器的旁路管道，由此使操作腔中的压力升高，因为仍通过前述小型泵将冷却水输送到操作腔中。如果操作腔中的流体压力超过了预定义的
临界压力值，则电磁阀的衔铁克服作用的电磁力移动，由此使电磁阀打开并且为了降低压力可以使冷却水通过现在又打开的旁路朝向冷却水容器流动。因为所使用的电磁阀是受到电压控制的
开关阀，所以迄今这样设计磁力，使得电磁阀在预设的最小电压和最大温度时还可以保持操作腔中的所需最小压力，因此滑阀不会打开大冷却水循环。然而这导致磁力阀在最大电压和最小温度时施加明显更高的闭合力并且操作腔(滑阀腔)中的压力可能不允许地升高。
[0003] 因此由前述
现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种装置，其能够以设计简单且优化结构空间的方式使用，以防止冷却剂系统的操作腔中出现不允许的过压。本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种相应优化的内燃机冷却系统。
[0004] 所述技术问题在装置方面通过具有权利要求1所述特征的电磁阀解决，并且在内燃机冷却系统方面通过具有权利要求15所述特征的内燃机冷却系统解决。本发明的有利扩展设计在
从属权利要求中给出。至少两个在
说明书、权利要求书和/或
附图中公开的特征的全部组合均在本发明的范围内。
[0005] 为了避免重复，在装置方面公开的特征也视为在方法方面公开并且要求保护。同样地，在方法方面公开的特征也视为在装置方面公开并且要求保护。
[0006] 本发明认识到，为了限制最大流体压力可以设置限压阀。本发明还认识到，将这种(附加的)限压阀安装在冷却剂
泵壳体内是不利的，因为为此除了可通过电磁阀打开和关闭的旁路之外还需要另一个用于限压阀的旁路，这会导致较大设计耗费。此外，结构空间需求可能提高并且可能需要对冷却剂泵壳体(尤其是水泵壳体)进行根本的改变，由此又会提高设计耗费。因此，为了将结构空间需求最小化并且为了实现在设计上惊人简单的解决方案，本发明建议，将限压阀或者限压功能集成在电磁阀中，也就是设置可与衔铁共同移动的销钉和朝向阀挺杆向销钉施加弹簧力的限压弹簧。与不具有限压功能的已知电磁阀不同，在按照本发明方案设计的电磁阀中，衔铁不再直接与阀挺杆共同作用以将其移动到其关闭位置，而是只间接地通过在衔铁通电时与衔铁共同移动的销钉进行作用。之前提到的朝向阀挺杆向销钉加载弹簧力的限压弹簧在此能够通过实现充分的(其它)预紧路径使阀挺杆在加载压力时、尤其基于操作腔中的冷却剂流体压力沿轴向克服限压弹簧的弹簧力地从其关闭位置中移出并且由此打开电磁阀，尽管电磁绕组仍是通电的并且衔铁朝向阀芯移动。因此，在将按照本发明方案设计的电磁阀与限压器件集成在内燃机冷却系统中时，旁路打开，冷却介质由此可以从操作腔中尤其朝向冷却剂容器或者贮藏容器流出并且由此限制或者减小操作腔中的压力。在具有按照本发明方案设计的电磁阀的内燃机冷却循环中，可以省去用于在超过临界压力时排走冷却介质的单独旁路或者单独排出管路，方式为将原本就设置的用于通过不为电磁阀的电磁绕组通电来将冷却介质排出操作腔的旁路打开并且用于在达到临界过压时排放冷却介质。
[0007] 按照本发明方案设计的电磁阀如上所述地优选适用在内燃机冷却系统中，但是并不局限于这种使用。通过按照本发明地将限压功能集成在电磁阀中，可以与磁力无关地几乎自由地通过限压弹簧的预紧程度和/或选择来选择阀的静态打开压力。此外，可以在最小化的结构空间中、尤其是结构空间中性地将限压功能集成在电磁阀中。
[0008] 按照本发明方案设计的电磁阀原则上适用于所有受电压控制的NO换挡
控制阀应用，其中必须克服确定的压力来关闭，然而应当/必须基于用于保护系统的电压-温度公差使用附加的限压阀。
[0009] 为了通过将限压功能集成在电磁阀中而不必忍受由于在打开的下落(没有通电的)状态中的压降增大所造成的阀功能限制或者最差情况只需忍受较少的对于阀功能的限制，在本发明的扩展设计中设有用于保持最小限压弹簧预紧力的器件。换而言之，通过限压弹簧的相应布置能够使限压弹簧在下落状态下不会延长到不允许的长度(这减小了阀行程并且可能导致阀打开时的更大压降)。例如当限压弹簧不用其它措施地沿轴向布置在衔铁与销钉之间(这原则上在按照本发明的电磁阀的范围内是可行的)或者当限压弹簧直接布置在衔铁与阀挺杆之间时，可能形成更大压降。为了最小化并且优选为了避免在衔铁下落的打开状态下出现提高的压降，按照扩展设计优选规定，将销钉布置在衔铁的衔铁钻孔内，这将在之后详细阐述，优选与限压弹簧一起。作为备选可以考虑(但设计上较耗费)的是，不将销钉和压力弹簧集成在衔铁内，而是集成在布置于衔铁与阀挺杆之间的
保持架内，所述保持架防止压力弹簧不允许地延长。
[0010] 第一变型方案尤其用于具有较小磁力的相对较小的电磁阀并且具有轴向结构长度被最小化的优点。
[0011] 如已经说明的，电磁阀的一种特别优选的实施形式为，可轴向移动的销钉集成在衔铁内并且为此目的容纳在优选轴向的衔铁钻孔中。在此特别优选的是，销钉在压力弹簧最大程度放松时沿轴向朝向阀挺杆突出，以便
支撑在其上，作为备选可以考虑，阀挺杆有一段伸入到衔铁中。
[0012] 特别相宜的是，优选与销钉共同布置在连续呈圆柱形或者优选阶梯状的衔铁钻孔(中央通孔)中的限压弹簧朝着设计在衔铁上、尤其设计在衔铁钻孔内部的止挡(销钉止挡)沿轴向向销钉施加弹簧力，其中，止挡优选由具有优选至少两个直径的衔铁钻孔的凸肩、尤其是环形凸肩构成。
[0013] 在背离销钉的侧面，限压弹簧优选支撑在支座元件、优选套筒、优选压装套筒上，所述支座元件(间接或者直接地)固定在衔铁上，尤其是压入衔铁钻孔中，其中，支座元件的轴向位置、尤其是支座元件压入衔铁钻孔中的压入深度确定限压弹簧的预紧力，通过选择所述轴向位置调节和/或能够调节所述预紧力。
[0014] 支座元件不是必须通过压入固定，也可以考虑
冲压、卷边或者在设有
螺纹的情况下通过
螺栓连接来固定。
[0015] 备选地可以实现其它固定可能性。
[0016] 如在开头提到的，如果电磁阀的轴向结构长度起次要作用，并且优选使用产生较大磁力的较大绕组，则可以不将限压弹簧和销钉集成在衔铁中，而是集成在沿轴向布置于衔铁与阀挺杆之间的保持架中，所述保持架用于保持限压弹簧的定义的最小预紧力。特别适宜的是，在衔铁相应通电时，在阀挺杆处于关闭位置时，具有压力弹簧和销钉的保持架由衔铁至少区段性地移动到阀芯内，优选至少几乎完全地移动到阀芯内。
[0017] 为了调节限压弹簧的预紧力有利的是，所述限压弹簧在背离销钉的一侧支撑在支座元件、尤其是套筒、优选压装套筒上，所述压装套筒(间接或者直接地)固定在保持架之上和/或之中。
[0018] 在限压弹簧的尺寸设计方面有利的是，在衔铁朝向阀芯移动、尤其是支撑在阀芯上、无论如何在阀挺杆处于关闭位置时，限压弹簧的弹簧力大于
复位弹簧的弹簧力。
[0019] 在轴向结构长度的最小化方面有利的是，销钉直接与阀挺杆共同作用，其间没有布置力传递构件。
[0020] 原则上可以考虑，阀挺杆直接与
阀座共同作用，尤其用于关闭内燃机冷却系统中的旁路。然而在优化的密封功能方面有利的是，阀挺杆与闭合体、尤其是阀
门球体共同作用，所述阀门球体将处于其关闭位置中的阀挺杆压入阀座并且由此在绕组通电时将阀关闭。
[0021] 如开头提到的，特别适宜的是，所述电磁阀受到电压控制，其中，更优选的是由例如测量冷却介质温度的温度测量器件预设和/或提供控制电压。就这点而言公开并且要求保护一种系统，其中按照本发明方案设计的电磁阀通过不同大小的电压控制。
[0022] 在未通电的(下落的)状态中，按照本发明方案设计的电磁阀与现有技术中不具有限压功能性的变型方案相同地运行，磁通回路或者能够通过电磁绕组通电产生的磁力和限压弹簧优选设计为，使得当直接或者优选间接地通过闭合体作用在阀挺杆上的压力大于作用在衔铁上的磁力时，在为了关闭阀门所需的较小或最小控制电压时(例如9.8V)的被吸引状态下，也可以打开电磁阀。
[0023] 优选地，磁通回路(尤其通过相应的绕组尺寸设计)和限压弹簧设计为，使得在最大或者最大允许的控制电压时(例如16V)，磁力这样高，使得其不能通过滑阀腔(或者别的压力腔)中达到临界压力时的压力被克服，但限压弹簧的压力可被克服，因此尽管绕组通电或者衔铁朝向阀芯移动，仍能打开电磁阀，方式为阀挺杆相对于优选不移动的衔铁克服压力弹簧的弹簧力沿轴向从关闭位置朝向衔铁移出，并且销钉在此向限压弹簧移动，以便尽管在通电仍将电磁阀打开，并且避免在阀座之前的区域内出现不允许的压力。实现了阀挺杆的移动，因为限压弹簧在衔铁朝向阀芯移动时(仍能接着)通过销钉的移动预紧。也就是说为了打开阀门不再需要克服磁力，而是只需要克服保存在限压弹簧中的力。
[0024] 阀的静态打开压力总体上取决于限压弹簧的弹簧力。优选地这样设计复位弹簧的尺寸，使得衔铁在用于关闭电磁阀所需的最小电压时在阀挺杆处于关闭位置时通过剩余空气缝隙与阀芯沿轴向相间隔并且在最大允许电压时尤其通过防黏盘或者防黏槽支撑在阀芯上，使得在最大允许电压时剩余空气缝隙再次被消除。
[0025] 本发明还涉及一种具有按照本发明方案设计的电磁阀的内燃机冷却系统。内燃机冷却系统包括用于使冷却介质尤其是冷却水在大冷却剂循环和/或小冷却剂循环中循环的(大)冷却介质泵，其中，在不同的冷却剂循环之间可以借助可液压操作的滑阀进行切换，所述滑阀可以通过操作腔中的冷却介质压力进行操作。操作腔，更确切地是由操作腔导出的旁路优选导引至冷却介质容器，所述操作腔配置有按照本发明方案设计的具有集成的限压功能性的电磁阀，在电磁阀通过电磁绕组的通电关闭时，旁路关闭并且操作腔中的压力通过以下方式升高，即除了冷却介质泵之外设置的(小)泵将冷却介质输入操作腔中。如果操作腔中的压力超过了定义的极限压力(但其在电磁阀的给定控制电压处不足以克服作用在衔铁上的磁力)，尽管绕组通电，电磁阀的阀挺杆仍能克服限压弹簧的弹簧力移动并且尽管衔铁朝向阀芯移动，仍能打开阀。
[0026] 优选地，为了从小冷却剂循环转换至大冷却剂循环，尤其通过在用于使衔铁朝向阀芯移动所需的最小控制电压以下的相应较小的控制电压将那个电磁阀打开。在这种情况下，电磁阀的优选设置的复位弹簧使阀挺杆由其关闭位置移出并且使衔铁沿轴向远离阀芯复位。
[0027] 特别适宜的是，电磁阀、用于在冷却循环之间切换的滑阀和冷却介质泵布置在优选设计为金属
铸造壳体的共同壳体中。
[0028] 本发明的其它优点、特征和细节由以下参照附图对优选
实施例的说明得出。在附图中：
[0029] 图1a示出按照本发明方案设计的电磁阀处于下落状态下的情形；
[0030] 图1b示出图1a中的细节X，
[0031] 图2a示出按照图1a的电磁阀在通电但尽管如此由于其限压功能性仍打开的状态下的情形；
[0032] 图2b示出图2a中的细节X；
[0033] 图3强烈示意性地示出备选实施形式，其中，限压弹簧和销钉不是如前述实施例那样集成在衔铁中，而是集成在布置于衔铁与阀挺杆之间的保持架内；
[0034] 图4强烈示意性地示出内燃机冷却系统，其具有只隐约示出的按照本发明方案设计的电磁阀。
[0035] 在附图中相同的元件和具有相同功能的元件用相同的附图标记表示。
[0036] 图1a和图1b示出受电压控制的电磁阀1，优选用于在图4中示例性示出的内燃机冷却系统中。
[0037] 电磁阀1包括衔铁2，所述衔铁可以通过布置在线圈
支架4上的电绕组3通电轴向地沿着纵轴线L(移动轴线)移动，也就是朝向阀座5移动。在图1a和图1b中示出下落状态，也就是绕组3没有通电或者存在的控制电压不足以使衔铁2轴向地沿着纵轴线L朝阀芯6移动的状态。
[0038] 由图1a可以看出，衔铁2可沿纵向移动地在衔铁导引罐7内导引，阀芯6插入衔铁导引罐7中。
[0039] 长条形并且沿着纵轴线L延伸的阀挺杆8沿轴向贯穿阀芯6，所述阀挺杆8以其背离衔铁2的端部与在此设计为球体的闭合体9共同作用并且在绕组3通电时将闭合体压入其阀座5中并且由此封闭流体管路10(在此具体是旁路)。
[0040] 由图1a和图1b可以直接得知，衔铁2不是直接与阀挺杆8共同作用，而是通过能够在衔铁2内部、更准确地说是中央衔铁钻孔11(通孔)内部沿着纵轴线L移动的销钉12共同作用，所述销钉由同样容纳在衔铁钻孔12中的限压弹簧13朝向阀挺杆8、也就是朝向阀座5加载弹簧力。
[0041] 限压弹簧13以其背离销钉12的端部支撑在支座元件15上，所述支座元件在此设计为压装套筒，所述压装套筒沿轴向从后部、也就是从背离销钉12的一侧压入衔铁钻孔11(中央钻孔)中。压入深度在此确定了限压弹簧13的预紧力。
[0042] 由概览还可以看出，在衔铁2内部，在销钉12的背离限压弹簧13的一侧实现了设计为环形凸肩的销钉止挡16，用于限定销钉12相对于衔铁2朝向阀座5的相对移动。
[0043] 销钉12沿轴向支撑在阀挺杆8的增厚端部17上并且在绕组3充分通电时使阀挺杆8朝向其关闭位置、也就是朝向阀座5移动。
[0044] 复位弹簧18抑制前述移动，所述复位弹簧支撑在阀挺杆8、在具体的例子中是端部17的背离销钉12的环面上。限压弹簧13在此设计得比复位弹簧18更强。
[0045] 为了优化磁通回路，衔铁2和阀芯6通过锥形面共同作用，其中，为了避免衔铁2粘在阀芯6上，可以设置相应的防黏器件19，如防黏盘或者槽。
[0046] 如果向电磁绕组3施加足够的控制电压，则磁力作用在衔铁2上，从而使其朝向阀芯、也就是朝向阀座5移动到图2a和图2b所示的位置中。在此，磁通延伸经过金属壳体20和衔铁导引罐7进入衔铁2并且穿过衔铁2沿轴向朝阀芯6延伸，其中，处于衔铁2与阀芯6之间的轴向空气缝隙被消除并且磁通在附图平面中在阀芯6内部进一步向下朝轭板21延伸并且在所述轭板中沿径向向外又进入罐状或者弓形的金属壳体20中。
[0047] 由于衔铁2移动到图2a和图2b所示的轴向位置，销钉12沿着纵轴线L将阀挺杆8压向其关闭位置，由此，所述阀挺杆在流体管路10中或者阀座5下方的压力足够小时将阀或者流体管路10关闭。
[0048] 如果流体管路内部(也就是在阀座前方区域内)的压力升高至大于由磁力和复位弹簧力合成的闭合力的值，则尽管绕组3通电，衔铁2仍沿轴向被阀座5按压，并且阀打开。然而，当磁力在相应高的控制电压处高到使得压力不足以使闭合体9和阀挺杆8以及衔铁2沿轴向远离阀芯6移动时，阀仍会由于所设置的限压功能性打开。也就是如果压力足以克服由限压弹簧13和复位弹簧18的弹簧力合成的力，则闭合体9和阀挺杆8在衔铁朝向阀芯移动时从其关闭位置移出并且限压弹簧13通过销钉12合成的轴向移动进一步预紧。销钉12在此轴向地在衔铁2内部相对衔铁2运动，衔铁2固定在其轴向位置中。由此可以避免流体管路10中出现不允许的过压。
[0049] 电磁阀1的按照图3的实施例理论上与之前阐述的实施形式的区别在于，销钉12和限压弹簧13不容纳在衔铁2中，而是容纳在固定于衔铁2上的保持架22或者优选独立于衔铁2的保持架22上，所述保持架沿轴向处于衔铁2与阀挺杆8之间。
[0050] 相对置地，复位弹簧18在轴向钻孔中支撑在阀芯6上。
[0051] 保持架22防止限压弹簧13不允许地延长。
[0052] 限压弹簧13在背离销钉12的一侧支撑在固定于保持架22中的支座元件15上。
[0053] 按照图3的实施例的轴向结构长度大于之前描述的实施例的轴向结构长度。然而工作方式理论上是相同的，因此关于工作方式可以参考前述实施形式。
[0054] 在图4中强烈示意性地示出内燃机冷却系统23。所述内燃机冷却系统包括用于将冷却介质尤其是冷却水输送到两个循环中的冷却介质泵24(
循环泵)。
[0055] 为了在循环之间切换，设有可液压控制的滑阀25，在其之前设有操作腔26，通过例如设计为
活塞泵的小泵27持续地将冷却介质输入操作腔26。
[0056] 由此在电磁阀1关闭时，也就是在闭合体9贴靠在阀座5上时，操作腔26中的压力升高并且滑阀25这样运动，由此开通小冷却介质循环。为了切换到大冷却剂循环，必须降低操作腔26中的压力。这可以例如通过电磁阀1上的相应较低的优选温度相关的控制电
压实现，因此电磁阀1的衔铁沿轴向远离阀座5移动并且由此打开电磁阀，并且因此释放通往冷却介质容器28的旁路。
[0057] 如果电磁阀1上的控制电压例如由于较高的冷却介质温度而较高并且操作腔26中的压力升高，然而没有高到可以使衔铁2克服所作用的磁力移动，电磁阀1仍能基于所实现的限压功能性打开，方式为由于闭合体9、阀挺杆8以及销钉12的轴向运动使限压弹簧在电磁阀内部进一步预紧，由此使阀打开并且压力可以朝向冷却介质容器28减小。
[0058] 附图标记清单
[0059] 1 电磁阀
[0060] 2 衔铁
[0061] 3 (电)绕组
[0062] 4 线圈支架
[0063] 5 阀座
[0064] 6 阀芯
[0065] 7 衔铁导引罐
[0066] 8 阀挺杆
[0067] 9 闭合体
[0068] 10 流体管路
[0069] 11 衔铁钻孔
[0070] 12 销钉
[0071] 13 限压弹簧
[0072] 15 支座元件
[0073] 16 销钉止挡
[0074] 17 端部
[0075] 18 复位弹簧
[0076] 19 防黏器件
[0077] 20 金属壳体
[0078] 21 轭板
[0079] 22 保持架
[0080] 23 内燃机冷却系统
[0081] 24 冷却介质泵
[0082] 25 滑阀
[0083] 26 操作腔
[0084] 27 泵
[0085] 28 冷却介质容器
[0086] L 纵轴线
