特許 5936768 電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5936768

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/06 305R

   F16K31/06 305A

   F16K31/06 305J

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-510690(P2015-510690)

(86)(22)【出願日】2013年3月19日

(65)【公表番号】特表2015-517631(P2015-517631A)

(43)【公表日】2015年6月22日

(86)【国際出願番号】EP2013055629

(87)【国際公開番号】WO2013167305

(87)【国際公開日】20131114

【審査請求日】2014年11月6日

(31)【優先権主張番号】102012207584.4

(32)【優先日】2012年5月8日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ラルフ ヘルマン

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００１−５１４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１２１６３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 英国特許出願公開第０２２９５８８４（ＧＢ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５６１０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 再公表特許第２００４／０８５８９６（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁弁（１００）であって、
弁ロッド（１４１）と、
該弁ロッド（１４１）を、第１の切換位置から第２の切換位置へと変位させる電磁的な操作装置（１３１，１３５，１３９）と、
前記弁ロッド（１４１）の変位に応じて異なる形状を有する、前記弁ロッド（１４１）を支持する支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）と、
ロック装置（１２１，１２２，１２３，１２５）とを備えており、前記弁ロッド（１４１）を第２の切換位置へと変位させるために前記電磁的な操作装置（１３１，１３５，１３９）が作動されると、可動な保持エレメント（１２１）がロック位置へと移動し、この位置で前記保持エレメント（１２１）は前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）に当接し、前記電磁的な操作装置（１３１，１３５，１３９）が非作動にされると前記保持エレメント（１２１）が前記ロック位置から離れるように、前記ロック装置が形成されていることを特徴とする、電磁弁。

【請求項2】

前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）は、前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）に作用する保持力が、前記弁ロッド（１４１）に作用する支持力に変換されるように形成されており、前記保持力と前記支持力の比は、前記弁ロッド（１４１）の変位に非線形に依存しており、前記ロック装置（１２１，１２２，１２３，１２５）は、前記保持力が、前記ロック位置へと移動された前記保持エレメント（１２１）によって前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）へと伝えられるように形成されており、前記保持エレメント（１２１）から前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）へと伝えられる前記保持力は、前記弁ロッド（１４１）に作用する前記支持力よりも小さいことを特徴とする、請求項１記載の電磁弁。

【請求項3】

前記電磁的な操作装置は、前記弁ロッド（１４１）に結合された磁石可動子（１３５）と、ヨーク（１３１）と、励磁コイル（１３９）とを有していて、前記磁石可動子（１３５）と前記ヨーク（１３１）との間に戻しばね（１３７）が配置されており、
前記磁石可動子（１３５）と前記ヨーク（１３１）とは前記励磁コイル（１３９）によって磁化可能であって、これにより、前記磁石可動子（１３５）と前記ヨーク（１３１）との間に、前記戻しばね（１３７）の戻し力に抗する吸引力を発生させることができる、請求項１又は２記載の電磁弁。

【請求項4】

前記ロック装置は、前記保持エレメント（１２１）を前記ロック位置へと動かすばねエレメント（１２２）と、前記弁ロッド（１４１）に対して移動可能な可動子部分（１２５）と、別の戻しばね（１２７）とを有しており、前記移動可能な可動子部分（１２５）は前記保持エレメント（１２１）に支持されていて、前記別の戻しばね（１２７）は前記移動可能な可動子部分（１２５）と前記磁石可動子（１３５）との間に配置されており、
前記移動可能な可動子部分（１２５）は前記励磁コイル（１３９）によって磁化可能であって、これにより前記移動可能な可動子部分（１２５）と前記磁石可動子（１３５）との間に、前記別の戻しばね（１２７）の戻し力に抗する吸引力を発生させることができ、前記保持エレメント（１２１）は前記ばねエレメント（１２２）を介して前記ロック位置へと移動可能となる、請求項３記載の電磁弁。

【請求項5】

前記支持装置（１１０，２１０）はトグルレバー機構として形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁弁。

【請求項6】

前記支持装置が、２つの端部（１１１，１１３）と、該端部（１１１，１１３）を結合する結合ウェブ（１１２）とを備えたばねスリーブ（１１０）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の電磁弁。

【請求項7】

前記支持装置（３１０）は、ヒンジ（３１５）を介して結合される、互いに逆方向に可動な２つの支持エレメント（３１１）を有しており、これら支持エレメント（３１１）の間にはばねエレメント（３１９）が配置されていて、該ばねエレメント（３１９）は、前記弁ロッド（１４１）が第２の切換位置へと変位する際に、前記保持エレメント（１２１）が前記ロック位置へと移動可能となるように前記支持エレメント（３１１）を位置させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁弁。

【請求項8】

前記支持装置（４１０）は、互いに反対方向に摺動可能な２つの支持エレメント（４１１）を有しており、該支持エレメント（４１１）の一方はヒンジ（４１６）を介して前記弁ロッド（１４１）に結合されており、前記支持エレメント（４１１）の他方はヒンジ（４１６）を介して、当該電磁弁に設けられた取り付け部分（１６５）に結合されていて、ばねエレメント（４１９）が前記支持エレメント（４１１）に配置されていて、該ばねエレメント（４１９）は、前記弁ロッド（１４１）が第２の切換位置へと変位するときに、前記保持エレメント（１２１）が前記ロック位置へと移動可能となるように前記支持エレメント（４１１）を位置させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁弁。

【請求項9】

前記支持装置（１１０，２１０，３１０，４１０）は、前記弁ロッド（１４１）の一方の端部に配置されていて、前記弁ロッド（１４１）は、反対側の端部に閉鎖エレメント（１４５）を有していて、該閉鎖エレメント（１４５）は移動可能に、かつばねエレメント（１４７）によってばね弾性的に、前記弁ロッド（１４１）に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電磁弁。

【請求項10】

第１の切換位置から第２の切換位置へと変位可能な電磁操作される弁ロッド（１４１）と、
保持力を、前記弁ロッド（１４１）に作用する支持力に変換することができるロック手段（１１０，１２１，１２２，１２３，１２５，２１０，３１０，４１０）であって、この場合、前記保持力と前記支持力とから成る比は、前記弁ロッド（１４１）の変位に非線形に依存しているロック手段と、を有しており、
該ロック手段（１１０，１２１，１２２，１２３，１２５，２１０，３１０，４１０）は、前記弁ロッド（１４１）が第２の切換位置に位置している状態で前記保持力を提供し、支持力に変換するように形成されており、提供される保持力は、前記弁ロッド（１４１）に作用する支持力よりも小さいことを特徴とする、電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁操作される弁ロッドを有した電磁弁に関する。弁ロッドは第１の切換位置から第２の切換位置へと変位することができる。

【0002】

背景技術
電気的に制御可能な磁石弁は例えば、自動車の冷却系において冷却媒体循環路を遮断又は切り換えるために使用される。このような形式の弁は各終端位置で（即ち、無通電又は通電）安定した切換位置をとることができるので、「デジタル」切換過程を実現することができる。公知の電磁弁は、変位可能な弁ロッドを有していて、この弁ロッドには強磁性の可動子と、シール円錐体の形の（少なくとも１つの）閉鎖エレメントが配置されている。励磁コイルに通電することにより、可動子と、これに対応する強磁性の対応極とを磁化することができ、これにより、これらの構成部分間に吸引力を発生させることができ、これにより弁ロッドは第１の切換位置から第２の切換位置へと変位することができる。弁ロッドに配置された閉鎖エレメントはこれにより弁座に向かって動くことができ、又は弁座から離れることができる。給電を遮断すると、戻しばねによって、かつ／又は冷却媒体の液圧によって、弁ロッドは再び第１の切換位置へと戻ることができる。無通電で開放される遮断弁又は切換弁として設けられているこのような原理で作動する弁は、独国特許出願公開第１９７５４２５７号明細書、欧州特許第０６５３９９０号明細書、独国特許出願公開第１９７５３５７５号明細書に記載されている。

【0003】

従来の電磁弁の欠点は、通電された切換位置で比較的高い電力消費が継続的に生じることにある。車両の冷却系において遮断弁を使用する場合、戻しばねの力に抗して、かつ液圧に抗して弁を閉鎖状態に維持するために、例えば２０Ｎの範囲の閉鎖力を要することがある。これは１２Ｖの車内電源電圧の場合、１Ａの範囲の継続的な電力消費につながる。弁の閉鎖状態では、機械的作業が行われないので、弁の励磁コイルにおける電気的出力は完全に熱に変換される。このような損出出力は、昨今の効率化を求められる車両での使用を困難なものとする。コイルの寸法も、熱的な周辺条件により実質的に規定される。

【0004】

これに対し、電磁弁は、故障の際に安全な挙動を行うという利点を有している（フェイル・セーフ機能）。何故ならば、弁は、電気的出力供給がなくなった場合（例えば、コンタクト遮断、電圧降下、ケーブル破損、プラグ抜け等）自動的に、安定的で安全な切換位置（例えば開放位置）に切り換えられるからである。安定的な切換位置では電気的な出力消費が行われない別の構成の弁では、この機能はこれまで実現できていない、又は（やはり高い継続的な電力消費を伴う）付加的な機構を用いてしか実現できていない。従って、高い電気的損失出力にも関わらず、電磁弁は車両の冷却系において広く用いられている。

【0005】

発明の開示
本発明の課題は、フェイル・セーフ機能を完全に提供すると共に、１つの切換位置における継続的な高い電力消費を回避することができるような改善された電磁弁を提供することである。

【0006】

この課題は、独立請求項の特徴部に記載の構成により解決される。本発明の有利な別の構成は従属請求項に記載されている。

【0007】

本発明によれば、弁ロッドと、第１の切換位置から第２の切換位置へと弁ロッドを変位させる電磁的な操作装置と、弁ロッドを支持する支持装置とを備えた電磁弁が提案されている。支持装置は、弁ロッドの変位に応じて異なる形状を有する。この電磁弁はさらにロック装置を有しており、該ロック装置は、弁ロッドを第２の切換位置へと変位させるために電磁的な操作装置が作動されている状態で、可動な保持エレメントを、該保持エレメントが支持装置に当接するロック位置へと移動させ、電磁的な操作装置の非作動状態では、保持エレメントがロック位置から離れるように形成されている。

【0008】

この電磁弁では、電磁的な操作装置の作動により弁ロッドを第１の切換位置から第２の切換位置へと変位させることができる。（例えば戻しばねにより、かつ／又は液圧により生じる）戻し力に抗して行うことができる弁ロッドの変位は、支持装置の形状の変化を伴う。さらに、電磁的な操作装置の作動は、ロック装置が保持エレメントをロック位置へと動かし、これにより保持エレメントが支持装置に当接するという結果を伴う。これにより保持エレメントは、支持装置の形状の（逆方向への）変化に対抗することができ、これにより支持装置の安定性若しくは強度は増大する。この状態で、支持装置に支持された弁ロッドは確実に第２の切換位置で保持されることができる。このようにして支持装置の、ひいては弁ロッドのロックを実現することにより、操作装置を作動させるために、ひいては弁ロッドを変位させるために使用される電磁弁への電気的なエネルギ供給は、第２の切換位置への到達後は大幅に減じることができる。保持エレメントをロック位置にとどめるのは比較的小さい（若しくは最小の）電気エネルギ供給により可能である。

【0009】

さらに電磁弁は、故障の際に安全な挙動を有している。保持エレメントをロック位置に保持するために使用される減じられた電気エネルギの供給がなくなる（または下回られる）と、若しくは電磁的な操作装置が非作動にされると、保持エレメントはロック位置から離れる。これにより支持装置のロックは解除され、これにより弁ロッドは自動的に、若しくは戻し力によって再び第１の切換位置へと戻ることができる。

【0010】

好ましい構成では、支持装置に作用する保持力を、弁ロッドに作用する支持力に変換する支持装置が形成されている。保持力と支持力との比は、支持装置の形状に非線形に依存しており、ひいては弁ロッドの変位に非線形に依存している。ロック装置は、保持力が、ロック位置に移動される保持エレメントによって（のみ）支持装置に伝達されるように形成されている。この状態では、保持エレメントから支持装置へと伝達される保持力は、弁ロッドに作用する支持力よりも小さい。このような構成では、支持装置の（ひいては弁ロッドの）ロックを、保持エレメントと支持装置との間の比較的小さい保持力によって実現するために、支持装置の非線形の特性が利用される。この場合、この保持力を、支持装置と弁ロッドとの間のずっと大きな支持力へと変換することができる。同様に、支持装置に作用する弁ロッドによる大きな力（＝支持力に対する反力）は、支持装置から保持エレメントへの小さな力作用（＝保持力に対する反力）となる。これにより、保持エレメントは確実に、特に比較的小さな力で再びロック位置から離れることができる。

【0011】

支持装置は特に、弁ロッドと、電磁弁のハウジングの一部分との間に位置することができるので、支持装置はハウジングで支持することができる。さらに、第１の切換位置から第２の切換位置へと弁ロッドが変位する際には、支持装置の長手方向の寸法は拡大し、これに対して横方向の寸法は縮小する。この場合、（まず）支持装置の横方向の寸法の縮小により、保持エレメントがロック位置へと動くことが可能になる。この位置で支持装置に当接する保持エレメントは、支持装置の横方向の膨張、及びこれにより生じる長手方向の寸法の縮小に対して対抗することができる。

【0012】

別の好適な構成では、支持装置はトグルレバー機構として形成されている。このような構成により、上述したような保持力と支持力の非線形の特性を比較的簡単に実現することができる。

【0013】

これに関して、別の好適な構成では、支持装置が、２つの端部と、これらの端部を結合する結合ウェブとを備えたばねスリーブとを有している。ばねスリーブは例えば金属材料、例えばばね鋼から形成することができる。戻しばね作用を有するトグルレバー機構のこのような比較的単純で安価な構成では、ばねスリーブの各結合ウェブを、１つのトグルレバー機構の２つの脚の配置と考えることができる。相応の「旋回点」は端部と、各結合ウェブの領域とに設けることができる。この場合、ばねスリーブは弁ロッドの第１の切換位置では軸方向で収縮し、半径方向外側に向かって膨張することができる。第２の切換位置へ弁ロッドが変位した際には、ばねスリーブは自動的に、実質的に軸方向に伸びた、僅かにだけ外側に向かって膨張した形となっており、従って、第１の切換位置におけるよりも小さい横方向の寸法を有する。この状態で（のみ）ばねスリーブに当接する保持エレメントを介して、ばねスリーブには互い剛性を与えることができ、これにより軸方向の収縮を阻止することができる。保持エレメントの保持力はばねスリーブを介して、弁ロッドに作用する比較的大きな支持力に変換することができる。

【0014】

トグルレバー機構はばねスリーブではなく、別の形式で実現することもできる。可能な例としては、支持装置が２つの端部を有しており、この２つの端部が２つ以上の個所で、互いに隣接する２つの脚を介して結合されている。互いに隣接する脚の間と、それぞれ１つの脚と１つの端部との間には旋回点を、例えば膜ヒンジの形で設けることができる。このような形式の支持装置では、自動的に軸方向に伸びるようにするために、支持装置にさらに、２つの端部の間に付加的なばねエレメントを設けることができる。

【0015】

さらに、やはり非線形の特性が存在する支持装置の別の構成も考えられる。これについて別の好適な構成では、支持装置が、ヒンジを介して結合された、互いに反対方向に移動可能若しくは回転可能な２つの支持エレメントを有している。これらの支持エレメントの間にはばねエレメントが配置されており、このばねエレメントによって、弁ロッドが第１の切換位置から第２の切換位置へと変位する際に支持エレメントを、保持エレメントがロック位置へと移動することができるように配置することができる。このような支持装置も、保持エレメントの保持力を、弁ロッドに作用する比較的大きな支持力に変換するのに適している。

【0016】

このようなことは、支持装置が互いに反対方向に摺動可能な２つの支持エレメントを有している別の好適な構成にも当てはまる。これらの支持エレメントの一方は、ヒンジを介して弁ロッドに結合されている。これらの支持エレメントの他方はヒンジを介して、電磁弁に設けられた取り付け部分に結合されている。さらに、支持エレメントにはばねエレメントが配置されており、このばねエレメントによって、弁ロッドが第１の切換位置から第２の切換位置へと変位する際に支持エレメントを、保持エレメントがロック位置へと移動することができるように配置することができる。

【0017】

好適には、電磁的な操作装置は、弁ロッドに結合された磁石可動子と、ヨークと、励磁コイルとを有している。磁石可動子とヨークとの間には戻しばねが配置されている。磁石可動子とヨークとは、励磁コイルを介して磁化可能であり、これにより、磁石可動子とヨークとの間には、戻しばねの戻し力に抗する吸引力を発生させることができ、これにより、弁ロッドは第１の切換位置から第２の切換位置へと変位することができる。

【0018】

別の好ましい構成では、ロック装置が保持エレメントをロック位置へと動かすためのばねエレメントと、弁ロッドに対して移動可能な可動子部分と、別の戻しばねとを有している。移動可能な可動子部分は、支持装置をロックするために使用される保持エレメントに支持されている。別の戻しばねは、移動可能な可動子部分と、弁ロッドに配置された磁石可動子との間に配置されている。移動可能な可動子部分は（同様に）励磁コイルによって磁化可能であるので、移動可能な可動子部分と磁石可動子との間に、別の戻しばねの戻し力に抗する吸引力を発生させることができ、これにより保持エレメントは、これに所属のばねエレメントを介してロック位置へと動かされることができる。ロック装置のこのような構成により、保持エレメントを電磁的な操作装置の作動時に、（即ち励磁コイルの通電時に、）確実に支持装置のロック位置へと動かすことができる。操作装置の非作動時には、保持エレメントは再び確実にロック位置から離れることができる。この場合、移動可能な可動子部分と磁石可動子とは、別の戻しばねの作用により再び互いに離れ、これにより移動可能な可動子部分は保持エレメントをそのロック位置から離れるように押すことができる。

【0019】

支持装置のロック、ひいては弁ロッドのロックにより、弁ロッドが第２の切換位置へと変位した後、電磁弁への電気エネルギ供給若しくは励磁コイルへの給電を大幅に低減させることができる。減じられた、若しくは最小の給電により、移動可能な可動子部分と弁ロッドに配置された磁石可動子との間の吸引力を維持することができるので、保持エレメントはロック位置に留まる。給電が僅かであることによりさらに、励磁コイルを従来の電磁弁に比べて（ずっと）小さく設計することができる。

【0020】

移動可能な可動子部分と保持エレメントとの間の上述した支持は好適には可動なスリーブによって実現される。さらに保持エレメントは好適には、リング状のプレートとして形成されている。このような構成では、保持エレメントはロック位置で、支持装置を確実に取り囲んでいる。

【0021】

電磁弁は例えば切換弁であって良い。この場合、この弁は弁ロッド上の異なる位置に２つの閉鎖エレメントを有していて良く、特に互いに１８０°回転させられたシール円錐体の形で有していて良い。この場合、第１の切換位置では、閉鎖エレメントの一方が電磁弁に設けられた対応する弁座に当接して、これを閉鎖することができ、これに対して他方の弁座は閉じられていない。弁ロッドが第２の切換位置へと変位することにより、それ以前に閉じられていた弁座を開放させることができ、他方の弁座を、他方の閉鎖エレメントによって閉じることができ、これにより切換機能が実現される。

【0022】

さらに電磁弁を、弁ロッド上に単一の閉鎖エレメントが設けられている遮断弁として形成することもできる。これについて好適な構成では、支持装置が弁ロッドの一方の端部に配置されている。弁ロッドは他方の逆側の端部に閉鎖エレメントを有しており、この閉鎖エレメントは移動可能であって、ばねエレメントによってばね弾性的に弁ロッドに配置されている。弁に設けられた相応の弁座と協働することができる閉鎖エレメントのこのようなばね弾性的な配置により、構成部分の製造誤差を補償することができる。

【0023】

本発明によればさらに、電磁操作される弁ロッドを有した電磁弁が提案される。弁ロッドは第１の切換位置から第２の切換位置へと変位することができる。電磁弁はさらに、保持力を、弁ロッドに作用する支持力へと変換することができるロック手段を有している。保持力と支持力との比は、弁ロッドの変位に非線形に依存している。ロック手段は、弁ロッドが第２の切換位置に位置している状態で（のみ）保持力を提供し、弁ロッドに作用する支持力へと変換するように形成されている。この場合、提供される保持力は、弁ロッドに作用する支持力よりも小さい。

【0024】

ロック手段によって、弁ロッドを第２の切換位置でロックすることができ、これにより確実にこの位置に保持することができる。この場合ロックは、比較的小さい保持力で実現することができ、この保持力は非線形の特性により、弁ロッドに作用する（ずっと）大きな支持力に変換されることができる。ロックにより、弁ロッドの変位に使用される電磁弁に供給される電気エネルギは、第２の切換位置への到達後は大幅に低減させることができる。実質的に単にロック手段を介してロックを維持することが、減じられた（若しくは最小の）電気エネルギ供給という結果を伴う。同時に、故障時に安全な機能を提供することができる。このためには、減じられたエネルギ供給が遮断されると（又は下回られると）、ロック手段は保持力（及びこれによる十分な支持力）をもはや提供せず、これにより弁ロッドは自動的に、若しくは戻し力の影響により再び第１の切換位置へと戻れるようになっている。

【0025】

ロック手段を有した電磁弁のために、上記構成を相応の形式で使用することができる。特に、ロック手段を支持装置として、保持エレメントを備えたロック装置として実現することができる。

【0026】

本発明の、上述した構成及び／又は従属請求項に記載した好適な別の構成はさらに、例えば、明らかな従属関係の場合に又は両立できない選択的な場合に、個々に又は任意に互いに組み合わせた形で使用することができる。

【0027】

以下に添付の図面につき本発明を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】支持装置としてばねスリーブを備えた電磁弁を開放状態で概略的に示した側面図である。

【図2】図１の電磁弁を閉鎖状態で概略的に示した側面図である。

【図3】図１の電磁弁を、閉鎖状態と開放状態の間の移行状態で概略的に示した側面図である。

【図4】トグルレバー機構として形成された選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図5】トグルレバー機構として形成された選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図6】トグルレバー機構として形成された選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図7】ヒンジを介して結合された２つの支持エレメントを有した別の選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図8】ヒンジを介して結合された２つの支持エレメントを有した別の選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図9】互いに逆方向に摺動可能な２つの支持エレメントを有した別の選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【図10】互いに逆方向に摺動可能な２つの支持エレメントを有した別の選択的な支持装置を概略的に示した図である。

【0029】

図１には、電気的に制御可能な電磁弁１００の開放状態における側面図が概略的に示されている。遮断弁として形成された弁１００は特に、自動車の冷却媒体循環路内で使用することができ、２つのハウジング部分１６０，１８０を有している。以下では、磁極ポット若しくは磁極ハウジング１６０と弁ハウジング１８０とも記載するこれらのハウジング部分１６０，１８０は、これらハウジング部分１６０，１８０の間に配置された組み付けプレート１７０を介して互いに結合されている。

【0030】

媒体若しくは冷却液を貫流させるために形成されている弁ハウジング１８０は、内室と、非対称的に配置された２つの接続部１８１，１８２とを有している。ポンプによって圧送された冷却媒体を、図１で見て下方の接続部１８１から弁ハウジング１８０に供給することができ、側方の接続部１８２から導出することができる（図示せず）。

【0031】

弁ハウジング１８０は内室内に弁座１５５と、該弁座１５５と協働する、シール円錐体１４５の形の閉鎖エレメントとを有している。弁座１５５は、シールリングの形にエラストマ材料から形成することができる。弁座１５５を位置固定するために、弁ハウジング１８０内にはスペーサスリーブ１８５が配置されており、このスペーサスリーブ１８５によって弁座１５５を、下方の接続部１８１の領域に位置する弁ハウジング１８０のストッパに向かって緊締している。スペーサスリーブ１８５には、側方の接続部１８２に適合させられた開口部１８７が設けられている。図１にさらに示されているように、組み付けプレート１７０の下面にはシールパッキン１７５が設けられており、このシールパッキン１７５は、スペーサスリーブ１８５上に載置されており、スペーサスリーブ１８５を弁座１５５の方向に押し付けている。

【0032】

シール円錐体１４５は、摺動可能に支持された弁ロッド１４１の下端部に配置されている。弁ロッド１４１は、図１に示した、シール円錐体１４５と弁座１５５とが互いに間隔を置いて位置している第１の切換位置（出発位置若しくは「休止位置」）から、第２の切換位置（図２参照）へと変位することができる。この変位は電磁的に行われる。第２の切換位置では、シール円錐体１４５は弁座１５５に当接しており、これにより弁１００は閉じられていて、接続部１８１，１８２間で体積流の流れはもはや不可能である。第２の切換位置から、往復ロッド若しくは弁ロッド１４１を再び第１の切換位置へと戻すことができる。

【0033】

図１にさらに示されているように、シール円錐体１４５には凹部が設けられており、該凹部には、弁ロッド１４１の一方の端部側の部分が収容されている。この凹部の内側にはさらに、弁ロッド１４１と、この弁ロッド１４１に向かい合って位置する前記凹部の底部領域との間に、ばねエレメント１４７が配置されている。これによりシール円錐体１４５は軸方向で（即ち、弁ロッド１４１の長手方向軸線に沿って）摺動可能であり、ばね的に弁ロッド１４１に配置されており、これにより構成部分の製造誤差を補償することができる。ばねエレメント１４７は図１に詳しく示されているように例えばコイルばねとして、又は選択的には板ばねとして形成することができる。

【0034】

第１の切換位置から第２の切換位置への弁ロッド１４１の変位及び第２の切換位置への戻り運動若しくは戻り調節は、磁極ハウジング１６０内に配置された構成部分によって実現される。このために弁ロッド１４１は、シールパッキン１７５と組み付けプレート１７０とに設けられた相応の開口を通って磁極ハウジング１６０の内部内へとガイドされている。貫通案内部をシールするために、シールパッキン１７５は、弁ロッド１４１の領域でシールスリーブとして形成することができ、又はこのようなシールスリーブを有することができる（図示せず）。

【0035】

第１の切換位置から第２の切換位置への弁ロッド１４１の変位は、弁ロッド１４１に結合された磁石可動子１３５と、組み付けプレート１７０に配置された、若しくは取り付けられたヨーク１３１（対応極）と、これらの構成部分１３１，１３５を取り囲む励磁コイル１３９とを含む電磁的な操作装置によって行われる。ヨーク１３１と磁石可動子１３５とは強磁性の材料から形成されていて、ほぼ（中空の）円筒形状を有している。この場合、弁ロッド１４１は真ん中の位置で、ガイドスリーブとして働くヨーク１３１を貫通して案内されており、磁石可動子１３５は弁ロッド１４１の周面側に取り付けられている。ヨーク１３１はさらに上面に円錐状の凹部を有している。磁石可動子１３５は下面に円錐状の部分を有しており、この円錐状の部分の輪郭は、ヨーク１３１の円錐状の凹部の輪郭にほぼ相当している。この領域で、ヨーク１３１と磁石可動子１３５との間にさらに戻しばね１３７が配置されていて、この戻しばね１３７はこれら両構成部分１３１，１３５を互いに押し離す。これにより弁１００の開放若しくは第１の切換位置若しくは開放切換位置における弁１００の保持が行われる。戻しばね１３７は図１に示したように、例えばコイルばねとして形成することができる。

【0036】

操作装置を作動させるために励磁コイル１３９に電流が流される。これにより磁界を形成することができ、これによりヨーク１３１と磁石可動子１３５とが磁化され、これによりこれらの構成部分１３１，１３５の間に電磁的な吸引力を発生させることができる。このようにして、弁ロッド１４１に配置された磁石可動子１３５は、ヨーク１３１の方向に引っ張られ、これにより弁ロッド１４１は図２に示した第２の切換位置へと摺動されて、この位置で、シール円錐体１４５が弁座１５５に当接する。電磁力は、戻しばね１３７、並びに（場合によっては）媒体若しくは冷却媒体から下側の接続部１８１に作用する液圧によって生じる戻し力に抗して作用する。弁の閉鎖状態では、図２に示したように、磁石可動子１３５とヨーク１３１との間に残留間隔が存在しており、これにより構成部分の製造誤差を補償することができる。励磁コイル１３９の通電が停止若しくは遮断されると、弁ロッド１４１は、戻しばね（及び後述するようなロック機能の停止）の作用により、再び図１に示した第１の切換位置に戻され、弁１００は開放される。

【0037】

従来の構成の電磁弁では、（戻し力に抗して）閉鎖状態を維持するには、励磁コイルに比較的高い継続的な電流供給を行う必要がある。この状態では機械的な作業は行われないので、コイルによって吸収される電気的出力は完全に熱に変換され、従ってこれは高い損出出力につながっている。さらに従来の電磁弁は、このような熱的な周辺条件により規定される構造、特に比較的大きな寸法の対応する励磁コイルを備えた構造を有している。これに対して、図１〜図３に示した弁１００は、弁ロッド１４１を支持するために支持装置と、閉鎖された（通電された）切換位置で支持装置をロックするためのロック装置とを備えた構成であって、これにより継続的な高い電流吸収を回避することができる。

【0038】

支持装置は、弁１００では、戻しばね作用を行うトグルレバー機構として形成されていて、これは図１〜図３に示されているように、ばねスリーブ１１０として形成されている。ばねスリーブ１１０は、弁ロッド１４１と、磁極ハウジング１６０の上端部との間に配置されていて、ばねスリーブ１１０を、弁ロッド１４１と、磁極ハウジング１６０の内面とで支持することができる。ばねスリーブ１１０は、中空円筒状若しくはリング状の２つの端部１１１，１１３と、この両端部１１１，１１３を結合する複数の（例えば３つ、４つ、又は５つの）結合ウェブ１１２とを有している。端部１１１は磁極ハウジング１６０に配置されていて、他方の端部１１３は弁ロッド１４１の上端部に配置されている。

【0039】

ばねスリーブ１１０は、簡単かつ安価な方法で、例えば特にばね鋼のような金属材料から製造することができ、結合ウェブ１１２と、周面に設けられた空所と、（半径方向）外側に向けられた湾曲部とにより、ちょうちん形状を有している。ばねスリーブ１１０の湾曲は、弁１００の開放切換状態でも閉鎖切換状態でも存在している（図１，図２参照）。

【0040】

ばねスリーブ１１０の結合ウェブ１１２は、板ばねの脚の作用を有しているので、ばねスリーブ１１０は軸方向で（即ち、スリーブ１１０の長手方向延在若しくは弁ロッド１４１の移動行程に関して）力が負荷されていると収縮し、結合ウェブ１１２は横方向外側に向かって広がる（膨張する）。各結合ウェブ１１２は、トグルレバーの、互いに隣接して配置された２つの脚の配置として考えることができ、この場合、相応の「旋回点」は、結合ウェブ１１２から端部１１１，１１３への移行部と、各結合ウェブ１１２の中央領域とに位置することができる。図１に示された弁ロッド１４１の第１の切換位置では、ばねスリーブ１１０は軸方向で圧縮されて、外方に向かって膨張した状態にある。この場合、ばねスリーブ１１０は、弁ロッド１４１を介して磁極ハウジング１６０に押し付けられている。ばねスリーブ１１０は、ばねスリーブ１１０の長さが弁ロッド１４１の移動距離の長さだけ収縮する際に、トグルレバー作用によりばねスリーブ１１０の横方向の膨張が、長手方向の収縮よりもずっと大きくなるように寸法設定されている。弁ロッド１４１が図２に示した第２の切換位置に変位すると、ばねスリーブ１１０は自動的に、図示したように湾曲が僅かなほぼ軸方向で伸びた形となる。これによりばねスリーブ１１０は、第１の切換位置よりも大きな長手方向の寸法を有し、より小さな横方向の寸法を有する。この状態でも存在する外方への湾曲は、ばねスリーブ１１０の横方向への膨張を予め規定する働きを有し、これにより特に内側に向かう結合ウェブ１１２の屈曲を阻止している。

【0041】

弁ロッド１４１の支持のために使用されるばねスリーブ１１０をロックすることができる、電磁弁１００のロック装置は、図１に示したように、軸方向で摺動可能な保持エレメント１２１と、保持エレメント１２１と磁極ハウジング１６０の上方部分との間に配置されたばねエレメント１２２と、弁ロッド１４１を取り囲み、弁ロッド１４１に関して軸方向で摺動可能な可動子部分１２５と、別の戻しばね１２７とを含む。ばねエレメント１２２を介して磁極ハウジング１６０に支持された保持エレメント１２１は、弁１００の閉鎖時にばねエレメント１２２によって、図１に示した出発位置から、保持エレメント１２１がばねスリーブ１１０に接触しばねスリーブ１１０を取り囲むロック位置（図２参照）へと動くことができる。これについてはさらに詳しく後述する。保持エレメント１２１は、プレート状若しくは円環状のベース部分を有しており、この部分は（軸方向の）円形の開口を取り囲んでいる。保持エレメント１２１は外方に向かって、このベース部分に対して垂直に延在する縁部分を有しており、この部分を介して保持エレメント１２１は、磁極ハウジング１６０の内面に沿って滑動することができる。

【0042】

強磁性材料から形成されている可動子部分１２５は、軸方向摺動可能なスリーブ１２３を介して保持エレメント１２１に支持されている。この場合、スリーブ１２３とばねエレメント１２２とは、保持エレメント１２１の互いに逆の側に配置されている。保持エレメント１２１とスリーブ１２３とは両方ともプラスチック材料から形成することができる。別の戻しばね１２７は、移動可能な可動子部分１２５と、弁ロッド１４１に配置された磁石可動子１３５との間に配置されていて、これら両可動子部分１２５，１３５に互いに離れる方向に押す力を加える。図１〜図３に示されたように、別の戻しばね１２７とばねエレメント１２２とは、コイルばねとして形成することができる。移動可能な可動子部分１２５と、移動可能なスリーブ１２３とを機械的にガイドするために、さらに、環状のガイドスリーブ１２９が磁極ハウジング１６０内に設けられていて、このガイドスリーブ１２９の内側で、可動子部分１２５とスリーブ１２３とが軸方向で可動である。ガイドスリーブ１２９も強磁性材料から形成されている。

【0043】

ばねスリーブ１１０と、個々のばね１２２，１２７，１３７とは、ばね作用に関して、弁１００が無通電で、接続部１８１に作用する冷却媒体圧の影響もない状態では、図１に示された開放切換位置を取る、もしくはこの位置に保持されるように調整されている。 このために戻しばね１３７のばね定数Ｋ１３７は、ばねスリーブ１１０と、ばね１２２，１２７のばね定数Ｋ１１０，Ｋ１２２，Ｋ１２７の合計より大きい。即ち、
Ｋ１３７＞（Ｋ１１０＋Ｋ１２２＋Ｋ１２７）
さらに別の戻しばね１２７は、ばねエレメント１２２よりも大きなばね定数を有している。即ち、
Ｋ１２７＞Ｋ１２２
これによりコイル１３９の無通電状態で、保持エレメント１２１はロック位置から離れることができる。

【0044】

ばねスリーブ１１０とロック装置の機能形式を以下に弁１００の閉鎖過程につき詳しく説明する。この場合、弁１００は最初、図１に示した（第１の）開放切換位置若しくは無通電切換位置に位置している。弁１００の閉鎖のために、励磁コイル１３９に電流を流すことにより磁界が形成され、これによりヨーク１３１、磁石可動子１３５、移動可能な可動子部分１２５が磁化される。この場合に生じる、磁石可動子１３５とヨーク１３１との間の吸引力により、弁ロッド１４１は、戻しばね１３７の収縮状態で、図２に示した（第２の）閉鎖切換位置へと下方に向かって移動する。さらに、移動可能な可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間の吸引力も存在し、これにより、可動子部分１２５は、別の戻しばね１２７の収縮状態で、磁石可動子１３５のへと動かされる。この場合、ガイドスリーブ１２９は、磁極ハウジング１６０と移動可能な可動子部分１２５との間の磁界線のガイドを形成することができる。

【0045】

弁１００の閉鎖状態では、シール円錐体１４５は弁ロッド１４１を介して、所定の最低限の力よりもずっと大きな十分なシール力で弁座１５５を押圧する。例えば２０Ｎであり得る最低限の力は、実質的に戻しばね１３７と、液圧的な冷却媒体とによって形成される逆方向に作用する反力に合わせて決められている。この状態で、シール円錐体１４５と弁ロッド１４１との間に配置されたばねエレメント１４７は（幾分）緊張させられている、若しくは収縮させられている。ばねエレメント１４７を介して（軸方向の）構成部分の製造誤差は補償することができるので、シール円錐体１４５は所定のシール力若しくは閉鎖力で弁座１５５に保持されていて、これにより弁１００は確実に閉鎖されている。

【0046】

閉鎖切換位置若しくは第２の切換位置への弁ロッド１４１の移動若しくは変位によりさらに、ばねスリーブ１１０は、収縮状態から軸方向に膨張することができる（図２参照）。これに伴いばねスリーブ１１０が横方向に収縮することにより、ばねスリーブ１１０はより小さい横方向の寸法若しくは最小の直径へと減径する。さらに移動可能な可動子部分１２５は、磁石可動子１３５の方向に引き付けられるので、磁極ハウジング１６０のハウジング部分に支持された（予め収縮された）ばねエレメント１２２は膨張することができ、これにより保持エレメント１２１は、スリーブ１２３と共に、当該磁極ハウジング部分から離れる方向に押される。このようにして、保持エレメント１２１は、図１に示した出発位置から、保持エレメント１２１がばねスリーブ１１０に接触するロック位置へと動くことができる。ロック位置では、保持エレメント１２１が図２に示したように真ん中で（即ち軸方向に関して）ばねスリーブ１１０に配置されていて、このことは、弁１００の相応の構成により、特に、保持エレメント１２１と可動子部分１２５との間に存在するスリーブ１２３の長さによって得られる。保持エレメント１２１、若しくは保持エレメント１２１の内側に位置する開口は、まず、ばねスリーブ１１０の横方向の寸法の縮小により、ロック位置への移動が可能となるように寸法設定されている。

【0047】

ロック位置では、ばねスリーブ１１０のばね脚部若しくは結合ウェブ１１２は、保持エレメント１２１の開口を取り囲む縁部に、若しくはここに位置する内周面に支持されることができる。このようにして保持エレメント１２１は、ばねスリーブ１１０の横方向の膨張及びこれにより生じる軸方向での収縮に反作用する相応の保持力を提供することができるので、ばねスリーブ１１０は比較的高い軸方向の剛性を得る。従って弁ロッド１４１をばねスリーブ１１０上で支持することができ、これにより弁１００を確実に閉鎖状態に保持することができる。

【0048】

今や、弁１００の閉鎖力は、従来の電磁弁とは異なり、もはや、磁石可動子１３５とヨーク１３１との間の磁気的吸引力にのみ依存するものではなく、付加的に、保持エレメント１２１及びばねスリーブ１１０によって得られる弁ロッド１４１のロックにも依存するものである。これにより、弁の閉鎖状態及び弁ロッド１４１のロックの「作動」状態に達した後、励磁コイル１３９への給電は大幅に低減させることができる。例えば、電流を約９０％、初期値（即ち、閉鎖過程中の電流値）の約１／１０にまで減じることができる。減じられた若しくは最小限の給電は実質的に、保持エレメント１２１をロック位置に保持する目的のためにのみ行われる。従ってこの電流（「保持電流」）は、移動可能な可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間の吸引力、戻しばね１２７とばねエレメント１２２のばね定数、ばねスリーブ１１０と保持エレメント１２１との間の摩擦力に合わせて規定される。

【0049】

上述した機構による弁ロッド１４１のロックによりさらに、弁１００の励磁コイル１３９を、従来の電磁弁に比べてずっと小さく設計することができる。閉鎖過程の動力学及び弁１００の閉鎖力はこの場合、不変であるか、又は場合によってはより向上させることもできる。

【0050】

弁１００の開放のためには、励磁コイル１３９の最小給電以下にする、若しくは最小給電を遮断する。これにより、移動可能な可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間の吸引力は、これらの間に位置する戻しばね１２７が、図３に示されたように移動可能な可動子部分１２５と、これによりスリーブ１２３と保持エレメント１２１とをばねエレメント１２２の力に抗して軸方向上方に向かって摺動させることができるまで低下させられる、もしくはなくされる。これは、ばね定数Ｋ１２７が、上述したように、ばね定数Ｋ１２２よりも大きいので可能である。従って保持エレメント１２１はそのロック位置から離され、これにより、ばねスリーブ１１０の結合ウェブ１１２はもはや保持エレメント１２１の内周面上には支持され得ず、その結果、ばねスリーブ１１０はその高い軸方向の剛性を失う。このようにして、磁石可動子１３５、ひいては弁ロッド１４１は、戻しばね１３７の影響（と場合によっては、冷却媒体の影響と）によって、ばねスリーブ１１０を圧縮させながら上方に向かって第１の切換位置へと動くことができ、これにより弁１００は再び、図１に示した開放状態をとることができる。このような開放機構は、（例えば電圧低下、接触喪失等といった）故障時に自動的に作動するので、故障時における確実な挙動が、若しくは弁１００のフェイル・セーフ機能が実現される。

【0051】

弁の開放状態では、シール円錐体１４５は（再び）弁座１５５から分離される。この目的で、シール円錐体１４５と弁ロッド１４１との間に配置されたばねエレメント１４７の作動距離は、弁１００の最大の軸方向の誤差を超過せず、これによりシール円錐体１４５の開放行程と、弁１００の体積流について規定された横断面面積とを下回ることがないように設計されている。

【0052】

トグルレバー機構として作用し、磁極ハウジング１６０に支持されたばねスリーブ１１０は基本的に、半径方向若しくは側方から結合ウェブ１１２に作用することができる外側から作用する保持力を、弁ロッド１４１に軸方向で作用する支持力に変換することができる。トグルレバー作用に基づき、保持力と支持力との比は、ばねスリーブ１１０のそれぞれの（収縮した）形状に非線形に依存しており、ひいては弁ロッド１４１の変位に非線形に依存している。この非線形の比は、弁１００において、ばねスリーブ１１０、ひいては弁ロッド１４１のロックを比較的小さい保持力で実現するために利用される。この場合、保持力は上述したように単にばねスリーブ１１０が軸方向で伸びている状態で、ロック位置へと動く保持エレメント１２１によってばねスリーブ１１０に伝達される。この状態では、保持エレメント１２１からばねスリーブ１１０へと伝達される保持力は、弁ロッド１４１に作用する支持力よりもずっと小さい。従って、ばねスリーブ１１０を介して、比較的小さな保持力が、弁ロッド１４１に作用し、弁１００を閉鎖状態に保持する比較的大きな支持力へと変換することができる。同様に、弁ロッド１４１からばねスリーブ１１０に作用する大きな力（＝支持力に対する反力）は、ばねスリーブ１１０から保持エレメント１２１へ作用する小さな力（＝保持力に対する反力）となる。これにより、保持エレメント１２１は確実に、戻しばね１２７による比較的小さな力で再びロック位置から離れることができる。

【0053】

通電の可能な低減若しくは最小化に関しては、以下では、決定的な影響値に限って考慮する。弁１００の閉じられたロック状態では、可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間で作用する磁気的吸引力は、相互作用するばね１２２，１２７の合力を上回る。閉鎖状態を維持するための最小の吸引力は、従って、ばね１２２，１２７のばね定数間の差ができるだけ小さいことにより得られる。

【0054】

さらに、弁１００はその組み付け位置によっては振動にさらされる可能性があることが考慮される。これは例えば、弁１００が自動車の内燃機関に配置されている場合に生じる。従って、閉鎖された弁状態を維持するためには、この場合に生じる、可動子部分１２５を磁石可動子１３５から引き離す加速力（も同様に）磁気的吸引力によって補償する必要がある。可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間の間隔が減少するにつれ、吸引力は指数的に上昇するので、弁の閉鎖状態における消費電流の最小化は、両可動子部分１２５，１３５の間の間隔をできるだけ小さくすることにより有利にすることができる。閉鎖過程におけるノイズ放出の理由により可動子部分１２５と磁石可動子１３５との間の直接接触が不可能であるならば、場合によっては比較的薄い（例えば最大０．１ｍｍの厚さを有する）円環状のプラスチックプレートを、ノイズ緩衝のために可動子部分１２５，１３５間に配置することができる。移動可能な可動子部分１２５に作用する加速力の最小化はさらに、可動子部分１２５ができるだけ小さく、軽量に設計されていることにより良好にされる。このような影響値（即ち、ばね１２２，１２７の寸法、可動子部分１２５，１３５の間の最小間隔、移動可能な可動子部分１２５の寸法）を最良にすることにより、弁の閉鎖状態で、弁１００に供給される電流若しくは保持電流を、従来の電磁弁構成において供給される電流の１０％よりも小さく減じることができる。

【0055】

弁１００では、ばねスリーブ１１０の代わりに、弁ロッド１４１と磁極ハウジング１６０の上方部分との間に比較可能な形式で配置され、ロック装置を介して保持エレメント１２１によってロックすることができる別の構成の支持装置を使用することもできる。可能な構成を、以下に図面につき詳しく説明する。同様の又は一致する構成部分及び特徴（例えば、電磁的な操作装置及び弁１００のロック装置の機能形式）について得られる利点等についての既に説明した詳細に関しては、上記説明を参照されたい。

【0056】

図４〜図６には、トグルレバー機構の形で直接形成されている支持装置２１０の斜視図及び側面図が示されている。支持装置２１０は、２つのプレート状の端部２１１，２１４を有しており、これら端部２１１，２１４の間には、互いに隣接する側方部分２１２，２１３の形の２つの側方の支持構造が配置されている。これら側方部分２１２，２１３は１つのトグルレバーの脚を成している。弁１００における使用に関して言うならば、図５及び図６に示したように、例えば端部２１１を磁極ハウジング１６０、他方の端部２１４を弁ロッド１４１に配置することができる。

【0057】

さらに図５及び図６にさらに示したように、端部２１１，２１４は膜ヒンジ２１６を介して側方部分２１２，２１３に接続されている。膜ヒンジ２１６を介して、互いに隣接する側方部分２１２，２１３も互いに接続されている。これにより、側方部分２１２，２１３は互いに、旋回、ひいては変位することができ、端部２１１，２１４に対しても旋回、ひいては変位することができる。端部２１１，２１４、側方部分２１２，２１３、膜ヒンジ２１６から成る装置は例えば、１つのプラスチック射出成形品として形成することができる。

【0058】

支持装置２１０はさらに、端部２１１，２１４の間に配置されたばねエレメント２１９を有している。このばねエレメント２１９は、図５及び図６に示したようにコイルばねとして形成することができる。戻し作用を有するばねエレメント２１９により、支持装置２１０は自動的に、図５に示した（軸方向で）伸びた形をとる。この場合、支持装置２１０の側面における側方部分２１２，２１３は（やや）傾斜して外方に向かって延びるように向けられている。これは、側方部分２１２，２１３の平行四辺形状の横断面形状に基づく。このような構成により、支持装置２１０の横方向の膨張挙動を予め規定することができ、即ち、支持装置２１０は、軸方向の力が加えられた場合、ばねスリーブ１１０と同様の形式で、横方向にのみ膨張する。端部２１４に当接する弁ロッド１４１が図１に相当する第１の切換位置へと摺動することにより生じる長手方向の収縮を伴う力作用は図６に示されている。図５の状態に比べて、この場合、側方部分２１２，２１３は著しく外方に向かって屈曲されていて、従って支持装置２１０は比較的大きな横方向の寸法を有している。

【0059】

従って、支持装置２１０を、上述したようにばねスリーブ１１０に匹敵する形式で保持エレメント１２１によってロックすることができる。図６に示した状態では（弁ロッド１４１が第１の切換位置にあり、弁１００が開放されている）、保持エレメント１２１はその出発位置に位置している。弁１００を閉鎖するために、弁ロッド１４１は励磁コイル１３９への通電により、図２に示した第２の切換位置へと変位される。その結果、支持装置２１０は図５に示した伸びた状態へ移行することができ、この状態では支持装置２１０は最小の横方向の寸法を有する。これにより保持エレメント１２１はロック位置へと動くことができ、ロック位置では保持エレメント１２１は真ん中の位置で支持装置２１０に、若しくは側方部分２１２，２１３に当接することができる。保持エレメント１２１、若しくは保持エレメント１２１の内側に位置する開口は、まず、支持装置２１０の横方向の寸法の縮小により、ロック位置への移動が可能となるように寸法設定されている。この場合、支持装置２１０の形状に応じて、保持エレメント１２１は上述した円形の開口の代わりに、例えば方形又は正方形の開口を有することができる。

【0060】

ロック位置では、保持エレメント１２１は、支持装置２１０の横方向の膨張及び軸方向での収縮に反作用する相応の保持力を提供することができる。これにより支持装置２１０は比較的高い軸方向の剛性を有するので、弁１００を確実に閉鎖状態に保持することができる。これにより改めて、励磁コイル１３９の給電を最小値に減じることができる。最小給電をなくし（または下回り）、その結果、保持エレメント１２１がロック位置から離れると、支持装置２１０は高い強度を失う。従って支持装置２１０は（ばねエレメント２１９の力に抗して）軸方向で収縮することができ、これにより弁ロッド１４１を第１の切換位置へと戻すことができる。

【0061】

磁極ハウジング１６０に支持された支持装置２１０では、トグルレバー作用に基づき同様に、支持装置２１０に若しくはその側方部分２１２，２１３に外側から作用する保持力と、弁ロッド１４１に作用する支持力との間の比は、弁ロッド１４１の変位に非線形に依存する。図５に示した軸方向で伸びた状態では、保持エレメント１２１によって提供される保持力は、支持力よりもずっと小さい。従って、保持エレメント１２１がロック位置から離されるロック解除は、比較的僅かな力をかけることにより行うことができる。

【0062】

線的ではない伝達特性を有した支持装置は、トグルレバー機構によるものとは異なる形式で形成されていても良い。可能な構成を以下に図面につき説明する。

【0063】

図７及び図８には、別の支持装置３１０が側面図で示されている。この支持装置３１０は、ほぼ三角形状で、互いに鏡像対照的に配置された２つの支持エレメント３１１を有している。これら支持エレメント３１１は、互いに向かい合う「頂点」で、ヒンジ３１５を介して互いに接続されていて、これにより互いに可動若しくは旋回可能である。弁１００で使用する場合は、弁ロッド１４１は、支持エレメント３１１の楔状の部分３１３の間の内側で支持されている。支持エレメント３１１は、これとは逆の側の、楔状の部分３１２で磁極ハウジング１６０に、即ちここに設けられた収容構造体１６１上に、若しくはその内側に支持されている。収容構造体１６１は、外側に向かって傾斜して延在する壁部分を備えた台形状の凹部を有している。同様に、支持エレメント３１１の部分３１２には斜めにされた端部が設けられている。収容構造体１６１と部分３１２のこのような構成により、支持エレメント３１１の旋回運動の際に、部分３１２の滑動を容易に行わせることができる。

【0064】

支持装置３１０はさらに、支持エレメント３１１の部分３１２の間に配置されたばねエレメント３１９を有している。このばねエレメント３１９は、図７に示したように（湾曲された）板ばねとして形成することができる。戻し作用を有するばねエレメント３１９により、支持エレメント３１１は自動的に、図７に示した位置へと回転することができ、これにより支持装置３１０は、軸方向に伸びた膨張された形を有する。

【0065】

支持エレメント３１１の部分３１３の間に配置された弁ロッド１４１が、図１に相当する第１の切換位置に摺動することにより生じる軸方向の力作用により、支持エレメント３１１は図８に示された位置へと回転することができる。この場合、支持エレメント３１１の部分３１３は互いに離れるように押され、これにより部分３１２はばねエレメント３１９を圧縮させながら互いに接近するように押される。支持装置３１０は、図８の状態で、図７の状態よりも大きな横方向の寸法を有している。

【0066】

従って、支持装置３１０も、上述した形式で保持エレメント１２１によってロックすることができる。図８に示した状態では（弁ロッド１４１が第１の切換位置にあり、弁１００が開放されている）、保持エレメント１２１はその出発位置に位置している。弁１００を閉鎖するためには、弁ロッド１４１は励磁コイル１３９への通電により、図２に相当する第２の切換位置へと変位される。この場合、支持エレメント３１１は、ばねエレメント３１９を介して、図７に示された位置へと回転させられることができ、この位置では、部分３１３の端部は比較的互いに近くに位置していて、その結果、支持装置３１０は（より）小さい横方向の寸法を有する。これにより保持エレメント１２１はロック位置へと動くことができ、ロック位置では保持エレメント１２１は外側から支持装置３１０に、若しくは部分３１３の端部に当接することができる。保持エレメント１２１、若しくは保持エレメント１２１の内側に位置する開口は、まず、図７に示した位置への支持エレメント３１１の回転運動により、ロック位置への移動が可能となるように寸法設定されている。支持装置３１０の形状に応じて、保持エレメント１２１の開口はこの場合も、例えば方形又は正方形の輪郭を有していて良い。

【0067】

ロック位置では、保持エレメント１２１は、支持エレメント３１１の、これに対して反対方向の回転に反作用する相応の保持力を提供することができる。これにより支持装置３１０は比較的高い安定性若しくは強度を有し、これにより弁１００を確実に閉鎖状態に保持することができる。従ってこの場合も、励磁コイル１３９の給電を最小値に減じることができる。最小給電をなくし（または下回り）、その結果、保持エレメント１２１がロック位置から離れると、支持装置３１０は高い強度を失う。従って、弁ロッド１４１は部分３１３を再び互いに押し離すことができ、支持エレメント３１１は図８に示した位置に回転することができるので、弁ロッド１４１は、支持装置３１０が軸方向で「縮小」されながら第１の切換位置へと戻ることができる。

【0068】

磁極ハウジング１６０若しくは収容構造体１６１に支持された支持装置３１０では、同様に、支持装置３１０に若しくは部分３１３に外側から作用する保持力と、弁ロッド１４１に作用する支持力との間の比は、弁ロッド１４１の変位に非線形に依存する。図７に示した軸方向で膨張した状態では、保持エレメント１２１によって提供される保持力は、支持力よりもずっと小さい。従ってロックの解除は比較的僅かな力をかけることによって行うことができる。

【0069】

図９及び図１０には、別の支持装置４１０が側面図で示されている。この支持装置４１０は、互いに摺動可能な２つの支持エレメント４１１を有している。支持エレメント４１１はほぼ楔状の部分４１２を有していて、これら部分４１２の斜めに延びる前側の面で、支持エレメント４１１が互いに沿って滑動することができる。支持エレメント４１１の一方は回転可能に弁ロッド１４１支持されていて、支持エレメント４１１の他方は回転可能に磁極ハウジング１６０、若しくはここに設けられた取り付け部分１６５に配置されて支持されている。この目的で、支持エレメント４１１は部分４１２から延在するウェブ状の部分４１３を有していて、その端部には、弁ロッド１４１及び取り付け部分１６５に回転可能に結合するヒンジ４１６が設けられている。この場合、支持エレメント４１１ごとに、それぞれ弁ロッド１４１及び取り付け部分１６５の側である互いに逆の側に設けられた１つの、又は２つの、このような形式の部分４１３を設けることができる。支持を改善し、回転可能な支持エレメント４１１をガイドするために、部分４１２及び弁ロッド１４１の端部及び取り付け部分１６５の端部には、互いに適合するように湾曲された、若しくは部分円形の当接面を備えて形成されている。

【0070】

支持装置４１０はさらに２つのばねエレメント４１９を有している。このばねエレメントは、両ヒンジ４１６の領域に配置されていて、円弧状の板ばねの形で設けられている。ウェブ状の部分４１３に端部で当接することができる戻し作用を有したばねエレメント４１９により、支持エレメント４１１は自動的に、図９に示した位置に回転することができ、この位置で支持装置４１０は、軸方向に伸びた膨張した形を有する。

【0071】

弁ロッド１４１が、図１に相当する第１の切換位置に摺動することにより生じる軸方向の力作用により、支持エレメント４１１は図１０に示された位置へと回転することができる。この場合、ばねエレメント４１９が互いに離されながら、両支持エレメント４１１は互いに逆方向に、若しくは互いに離れる方向に回転されて、両支持エレメント４１１は、部分４１２の傾斜面に互いに沿って滑動することができる。支持装置４１０は、図１０の状態で、図９の状態よりも大きな横方向の寸法を有している。

【0072】

このような機能形式により、支持装置４１０を、上述した形式で保持エレメント１２１によってロックすることができる。図１０に示した状態では（弁ロッド１４１が第１の切換位置にあり、弁１００が開放されている）、保持エレメント１２１はその出発位置に位置している。弁１００を閉鎖するためには、弁ロッド１４１は励磁コイル１３９への通電により、図２に相当する第２の切換位置へと変位される。この場合、支持エレメント４１１は、ばねエレメント４１９を介して、互いに接近させられて、従って図９に示された位置へと回転させることができ、これにより支持装置４１０は（より）小さい横方向の寸法を有する。これにより保持エレメント１２１はロック位置へと動くことができ、ロック位置では保持エレメント１２１は外側から支持装置４１０に、若しくは部分４１２の端部に当接することができる。保持エレメント１２１、若しくは保持エレメント１２１の内側に位置する開口は、まず、図９に示した位置への支持エレメント４１１の回転運動により、ロック位置への移動が可能となるように寸法設定されている。支持装置４１０の形状に応じて、保持エレメント１２１の開口は、例えば方形又は正方形の輪郭を有していて良い。

【0073】

ロック位置では、保持エレメント１２１は、支持エレメント４１１の、これに対して反対方向の回転に反作用する相応の保持力を提供することができる。これにより支持装置４１０は比較的高い安定性を有するので、弁１００を確実に閉鎖状態に保持することができる。これにより、励磁コイル１３９の給電を最小値に減じることができる。最小給電をなくし（または下回り）、その結果、保持エレメント１２１がロック位置から離れると、支持装置４１０は高い強度を失う。従って、弁ロッド１４１は支持部分４１１を再び互いに離れる方向に押す、若しくは回転させることができ、これにより弁ロッド１４１は、支持装置４１０が軸方向で「縮小」されながら第１の切換位置へと戻ることができる。

【0074】

磁極ハウジング１６０若しくは取り付け部分１６５に支持された支持装置４１０では、同様に、支持装置４１０に若しくは部分４１２に外側から作用する保持力と、弁ロッド１４１に作用する支持力との間の比は弁ロッド１４１の変位に非線形に依存する。図９に示した軸方向で伸びた状態では、保持エレメント１２１によって提供される保持力は、支持力よりもずっと小さい。従ってロックの解除は比較的僅かな力をかけることによって行うことができる。

【0075】

図面につき説明した構成は、本発明の好適な、若しくは例的な態様である。記載した構成の代わりに、記載した特徴の別の使用を含むことができる別の態様も想定可能である。特に、保持力と支持力との間の線的ではない特性が同様に存在し、従ってこの特性を同様に、ロック状態では、保持力を、弁ロッドに作用するきわめて大きな支持力に変換するために利用することができる別の構成の支持装置を実現することが考えられる。

【0076】

ロック装置若しくはこのようなロック装置の保持エレメントのためにも別の構成を考えることができる。例えば、１つの個所にのみ、又は所定の領域にのみ、当接部分を有した保持エレメントを設けることができる。このような保持エレメントのロック位置では、支持装置の横方向の膨張に反作用し、これにより支持装置をロックするために、この当接部分が支持装置に当接することができる。

【0077】

さらに上記事項は、無通電状態で開放する切換弁に限定されるものではなく、別の形式で構成された電磁弁でも適用することもできる。可能な実施例は切換弁である。このような電磁弁は、弁ロッドに異なる位置で配置されている第１の閉鎖エレメントと第２の閉鎖エレメントとを有することができる。第１の切換位置では、第１の閉鎖エレメントが所属の第１の弁座に当接して、これを閉鎖することができ、これに対して第２の弁座は閉じられていない。（励磁コイルの通電により新たに行われる）弁ロッドの第２の切換位置への変位により、以前閉鎖された第１の弁座を開放し、第２の弁座を第２の閉鎖エレメントによって閉鎖することができ、これは切換機能を実現する。この場合、同様に、保持エレメントをロック位置へ、弁ロッドを支持するために設けられた支持装置へと動かすことができ、これにより支持装置はロックされ、これにより給電を減じることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】