Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenaufnahmevorrichtung, ebenfalls insbesondere für ein Magnetventil.

Derartige Spulenaufnahmevorrichtungen werden üblicherweise mit einem Kupferdraht umwickelt und funktionieren im wesentlichen nach dem Prinzip eines Elektromagneten. In Fig. 1 ist eine solche herkömmliche Spulenaufnahmevorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Spulenaufnahmevorrichtung umfaßt einen Spulenkörper 102, welcher aus einem Kunststoff ausgebildet ist. In diesen Spulenkörper 102 ist eine Lagerbuchse 104 eingesetzt, in welcher sich ein Magnetkern 106 axial bewegen kann. Die Lagerbuchse 104 weist an der dem Magnetkern 106 zugewandten Oberfläche eine Gleitschicht 108 auf, um eine möglichst reibungsfreie Bewegung des Magnetkerns 106 zu ermöglichen.

Nachteilig bei einer derartigen Spulenaufnahmevorrichtung ist jedoch, daß das System aus Spulenkörper und Lagerbuchse eine relativ große Wandstärke in Anspruch nimmt, wodurch der Aufnahmeraum für um den Spufenkörper aufzuwickelnde Drahtwindungen eingeschränkt wird. Darüber hinaus ist es problematisch, eine solche Spulenaufnahmevorrichtung in einer aggressiven Umgebung einzusetzen, da das Trägermaterial (üblicherweise Eisen) der Lagerbuchse nicht beständig ist, so daß die Leitung des Magnetfelds vermindert wird.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer

Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, vorzusehen, bei welchen die Spulenaufnahmevorrichtung kompakt ausgeführt wird, so daß eine hohe Anzahl von Wicklungen um die Spulenaufnahmevorrichtung vorgesehen werden kann, sowie ein Einsatz in aggressiver Umgebung ohne Beeinträchtigung der Leistung des Systems möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, vorgesehen, umfassend einen Spulenkörper und ein Stütz- bzw. Trägerelement, welches integral mit dem Spulenkörper ausgebildet ist, wobei der Spulenkörper und das Trägermaterial im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sind, um einen Magnetkern aufzunehmen, das Trägerelement zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns vorgesehen ist und der Spulenkörper die Innenoberfläche der Spulenaufnahmevorrichtung zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns ausbildet. Durch Ausbilden des Trägerelement integral im bzw. mit dem Spulenkörper läßt sich eine vorteilhafterweise kompakte Bauform der Spulenaufnahmevorrichtung schaffen. "Integral" ist hierbei insbesondere dahingehend zu verstehen, daß das Trägerelement und der Spulenkörper im wesentlichen einstückig ausgebildet sind,. Hierbei können aber Trägerelement und Spulenkörper aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist somit das Trägerelement im wesentlichen unlösbar mit dem Spulenkörper verbunden. Die Einheit aus Spulenkörper und Trägerelement ist im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, um einen Magnetkern aufzunehmen. "Hohlzylindrisch" bedeutet in diesem Zusammenhang jegliche Querschnittsform, beispielsweise elliptisch, polygonal oder ähnliches. Bevorzugt ist jedoch die Einheit aus Spulenkörper und Trägerelement als Hohlzylinder ausgebildet, der eine im wesentlichen kreis- bzw. ringförmigen Querschnitt aufweist. Die Innenkonfiguration

der Einheit aus Spulenkörper und Trägereiement ist im wesentlichen der Außenkonfiguration des aufzunehmenden Magnetkerns angepaßt. Das Trägerelement ist vorteilhafterweise zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns vorgesehen. In anderen Worten umschließt bzw. ummantelt das Trägerelement den aufgenommenen Magnetkern im wesentlichen. Da sich der Magnetkern entlang einer Längsachse in der Spulenaufnahmevorrichtung axial bewegen kann, ist es vorteilhaft, das Trägerelement so auszugestalten, daß es zumindest in dem Bereich, in welchem sich der aufzunehmende Magnetkern bewegen kann, vorgesehen ist. Der Spulenkörper bildet vorteilhafterweise die Innenoberfläche der Spulenaufnahmevorrichtung zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns aus. In anderen Worten ist somit ein Kontakt des Magnetkerns mit dem Trägerelement vorteilhafterweise nicht möglich. Somit bildet die Innenoberfläche des Spulenkörpers vorteilhafterweise eine Gleitfläche aus, auf welcher der Magnetkern gleiten kann. Da der Spulenkörper durch das Trägerlement vorteilhafterweise stabilisiert wird, ist es möglich, den Spulenkörper vorzugsweise aus einem relativ weichen Kunststoff mit guten Gleit- bzw. Lagereigenschaften auszubilden.

Bevorzugterweise umschließt bzw. umgibt der Spulenkörper das Trägerelement, so daß der Spulenkörper die Innen- und die Außenoberfläche der

Spulenaufnahmevorrichtung bildet. Bei einer zylindrischen Ausbildung des

Spulenkörpers und des Trägerelements kann das Trägerelement im wesentlichen als im Spulenkörper eingebetteter Hohlzylinder ausgebildet sein. So kann der

Spulenkörper beispielsweise eine radiale Nut aufweisen, welche sich längs des Spulenkörpers über den Bereich erstreckt, in welchem ein Trägerelement vorgesehen sein soll. Das Trägerelement kann dann in diese Nut eingesetzt werden, so daß Trägerelement und Spulenkörper integral ausgebildet sind. Alternativ könnte jedoch die Spulenaufnahmevorrichtung mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden, in welchem das Trägerelement in die Gußform eingelegt wird und mit dem Spulenkörper umgössen wird.

Weiterhin bevorzugt weist das hohlzylindrische Trägerelement eine Vielzahl von über

den Umfang verteilten Ausnehmungen bzw. Öffnungen auf. Das Trägerelement kann somit vorteilhafterweise Ausnehmungen aufweisen, welche als Vertiefungen bzw. Rücksprünge auf der Manteloberfläche (innen und/oder außen) vorgesehen sind, ohne daß die Wandung des Trägerelements komplett durchbrochen ist. Zusätzlich oder alternativ können jedoch ebenfalls über den Umfang verteilte Öffnungen vorgesehen werden, welche sich durch die gesamte Wandungsstärke bzw. -dicke des Trägerelements erstrecken. Derartige Öffnungen können beispielsweise durch Bohrungen vorgesehen werden. Die geometrische Konfiguration der Ausnehmungen bzw. Öffnungen ist beliebig wählbar. So können beispielsweise im wesentlichen kreisförmige Bohrlöcher bzw. Rücksprünge vorgesehen werden. Alternative geometrische Ausbildungen, wie beispielsweise längliche Schlitze oder sonstige polygonale Formen, sind jedoch ebenfalls möglich. Darüber hinaus kann eine Mischung aus geometrisch verschiedenartig konfigurierten Ausnehmungen bzw. Öffnungen vorgesehen werden, beispielsweise eine vorzugsweise alternierende Mischung aus Bohrungen und Schlitzen.

Vorteilhafterweise erstreckt sich der Spulenkörper durch die Öffnungen des Trägerelements. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Spulenaufnahmevorrichtung in einem Gießverfahren hergestellt wird, bei welchem das mit den Öffnungen versehene Trägerelement in das Spritzgußwerkzeug bzw. die Form eingelegt wird. Während des Spritzgußprozesses wird der Spulenkörper um das Trägerelement herum geformt, wobei das Material des Spulenkörpers durch die Öffnungen des Trägerelements dringen kann und somit den Raum der Öffnungen ausfüllt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Innenoberfläche des Spulenkörpers zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns eine geringere Reibungszahl als 0,6, vorzugsweise geringer als 0,1 auf. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, daß der Magnetkern in der Spulenaufnahmevorrichtung aufgrund des geringen Reibungswiderstands, welcher durch die geringe Reibungszahl bzw. den geringen Reibungskoeffizienten bestimmt wird, leicht gleiten kann. Diese vorteilhafte Gleiteigenschaft kann durch die Wahl eines besonders

reibungswiderstandsarmen Materials für den Spulenkörper bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Spulenkörper an seiner Innenoberfläche ebenfalls entsprechend beschichtet sein. Bei einem Einsatz als Magnetventil wird somit eine verbesserte Funktionsweise geschaffen.

Vorzugsweise sind der Spulenkörper und das Trägerelement im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet.

Weiterhin bevorzugterweise ist das Trägerelement aus einem weichmagnetischem Material, vorzugsweise Eisen ausgebildet. Der Spulenkörper ist vorteilhafterweise aus einem vorzugsweise gießfähigem und/oder temperaturbeständigem Kunststoff, beispielsweise Polyamid, Polyethylen oder Polypropylen ausgebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Spulenaufnahmevorrichtung weiterhin einen Käfig bzw. eine Ummantelung auf, welche ausgelegt ist, den Spulenkörper zumindest umfänglich im wesentlichen zu bedecken. Der Käfig bzw. die Ummantelung ist vorteilhafterweise aus einem weichmagnetischem Material, vorzugsweise Eisen ausgebildet, so daß um das Äußere der Spule ein geschlossener Magnetkreis entsteht.

Bevorzugterweise ist die Ummantelung im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist zumindest ein stirnseitiges Deckelelement und eine Mantelelement auf. Das Deckelelement ist vorteilhafterweise ausgebildet, eine Stirnseite des Spulenkörpers im wesentlichen zu bedecken. Das Mantelelement ist ausgebildet, den _. (mit_ einer Drahtumwicklung versehenen) Spulenkörper umfänglich zu bedecken.

Vorteilhafterweise weist das Mantelelement wenigstens einen Vorsprung auf, welcher ausgelegt ist, nach seinem Umbiegen bzw. Verformen in eine entsprechende Ausnehmung bzw. Öffnung im Deckelelement einzugreifen. Somit werden Deckelelement und Mantelelement vorteilhafterweise sicher miteinander verbunden.

Es kann somit ein Käfig bzw. eine Ummantelung vorgesehen werden, insbesondere für eine beliebig ausgebildete Spulenaufnahmevorrichtung für ein Magnetventil, umfassend ein Mantelelement, welches im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist, und ein Deckelelement, welches vorzugsweise im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und wenigstens eine Ausnehmung bzw. Öffnung aufweist, wobei das Mantelelement wenigstens einen im wesentlichen axial vorspringenden Vorsprung bzw. Zapfen aufweist, welcher ausgebildet ist, durch Umlegen um im wesentlichen ungefähr 180° von außen in Ausnehmungen bzw. Öffnungen des Deckelelements einzugreifen. Es versteht sich, daß das Mantelelement nicht die komplette Mantelfläche einer Spulenaufnahmevorrichtung abdecken muß, sondern lediglich durch eine oder mehrere sich von einem Bodenelement im wesentlichen rechtwinklig erstreckende Laschen ausgebildet sein kann, welche im wesentlichen einen Hohlzylinder aufspannen.

Selbstverständlich kann der Käfig bzw. die Ummantelung sämtliche der Merkmale und Vorteile der Ummantelung der erfindungsgemäßen Spulenaufnahmevorrichtung aufweisen.

Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenaufnahmevorrichtung, insbesondere für ein Magnetventil, vorgesehen, umfassend die Schritte:

Bereitstellen eines im wesentlichen hohlzylindrischen Stütz- bzw. Trägerelements; und .. . . - integrales Anordnen des Trägerelements in bzw. an einem Spulenkörper durch Formen des Spulenkörpers um das Trägerelement herum, so daß der Spulenkörper die Innenoberfläche der Spulenaufnahmevorrichtung zumindest im Bereich eines aufzunehmenden Magnetkerns ausbildet.

Somit wird vorteilhafterweise eine Spulenaufnahmevorrichtung geschaffen, welche kompakt ausgeführt werden kann, da die Wandungsstärke des Spulenkörpers verringert werden kann, da das Trägerelement eine stabilisierende Wirkung entfaltet.

Es versteht sich, daß die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Spulenaufnahmevorrichtung oben beschriebenen weiteren Vorteile und Merkmale ebenfalls Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens sein können.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Spulenaufnahmevorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Spulenaufnahmevorrichtung.

Fig. 3 zeigt einen perspektivische Ansicht eines Trägerelements gemäß einer

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulenaufnahmevorrichtung.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ummantelung, insbesondere für die erfindungsgemäße Spulenaufnahmevorrichtung.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Konstruktion einer bekannten Spulenaufnahmevorrichtung dargestellt. Die Spulenaufnahmevorrichtung weist einen Spulenkörper 102 aus Kunststoff auf, in welchem eine Lagerbuchse 104 zur Lagerung eines Magnetkerns 106 vorgesehen ist. Die Lagerbuchse 104 weist auf der dem Magnetkern 106 zugewandten inneren Oberfläche eine Gleitschicht 108 auf. Diese herkömmlichen Spulenaufnahmevorrichtungen besitzen eine relativ große Wandstärke, wodurch der Wickeiraum für eine auf den Spulenkörper 102 aufzuwickelnde Drahtwicklung eingeschränkt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Spulenaufnahmevorrichtung ist dies nicht der Fall. Die Spulenaufnahmevorrichtung weist einen Spulenkörper 2 und

ein Trägerelement 4 auf. Der Spulenkörper 2 und das Trägerelement 4 sind im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, um einen Magnetkern 6 aufzunehmen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Trägerelement 4 vom Spulenkörper 2 im wesentlichen vollständig umgeben. Insbesondere bildet der Spulenkörper 2 die Innenoberfläche 8 der Spulenaufnahmevorrichtung zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns 6 aus.

Die Innenoberfläche 8 weist vorteilhafterweise zumindest im Bereich des aufzunehmenden Magnetkerns 6 eine geringe Reibungszahl bzw. geringen Reibungskoeffizienten auf. Die Reibungszahl ist vorzugsweise geringer als 0,6 und besonders bevorzugt geringer als 0,1 in Bezug auf das Material des aufzunehmenden Magnetkerns 6. Infolgedessen wird vorteilhafterweise ein möglichst geringer Reibungseinfluß auf die Bewegung des Magnetkerns 6 gewährleistet. Diese Eigenschaft der Innenoberfläche 8 kann einerseits beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl des Spulenkörpers 2 geschaffen werden. Alternativ kann jedoch auch die Innenoberfläche 8 mit einer Beschichtung versehen sein.

In der dargestellten Ausführungsform sind Spulenkörper 2 und Trägerelemente 4 als im wesentlichen hohler Kreiszylinder ausgebildet. Es ist jedoch ebenfalls eine beliebig andere Querschnittsform möglich, beispielsweise eine Ellipse oder eine polygonale Querschnittsform, wobei der Magnetkern 6 in seinem Querschnitt im wesentlichen entsprechend ausgebildet ist.

Der Spulenkörper 2 ist vorzugsweise aus einem gießfähigen Kunststoff gefertigt. Derartige Kunststoffe sind beispielsweise Polyamid, Polyethylen oder Polypropylen.

Das Trägerelement 4 wird mit Bezug auf Fig. 3 näher erläutert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Trägerelement 4 eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Ausnehmungen oder Öffnungen 10 auf. Diese können sich vorzugsweise durch die Wandung des Trägerelements 4 hindurcherstrecken, so daß sie als Öffnung 10 ausgebildet sind. Zusätzlich oder alternativ können jedoch auch lediglich

Ausnehmungen vorgesehen sein, welche sich nicht durch die Wandung des Tragelements 4 komplett hindurch erstrecken, sondern lediglich als Rücksprung wirken. Die geometrische Konfiguration der Ausnehmungen bzw. Öffnungen 10 ist nicht auf die hier dargestellte kreisförmige Form beschränkt, sondern kann jede beliebige Form aufweisen, beispielsweise polygonal oder in Form eines länglichen Schlitzes. Das Trägerelement ist vorteilhafterweise aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, vorzugsweise Eisen. Dieser bewirkt eine vorteilhafte Leitung des Magnetfelds und somit verbesserte Effektivität des Magnetsystems. Darüber hinaus ermöglicht das Trägerelement 4 eine Stabilisierung des Spulenkörpers 2, so daß ein relativ weiches Material für _. den Spulenkörper 2 mit guten Lager- bzw. Gleiteigenschaften vorgesehen werden kann.

Bei der Herstellung der Spulenaufnahmevorrichtung wird vorteilhafterweise das mit Ausnehmungen bzw. Öffnungen 10 versehene Trägerelement 4 in ein Spritzgußwerkzeug bzw. eine Form eingelegt. Daraufhin wird das Kunststoffmaterial des Spulenkörpers 2 hinzugefügt, so daß sich dieses um das Trägerelement 4 herum legt und durch die Öffnungen 10 des Trägerelements 4 hindurchdringt. Infolgedessen ist das Trägerelement 4 im wesentlichen komplett im Spulenkörper 2 eingeschlossen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand des Trägerelement 4 zur Innenoberfläche 8 sehr gering (d.h. die Wandstärke dieses Bereichs des Spulenkörpers 2 ist verhältnismäßig klein), so daß das Magnetfeld geringstmöglich geschwächt wird. Hierdurch wird ebenfalls eine geringe Materialausdehnung bzw. - quellung gewährleistet, da sich das Material des Spulenkörpers 2 unter Einwirkung aggressiver Medien insbesondere im Innenbereich des Spulenkörpers aufgrund des Trägerelements 4 nur geringfügig ausdehnen oder verengen kann.

In Fig. 4 ist eine Ummantelung bzw. ein Käfig 50 dargestellt, welcher ausgelegt ist, den Spulenkörper 2 oder eine(n) beliebige(n) herkömmliche(n)

Spulenaufnahmevorrichtung bzw. Spulenkörper zumindest im Bereich seiner

Wicklung umfänglich im wesentlichen zu bedecken. Die Ummantelung 50 weist in

der dargestellten Ausführungsform ein Mantelelement 52 und ein Deckelelement 54 auf. Das Mantelelement umfaßt ein Bodenelement 56 und eine Vielzahl von sich davon senkrecht erstreckenden Laschen 58. Das Bodenelement 56 ist im wesentlichen als plattenförmiges Element gebildet, wobei dessen Umriß die Querschnittskonfiguration des zylindrischen Mantelelements 52 konstituiert. Ausgehend von dem Bodenelement 56 erstrecken sich eine Vielzahl von Laschen 58, um somit das hohlzylindrische Mantelelement 52 auszubilden, welches den mit der Drahtwicklung versehenen Spulenkörper 2 aufnimmt. Von den Laschen 58 erstreckt sich (im wesentlichen axial) wenigstens ein Vorsprung bzw. Zapfen 60, welcher ausgelegt ist, in das Deckelelement 54 einzugreifen.

Das Deckelelement 54 weist wenigstens eine Öffnung bzw. Ausnehmung 62 auf. Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der Öffnungen 62 der der Vorsprünge 60. Der Spulenkörper 2 wird in das Mantelelement 52 eingeführt bzw. eingesteckt. Daraufhin wird das Deckelelement 54 an der noch offene Stirnseite des Mantelelements 52 angeordnet, wobei die Laschen 58 vorteilhafterweise fest an den Umfang des Deckelelements 54 angepreßt werden. Daraufhin werden die Vorsprünge 60 über das Deckelelement 54 umgelegt und von außen in die Öffnungen 62 eingedrückt. Infolgedessen wurde der Vorsprung 60 im wesentlichen um ca. 180° umgelegt, so daß dieser von außen in die Öffnungen 62 des Deckelelements 54 eingreifen kann.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Innenquerschnitt des Mantelelements 52 im Bereich der offenen Stirnseite etwas größer als der Außendurchmesser des Deckelelements 54 ist, so daß ein leichtes Anordnen des Deckelelements 54 am Mantelelement 52 gewährleistet werden kann.

Durch den zuvor beschriebenen Montagevorgang wird vorteilhafterweise eine dichte Anlage des Mantelelements 52 und Deckelements 54 am mit der Wicklung versehenen Spulenkörper 2 erreicht, so daß das fertig montierte Magnetsystem lediglich geringe Spalte aufweist. Somit ergeben sich äußerst geringe Verluste für den Magnetkreis.

Bezugszeichenliste

2 Spulenkörper

4 Trägerelement

6 Magnetkern

8 Innenoberfläche

10 Ausnehmung bzw. Öffnung

50 Ummantelung

52 Mantelelement

54 Deckelelement

56 Bodenelement

58 Lasche

60 Vorsprung

62 Öffnung

102 Spulenkörper

104 Lagerbuchse

106 Magnetkern

108 Gleitschicht