Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMAGNETIC VALVE AND PROCESS FOR SETTING THE STROKE OF AN ELECTROMAGNETIC VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/031578
Kind Code:
A1
Abstract:
An electromagnetic valve has a valve housing (1) with a valve seat body (6) and a valve closure member (11) controlled by an armature (4). A valve coil (8) is arranged next to the armature (4) and delimited by a yoke ring (2). A housing section (1') upon which the armature (4) is supported closes the valve housing (1). The valve housing (1), the housing section (1') that closes the valve housing (1), the yoke ring (2) and the armature (4) are made of a magnetic flow-conducting material. The magnetic circuit between the yoke ring (2) and the valve housing (1) is closed by a ferromagnetic ring-shaped piece (3) mounted on the valve housing (1) and/or by a ferromagnetic body (5) that supports the valve housing (1). Also disclosed are two processes for setting the stroke of an armature (4) in a valve housing (1) of an electromagnetic valve. A pressurised medium under a low pressure, in particular compressed air, flows through the electromagnetic valve and the volume flow rate representative of each stroke setting is determined.

Inventors:
Goossens, Andre F. L. (Slijkenhoefstraat 11, Rumst, B-2840, BE)
Rottiers, Antoine (Holstraat 20, Londerzeel, B-1840, BE)
Application Number:
PCT/EP1997/007240
Publication Date:
July 23, 1998
Filing Date:
December 22, 1997
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrasse 7, Frankfurt am Main, D-60488, DE)
Goossens, Andre F. L. (Slijkenhoefstraat 11, Rumst, B-2840, BE)
Rottiers, Antoine (Holstraat 20, Londerzeel, B-1840, BE)
International Classes:
B60T8/36; B60T15/02; F16K31/06; H01F7/16; (IPC1-7): B60T8/36; F16K31/06; H01F7/08; H01F7/16
Foreign References:
DE4332538A1
DE4211307A1
DE4132471A1
DE4003606A1
DE4235077A1
DE2208183A1
CH309663A
DE4030571A1
DE4141546A1
DE4030571A1
DE4141546A1
Attorney, Agent or Firm:
Blum, -D K. (Continental Teves AG & Co. oHG, Guerickestrasse 7, Frankfurt, D-60488, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Elektromagnetventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilsitzkörper und ein von einem Magnetanker gesteuer tes Ventilschließglied aufweist, mit einer in Nähe des Magnetankers angeordneten, von einem Jochring begrenzten Ventilspule, mit einem das Ventilgehäuse verschließenden Gehäuseabschnitt, an dem sich der Magnetanker abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1), der das Ventilgehäuse (1) verschließende Gehäuseabschnitt (1'), der Jochring (2) und der Magnetanker (4) aus einem den Magnetfluß leitenden Werkstoff bestehen, wobei der Magnetkreis zwischen Jochring (2) und dem Ventilgehäuse (1) entweder über ein am Ventilgehäuse (1) angebrachtes ferromagnetisches Ringteil (3) und/oder über einen das Ventilgehäuse (1) tragenden ferromagnetischen Aufnahme körper (5) geschlossen ist.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ventilgehäuse (1) an einer vom Gehäuseab schnitt (1') entfernt gelegenen Stirnfläche eine an den Außendurchmesser des Ventilsitzkörpers (6) angepaßte Öff nung (7) aufweist, in der der Ventilsitzkörper (6) spiel frei eingefügt ist, wobei die Öffnung (7) vom Bohrungs grund des Aufnahmekörpers (5) begrenzt ist.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tiefe der an den Nenndurchmesser des Ventilsitzkörpers (6) angepaßten Öffnung (7) größer ist als die Dicke des Ventilsitzkörpers (6).
4. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) im Bereich des Aufnahmekörpers (5) die Kontur eines hohl zylinderförmigen, in Richtung des Aufnahmekörpers (5) geöffneten Drehteils aufweist, an den sich zur Bildung des geschlossenen Gehäuseabschnitts (1') ein im Außen durchmesser verkleinerter, zylinderförmiger Fortsatz an schließt, der sich bis in die Ventilspule (8) erstreckt.
5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (1') aus einer ferromagnetischen, insbesondere domförmig geschlos senen Hülse besteht, die vorzugsweise als Tiefziehteil aus einem rostfreien Stahl hergestellt ist.
6. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Gehäuseabschnitt (1') als Schweißoder Hartlotverbindung am Fortsatz des Ventilgehäuses (1') befestigt ist.
7. Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Gehäuseabschnitt (1') als Vollzylinderkern teil einstückig mit dem Ventilgehäuse (1) hergestellt ist, wobei ein dünnwandiger Übergangsbereich zwischen dem Gehäuseabschnitt (1') und dem Ventilgehäuse (1) besteht.
8. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse abschnitt (1') und dem Ventilgehäuse (1) ein Stufenab schnitt (9) mit einer Anphasung (10) vorgesehen ist, der ein Ringteil (3) aufnimmt.
9. Elektromagnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Werkstoffvolumen des Aufnahmekörpers (5) mittels des Ringteils (3) in Richtung des Stufen abschnitts (9) auf die Anphasung (10) verdrängt ist.
10. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die vom Ventilschließglied (11) abgewandte Stirnfläche des Magnetankers (4) konkav geformt ist.
11. Verfahren zur Hubeinstellung eines Magnetankers in einem Ventilgehäuse eines Elektromagnetventils, insbesondere für ein Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ventilsitzkörper (6) auf der vom Magnetanker (4) abgewandten Stirnseite in eine Öffnung (7) im Ventilgehäuse (1) eingesetzt wird, daß der Ventil sitzkörper (6) in der Öffnung (7) in eine definierte Po sition verschoben und fixiert wird, wenn ein das Elektro magnetventil unter geringem Druck durchströmendes Druck mittelvolumen, insbesondere Druckluft, einen für die ge wünschte Hubeinstellung des Magnetankers (4) repräsenta tiven Volumendurchsatz erreicht.
12. Verfahren zur Hubeinstellung eines Magnetankers in einem Ventilgehäuse eines Elektromagnetventils, insbesondere für ein Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Magnetanker (4) unter Wirkung einer Druckfeder (12) mit seiner vom Ventilschließglied (11) abgewandten Stirnfläche an einem hülsenförmigen Gehäuse abschnitt (1') zum Anliegen gebracht wird, daß der Gehäu seabschnitt (1') über einen Fortsatz des Ventilgehäuses (1) in Richtung des Ventilschließgliedes (11) verschoben wird, bis ein unter geringem Druck den Ventilsitzkörper (6) durchströmendes Druckmittelvolumen, insbesondere Druckluft, ein für die gewünschte Hubeinstellung des Ma gnetankers (4) repräsentativen Volumendurchsatz erreicht wird und daß anschließend der Gehäuseabschnitt (1') kraftschlüssig, insbesondere mittels Laserschweißung am Ventilgehäuse (1) befestigt wird.
Description:
ELEKTROMAGNETVENTIL UND VERFAHREN ZUR HUBEINSTELLUNG EINES MAGNETVENTILS Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Ober- begriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 40 30 571 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil hervorgegangen, das in seiner elektromagnetisch nicht erreg- ten, geschlossenen Grundstellung mittels einem an einem Ven- tilsitz im Ventilgehäuse anliegenden Ventilstößel einen Druckmitteldurchlauf trennt. In der elektromagnetisch erreg- ten Stellung des Ventils ist der Magnetkreis über den die Spule weitgehend umschließenden Jochring, über den Hülsenkör- per, den im Hülsenkörper eingesetzten Magnetkern, den am Ma- gnetkern anliegenden Magnetanker, über das Ringteil und über das Ventilgehäuse geschlossen. Damit zwischen dem Jochring und dem Ventilgehäuse kein Kurzschluß des Magnetkreises ent- stehen kann, ist der Hülsenkörper aus einem nicht magneti- schen Material. Dies hat jedoch den Nachteil, daß durch den nicht magnetischen Hülsenkörper der Magnetfluß infolge des zu überbrückenden magnetischen Widerstandes geschwächt ist. Die bauliche Konstruktion sieht deshalb ein relativ weit in das Innere der Spule tiefgezogenen Jochring vor, um dieser Schwä- chung des Magnetfeldes entgegenzuwirken.

In der DE 41 41 546 A1 ist ein Elektromagnetventil beschrie- ben, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Grund- stellung einen Druckmitteldurchlaß zwischen dem Ventil- schließglied und dem Ventilsitz aufweist. Bei diesem Ventil wird bei elektromagnetischer Erregung der Ventilspule über den Jochring, den Hülsenkörper, den Magnetanker, das als Ma- gnetkern wirksame Ringteil sowie über das Ventilgehäuse der Magnetkreis der Ventilspule geschlossen. Damit der Magnetfluß nicht über den Jochring, den Hülsenkörper und den Magnetkern kurzgeschlossen ist und somit ein Betätigen des Magnetankers ausbleiben würde, ist der Hülsenkörper gleichfalls-wie zum vorangenannten Stand der Technik zitiert-aus einem magne- tisch nicht leitenden Material. Durch den nicht magnetischen Hülsenkörper ergibt sich ein magnetischer Widerstand, der den Magnetfluß vom Jochring zum Magnetanker behindert.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der bereits bekannten Bauarten dahinge- hend zu verbessern, daß durch einfache, kostengünstige Maß- nahmen ein funktionssicheres Elektromagnetventil geschaffen wird, das eine möglichst geringe Abschwächung des Magnetkrei- ses zwischen dem Hülsenkörper und dem Jochring aufweist und das miniaturisierungsfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetven- til der gattungsbildenden Art durch die kennzeichnenden Merk- male des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner werden in den Pa- tentansprüchen 11 und 12 zweckmäßige Verfahren zur Hubein- stellung eines Magnetankers in einem Ventilgehäuse vor- geschlagen, die gleichfalls für ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art geeignet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfol- genden aus den Unteransprüchen und zweier Ausführungsbeispie- le hervor, die nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen : Fig. 1 ein in der Grundstellung elektromagnetisch nicht er- regtes, offenes Elektromagnetventil, Fig. 2 ein in der Grundstellung elektromagnetisch nicht er- regtes, geschlossenes Elektromagnetventil.

Die Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößerter Darstellung die konstruktiven Einzelheiten eines in der Grundstellung elek- tromagnetisch nicht erregten, in Offenstellung befindlichen Elektromagnetventils. Das Ventilgehäuse 1 ist in Patronenbau- weise ausgeführt und mittels einer Verstemm-bzw. Scherbe- festigung in einer außerordentlich einfachen Aufnahmebohrung eines Aufnahmekörpers (Ventilblock) 5 gehalten. Auf zweck- mäßige Weise kommt die Befestigung des Ventilgehäuses 1 im Aufnahmekörper 5 mittels eines von außen am Ventilgehäuse 1 aufgestülpten Ringteils 3 zustande, das zwecks Verdrängung von Werkstoffvolumen des Aufnahmekörpers 5 in Richtung auf eine Anphasung 10 des Ventilgehäuses 1 mit einem Absatz ver- sehen ist. Zwangsläufig ist der Aufnahmekörper 5 aus einem weicheren Werkstoff hergestellt als das Elektromagnetventil, so daß das an einem Stufenabschnitt 9 des Ventilgehäuses 1 geführte Ringteil 3 das vorzugsweise aus einer Leichtmetalle- gierung bestehende Werkstoffvolumen des Aufnahmekörpers 5 in Richtung des Stufenabschnitts 9 und damit auf die Anphasung 10 des Ventilgehäuses 1 verdrängen kann. Es ist jedoch auch möglich, das vorgeschlagene Elektromagnetventil für einen aus Stahl gefertigten Aufnahmekörper 5 zu verwenden, womit auf das Ringteil 3 sowohl im Hinblick auf die Einstemmoperation als auch bezüglich ihrer Verwendung als Magnetkreisrück- schlußplatte verzichtet werden kann. Der abbildungsgemäße Jochring 2 würde dann unmittelbar an der Außenfläche des Auf- nahmekörpers 5 anliegen, um über diesen eine Magnetkreisver- bindung zum Ventilgehäuse 1 herzustellen.

Aus den vorangegangenen Erläuterungen folgt zwangsläufig, daß das Ventilgehäuse 1, der das Ventilgehäuse 1 verschließende, domförmige Gehäuseabschnitt 1', der Jochring 2 und der Magne- tanker 4 aus einem den Magnetfluß leitenden Werkstoff beste- hen, wobei der Magnetkreis zwischen Jochring 2 und dem Ven- tilgehäuse 1 entweder über das am Ventilgehäuse 1 angebrach- te, ferromagnetische Ringteil 3 und/oder über einen das Ven- tilgehäuse 1 tragenden ferromagnetischen Aufnahmekörper 5 hergestellt werden kann.

Bei näherer Betrachtung der Fig. 1 zeigt sich, daß das Ven- tilgehäuse 1 an der vom hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 1' entfernt gelegenen Stirnfläche eine an den Ventilsitzkörper im Durchmesser angepaßte Öffnung 7 aufweist, in der der Ven- tilsitzkörper 6 spielfrei eingefügt ist. Die Tiefe der an den Nenndurchmesser des Ventilsitzkörpers 6 angepaßten Öffnung 7 ist in jedem Fall größer gewählt, als die Dicke des Ventil- sitzkörpers 6, damit bei Bedarf ein gewünschtes Einjustieren des Ventilsitzkörpers 6 in der Öffnung 7 gewährleistet werden kann. Das Ventilgehäuse 1 weist im Bereich der Bohrung des Aufnahmekörpers 5 die Kontur eines hohlzylinderförmigen, in Richtung des Aufnahmekörpers 5 geöffneten Drehteils auf, an das sich zur Bildung des geschlossenen, hülsenförmigen Gehäu- seabschnitts 1'ein im Außendurchmesser verkleinerter, zylin- derförmiger Fortsatz anschließt, der sich bis in die Ventil- spule 8 erstreckt. Gemäß der Erfindung ist der hülsenförmige Gehäuseabschnitt 1'aus einem ferromagnetischen Material. Der hülsenförmige Gehäuseabschnitt 1'ist domförmig geschlossen und vorzugsweise im Tiefziehverfahren aus rostfreiem Stahl hergestellt. Der Gehäuseabschnitt 1'kann sowohl als Schweiß- als auch Hartlotverbindung am Fortsatz des Ventilgehäuses 1 druckmitteldicht befestigt sein. Zwischen dem Gehäuse- abschnitt 1'und dem Ventilgehäuse 1 ist der eingangs bereits erwähnte Stufenabschnitt 9 mit einer daran angrenzenden Anphasung 10 versehen, an dem nach der Einpreßoperation das Ringteil 3 in einer relativ kleinen Abstufung im Aufnahmekör- per 5 kraftschlüssig verharrt. Der innerhalb des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 1'beweg- lich angeordnete Magnetanker 4 steht im domförmigen Endbe- reich des Gehäuseabschnitts 1'auf Anschlag, während gleich- zeitig das an einen Stößel angeformte kugelförmige Ventil- schließglied 11 in seiner elektromagnetisch nicht erregten, offenen Schaltstellung gegenüber dem Ventilsitzkörper 6 ver- harrt. Für die vorbezeichnete Grundstellung ist am stößelför- migen Abschnitt des Ventilschließgliedes 11 eine Druckfeder 12 befestigt, die sich mit ihrem einen Ende am Ventilsitzkör- per 6 abstützt und den Stößel an den Magnetanker 4 andrückt.

Der sich daraus ergebende Magnetankerhub zum Zwecke des Schließvorganges während einer elektromagnetischen Erregung wird folglich von der Position des hülsenförmigen Gehäuse- abschnitts 1'am Fortsatz des Ventilgehäuses 1 bestimmt. Ein zweckmäßiges Verfahren zur Hubeinstellung des Magnetankers 4 sieht deshalb vor, daß der Magnetanker 4 unter Wirkung der Druckfeder 12 mit seiner vom Ventilschließglied 11 abgewand- ten Stirnfläche zunächst im Dombereich des Gehäuseabschnittes 1'zum Anliegen gebracht wird, wonach der hülsenförmige Ge- häuseabschnitt 1'auf dem Fortsatz des Ventilgehäuses 1 in Richtung des Ventilschließgliedes 11 verschoben wird, bis ein unter geringem Druck den offenen Ventilsitzkörper 6 durch- strömendes Druckmittelvolumen ein für die gewünschte Hubein- stellung des Magnetankers 4 repräsentativen Volumendurchsatz erreicht, wonach anschließend der hülsenförmige Gehäuseab- schnitt 1'in der entsprechenden Position am Fortsatz kraft- schlüssig fixiert wird. Dies geschieht vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißung.

Ergänzend zu den vorangegangenen Einzelheiten soll im nach- folgenden kurz auf weitere Details nach Fig. 1 eingegangen werden. Dies sind im einzelnen die Anordnung eine Ringfilters 13 oberhalb des Ventilsitzkörpers 6 im Mittelabschnitt der Öffnung 7 des Ventilgehäuses 1 auf Höhe eines druckmittelfüh- renden Querkanals 14. Ferner befindet sich unterhalb des Ven- tilsitzkörpers 6 ein in die Öffnung 7 eingelassener Platten- filter 15. Zwischen dem Plattenfilter 15 und einem den Ven- tilsitzkörper 6 durchdringenden Bypass-Kanal 16 ist ein Plat- tenrückschlagventil 17 angeordnet. Ferner ist der Abbildung zu entnehmen, daß der im Aufnahmekörper 5 anliegende Endbe- reich des Ventilgehäuses 1 schneidenförmig angephast ist, so daß beim Einpreßvorgang des Ventilgehäuses 1 mittels des Ringteils 3 der Schneidenabschnitt zum Zwecke einer guten Dichtwirkung in den Bohrungsgrund des Aufnahmekörpers 5 ein- drückt und damit die für den Verstemmvorgang im Bereich des Ringteils 3 erforderliche Gegenkraft erzeugt.

Das Elektromagnetventil nach Fig. 2 zeigt in vielen Einzel- merkmalen einen zu Fig. 1 vergleichbaren Aufbau, weshalb im nachfolgenden lediglich auf die Unterschiede des nunmehr be- schriebenen Elektromagnetventils nach Fig. 2 Bezug genommen wird. In der abbildungsgemäßen, geschlossenen Grundstellung des Elektromagnetventils verharrt das einstückig mit dem Ma- gnetanker 4 verbundene Ventilschließglied 11 unter Wirkung einer Druckfeder 12 am Ventilsitzkörper 6. Das Ventilgehäuse 1 ist einstückig mit dem als Vollzylinderkernteil ausgeführ- ten Gehäuseabschnitt 1'derart verbunden, daß ein möglichst dünnwandiger Übergangsbereich zwischen dem Magnetkernteil (Gehäuseabschnitt 1') und dem Ventilgehäuse 1 verbleibt. Die- ser Übergangsbereich ist hinsichtlich seiner Wandstärke auf ein notwendiges Festigkeitsmaß des Elektromagnetventils zu begrenzen, um in diesem Bereich die magnetischen Verluste gering zu halten. Um das sogenannte Magnetankerkleben nach elektromagnetischer Erregung zu verhindern, weist die vom Ventilschließglied 11 abgewandte Stirnfläche des Magnetankers 4 eine konkave Form auf, womit sich ohne die Notwendigkeit zum Einfügen einer Einlegscheibe eine luftspaltorientierte Ankerstirnfläche ergibt. Ein etwaiger Druckmittelaustausch zwischen dem Bereich außerhalb und innerhalb des Magnetankers 4 wird mittels einer Druckausgleichsbohrung 18 möglichst zen- tral geführt, ohne daß eine bisher verordnete magnetkraft- schwächende Druckausgleichsnut am Umfang des Magnetankers 4 erforderlich ist. Die Bewegung des Magnetankers ist bei Tief- temperaturbetrieb des Druckmittels erheblich verbessert. Auch die konische Ausbildung der Ankerstirnfläche begünstigt die Druckmittelverteilung im Bereich des Magnetankers 4.

Das nach Fig. 2 dargestellte, in der Grundstellung geschlos- sene Elektromagnetventil zeichnet sich durch eine besonders einfache Konstruktion insbesondere im Hinblick auf die fla- schenförmige, einstückige Kontur des Ventilgehäuses 1 mit dem Gehäuseabschnitt 1'aus, wobei durch Verwendung von ferro- magnetischen Materialien für das Ventilgehäuse keine bisher bekannten, antimagnetischen Übergangswiderstände zwischen dem Jochring 2 und dem Gehäuseabschnitt 1'entstehen. Der Magne- tanker 4 ist zweckmäßigerweise einteilig mit dem Ventil- schließglied 11 verbunden, was erheblich zur Einsparung von Herstellkosten und Baugröße beiträgt. Gleichfalls kann dieses Elektromagnetventil nach Fig. 2 infolge der Identität von Elementen, die bereits aus der Beschreibung des Elektroma- gnetventils nach Fig. 1 hervorgegangen sind, dessen Vorteile nutzen. Dies sind u. a., die relativ einfache Verstemmung des Ventilgehäuses 1 im Aufnahmekörper 5 mittels des Ringteils 3, wobei die Abdichtung des Ventilgehäuses 1 in der Bohrung des Aufnahmekörpers 5 einerseits durch die auf die Gehäuseunter- kante wirksame Vorspannkraft des Ringteils 3 als auch durch die Verformung des Gehäusematerials der Aufnahmebohrung 5 im Bereich der Anphasung 10 zustandekommt.

Hinsichtlich der Einstellung des Magnetankerhubs im Ventil- gehäuse braucht lediglich der Ventilsitzkörper 6 in der Öff- nung 7 in die gewünschte Position verschoben und fixiert zu werden, in der ein das Elektromagnetventil unter geringem Druck durchströmendes Druckmittelvolumen ein für die ge- wünschte Magnetankerhubeinstellung repräsentativer Volumen- durchsatz bei zunächst offenem Ventilsitzkörper 6 erreicht wird. Zur Überbrückung der Wirkung der Druckfeder 12 wird während der Hubeinstellung der Magnetanker 4 elektromagne- tisch erregt.

Bezugszeichenliste 1 Ventilgehäuse 1'Gehäuseabschnitt 2 Jochring 3 Ringteil 4 Magnetanker 5 Aufnahmekörper 6 Ventilsitzkörper 7 Plattenventil 8 Ventilspule 9 Stufenabschnitt 10 Anphasung 11 Ventilschließglied 12 Druckfeder 13 Ringfilter 14 Druckmittelbohrung 15 Plattenfilter 16 Bypass-Kanal 17 Plattenrückschlagventil 18 Druckausgleichsbohrung