Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, aufweisend einen Elektromagneten, der mindestens eine Magnetspule, einen Magnetanker, einen Polkern, ein Magnetjoch und ein den Magnetkreis schließendes Gehäuse enthält, und eine Ventilbaugruppe, die mindestens eine Ventilhülse, einen Ventilschieber und eine Rückstellfeder enthält, wobei die Ventilbaugruppe vollständig von dem Gehäuse umfasst ist.

Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise die Druckschriften DE 102012 010 986 A1 und DE 10 2014015 559 A1 bekannt, die Elektromagnetventile beschreiben, deren Ventilbaugruppen von dem Gehäuse des Elektromagneten umfasst werden. Die Herstellung dieser Elektromagnetventile ist aufwändig und die im Betrieb der Elektromagneten auftretende Festkörperreibung mindert die Genauigkeit hinsichtlich der von den Elektromagnetventilen erzeugten Funktionskette.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung des Elektromagnetventils zu vereinfachen und kostengünstiger zu machen und in einer Weiterführung der Erfindung die Festkörperreibung zwischen den beweglichen Bauteilen zu vermindern.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs, die Unteransprüche bilden diese Lösung fort.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Polkern aus einem äußeren Magnetpol und einer von dem Magnetpol umfassten Ventilhülse besteht, wobei zwischen der Ventilhülse und dem Magnetpol in fluiddichtend abgegrenzten Zonen auf dem Umfang der Ventilhülse mindestens zwei Fluidkanäle in axialer Richtung der genannten Bauteile verlaufen.

Dabei weist die Ventilhülse mindestens zwei im rechten Winkel zur Mittelachse der Ventilhülse verlaufende Hohlräume, vorzugsweise Querbohrungen, auf, die mit den oben genannten Fluidkanälen fluidisch verbunden sind und im Zusammenwirken mit den Steuerkanten des Ventilschiebers in Abhängigkeit von der axialen Lage des Ventilschiebers die Funktion der Ventilbaugruppe bestimmen. Durch die zwischen der Ventilhülse und dem Magnetpol angeordneten Fluidkanäle wird eine sehr kostengünstig herstellbare fluidische Verbindung zwischen den Querbohrungen in der Ventilhülse und den fluidischen Anschlüssen dargestellt, und die Querbohrungen erzeugen in kostengünstiger Weise Steuerkanten, die mit den Steuerkanten des Ventilschiebers das Ventil öffnend oder schließend Zusammenwirken. Auf diese Weise lassen sich in bekannter Weise Druckregelfunktionen, Drosselfunktionen oder Schaltfunktionen als Ventilfunktionen darstellen, wobei Drosselfunktionen und Schaltfunktionen in bekannter Weise über den durch den Elektromagneten gegen die Kraft der Rückstellfeder erzeugten Hub des Ventilschiebers wirken, während Druckregelfunktionen in bekannter Weise erreicht werden, indem eine auf den Ventilschieber wirkende Druckkraft mit der ebenfalls auf den Ventilschieber wirkenden Kraft des Elektromagneten mechanisch verglichen wird, und der aus dem Kraftunterschied resultierende Ventilschieberhub fluidische Durchflüsse vom P-Anschluss zum A-Anschluss oder vom A-Anschluss zum T- Anschluss freigibt.

Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorteilhafterweise verlaufen in einer ersten Ausführung die mindestens zwei Fluidkanäle für die Anschlüsse P und T in Aushöhlungen des Magnetpols, wobei die axialen Längen der Aushöhlungen so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone einer Flanschfläche besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu den Querbohrungen in der Ventilhülse besteht und ferner eine Fluidverbindung des Anschlusses P zu einem Ankerraum des Elektromagneten versperrt ist.

Dabei sind die Anschlüsse P und T an die Flanschzonen der Flanschfläche angeschlossen, und der Ankerraum des Elektromagneten ist vorzugsweise mit dem Anschluss T verbunden, über den von dem Anschluss T ausgehenden Fluidkanal oder über eine andere fluidische Verbindung.

Ein Verlauf der Fluidkanäle in den Aushöhlungen des Magnetpols lässt sich in besonders kostengünstiger Weise darstellen, wenn der Magnetpol durch einen Sinterprozess hergestellt wird, dabei werden die Fluidkanäle durch das Presswerkzeug erzeugt. Der dritte Fluidkanal für den Anschluss A ist bei dieser Ausführung durch eine zentrale Bohrung in der Ventilhülse dargestellt, die auch den Ventilschieber aufnimmt. Der dritte Fluidkanal benötigt in dieser Ausführung keine zusätzliche Aushöhlung.

In einer zweiten vorteilhaften Ausführung verlaufen die Fluidkanäle für die Anschlüsse P und T in Abflachungen und/oder in Nuten der Ventilhülse, wobei ebenfalls die axialen Längen der Abflachungen so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone einer Flanschfläche besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu den Querbohrungen in der Ventilhülse besteht und ferner eine fluidische Verbindung des Anschlusses P zum Ankerraum versperrt ist.

Auch bei dieser zweiten Ausführung sind keine axialen oder schrägverlaufenden Bohrungen für die Fluidkanäle P und T erforderlich.

Die genannten axial verlaufenden Fluidkanäle werden vorzugsweise als Abflachungen ausgeführt, wenn aber größere Querschnitte erforderlich sind oder Abflachungen herstellungsbedingt ausgeschlossen werden sollen, werden sie als Nuten ausgeführt oder es werden sowohl Abflachungen und Nuten vorgesehen.

In einer Variante der ersten Ausführung verlaufen nicht nur zwei, sondern drei Fluidkanäle für die Anschlüsse P, T und A in Aushöhlungen des Magnetpols, wobei die Längen der Aushöhlungen so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone einer Flanschfläche besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu der ersten und der zweiten Querbohrung und zu einer dritten Querbohrung in der Ventilhülse besteht und ferner jeweils eine Fluidverbindung der Anschlüsse P und A zum Ankerraum des Elektromagneten versperrt ist.

Bei dieser Variante der ersten Ausführung sind alle drei Flanschzonen auf der Flanschfläche im gleichen Abstand vom Zentrum der Flanschfläche angeordnet, daher steht für den Anschluss A mehr Raum zur Verfügung. Hier besteht für den Konstrukteur die Freiheit, eine Stirnfläche des Ventilschiebers mit dem Druck des Anschlusses A zu beaufschlagen oder ihn nicht zu beaufschlagen, je nach der Ausführung des Ventilschiebers und der Aufgabe des Ventils.

In einer Variante der zweiten Ausführung verlaufen drei Fluidkanäle für die Anschlüsse P, T und A in Abflachungen der Ventilhülse, wobei wieder die Längen der Abflachungen so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone einer Flanschfläche besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu der ersten und der zweiten Querbohrung und einer dritten Querbohrung in der Ventilhülse besteht und ferner jeweils eine Fluidverbindung der Anschlüsse P und A zum Ankerraum versperrt ist.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Magnetanker einerseits in einem Lager und andererseits durch einen Schieberkopf des Ventilschiebers radial gelagert, wobei der Magnetanker mit einer konischen Fläche den Schieberkopf berührt und wobei radiale Kräfte von dem Magnetanker auf den Schieberkopf übertragbar sind. Bei dieser Ausführung lässt sich eine hohe Genauigkeit der relativen radialen Lage des Magnetankers zu dem Magnetpol kostengünstig erzeugen, ohne eine zusätzliche Lagerung des Magnetankers in dem Magnetpol. Die Festkörperreibung am Magnetanker ist bei dieser Ausführung besonders gering.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung entspricht die wirksame Länge des Lagers zur Lagerung des Magnetankers mindestens einem Drittel der Länge des Magnetankers, vorzugsweise der Hälfte der Länge und weiter vorzugsweise 70% der Länge, wobei der Magnetanker mit einer Planfläche den Schieberkopf des Ventilschiebers berührt, und wobei der Ventilschieber einen abgeflachten Schieberkopf aufweist, der nur eine Übertragung einer axialen Druckkraft von dem Magnetanker auf den Schieberkopf zulässt.

Bei dieser Ausführung handelt es sich um eine bewährte Bauchlagerung des Magnetankers, der abgeflachte Schieberkopf verhindert die Übertragung von radialwirkenden Kräften auf den Ventilschieber, der wegen seines geringen Durchmesserspiels relativ zur Ventilhülse nur geringe radiale Kräfte aufnehmen kann, wenn seine Festkörperreibung klein bleiben soll.

Bei der ersten Ausführung des Elektromagnetventils weist die Flanschfläche drei Flanschzonen auf, wobei die dritte Flanschzone fluidisch mit einer zentralen Bohrung in der Ventilhülse verbunden ist, die den Ventilschieber aufnimmt, und wobei die drei Flanschzonen gegeneinander und zur Umgebung durch eine Formdichtung abgedichtet sind.

Die Anwendung der Formdichtung vereinfacht den Zusammenbau des Elektromagnetventils mit einer weiteren Vorrichtung, die das Elektromagnetventil trägt und die genannten fluidischen Leitungen enthält. Auch bei der zweiten Ausführung des Elektromagnetventils sind die drei Flanschzonen gegeneinander und zur Umgebung durch eine Formdichtung abgedichtet, allerdings ist hier keine zentrale Flanschzone für den Anschluss A vorgesehen. Die Flanschzone für den Anschluss A kann bei dieser zweiten Ausführung größer ausgeführt werden als bei der ersten Ausführung.

Vorteilhafterweise enthält die Formdichtung drei Filtermatten, die in den Flanschzonen angeordnet sind und mit dem Material der Formdichtung kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sind. Die Anordnung der Filter als Filtermatten in der Formdichtung vereinfacht den Zusammenbau und mindert damit die Fierstellkosten.

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil ist beispielsweise als Druckregelventil in der Bauform eines Drei-Wege-Druckregelventils anwendbar, wobei ein erstes Volumen mit einem zu regelnden fluidischen Druck an den Anschluss A angeschlossen ist, ein zweites Volumen mit einem Versorgungsdruck an den Anschluss P angeschlossen ist und eine zu einem Vorratstank führende Leitung an den Anschluss T angeschlossen ist.

Dabei erfolgt in dem Elektromagnetventil an dem Ventilschieber ein Kraftvergleich zwischen der Kraft des Elektromagneten und der Druckkraft des Fluids am Anschluss A, wobei in dem Fall, dass die Kraft des Elektromagneten überwiegt, in der Ventilbaugruppe eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss A erfolgt, und wobei in dem Fall, dass die genannte Druckkraft überwiegt, eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss A und dem Anschluss T erfolgt.

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil ist bei einer geeigneten Auslegung der Bauteile der Ventilbaugruppe auch in bekannter Weise als fluidisches Schaltventil (auch Wegeventil genannt) anwendbar, indem bei nicht bestromtem Elektromagneten in der Ventilbaugruppe eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss A und dem Anschluss T besteht und/oder bei ausreichend bestromtem Elektromagneten in der Ventilbaugruppe eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss A besteht.

Es ist auch eine Anwendung der Erfindung möglich, die bei nicht bestromtem Elektromagneten in der Ventilbaugruppe eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss A darstellt und/oder bei ausreichend bestromtem Elektromagneten in der Ventilbaugruppe eine fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss A und dem Anschluss T darstellt.

Dabei liegt eine ausreichende Bestromung des Elektromagneten dann vor, wenn die aus der Bestromung resultierende Magnetkraft unter allen bestimmungsgemäßen Betriebsbedingungen ausreicht, den Ventilschieber gegen die Kraft der Rückstellfeder, gegen die wirkenden Druckkräfte der angeschlossenen fluidischen Volumina und gegen die Reibkräfte am Ventilschieber aus einer Ruhelage in eine Arbeitslage zu bringen, wobei in der Arbeitslage die fluidische Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss A besteht. Bei einer geeigneten Auslegung lässt sich das Wegeventil auch in bekannter Weise proportionalwirkend betreiben, dann entspricht dem elektrischen Strom durch die Magnetspule ein proportionaler Hub des Ventilschiebers, der seinerseits die fluidischen Verbindungen durch die Ventilbaugruppe bestimmt. Dabei ist der Ventilschieber so ausgeführt, dass er keine Wirkfläche für die angeschlossenen Drücke der Anschlüsse A und P aufweist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Figur 1 eine Schnittdarstellung der ersten Ausführung des Elektromagnetventils,

Figur 2 eine Schnittdarstellung der zweiten Ausführung des

Elektromagnetventils

Figur 3 eine Schnittdarstellung der dritten Ausführung des Elektromagnetventils

Figur 4 eine Ansicht der Formdichtung der ersten Ausführung mit der Filtermatte

Figur 5 eine Ansicht der Formdichtung der zweiten Ausführung

Figur 6 eine Schnittdarstellung der vierten Ausführung des Elektromagnetventils Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Elektromagnetventil 1 , das einen Elektromagneten 2 aufweist, der eine Magnetspule 3, einen Magnetanker 4, einen Polkern 5, ein Magnetjoch 6 und ein den Magnetkreis schließendes Gehäuse 7 enthält. Das Elektromagnetventil 1 weist ferner eine Ventilbaugruppe 10 auf, die eine Ventilhülse 11 , einen Ventilschieber 12 und eine Rückstellfeder 13 enthält, wobei die Ventilbaugruppe 10 vollständig von dem Gehäuse 7 umfasst ist.

Der Polkern 5 besteht aus einem äußeren Magnetpol 8 und einer von dem Magnetpol 8 umfassten Ventilhülse 11 , wobei zwischen der Ventilhülse 11 und dem Magnetpol 8 in fluiddichtend abgegrenzten Zonen auf dem Umfang der Ventilhülse 11 mindestens zwei Fluidkanäle 14, 15 in axialer Richtung verlaufen.

Dabei weist die Ventilhülse 11 mindestens zwei Querbohrungen 17, 18 auf, die mit den Fluidkanälen 14, 15 fluidisch verbunden sind und im Zusammenwirken mit Steuerkanten des Ventilschiebers 12 in Abhängigkeit von einer axialen Lage des Ventilschiebers 12 die Ventilfunktion ausüben.

In der Ausführung des Elektromagnetventils 1 entsprechend Figur 1 verlaufen die mindestens zwei Fluidkanäle 14, 15 für die Anschlüsse P und T in Aushöhlungen 28,

29 des Magnetpols 8, wobei die axialen Längen der Aushöhlungen 28, 29 so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone 21 , 22 einer Flanschfläche 20 besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu den Querbohrungen 17, 18 in der Ventilhülse 11 besteht und ferner eine Fluidverbindung des Anschlusses P zum Ankerraum 24 versperrt ist.

In der Ausführung des Elektromagnetventils 1 entsprechend Figur 2 verlaufen die Fluidkanäle 14, 15 für die Anschlüsse P und T in Abflachungen 25, 26 der Ventilhülse 11 , wobei die axialen Längen der Abflachungen 25, 26 so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone 21 ,

22 einer Flanschfläche 20 besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu den Querbohrungen 17, 18 in der Ventilhülse 11 besteht und ferner eine fluidische Verbindung des Anschlusses P zum Ankerraum 24 versperrt ist.

In der Ausführung des Elektromagnetventils 1 entsprechend Figur 3 verlaufen drei Fluidkanäle 14, 15, 16 für die Anschlüsse P, T und A in Aushöhlungen 28, 29, 30 des Magnetpols 8, wobei die axialen Längen der Aushöhlungen 28, 29, 30 so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone 21 , 22, 23 einer Flanschfläche 20 besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu der ersten und der zweiten Querbohrung 17, 18 und zu einer dritten Querbohrung 19 in der Ventilhülse 11 besteht und ferner jeweils eine Fluidverbindung der Anschlüsse P und A zum Ankerraum 24 versperrt ist.

In einer nicht dargestellten weiteren Ausführung verlaufen drei Fluidkanäle 14, 15, 16 für die Anschlüsse P, T und A in Abflachungen 25, 26, 27 der Ventilhülse 11 , wobei die Längen der Abflachungen 25, 26, 27 so bemessen sind, dass einerseits eine Fluidverbindung zu jeweils einer abgedichteten Flanschzone 21 , 22, 23 einer Flanschfläche 20 besteht und andererseits jeweils eine Fluidverbindung zu der ersten und der zweiten Querbohrung 17, 18 und einer dritten Querbohrung 19 in der Ventilhülse 11 besteht und ferner jeweils eine Fluidverbindung der Anschlüsse P und A zum Ankerraum 24 versperrt ist.

In den Ausführungen des Elektromagnetventils 1 entsprechend Figur 1 ist der Magnetanker 4 einerseits in einem Lager 32 und andererseits in einem Schieberkopf 9 des Ventilschiebers 12 radial gelagert, wobei der Magnetanker 4 mit einer konischen Fläche den Schieberkopf 9 berührt, und wobei radiale Kräfte von dem Magnetanker 4 auf den Schieberkopf 9 übertragbar sind.

In der Ausführung des Elektromagnetventils 1 gemäß Figur 6 entspricht die wirksame Länge des Lagers 32 zur Lagerung des Magnetankers 4 mindestens einem Drittel der Länge des Magnetankers 4, vorzugsweise der Hälfte der Länge und weiter vorzugsweise 70% der Länge, wobei der Magnetanker 4 mit einer Planfläche den Schieberkopf 9 des Ventilschiebers 12 berührt und wobei der Ventilschieber 12 einen abgeflachten Schieberkopf 9 aufweist, der nur eine Übertragung einer axialen Druckkraft von dem Magnetanker 4 auf den Schieberkopf 9 zulässt.

In der Ausführung des Elektromagnetventils 1 gemäß Figur 1 und Figur 2 weist die Flanschfläche 20 drei Flanschzonen 21 , 22, 23 auf, wobei die dritte Flanschzone 23 fluidisch mit einer zentralen Bohrung 31 in der Ventilhülse 11 verbunden ist, die den Ventilschieber 12 aufnimmt, und wobei die drei Flanschzonen 21 , 22, 23 gegeneinander und zur Umgebung durch eine in Figur 4 dargestellte Formdichtung 35 abgedichtet sind. Die Figur 5 zeigt die Formdichtung für ein Elektromagnetventil in der Ausführung gemäß Figur 3, wobei auch hier die drei Flanschzonen 21 , 22, 23 gegeneinander und zur Umgebung durch eine Formdichtung 35 abgedichtet sind.

In den Ausführungen der Formdichtung 35 gemäß den Figuren 4 und 5 enthält die Formdichtung 35 jeweils drei Filtermatten 36, 37, 38, die in den Flanschzonen 21 , 22, 23 angeordnet sind und mit dem Material der Formdichtung kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sind.

Die vorhergehende Beschreibung gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Elektromagnetventil

2 Elektromagnet

3 Magnetspule

4 Magnetanker

5 Polkern

6 Magnetjoch

7 Gehäuse

8 Magnetpol

9 Schieberkopf

10 Ventilbaugruppe

11 Ventilhülse

12 Ventilschieber

13 Rückstellfeder

14 Erster Fluidkanal

15 Zweiter Fluidkanal

16 Dritter Fluidkanal

17 Erste Querbohrung

18 Zweite Querbohrung

19 Dritte Querbohrung

20 Flanschfläche

21 Erste Flanschzone

22 Zweite Flanschzone

23 Dritte Flanschzone

24 Ankerraum

25 Erste Abflachung

26 Zweite Abflachung

27 Dritte Abflachung

28 Erste Aushöhlung

29 Zweite Aushöhlung

30 Dritte Aushöhlung

31 Bohrung

32 Lager

35 Formdichtung Filtermatte Filtermatte Filtermatte