Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem Magnetkern und einen umfangsmäßig um den Magnetkern angeordneten Spulenkörper, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektromagnetischen Vorrichtung.

Solche elektromagnetischen Vorrichtungen kommen beispielsweise in elektromagnetischen Aktuatoren zum Einsatz, wobei elektromagnetische Aktuatoren beispielsweise in Form von elektromagnetischen Schalt- oder Ventilvorrichtungen, wie etwa in Form eines elektromagnetischen Relais oder Magnetventils bekannt sind. Magnetventile, etwa in Form von Kippankerventilen, finden beispielsweise Verwendung als Steuerventil zur Druckregelung von Luft, etwa in einem Fahrzeug, wie beispielsweise in einem Nutzfahrzeug oder Bus zur Personenbeförderung. Beispielsweise umfasst ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einem elektronischen Betriebsbremssystem zumindest ein Steuerventil zur Druckregelung.

Ein elektromagnetischer Aktuator in Form eines Kippankerventils, der eine elektromagnetische Vorrichtung aufweist, ist beispielsweise aus DE 10 2016 105 532 A1 bekannt. Der elektromagnetische Aktuator verfügt über eine elektromagnetische Vorrichtung, die einen Magnetkern und einen darum angeordneten Spulenkörper umfasst.

Es sind darüber hinaus weitere Bauarten von Magnetventilen bekannt, wie beispielsweise in DE 10 2014 115 207 A1 , DE 10 2018 123 997 A1 , oder DE 10 2014 115 206 B3 beschrieben.

Allgemein wird bei elektromagnetischen Vorrichtungen, unreine Verbindung zwischen Spulenkörper und Magnetkern herzustellen, der Spulenkörper mittels Umspritzung an dem Magnetkern angebracht. In anderen elektromagnetischen Vorrichtungen ist z.B. der Spulenkörper in Längsrichtung geteilt, um den Magnetkern zwischen den Spulenkörperhälften zu positionieren. Danach werden die Spulenkörperhälften montiert und so der Magnetkern in dem Spulenkörper fixiert. Zum einen ist diese Herstellungsvariante kompliziert und zum anderen weist der Spulenkörper aufgrund dieser Teilung eine Strukturschwäche auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die vergleichsweise einfach und schnell herstellbar ist und die dabei eine sichere Verbindung zwischen Magnetkern und Spulenkörper bereitstellt.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß den beigefügten Patentansprüchen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Insbesondere betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem Magnetkern mit einer Längsachse und einen umfangsmäßig um den Magnetkern angeordneten Spulenkörper. Der Spulenkörper weist wenigstens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung einer Spule auf, wobei der Aufnahmebereich durch wenigstens eine Wand aus Spulenkörpermaterial gebildet ist, die einen ersten Bereich aufweist, der in Richtung der Längsachse des Magnetkerns verläuft, und wenigstens einen zweiten Bereich, der quer zu der Längsachse des Magnetkerns verläuft. Der Magnetkern weist einen umlaufenden Befestigungsbereich auf, der im Querschnitt entlang der Längsachse des Magnetkerns eine zahnartige Kontur aufweist und durch Verdrängung von Spulenkörpermaterial mit dem Spulenkörpermaterial des Spulenkörpers verzahnt ist, so dass der Magnetkern durch den umlaufenden Befestigungsbereich am Spulenkörper gehalten ist.

Mit der Erfindung ist es ermöglicht, die elektromagnetische Vorrichtung schnell und effizient herzustellen, indem der Magnetkern mit dem umlaufenden Befestigungsbereich des Magnetkerns sicher mit dem Spulenkörper verzahnt ist. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung der elektromagnetischen Vorrichtung, dass der Magnetkern in Längsrichtung in den Spulenkörper einschiebbar ist und eine sichere Verbindung zwischen dem Magnetkern und dem Spulenkörper besteht. Gleiches gilt natürlich auch, wenn der Spulenkörper auf den Magnetkern aufgeschoben wird. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist das Einschieben des Magnetkerns in den Spulenkörper mit dem Aufschieben des Spulenkörpers auf den Magnetkern gleichzusetzen.

Des Weiteren erlaubt die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung eine flexible Materialwahl für den Magnetkern und den Spulenkörper. Beim bekannten Umspritzen des Magnetkerns aus dem Stand der Technik ist es stattdessen erforderlich, dass die Materialien aufeinander abgestimmt sind, damit das Umspritzmaterial auf dem Magnetkern hält.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, um den Magnetkern sicher im Spulenkörper zu befestigen. Die sichere Befestigung ist mit dem umlaufenden Befestigungsbereich des Magnetkerns gewährleistet. Es ist also lediglich der Magnetkern und der Spulenkörper notwendig, um die Vorteile der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung zu entfalten. Im Vergleich zu einem zweiteiligen Spulenkörper entfällt bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung die Verbindung der zwei Spulenkörperteile und eines verriegelnden Elements, welches den Magnetkern in dem zweiteiligen Spulenkörper fixiert.

Im Betrieb der elektromagnetischen Vorrichtung wird die elektromagnetische Vorrichtung beispielsweise durch Verlustwärme in der Spulenwicklung in den meisten Fällen warm und der Spulenkörper neigt dazu sich auszudehnen. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der elektromagnetischen Vorrichtung bleibt der Magnetkern aufgrund des umlaufenden Befeistungsbereichs auch trotz einer Ausdehnung des Spulenkörpers sicher mit dem Spulenkörper in Verbindung, so dass der Magnetkern gegen ein Herausfallen aus dem Spulenkörper gesichert ist.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung kann im Grunde nicht nur bei elektromagnetischen Aktuatoren, wie z.B. ein Kippankerventil, und Elektromagneten, sondern auch in Relais verwendet werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, etwa in einem Magnetventil, in einem Bremssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, verwendet.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist der umlaufende Befestigungsbereich so gestaltet, dass das Spulenkörpermaterial um die zahnartige Kontur fliest und eine Hinterschneidung bildet. Damit ist gemeint, dass das Spulenkörpermaterial, welches durch den umlaufenden Befestigungsbereich beim Einschieben des Magnetkerns in den Spulenkörper radial in Bezug zu der Längsachse nach außen verdrängt wird, sich in Einschubrichtung hinter dem Befestigungsbereich wieder ausdehnt und somit den umlaufenden Befestigungsbereich hinterschneidet. Die Formulierung "fließen" bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, dass sich das Spulenkörpermaterial in einem flüssigen Zustand befindet, wenn der Magnetkern in den Spulenkörper eingeschoben wird, sondern bezeichnet im Wesentlichen ein Verdrängen und/oder eine plastische Verformung von Spulenkörpermaterial, wie z.B. Kunststoffmaterial. Aufgrund der Hinterschneidung ist eine sichere Befestigung des Magnetkerns in dem Spulenkörper in jeder Situation gewährleistet. Alternativ kann der Magnetkern auch über einen Ultraschallschweißprozess in die Spule bzw. den Spulenkörper eingeschallt, d.h. darin angeordnet und befestigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist der umlaufende Befestigungsbereich im Querschnitt entlang der Längsachse des Magnetkerns eine sägezahnartige Kontur auf. An der sägezahnartigen Kontur kann sich der Spulenkörper sicher und fest mit dem Magnetkern verzahnen bzw. verkeilen. Insbesondere verhindert diese sägezahnartige Kontur, dass der Magnetkern entgegen einer Einschubrichtung aus dem Spulenkörper unbeabsichtigt herausfallen kann. Somit ergibt sich eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Magnetkern und dem Spulenkörper.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist der umlaufende Befestigungsbereich an einer Längsposition des Magnetkerns angeordnet, an der sich in senkrechter Richtung zur Längsachse des Magnetkerns kein Aufnahmebereich befindet. In diesem Bereich des Spulenkörpers ist der Spulenkörper steifer als im Aufnahmebereich. Dies ermöglicht, dass nach Einschieben des Magnetkerns der Spulenkörper den umlaufenden Befestigungsbereich des Magnetkerns fest umgibt und somit eine sichere Verbindung zwischen dem Spulenkörper und dem Magnetkern ermöglicht.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist diese ein Gehäuse, insbesondere ein Magnetgehäuse, auf, welches umfangsmäßig um den Spulenkörper angeordnet ist und eine quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Längsachse des Magnetkerns wirkende Presskraft auf die Wand des Aufnahmebereichs ausübt. Im Betrieb der elektromagnetischen Vorrichtung erwärmt sich der Spulenkörper und dehnt sich aus. Durch die Ausdehnung des Spulenkörpers stützt sich der Spulenkörper am Magnetgehäuse ab und leitet eine Kraft auf den umlaufenden Befestigungsbereich des Magnetkerns, so dass die Hinterschneidung des Spulenkörpers hinter den umlaufenden Befestigungsbereich verstärkt wird. Daraus ergibt sich eine sichere Befestigung des Magnetkerns in dem Spulenkörper.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist der Magnetkern entlang der Längsachse mehrere umlaufende Befestigungsbereiche auf, die im Querschnitt entlang der Längsachse des Magnetkerns jeweils eine zahnartige Kontur aufweisen. Die mehreren Befestigungsbereiche ermöglichen, dass der Spulenkörper in Längsrichtung gesehen in mehreren Teilbereichen an dem Magnetkern anliegt und somit der Spulenkörper mehrere Hinterschneidungen ausbildet. Hieraus ergeben sich mehrere Befestigungspunkte für den Magnetkern in dem Spulenkörper. Eine sichere Befestigung des Magnetkerns in dem Spulenkörper ist ermöglicht.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung nimmt eine jeweilige Erstreckung in senkrechter Richtung zur Längsachse des Magnetkerns der jeweiligen zahnartigen Kontur von einem der Befestigungsbereiche zum entlang der Längsachse des Magnetkerns darauffolgenden der Befestigungsbereiche zu. Insbesondere nimmt die Erstreckung in Einschubrichtung des Magnetkerns in den Spulenkörper zu. Diese Ausgestaltung ermöglicht das Bilden mehrerer vorteilhafter Hinterschneidungen durch den Spulenkörper, was eine weitere Verbesserung der Befestigung zwischen dem Magnetkern und dem Spulenkörper bedeutet. Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist der umlaufende Befestigungsbereich im Querschnitt entlang der Längsachse des Magnetkerns eine Kontur mit einem abgeflacht ausgebildeten Kopfbereich auf. Der abgeflacht ausgebildete Kopfbereich bietet dem Spulenkörper einen Bereich, den der Spulenkörper hinterschneiden kann, um den Magnetkern zu fixieren. Der abgeflacht ausgebildete Kopfbereich ermöglicht eine Verkrallung des Magnetkerns in dem Spulenkörper, wenn der Magnetkern in entgegengesetzter Richtung zur Einschubrichtung in dem Spulenkörper bewegt wird. Die Einschubrichtung des Magnetkerns verläuft entlang der Längsachse des Magnetkerns. Hierdurch wird eine verlässliche Befestigung des Magnetkerns in dem Spulenkörper erreicht.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist der umlaufende Befestigungsbereich im Querschnitt entlang der Längsachse des Magnetkerns eine Kontur mit einer Vertiefung in dem Magnetkern auf, die einen geringeren Außenradius hat als der Magnetkern außerhalb des Befestigungsbereichs. Die Vertiefung im umlaufenden Befestigungsbereich ermöglicht es, dass der umlaufende Befestigungsbereich eine höhere Flexibilität als ohne Vertiefung aufweist. Dies erlaubt ein leichteres Einschieben des Magnetkerns in den Spulenkörper.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist die zahnartige Kontur auf einer quer zur Längsachse des Magnetkerns verlaufenden Seite einen Winkel von höchstens 90° zur Außenseite des Magnetkerns außerhalb des Befestigungsbereichs auf. Wenn sich das Spulenkörpermaterial hinter der so ausgestalteten zahnartigen Kontur ausdehnt und eine Hinterschneidung ausbildet, sitzt der Magnetkern fest in dem Spulenkörper. Bei einem Bewegen des Magnetkerns entgegen der Einschubrichtung ermöglicht diese Ausgestaltung ein Verkrallen des Befestigungsbereichs am Spulenkörper. Damit kann effektiv ein unbeabsichtigtes Herausziehen des Magnetkerns aus dem Spulenkörper vermieden werden.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist das Spulenkörpermaterial ein Kunststoffmaterial auf. Ein Spulenkörper mit einem solchen Spulenkörpermaterial ist günstig und einfach in der Herstellung und ermöglicht eine flexible Verformung des Spulenkörpers. Insbesondere kann das Kunststoffmaterial der Hauptbestandteil des Spulenkörpermaterials sein. Das Kunststoffmaterial kann als ein Bestandteil oder als Hauptbestandteil ein Elastomer aufweisen. Der Spulenkörper kann aber auch gänzlich aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, gebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromagnetische Vorrichtung als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet. Dies ist eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung.

Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist die elektromagnetische Vorrichtung einen bewegbaren magnetischen Ankerkörper als bewegbares Aktuatorelement auf, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule und den Magnetkern bewirktes Magnetfeld bewegbar ist. Hierdurch wird eine verlässliches Schalten eines elektromagnetischen Aktuators ermöglicht.

Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromagnetische Vorrichtung als elektromagnetische Schalt- oder Ventilvorrichtung mit einem bewegbaren magnetischen Ankerkörper als Schalt- bzw. Ventilelement ausgebildet, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule und den Magnetkern bewirktes Magnetfeld bewegbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromagnetische Vorrichtung als ein elektromechanisches Relais oder Magnetventil ausgebildet.

Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromechanische Vorrichtung als ein Magnetventil für ein Druckregelmodul eines Fahrzeugs ausgebildet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Bereitstellen des Magnetkerns und des Spulenkörpers;

- Einschieben des Magnetkerns in den Spulenkörper oder Aufschieben des Spulenkörpers auf den Magnetkern, bis der umlaufende Befestigungsbereich des Magnetkerns vom Spulenkörper umgeben ist. Die in Verbindung mit der elektromagnetischen Vorrichtung genannten Ausführungsformen und Vorteile treffen ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren zu. Es werden diese nicht nochmals wiederholt, um Wiederholungen zu vermeiden.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Spulenkörper einen Magnetkernaufnahmeraum auf, in die der Magnetkern eingeschoben wird.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann das Verfahren den Verfahrensschritt aufweisen: Ausrichten des Magnetkerns zu dem Magnetkernaufnahmeraum in dem Spulenkörper, so dass die Längsachse des Magnetkerns und eine Längsachse des Magnetkernaufnahmeraums zueinander fluchten.

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können nebeneinander oder auch in beliebiger Kombination miteinander angewandt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A, 1 B schematische Querschnittsdarstellungen eines beispielhaften Kippankerventils, bei dem eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, dem Grundsatz nach zur Anwendung kommen kann,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Kippankerventil gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann.

Fig. 3 eine schematische vergrößerte Querschnittsdarstellung eines umlaufenden Befestigungsbereichs der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung der Fig. 2. Fig. 1 zeigt anhand von Fig. 1A und Fig. 1B eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Kippankerventils 100, bei dem eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, dem Grundsatz nach zur Anwendung kommen kann. Dabei soll Fig. 1 einen beispielhaften, praxisgemäßen Einsatz einer elektromagnetischen Vorrichtung anhand eines Kippankerventils verdeutlichen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Magnetkerns und des Spulenkörpers ist dabei in Fig. 2 gemäß eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt und kann vom Fachmann im Grundsatz ohne Weiteres auf ein Kippankerventil gemäß Fig. 1 übertragen werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass dem Fachmann die grundlegende Funktionsweise von elektromagnetischen Vorrichtungen, wie Schalt- oder Ventilvorrichtungen mit einem durch ein Magnetfeld bewegbaren Ankerkörper als Schalt- bzw. Ventilelement bekannt ist. In Fig. 3 ist ein umlaufender Befestigungsbereich gemäß eines Ausführungsbeispiels der elektromagnetischen Vorrichtung detailliert dargestellt.

Bei dem Kippankerventil 100 kann es sich dem Grundprinzip nach um ein Ausführungsbeispiel eines in DE 10 2016 105 532 A1 gezeigten Kippankerventils 100 handeln. Dabei kann es sich in einer Variante um ein in der dortigen Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 100 versehenes Magnetventil handeln. Es sind jedoch auch andere Ausführungsbeispiele denkbar, etwa in Zusammenhang mit Magnetventilen wie in den anderen oben genannten Druckschriften beschrieben. Diesbezügliche Ausgestaltungen eines in DE 10 2016 105 532 A1 beschriebenen Magnetventils und deren Komponenten sowie deren Verwendung sind durch Bezugnahme auch Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1A zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein Kippankerventil 100, bei dem sich der Anker in der ersten Position befindet. Das Kippankerventil 100 weist ein Spulenelement 110, einen Ankerkörper (oder kurz Anker) 115, eine Feder 120, ein Dichtelement 125 sowie eine Deckschale 130 auf. Dabei umfasst das Spulenelement 110 zumindest einen Magnetkern 135, einen umfangsmäßig um den Magnetkern 135 angeordneten Spulenkörper 128, sowie eine umfangsmäßig um den Spulenkörper 128 angeordnete Spule 140 mit einem Paket aus Spulenwicklungen (nicht explizit dargestellt) . Eine Stirnseite des Ankers 115 ist mittels eines Lagers 145 gelagert. Der Anker 115 ist zwischen einer ersten Position 147 und einer zweiten Position 149 bewegbar. Dabei ist der Anker 115 ausgebildet, bei einem Aktivieren der Spule 140 von der ersten Position 147 in eine zweite (angezogene) Position 149 bewegt zu werden. Bei aktivierter Spule 140 kann der Anker 115 in der zweiten Position 149 gehalten werden. Auf der dem Spulenelement 110 abgewandten Seite des Ankers 115 ist weiterhin das Dichtelement 125 angeordnet. In der Deckschale 130 ist ein Ventilsitz 150 mit einem Ausgang 155 und ein Eingang 157 für ein Fluid 158 ausgebildet. Dabei ist der Ausgang 155 mittels des Dichtelements 125 fluiddicht verschließbar, wenn der Anker 115 in der ersten Position 147 angeordnet ist. Das Dichtelement 125 kann hierbei ferner auch als Dämpferelement wirken, um ein Aufprallen des Ankers 115 auf den Ventilsitz 150 zu verhindern. Das Dichtelement 125 kann hierbei durch ein Vulkanisieren auf dem Anker 115 oder einem Trägerelement befestigt sein. Denkbar ist ferner, dass ein Winkel beim Auftreffen des Ankers 115 bzw. Dichtelementes 125 auf dem Ventilsitz 150 durch eine schräge Düse oder ein schräg ausgeformtes Dichtelement 125 oder einen gekrümmten Anker 115 erzeugt wird. Eine solche Düse, die in der Fig. 1A nicht explizit dargestellt ist, braucht nicht zwangsläufig in das Kippankverventil 100 integriert sein, sondern kann auch von externen Gehäuseteilen bereitgestellt werden.

Denkbar ist ferner, dass der Ventilsitz 150 in dem Spulenelement 110 angeordnet ist, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 1A nicht explizit dargestellt ist. In diesem Fall wäre dann ein Betätiger von Vorteil, der eine Freigabe des Ausgangs durch den Anker 115 vermittelt.

Der Anker 115 weist in diesem Ausführungsbeispiel mindestens eine zumindest teilweise runde Erhebung 160 in einem Lagerabschnitt 162 auf, wobei die Erhebung 160 günstigerweise in eine Ausnehmung 165 oder Öffnung eingreift, die in einem der Erhebung 160 gegenüberliegenden Abschnitt eines Gehäuses 170 des Kippankerventils 100 angeordnet ist. Hierdurch kann der Anker 115 in der Ausnehmung bei einer Bewegung von der ersten Position 147 in die zweite Position 149 nach einem Einschalten eines Stromflusses durch die Spule 140 gleiten und wird zugleich an einer fixen Position in dem Gehäuse 170 bzw. in Bezug zu der Deckschale 130 gehalten. Günstigerweise ist die Ausnehmung trapezförmig ausgestaltet, sodass eine möglichst geringe Reibung beim Gleiten der Erhebung über die Fläche der Ausnehmung 165 verursacht wird. Die Ausnehmung 165 kann beispielsweise aus Kunststoffmaterial gefertigt und hierdurch sehr einfach und kostengünstig herstellbar sein.

Die Feder 120 ist in diesem Beispiel als Blattfeder ausgebildet und im Lagerabschnitt auf einer der Spule 140 gegenüberliegenden Seite des Ankers 115 angeordnet. Die Feder 120 dient hierbei zum spielfreien Andrücken der beispielsweise im Anker 115 eingepressten Lagerkugel(n) in die (beispielsweise trapezförmige) Gegenschale bzw. Ausnehmung 165 im Gehäuse 170 des Spulenelementes 110. Der Anker 115 kann durch die Feder 120 fixiert werden, sodass der Anker 115 durch die Feder 120 in einer vorbestimmten Position gehalten wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine konstante Vorspannkraft auf den Anker 115 ausgeübt werden kann, und die von der Feder 120 auf den Anker 115 ausgeübte Kraft möglichst nahe an einem an der Drehachse liegenden Kraftangriffspunkt auf den Anker 115 eingeleitet werden kann.

Alternativ kann auch der Anker 115 an dem Spulenelement 110 eingehängt werden. In diesem Fall könnte dann die Feder 120, die beispielsweise als Blattfeder ausgestaltet ist, entfallen.

Fig. 1B zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein Kippankerventil 100, bei dem sich der Anker 115 in der zweiten Position 149 befindet. In diesem Fall ist ein Strom durch die Spule 140 eingeschaltet und der Anker 115 angezogen, sodass sich ein durch die Feldlinien 180 dargestelltes Magnetfeld aufbaut. Bei einem Ausschalten des Stroms durch die Spule 140 kann beispielsweise durch die Schwerkraft oder eine Federkraft der dargestellten Rückstellfeder der Anker 115 in die erste Position 147 zurückfallen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Kippankerventil gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann. Gleiche, gleichwirkende oder analoge Komponenten sind in Fig. 1, 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Im Unterschied zum Kippankerventil 100 nach Fig. 1 weist die elektromagnetische Vorrichtung 105 gemäß Fig. 2 ein Spulenelement 110 auf, bei dem der vorzugsweise zylindrische Magnetkern 135 einen umlaufenden Befestigungsbereich 600 umfasst, der im Querschnitt entlang der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 eine zahnartige Kontur 601 aufweist. Der Magnetkern 135 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von dem Spulenkörper 128 umgeben, der vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Der Spulenkörper 128 weist einen Aufnahmebereich 142 zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung 141 einer Spule 140 auf (in Fig. 2 nicht explizit dargestellt). Der umlaufende Befestigungsbereich 600 ist vorzugsweise integral mit dem Magnetkern 135 geformt, kann grundsätzlich aber auch separat geformt und angebracht sein.

Der Aufnahmebereich 142 ist im Querschnitt gesehen durch eine Wand 129 ausgebildet, die einen ersten Bereich 131 aufweist, der in Richtung der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft, einen zweiten Bereich 132, der quer (vorzugsweise senkrecht) zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft und an einem ersten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist, und einen dritten Bereich 133, der ebenfalls quer (vorzugsweise senkrecht) zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft und an einem zweiten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist. Der erste Bereich 131 , der zweite Bereich 132 und der dritte Bereich 133 der Wand 129 bilden zusammen einen trogartigen oder, wie dargestellt, U-förmigen Aufnahmebereich 142 aus.

Der Spulenkörper 128 weist einen Magnetkernaufnahmeraum 143 auf, der durch den ersten Bereich 131 der Wand 129 des Aufnahmebereichs 142 ausgebildet ist. Der Magnetkernaufnahmeraum 143 ist so auf den Magnetkern 135 abgestimmt, dass der Magnetkern 135 in den Magnetkernaufnahmeraum 143 des Spulenkörpers 128 eingepresst werden kann. Insbesondere hat der Magnetkernaufnahmeraum 143 eine zylinderartige Form.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Aufnahmebereich 142 auch durch den ersten Bereich 131 der Wand 129, den zweiten Bereich 132 der Wand 129 und einen Gehäuseboden 173 des Gehäuses 170 ausgebildet sein, wobei das Gehäuse 170 (insbesondere Magnetgehäuse) an dem zweiten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist. Das Gehäuse 170 weist eine topfartige Form mit einem Innenbereich 171 auf, der so ausgebildet ist, dass der Spulenkörper 128 zusammen mit dem Magnetkern 135 in das Gehäuse 170 eingepresst werden kann. Im Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 170 eine zentrale Öffnung 172 in einem Gehäuseboden 173 auf, in der der Magnetkern 135 eingepresst ist. Wenn das Gehäuse 170 keine derartige Öffnung aufweist, kann der Magnetkern 135 im eingebauten Zustand an oder in Einschubrichtung vor dem Gehäuseboden 173 enden. Das Gehäuse 170 weist eine umlaufende Seitenwand 174 auf, die sich in Längsrichtung des Magnetkerns 135 vom Gehäuseboden 173 weg erstreckt und somit den Innenbereich 171 in radialer Richtung begrenzt. Der Innendurchmesser des Innenbereichs 171 ist dabei etwas geringer als der Außendurchmesser des Spulenkörpers 128, so dass bei Einschieben des Spulenkörpers 128 in das Gehäuse 170 eine radiale Pressung (dargestellt durch die Presskraft F) auf den Spulenkörper 128, insbesondere auf radiale äußere Enden der zweiten Bereichs 132 und des dritten Bereichs 133 der Wand 129 des Spulenkörpers 128 ausgeübt wird. Aufgrund der radialen Pressung wird eine Hinterschneidung des Spulenkörpers 128 hinter den umlaufenden Befestigungsbereich 600 zusätzlich unterstützt. Mit anderen Worten kann der Spulenkörper an der zu fixierenden Seite mit Übermaß ausgeführt werden, so dass bei der anschließenden Montage des Gehäuses eine radiale Pressung auf den Spulenkörper ausgeübt wird. Diese Pressung unterstützt die Bildung der geometrischen Hinterschneidung. Mit dieser radialen Pressung ist der Magnetkern 135 sicher im Spulenkörper 128 befestigt, so dass bei Erwärmen des Spulenkörpers 128 im Betrieb der elektromagnetischen Vorrichtung 105 ein Abheben des Spulenkörpers 128 vom Magnetkern 135 mechanisch vermieden werden kann. Vorzugsweise ist das Gehäuse 170 einstückig ausgebildet.

Im Betrieb erwärmt sich die elektromagnetische Vorrichtung 105 durch die Verlustwärme in der Spulenwicklung 141 , so dass sich der Spulenkörper 128 ausdehnt. Durch die Ausdehnung des Spulenkörpers 128 stützt sich der Spulenkörper 128 am Gehäuse 170 ab, was in Fig. 2 mit dem Kraftpfeil F dargestellt ist, und leitet die Kraft auf den umlaufenden Befestigungsbereich 600 des Magnetkerns 135 weiter. Das bedeutet, dass die Ausdehnung des Spulenkörpers 128 in Verbindung mit dem umlaufenden oder geschlossenen Gehäuse 170 die Hinterschneidung des Spulenkörpers 128 durch die Fließeigenschaft von Elastomeren des Spulenkörpermaterials unter Krafteinwirkung hinter den umlaufenden Befestigungsbereich 600 verstärkt und das Abheben vom Magnetkern 135 bei Temperaturausdehnung hemmt, womit der Magnetkern 135 somit sicher in dem Spulenkörper 128 gehalten ist. Der Magnetkern 135 wird grundsätzlich aber auch ohne Gehäuse 170 sicher in dem Spulenkörper gehalten.

Das Gehäuse 170 weist magnetisches Material auf, wie dem Fachmann bekannt und beispielsweise in DE 10 2016 105 532 A1 beschrieben.

Der an dem Magnetkern 135 umlaufende Befestigungsbereich 600 ist an einer Außenfläche des Magnetkerns 135 angeordnet, so dass der umlaufende Befestigungbereich 600 mit dem Spulenkörper 128, insbesondere mit einer radial innenliegenden Fläche, in Kontakt ist, wenn der Magnetkern 135 in dem Spulenkörper 128 eingeschoben ist. Der erste Bereich 131 der Wand 129 begrenzt den Magnetkernaufnahmeraum 143 in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 137.

Im Ausführungsbeispiel ist der umlaufende Befestigungsbereich 600 so an dem Magnetkern 135 angeordnet, dass der umlaufende Befestigungsbereich 600, wenn der Magnetkern 135 in dem Spulenkörper 128 in seiner Einschubendposition ist, in Längsrichtung gesehen auf Höhe des zweiten Bereichs 132 der Wand 129 angeordnet ist. An dieser Position ist der Spulenkörper 128 steifer als an einer Position im ersten Bereich 131 , so dass der Magnetkern 135 vorteilhaft in dem Spulenkörper 128 befestigt ist. Mit anderen Worten, der umlaufende Befestigungsbereich 600 ist so an dem Magnetkern 135 angeordnet, dass in der Einschubendposition der umlaufende Befestigungsbereich 600 in Längsrichtung vorzugsweise außerhalb des

Aufnahmebereichs 142 an dem Spulenkörper 128, also außerhalb des Bereichs, in dem die Spule 140 um den Spulenkörper 128 gewickelt werden kann, angeordnet ist.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der umlaufende Befestigungsbereich 600 in der Einschubendposition alternativ oder zusätzlich in dem ersten Bereich 131 der Wand 129 angeordnet sein. Dies ermöglicht es dem Magnetkern 135 ebenfalls, sich in dem Spulenkörper 128 zu verzahnen. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der umlaufende Befestigungsbereich 600 alternativ oder zusätzlich so an dem Magnetkern 135 angeordnet sein, dass der umlaufende Befestigungsbereich 600 in der Einschubendposition gegenüber vom dritten Bereich 133 der Wand 129 angeordnet ist. Auch dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine sichere Befestigung des Magnetkerns 135 in dem Spulenkörper 128.

Der Magnetkern 135 kann auch mehr als einen umlaufenden Befestigungsbereich 600 aufweisen, die sich in Längsrichtung des Magnetkerns 135 auf dem Magnetkern 135 verteilen. Wenn es drei oder mehr umlaufende Befestigungsbereiche 600 gibt, können die drei oder mehr umlaufenden Befestigungsbereiche gleichmäßig oder unregelmäßig auf einer Länge des Magnetkerns 135 verteilt sein. Gleichmäßig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Abstand zwischen einem ersten umlaufenden Befestigungsbereich und einem zweiten umlaufenden Befestigungsbereich genau so groß ist, wie der Abstand zwischen dem zweiten umlaufenden Befestigungsbereich und einem dritten umlaufenden Befestigungsbereich.

In dem Fall, dass der Magnetkern 135 mehrere umlaufende Befestigungsbereiche 600 aufweist, kann eine jeweilige Erstreckung des Befestigungsbereichs 600 in senkrechter Richtung zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 der jeweiligen zahnartigen Kontur 601 von einem der Befestigungsbereiche 600 zum entlang der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 darauffolgenden der Befestigungsbereiche 600 zunehmen. Dabei ist es von Vorteil, dass die Erstreckung in senkrechter Richtung zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 (Höhe der Erhebung) der hintereinander liegenden Befestigungsbereiche 600 in Einpressrichtung ansteigt, so dass im Wesentlichen immer die gleiche Menge an Spulenkörpermaterial verdrängt werden muss.

Fig. 3 zeigt eine schematische und vergrößerte Querschnittsdarstellung (Ausschnitt A) des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 mit der zahnartigen Kontur 601 des Magnetkerns 135.

Ein erstes Ende 602 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 ist in Fig. 3 oben angeordnet. Beim Einschieben des Magnetkerns 135 in den Spulenkörper 128 tritt zuerst das erste Ende 602 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 in den Spulenkörper 128 ein. Darauf folgt die zahnartige Kontur 601 , die im Folgenden beispielhaft beschrieben wird.

Von dem ersten Ende 602 ausgehend, in Einschubrichtung des Magnetkerns 135 in den Spulenkörper 128 gesehen, vergrößert sich der Durchmesser des Magnetkerns 135 gleichmäßig bis zu einem Klemmbereich (Kopfbereich) 606 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser des Magnetkerns 135 außerhalb des Befestigungsbereichs 600. Dieser sich stetig vergrößernde Durchmesser des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 liegt in einem Aufweitungsbereich 604 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600. Der Aufweitungsbereich 604 weist mit anderen Worten eine gleichmäßige Steigung bis zum Außendurchmesser des Klemmbereichs 606 auf.

Ein Winkel a, der von einer Verlängerung des Durchmessers des Magnetkerns 135 außerhalb des Befestigungsbereichs 600 und einer Steigung des Aufweitungsbereichs 604 aufgespannt ist, kann einen Betrag zwischen etwa 1 und 90 Grad aufweisen, vorzugsweise zwischen 10 und 35 Grad. Durch eine solche Ausgestaltung des Aufweitungsbereichs 604 ermöglicht es der Magnetkern 135 dem Spulenkörper 128 während des Einpressens, dass das Spulenkörpermaterial 134 um die zahnartige Kontur 601 fließt und eine Hinterschneidung hinter der zahnartigen Kontur 601 bildet, ohne dass dabei der Innendurchmesser dauerhaft aufgeweitet oder sogar spanabhebend vergrößert wird. Mit einem solchen Winkel o ist es außerdem möglich, die Montagekraft zum Einpressen des Magnetkerns 135 in den Spulenkörper 128 zu verringern und ein mechanisches Abschaben von Spulenkörpermaterial vermeiden.

Der Außendurchmesser des Klemmbereichs 606 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 bleibt für einen vorgegebenen Längsabschnitt des Magnetkerns 135 in etwa konstant (abgeflachter Kopfbereich), was vorteilhaft den Fließprozess beim Einpressen begünstigt. Das heißt, dass sich der Außendurchmesser des Klemmbereichs 606 über dessen Länge nicht ändert. Daran anschließend folgt in Einschubrichtung des Magnetkerns 135 eine Vertiefung 608. Diese Vertiefung 608 kann auch als Einschnürung bezeichnet werden. Die Vertiefung 608 weist einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des Magnetkerns 135 außerhalb des Befestigungsbereichs 600 und damit auch einen geringeren Durchmesser als der Klemmbereich 606 auf. Ein Übergang 607 vom Klemmbereich 606 zu der Vertiefung 608 ist in einer radialen Ebene angeordnet. Das bedeutet, dass der Übergang 607 vorzugsweise im rechten Winkel ß von dem Klemmbereich 606 zu der Vertiefung 608 führt und somit die zahnartige Kontur 601 ausbildet. Anders gesprochen weist die zahnartige Kontur 601 auf einer quer (vorzugsweise senkrecht) zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verlaufenden Seite einen Winkel (ß) von höchstens 90° zur Außenseite des Magnetkerns 135 außerhalb des umlaufenden Befestigungsbereichs 600 auf. Mit anderen Worten wird die Zahnrückseite scharfkantig mit einem höchstens 90° Winkel ausgeführt, so dass die Hinterschneidung sich ausbilden kann und bei Belastung entgegen der Montagerichtung eine Verkeilung auftritt.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Übergang 607 so ausgebildet sein, dass der Winkel ß als ein spitzer Winkel zwischen dem Klemmbereich 606 und dem Übergang 607 ausgebildet ist, also dass der Winkel ß einen Wert von weniger als 90° aufweist.

Auf die Vertiefung 608 folgt ein zweites Ende 610 des umlaufenden Befestigungsbereichs 600, der den Durchmesser des Magnetkerns 135 außerhalb des Befestigungsbereichs 600 aufweist. Ein Übergang 609 zwischen der Vertiefung 608 und dem zweiten Ende 610 des Befestigungsbereichs 600 ist z.B. leicht schräg ausgebildet und bildet eine steile Rampe aus. Anders gesprochen verändert sich der Durchmesser zwischen der Vertiefung 608 und dem zweiten Ende 610 auf einer kurzen Länge des Magnetkerns 135 in Einschubrichtung.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Übergang 609 auch senkrecht zur Längsachse des Magnetkerns 135 ausgebildet sein. Das bedeutet, dass sich der Magnetkern 135 sprunghaft, also ohne einen rampenartigen Übergang, vom Durchmesser der Vertiefung 608 zum Durchmesser des Magnetkerns 135 vergrößert.

Eine elektromagnetische Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht bei dem Magnetkern 135 also einen umlaufenden Befestigungsbereich 600 vor, der so gestaltet ist, dass das Spulenkörpermaterial um die zahnartige Kontur fliest und damit eine Hinterschneidung bildet, ohne dass dabei einfach nur der Innendurchmesser des Spulenkörpers aufgeweitet oder sogar spanabhebend vergrößert wird. Weiterhin wird damit bei Temperaturausdehnung vom Spulenkörper die Verbindung gestützt und sicher in Position gehalten. Die Erfindung ermöglicht auch eine schnelle Montage. Auch kann der Magnetkern über einen Ultraschallschweißprozess über eine Ultraschallschweißanlage eingeschallt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Kippankerventil

105 elektromagnetische Vorrichtung

110 Spulenelement

115 Ankerkörper

120 Feder

125 Dichtelement

128 Spulenkörper

129 Wand

130 Deckschale

131 erster Bereich

132 zweiter Bereich

133 dritter Bereich

134 Spulenkörpermaterial

135 Magnetkern

137 Längsachse

140 Spule

141 Spulenwicklung

142 Aufnahmebereich

143 Magnetkernaufnahmeraum

145 Lager

147 erste Position

149 zweite Position

150 Ventilsitz

155 Ausgang

157 Eingang

158 Fluid

160 Erhebung

162 Lagerabschnitt

165 Ausnehmung

170 Gehäuse

171 Innenbereich 172 Öffnung

173 Gehäuseboden

174 Seitenwand

180 Feldlinien

600 umlaufender Befestigungsbereich

601 zahnartige Kontur

602 erstes Ende

604 Aufweitungsbereich

606 Klemmbereich

607 Übergang

608 Vertiefung

609 Übergang

610 zweites Ende a Winkel ß Winkel