DE10046939B4

DE10046939B4 - Tauchankersystem mit Anschlagdämpfung

Info

Publication number: DE10046939B4
Application number: DE10046939A
Authority: DE
Inventors: Uwe Reichert; Hartmut Winter
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: WOCO INDUSTRIETECHNIK GMBH, 63628 BAD SODEN-SALMUENSTER
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: DE50101570D1; DE10046939A1; WO2002025676A8; EP1319235A1; WO2002025676A1; US20030178594A1; JP2004510327A; US6913242B2; EP1319235B1

Abstract

Tauchankersystem (1) für einen elektropneumatischen Druckwandler, umfassend zumindest teilweise in einer Ummantelung (14), insbesondere Eisenummantelung, einen Tauchanker (10), einen Kern (16, 20), wie einen Eisenkern oder einen Magnetkern, zumindest eine erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) und einen Luftspalt (32) zwischen der Ummantelung (14) und dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), der durch Relativbewegung zwischen dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), während der der Kern (16, 20) in die erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) teilweise hinein- oder aus derselben hinaus bewegbar ist, einstellbar ist, wobei der Kern (16, 20) relativ zum Tauchanker (10) zur Einstellung des Luftspalts (32) bewegbar ist, gekennzeichnet durch
eine Gewindehülse (24), über die der Kern (16, 20) relativ zum Taucheranker (10) bewegbar ist,
einen Abstandshalter (26) zwischen der Ummantelung (14) und der Gewindehülse (24) und
ein erstes Dämpfungsglied (28) in der ersten Ausnehmung (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchankersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 3 bzw. 5.

Ein gattungsgemäßes Tauchankersystem ist, beispielsweise, aus der DE 41 10 003 C1 bekannt. Dabei umfaßt der bekannte elektropneumatische Wandler, der insbesondere in einer pneumatischen Steuerung eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist, eine Ventileinrichtung, die von einer Membrane und dem Tauchankersystem betätigt wird und in einer Ventilkammer einen Mischdruck aus Luft mit niedrigem Druck und Atmosphärendruck durch Steuerung der entsprechenden Anschlüsse erzeugt, der über einen Anschluß einem Verbraucher zugeführt wird. Das Tauchankersystem zeichnet sich durch die Möglichkeit der Einstellung des Luftspalts zwischen der Eisenummantelung und dem Tauchanker, also im Magnetkreis, aus. Ferner erfüllt die Luft im Luftspalt Dämpfungseigenschaften, jedoch nur so lange, wie der Luftspalt mehr oder weniger abgedichtet ist, also keine Leckage aufweist. Eine Leckage wird bislang dadurch vermieden, daß zwischen dem Tauchanker und seinen Lagern eine Öl-Dichtung vorgesehen ist und das Tauchankersystem zumindest an seinem dem Tauchanker abgewandten Ende in Harz eingegossen ist. Nicht nur ist eine Öl-Dichtung sowie eine Harz-Einbettung arbeits- sowie kostenaufwendig herzustellen, sondern auch nicht ausreichend verläßlich zur Vermeidung einer Leckage, so daß im Betrieb des elektropneumatischen Druckwandlers ein Aneinanderstoßen von Tauchanker und Kern und somit Beschädigung derselben sowie hohe Geräuschemissionen auftreten können. Ferner weist Luft nachteiligerweise eine hohe Temperaturabhängigkeit auf, die sich ebenfalls auf Dämpfungseigenschaften derselben im Luftspalt negativ auswirken.

Die DE 199 53 477 A1 offenbart ein elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem in einem von einer elektrischen Spule umfaßten Führungskanal angeordneten Anker. Der Führungskanal wird an einem Ende von einem Magnetkern begrenzt, wobei zwischen dem Anker und dem Magnetkern ein Dämpfungselement angeordnet ist. Nachteilig bei diesem Ventil ist jedoch, daß eine einfache Einstellung des Bewegungsbereichs des Ankers und der Dämpfungseigenschaften des Ankersystems nicht möglich ist.

Ferner ist aus der DE 197 54 525 C1 ein Magnetanker für ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, der einen Dichtkörper, vorzugsweise aus Elastomer, aufweist, welcher dichtend mit einem Ventilsitz in Eingriff bringbar ist. Ferner weist der Magnetanker auf der einem Magnetkern zugewandten Seite Anschlagpuffer zur Erzielung einer progressiven Federcharakteristik auf. Das in dieser Patentschrift offenbarte Tauchankersystem weist den Nachteil auf, daß eine einfache, von äußeren Umgebungseinflüssen unabhängige Einstellung des Bewegungsbereichs des Magnetankers und der Federcharakteristik auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere während des Betriebes, nicht möglich ist.

Darüber hinaus offenbart die DE 44 04 740 A1 ein Magnetventil, in dem ein verschiebbar geführter Anker axial gegen einen Endanschlag, der durch eine Oberfläche eines Magnetkerns gebildet wird, und gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist. Dabei ist einerseits vorgese hen, daß zwischen dem Anker und dem Endanschlag ein Dämpfungsmittel angeordnet ist. Andererseits ist innerhalb des Magnetkerns eine Einstellschraube vorhanden, um die Federkraft einzustellen. Nachteilig bei diesem Magnetventil ist jedoch, daß der Bewegungsbereich des Ankers während des Betriebes nicht eingestellt werden kann.

Schließlich ist aus der DE 196 11 886 A1 ein Magnetventil bekannt, das einen Magnetkern und ein Ventilglied umfaßt, wobei das Ventilglied aus magnetischem Material besteht und die Funktion eines Ankers aufweist. Zwischen dem Magnetkern und dem Ventilglied ist ein Federelement angeordnet, das das Ventilglied mit einer Kraft in eine Ventilschließrichtung beaufschlagt. Ferner weist das Ventilglied ein Dämpferelement aus elastischem Dämpfungsmaterial auf, durch welches eine langfristige Schaltgeräuschdämpfung sichergestellt werden soll. Nachteilig bei diesem Magnetventil ist jedoch, daß eine unabhängige Einstellung des Bewegungsbereichs des Ventilglieds einerseits und der Dämpfungseigenschaft des Ventilglieds andererseits nicht möglich ist und bei der Einstellung des Bewegungsbereichs des Ventilgliedes eine Restbeweglichkeit des Ventilgliedes nicht sichergestellt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße Tauchankersystem derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere sicher ein metallischer Anschlag von Tauchanker und Kern vermieden wird zur Verhinderung einer mechanischen Beschädigung des Tauchankers und/oder Kerns sowie zur Reduktion einer Geräuschemission, insbesondere unter Schwingbeanspruchung bzw. bei Sprungfunktion, in einem großen Einsatzbereich, und eine einfache Einstellung sowohl des Bewegungsbereichs des Tauchankers, in vorbestimmten Grenzen zur Sicherstellung einer Restbeweglichkeit desselben, als auch der Dämpfungseigenschaften ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1, 3 bzw. 5 gelöst.

Die Unteransprüche 2, 4 und 6 bis 14 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Tauchankersystems.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß auf kostengünstige Weise die Abnutzung eines Tauchankersystems verringert und der Einsatzbereich desselben vergrößert werden kann, indem der Luftspalt des Magnetkreises in einem elektropneumatischen Druckwandler im wesentlichen nur noch der Funktion der Einstellung des elektropneumatischen Druckwandlers dient, während Dämpfungseigenschaften von zumindest einem zusätzlichen Dämpfungsglied übernommen werden, das zwischen dem Tauchanker und dem Kern vorgesehen ist, nämlich in einer Ausnehmung in dem Kern und/oder in einer Ausnehmung in dem Tauchanker. Das Dämpfungsglied verhindert dabei sicher einen metallischen Anschlag von Tauchanker und Kern, ohne daß eine aufwendige Dichtung des Luftspalts vorliegen muß; das Dämpfungsglied dämpft zudem Schall zur Reduktion der Geräuschemission des elektropneumatischen Druckwandlers; und das Dämpfungsglied ist vorzugsweise aus einem Elastomer ausgebildet, das eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist und somit den Einsatzbereich des elektropneumatischen Druckwandlers vergrößert. Ferner ermöglicht es die Bewegbarkeit des Kerns über eine Gewindehülse auf einfache Weise, den Luftspalt und damit den Bewegungsbereich des Tauchankers einzustellen, wobei jedoch durch einen Abstandshalter zwischen der Ummantelung und der Gewindehülse sichergestellt ist, daß der Tauchanker eine Restbeweglichkeit aufweist und der Luftspalt zu jeder Zeit aufrecht erhalten wird. Somit wird eine Fehljustage und damit verbundene Fehlfunktion bis zur Funktionssunfähigkeit des elektropneumatischen Druckwandlers vermieden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung im Einzelnen erläutert ist. Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt dabei eine Teilschnittansicht eines elektropneumatischen Druckwandlers mit einem Tauchankersystem der Erfindung.
Wie der Figur zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßes Tauchankersystem 1 innerhalb einer Spule 2 einen Tauchanker 10 mit einer ersten Ausnehmung 12 an seinem einer nicht gezeigten Membrane des elektropneumatischen Druckwandlers abgewandten Ende. Die erste Ausnehmung 12 ist dabei im wesentlichen zylinderförmig mit einem sich konisch ver jüngenden Ende. Der Tauchanker 10 verläuft zumindest zum Teil in einer Eisenummantelung 14, die ebenfalls die Spule 2 und zumindest einen Teil eines Eisenkerns umschließt. Der Eisenkern seinerseits umfaßt zwei Komponenten, wobei ein erster Eisenkernteil 16 mit einer zweiten Ausnehmung 18 ausgebildet ist, in der der zweite Eisenkernteil 20 verläuft. Der Tauchanker 10 ist ferner in einer Gleitlagerbuchse 22 in der Eisenummantelung 14 geführt, während der erste Eisenkernteil 16 in einer Gewindehülse 24 gelagert ist, die ihrerseits von einem Anstoßen an die Eisenummantelung 14 durch einen Abstandshalter 26 bewahrt wird. In der ersten Ausnehmung 12 in dem Tauchanker 10 ist ein Dämpfungsstopfen 28, insbesondere in Form eines die erste Ausnehmung 12 teilweise füllenden Elastomers, angeordnet, und in der zweiten Ausnehmung 18 in dem ersten Eisenkern 16 ist ein Dämfungsring 30, insbesondere in Form eines die zweite Ausnehmung 18 teilweise füllenden Elastomers, angeordnet. Ein Luftspalt 32 ist schließlich zwischen dem Tauchanker 10, dem Abstandshalter 26 und dem Eisenkern 16, 18 ausgebildet. Die Größe des Luftspaltes 32 ist dabei zur Einjustierung des elektropneumatischen Druckwandlers durch Bewegung des ersten Eisenkernteils 16, nämlich durch Drehung an der Gewindehülse 24, und/oder Bewegung des zweiten Eisenkernteils 20, nämlich durch Drehung desselben in dem zweiten Eisenkernteil 20, relativ zum Tauchanker 10 möglich.
Im Betrieb eines elektropneumatischen Druckwandlers mit dem erfindungsgemäßen Tauchankersystem 1 verhindern der Dämpfungsring 28 und der Dämpfungsstopfen 30 einen metallischen Anschlag des ersten Eisenkerns 16 bzw. des zweiten Eisenkerns 20 an den Tauchanker 10, was zum einen die durchschnittliche Lebenszeit des Tauchankersystems 1 aufgrund der Reduktion einer Beschädigung erhöht und zum anderen die Geräuschemission reduziert, und zwar vorteilhafterweise über einen großen Temperaturbereich aufgrund der geringen Temperaturabhängigkeit des für den Dämpfungsring 28 sowie den Dämpfungsstopfen 30 verwendeten Elastomers.

1: Tauchankersystem
2: Spule
10: Tauchanker
12: Ausnehmung
14: Eisenummantelung
16: Eisenkernteil
18: Ausnehmung
20: Eisenkernteil
22: Gleitlagerbuchse
24: Gewindehülse
26: Abstandshalter
28: Dämpfungsstopfen
30: Dämpfungsring
32: Luftspalt

Claims

Tauchankersystem (1) für einen elektropneumatischen Druckwandler, umfassend zumindest teilweise in einer Ummantelung (14), insbesondere Eisenummantelung, einen Tauchanker (10), einen Kern (16, 20), wie einen Eisenkern oder einen Magnetkern, zumindest eine erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) und einen Luftspalt (32) zwischen der Ummantelung (14) und dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), der durch Relativbewegung zwischen dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), während der der Kern (16, 20) in die erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) teilweise hinein- oder aus derselben hinaus bewegbar ist, einstellbar ist, wobei der Kern (16, 20) relativ zum Tauchanker (10) zur Einstellung des Luftspalts (32) bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Gewindehülse (24), über die der Kern (16, 20) relativ zum Taucheranker (10) bewegbar ist, einen Abstandshalter (26) zwischen der Ummantelung (14) und der Gewindehülse (24) und ein erstes Dämpfungsglied (28) in der ersten Ausnehmung (12).
Tauchankersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dämpfungsglied (28) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Tauchankersystem (1) für einen elektropneumatischen Druckwandler, umfassend zumindest teilweise in einer Ummantelung (14), insbesondere Eisenummantelung, einen Tauchanker (10), einen Kern (16, 20), wie einen Eisenkern oder einen Magnetkern, zumindest eine zweite Ausnehmung (18) in dem Kern (16, 20) und einen Luftspalt (32) zwischen der Ummantelung (14) und dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), der durch Relativbewegung zwischen dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), während der der Tauchanker (10) in die zweite Ausnehmung (18) in dem Kern (16, 20) teilweise hinein- oder aus derselben hinaus bewegbar ist, einstellbar ist, wobei der Kern (16, 20) relativ zum Tauchanker (10) zur Einstellung des Luftspalts (32) bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Gewindehülse (24), über die der Kern (16, 20) relativ zum Taucheranker (10) bewegbar ist, einen Abstandshalter (26) zwischen der Ummantelung (14) und der Gewindehülse (24) und ein zweites Dämpfungsglied (30) in der zweiten Ausnehmung (18).
Tauchankersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dämpfungsglied (30) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Tauchankersystem (1) für einen elektropneumatischen Druckwandler, umfassend zumindest teilweise in einer Ummantelung (14), insbesondere Eisenummantelung, einen Tauchanker (10), einen Kern (16, 20), wie einen Eisenkern oder einen Magnetkern, zumindest eine erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) und eine zweite Ausnehmung (18) in dem Kern (16, 20) und einen Luftspalt (32) zwischen der Ummantelung (14) und dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), der durch Relativbewegung zwischen dem Tauchanker (10) und dem Kern (16, 20), während der der Tauchanker (10) in die zweite Ausnehmung (18) in dem Kern (16, 20) und der Kern (16, 20) in die erste Ausnehmung (12) in dem Tauchanker (10) teilweise hinein- oder aus derselben hinaus bewegbar ist, einstellbar ist, wobei der Kern (16, 20) relativ zum Tauchanker (10) zur Einstellung des Luftspalts (32) bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Gewindehülse (24), über die der Kern (16, 20) relativ zum Taucheranker (10) bewegbar ist, einen Abstandshalter (26) zwischen der Ummantelung (14) und der Gewindehülse (24) und ein erstes Dämpfungsglied (28) in der ersten Ausnehmung (12) und ein zweites Dämpfungsglied (30) in der zweiten Ausnehmung (18).
Tauchankersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Dämfpungsglied (28, 30) aus einem Elastomer ausgebildet sind.
Tauchankersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16, 20) zweiteilig ausgebildet ist, die zweite Ausnehmung (18) in dem ersten Kernteil (16) ausgebildet ist, und der zweite Kernteil (20) sich durch die zweite Ausnehmung (18) hindurch erstreckt sowie in die erste Ausnehmung (12) hinein- oder aus derselben heraus bewegbar ist.
Tauchankersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kernteil (16) über die Gewindehülse (24) relativ zum Tauchanker (10) zur Einstellung des Luftspalts (32) bewegbar ist.
Tauchankersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kernteil (16) ringförmig konzentrisch um den zweiten Kernteil (20) ist, und das zweite Dämpfungsglied (30) ringförmig ist.
Tauchankersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kernteil (20) zylinderförmig ist, und das erste Dämpfungsglied (28) stopfenartig ist.
Tauchankersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kernteil (20) in dem ersten Kernteil (16) verstellbar angeordnet ist, wobei der zweite Kernteil (20) vorzugsweise an seinem dem Tauchanker (10) abgewandten Ende zum Einstellen des Luftspaltes (32) angreifbar ist.
Tauchankersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kernteil (16) einen in Richtung des Tauchankers (10) sich verjüngenden Konusabschnitt aufweist.
Tauchankersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kernteil einen in Richtung des Tauchankers (10) sich verjüngenden Konusabschnitt aufweist.
Tauchankersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gleitlagerbuchse (22) für den Tauchanker (10).