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Die
Erfindung betrifft ein Magnetventil, mit einer eine Magnetkernanordnung
und eine Spulenanordnung enthaltenden Elektromagneteinrichtung,
die stirnseitig eine Polflächenanordnung
aufweist, der ein Antriebsschenkel eines zweischenkeligen, mittels einer
Blattfedereinrichtung in eine Grundstellung vorgespannten Klappankers
gegenüberliegt,
der als zweiten Ankerschenkel einen direkt oder indirekt mit mindestens
einer fluidisch zu steuernden Ventilöffnung zusammenwirkenden Steuerschenkel
aufweist und der derart gelagert ist, dass er mittels der Elektromagneteinrichtung
um ein dem Übergangsbereich zwischen
seinen beiden Ankerschenkeln zugeordnetes Schwenkzentrum verschwenkbar
ist.
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Ein
aus der
DE 3619818
A1 bekanntes Magnetventil dieser Art enthält einen
eine lineare Erstreckung aufweisenden plattenförmigen Klappanker, dessen Antriebsschenkel
vor die Polflächenanordnung
der Elektromagneteinrichtung ragt und dessen Steuerschenkel in Querrichtung,
zu einer fluidisch zu steuernden Ventilöffnung hin, wegragt. Durch
eine am Ventilgehäuse
fixierte Blattfedereinrichtung wird der Klappanker in eine Grundstellung
vorgespannt, aus der er durch Aktivierung der Elektromagneteinrichtung
in eine zweite Schaltstellung verschwenkbar ist. Je nach Schaltstellung
wird die zugeordnete Ventilöffnung
freigegeben oder verschlossen. Dieses bekannte Magnetventil verfügt quer
zur Längsachse seiner
Elektromagneteinrichtung über
eine relativ große
Baubreite.
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Aus
der
DE 197 38 633
B4 ist ein Magnetventil bekannt, um dessen Elektromagneteinrichtung ein
L-ähnlich
geformter Klappanker herumgreift. Ein vor die Elektromagneteinrichtung
ragender Schenkel des Klappankers fungiert gleichzeitig als mit
der Elektromagneteinrichtung zusammenwirkender Antriebsschenkel
und als mit einer Ventilöffnung
zusammenwirkender Steuerschenkel. Er ist durch eine Schließfeder in
eine Grundstellung vorgespannt. Der zweite Schenkel des Klappankers
ragt in den neben der Elektromagneteinrichtung liegenden Bereich
und stützt
sich zur Bildung des Schwenkzentrums des Klappankers an einem Flussleitelement
ab.
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In
der
GB 2 109 132 A ist
ein Ventil beschrieben, an dessen Gehäuse ein nach Art eines Klappankers
ausgebildeter Hebel unter Mitwirkung einer Feder schwenkbar gelagert
ist. Ein Schenkel dieses Hebels ragt vor eine Elektromagneteinrichtung,
die die Schwenkbewegung des Hebels hervorrufen kann. Der gleiche
Schenkel wirkt auf ein Ventilglied ein, dessen Stellung den Betriebszustand
des Ventils beeinflusst.
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Die
DE 3739048 C2 und
die
DE 3346290 A1 beschreiben
einen nur einschenkeligen Klappanker, der sich vor der die Polflächenanordnung
aufweisenden Stirnseite der Elektromagneteinrichtung erstreckt.
Er ist einenends zur Bildung eines Schwenkzentrums ortsfest abgestützt und
wird andernends durch eine Schraubendruckfeder in eine Grundstellung
vorgespannt. Gegenüber
dem Magnetventil der
DE 3619818 ermöglicht diese
Konstruktion zwar schmälere
Abmessungen. Dies wird jedoch durch ungünstigere Hebelverhältnisse
erkauft.
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Die
DE 29904380 U1 schließlich offenbart eine
rein elektrische Schaltvorrichtung in Gestalt eines elektromagnetischen
Relais. Der hier wiederum einschenkelige Klappanker ragt vor die
Stirnseite der Elektromagneteinrichtung, an der er unter Zwischenschaltung
einer Blattfeder schwenkbeweglich gelagert ist.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktbauendes
und dennoch die Realisierung günstiger
Kräfteverhältnisse
ermöglichendes Magnetventil
zu schaffen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einem Magnetventil der eingangs genannten
Art vorgesehen, dass der Klappanker L-förmig ausgebildet ist und um die
Elektromagneteinrichtung herumgreift, sodass sein Steuerschenkel
in den längsseits
neben der Elektromagneteinrichtung liegenden Nebenbereich ragt.
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Auf
diese Weise kann ein quer zur Längsachse
der Elektromagneteinrichtung sehr schlankbauendes Magnetventil realisiert
werden. Der neben die Elektromagneteinrichtung ragende Steuerschenkel
bewirkt eine nur unwesentliche Verbreiterung der Anordnung und liefert
dennoch eine bei Bedarf relativ große Baulänge, um die Hebelverhältnisse
und mithin die Kräfteverhältnisse
wunschgemäß vorgeben zu
können.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Je
nach Bauart kann der Steuerschenkel direkt als Ventilglied zur Steuerung
einer Ventilöffnung fungieren
oder aber ein Aktorglied bilden, das auf ein separates Ventilglied
einwirkt, um dieses in unterschiedliche Schaltstellungen zu verbringen.
In beiden Fällen
ist es jedoch von Vorteil, wenn mindestens eine und zweckmäßigerweise
sämtliche
zu steuernden Ventilöffnungen
des Magnetventils auch im Bereich des Nebenbereiches angeordnet
sind, was eine unmittelbare Nähe
zur Elektromagneteinrichtung und mithin die Einhaltung kompakter
Abmessungen gestattet. Die mindestens eine zu steuernde Ventilöffnung kann
insbesondere rechtwinkelig zur Längsachse
der Elektromagneteinrichtung ausgerichtet sein, wobei längs der
Elektromagneteinrichtung durchaus mehrere zu steuernde Ventilöffnungen
in verteilter Anordnung vorhanden sein können.
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Als
besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform, bei der die Schwenklagerung
des Klappankers ausschließlich
durch die Blattfedereinrichtung hervorgerufen ist. Zusätzliche
Lagerungsmaßnahmen
oder auch Abstützmaßnahmen
am Ventilgehäuse
oder an der Elektromagneteinrichtung können hierbei in der Regel entfallen.
Dies alles ermöglicht
eine besonders kostengünstige
Herstellung des Magnetventils.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Aufhängung des
Klappankers über
die Blattfedereinrichtung an der Elektromagneteinrichtung. Auf diese
Weise lässt sich
eine vom Ventilgehäuse
unabhängige
Aufhängung
und Lagerung realisieren, was eine einfa che Montage des Magnetventils
ermöglicht.
Die Baugruppe aus Elektromagneteinrichtung, Blattfedereinrichtung
und L-förmigem Klappanker
kann vorgefertigt werden und braucht dann nur noch als Einheit in
ein vorbereitetes Ventilgehäuse
eingesetzt zu werden.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
enthält
die Blattfedereinrichtung einen sich längs des Antriebsschenkels des
Klappankers erstreckenden und an diesem Antriebsschenkel fixierten
Rückstellarm,
der über
eine Biegezone in einen an der Elektromagneteinrichtung fixierten
Haltearm übergeht, wobei
sich diese Biegezone bevorzugt im Übergangsbereich zwischen den
beiden Ankerschenkeln befindet. Die Biegezone definiert das Schwenkzentrum.
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Zwar
könnte
der Haltearm relativ kurz ausfallen und insbesondere im Übergangsbereich
zwischen der Stirnseite und der sich daran anschließenden Längsseite
der Elektromagneteinrichtung fixiert sein. Eine einfachere und zuverlässige Fixierung
ist jedoch möglich,
wenn sich der Haltearm längsseits neben
der Elektromagneteinrichtung erstreckt, wobei seine Länge durchaus
gleich oder größer als
die Baulänge
des zugeordneten Steuerschenkels sein kann. Hierbei kann der Haltearm
insbesondere auch so gestaltet sein, dass er innerhalb des Ventilgehäuses als Trennwand
zwischen der Elektromagneteinrichtung und dem den Steuerschenkel
aufnehmenden Nebenbereich fungiert. Diese Abtrennung ermöglicht bei der
Herstellung des Magnetventils ein problemloses Umgießen der
Elektromagneteinrichtung mit einer schützenden Vergussmasse, ohne
dass Gefahr besteht, dass diese Vergussmasse auch in den Nebenbereich
eindringt und dort möglicherweise
die Beweglichkeit des Klappankers beeinträchtigt.
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Eine
optimale Schwenklagerung für
die Blattfedereinrichtung wird erzielt, wenn Letztere in der Biegezone
einen von der Elektromagneteinrichtung weg ausgewölbten Verlauf
besitzt. Die Blattfedereinrichtung kann hier zumindest partiell
bogenförmig
gekrümmt
sein.
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Bevorzugt
ist die Auslegung so getroffen, dass der Rückstellarm der Blattfedereinrichtung
an der der Polflächenanordnung
zugewandten Innenseite des Antriebsschenkels angeordnet ist und
sich dort längs
des Antriebsschenkels erstreckt. Auch der Haltearm befindet sich
zweckmäßigerweise
zwischen dem Steuerschenkel und der Elektromagneteinrichtung.
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Um
hohe Magnetkräfte
zu gewährleisten, kann
der zwischen dem Antriebsschenkel des Klappankers und der Polflächenanordnung
angeordnete Rückstellarm
der Blattfedereinrichtung zumindest gegenüberliegend der Polflächenanordnung
mit einer Aussparung versehen sein, die im aktivierten Zustand der
Elektromagneteinrichtung einen unmittelbaren Kontakt zwischen der
Polflächenanordnung und
dem Antriebsschenkel ermöglicht.
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Das
Magnetventil lässt
sich sehr einfach mit einer Handhilfsbetätigungseinrichtung ausstatten.
In diesem Fall kann es ein manuell bedienbares Tastelement aufweisen,
das die den Antriebsschenkel flankierende Gehäusewand des Ventilgehäuses durchsetzt
und das bei Tastbetätigung
eine der Federkraft entgegengesetzte Stellkraft auf den Antriebsschenkel
des Klappankers ausübt.
Dadurch kann das Magnetventil auch ohne elektrische Aktivierung
betätigt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Magnetventils in einer
Schnittebene gemäß Schnittlinie
I-I aus 2,
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2 die
Anordnung aus 1 in einem perspektivischen
Blickwinkel,
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3 einen
Schnitt durch das Magnetventil aus 1 gemäß Schnittlinie
III-III ohne Abbildung der Ventilelektronik,
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4 einen
Teilschnitt des Magnetventils gemäß Schnittlinie IV-IV aus 1 mit
Blick auf den Antriebsschenkel,
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5 eine
weitere Schnittdarstellung des Magnetventils aus 1 gemäß Schnittlinie
V-V und
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6 eine
vereinfachte Seitenansicht einiger die Elektromagneteinrichtung
enthaltender interner Komponenten des Magnetventils, aus der eine
im Vergleich zur 1 andere Schaltstellung des
Klappankers ersichtlich ist.
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Das
in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Magnetventil
ist in 1 im an einer strichpunktiert angedeuteten Anschlussplatte 2 installierten
Zustand gezeigt. Es enthält
ein bevorzugt aus Kunststoffmaterial bestehendes Ventilgehäuse 3 mit
an einer Montagefläche 4 desselben
vorstehenden Anschlussstutzen 5, die mit je einem Dichtungsring 6 bestückt sind
und unter Abdichtung in komplementäre Anschlussöffnungen
der Anschlussplatte 2 eintauchen.
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Jeder
Anschlussstutzen 5 ist von einem Ventilkanal 7, 8, 9 durchsetzt,
und diese sämtlichen
Ventilkanäle 7, 8, 9 münden in
eine vom Ventilgehäuse 3 umgrenzte
Ventilkammer 12.
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Das
Magnetventil 1 des Ausführungsbeispiels
ist als 3/2-Wegeventil
konzipiert, wobei die drei Ventilkanäle einen Speisekanal 7,
einen Entlüftungskanal 8 und
einen Arbeitskanal 9 definieren. An den Speisekanal 7 ist
eine Druckquelle anschließbar,
beispielsweise eine Druckluftquelle, der Entlüftungskanal 8 steht
im Betrieb des Magnetventils 1 mit der Atmosphäre in Verbindung,
und der Arbeitskanal 9 ist mit einem anzusteuernden Verbraucher
verbindbar, beispielsweise einem durch Fluidkraft aktivierbaren Antrieb.
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In
der Ventilkammer 12 befindet sich ein exemplarisch wippenartig
verschwenkbar gelagertes Ventilglied 13 mit zwei auf entgegengesetzten
Seiten der Schwenkachse angeordneten Verschlussabschnitten 14, 15,
die je einer von den Mündungen
des Speisekanals 7 und des Entlüftungskanals 8 gebildeten
Ventilöffnungen 16, 17 gegenüberliegen.
Auf diese Weise sind diese beiden Ventilöffnungen 16, 17 durch
das Ventilglied 13 fluidisch steuerbar. Das Ventilglied 13 kann
zwischen zwei Schaltstellungen umgeschaltet werden, in denen es
die jeweils eine der beiden Ventilöffnungen 16, 17 verschließt und gleichzeitig
die andere freigibt. Die jeweils freigegebene Ventilöffnung ist über die
Ventilkammer 12 hinweg mit dem Arbeitskanal 9 verbunden,
sodass über
diesen eine wahlweise Fluidbeaufschlagung oder Entlüftung des
angeschlossenen Verbrauchers stattfinden kann.
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Die
beiden Ventilöffnungen 16, 17 sind zweckmäßigerweise
in der gleichen Richtung orientiert.
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Im
Innern des Ventilgehäuses 3 befindet
sich eine Aktuatoreinrichtung 18 zur Betätigung des
Ventilgliedes 13. Diese schließt sich in einer durch einen Doppelpfeil
angedeuteten Höhenrichtung 22 an
das Ventilglied 13 an. Die Ventilöffnungen 16, 17 sind
in dieser Höhenrichtung 22 orientiert,
sodass das Ventilglied 13 zwischen den beiden Ventilöffnungen 16, 17 und
der Aktuatoreinrichtung 18 platziert ist.
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Die
Aktuatoreinrichtung 18 enthält eine Elektromagneteinrichtung 23,
deren Längsachse 24 rechtwinkelig
zur Höhenrichtung 22 verläuft. Außerdem enthält die Aktuatoreinrichtung 18 einen
durch die Elektromagneteinrichtung 23 betätigbaren
Klappanker 25 und eine dessen Schwenklagerung bezüglich der
Elektromagneteinrichtung 23 bewirkende Blattfedereinrichtung 26.
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Die
Elektromagneteinrichtung 23 enthält eine Magnetkernanordnung 27,
die bevorzugt als E-Kern ausgebildet ist, der über drei zueinander parallele
Kernschenkel 28a, 28b, 28c verfügt, die
einenends durch einen Jochabschnitt 29 miteinander verbunden
sind. Bevorzugt liegen die drei Kernschenkel 28a, 28b, 28c in
einer durch die Höhenrichtung 22 und
die Längsachse 24 aufgespannten
Hauptebene 32, die in 3 und 4 strichpunktiert
angedeutet ist und in 1 parallel zur Zeichenebene
verläuft. Die
Kernschenkel 28a, 28b, 28c erstrecken
sich hierbei parallel zu der Längsachse 24.
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Der
Magnetkernanordnung 27 ist eine Spulenanordnung 33 zugeordnet.
Diese sitzt beim Ausführungsbeispiel
ausschließlich
auf dem mittleren Kernschenkel 28b, den sie koaxial umschließt. Andere
Spulengestaltungen und -anordnungen sind jedoch ebenfalls möglich.
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Mit
der Wicklung der Spulenanordnung 33 elektrisch kontaktierte
Kontaktstifte 34 erstrecken sich ausgehend von der Spulenanordnung 33 in
Höhenrichtung 22 und
greifen beidseits an dem am weitesten vom Ventilglied 13 entfernten
Kernschenkel 28a vorbei, der im Folgenden als oberer Kernschenkel 28a bezeichnet
wird. Dabei durchstoßen
die Kontaktstifte 34 eine zur Höhenrichtung 22 rechtwinkelig verlaufende
Trennwand 35 des Ventilgehäuses 3, die die obere
Begrenzung eines die Aktuatoreinrichtung 18 aufnehmenden
Aufnahmeraums 36 bildet. An der in Höhenrichtung entgegengesetzten
Unterseite ist der Aufnahmeraum 36 von einer unteren Außenwand 37 des
Ventilgehäuses 3 begrenzt,
die gleichzeitig von den Ventilkanälen 7, 8, 9 durchsetzt
ist.
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Die
untere Außenwand 37 ist
zweckmäßigerweise
Bestandteil eines Bodenteils 38 des Ventilgehäuses 3.
Zur Bildung des Aufnahmeraumes 36 ist auf das Bodenteil 38 ein
haubenartiges Gehäuseoberteil 42 aufgesetzt,
das auch die erwähnte
Trennwand 35 beinhaltet. Durch mindestens eine sich in Höhenrichtung 22 erstreckende
Schraube 43 oder andere Befestigungsmaßnahmen ist das Gehäuseoberteil 42 mit
dem Bodenteil 38 fest verbunden. Eine Schweiß- oder
Klebeverbindung wäre
ebenfalls vorteilhaft.
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Die
dem Jochabschnitt 29 entgegengesetzten Stirnflächen der
Kernschenkel 28a, 28b, 28c bilden je
eine Polfläche
und gemeinsam eine Polflächenanordnung 44 der
Elektromagneteinrichtung 23. Sie verläuft in einer zur Längsachse 24 rechtwinkeligen
Ebene.
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Der
Klappanker 25 hat eine L-förmige Gestalt und ist mithin
zweischenkelig ausgeführt.
Der im Folgenden als Antriebsschenkel 45 bezeichnete eine Ankerschenkel
verläuft
winkelig zu dem im Folgenden als Steuerschenkel 46 bezeichneten
anderen Ankerschenkel. Die Winkeligkeit ist so gewählt, dass die
beiden Ankerschenkel 45, 46 quer zueinander verlaufen.
Prin zipiell wäre
eine rechtwinkelige Ausrichtung denkbar, beim Ausführungsbeispiel
ist der eingeschlossene Winkel geringfügig größer als 90° und liegt vorzugsweise im Bereich
zwischen 90° und 95°.
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Der
Klappanker 25 ist so angeordnet, dass der Antriebsschenkel 45 stirnseitig
vor die Polflächenanordnung 44 ragt.
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Längsausrichtung des Antriebsschenkels
45 im Wesentlichen mit der Längsrichtung
der Polflächenanordnung 44 zusammenfällt.
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Aufgrund
seiner L-förmigen
Gestaltung greift der Klappanker 25 seitlich um die Elektromagneteinrichtung
23 herum. Sein Steuerschenkel 46 ragt dabei in einen längsseits
neben der Elektromagneteinrichtung 23 befindlichen Bereich,
der im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Nebenbereich 47 bezeichnet
sei.
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Der
vorgenannte Nebenbereich 47 fällt zweckmäßigerweise mit der Ventilkammer 12 zusammen.
Mithin ragt der Steuerschenkel 46 in den Bereich zwischen
der Elektromagneteinrichtung 23 und den dieser zugewandten
Ventilöffnungen 16, 17. Der
die beiden Ankerschenkel 45, 46 verbindende Übergangsbereich 48 des
Klappankers 25 liegt dabei im Übergangsbereich zwischen der
Stirnsseite und der Längsseite
der Elektromagneteinrichtung 23.
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Der
Klappanker 25 ist relativ zum Ventilgehäuse 3 und zu der bezüglich des
Ventilgehäuses 3 ortsfesten
Elektromagneteinrichtung 23 verschwenkbar. Sein Schwenkzentrum 52 befindet
sich im Bereich des Übergangsbereiches 48 und
ist in 1 und 6 durch ein Kreuz markiert.
Die hier virtuelle Schwenkachse verläuft rechtwinkelig zu der Hauptebene 32.
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Die
Schwenklagerung des Klappankers 25 wird bevorzugt allein
durch die Aufhängung
an der federelastischen Blattfedereinrichtung 26 hervorgerufen. Über diese
ist der Klappanker 25 an der Elektromagneteinrichtung 23 unter
Verleihung der durch einen Doppelpfeil angedeuteten Schwenkbeweglichkeit 53 verschwenkbar
aufgehängt.
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Durch
die Blattfedereinrichtung 26 ist der Klappanker 25 in
die aus 1 hervorgehende Grundstellung
vorgespannt. Sein Antriebsschenkel 45 ist dabei von der
Polflächenanordnung 44 abgerückt. Die
Grundstellung liegt vor, wenn die Elektromagneteinrichtung 23 deaktiviert
ist.
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Durch
Aktivierung, das heißt
elektrische Erregung der Elektromagneteinrichtung 23, wird
eine magnetische Anziehungskraft auf den Antriebsschenkel 45 ausgeübt, sodass
dieser an die Polflächenanordnung 44 herangezogen
wird, unter Hervorrufung der schon erwähnten Schwenkbewegung 53. Auf
diese Weise ist der Klappanker 25 zwischen der Grundstellung
und einer zweiten Schaltstellung umschaltbar.
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Der
Steuerschenkel 46 ist als solches bezeichnet, weil er direkt
oder indirekt in fluidisch steuernder Weise mit mindestens einer
der Ventilöffnungen 16, 17 zusammenwirkt.
Beim Ausführungsbeispiel
liegt eine indirekte Fluidsteuerung vor, indem der Steuerschenkel 46 mit
dem Ventilglied 13 kooperiert und dieses je nach Stellung
in der einen oder anderen Schaltstellung positioniert. Der Steuerschenkel 46 kann
hierbei mittels eines Beaufschlagungsabschnittes 54 auf
das Ventilglied 13 einwirken und dieses betätigen.
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Die 1 zeigt
den Klappanker 25 bei Einnahme seiner Grundstellung. Die
bezogen auf die Längsrichtung 24 etwa
auf Höhe
der Polflächenanordnung 44 liegende
erste Ventilöffnung 16 ist
hierbei von dem zugeordneten ersten Verschlussabschnitt 14 abgedeckt.
Gleichzeitig ist der zweite Verschlussabschnitt 15 von
der zugeordneten zweiten Ventilöffnung 17 abgehoben,
die bezogen auf die Längsrichtung 24 näher bei
der durch den Jochabschnitt 29 definierten Rückseite
der Elektromagneteinrichtung 23 liegt. Diese erste Schaltstellung
des Ventilgliedes 13 wird durch Federmittel 55 vorgegeben.
Der dem zweiten Verschlussabschnitt 15 in der Höhenrichtung 22 gegenüberliegende
Beaufschlagungsabschnitt 24 ist hierbei von dem zweiten
Verschlussabschnitt 15 abgehoben oder liegt spielfrei,
ohne Ausübung
einer Betätigungskraft,
an diesem zweiten Verschlussabschnitt 15 an. Dieser Zustand
kann durch kurzzeitige lokale Laser-Erhitzung der Blattfedereinrichtung 26 und
des Klappankers 25 im Rahmen der Montage des Magnetventils 1 nach
Bedarf eingestellt werden.
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Beim
Umschalten in die zweite Schaltstellung, was in 6 durch
Pfeile 56 angedeutet ist, drückt der Beaufschlagungsabschnitt 54 auf
den zweiten Verschlussabschnitt 15, sodass dieser in eine
die zugeordnete zweite Ventilöffnung 17 verschließende Stellung
verschwenkt wird. Gleichzeitig hebt der erste Verschlussabschnitt 14 von
der ersten Ventilöffnung 16 ab.
Dieser Schwenkvorgang des bevorzugt wippenartigen Ventilgliedes 13 ist
in 6 durch Pfeile 57 illustriert.
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Zwischen
dem Steuerschenkel 46 und dem Ventilglied 13 liegt
vorzugsweise keine feste Verbindung vor. Der Steuerschenkel 46 kann
mithin nur Drückkräfte und
keine Zugkräfte
auf das Ventilglied 13 übertragen.
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Abweichend
von dem eben geschilderten Ausführungsbeispiel,
bei dem ein vom Klappanker 25 unabhängig verschwenkbares Ventilglied 13 vorhanden
ist, kann das Magnetventil 1 auch so konzipiert sein, dass
der Steuerschenkel 46 unmittelbar selbst ein eine Ventilöffnung steuerndes
Ventilglied bildet. Es findet dann eine direkte Fluidsteuerung durch
den Klappanker 25 statt.
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Indem
sich der zweite Steuerschenkel 46 längs der Elektromagneteinrichtung 23 erstreckt, sind
in der Höhenrichtung 22 kompakte
Abmessungen des Magnetventils 1 möglich. Einen weiteren Beitrag
hierzu leistet die Anordnung der zu steuernden Ventilöffnungen 16, 17 ebenfalls
in dem Nebenbereich 47, insbesondere mit der aus der Zeichnung ersichtlichen
rechtwinkeligen Ausrichtung bezüglich der
Längsachse 24.
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Die
Blattfedereinrichtung 26 ist bevorzugt ebenfalls L-förmig gestaltet.
Sie besitzt zwei winkelig zueinander verlaufende Federarme, die über eine
in besonderer Weise ausgeformte federelastische Biegezone 57 einstückig miteinander
verbunden sind. Der eine Federarm, im Folgenden als Rückstellarm 58 bezeichnet,
erstreckt sich zwischen dem Antriebsschenkel 45 und der
zugewandten Stirnfläche
der Elektromagneteinrichtung 23, wobei er längs des
Antriebsschenkels 45 verläuft und an diesem befestigt ist.
Dies ist die einzige Befestigung zwischen Klappanker 25 und
Blattfedereinrichtung 26.
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Der
im Folgenden als Haltearm 59 bezeichnete andere Federarm
erstreckt sich in dem Nebenbereich 47 in Richtung der Längsachse 24 zwischen der
Elektromagneteinrichtung 23 und dem Steuerschenkel 46.
Dieser Haltearm 59 ist ausschließlich an der Elektromagneteinrichtung 23 befestigt,
insbesondere an der Magnetkernanordnung 27 und hierbei vorzugsweise
am unteren Kernschenkel 28c. Dies ist die einzige Befestigung
zwischen Klappanker 25 und Elektromagneteinrichtung 23.
Eine direkte Verbindung zwischen Klappanker und Ventilgehäuse 3 liegt nicht
vor.
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Die
die beiden Federarme 58, 59 verbindende Biegezone 57 ist
bei dem Übergangsbereich 48 angeordnet.
Der Winkel zwischen den beiden Federarmen 58, 59 ist
so gewählt,
dass der Rückstellarm 58 ohne
externe Beaufschlagung mit Abstand vor der Polflächenanordnung 44 verläuft und
somit den Klappanker 25 in die Grundstellung vorspannt.
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Die
feste Verbindung zwischen einerseits dem Rückstellarm 58 und
dem Antriebsschenkel 45 sowie andererseits dem Haltearm 59 und
der Elektromagneteinrichtung 23 kann durch beliebige Mittel realisiert
werden. Möglich
wäre beispielsweise
eine Schraubbefestigung oder eine Klebebefestigung. Vorgezogen wird
die beim Ausführungsbeispiel
realisierte Schweißverbindung,
wobei entsprechende Verbindungsstellen, hier durch Schweißpunkte
realisiert, bei 62 exemplarisch angedeutet sind.
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Ein
optimales Schwenkverhalten für
den Klappanker 25 wird erreicht, wenn die Blattfedereinrichtung 26 in
der Biegezone 57 einen in Richtung der Längsachse 24 von
der Elektromagneteinrichtung 23 weg ausgewölbten Verlauf
besitzt. Das Schwenkzentrum 52 befindet sich zweckmäßigerweise
bei dieser Biegezone 57.
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Der
sich längsseits
neben der Elektromagneteinrichtung 23 erstreckende Haltearm 59 hat
beim Ausführungsbeispiel
eine größere Länge als
der benachbarte Steuerschenkel 46. Auch die quer zur Hauptebene 42 gemessene
Breite des Haltearmes 59 ist größer als diejenige des Steuerschenkels 46. Die
Anordnung ist insbesondere so getroffen, dass der Haltearm 59 eine
in den Aufnahmeraum 36 eingezogene Trennwand bildet, durch
die der Aufnahmeraum 36 in einen die Elektromagneteinrichtung 23 aufnehmenden
ersten Teilraum 63 und einen in dem Nebenbereich 47 angeordneten,
die Ventilkammer 12 definierenden zweiten Teilraum 64 unterteilt
wird.
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Der
erste Teilraum 63 ist oben von der Trennwand 35,
rückseitig
von einem rückwärtigen Wandabschnitt 65 des
Ventilgehäuses 3 und
vorne, auf Höhe
der Polflächenanordnung 44,
durch eine die drei Kernschenkel 28a, 28b, 28c miteinander
verbindende Schottwand 66 begrenzt.
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Bei
der Herstellung des Magnetventils 1 kann durch Löcher 67 der
Trennwand 35 hindurch eine aushärtende Vergussmasse 68 in
den ersten Teilraum 63 eingebracht werden, die eine Kapselung und
Fixierung der Elektromagneteinrichtung 23 bewirkt. Diese
ist in 1 und 2 nicht dargestellt. Der Haltearm 59 verhindert
dabei einen Übertritt
der Vergussmasse 68 in die Ventilkammer 12. In
gleicher Weise hält
die Schottwand 66 die Vergussmasse 68 zurück, sodass
sie nicht in den der Elektromagneteinrichtung 23 vorgelagerten
Arbeitsraum 69 eindringen kann, in dem sich der Antriebsschenkel 45 erstreckt und
der mit dem zweiten Teilraum 64 verbunden ist.
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Die
Trennwand 35 bildet zweckmäßigerweise die Bodenwand eines
sich in Höhenrichtung 22 an den
Aufnahmeraum 36 anschließenden Elektronikaufnahmeraumes 73.
In diesem befindet sich eine in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 74 bezeichnete Ventilelektronik,
die mit den die Trennwand 35 durchsetzenden Kontaktstiften 34 kontaktiert
ist. Durch die Ventilelektronik 74 kann die Art der Ansteuerung
der Elektromagneteinrichtung 23 beeinflusst werden. Sie kann
beispielsweise eine Haltestromabsenkung bewirken. Auch mit mindestens
einem Leuchtanzeigemittel 75 kann sie ausgestattet sein,
das den Betriebszustand des Magnetventils 1 visualisieren kann.
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Der
Elektronikaufnahmeraum 73 benötigt gegenüberliegend der Trennwand 35 keinen
Abschlussdeckel. Stattdessen ist er ebenfalls durch die Vergussmasse 68 ausgefüllt, die
hierbei die Komponenten der Ventilelektronik 74 zugleich
schützend umgibt.
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Für die externe
Zufuhr der elektrischen Betätigungssignale
enthält
das Magnetventil 1 zwei stiftförmige Anschlusselemente 76,
die sich in der Höhenrichtung 22 durch
das Ventilgehäuse 3 hindurch erstrecken.
Sie sind einenends mit der Ventilelektronik 74 kontaktiert
und ragen andernends an der Montagefläche 4 heraus, sodass
sie an eine beispielsweise in die Anschlussplatte 2 integrierte
elektrische Anschlusseinrichtung anschließbar sind, über die eine Verbindung zu
einer elektronischen Steuereinrichtung hergestellt werden kann.
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Die
bevorzugt von einer einzigen, einstückigen Blattfeder gebildete
Blattfedereinrichtung 26 verfügt exemplarisch im Anschluss
an den Haltearm 59 über
eine besonders vorteilhafte Gestaltung, die insbesondere aus 4 deutlich
wird. Demnach ist die Blattfedereinrichtung 26 im Bereich der Biegezone 57 und
des Rückstellarms 58 in
zwei sich längs
des Rückstellarms 58 erstreckende
und quer zu der Hauptebene 32 zueinander beabstandete längliche Schenkelabschnitte 77a, 77b unterteilt,
welche sich, in Richtung der Längsachse 24 betrachtet,
neben der Polflächenanordnung 44 erstrecken.
Auf diese Weise verfügt
der Rückstellarm 58 über eine
oder mehrere zwischen den Schenkelabschnitten 77a, 77b angeordnete
Aussparungen 78, die der Polflächenanordnung 44 gegenüberliegen,
sodass Letztere ungehinderten Zugang zum Antriebsschenkel 45 des
aus weichmagnetischem Material bestehenden Klappankers 25 hat.
Mithin ist in der zweiten Schaltstellung des Klappankers 25 ein
unmittelbarer Kontakt zwischen dem Antriebsschenkel 45 und
zumindest einem Teilbereich der Polflächenanordnung 44 möglich, was
hohe magnetische Haltkräfte
garantiert.
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Der
Stabilität
und Verwindungssteifigkeit des Klappankers 25 kommt es
zugute, wenn die beiden Schenkelabschnitte 77a, 77b über zumindest
einen Quersteg 79 miteinander verbunden sind. Dieser kann
in Höhenrichtung 22 zwischen
zwei benachbarten Polflächen
der Polflächenanordnung 44 verlaufen.
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Bei
Bedarf können
die Aussparungen 78 auch auf andere Weise ausgebildet oder
geformt sein.
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Wie
insbesondere aus 2 und 4 gut ersichtlich
ist, verfügt
der Klappanker 25 im Bereich der Biegezone 57 der
Blattfedereinrichtung 26 zweckmäßigerweise über eine geringere Breite als
in dem sich daran anschließenden
Antriebsschenkel 45. Dies ermöglicht es den beiden Schenkelabschnitten 77a, 77b,
den Klappanker 25 auf entgegengesetzten Längsseiten
unter Bildung der ausgewölbten Biegezone 57 zu
flankieren. Die beiden hier gemeinsam die Biegezone 57 definierenden
Schenkelabschnitte 77a, 77b sind also in der Lage,
zumindest ein Stück
weit seitlich am Klappanker 25 vorbeizugreifen, sodass
hinsichtlich der Formgebung für
die Biegezone 57 keine Einschränkungen bestehen.
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Bei
Bedarf kann das Magnetventil 1 auch noch mit einer Handhilfsbetätigungseinrichtung 82 ausgestattet
sein. Diese kooperiert zweckmäßigerweise
mit dem Antriebsschenkel 45.
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In
bevorzugter Bauweise enthält
die Handhilfsbetätigungseinrichtung
ein Tastelement 83, das den den Arbeitsraum 69 vorne
begrenzenden vorderen Wandabschnitt 84 des Ventilgehäuses 3 in
Richtung der Längsachse 24 verschieblich
durchsetzt. Innerhalb des Arbeitsraumes 69 verfügt das Tastelement 83 über einen
Beaufschlagungsabschnitt 85, der dem Antriebsschenkel 45 vorgelagert
ist. Um den in Grundstellung befindlichen Klappanker 25 ohne elektrische
Ansteuerung zu betätigen,
kann gemäß Pfeil 86 eine
manuelle Drückkraft
auf das Tastelement 83 ausgeübt werden, welches sich folglich
nach innen in den Arbeitsraum 69 verlagert und dabei mit seinem
Beaufschlagungsabschnitt 85 auf den Antriebsschenkel 45 einwirkt,
sodass dieser in Richtung zur Polflächenanordnung 44 verdrängt wird.
Aufgrund der schwenkbaren Lagerung mittels der Blattfedereinrichtung 26 bewirkt
dies ein Verschwenken des gesamten Klappankers 25 aus der
Grundstellung in die zweite Schaltstellung.
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Zu
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
zusammenfassend gesagt werden, dass das Magnetventil 1 als
Mikroventil konzipiert sein kann, das eine elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 18 aufweist.
Die Funktionalität
des verwendeten Ventilgliedes 13 basiert auf einer Wippenmechanik
mit zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbarer Ventilgliedwippe.
Der Klappanker 25 ist über
die biegeelastische Blattfedereinrichtung 26 an der Unterseite
der auch als Stator bezeichenbaren Magnetkernanordnung 27 montiert.
Durch das Ausgießen
des ersten Teilraumes 63, der nach unten hin von der Blattfedereinrichtung 26 begrenzt
ist, wird die Gehäusedruckfestigkeit
erhöht.
Bei Bestromen der Spulenanordnung 33 wird der Klappanker 25 angezogen,
sodass sein unten, in dem Nebenbereich 47 liegender Steuerschenkel
46 im Rahmen der stattfindenden Schwenkbewegung eine vertikale Hubbewegung ausführt. Der
Klappanker dreht sich hierbei um das Schwenkzentrum 52,
das zweckmäßigerweise
durch den geschwungenen Abschnitt der Blattfedereinrichtung 26 in
der Biegezone 57 definiert ist. Der Haltearm 59 der
Blattfedereinrichtung 26 liegt zweckmäßigerweise über seine gesamte Fläche an der
zugewandten unteren Außenfläche der
Magnetkernanordnung 27 an.
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Um
die Leistungsaufnahme der Spulenanordnung 33 zu vermindern,
kann nach der Installation des elektromagnetischen Aktuators 18 eine
Hubanpassung vorgenommen werden. Dies erfolgt dahingehend, dass
der Beaufschlagungsabschnitt 54 in der Grundstellung des
Klappankers 25 mit dem Ventilglied 13 in Kontakt
gebracht wird. Der Beaufschlagungsabschnitt 54 ist hierbei
insbesondere vom freien Endabschnitt des Steuerschenkels 46 gebildet.
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Um
die Hubanpassung durchzuführen,
wird zunächst
die winkelmäßige Lage
des gesamten Klappankers 25 bezüglich der die Polflächenanordnung 44 enthaltenden
Frontebene der Elektromagneteinrichtung 23 mittels lokaler
Laser-Erhitzung der Blattfedereinrichtung 26 eingestellt.
Anschließend wird
der Winkel zwischen den beiden Ankerschenkeln 45, 46,
ebenfalls durch lokale Laserbestrahlung, eingestellt.
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Die
Magnetkernanordnung 27 kann quer zur Hauptebene 32 sehr
schmal ausgebildet werden, was die Produktionskosten verringert
und außerdem ausreichend
Raum zum Einbringen der Vergussmasse bietet.