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Die
Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil gemäß dem einteiligen
Patentanspruch 1.
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 10 2007 001 983.3 betrifft
bereits ein Hochdruckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem,
das eine Brillendichtung und elektrische Kontakte aufweist.
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Die
DE 102 24 689 A1 betrifft
ein elektromagnetisches Ventil, bei welchem die Stromzuführung für einen
Elektromagneten durch einen Deckel führt, der auf einem Ventilkörperteil
befestigt ist. Die Stromzuführung
ist gegenüber
dem Deckel mit einer Dichtung abgedichtet.
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Die
DE 87 09 199 U1 offenbart
einen Näherungsschalter
mit einem Steckeranschluss, in dem ein Entlüftungsloch vorgesehen ist.
Dieses Entlüftungsloch
ist nach dem Ausgießen
des Initiatorrohres mit einem Stopfen verschließbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein leicht zu montierendes und prüfbares elektromagnetisches Ventil
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Zumindest
ein Gehäuseteil
des erfindungsgemäßen elektromagnetischen
Ventils ist in kostengünstiger
Weise aus einem Kunststoff urgeformt, in den beim Urformprozess
ein oder zwei Kontaktdrähte des
elektromagnetischen Ventils eingelegt sind. Ein solcher Urformprozess
kann beispielsweise der Spritzguss sein. Infolge unterschiedlicher
Wärmeausdehnungskoeffizienten
kann sich zwischen dem Kunststoff und dem Kontaktdraht ein Spalt
bilden. Selbst wenn sich kein Spalt bildet, so bildet die Grenzfläche zwischen
dem Kunststoff und dem Kontaktdraht keine druckdichte Verbindung.
In besonders vorteilhafter Weise wird diese Grenzfläche mittels
einer vorgelagerten Dichtung abgedichtet. Somit kann im Druckraum
des elektromagnetischen Ventils unter hohem Druck stehendes Fluid
nicht in den Spalt eintreten und zu dem Anschlussstecker des elektromagnetischen
Ventils gelangen. Da Kunststoffteile jedoch relativ große Toleranzen
haben und die Dichtwirkung der Dichtung – insbesondere eines O-Ringes oder
einer Brillendichtung – von
einer genau definierten Lage abhängig
ist, muss ein Raum zwischen dem Spalt und der Dichtung vorgehalten
werden. Bei dem Aufschieben der Dichtung auf den Kontaktdraht in
die auf den Raum weisende Richtung wird der besagte Raum verkleinert.
In besonderes vorteilhafter Weise wird erfindungsgemäß ein Druckanstieg
in diesem Raum verhindert und damit die Montage erleichtert, indem ein
Kanal vorgesehen ist, der die Luft aus dem Raum nach außen – d. h.
insbesondere in die atmosphärische
Umluft – entlässt. Mittels
des Kanals ist das Kunststoffgehäuse
und dessen Dichtung auch separat auf Dichtheit überprüfbar. So kann das Kunststoffgehäuseteil
in eine Dichtheitsprüfvorrichtung
eingespannt werden und auf die Dichtung mit einem Prüffluid ein
Druck aufgebracht werden, der diese Dichtung bis an das Ende des
besagten Raumes drückt.
Gelangt ein Teil des Prüffluids
an der Dichtung vorbei, so entweicht es über den Kanal. Das entweichende
Fluid kann aufgefangen und gemessen werden. Alternativ kann der
Druckverlust auf der druckaufbringenden Seite gemessen werden. Tritt kein
Druckverlust bzw. entweicht kein Fluid, so ist das Ventil einwandfrei.
Das erfindungsgemäße Ventil kann
demzufolge insbesondere als Hochdruckventil eingesetzt werden. Bei
der Druckprüfung
und im tatsächlichen
späteren
Betrieb ist somit der besagte Raum nicht mehr vorhanden, da sich
die Dichtung infolge des Druckes auch axial am Kunststoffteil anlegt.
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Um
zu verhindern, dass im späteren
Einsatz/Betrieb des elektromagnetischen Ventils Schmutz und Flüssigkeit
von außen
durch den Kanal zur Dichtung gelangt, ist der Kanal in besonders
vorteilhafter Weise von außen
verschließbar.
Somit kann auch keine verschmutzte Flüssigkeit durch den besagten
Spalt zu dem Anschlussstecker gelangen, an welchem die Spannung
für das
elektromagnetische Ventil angeschlossen wird.
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Zum
Verschließen
kann in besonders vorteilhafter Weise ein Hut vorgesehen sein. Dieser
Hut kann als separates Bauteil ausgeführt sein. In besonders vorteilhafter
Weise kann der Hut beim Spritzgießen einstückig mit dem Kunststoffgehäuseteil
hergestellt werden, so dass kein extra zu händelndes Verschlussteil vorhanden
ist. Es entsteht auch kein zusätzlicher
Montageaufwand. Die Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuseteil
und dem Hut kann als Sollbruchstelle ausgeführt sein, so dass der Hut zum
Verschließen
des Kanals einfach in das Kunststoffgehäuseteil eingedrückt werden
kann. Zum besonders sicheren Verschließen kann ein Schließstempel
auch noch als Ultraschallsonotrode ausgeführt sein, die eine Ultraschallverschweißung zwischen
dem Hut und dem Kunststoffgehäuseteil
herstellt.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Dabei
zeigen
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1 einen
Ausschnitt eines elektromagnetischen Ventils im Bereich eines Kunststoffgehäuseteils,
wobei eine Brillendichtung im Schnitt ersichtlich ist,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des elektromagnetischen
Ventils aus 1,
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3 einen
perspektivischen Ausschnitt im Bereich von zwei Dreieckskontaktblechen
des Ventils aus 1,
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4 in
einer Einzelteilansicht eines der beiden Dreieckskontaktbleche aus 3,
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5 eine
andere Ansicht eines Kunststoffgehäuseteils des elektromagnetischen
Ventils, wobei ein Entlüftungskanal
ersichtlich ist,
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6 ein
Detail aus 5, wobei ein Entlüftungshut
zum Verschließen
des Entlüftungskanals ersichtlich
ist,
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7 ein
Verfahren zum Verschließen
des Entlüftungskanals
mittels Ultraschallverschweißung und
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8 in
einer perspektivischen Ansicht die Brillendichtung aus 1.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines elektromagnetischen Ventils im Bereich eines
elektrischen Steckkontaktes 1. Das elektromagnetisches
Ventil ist als PCV-Ventil ausgeführt.
Ein solches Ventil wird auch als Dieselhochdruckventil bezeichnet
und kann gepulst bis zu 2000 bar Druck erfahren, die in einem Druckraum 40 anliegen.
Zur elektromagnetischen Betätigung
des Ventils ist eine Spule 2 vorgesehen, die zusammen mit
weiteren Bauteilen in einem Kunststoffteil 3 eingegossen
ist. Durch Bestromung der Spule 2 ist ein Magnetanker 4 entlang
einer Längsachse 5 des
elektromagnetischen Ventils längsverschieblich.
Zur Herstellung des magnetischen Flusses ist der Magnetanker 4 mit
einer Bodenplatte 6 verbunden. Ein den magnetischen Fluss weiterleitendes
Metallgehäuse 7 ist
mittels eines O-Ringes 8 gegenüber einem in komplexer Form
gespritzten Kunststoffgehäuseteil 9 des
elektromagnetischen Ventils abgedichtet. In dieses Kunststoffgehäuseteil 9 sind
beim Spitzvorgang zwei Kontaktdrähte 10 eingelegt,
von denen der eine Kontaktdraht in der Zeichnung durch den anderen
davor liegenden Kontaktdraht 10 verdeckt wird. Zwischen
den Kontaktdrähten 10 und
dem Kunststoffgehäuseteil 9 bildet
sich eine Grenzfläche 41,
die sich mit der Zeit zu einem Spalt erweitern kann.
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Mittels
Ultraverschweißung
ist eine becherförmige
Steckverbindungshälfte 12 an
dem Kunststoffgehäuseteil 9 im
Bereich eines Austritts 13 der Kontaktdrähte 10 befestigt.
Es sind zwei Dreieckskontaktbleche 14, 15 vorgesehen,
von denen nur ein Dreieckskontaktblech 14 im Schnitt gemäß 1 ersichtlich
ist.
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In 2 ist
eines der beiden Dreieckskontaktbleche 14 in einer perspektivischen
Ansicht eines Ausschnittes des elektromagnetischen Ventils darstellt. 3 zeigt
die beiden Dreieckskontaktbleche 14, 15 bei demontiertem
Kunststoffgehäuseteil 9.
Jeweils in eines dieser beiden Dreieckkontaktbleche 14, 15 ist
ein zapfenförmiges
Ende des jeweiligen Kontaktdrahts 10 eingesteckt, so dass
eine Spannung zwischen den beiden Dreieckskontaktblechen 10 anlegbar
ist. Diese Dreieckskontaktbleche 10 – von denen eines als Einzelteil
in 4 dargestellt ist – leiten über zwei abgewinkelte Anschlusszungen 16 den
Strom an die Spule 2.
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Beabstandet
zu stirnseitigen Enden 17 der Dreieckskontaktbleche 14, 15 ist
eine 8-fömige
Brillendichtung 19 angeordnet, die in 1 und
als Einzelteil in 8 ersichtlich ist und ähnlich zwei
zusammengesetzten O-Ringen aussieht, die oben an einer Fläche 20 abgeflacht
sind. Die Dreieckskontaktbleche 14, 15 ragen in
sich überschneidende
Sacklöcher 21 des
Kunststoffgehäuseteils 9 hinein.
Anschlusszapfen 22 der Kontaktdrähte 10 ragen aus Sacklochböden der
Sacklöcher 21 heraus.
Zwischen der Fläche 20 der
Brillendichtung 19 und den Sacklochböden bildet sich somit nach
der Vormontage ein Raum 23, der die Form zwei sich überschneidender Ringräume hat.
Außer
der Anlage an den stirnseitigen Enden 17 liegt jeder o-Ring-förmige Teil
der Brillendichtung 19 auch noch radial außen an der
Innenwandung 24 des jeweiligen Sacklochs 21 und
radial innen am Umfang des entsprechenden Anschlusszapfens 22 an.
Um die sich beim Einsetzen der Brillendichtung 19 ansonsten
komprimierende Luft entweichen zu lassen, ist ein in 5 ersichtlicher
Entlüftungskanal 26 vorgesehen,
der sich geringfügig achsparallel
versetzt zu den beiden Sacklöchern 21 erstreckt.
Der Entlüftungskanal 26 und
der Raum 23 überschneiden
sich. Der Entlüftungskanal 26 ist
mit einem Entlüftungshut 27 verschlossen,
der im Austrittsbereich des Entlüftungskanals 26 mit
dem Kunststoffgehäuseteil 9 an
einem schmalen ringförmigen Bereich 28 einstückig verbunden
ist. Dazu wird beim Spritzgießen
der Entlüftungshut 28 einstückig mit dem
Kunststoffgehäuseteil 9 hergestellt.
Der Entlüftungshut 27 weist
eine quer liegenden Entlüftungsöffnung 29 auf.
Zur Prüfung
der Dichtigkeit der Brillendichtung 19 ist ein zeichnerisch
nicht dargestellter Schlauch über
den Enlüftungshut 27 überziehbar. Wird
auf das in eine Prüfvorrichtung
eingespannte Kunststoffgehäuseteil 9 Druck
gegeben, so lässt
sich der Druckverlust über
den Schlauch an dem Entlüftungshut 27 messen.
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Ist
die Dichtigkeit an der Brillendichtung 19 als ausreichend
befunden, so wird der Entlüftungshut 27 mittels
der in 6 dargestellten rotationssymmetrischen Ultraschallsonotrode 30 in
den Entlüftungskanal 26 eingedrückt, wobei
der schmale ringförmige 28 Bereich
abschert. Der Entlüftungshut 17 wird über eine
konisch den Entlüftungshut 27 aufweitende
Phase 31 unter verformenden Druck in den Entlüftungskanalaustritt 32 eingedrückt, bis
seine Oberfläche 33 mit
der Oberkante 34 des Kunststoffgehäuseteils 9 abschliesst,
wie dies anhand der gestrichelten Kontur 35 in 6 dargestellt
ist. Bereits beim Eindrücken wird
der Entlüftungshut 27 mittels
Ultraschall erhitzt, so dass der Entlüftungshut 27 in der
Endstellung mit dem Kunststoffgehäuseteil 9 luftdicht
ultraschallverschweißt
ist. Dazu ist die Ultraschallsonotrode 30 an einen Keramikpiezokristall
angeschlossen.
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Durch
diese luftdichte Verbindung ist gewährleistet, dass insbesondere
im Kraftfahrzeugsektor auftretende Verschmutzungen – wie beispielsweise
Salzsprühnebel – nicht
in das elektromagnetische Ventil eintreten können.
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Das
elektromagnetische Ventil muss nicht als PCV-Ventil ausgeführt sein.
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Zur
Dichtigkeitsprüfung
der Brillendichtung kann auch ein anderes Fluid als Luft verwendet
werden. Insbesondere kann eine Flüssigkeit verwendet werden.
Beispielsweise kann auch die spätere
Betriebsflüssigkeit
verwendet werden. Das ist beim Beispiel des PCV-Ventils Dieselkraftstoff.
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Weitere,
insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile,
sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile
zu entnehmen.