DE102007022275B3 - Elektromagnetisches Ventil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil, welches insbesondere als PCV bzw. Dieselhochdruckventil ausgebildet sein kann. Das Ventil weist ein Kunststoffgehäuseteil (9) auf, in das zwei Kontaktdrähte (10) vor dem Spritzguss eingelegt sind. Eine Dichtung (19) zum Abdichten einer Grenzfläche (41) zwischen dem Kontaktdraht (10) und dem Kunststoffgehäuseteil (9) gegenüber dem Druckraum (40) ist vorgesehen. Um die Montage der Dichtung (19) zu erleichtern, ist ein hinter der Dichtung (19) liegender Raum (23) über einen Kanal (26) mit der atmosphärischen Umgebung verbunden. Der Kanal (26) ist von außen mittels eines Verschlusses (27) schließbarer.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.
  • Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2007 001 983.3 betrifft bereits ein Hochdruckregelventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, das eine Brillendichtung und elektrische Kontakte aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein leicht zu montierendes und prüfbares elektromagnetisches Ventil zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Dabei zeigen
  • 1 einen Ausschnitt eines elektromagnetischen Ventils im Bereich eines Kunststoffgehäuseteils, wobei eine Brillendichtung im Schnitt ersichtlich ist,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des elektromagnetischen Ventils aus 1,
  • 3 einen perspektivischen Ausschnitt im Bereich von zwei Dreieckskontaktblechen des Ventils aus 1,
  • 4 in einer Einzelteilansicht eines der beiden Dreieckskontaktbleche aus 3,
  • 5 eine andere Ansicht eines Kunststoffgehäuseteils des elektromagnetischen Ventils, wobei ein Entlüftungskanal ersichtlich ist,
  • 6 ein Detail aus 5, wobei ein Entlüftungshut zum Verschließen des Entlüftungskanals ersichtlich ist,
  • 7 ein Verfahren zum Verschließen des Entlüftungskanals mittels Ultraschallverschweißung und
  • 8 in einer perspektivischen Ansicht die Brillendichtung aus 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch diese luftdichte Verbindung ist gewährleistet, dass insbesondere im Kraftfahrzeugsektor auftretende Verschmutzungen – wie beispielsweise Salzsprühnebel – nicht in das elektromagnetische Ventil eintreten können.
  • Das elektromagnetische Ventil muss nicht als PCV-Ventil ausgeführt sein.
  • 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.
  • Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (4)

  1. Elektromagnetisches Ventil mit einem Kunststoffgehäuseteil (9) dem im Urformprozess ein Kontaktdraht (10) eingelegt ist, wobei eine Dichtung (19) einerseits am Kunststoffgehäuseteil (9) und andererseits am Kontaktdraht (10) dichtend anliegt, so dass eine Grenzfläche (41) zwischen dem Kontaktdraht (10) und dem Kunststoffgehäuseteil (9) mittels der Dichtung (19) gegenüber einem auf der einen Seite der Dichtung (19) liegenden Druckraum (40) abgedichtet ist, wobei ein von dem Kunststoffgehäuseteil (9), dem Kontaktdraht (10) und der Dichtung (19) eingeschlossener auf der anderen Seite der Dichtung (19) liegender Raum (23) über einen Kanal (26) mit der atmosphärischen Umgebung verbunden ist und wobei der Kanal (26) von außen mittels eines Verschlusses (27) schließbar ist.
  2. Elektromagnetisches Ventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (27) ein Hut ist, der eine seitliche Öffnung (29) aufweist und der in das Kunststoffgehäuseteil (9) eindrückbar ist, so dass diese Öffnung (29) vom Kunststoffgehäuseteil (9) verschließbar ist.
  3. Elektromagnetisches Ventil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hut im eingedrückten Zustand mit dem Kunststoffgehäuseteil (9) ultraschallverschweißt ist.
  4. Elektromagnetisches Ventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kontaktdrähte (10) im Kunststoffgehäuseteil (9) eingebettet sind, wobei die Dichtung (19) eine Brillendichtung ist.
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