DE102007031307A1

DE102007031307A1 - Magnetgruppe mit optimierter Fixierung des Magnetkerns und Kostenreduzierung

Info

Publication number: DE102007031307A1
Application number: DE200710031307
Authority: DE
Inventors: Ingo Bleich; Helmut Clauss; Guillermo Urzua; Friedrich Howey; Dietrich Klauk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetaktuatorelement zur Krafterzeugung für ein Magnetventil, mit einer Magnethülse, einem Magnetkern und mindestens einem Federelement, das zwischen der Magnethülse und dem Magnetkern angeordnet ist. Das mindestens eine Federelement ist eingerichtet, eine entlang der Längsachse des Magnetkerns verlaufende Federkraft zu erzeugen, mit der der Magnetkern beaufschlagt und gegen ein Auflager gepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft Magnetaktuatoren von Magnetventilinjektoren.
Gemäß dem Stand der Technik umfassen Magnetaktuatoren einen Magnetkern mit bereits vormontierter Spule, die in dem Magnetkern vorgesehen ist. Diese ist in einer Magnethülse angeordnet, wobei ein Teil der Stirnfläche des Magnetkerns auf einer Schulter der Magnethülse aufliegt. Auf der entgegengesetzten Seite des Magnetkerns ist ein Ablaufstutzen eingelegt, mit einem O-Ring gegenüber der Magnethülse abgedichtet, wobei die Magnethülse durch Bördelung derart verformt ist, dass der Ablaufstutzen in der Magnethülse eingeklemmt ist. Durch das Anbringen des Ablaufstutzens wird dadurch auch der Magnetkern fixiert.
Gemäß dem Stand der Technik wird daher durch die Verformung der Magnethülse mittels eines Bördelprozesses der Magnetkern fixiert. Die Vorspannung, die sich durch den Bördelprozess ergibt, fixiert die Magnethülse, wobei die Vorspannung durch den Bördelprozess nur durch eine elastische. Deformation des Magnetkerns erreicht wird. Die Vorspannung wird ferner durch die elastische Rückfederung des umgebördelten Materials der Magnethülse deutlich reduziert. Aufgrund der Fixierung durch Bördelung und aufgrund der Anwendungsumgebung wird die Magnethülse und der Ablaufstutzen aus hochwertigem austenitischem Chromstahl gefertigt, so dass die Magnethülse für die Befestigung des Magnetkerns geeignet ist und zudem paramagnetische Eigenschaften aufweist. Ferner ist die Position des Magnetkerns abhängig von der Bördelung der Magnethülse.
Dies erfordert den Einsatz von hochwertigem Material und führt ferner zu einer ungenauen Bestimmung der Position des Magnetkerns durch die Magnethülse, insbesondere bei Wechselbelastungen.
Offenbarung der Erfindung
Mit dem erfindungsgemäßen Magnetaktuatorelement kann eine präzise Fixierung erreicht werden, die auch bei starken und häufigen Wechselbelastungen stabil bleibt. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Magnetaktuatorelement den Einsatz von preisgünstigen Werkstoffen, ohne die Stabilität der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Zudem kann der Ablaufstutzen vereinfacht hergestellt und an dem Magnetaktuatorelement angebracht werden.
Das erfindungsgemäße Magnetaktuatorelement ist für ein Magnetventil in der Kraftfahrzeugtechnik vorgesehen, beispielsweise zur Einspritzung in einen Verbrennungsmotor, insbesondere als Element, das eine Kraft erzeugt, die auf ein bewegliches Ventilelement eines Magnetventilinjektors wirkt. Das Magnetaktuatorelement entspricht dem Stator eines Elektromagneten, wobei ein Magnetventil zum einen das erfindungsgemäße Magnetaktuatorelement aufweist, sowie einen sich relativ dazu bewegenden Ventilstift, der eine Durchflussmenge von Kraftstoffgemisch steuert. Das erfindungsgemäße Magnetaktuatorelement umfasst eine Magnethülse, die zur Halterung eines Magnetkerns vorgesehen ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept liegt darin, ein Federelement zum Erzeugen einer Anpresskraft zu verwenden, mit der der Magnetkern auf eine Auflage gepresst wird, anstatt, wie im Stand der Technik, eine Bördelung und die elastische Deformation des Magnetkerns zum Erzeugen einer Anpresskraft zu verwenden. Zum einen kann somit die Anpresskraft deutlich präziser voreingestellt werden, und zum anderen wird der Magnetkern nicht durch einen Bördelungsprozess und die dadurch resultierende Verformung belastet, wobei dies insbesondere bei Magnetkernen aus sprödem Pulververbundwerkstoff von Vorteil ist. Darüber hinaus kann auf einen Bördelungsprozess verzichtet werden, woraus sich auch eine deutlich breitere Materialauswahl für die Magnethülse ergibt, da das Material der Magnethülse nicht für einen Bördelprozess geeignet sein muss. Als unmagnetischer Werkstoff, d. h. Werkstoff mit paramagnetischen Eigenschaften, kommt daher auch Kunststoff in Frage, der deutlich kostengünstiger hergestellt und verarbeitet werden kann. Ferner umfasst die Magnethülse keinen nachgebenden Bereich, wie er durch Bördelung entsteht.
Durch die erfindungsgemäße Befestigung, die auf der Presskraft eines Federelements beruht, lässt sich die gewünschte Fixierung deutlich präziser als bei einer Umbördelung erreichen. Das Federelement erzeugt erfindungsgemäß eine Kraft zwischen der Magnethülse und dem Magnetkern, die in axialer Richtung, d. h. entlang der Längsachse der Magnethülse und des Magnetkerns wirkt. Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung wird die Federkraft von einer sich vollumfänglich erstreckenden, zur Längsachse rotationssymmetri schen Auskragung oder von mehreren umfänglich verteilten, sich zur Längsachse hin erstreckenden Auskragungen erzeugt. Die Auskragung kann einheitlich mit der Magnethülse ausgeformt sein, beispielsweise durch einen Extrudierprozess, falls die Magnethülse aus Kunststoff besteht, oder kann ein einzelnes Element sein, das fest mit der Magnethülse verbunden ist. In dem letzteren Fall kann die Magnethülse selbst aus Kunststoff hergestellt sein, wohingegen die Auskragung oder das Element, das die Auskragung bildet, und mit der Magnethülse befestigt ist, aus einem anderen Material oder ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sein. Die Axialfederkraft des so realisierten Federelements lässt sich durch die Geometrie und die Materialeigenschaften des Federelements bestimmen. Beispielsweise kann die Auskragung eine bestimmte Breite haben oder einen bestimmten, schmalen Winkelabschnitt überstreichen, der, im Verhältnis zur Länge der Auskragung, d. h. zu den radialen Abmaßen, und im Verhältnis zu den elastischen/plastischen Eigenschaften eine vorausbestimmte Anpresskraft für den Magnetkern erzeugt. Die Auskragungen können vollumfänglich angeordnet sein, oder 2, 3, 4 oder mehr radial nach innen ragenden Nasen bzw. Auskragungen umfassen, die zusammen an dem jeweiligen Winkelabschnitt eine Federkraft erzeugen. Die einzelnen, umfänglich verteilten Federelemente können ihre Federkraft direkt auf den Magnetkern übertragen, oder vorzugsweise ihre Kraft zunächst auf einen starren Ring übertragen, der wiederum die Kraft an den Magnetkern weitergibt, wodurch sich eine homogene Kraftübertragung ergibt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Magnetkern aus sprödem Material hergestellt ist, beispielsweise durch Sinterung.
Alternativ oder in Kombination zu einer oder zu mehreren umfänglich verteilten Federelementen, die mit der Magnethülse fest verbunden sind, kann ein separates Axialfederelement vorgesehen werden. Dieses erzeugt ebenfalls aufgrund elastischer Verformung eine Federkraft, die axial zwischen Auskragung und Magnetkern wirkt. Die Federwirkungen des Axialfederelements und der Auskragung addieren sich, so dass die Auskragung auch steif vorgesehen werden kann und das Axialfederelement, welches zwischen Auskragung und Magnetkern eingelegt sein kann, die gesamte Federwirkung erzeugt. Beispielsweise kann ein derartiges, zwischen Magnethülse und Magnetkern vorgesehenes Federelement ein Axialfederring sein. Gemäß einer weiteren Ausführung bildet die Magnethülse lediglich eine teilweise oder vollständig umlaufende Schulterfläche, die steif mit der Magnethülse verbunden ist, wobei ein Federelement oder Axialfederelement teilweise oder vollständig umlaufend zwischen der Schulterfläche und dem Magnetkern vorgesehen ist: Die Schulterfläche kann auch durch ein mit der Magnethülse kraft- oder formschlüssig verbundenes Lagerelement vorgesehen sein.
Vorzugsweise befindet sich das Federelement, sei es durch eine radial nach innen verlaufende Auskragung der Magnethülse oder durch ein einzelnes, separates Axialfederelement, beispielsweise ein Axialfederring, vorgesehen, an einer ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns, der einer zweiten, unteren Stirnfläche des Magnetkerns entgegengesetzt ist. In derartigen Ausführungen stößt die Stirnfläche unmittelbar oder über einen Befestigungsring auf ein Auflager, das an einem unteren Ende des Magnetaktuatorelements vorgesehen ist. Das untere Ende des Magnetaktuatorelements und somit die untere, zweite Stirnfläche des Magnetkerns sind einem motorseitigen Ventilabschnitt zugewandt, wohingegen die entgegengesetzte, erste, obere Stirnfläche des Magnetkerns zu einem Anschlussabschnitt des Aktuatorelements hin gerichtet ist.
Alternativ oder in Kombination zum an der ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns angeordneten Federlelements kann auch ein Federelement zwischen Auflager und unterer, zweiter Stirnfläche des Magnetkerns vorgesehen sein. Das Auflager umfasst vorzugsweise eine Bodenplatte und einen Sicherungsring, die mit der Magnethülse verbunden sind und eine Grenzfläche zum Ventilabschnitt eines Magnetventils bilden. Wird sowohl zwischen dem Auflager und der zweiten, unteren Stirnfläche als auch zwischen der Auskragung und der oberen, ersten Stirnfläche des Magnetkerns ein Federelement oder mehrere Federelemente vorgesehen, so ergibt sich eine stoßfeste Lagerung hinsichtlich Stößen entlang der Längsrichtung des Magnetaktuatorelements, jedoch auf Kosten einer genaueren Positionierung des Magnetaktuatorelements. Eine exakte Positionierung lässt sich erreichen, indem die Auskragung/Schulterfläche oder vorzugsweise die Bodenplatte mit Sicherungsring bzw. das Auflager steif ausgebildet sind und starr mit der Magnethülse verbunden sind. Damit wird gewährleistet, dass auch bei Erschütterungen die jeweilige Stirnfläche des Magnetkerns exakt an der Position ist, die von dem Auflager und somit von der Magnethülse vorgegeben wird.
Die Federelemente können ihre Federkraft direkt auf eine der beiden Stirnflächen oder auf beide Stirnflächen des Magnetkerns aufbringen, oder können dies über ein starres oder ebenfalls federndes Zwischenelement vorsehen.
Vorzugsweise sind der Magnetkern und die Magnethülse sowie das mindestens eine Federelement zylindrisch und konzentrisch zueinander mit einer gemeinsamen Längsachse angeordnet. Vorzugsweise bildet das Magnetaktuatorelement einen inneren Hohlraum, durch den die Längsachse verläuft und durch den im Einsatz als Injektormagnetventil Kraftstoffgemisch fließen kann. Der Magnetkern wird vorzugsweise von zwei konzentrischen, zylindrischen Magnetschalen gebildet, zwischen denen ein zylindrischer Zwischenraum vorgesehen ist, in dem eine Spule vorgesehen ist. Die Spule umfasst eine oder mehrere Wicklungen, deren Windungen ebenfalls konzentrisch zur Längsachse angeordnet sind und zumindest einen Teil eines Längsabschnitts des Magnetkerns vollumfänglich umgreifen. Die erste, obere Stirnfläche des Magnetkerns umfasst vorzugsweise eine Öffnung, durch die Spulenpins zur elektrischen Kontaktierung hindurch treten, die ebenfalls vorzugsweise parallel zur Längsachse verlaufen. Ein an der ersten Stirnfläche vorgesehenes Federelement überträgt daher vorzugsweise seine Kraft nur auf einen Teil der gesamten ersten Stirnfläche, entweder direkt oder indirekt über ein Zwischenstück, beispielsweise über einen Ring, um den Austritt der Spulenpins durch die erste Stirnfläche hindurch zu ermöglichen. Die Spulenpins können als Stecker oder als Buchse ausgebildet sein, um eine lösbare elektrische Steckverbindung mit der Umgebung vorzusehen.
Die Spulenpins ragen in einen Ablaufstutzen bzw. Steckerabschnitt hinein, der sich an die erste, obere Stirnfläche in Längsrichtung an den Magnetkern anschließt. Der Ablaufstutzen ist vorzugsweise über einen Befestigungsring mit der Magnethülse befestigt. Der Befestigungsring ist vorzugsweise nicht vollständig rotationssymmetrisch, beispielsweise durch sich radial/axial erstreckende Stopperelemente. Diese Stopperelemente des Befestigungsrings dienen dazu, dass eine Rotationsbewegung des Ablaufstutzens gegenüber dem Axialring durch Kraft- oder Formschluss unterbunden wird und somit ein Verdrehen, auch unter Belastung des Ablaufstutzens, relativ zu dem Magnetaktuatorelement unterbunden wird. Der Befestigungsring ist vorzugsweise als Presssitz auf der Magnethülse aufgepresst, wobei, alternativ oder in Kombination hierzu, auch andere form- oder kraftschlüssige Verbindungen, beispielsweise Klebeverbindungen oder Verbindungen durch Kunststoffformen bzw. Kunststoffspritzen verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform ist die Magnethülse einteilig mit dem Befestigungsring ausgebildet.
Ferner umfasst das Magnetaktuatorelement vorzugsweise eine Abdichtung, beispielsweise mittels O-Ringen, die die sich entlang der Längsachse erstreckenden Spulenpins gegenüber dem Ablaufstutzen abdichten. Ferner können Abdichtungen, beispielsweise als O-Ring ausgebildet, zwischen der Magnethülse und dem Ablaufstutzen vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform sind weitere Abdichtungen zwischen der Magnethülse und einer oder mehreren Komponenten vorgesehen, die sich an die zweite, untere Stirnfläche des Magnetkerns anschließen und den Ventilabschnitt bilden, der in einem Magnetventil auf das erfindungsgemäße Magnetaktuatorelement folgt.
Ferner umfasst der Ablaufstutzen vorzugsweise einen Steckerabschnitt, der mit den elektrischen Kontakten der Spulenpins ausgebildet ist, und mit diesen eine elektrische Verbindung vorsieht. Die in dem Ablaufstutzen vorgesehenen elektrischen Kontakte können durch Leitungen, die durch den Ablaufstutzen hindurch führen, eine elektrische Verbindung nach außen vorsehen. Der Bereich des Ablaufstutzens, in dem die elektrischen Kontakte vorgesehen sind, kann als Teil eines mechanisch-elektrischen Kontaktelements ange sehen werden, wobei das mechanisch-elektrische Kontaktelement ferner die Befestigungsmittel umfasst, die den Ablaufstutzen mit dem Magnetkern und/oder anderen Elementen des Magnetaktuatorelement verbindet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die radial nach innen ragende Auskragung der Magnethülse als Schnappmechanismus bzw. Einrastelement vorgesehen, das nicht nur eine Federkraft auf den Magnetkern ausübt, sondern den Magnetkern durch einen geeigneten Schnappmechanismus formschlüssig umgreift und somit an geeigneter Position hält.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Magnetaktuatorelements;
2 eine erste Ausführungsform der Erfindung und
3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer alternativen Befestigungseinrichtung.
Ausführungsformen:
Die 1 zeigt die grundlegende Struktur des erfindungsgemäßen Aktuatorelements. Das Aktuatorelement umfasst eine Magnethülse 1 mit einer Auskragung 1a an einem ersten oberen Ende der Magnethülse. Das in 1 dargestellte Magnetaktuatorelement umfasst ferner einen Magnetkern 2, der von der Magnethülse umgriffen wird, sowie eine Spule 7, die in dem Magnetkern angeordnet ist, sowie ein Auflager 3, auf dem der Magnetkern aufliegt. Zwischen einer ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns und einer Schulterfläche des Auskragung 1a ist ein Federelement 4 angeordnet. Die Auskragung 1a ist einteilig mit der Magnethülse 1 ausgebildet, wobei die Stirnfläche der Auskragung 1a der ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns gegenüberliegt und senkrecht zur Längsachse L verläuft. Parallel zur Schulterfläche 1a der Magnethülse verläuft die obere Stirnfläche des Magnetkerns 7, wobei zwischen diesen beiden ebenen Flächen ein Federelement 4 angeordnet ist, das aufgrund einer elastischen Verformung eine Presskraft erzeugt, die den Magnetkern auf das Auflager 4 presst. Abhängig vom Material und der Dicke entlang der Längsachse zeigt die Auskragung 1a ebenfalls eine Federwirkung, die zu der Federwirkung des Federelements 4 hinzutritt. Der Kehrwert der Gesamtfederkonstanten entspricht der Summe der Kehrwerte der Federkonstanten der Auskragung 1a und des Federelements 4. Das Federelement 4 kann aufgrund von geometrischen oder Materialeigenschaften auch als steifes Element angesehen werden, so dass lediglich das Federelement 4 eine Federkraft erzeugt. Falls die Auskragung 1a ebenfalls elastische Eigenschaften aufweist, so kann das Federelement 4 zusammen mit der Auskragung 1a als Federelement betrachtet werden. Gemäß einer weiteren Ausführung kann das mit 4 bezeichnete Element auch ein starrer Ring sein, wobei die Auskragung 1a nur an bestimmten Winkelabschnitten der Magnethülse vorgesehen ist und die durch die einzelnen sich dadurch ergebenden Federelemente 1a erzeugte Federkraft durch den Stahlring 4 gleichmäßig auf den Abschnitt der ersten, oberen Stirnfläche des Federkerns verteilt wird, die direkt an den starren Ring 4 angrenzt.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann, anstatt einer Federwirkung durch Federelemente an der ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns, auch ein Federelement zwischen der zweiten, unteren Stirnfläche des Magnetkerns 2 und im Auflager 3 vorgesehen sein. Ferner kann statt einer Auskragung 1a auch ein ringförmiges Element, wie das Ringelement 13 der 2, an der oberen Stirnfläche des Magnetkerns formschlüssig mit der Magnethülse verbunden sein.
Vorzugsweise weist die in 1 dargestellte Auskragung Abmessungen auf, die es ermöglichen, dass der Magnetkern von dem Ende, an dem die Auskragung vorgesehen ist, in das Innere der Magnethülse eingebracht werden kann, und hierbei die Auskragungen nur geringfügig oder unwesentlich plastisch verformt werden. Ist der Magnetkern dann an seiner Endposition, so dient die Auskragung 1a als Gegenlager und/oder als Federelement für den Magnetkern. In diesem Fall ist die Auskragung in einer Weise vorgesehen, wie sie von Schnappelementen, beispielsweise aus Kunststoff, bekannt ist.
Die 2 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das in 2 dargestellte Magnetaktuatorelement umfasst eine Magnethülse 11, einen Magnetkern 12 und einen Sicherungsring 13. Die Magnethülse 1 ist mit einer sich nach innen erstreckenden Auskragung, die als elastische Schulter 11a ausgebildet ist. Zwischen der elastischen Schulter 11a, die eine senkrecht zur Längsachse L verlaufende Schulterfläche aufweist, und einer ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns 12a, die ebenfalls senkrecht zur Längsachse L verläuft, ist eine Scheibe 14 angeordnet. Die Scheibe 14 überträgt die Federspannung der elastischen Schulter 11a in axialer Richtung, d. h. entlang der Längsachse L auf den Magnetkern 12, der mit dieser Federkraft auf den Sicherungsring 13 gedrückt wird. Der Sicherungsring 13 bildet somit ein Auflager. Vorzugsweise stützt der Sicherungsring 13 den Magnetkern 12 an seinem Außendurchmesser. Der Sicherungsring 13 ist formschlüssig mittels einer Nut in der Magnethülse mit der Magnethülse kraftschlüssig verbunden. Die Scheibe 14 kann als starre Scheibe ausgebildet sein, die die Federkraft der elastischen Schulter 11a auf den Magnetkern 12 überträgt. Alternativ kann die Scheibe 14 als Axialfederring ausgebildet sein, der eine Elastizität aufweist, welche ebenfalls zu einer Federwirkung führt. Diese Federwirkung addiert sich zu der Federwirkung der elastischen Schulter 11a. Der Magnetkern 12 ist in der 1 einteilig als mit Innen- und Außenwand ausgebildet. Alternativ zu der in 1 dargstellten Ausführungsform kann der Magnetkern zweiteilig als Innen- und Außenkern ausgebildet sein, die magnetisch (im Sinne einer magnetischen Flussübertragung) miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen Innen- und Außenring eine Spule 17 befindet. Ferner sind, bei zweiteiliger Ausführung als Innen- und Außenkern, diese beiden Kerne mechanisch miteinander verbunden, beispielsweise mittels Stoffschluss, Kraftschluss oder Formschluss, entweder direkt oder über eine Verbindungsvorrichtung, insbesondere über einen Passsitz, Presssitz, Klebung, Verschraubung, Schweißverbindung, Magnetkraft, oder über eine ähnliche Verbindungsart. In der Schnittdarstellung von 1 sind Durchbrüche für die elektrische Kontaktierung der Wicklungen der Spule 17 zu erkennen, die sich in axialer Richtung von der Spule weg zum Ablaufstutzen hin erstrecken. Die Spule 17 umfasst eine Wicklung sowie Befestigungselemente und einen Teil einer elektrischen Pin-Kontaktverbindung. Die Pin-Kontaktverbindung ist als sich längs zur Längsachse L erstreckender Stab aus elektrisch leitendem Material ausgebildet, der einen elektrischen Kontakt mit der Spule vorsieht. Oberhalb der ersten, oberen Stirnfläche der Magnethülse, d. h. entgegengesetzt zu dem Auflager 13 ist eine Kombination aus einem Ablaufstutzen und einem Stecker 15 ausgebildet. Der Ablaufstutzen und der Stecker dienen zum einen dem Fluidtransport durch das Magnetaktuatorelement und zum anderen zur, beispielsweise kundenspezifischen, mechanischen Verbindung mit umgebenden Komponenten. Innerhalb des Ablaufstutzens 15 ist eine geeignete Geometrie 15a vorgesehen, die aus der Innenfläche des Ablaufstutzens gebildet wird, durch die die Längsachse L verläuft, und die zum fixierenden Einbringen eines Rücklaufsteckers (nicht dargestellt) in den Ablaufstutzen 15 vorgesehen ist. Alternativ kann eine zusätzliche Bodenplatte 13a innerhalb oder am Sicherungsring 13 vorgesehen sein, die zusammen mit dem Sicherungsring 13 das Auflager bildet. Die Bodenplatte ist in diesem Fall vorzugsweise an dem Ort bzw. an der Fläche vorgesehen, die in der 2 mit dem Bezugszeichen 13a bezeichnet ist.
Auf der Magnethülse ist ein Metallring 16 vorgesehen, der sich teilweise in den Ablaufstutzen 15 hinein erstreckt. Dieser umfasst eine nicht rotationssymmetrische Schulter, die die Rotation des Metallrings 16 innerhalb des Ablaufstutzens 15 verhindert.
Die Magnethülse 11 umfasst einen unteren Teil unterhalb des Auflagers 13 das bereits einen Abschnitt eines sich an das Magnetaktuatorelement anschließenden Ventilabschnitts des Magnetaktuatorelements, einen entlang der Längsachse L darauf folgenden Nutabschnitt, in dem der Sicherungsring 13 eingelassen ist, und der das Auflager 13 umgibt, einen mittleren Abschnitt, der den Magnetkern umgreift, und der sich entlang der Längsachse zwischen der zweiten, unteren Stirnfläche des Magnetkerns und der ersten, oberen Stirnfläche des Magnetkerns erstreckt. Darauf folgt, weiterhin der Längsachse folgend, ein Federelementabschnitt, in dessen Höhe ein oder mehrere Federelemente 11a und eine Scheibe 14 angeordnet sind, die zusammen eine Federkraft erzeugen und diese auf die erste, obere Stirnfläche des Magnetkerns übertragen. Auf diesen Federelementabschnitt der Magnethülse folgt ein Befestigungsabschnitt, in dessen Höhe ein Befestigungsring zu sehen ist, der die Magnethülse mit dem Ablaufstutzen 15 verbindet. Ferner umfasst die Magnethülse in der Außenfläche der Magnethülse ragende Außenschulter, die zur Befestigung eines Ventilabschnitts dient, wobei sich der Ventilabschnitt an das Magnetaktuatorelement anschließt. Zur Abdichtung gegenüber Komponenten des Ventilabschnitts ist ein O-Ring in der Höhe des Ventilabschnitts der Magnethülse vorgesehen. Ferner grenzt an die Innenfläche des Befestigungsabschnitts der Magnethülse ein O-Ring 19 an, der den Befestigungsabschnitt der Magnethülse mit einer innerhalb der Magnethülse liegenden Umlauffläche des Ablaufstutzens 15 abdichtet.
Ferner sind O-Ringe 18 vorgesehen, die den Spulenpin, der aus der Spule in den Ablaufstutzen hineinragt, mit einer Innenfläche des Ablaufstutzens abdichtet. Der Spulenpin ragt in einen Raum des Ablaufstutzens hinein, der eine elektrische Außenkontaktierung 20 umfasst. Steckerpin und Kontakteinrichtung 20 sind zueinander komplementär ausgelegt, um so ein Stecker-Buchsen-Paar zu bilden. Daher umfasst das Magnetaktuatorelement vorzugsweise eine elektrische Steckverbindung, die das Aufbringen des Ablaufstutzens bzw. des elektrischen Kontakts auf die Spulenpins zur elektrischen Kontaktierung deutlich vereinfacht. In dieser Ausführung muss lediglich der Ablaufstutzen entlang der Längsachse L auf die Spulenpins und somit auf die Magnethülse aufgebracht werden. Darauf folgend kann der Befestigungsring 16 verwendet werden, um eine endgültige Fixierung des Ablaufstutzens mit der Magnethülse und somit mit dem Magnetkern vorzusehen. Vorzugsweise werden vormontierte Kombinationen aus Ablaufstutzen und elektrischer Kontakteinrichtung 20 verwendet. Alternativ kann der elektrische Kontakt mit den Spulenpins auch durch Schweißung, beispielsweise Laserschweißung der elektrischen Kontakteinrichtung 20 mit den Spulenpins vorgesehen werden. Ferner kann auch der Befestigungsring 16 mit der Magnethülse verschweißt werden, beispielsweise wenn der Befestigungsring 16 und/oder der Befestigungsabschnitt der Magnethülse aus Metall ausgebildet sind.
Die 3 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, mit einer elastischen Schulter 21a, einer metallischen Hülse 23b und einer Laserschweißverbindung 23c. Die metallische Hülse 23b dient als Auflager für den Magnetkern und hat somit die gleiche Funktion wie der Sicherungsring 13, das Bodenblech 13a in der in 2 dargestellten Ausführung. Aus der 3 ist ersichtlich, dass diese zweite alternative Ausführungsform eine Magnethülse umfasst, die keine Nut im Auflagerbereich aufweist, in der ein Sicherungsring eingebracht ist. Stattdessen ist die metallische Hülse in der Magnethülse vorgesehen, gegen den die untere Stirnfläche des Magnetkerns gepresst wird. Die Metallhülse definiert somit den Auflagerort und dadurch die Position des Magnetkerns. Zur Befestigung zwischen Metallhülse 23b und der Magnethülse dient eine Laserschweißverbindung 23c, die einen Stoffschluss vorsieht. In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Metallhülse 23b und die Magnethülse aus Metall hergestellt, so dass die Schweißverbindung 23c eine Metallschweißverbindung ist. Alternativ kann jedoch auch die mit dem Bezugszeichen 23b dargestellte Hülse aus Kunststoff ausgebildet sein, so dass bei einer ebenfalls aus Kunststoff ausgebildeten Magnethülse eine Kunststoffschweißverbindung, eine Klebung und/oder ein zusatzlicher Sicherungsring (nicht dargestellt) zur Befestigung der Hülse 23b, die als Auflager dient, mit der Magnethülse zu ermöglichen.
Ferner kann die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Kontakteinrichtung innerhalb des Ablaufstutzens mit den Spulenpins eine Schweißverbindung sein, beispielsweise eine Laserschweißverbindung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Ablaufstutzen in der Magnethülse gebördelt und/oder mit Kunststoff umspritzt. Die Umspritzung mit Kunststoff ermöglicht eine kundenspezifische Ausbildung der Außenfläche des Ablaufstutzens und somit eine Anpassung an äußere Befestigungselemente.

Claims

Magnetaktuatorelement zur Krafterzeugung für ein Magnetventil, mit einer Magnethülse (1, 11), einem Magnetkern (2, 12), und mindestens einem Federelement (1a, 11a; 4, 14), das zwischen der Magnethülse (1, 11) und dem Magnetkern (2, 12) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Federelement (1a, 11a; 4, 14) eingerichtet ist, eine entlang der Längsachse (L) des Magnetkerns (2, 12) verlaufende Federkraft zu erzeugen, mit der der Magnetkern (2, 12) beaufschlagt und gegen ein Auflager (3, 13, 13a, 23b, c) gepresst wird.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Federelement mindestens eine entlang der Längsachse (L) elastisch und/oder plastisch verformbare, sich zur Längsachse (L) hin nach innen erstreckende Auskragung (1a, 11a) umfasst, die mit der Magnethülse (1, 11) kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig in lösbarer oder nicht lösbarer Weise verbunden ist und deren Federkraft auf den Magnetkern (2, 12) übertragen wird.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei das Auflager (3, 13, 13a, 23b, c) mit der Magnethülse (1, 11) kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden ist, die Magnethülse (1, 11) ferner mit einer Schulterfläche kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden ist, und das mindestens eine Federelement (4, 14) zwischen der Schulterfläche und dem Magnetkern (2, 12) angeordnet ist.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei eines der Federelemente als Axialfederring (4, 14) ausgebildet ist.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Federelement (1a, 11a) unmittelbar oder über ein umlaufendes Zwischenstück (4, 14) die Federkraft auf eine Stirnfläche des Magnetkerns (2, 12) überträgt, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L) verläuft.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei das Auflager einen Sicherungsring (13) und/oder und eine Bodenplatte (3, 13a, 23b) umfasst, die mit der Magnethülse (1, 11) kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei der Magnetkern (2, 12) eine Spule (7, 17) umfasst, die den Magnetkern (2, 12) teilweise oder vollständig umgreift und die Spulenpins für eine elektrische Steckverbindung (20) zur elektrischen Kontaktierung der Spule (7, 17) umfasst.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, das ferner einen Befestigungsring (16) umfasst, der nicht vollständig rotationssymmetrisch ausgebildet ist und einen Axialabschnitt der Magnethülse (1, 11) vollständig umgreift.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, der ferner ein mechanisch-elektrisches Kontaktelement (20) umfasst, das mit der Magnethülse (1, 11) kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist, und das elektrische Kontakte für eine elektrische Steckverbindung (20) mit dem Magnetkern (2, 12) umfasst.
Magnetaktuatorelement nach Anspruch 1, wobei die Magnethülse (1, 11) ein elastisch/plastisch verformbares Einrastelement das mit dem Magnetkern (2, 12) eingerastet ist, umfasst oder das Einrastelement an der Magnethülse (1, 11) befestigt ist.