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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Magnetventile sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten Magnetventilen ist innerhalb eines Gehäuses ein axial beweglich angeordneter Anker sowie ein mittels des Ankers bewegbarer Stößel vorgesehen. Der Stößel ist im Allgemeinen vorderseitig zum Anker angeordnet und durch eine Ausnehmung eines Polkerns geführt. Der Polkern sowie eine rückseitig angeordnete Rückschlussplatte dienen zur Führung eines magnetischen Flusses, der durch eine umfänglich zum Anker und zum Polkern auf einem Spulenträger angeordnete Spule erzeugbar ist. Für den Verlauf der Magnetkraft und damit für die Kennlinie des Ventils ist unter anderem der axiale Abstand zwischen der Vorderkante des Polkerns und der Hinterkante der Rückschlussplatte relevant. Da aus Kostengründen als Polkern mittlerweile auch sogenannte Sinterteile eingesetzt werden, treten bei den Abmessungen des Polkerns häufig durch Fertigungstoleranzen bedingte Abweichungen auf. Diese Abweichungen wirken sich beim Aufbau des Ventils auf die Position des Spulenträgers und damit der Spule sowie die Position der rückseitig angeordneten Rückschlussplatte aus und bedingen dadurch eine variierende axiale Baulänge des inneren Ventilaufbaus. Die durch diese Variation der Baulänge bedingten Abweichungen in der Kennlinie des Ventils sind nachteilig und nicht erwünscht.
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Aus dem Stand der Technik ist es des Weiteren bekannt, dass die Ruckschlussplatte eines Magnetventils mit zylindrischem Gehäuse in einem umlaufenden Falz des Gehauses bzw. auf radial in das Gehause eingeprägten Auflagenoppen aufliegt. Ein umlaufender Falz mit ausreichender Auflagebreite ist jedoch umformtechnisch schwer herstellbar und muss daher oft spanend eingebracht werden. Die radial eingeprägten Noppen sind insbesondere bei tiefgezogenen Gehausen, die von der Rückseite her befullt werden, ungünstig, da sämtliche zur Montage benotigten Bauteile an diesen rückseitig angebrachten Auflagenoppen vorbeigeschoben werden müssen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise Variationen der Baulange des Gehäuses und/oder des Polkerns ausgleichbar sind und darüber hinaus Schwankungen in der Kennlinie der Ventile vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Magnetventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei einem derartigen Magnetventil ist innerhalb eines Gehauses ein axial beweglich angeordneter Anker, ein mittels des Ankers bewegbarer Stoßel, ein vorderseitig angeordneter Polkern, eine rückseitig angeordnete Rückschlussplatte und eine auf einem Spulentrager angeordnete Spule vorgesehen, wobei innerhalb des Gehäuses wenigstens eine axial verformbare Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, und wobei ein vorgegebener Abstand zwischen dem Polkern und der Ruckschlussplatte, insbesondere zwischen der vorderen Kante des Polkerns und einer Hinterkante der Rückschlussplatte, innerhalb des Gehauses durch axiales Verformen dieser Ausgleichsrichtung und durch Feststellmittel einstellbar ist.
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Das Einstellen dieses axialen Abstandes ist bei der Montage eines Magnetventils insbesondere daher relevant, da eine exakte Position der Hinterkante der Rückschlussplatte mit maßgebend für den Verlauf der Magnetkraft innerhalb des Ventils und damit für die Kennlinie des Magnetventils ist. Die Kennlinie eines erfindungsgemaßen Magnetventils kann daher exakter als bisher eingestellt werden. Bei der Herstellung einer Vielzahl solcher Magnetventile ist es möglich, jeweils die gewünschte Kennlinie durch individuelles Einstellen des Abstandes exakt zu erhalten.
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Vorteilhafterweise ist die Ausgleichseinrichtung zwischen dem Spulenträger und dem Polkern angeordnet, aus Kunststoff gefertigt und einstückig an dem Spulentrager angeformt. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Spulentrager und die Ausgleichseinrichtung in einem Arbeitsgang aus Kunststoff gefertigt werden können und daher eine kostengünstige Herstellung möglich ist. Die Anordnung der Ausgleichseinrichtung zwischen Spulenträger und Polkern hat den Vorteil, dass axiale Fertigungstoleranzen sowohl des Gehäuses des Spulenkörpers, der Rückschlussplatte als auch des Polkerns ausgeglichen werden können.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass mehrere dornenförmige Ausgleichseinrichtungen vorgesehen sind. Die kreisförmige Anordnung mehrerer dornenformiger Ausgleichseinrichtungen zwischen dem Spulenträger und dem Polkern hat den Vorteil, dass die einzelnen Ausgleichseinrichtungen unterschiedlich stark verformt werden können und so eine optimale Ausrichtung von Spulentrager mit Spule und der dahinter angeordneten Ruckschlussplatte im Gehäuse möglich ist.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass als Ausgleichseinrichtung ein Federelement, beispielsweise eine oder mehrere Schraubenfedern, vorgesehen ist. Ebenso kann ein entsprechend dimensionierter O-Ring als Ausgleichselement zwischen dem Polkern und dem Spulenträger angeordnet sein. Eine derartige Ausgestaltung hat beispielsweise seinen Vorteil, dass ein solcher O-Ring gleichzeitig als weiteres Dichtelement dienen kann. Es können auch mehrere solche O-Ringe nebeneinanderliegend vorgesehen werden.
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Vorteilhafterweise erfolgt das Festlegen der Position der Rückschlussplatte durch das Einbringen von Verstemmungen oder Sicken in das Gehäuse, bevorzugt in radialer Richtung. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass eine Festlegung der Position der Rückschlussplatte erst in zusammengesetztem Zustand des Ventils erfolgt und daher relativ flexibel im rückseitigen Bereich des Gehäuses gewählt werden kann.
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Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1: einen Längsschnitt entlang einer Mittenachse eines erfindungsgemäßen Ventils mit axial verformbaren Kunststoffelementen als Ausgleichseinrichtung,
- 2: das Ventil aus 1, wobei ein O-Ring als Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist,
- 3: das Ventil aus den 1 und 2, wobei eine Schraubenfeder als Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, und
- 4: eine Draufsicht auf ein Ventil gemäß den 1 bis 3
- 5: einen Längsschnitt entlang der Mittenachse eines erfindungsgemäßen Ventils mit umgekehrtem Aufbau (stromlos geschlossen).
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Soweit nicht anders angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetventils. Innerhalb eines Gehäuses 1 ist eine auf einen hohlen Spulenträger 3 gewickelte Spule 2 angeordnet, welche über Kontakte 5 bestromt werden kann. Die Stromzufuhr zu diesen Kontakten 5 erfolgt dabei mittels Pins 6, die durch ein Steckergehäuse 8, das das Gehäuse 1 rückseitig abschließt, geführt sind. Durch das Vorsehen eines O-Rings 4 in einer Ausnehmung des Steckergehäuses 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel sichergestellt, dass die Verbindung zwischen Gehäuse 1 und Steckergehäuse 8 dicht ist.
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Zur Führung des bei Bestromung der Spule 2 entstehenden magnetischen Felds ist rückseitig der Spule 2 eine Rückschlussplatte 10 und vorderseitig der Spule 2 ein Polkern 13 angeordnet. Der Polkern 13 ist zumindest teilweise innerhalb der Spule 2 angeordnet und weist eine parallel zur Längsachse der Spule 2 ausgerichtete Ausnehmung auf, in die ein Stößel 15 eingeführt ist. Der Stößel 15 weist vorderseitig einen Dichtkopf auf, der als Verschlusselement für einen Ventilsitz dient. Sei Nichtbestromung der Spule 2 ist der Stößel 15 in axialer Richtung frei beweglich. Zusätzlich kann wie im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt eine Feder 11 am Stößel 15 vorgesehen sein, die den Stößel 15 bei unbestromter Spule 2 in eine Rückstellposition führt.
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Das rückseitige Ende des Stößels 15 ist derart angeordnet, dass der Stößel 15 bei Bestromung der Spule 2 mittels eines Ankers 9 bewegbar gelagert ist. Der Anker 9 ist teilweise innerhalb der Spule 2 gelagert und durch eine zentrierte Ausnehmung der Rückschlussplatte 10 hindurchgeführt. Wie in 1 dargestellt, ist die Ruheposition des Ankers 9 bei nicht-bestromter Spule 2 durch die auf den Stößel 15 wirkende Kraft der Feder 11 definiert. Bei Bestromung der Spule 2 wird der Anker 9 durch die entstehende magnetische Kraft weiter in die Spule 2 hineingezogen und drückt gegen den Stößel 15, so dass dieser entgegen der Federkraft der Feder 11 vorderseitig aus dem Ventil beispielsweise auf einen Ventilsitz gedrückt wird.
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Im Gehäuse 1 befindet sich ein Innenraum, innerhalb dessen der Anker 9, der Stößel 15 sowie der Polkern 13 angeordnet und über eine vorzugsweise metallische Hülse 7 gegen den bestrombaren Teil des Magnetventils abgedichtet sind. Am vorderseitigen Kontakt des Polkerns 13 mit dem Gehäuse 1 ist des Weiteren ein O-Ring 14 vorgesehen, der ebenfalls zur Abdichtung des Ventils dient. Ebenso ist am Übergang der Hülse 7 zum Polkern 13 ein weiterer O-Ring 12 vorgesehen, der zwischen der Hülse 7, dem Polkern 13 und dem Spulenträger 3 derart verklemmt ist, dass auch hier eine Abdichtung des bestromten Bereiches des Magnetventils gewährleistet ist. Außenseitig sind im vorderen Bereich des Ventils des Weiteren ein O-Ring 17 und ein O-Ring 16 vorgesehen, um das Ventil beispielsweise beim Einschrauben in eine Öffnung vorderseitig abzudichten.
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Wichtig sind in diesem Ausführungsbeispiel die vorderseitig am Spulenträger 3 angeordneten Ausgleichsdornen 18a sowie die von außen in das Gehäuse 1 auf Höhe der Vorder- und der Rückkante der Rückschlussplatte 10 eingebrachten Verstemmungen 19. Bei der Montage des Ventils werden die Bauteile von der Rückseite, also in 1 von rechts her in das zylinderförmige Gehäuse 1 eingeführt. Zur Einstellung des axialen Abstandes A zwischen der Vorderkante des Polkerns 13 und der Rückkante der Rückschlussplatte 10 wird die Rückschlussplatte 10 mittels eines Pressvorgangs bis zu einem bestimmten Maß in das Gehäuse 1 eingedrückt und anschließend durch die Verstemmungen 19 von außen her fixiert. Das exakte Einhalten dieses axialen Abstands ist mit maßgebend für den Verlauf der Kennlinie des Ventils und für die Hubtoleranz des Ankers. Durch die Ausgleichselemente 18, hier die Ausgleichsdornen 18a wird erreicht, dass verschiedene Ventile bei gleicher Bestromung der Spule 2 mit einer identischen Auslenkung des Stößels 15 reagieren.
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Wie in 2 dargestellt, besteht auch die Möglichkeit als Ausgleichseinrichtung 18 einen entsprechend dimensionierten O-Ring 18b zu verwenden, der zwischen dem Spulenträger 3 und dem Polkern 13 angeordnet ist. Die Montage des in 2 dargestellten Ventils erfolgt in gleicher Weise wie bei den in 1 dargestellten Ventil.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Magnetventil, bei dem zwischen dem Polkern 13 und dem Spulenträger 3 eine Ausgleichseinrichtung 18 angeordnet ist, ist in 3 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel kommt als Ausgleichseinrichtung 18 ein Federelement 18c zum Einsatz, dass als Schraubenfeder ausgebildet ist.
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In 4 ist ein Magnetventil, wie es in den 1 bis 3 dargestellt ist in einer Draufsicht auf das Gehäuse 1 gezeigt.
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In dieser Darstellung sind besonders gut die von außen in das Gehäuse 1 zur Fixierung der Rückschlussplatte 10 eingebrachten Verstemmungen 19 zu erkennen, die beidseitig der Rückschlussplatte angeordnet sind. Die Position der Rückschlussplatte 10 ist in 4 ebenfalls angedeutet. Alternativ sind auch Sicken oder andere von außen an- oder einbringbare Feststellmittel wie z. B. Schweisspunkte denkbar.
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Eine Ausgleichsvorrichtung 18 braucht nicht unbedingt zwischen dem Polkern 13 und dem Spulenträger 3 angeordnet werden. Beispielsweise wäre es auch denkbar, eine derartige Ausgleichseinrichtung 18 zwischen dem Spulenträger 13 und der Rückschlussplatte 10 anzuordnen.
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5 zeigt ein Magnetventil mit gegenüber 1-3 umgekehrter Funktion (stromlos geschlossen). Hier wird nicht die Rückschlussplatte, sondern der Polkern nach dem Zusammenbau in einer definierten axialen Position festgelegt. Die Funktion der Ausgleichseinheit ist dieselbe wie in 1-3 beschrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Spule
- 3
- Spulenträger
- 4
- O-Ring
- 5
- MAG-MATE
- 6
- Pin
- 7
- Hülse
- 8
- Steckergehäuse
- 9
- Anker
- 10
- Rückschlussplatte
- 11
- Druckfeder
- 12
- O-Ring
- 13
- Polkern
- 14
- O-Ring
- 15
- Stößel
- 16
- O-Ring
- 17
- Ring
- 18
- Ausgleichseinrichtung
- 18a
- Ausgleichsdornen
- 18b
- O-Ring
- 18c
- Federelement
- 19
- Feststelleinrichtung
