DE102008022851A1

DE102008022851A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102008022851A1
Application number: DE102008022851A
Authority: DE
Inventors: Janusz Zurke; Rolf Dohmann
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-12-03
Also published as: EP2274752A1; WO2009135701A1

Abstract

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt, wobei die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils verlaufender Lagerabschnitt der Flussleiteinrichtung vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht mit dem Anker zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt.
Für Elektromagnetventile sind viele unterschiedliche Anwendungsbereiche in Verbrennungskraftmaschinen bekannt. So werden Elektromagnetventile sowohl in pneumatischen als auch in hydraulischen Kreisen in Fahrzeugen eingesetzt, wie z. B. in Bremsanlagen, Betriebssystemen oder auch Einspritzanlagen. Des Weiteren können sie zur Regelung des Druckes bei pneumatischen Stellern verwendet werden oder beispielsweise als Schubumlaufventile von Turboladern. Je nach Einsatzbereich sind diese Elektromagnetventile entweder als Auf-/Zu-Ventile oder aber als Regelventile ausgeführt. Insbesondere bei einem Einsatz als Regel- oder Steuerventil ist es wichtig, einen koaxialen Versatz des Ankers im Magnetkreis zu verhindern, da hierdurch Radialkräfte erzeugt werden, die die gewünschten axialen Kräfte negativ beeinflussen.
Ein derartiges Elektromagnetventil wird beispielsweise in der DE 41 10 003 C1 und in der DE 42 05 565 C2 offenbart. Der beschriebene elektropneumatische Druckwandler weist einen in eine Gewindebuchse eingeschraubten Kern auf, wobei dabei die Gewindebuchse auch einteilig mit der Flussleiteinrichtung ausgeführt werden kann. Mit der Möglichkeit der definierten Einstellung des Eisenkerns ist es möglich, alle Auswirkungen mechanischer und elektromagnetischer Toleranzen auszuschalten. Dabei kann eine zusätzliche Feinabstimmung dadurch erfolgen, dass in dem Kern ein weiterer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Ankers hineinreichen kann. Der Anker ist in einem oder mehreren Lagern gelagert, die wiederum in einer Stahlbuchse angeordnet sind, wobei die Stahlbuchse im Spulenträger vorgesehen ist. Dabei führt insbesondere die Anbringung der Stahlbuchse zu montagetechnischen Problemen.
Aus der DE 101 46 497 A1 ist eine weitere Ausführung eines elektromagnetischen Steuerventils bekannt. Hierbei wird ein hohlzylindrischer Anker direkt in einem entsprechend ausgeführten Spulenträger gelagert, der somit als Gleitlager für den Anker dient und aus einem spritzgegossenen Kunststoff besteht. Der Kern ist dabei mittels eines Anschlussnippels im Gehäuse befestigt und reicht in den Bereich des Spulenträgers, um gleichzeitig als weiterer Ventilsitz für ein mit dem Anker verbundenen Ventilverschlussglied zu dienen. Auch bei einer derartigen Anordnung ist der montagetechnische Aufwand sehr hoch.
Alle vorgestellten Ausführungsformen von Elektromagnetventilen zeichnen sich durch einen hohen Fertigungsaufwand aus.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Elektromagnetventil bereit zu stellen, das mit möglichst geringen Bauteilen und einem geringen Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektromagnetventil gelöst, wobei die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils verlaufender Lagerabschnitt der Flussleiteinrichtung vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht mit dem Anker zusammenwirkt. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass das Elektromagnetventil durch die Einsparung von Bauteilen zur Lagerung des Ankers besonders günstig herzustellen ist. Gleichzeitig wird ein optimaler magnetischer Übergang zwischen der Flussleiteinrichtung und dem Anker geschaffen, wodurch eine Erhöhung der Magnetkraft ohne Änderung der Spulendaten erreichbar ist.
Dabei kann der Anker eine Gleitschicht, vorzugsweise eine Gleitfolie oder einen Gleitlack aufweisen. Eine besonders günstige Herstellung ist dadurch möglich, dass die Flussleiteinrichtung aus Tiefziehteilen besteht, beispielsweise einem Rückschlussblech und einem Joch. Auch ist es möglich, dass die Flussleiteinrichtung als Gussteil aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist. Dabei ist es, um Koaxialfehler zu vermeiden, vorteilhaft, wenn die Flussleiteinrichtung zusätzlich zum Lagerabschnitt (13) einen unteren Gewindeabschnitt aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass im zum Kern gerichteten Teil des Spulenträgers ein Gewinde vorgesehen ist, wobei der Kern im unteren Abschnitt der Flussleiteinrichtung lediglich geführt ist. Auch ist es denkbar, dass die zum Anker gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Der in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Kreis 2 eines Elektromagnetventils 1, welches hier als elektropneumatischer Wandler ausgeführt ist, besteht aus einem Spulenträger 3, auf den eine Spule 4 gewickelt ist sowie einem im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten Kern 5, welcher in magnetischer Verbindung zu einem ebenfalls im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten beweglichen Anker 6 steht. Der elektromagnetische Kreis 2 wird durch eine Flussleiteinrichtung 7 geschlossen.
Die Flussleiteinrichtung 7 ist im vorliegenden Fall als Gussteil ausgeführt, das den Spulenträger 3 mit der darauf gewickelten Spule 4 zumindest teilweise umgibt. Dabei ist als Werkstoff ein magnetisch leitfähiges Metall oder aber auch ein magnetisch leitfähiger Kunststoff denkbar. Der Anker 6 weist im vorliegenden Beispiel eine Gleitschicht 8 auf, so dass dieser verschiebbar angeordnet in der Flussleiteinrichtung 7 gelagert ist.
Der Kern 5 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem inneren Kernstück 9 sowie einem das innere Kernstück 9 radial umgebenden und koaxial dazu liegenden äußeren Kernstück 10. Das äußere Kernstück 10 weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde des inneren Kernstücks 9 zusammenwirkt, wobei das innere Kernstück 10 in eine entsprechende kreisförmige Ausnehmung 11 des Ankers 6 reicht. Auch das äußere Kernstück 10 weist am zum Anker 6 gelegenen Ende eine kreisförmige Ausnehmung 12 auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 6, so dass dieser beim Betätigen des Elektromagneten in die Ausnehmung 12 eintauchen kann. Diese Ausnehmungen dienen der Bündelung der elektromagnetischen Feldlinien.
Die Flussleiteinrichtung 7 weist nun einen oberen, zum Kern 5 gerichteten Lagerabschnitt 13 auf, in dem der Anker 6 beweglich gelagert ist. Desweiteren ist das äußere Kernstück 10 im unteren Bereich der Flussleiteinrichtung 7 zentriert und über einen im Spulenträger 3 vorgesehenen Gewindeabschnitt 14 und ggf. über ein nicht dargestelltes Sicherheitsorgan einstellbar aber im Betrieb fest angeordnet. Entsprechend verlaufen die elektromagnetischen Feldlinien, welche durch Bestromen der Spule 4 entstehen, durch den Anker 6 und den Kern 5 entlang der Flussleiteinrichtung 7.
Im nicht bestromten Zustand besteht zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 ein Spalt 15, in dem bei Bestromen der Spule 4 ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches eine Axialbewegung des Ankers 6 zur Folge hat. Entsprechend wird das zum Kern 5 entgegengesetzte axiale Ende des Ankers 6 mit einer Ventilfläche 16 bei Bestromen der Spule 4 von einem Ventilsitz 17 abgehoben. Die weiteren Funktionen des elektropneumatischen Wandlers sind für die vorliegende Erfindung unerheblich. Entsprechend sei auf den zitierten Stand der Technik verwiesen. Wesentlich ist hier die Möglichkeit, durch Bewegung des Ankers 6 ein mit diesem gekoppeltes Verschlussglied zu bewegen, wodurch eine fluidische Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Einlasskanal und Auslasskanal hergestellt werden kann.
Die Zweiteiligkeit des Kerns 5 dient zur Feinjustierung des Luftspaltes zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 und somit zur Verstellung der magnetischen Kenngröße, wodurch sich die Kraftwirkung auf den Anker 5 einstellen lässt. Die Grob-Einstellung erfolgt durch das äußere Kernstücks 10.
Eine besonders günstige, hier jedoch nicht dargestellte Ausführungsform wird bereitgestellt, wenn die Flussleiteinrichtung aus einem Joch und einem Rückschlussblech aufgebaut ist, wobei die Teile als Tiefziehteile ausgeführt sind.
Das Sicherheitsorgan kann ein eingeschlagener Stift, eine Löt- oder Schweißstelle oder ähnliches sein. Auch können weitere Lagerungsmöglichkeiten für den Anker, wie zum Beispiel eine im Spulenträger angeordnete Gleitlagerbuchse vorgesehen sein.
Darüberhinaus ist es denkbar, dass die zum Anker gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist, damit zum einen ein optimaler magnetischer Übergang und zum anderen optimale Lagereigenschaften gewährleistet sind.
Auch ist es denkbar, dass der untere Teil der Flussleiteinrichtung einen Gewindeabschnitt aufweist, in dem das äußere Kernstück fixiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4110003 C1 [0003]
- DE 4205565 C2 [0003]
- DE 10146497 A1 [0004]

Claims

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern und einer Flussleiteinrichtung besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel darin bestehen, dass ein in Achsrichtung des Elektromagnetventils (1) verlaufender Lagerabschnitt (13) der Flussleiteinrichtung (7) vorgesehen ist, der über eine Gleitschicht (8) mit dem Anker (6) zusammenwirkt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) eine Gleitschicht (8), vorzugsweise eine Gleitfolie oder einen Gleitlack aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) aus Tiefziehteilen besteht.
Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) als Gussteil aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff ausgeführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussleiteinrichtung (7) zusätzlich zum Lagerabschnitt (13) einen unteren Gewindeabschnitt (14) aufweist.
Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass im zum Kern (5) gerichteten Teil des Spulenträgers (3) ein Gewindeabschnitt (14) vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach ei8nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Anker (6) gerichtete Oberfläche des Lagerabschnitts (13) teilweise eine Kunststoffbeschichtung aufweist.