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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil für Fluide,
insbesondere Brennstoffe wie Dieselkraftstoffe, mit einem Gehäuse,
einer in dem Gehäuse angeordneten elektrischen Spulenanordnung,
einem Magnetkreis, der einen zumindest teilweise innerhalb der Spulenanordnung
angeordneten ersten Magnetkreisabschnitt, einen außerhalb
der Spulenanordnung angeordneten zweiten Magnetkreisabschnitt und
einen in einer Axialrichtung beweglichen Anker aufweist, der zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, und mit
einem sich durch das Magnetventil hindurch erstreckenden Fluidkanal,
wobei der Anker dazu ausgelegt ist, den Fluidkanal in der ersten
Position zu sperren und in der zweiten Position freizugeben.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetventils.
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Magnetventile
als solche sind allgemein bekannt. In der Regel ist dabei ein axial
beweglicher Anker im Inneren einer Spulenanordnung gelagert und mit
einem Dichtelement verbunden.
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Bei
dem Magnetventil, das aus der
DE 20 2004 010 888 U1 bekannt ist, ist der
Anker hingegen außerhalb der Spulenanordnung angeordnet
und als sogenannter Flachanker ausgebildet. Auf der der Spulenanordnung
gegenüberliegenden Seite weist der Flachanker einen Zapfenabschnitt
auf, der in einer Ventilsitzbuchse geführt ist. Dieses
Magnetventil weist einen relativ komplexen Aufbau auf und ermöglicht
zudem keine axiale Ausrichtung des Fluidkanals durch das Magnetventil
hindurch bzw. durch die Spulenanordnung hindurch.
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Aus
dem Dokument D2 ist ein Magnetventil mit einem zylinderförmigen
Anker gezeigt, der innerhalb der Spulenanordnung geführt
ist und an seinem Ende mit Mitteln zum Betätigen eines
Ventils verbunden ist.
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Auch
bei dieser Ausführung ist jedoch ein Fluidkanal durch die
Spulenanordnung hindurch nicht einrichtbar.
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Ein
Magnetventil mit einem axialen Fluidkanal durch die Spulenanordnung
hindurch ist aus dem Dokument
DE 102 22 218 A1 bekannt. Hier ist der Anker
außerhalb der Spulenanordnung angeordnet und über
einen radialen Schadluftspalt mit einer Polplatte verbunden. Hierbei
kann die axiale Führung des Ankers problematisch sein.
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Ein
Magnetventil der gattungsgemäßen Art eignet sich
insbesondere als Ventil für Zusatzeinrichtungen von Kraftfahrzeugen,
wie z. B. Standheizungen, die durch den Brennstoff des Kraftfahrzeugs
betrieben werden, wie z. B. Dieselkraftstoff. Die Anforderungen
hierbei sind neben einer hohen Funktionssicherheit, dass extrem
kompakte Abmessungen erzielbar sind. Ferner sollte das Magnetventil
unempfindlich sein gegenüber Ablagerungen (Veresterungen),
wie sie sich insbesondere bei kalten Temperaturen und längerem
Stillstand in dem Dieselkraftstoff bilden können. Ferner
sollte das Magnetventil dazu ausgelegt sein, das Fluid in unterschiedlichen
Viskositätszuständen führen zu können,
wie sie Brennstoffe innerhalb der typischen Betriebstemperaturbereiche
von Kraftfahrzeugen besitzen können.
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Vor
diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
Magnetventil für Fluide und ein verbessertes Verfahren
zum Herstellen eines solchen Magnetventils anzugeben, wobei das Magnetventil
kompakt baut und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Magnetventil dadurch gelöst,
dass der Anker im Längsschnitt T-förmig ausgestaltet
ist und einen Zapfenabschnitt aufweist, der innerhalb der Spulenanordnung
axial geführt ist und mit dem ersten Magnetkreisabschnitt
einen ersten axialen Luftspalt definiert, und einen Tellerabschnitt
aufweist, der axial benachbart zu der Spulenanordnung angeordnet
ist und mit dem zweiten Magnetkreisabschnitt einen zweiten axialen
Luftspalt definiert.
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Erfindungsgemäß ist
der Anker mit dem Rest des Magnetkreises folglich im Wesentlichen über
axiale Luftspalte gekoppelt. Hierdurch kann vermieden werden, dass
auf den Anker magnetische Radialkräfte ausgeübt
werden. Ein Verklemmen des Ankers kann somit vermieden werden. Ferner
kann eine relativ einfache Feder zur Vorspannung des Ankers verwendet
werden, da durch die axiale Führung des Zapfenabschnittes
ein Verkippen aufgrund der Feder ebenfalls weitgehend vermieden
werden kann.
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Ferner
kann durch die Ausbildung des Zapfenabschnittes an dem Anker erreicht
werden, dass der erste axiale Luftspalt (der als Arbeitsluftspalt
ausgebildet ist) relativ zentral innerhalb der Spulenanordnung angeordnet
ist, dort, wo die magnetische Flussdichte am höchsten ist.
Demzufolge kann mit relativ geringen elektrischen Strömen
eine hohe Aktuatorkraft zur Betätigung des Ankers erzielt
werden.
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Die
obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum
Herstellen eines Magnetventils, insbesondere eines erfindungsgemäßen
Magnetventils, mit den Schritten:
- – Aufbringen
einer Vergussmasse auf einen Außenumfangsabschnitt eines
Rohrabschnittes eines ersten Magnetkreisabschnittes;
- – Aufschieben einer Spulenanordnung auf den Rohrabschnitt,
wobei die Vergussmasse in einer Ausnehmung der Spulenanordnung aufgenommen
wird; Aushärten der Vergussmasse;
- – Aufschieben eines hohlzylindrischen zweiten Magnetkreisabschnittes
auf den Außenumfang dessen Anordnung;
- – Aufbringen einer Vergussmasse zwischen dem Innenumfang
des hohlzylindrischen zweiten Magnetkreisabschnittes und einem axialen
Stirnseitenabschnitt der Spulenanordnung; und
- – Aushärten der Vergussmasse.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann
die Spulenanordnung gegenüber dem Fluidkanal durch eine
Vergussmasse abgedichtet werden. Die Vergussmasse kann eine sehr
hohe Dichtwirkung bieten (insbesondere mindestens 6 Bar, vorzugsweise > 10 Bar). Demzufolge
kann eine höhere Dichtwirkung als beispielsweise mit O-Ringen erzielt
werden. Es versteht sich dabei, dass die Vergussmasse auch nach
dem Aushärten eine gewisse Restelastizität aufweisen
sollte, um die Dichtwir kung auch innerhalb der typischen Betriebstemperaturbereiche
von Kraftfahrzeugen aufrecht erhalten zu können.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Magnetventil ist es von
besonderem Vorzug, wenn der erste Magnetkreisabschnitt ein Polrohr
aufweist, das im Längsschnitt T-förmig ausgebildet
ist und einen Rohrabschnitt aufweist, der innerhalb der Spulenanordnung angeordnet
ist, und einen Scheibenabschnitt aufweist, der axial benachbart
zu der Spulenanordnung angeordnet ist.
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Mittels
eines solchen Polrohres kann zum einen der Magnetkreis mit wenigen
Bauteilen realisiert werden. Zum anderen kann Fluid durch das Polrohr hindurchgeführt
werden, so dass ein axialer Fluidkanal durch das Magnetventil hindurch
einrichtbar ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Magnetkreisabschnitt
ein Zylinderrohr auf.
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Durch
ein solches Zylinderrohr kann der Magnetkreis mittels eines einfachen
Bauelementes vervollständigt werden.
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Es
versteht sich, dass der erste und der zweite Magnetkreisabschnitt
vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind.
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Bevorzugt
ist der Scheibenabschnitt des Polrohrs radial innerhalb des Zylinderrohrs
angeordnet.
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Auf
diese Weise ergibt sich ein glatter Außenumfang des Magnetventils,
der beispielsweise auf einfache Weise mit einem Gehäuse überzogen werden
kann. Ferner kann der Scheibenabschnitt auf diese Weise leicht mit
dem Zylinderrohr verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen
(insbesondere Laserschweißen).
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Luftspalt
zwischen einer radial ausgerichteten Fläche des Tellerabschnittes
des Ankers und einer Stirnseite des Zylinderrohrs eingerichtet.
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Bei
dieser Ausführungsform wird der zweite axiale Luftspalt
konstruktiv einfach realisiert. Der gesamte Magnetkreis kann im
Wesentlichen aus dem ersten Magnetkreisabschnitt, dem zweiten Magnetkreisabschnitt
und dem Anker bestehen.
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Insgesamt
ist es ferner vorteilhaft, wenn der erste Magnetkreisabschnitt gegenüber
der Spulenanordnung durch einen ersten elastischen Vergussmassenabschnitt
abgedichtet ist.
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Hierdurch
kann eine hohe Dichtwirkung zwischen der Spulenanordnung und dem
Fluidkanal eingerichtet werden.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn der erste elastische Vergussmassenabschnitt
in einer Ausnehmung eines Spulenträgers der Spulenanordnung
aufgenommen ist.
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Durch
das Bereitstellen einer solchen Ausnehmung kann der elastische Vergussmassenabschnitt
aus einer hinreichenden Menge bzw. Masse bestehen, um auch im ausgehärteten
Zustand eine Restelastizität zu bieten, die für
eine Abdichtung über größere Betriebstemperaturbereiche
sinnvoll ist.
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Die
Ausnehmung des Spulenträgers kann beispielsweise an einer
radialen Innenseite des Spulenträgers ausgebildet sein,
vorzugsweise an einem axialen Ende hiervon.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Magnetkreisabschnitt
gegenüber der Spulenanordnung durch einen zweiten elastischen
Vergussmassenabschnitt abgedichtet.
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Auf
diese Weise kann auch eine zweite Abdichtung zwischen dem Fluidkanal
und der Spulenanordnung durch eine Vergussmasse mit hoher Dichtwirkung
realisiert werden.
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Dabei
ist es von besonderem Vorteil, wenn der zweite elastische Vergussmassenabschnitt
zwischen dem Innenumfang des zweiten Magnetkreisabschnittes und
einem axialen Stirnseitenabschnitt der Spulenanordnung aufgenommen
ist, insbesondere zwischen dem Innenumfang und einem axial vorstehenden
Ringsteg des Spulenträgers. Bei Bereitstellung eines solchen
Ringsteges kann sich die Vergussmasse bei elastischer Ausdehnung
an dem Ringsteg in radialer Richtung abstützen.
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Insgesamt
ist es ferner vorteilhaft, wenn der Anker auf der der Spulenanordnung
abgewandten Stirnseite eine Axialausnehmung aufweist, innerhalb der
ein Dichtungskörper zum Sperren des Fluidkanals aufgenommen
ist.
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Hierdurch
kann die axiale Stirnseite des Ankers mit dem „eingelassenen
Dichtungskörper” im Wesentlichen bündig
ausgebildet werden. Insgesamt kann so eine kompakte Bauform realisiert
werden.
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Ferner
ist es insgesamt bevorzugt, wenn der Zapfenabschnitt des Ankers
eine Axialbohrung und eine hiermit verbundene Radialbohrung aufweist,
die axial außerhalb der Spulenanordnung angeordnet ist.
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Auf
diese Weise kann der Fluidkanal zumindest teilweise durch den Zapfenabschnitt
hindurch eingerichtet werden. Hierbei kann die axiale Führung des
Zapfenabschnittes innerhalb der Spulenanordnung mit relativ hoher
Genauigkeit (d. h. geringem Spiel) erfolgen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zapfenabschnitt
des Ankers mit radialem Spiel innerhalb der Spulenanordnung axial geführt,
um Fluid an dem Zapfenabschnitt vorbeizuführen.
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Hierbei
kann der Anker konstruktiv einfacher ausgebildet werden, da der
Fluidkanal radial außen an dem Zapfenabschnitt vorbei eingerichtet
wird.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Spulenanordnung einen Spulenträger
aus einem nicht magnetischen Material aufweist, an dem der Zapfenabschnitt
axial geführt ist.
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Der
Spulenträger kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt
sein. Weitere Bauelemente zur axialen Führung des Ankers
sind in dieser Ausführungsform nicht erforderlich.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Magnetventils;
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2 eine
Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Magnetventils;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Polrohrs für die Magnetventile
der 1 und 2;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines Zylinderrohrs für die
Magnetventile der 1 und 2;
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5 eine
seitliche Darstellung des in 3 gezeigten
Polrohrs, wobei ein Abschnitt gezeigt ist, auf den eine elastische
Vergussmasse aufzubringen ist;
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6 eine
Längsschnittansicht des Polrohrs, das in die Spulenanordnung
axial eingeschoben ist, wobei die elastische Vergussmasse sich in
einer radialen Ausnehmung am Innenumfang des Spulenträgers
gesammelt hat und dort nach dem Aushärten einen ersten
elastischen Vergussmassenabschnitt bilden kann; und
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7 eine
weitere Längsschnittansicht, die zeigt, wie ein Zylinderrohr
auf die Spulenanordnung 30 aufgeschoben werden kann und
wie zwischen einer axialen Stirnseite des Spulenträgers
und einem Innenumfang des Zylinderrohrs ein zweiter elastischer
Vergussmassenabschnitt ausgebildet werden kann.
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In 1 ist
ein Magnetventil gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung generell mit 10 bezeichnet.
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Das
Magnetventil 10 dient zum Einrichten oder Sperren eines
Fluidkanals 12, der in einer axialen Richtung durch das
Magnetventil 10 hindurch verläuft und an einem
axialen Ende einen Fluideingang 14 und an einem anderen
axialen Ende einen Fluidausgang 16 beinhaltet.
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Das
Magnetventil 10 weist ein Gehäuse 20 auf,
das beispielsweise aus einem nicht magnetischen Werkstoff hergestellt
sein kann, wie Kunststoff oder Edelstahl. Das Gehäuse 20 beinhaltet
einen Zylinderabschnitt 22, innerhalb dessen die Funktionsteile
des Magnetventils 10 angeordnet sind. Ferner beinhaltet
das Gehäuse 20 einen Stutzen 24, an den beispielsweise
ein Schlauchabschnitt für die Zufuhr von Brennstoff, wie
Dieselkraftstoff, angeschlossen werden kann. Der Stutzen 24 weist
einen kleineren Durchmesser auf als der Zylinderabschnitt 22 und
ist mit diesem über einen nicht näher bezeichneten
radial ausgerichteten Gehäuseabschnitt verbunden.
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Im
Bereich des Übergangs zwischen dem Zylinderabschnitt 22 und
dem Stutzen 24 weist das Gehäuse 20 eine
Bohrung 26 auf, die einen Teil des Fluidkanals 12 bildet.
Auf der dem Inneren des Zylinderabschnittes 22 zugewandten
Seite ist an der Bohrung 26 ein Ventilsitz 28 ausgebildet.
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Im
Inneren des Zylinderabschnitts 22 ist eine elektrische
Spulenanordnung 30 angeordnet. Die Spulenanordnung 30 weist
eine Spule 32 auf, die auf einen Spulenträger 34 (beispielsweise
aus Kunststoff) gewickelt ist.
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Ferner
ist um die Spulenanordnung 30 herum ein Magnetkreis 36 eingerichtet.
Der Magnetkreis 36 beinhaltet einen ersten Magnetkreisabschnitt 38 in
Form eines Polrohrs. Das Polrohr 38 weist einen Rohrabschnitt 40 auf,
der in die Spulenanordnung 30 eingeführt ist.
Ferner weist das Polrohr 38 einen Scheibenabschnitt 42 auf,
der sich von dem Rohrabschnitt 40 in radialer Richtung
erstreckt und benachbart zu der Spulenanordnung 30 angeordnet
ist, und zwar auf der Seite des Fluidausgangs 16.
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Der
Magnetkreis 36 weist ferner einen zweiten Magnetkreisabschnitt 44 in
Form eines Zylinderrohrs auf. Das Zylinderrohr 44 ist auf
die Spulenanordnung 30 aufgeschoben. Im Bereich des Fluidausgangs 16 übergreift
das Zylinderrohr 44 den Scheibenabschnitt 42 und
ist mit diesem verbunden, beispielsweise durch eine Presspassung,
vorzugsweise jedoch durch einen Fügevorgang (insbesondere durch
Schweißen oder Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen).
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Auf
der der Spulenanordnung 30 abgewandten Seite des Scheibenabschnittes 42 weist
das Polrohr 38 einen hohlen Anschlussabschnitt 48 auf,
der den Fluidausgang 16 bildet.
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Der
Rohrabschnitt 40 erstreckt sich in axialer Richtung etwa
bis zur axialen Mitte der Spulenanordnung 30 und weist
an der Stirnseite eine Konusvertiefung 50 auf.
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Der
Magnetkreis 36 beinhaltet ferner eine Anker 52.
Der Anker 52 weist einen Zapfenabschnitt 54 auf,
der zumindest teilweise axial innerhalb der Spulenanordnung 30 geführt
ist. An seiner dem Polrohr 38 zugewandten Stirnseite weist
der Zapfenabschnitt 54 eine Konusfläche 56 auf,
die gemeinsam mit der Konusvertiefung 50 einen ersten axialen Luftspalt 58 bildet.
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Der
Zapfenabschnitt 54 ist innerhalb des Spulenträgers 34 mit
einem Radialspiel 60 axial geführt. Das Radialspiel 60 kann
so bemessen sein, dass ein Fluid zwischen dem Innenumfang des Spulenträgers 34 und
dem Außenumfang des Zapfenabschnittes 54 vorbeiströmen
kann, und zwar in das Polrohr 38 hinein. Dabei können
an dem Polrohr 38 im Bereich der Konusvertiefung 50 ein
oder mehrere radiale Aussparungen vorgesehen sein, um diese Fluidströmung
zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
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Der
Anker 52 weist ferner einen Tellerabschnitt 62 auf,
der axial benachbart zu der Spulenanordnung 30 angeordnet
ist, und zwar auf der dem Scheibenabschnitt 42 gegenüberliegenden
Seite. Der Tellerabschnitt 62 weist auf der der Spulenanordnung 30 gegenüberliegenden
axialen Stirnseite eine zentrale Axialausnehmung 64 auf,
in der ein Dichtkörper 66 aufgenommen ist, derart,
dass dessen Außenfläche etwa bündig mit
der Stirnseite des Tellerabschnitts 62 ausgerichtet ist.
Der Dichtkörper 66 liegt in der in 1 gezeigten
Position des Ankers 52 an dem Ventilsitz 28 an
und sperrt folglich den Fluidkanal 12.
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Um
diese erste Position (bei der es sich um eine Grundposition handelt)
dauerhaft einzurichten, ist zwischen dem Tellerabschnitt 62 und
einer axialen Stirnseite des Spulenträgers 34 eine
Feder 68 vorgesehen. Die Feder 68 kann auf beliebige
Art und Weise ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise eine Schraubendruckfeder.
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An
der dem Tellerabschnitt 62 gegenüberliegenden
Stirnseite der Spulenanordnung 30 (genauer des Spulenträgers 34)
sind ein innerer Ringsteg 72 und ein äußerer
Ringsteg 70 ausgebildet. Die Feder 68 ist in radialer
Richtung zwischen diesen Ringstegen 70, 72 aufgenommen
und radial darin geführt. Die Ringstege 70, 72 können segmentiert
ausgebildet sein, also aus einer Mehrzahl von in axialer Richtung
vorstehenden einzelnen Vorsprüngen bestehen. Hierdurch
kann die Fluidströmung an den Ringstegen 70, 72 vorbei
vereinfacht werden.
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Der
Tellerabschnitt 62 erstreckt sich in radialer Richtung
bis hin zu dem Zylinderrohr 44, derart, dass zwischen einer
Stirnseite des Zylinderrohrs 44 und der gegenüberliegenden
radial ausgerichteten Fläche des Tellerabschnittes 62 ein
zweiter axialer Luftspalt 74 eingerichtet ist.
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In
dem Tellerabschnitt 62 ist ferner eine wenigstens eine
axiale Durchgangsbohrung 76 vorgesehen, um Fluid hindurchführen
zu können.
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An
einem dem Scheibenabschnitt 42 benachbarten Abschnitt des
radialen Innenumfangs des Spulenträgers 34 ist
eine radiale Ausnehmung 82 ausgebildet, in der ein erster
elastischer Vergussmassenabschnitt 80 aufgenommen ist.
Ferner ist zwischen dem Innenumfang des Zylinderrohrs 44 und
dem Außenumfang des äußeren Ringstegs 70 ein
zweiter elastischer Vergussmassenabschnitt vorgesehen.
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Der
Zylinderabschnitt 22 umgreift das Zylinderrohr 44.
Zwischen dem Zylinderrohr 44 und dem Zylinderabschnitt 22 kann
ein dritter elastischer Vergussmassenabschnitt 86 vorgesehen
sein.
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Durch
die elastischen Vergussmassenabschnitte 80, 84 wird
die Spulenanordnung 30 gegenüber dem Fluidkanal 12 abgedichtet,
der durch die Spulenanordnung 30 hindurch eingerichtet
werden kann.
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Der
dritte elastische Vergussmassenabschnitt 86 dient zur Abdichtung
des Fluidkanals 12 nach außen, wobei alternativ
oder zusätzlich hierzu an dem dem Fluidausgang 16 benachbarten
Ende des Magnetventils ein weiterer Gehäuseabschnitt ausgebildet
sein kann, der beispielsweise an die in 1 gezeigte
Anordnung angespritzt wird (z. B. aus einer Macromelt-Masse).
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Die
Funktionsweise des Magnetventils 10 ist wie folgt. In der
in 1 dargestellten ersten Grundposition ist der Fluidkanal 12 abgedichtet.
Hierbei ist die Spule 32 nicht bestromt. Der Anker 52 wird
mittels der Feder 68 in axialer Richtung zum Fluideingang 14 hin
gedrückt, so dass der Dichtungskörper 66 an
dem Ventilsitz 68 anliegt. Da die Abdichtung gegen die Flussrichtung
erfolgt, kann ein Fluidsystem, innerhalb dessen das Magnetventil 10 verwendet
wird, auf der Fluideingangsseite auf einfache Weise abgepumpt werden,
sofern dies für notwendig erachtet wird.
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Um
den Fluidkanal 12 zu öffnen, wird die elektrische
Spule 32 bestromt. Hierdurch bildet sich in dem Magnetkreis 36 ein
magnetischer Fluss aus. Hierdurch wird der Anker 52 in
axialer Richtung in die Spulenanordnung 30 hineingezogen,
um den Luftspalt 58 (und ggf. den Luftspalt 74)
zu überbrücken. Hierbei löst sich der
Dichtungskörper 66 von dem Ventilsitz 28.
Das am Fluideingang 14 unter Druck anstehende Fluid wird
durch den Stutzen 24, die Bohrung 26, die Durchlassbohrung 76 und
an dem Zapfenabschnitt 54 vorbei in das Polrohr 38 hinein
zum Fluidausgang 16 geführt. Sofern die Fluidzufuhr
wieder unterbrochen werden soll, wird die Bestromung der elektrischen
Spule 32 aufgehoben, so dass die Feder 68 den
Anker 52 wieder in die den Fluidkanal 12 sperrende
Grundposition zurückbewegt.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Magnetventils 10 gezeigt. Dieses entspricht hinsichtlich
Aufbau und Funktionsweise generell dem Magnetventil 10 der 1.
Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im
Folgenden werden lediglich die Unterschiede erläutert.
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Der
Zapfenabschnitt 54 des Ankers 52 weist in dieser
Ausführungsform ein geringeres Radialspiel 60 auf.
In dem Zapfenabschnitt 54 ist zur Fluidführung
eine Axialbohrung 90 vorgesehen, die in einem Bereich außerhalb
der Spulenanordnung 30 in eine oder mehrere Radialbohrungen 92 übergeht.
Demzufolge wird der Fluidfluss nicht außen an dem Zapfenabschnitt 54 vorbei
sondern durch die Bohrungen 90, 92 hindurch eingerichtet.
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In 2 ist
ferner gezeigt, dass an dem Spulenträger 34 ein
Kontaktansatz 94 vorgesehen sein kann (der auch bei der
Ausführungsform der 1 vorhanden
sein kann), über den die elektrische Kontaktierung der
Spule 32 erfolgt. Ferner ist in 2 ein Gehäuseabschnitt 96 gezeigt,
der auf das dem Fluidausgang 16 benachbarte Ende der Spulenanordnung 30 angespritzt
ist (z. B. aus einem Macromelt-Material). Der Gehäuseabschnitt 96 übergreift
dabei den Kontaktansatz 94 und den Scheibenabschnitt 42. Ferner übergreift
der Gehäuseabschnitt 96 ein freies Ende des Zylinderabschnittes 22.
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In 3 ist
ein Polrohr 38 gezeigt, wie es für die Magnetventile 10 der 1 und 2 verwendbar
ist. Dabei ist in 3 gezeigt, dass das Polrohr 38 im
Bereich der Konusvertiefung 50 eine oder mehrere Aussparungen 101 aufweisen
kann, die das Strömen von Fluid in das Polrohr 38 bei
geschlossenem Luftspalt 50 ermöglichen bzw. erleichtern.
Die Ausführungsform ohne solche Aussparungen 101 ist insbesondere
mit der Ausführungsform des Magnetventils der 2 verwendbar.
Bei der Ausführungsform der 1 sind diese
Aussparungen 101 vorzugsweise vorgesehen. Das Polrohr 38 weist
ferner im Bereich des Scheibenabschnittes 42 eine radiale Ausnehmung 100 auf,
die zur Aufnahme des Kontaktansatzes 94 ausgelegt ist.
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In
entsprechender Weise ist in 4 ein Zylinderrohr 44 gezeigt,
das für das Magnetventil der 1 oder 2 verwendbar
ist. Auch das Zylinderrohr 44 weist eine Ausnehmung 102 auf,
die in zusammengebautem Zustand zur Aufnahme des Kontaktansatzes 94 ausgelegt
ist.
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In
den 5 bis 7 wird ein bevorzugtes Herstellungsverfahren
für das Magnetventil 10 der 1 oder 2 dargestellt.
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In 5 ist
das Polrohr 38 gezeigt. Auf einen dem freien Ende benachbarten
Umfangsabschnitt des Rohrabschnittes 40 wird eine elastische
Vergussmasse aufgetragen (Auftragsbereich 104).
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Anschließend
wird der Rohrabschnitt 40 in den Spulenträger 34 eingeschoben.
Dabei wird die elastische Vergussmasse an dem Rohrabschnitt 14 entlang
geschoben und füllt die Ausnehmung 82, so dass
sich darin ein erster elastischer Vergussmassenabschnitt 80 bilden
kann. Anschließend wird dieser ausgehärtet, wobei
der elastische Vergussmassenabschnitt 80 eine Restelastizität
zu Abdichtungszwecken über große Temperaturbereiche
besitzt.
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In 6 ist
ferner zu erkennen, dass sich von dem Kontaktansatz 94 elektrische
Anschlüsse erstrecken, die in 6 nicht
näher bezeichnet sind.
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In
einem anschließenden Schritt (7) wird das
Zylinderrohr 44 auf den Außenumfang der Spulenanordnung 30 aufgeschoben,
und zwar so, dass das eine axiale Ende den Scheibenabschnitt 42 axial übergreift.
An dem anderen axialen Ende steht das Zylinderrohr 44 gegenüber
dem axial längeren der Ringstege 70, 72 in
axialer Richtung vor, damit der Anker 52 an der Stirnseite
des Zylinderrohrs 44 zur Anlage kommen kann (bei Überbrückung
des zweiten axialen Luftspaltes 74).
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Anschließend
wird in einen Bereich zwischen dem Innenumfang des Zylinderrohrs 44 und dem
Außenumfang des äußeren Ringstegs 70 eine Vergussmasse
aufgebracht, die anschließend ausgehärtet wird
(mit Restelastizität, wie oben beschrieben).
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Demzufolge
wird eine Abdichtung der Spulenanordnung 30 gegenüber
dem Fluidkanal 12 eingerichtet.
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In
einem anschließenden Schritt wird die Feder 68 zwischen
die Ringstege 70, 72 eingelegt und der Anker 52 in
die Spulenanordnung 30 eingeführt. Anschließend
wird das Gehäuse 20 auf die so gebildete Anordnung
aufgeschoben, und zwar bis zu einem Maß, das den ersten
axialen Luftspalt 58 definiert (der vorzugsweise gleich
groß ist wie der zweite axiale Luftspalt 74).
Alternativ ist es auch möglich, das Gehäuse so
weit aufzuschieben, dass der Anker 52 mitgenommen wird,
bis zumindest der erste axiale Luftspalt 58 geschlossen
ist. Gegebenenfalls kann so auch der zweite Luftspalt 74 eingestellt
werden, wobei das Zylinderrohr 44 mitgenommen wird und
dann fixiert wird (z. B. am Polrohr 38). Anschließend
kann das Gehäuse 20 um das Sollmaß des
ersten axialen Luftspaltes 58 zurückgeschoben
werden. Hierbei kann erreicht werden, dass die axialen Luftspalte 58, 74 unabhängig
von Toleranzen der Abmessungen des Ankers 52 und des Gehäuses 20 exakt
eingestellt werden.
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Das
Magnetventil 10 kann vollständig abgedichtet werden,
ohne dass O-Ringe verwendet werden. Insgesamt kann so eine Dichtheit
auch bei sehr hohen Drücken des Fluides (> 10 Bar) erzielt werden.
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Das
Magnetventil kann mit sehr wenigen Bauteilen realisiert werden.
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Der
Dichtungskörper 66 kann in die Axialausnehmung 68 eingespritzt
bzw. aufvulkanisiert werden.
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Obgleich
die Vorspannkraft der Feder 68 in Umfangsrichtung ungleichmäßig
sein kann, wird ein Verkippen des Ankers 52 aufgrund der
axialen Führung innerhalb des Spulenträgers 34 vermieden.
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Da
der Anker nur über axiale Luftspalte mit dem restlichen
Magnetkreis 36 verbunden ist, können keine magnetischen
Radialkräfte auf den Anker 52 wirken, die zu einem
Verklemmen des Ankers 52 führen könnten.
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Bei
dem Schritt der Füllung der Ausnehmung 82 mit
der Vergussmasse kann eine überschüssige Vergussmasse
radial zwischen dem Spulenträger 34 und dem Scheibenabschnitt 42 herausgedrückt
werden. Diese überschüssige Vergussmasse kann
bei Montage des Zylinderrohrs 44 abgeschert werden.
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Eine
Einstellung der zwei axialen Luftspalte 58, 74 kann
ggf. über geeignete Anschläge an dem Zylinderrohr 44 erfolgen.
Alternativ ist es auch möglich, die Luftspalte so einzustellen,
dass der Anker bei der Montage das Zylinderrohr 44 in axialer
Richtung mitnimmt, bis der erste Luftspalt 58 überbrückt
ist. Das Bilden der Verbindung zwischen dem Polrohr 38 und
dem Zylinderrohr 44 kann dann anschließend erfolgen,
wenn diese Relativjustage erfolgt ist. Der Hub des Ankers 52 kann
anschließend durch die Montage des Gehäuses 20 eingestellt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 202004010888
U1 [0002, 0005]
- - DE 10222218 A1 [0008]