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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem mehrteiligen Ventilkörper zum Steuern eines Fluids.
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Stromlos geschlossene Magnetventile zum Steuern eines Fluids sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen, insbesondere z. B. als Auslassventile für ABS-/TCS-/ESP-Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen, bekannt. Diese Magnetventile weisen ein mit dem Anker verbundenes Ventilglied sowie einen Polkern auf. Zwischen dem Polkern und dem Anker ist ein Rückstellelement vorgesehen. Das Ventilglied gibt eine Durchgangsöffnung an einem Ventilsitz frei bzw. verschließt diese wieder. Ein derartiges Magnetventil ist z. B. aus der
DE 10 2007 031 981 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es einen mehrteiligen Ventilkörper aufweist. Der erfindungsgemäße Ventilkörper vermeidet insbesondere die im Stand der Technik notwendige, aufwendige spanende und kostenintensive Bearbeitung des Ventilkörpers. Da derartige Magnetventile Massenbauteile sind, ergeben sich hierdurch große fertigungstechnische Vorteile und Kosteneinsparungen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Ventilkörper mindestens zweiteilig mit einem Innenelement und einem das Innenelement zumindest teilweise umschließenden Außenelement gebildet ist. Das Innenelement weist eine Durchgangsöffnung auf, an welcher ein Ventilsitz angeordnet ist. Ein Ventilglied gibt die Durchgangsöffnung am Ventilsitz frei bzw. verschließt diese wieder. Das Außenelement des mehrteiligen Ventilkörpers umfasst einen Grundbereich und einen Seitenbereich, wobei im Grundbereich ein Durchlass für das Ventilglied ausgebildet ist. Weiterhin ist die Durchgangsöffnung im Innenelement derart ausgerichtet, dass die Durchgangsöffnung auf eine Innenseite des Außenelements gerichtet ist und bei geöffnetem Magnetventil an der Innenseite des Außenelements eine Fluidumlenkung, vorzugsweise um 180°, erfolgt. Somit kann erfindungsgemäß ein einfach herstellbarer Ventilkörper bereitgestellt werden, wobei auf aufwendige, spanende Fertigungsverfahren verzichtet werden kann. Der erfindungsgemäße Ventilkörper kann durch die mehrteilige Ausführung Einzelteile mit jeweils einfacher geometrischer Form aufweisen und so die Herstellungskosten reduzieren.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist zwischen den Einzelbauteilen des Ventilkörpers jeweils eine Pressverbindung vorgesehen. Insbesondere zwischen dem Innenelement und dem Außenelement ist vorzugsweise eine leicht herstellbare Pressverbindung vorgesehen, welche auch auf einfache Weise die notwendige Abdichtfunktion sicherstellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Außenelement des Ventilkörpers als ein einstückiges Bauteil vorgesehen. Hierdurch kann der Ventilkörper zweiteilig mit dem Innenelement und dem einstückigen Außenelement bereitgestellt werden. Diese Alternative ist besonders vorteilhaft, da lediglich zwei Bauteile notwendig sind, diese jedoch trotzdem geometrisch einfach aufgebaut sein können. Insbesondere ist das Außenelement als Umformbauteil, besonders bevorzugt als Tiefziehteil, hergestellt. Besonders bevorzugt ist das Außenelement dabei im Wesentlichen topfförmig ausgebildet.
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Gemäß einer anderen Alternative der Erfindung ist der Ventilkörper dreiteilig mit dem Innenelement und einem zweiteiligen Außenelement ausgebildet. Hierdurch kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Ventilkörpers bereitgestellt werden. Das Außenelement umfasst dabei vorzugsweise eine Hülse und eine Prallscheibe, die an der Hülse angeordnet ist und somit dem Außenelement eine im Wesentlichen topfförmige Gestalt gibt.
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Die Prallscheibe ist vorzugsweise in einer Ausnehmung der Hülse angeordnet. Hierdurch wird eine einfache Montage zwischen Hülse und Prallscheibe möglich. Besonders bevorzugt weist die Prallscheibe in der Ausnehmung ein radiales Spiel und gleichzeitig auch ein axiales Spiel auf. Hierdurch kann ein hervorragender Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen ermöglicht werden.
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Um einen möglichst kompakten Aufbau des Ventilkörpers bereitzustellen, sind vorzugsweise zwischen dem Innenelement und dem Außenelement eine Vielzahl von Abströmöffnungen vorgesehen, über welche bei geöffnetem Magnetventil das zugeführte Fluid aus dem Ventilkörper abgeführt wird. Die Abströmöffnungen sind vorzugsweise parallel zueinander und in gleichen Abständen entlang eines Umfangs des Magnetventils vorgesehen. Besonders bevorzugt sind hierbei drei oder vier Abströmöffnungen vorgesehen.
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Weiter bevorzugt weist der Ventilkörper eine Zufuhröffnung zum Zuführen von Fluid auf, welche radial zu einer Mittelachse des Magnetventils gerichtet ist. Hierdurch kann das Fluid radial zum Ventilkörper zugeführt werden, im Ventilkörper zuerst um 90° umgelenkt werden, dann bei geöffnetem Ventil über die Durchgangsöffnung zur Innenseite des Außenelements zugeführt werden und an dieser Innenseite um ca. 180° umgelenkt und aus dem Ventilkörper abgeführt werden.
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Vorzugsweise umfasst das Magnetventil eine Ankerbaugruppe mit dem Ventilglied, dem Anker, dem Rückstellelement und einem Druckstück. Hierdurch kann eine Vormontage der Ankerbaugruppe ermöglicht werden. Das Druckstück dient insbesondere zur Einstellung eines Hubes des Ankers.
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Zeichnung
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie II-II von 1,
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3 eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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4 eine vergrößerte Teilausschnittsdarstellung einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen eines Außenelements des Ventilkörpers von 3.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Magnetventil 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Magnetventil 1 eine vormontierbare Ankerbaugruppe 2 sowie einen Polkern 41 mit einer daran als Fortsatz angeordneten Hülse 41a. Die Ankerbaugruppe 2 umfasst einen Anker 4, ein Ventilglied 3, ein Rückstellelement 7 sowie ein Druckstück 5. Das Druckstück 5 liegt am von einer Spule 42 umgebenen Polkern 41 an, wobei zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 41 ein Arbeitsspalt 51 vorhanden ist. Zur Betätigung des Magnetventils 1 wird das Ventilglied 3 in Richtung einer Mittelachse X des Magnetventils zum Polkern 41 hinbewegt und beim Abschalten durch das Rückstellelement 7 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsposition zurückgeführt.
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Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Magnetventil 1 ferner einen Ventilkörper 10, welcher im ersten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist. Der zweiteilige Ventilkörper 10 umfasst ein Innenelement 11 und ein Außenelement 12. Das Innenelement 11 und das Außenelement 12 sind mittels einer Presspassung fluiddicht miteinander verbunden. Im Innenelement 11 ist eine Durchgangsöffnung 15 ausgebildet, an der ein Ventilsitz 16 vorgesehen ist. Der Ventilsitz 16 wird durch einen langgestreckten Teilbereich 3a des Ventilglieds 3 freigegeben bzw. verschlossen. Das Außenelement 12 umfasst einen Grundbereich 21 und einen Seitenbereich 22. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Zuführöffnung im Ventilkörper 10, wobei die Zuführöffnung 14 durch zwei Öffnungen, einmal im Außenelement 12 und einmal im Innenelement 11, bereitgestellt wird. Die zur Herstellung der Durchgangsöffnung 15 erzeugte Durchgangsbohrung wird mittels einer Kugel 13 fluiddicht verschlossen. Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist zwischen dem Innenelement 11 und dem Außenelement 12 ein Ventilraum 17 gebildet, welcher in Strömungsrichtung des Fluids nach der Durchgangsöffnung 15 angeordnet ist. Vom Ventilraum 17 gehen koaxial zur Mittelachse X vier Abströmöffnungen 18 ab, welche entlang des Umfangs des Ventilkörpers 10 in gleichem Abstand angeordnet sind. Dies ist in 2 gezeigt, welche eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1 ist. Hierbei sei angemerkt, dass die Schnittlinie in 1 im Bereich links von der Mittelachse X so gewählt wurde, dass die Zuführöffnung 14 sowie eine Ankerlängsnut 4a darstellbar ist.
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Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist im topfförmig ausgebildeten Außenelement 12 ein zentraler Durchlass 20 vorgesehen, durch welchen der Teilbereich 3a des Ventilglieds 3 hindurchgeführt ist. Hierbei ist ein Spalt zwischen dem Durchlass 20 und dem Teilbereich 3a vorgesehen, um die Beweglichkeit des Ventilglieds 3 sicherzustellen.
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Bei einer Betätigung des Magnetventils 1 wird der Anker 4 in Richtung des Polkerns 41 angezogen, so dass der Arbeitsspalt 51 reduziert wird. Dadurch hebt das Ventilglied 3 vom Ventilsitz 16 ab, so dass eine Verbindung zwischen der Zuführöffnung 14 und dem Ventilraum 17 freigeben wird und Fluid in den Ventilraum 17 strömt. Die Innenseite 21a des Außenelements 12 fungiert nun als Prallelement und lenkt das zugeführte Fluid um 180° in die vier Ausströmöffnungen 18 ab. Somit wird das Fluid radial zur Mittelachse X über die Zuführöffnung 14 zugeführt, im Innenelement 11 um 90° in Richtung zur Durchgangsöffnung 15 umgelenkt, und dann durch das Außenelement 12 um 180° in die Abströmöffnungen 18 umgelenkt. Zum Schließen des Magnetventils wird die Bestromung der Spule 42 beendet, so dass das sich am Druckstück 5 abstützende Rückstellelement 7 das Ventilglied 3 wieder in die in 1 gezeigte Ausgangsposition zurückstellt. Durch den mehrteiligen Ventilkörper 10 kann auf eine komplexe spanende Fertigung verzichtet werden. Das Außenelement 12 kann als Umformteil hergestellt werden und somit die spanende Bearbeitung auf das Innenelement 11 begrenzt werden. Ferner kann auch eine Fixierung des Ventilkörpers 10 an der Hülse 41a des Polkerns 41 mittels einer Pressverbindung realisiert werden. Da, wie weiter aus 1 ersichtlich ist, der Seitenbereich 22 des Außenelements 12 das Innenelement 11 fast vollständig umgibt, kann auch eine ausreichende Dichtheit zwischen Innenelement 11 und Außenelement 12 erreicht werden, so dass keine Leckage von der Zufuhröffnung 14 zum Ventilraum 17 auftritt. Ferner kann auf einfache Weise eine Hubhöhe des Ankers 4 durch eine frei wählbare Einpresstiefe des Ventilsglieds 3 in den Anker 4 bestimmt werden und somit toleranzbedingte Abweichungen schnell und einfach ausgeglichen werden.
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Da die Abströmöffnungen 18 an einer Außenseite des Innenelements 11 angeordnet sind, können diese problemlos spanend hergestellt werden, da nicht mehr, wie im Stand der Technik, tiefe Bohrungen mit nur einem geringen Durchmesser hergestellt werden müssen (Verhältnis Länge der Bohrung zum Durchmesser der Bohrung: ca. 5:1), sondern die Abströmöffnungen z. B. gefräst werden können.
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Die 3 und 4 zeigen ein Magnetventil 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Wie aus 3 ersichtlich ist, weist das Magnetventil 1 des zweiten Ausführungsbeispiels im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel einen Ventilkörper 10 auf, welcher dreiteilig ausgebildet ist. Der Ventilkörper 10 umfasst ein Innenelement 11 und ein zweiteiliges Außenelement 12 mit einer Hülse 12a sowie einer Prallscheibe 8. Die Prallscheibe 8 ist mit der Hülse 12a verbunden, wobei die Hülse 12a eine abgestufte Hülsenform aufweist. An der zum Polkern 41 gerichteten Endseite der Hülse 12a ist eine Ausnehmung 23 gebildet. Die Prallscheibe 8 weist einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden Flanschbereich 9 auf, welcher, wie aus 4 ersichtlich ist, in der Ausnehmung 23 angeordnet ist. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist hierbei zwischen dem Außenelement 12 und dem Flanschbereich 9 sowohl ein radialer Spalt 31 als auch ein axialer Spalt 32 im montierten Zustand vorgesehen. Der axiale Spalt 32 ist in axialer Richtung X gerichtet und befindet sich zwischen der Hülse 41a des Polkerns und dem Flanschbereich 9. Somit können beim dreiteiligen. Ventilkörper 10 die Hülse 12a und die Prallscheibe 8 als kostengünstig herstellbare Umformteile, insbesondere als Tiefziehteile, hergestellt werden.
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Somit kann erfindungsgemäß ein Magnetventil mit einem deutlich vereinfachten Ventilkörper bereitgestellt werden, welcher zwar mehrteilig ausgeführt ist, jedoch einen signifikant reduzierten Fertigungsaufwand ermöglicht.
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Ferner kann der Hub des Magnetventils auch durch eine Einpresstiefe des Innenelements 11 in das Außenelement 12 eingestellt werden.
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Das am Flanschbereich 9 der Prallscheibe 8 vorhandene radiale und axiale Spiel ermöglicht ein toleranzbedingtes Verschieben der Prallscheibe 8. Ferner kann hierbei ein enges Spaltmaß zwischen dem Teilbereich 3a des Ventilglieds 3 und dem Durchlass 20 in der Prallscheibe 8 vorgesehen werden, so dass eine toleranzbedingte radiale Auslenkung des Ventilglieds 3 ein Klemmen bzw. eine Schwergängigkeit des Ventilsglieds 3 in der Öffnung 20 verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007031981 A1 [0002]
