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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft elektromagnetische Solenoide und im Spezielleren einen mit einem Draht umwickelten Spulenträger mit einem übergossenen Äußeren zur Verwendung in einem Solenoid.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
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Elektromagnetische Solenoidventile werden häufig in der Automobilindustrie und in vielen anderen Industrien zum Öffnen und Schließen von Ventilen und zur Betätigung verschiedener Komponenten verwendet. Straßensalz, Wasser, Staub und Fremdkörper können trotz vieler Bemühungen, das Ventil einwandfrei abzudichten, in ein Solenoidventil eindringen. Derzeit verwenden Solenoidventile einen um den Spulenträger gewickelten Draht, um eine Wicklung darauf zu definieren, die dann mit einem Elastomermaterial übergossen wird, um zu versuchen, eine Undichtheit zu verhindern. Allerdings können sich nach vielen Zyklen, in denen das Solenoid erwärmt und abgekühlt wird, Undichtheitsprobleme zwischen dem Überguss und dem Spulenträger entwickeln, sodass Fremdkörper in die Wicklung gelangen und das Solenoid kurzschließen können. Bei einer wechselnden thermischen Beanspruchung dehnt sich der Überguss früher aus als der innere Kern und es tritt ein Spalt von wenigen Mikrometern auf. Wiederholte Zyklen erzeugen einen fortschreitenden Deformationseffekt, der bewirkt, dass der Spalt größer wird und so die Dichtungen umgangen und zahlreiche Austrittswege erzeugt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und stellt keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Schutzumfanges oder aller ihrer Merkmale dar.
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Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung wird ein Spulenträger zur Verwendung mit einem elektromagnetischen Solenoid bereitgestellt, welches einen spulenartigen Spulenträger mit einem allgemein zylindrischen Körper und einem Paar von radial nach außen verlaufenden Endflanschen aufweist, die jeweils an entgegengesetzten Enden des allgemein zylindrischen Körpers angeordnet sind. Das Paar von Endflanschen weist jeweils eine innere Fläche auf, die einander zugewandt sind, und das Paar von Endflanschen weist jeweils eine äußere Fläche auf, die voneinander abgewandt sind. Die inneren und äußeren Flächen des Paares von Endflanschen weisen eine Vielzahl von Nuten auf, die in einer Oberfläche davon gebildet sind. Wenn der Spulenträger übergossen wird, wird der Überguss in den Nuten in den inneren und äußeren Flächen der Endflansche des Spulenträgers aufgenommen, um den Überguss mechanisch an den Spulenträger zu sperren, um zu verhindern, dass sich irgendeine Undichtheit dazwischen bildet, wenn das Solenoid einer wechselnden thermischen Beanspruchung unterworfen wird.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur für Illustrationszwecke vorgesehen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Illustrationszwecken ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Solenoids gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine perspektivische Darstellung eines Spulenträgers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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3 ist eine perspektivische Darstellung eines alternativen Spulenträgers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Darstellung einer übergossenen Spulenträger- und Wicklungsanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
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5 ist eine schematische Darstellung einer Gießvorrichtung zum Gießen des Spulenträgers von 2; und
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6 ist eine schematische Darstellung einer Gießvorrichtung zum Gießen des Spulenträgers von 3.
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In den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen entsprechende Bezugsziffern durchweg entsprechende Teile.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nunmehr werden beispielhafte Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es sind beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, sodass diese Offenbarung gründlich sein wird und Fachleuten den Schutzumfang vollinhaltlich vermitteln wird. Es sind viele spezifische Details wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren dargelegt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu bieten. Fachleute werden einsehen, dass es nicht notwendig ist, spezifische Details zu verwenden, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und nicht dahingehend zu interpretieren sind, dass sie den Schutzumfang der Offenbarung einschränken. In einigen beispielhaften Ausführungsformen sind gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung spezieller beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Einzahlformen „ein/e/s” und „der/die/das” auch die Mehrzahlformen umfassen, es sei denn, der Kontext bringt deutlich etwas anderes zum Ausdruck. Die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „einschließend” und „aufweisend” sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines/r oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sind nicht als unbedingt deren Durchführung in der speziellen erläuterten oder dargestellten Reihenfolge erfordernd zu verstehen, sofern sie nicht speziell als eine Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet sind. Es ist auch verständlich, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
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Wenn auf ein Element oder eine Schicht als „auf” einem/r anderen Element oder Schicht befindlich, „damit in Eingriff stehend”, „damit verbunden” oder „damit gekoppelt” Bezug genommen wird, kann es/sie sich direkt auf dem/r anderen Element oder Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein, oder es können dazwischentretende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen auf ein Element als „direkt auf” einem/r anderen Element oder Schicht befindlich, „damit direkt in Eingriff stehend”, „damit direkt verbunden” oder „damit direkt gekoppelt” Bezug genommen wird, können keine dazwischentretenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Ausdrücke, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen” versus „direkt zwischen”, „benachbart” versus „direkt benachbart”, etc.). Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen angeführten Punkte.
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Wenngleich die Ausdrücke erste/s/r, zweite/s/r, dritte/s/r etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Teilstücke zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Teilstücke nicht durch diese Begriffe eingeschränkt sein. Diese Ausdrücke können nur verwendet werden, um ein/e/n Element, Komponente, Region, Schicht oder Teilstück etc. von einem/r anderen Region, Schicht, oder Teilstück, Schritt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erste/r/s”, „zweite/r/s” und andere numerische Ausdrücke implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht klar durch den Kontext angezeigt ist. Somit könnte ein/e erste/s nachstehend erläuterte/s Element, Komponente, Region, Schicht oder Teilstück als ein/e zweite/s Element, Komponente, Region, Schicht oder Teilstück bezeichnet werden, ohne von der Lehre der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Räumlich bezogene Ausdrücke wie „innere/r/s”, „äußere/r/s”, „unterhalb”, „unter”, „untere/r/s”, „über, „obere/r/s” und dergleichen können hierin zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Fig. veranschaulicht, zu beschreiben. Räumlich bezogene Ausdrücke können verschiedene Orientierungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Fig. dargestellten Orientierung umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Fig. z. B. umgedreht wird, würden Elemente oder Merkmale, die als „unter” oder „unterhalb” von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über” den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert sein. Somit kann der Beispielausdruck „unter” kann sowohl eine Orientierung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen) orientiert sein und die hierin verwendeten räumlich bezogenen beschreibenden Ausdrücke werden entsprechend interpretiert.
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Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Solenoid 10 gezeigt, das einen Spulenträger 12 mit einer Wicklung 14, die um den Spulenträger 12 herum gewickelt ist, und einen Überguss 16 umfasst, der über den Spulenträger 12 und die Wicklung 14 gegossen ist. Eine Kolbenstange 18 ist in dem Zentrum des Spulenträgers 12 aufgenommen, wobei ein der Wicklung 14 zugeführter Strom ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches bewirkt, dass sich die Kolbenstange 18 axial zum Öffnen oder Schließen eines Ventils oder anderweitigen Betätigen einer anderen Vorrichtung bewegt. Der Spulenträger 12 umfasst einen zylindrischen Körper 20 und ein Paar von Endflanschen 22, 24, die jeweils eine innere Fläche 22a, 24a und eine äußere Fläche 22b, 24b umfassen. Wie am besten in 2 gezeigt, sind die inneren und äußeren Flächen 22a, 22b, 24a, 24b des Paares von Endflanschen 22, 24 jeweils mit einer Vielzahl von Nuten 30 versehen, die in einer Oberfläche davon gebildet sind. Der Überguss 16 ist innerhalb der Nuten 30 aufgenommen, die eine mechanische Sperre mit dem Überguss 16 herstellen, um eine Trennung des Übergusses 16 von den Endflanschen 22, 24 infolge von thermischer Ausdehnung zu verhindern, wenn das Solenoid 10 wechselnd thermisch beansprucht wird.
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Die Nuten 30 können in den Flanschen 22, 24 des Spulenträgers 12 während des Gießens des Spulenträgers 12 gebildet werden. Wie für Fachleute einzusehen wäre, kann der Spulenträger 12 aus Kunststoff hergestellt sein und kann in einem Formhohlraum mit mehreren äußeren hohlraumbildenden Abschnitten 40a–40f, wie in 5 gezeigt, gegossen werden, die in eine eingerückte Position bewegt werden, um einen Formhohlraum in der Form des Spulenträgers 12 zu definieren, wie in 2 illustriert. Wenn die Formkomponenten 40a–40f von dem gegossenen Teil entfernt werden, muss jede Komponente 40a–40f in eine Richtung A–F gezogen werden. Deshalb müssen die auf den Flanschen 22, 24 gebildeten Nuten 30 mit der Ziehrichtung der entsprechenden Formkomponenten 40a–40f ausgerichtet sein. Bei dem Spulenträger, wie in 2 illustriert, können die Flansche 22, 24 mit Nuten 30 versehen sein, die in einer Richtung auf einer Fläche und in einer rechtwinkligen Richtung auf seiner entgegengesetzten Fläche verlaufen. Bei dieser Ausgestaltung wirken die Nuten 30 in unterschiedlichen Richtungen auf entgegengesetzten Seiten zusammen, um den Überguss 16 mechanisch zu sperren, um eine Trennung des Übergusses 16 von dem Flansch 22, 24 während einer wechselnden thermischen Beanspruchung zu verhindern.
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Als eine alternative Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, sind die Endflansche 122, 124 mit den Formkomponenten 140a–140d in vier Quadranten unterteilt, wie in 6 gezeigt, von denen jeder einem Quadrant der Flansche 122, 124 entspricht, wobei die Formkomponenten 140a–140d in eine Richtung A–D gezogen werden können, die mit den Nuten 30 ausgerichtet ist. Demzufolge ist jeder Quadrant der Flansche 122, 124 mit Nuten 130 versehen, die allgemein rechtwinklig zu den Nuten in einem benachbarten Quadranten dieser Fläche stehen. Diese rechtwinkligen Nuten auf benachbarten Quadranten stellen eine Sperrfunktion bereit, um eine Trennung des Übergusses 16 infolge von thermischer Ausdehnung zu verhindern.
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4 zeigt eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Darstellung eines Übergusses 16 auf dem Spulenträger 112 und der Wicklung 14 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Spulenträger kreisringförmige Schwalbenschwanznuten 32 auf entgegengesetzten Seiten des Spulenträgers 12, 112 umfasst, welche bestimmen, dass die Formkomponenten 40a–40f, 140a–140d in eine radiale Richtung bezüglich eines axialen Zentrums des Spulenträgers 12, 112 gezogen werden. Die Orientierung der Nuten 30, 130 gestattet das Ziehen der Formkomponenten 40a–f; 40a–d in die eine Richtung, wie es notwendig ist. Demzufolge hat der Spulenträger 12, 112 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung eine übergossene Spulenträger 12- und Wicklungsanordnung zur Folge, die ein gleiches Aussehen hat, wie bisherige übergossene Spulenträger- und Wicklungsanordnungen, wie auch die gleiche Funktion derselben ausübt. Allerdings stellt die verbesserte Rückhaltekraft der Nuten 30, 130 eine übergossene Spulenträger- und Wicklungsanordnung bereit, die keine Trennung und Undichtheit infolge von wechselnder thermischer Beanspruchung erfährt.
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Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zweck der Illustration und der Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder den Offenbarungsgehalt einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer speziellen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Diese können auch in vielfältiger Weise verändert werden. Solche Varianten sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten und alle derartigen Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfanges der Offenbarung eingeschlossen sein.
