DE102014104540A1

DE102014104540A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102014104540A1
Application number: DE102014104540.8A
Authority: DE
Inventors: Petr Nemec; Ivan Levc; Jan Schiller
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, umfassend zumindest eine von zumindest einem Spulenträger zumindest bereichsweise getragene Magnetspule, zumindest eine erste Aussparung zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetankers und zumindest eine zweite Aussparung zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetkerns, wobei die Magnetspule und/oder der Spulenträger zumindest bereichsweise durch ein Kunststoffmaterial bedeckt ist bzw. sind, wobei ferner das Kunststoffmaterial zusätzlich zumindest bereichsweise in einem ersten Abschnitt zwischen der ersten Aussparung einerseits und dem Spulenträger und/oder der Magnetspule andererseits angeordnet ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils sowie die Verwendung eines Elektromagnetventils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil umfassend zumindest eine von zumindest einem Spulenträger zumindest bereichsweise getragene Magnetspule, zumindest eine erste Aussparung zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetankers und zumindest eine zweite Aussparung zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetkerns, wobei die Magnetspule und/oder der Spulenträger zumindest bereichsweise durch ein Kunststoffmaterial bedeckt ist bzw. sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils, und die Verwendung eines Elektromagnetventils.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Elektromagnetventile bekannt, insbesondere solche, die in einem Kraftfahrzeug, beispielweise als Brennstoffregelventil, eingesetzt werden. Um eine Langlebigkeit des Elektromagnetventils sicherzustellen, ist es essentiell, dass ein direkter Kontakt verschiedener Funktionskomponenten des Elektromagnetventils, wie einer Magnetspule, mit einem mittels des Elektromagnetventils gesteuerten bzw. geregelten Fluids oder einem von außen einwirkenden Fluid, wie Spritzwasser, vermieden wird. So werden mittels der Elektromagnetventile Ströme von teilweise sehr aggressiven Fluiden geschaltet.
Im Stand der Technik wurden daher verschiedene Maßnahmen zur Abdichtung der Funktionskomponenten gegenüber den Fluiden vorgeschlagen.
Die DE 198 20 084 B4 offenbart beispielsweise einen Spulenkörper für ein Elektromagnetventil. Zum Schutz einer gewickelten Spule und eines mit diesem verbundenen Steckeranschluss wird vorgeschlagen, dass diese Komponenten von einem mittels Spritzguss hergestellten Gehäuse bereichsweise umgeben sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Maßnahme nicht ausreichend ist, um eine ausreichende Abdichtung zu erreichen. So ist es darüber hinaus notwendig, dass ein Spulenkörper, auf dem die Magnetspule aufgewickelt ist, einstückig mit entsprechenden Fluidanschlüssen ausgebildet sein muss, um eine Abdichtung gegenüber einem Fluid auch von einer Innenseite des Magnetventils her zu erreichen. Auch muss damit der Spulenkörper einen Ventilsitz und eine Führung für einen Magnetanker ausbilden. Somit muss eine Vielzahl von verschiedenen Spulenkörpern vorgehalten werden, um das Magnetventil an die jeweiligen Anschlussbedingungen, insbesondere die Lokalisierung der Anschlüsse, anzupassen. Auch muss der Spulenkörper hochpräzise hergestellt werden, um für eine Betriebssicherheit eine korrekte Positionierung des Ventilsitzes und eine präzise Führung bereitzustellen. Der Herstellungsprozess ist damit vergleichsweise teuer. Schließlich kann ein Fluid, insbesondere Spritzwasser, durch den Kapillareffekt in dem Zwischenraum zwischen dem Spritzgussgehäuse und dem Spulenkörper zu der Magnetspule “kriechen“.
Die EP 2 557 343 A2 offenbart ein weiteres gattungsgemäßes Elektromagnetventil. Bei diesem wird ebenfalls vorgeschlagen, dass ein Spulenkörper bereichsweise von einem mittels Spritzguss hergestellten Kunststoffgehäuse umgeben ist. Zur Bereitstellung von Fluidanschlüssen wird vorgeschlagen, dass die Fluidanschlüsse des Elektromagnetventils durch von einem Außengehäuse getrennte Anschlussgehäuse gebildet werden. Zur Abdichtung dieser Gehäuse relativ zueinander als auch des Spulenkörpers wird eine Vielzahl zusätzlicher Dichtungsvorrichtungen vorgeschlagen. So wird einerseits vorgeschlagen, dass eine Laserschweißnaht zwischen dem Außengehäuse und dem Anschlussgehäuse gebildet wird und andererseits an verschiedenen Stellen O-Ring-Dichtungen eingesetzt werden. Nachteilig an diesem Elektromagnetventil ist jedoch, dass der konstruktive Aufwand aufgrund der zusätzlichen Dichtungseinrichtungen hoch ist, womit ein komplizierter und damit teurer Zusammenbauvorgang und eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit einhergeht, gleichzeitig aber Undichtigkeiten durch Kapillarwirkungen nicht vollständig verhindert sind. Auch sind bei diesem Elektromagnetventil der Ventilsitz und die Führung des Magnetankers in dem Spulenkörper ausgebildet, womit die zuvor beschriebenen Nachteile der Notwendigkeit einer hochpräzisen Herstellung des Spulenkörpers auch bei diesem Magnetventil bestehen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße Elektromagnetventil und ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils derartig weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere ein Elektromagnetventil bereitgestellt wird, welches eine verlässliche Abdichtung der Funktionskomponenten ermöglicht, auf einfache Weise an die verschiedenen Anschlusssituationen angepasst werden kann, ein reduziertes Gewicht ausweist, einen einfachen Herstellungsprozess ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Ausfallsicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Elektromagnetventil dadurch gelöst, dass das Kunststoffmaterial ferner zumindest bereichsweise, in einem ersten Abschnitt zwischen der ersten Aussparung einerseits und dem Spulenträger und/oder der Magnetspule andererseits angeordnet ist.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass das Kunststoffmaterial zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zumindest ein Magnetjoch, zumindest ein Rückschlussblech, zumindest einen ersten elektrischen Kontakt, zumindest ein Dichtungselement, zumindest eine, insbesondere elektrische, pneumatische und/oder hydraulische, Schaltung, wie eine Steuerschaltung, eine Regelschaltung und/oder Schutzschaltung, zumindest einen Widerstand, zumindest eine Diode und/oder zumindest ein Schutzelement umgibt.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass durch das Kunststoffmaterial zumindest bereichsweise in dem ersten Abschnitt eine Führung, insbesondere ein Führungslager, für den Magnetanker ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Magnetanker entlang einer ersten Achse bewegbar in der ersten Aussparung lagerbar ist.
Weiterhin kann ein Elektromagnetventil gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, dass das Kunststoffmaterial zumindest bereichsweise in zumindest einem zweiten Abschnitt zwischen der zweiten Aussparung einerseits und dem Spulenträger und/oder der Magnetspule andererseits angeordnet ist, vorzugsweise der Spulenträger und/oder die Magnetspule im wesentlichen vollständig von dem Kunststoffmaterial umgeben und/oder eingekapselt ist bzw. sind, und/oder in dem zweiten Abschnitt zumindest eine Befestigungseinrichtung zur, insbesondere form- und/oder kraftschlüssigen, rastenden, schnappenden, reibschlüssigen und/oder zum Magnetanker koaxialen Fixierung des Magnetkerns in der zweiten Aussparung, insbesondere in einer Richtung entlang der ersten Achse, vorgesehen ist.
Auch ist bevorzugt, dass mittels des Kunststoffmaterials zumindest bereichsweise zumindest ein Fluidanschluss, vorzugsweise alle Fluidanschlüsse, für ein mittels des Elektromagnetventils gesteuertes und/oder geregeltes Fluid, zumindest ein erstes Verbindungselement zur Verbindung und/oder Fixierung zumindest eines, zumindest einen zweiten elektrischen Kontakt umfassenden, zweiten Verbindungselements, wobei vorzugsweise bei Fixierung des zweiten Verbindungselements eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt herstellbar ist, zumindest ein Ventilsitz und/oder eine Halterung für zumindest einen Ventilsitz und/oder zumindest eine Montageeinrichtung zur Verbindung des Elektromagnetventils mit zumindest einer Tragstruktur ausgebildet ist bzw. sind.
Schließlich wird für das Elektromagnetventil vorgeschlagen, dass das Kunststoffmaterial mittels Gießen, Spritzgießen, Extrusion, Schäumen und/oder Blasformen hergestellt ist.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils, umfassend die Schritte

– Bereitstellung zumindest eines ersten Bauteils eines elektromagnetischen Kreises und
– zumindest teilweises Beschichten des ersten Bauteils mit zumindest einem Kunststoffmaterial, wobei als erstes Bauteil zumindest eine von zumindest einem Spulenträger zumindest bereichsweise getragene Magnetspule bereitgestellt wird, wobei durch das Beschichten das Kunststoffmaterial ferner zumindest bereichsweise in einem ersten Abschnitt zwischen einer ersten Aussparung zur Aufnahme zumindest eines Magnetankers einerseits und dem Spulenträger und/oder der Magnetspule andererseits angeordnet wird.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass als erstes Bauteil ferner zumindest ein Magnetjoch, zumindest ein Rückschlussblech, zumindest ein erster elektrischer Kontakt, zumindest eine, insbesondere elektrische, pneumatische und/oder hydraulische, Schaltung, wie eine Steuerschaltung, eine Regelschaltung und/oder Schutzschaltung, zumindest einen Widerstand, zumindest eine Diode und/oder zumindest ein Schutzelement bereitgestellt wird.
Auch wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass mittels des Beschichtens zumindest bereichsweise zumindest eine zweite Aussparung zur Aufnahme zumindest eines Magnetkerns, zumindest bereichsweise in dem ersten Abschnitt eine Führung, insbesondere ein Führungslager, zumindest eine Befestigungseinrichtung zur Fixierung des Magnetkerns, zumindest ein Fluidanschluss, zumindest ein erstes Verbindungselement, zumindest ein Ventilsitz und/oder eine Halterung für zumindest einen Ventilsitz und/oder zumindest eine Montageeinrichtung ausgebildet wird bzw. werden.
Weiterhin kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass im Anschluss an das Beschichten zumindest eine erste Zusammenbaugruppe in die erste Aussparung und/oder die zweite Aussparung eingebracht wird, wobei von der ersten Zusammenbaugruppe vorzugsweise zumindest der Magnetanker, zumindest ein Federelement und/oder zumindest ein Ventilglied umfasst wird.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass im Anschluss an das Beschichten insbesondere das Einbringen der ersten Zusammenbaugruppe, zumindest eine zweite Zusammenbaugruppe, vorzugsweise umfassend den Magnetkern, in die zweite Aussparung eingebracht wird.
Schließlich kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Beschichten mittels Gießen, Spritzgießen, Extrusion, Schäumen und/oder Blasformen erfolgt.
Die Erfindung schlägt schließlich die Verwendung eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils in einem Kraftfahrzeug, insbesondere als Steuer- und/oder Regelventil, vorzugweise zur, insbesondere qualitativen und/oder quantitativen, Steuerung und/oder Regelung zumindest eines Heizfluids, eines Kühlfluids, eines Brennstoffs, eines Verbrennungsgases, eines Abgases, eines Überdrucks eines Fluids, eines Unterdrucks eines Fluids, eines Steuerungsfluids, insbesondere eines Steuerfluids zur Steuerung zumindest eines weiteren Steuer- und/oder Regelventils, wie einem Aktuator, und/oder weiteren Ventils, wie einer Steuerdose, einer Druckluft und/oder eines, insbesondere pneumatischen und/oder hydraulischen, Versorgungsmediums, vor.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass dadurch, dass ein eine Magnetspule tragender Spulenträger nicht nur von einer Außenseite her mit einem Kunststoffmaterial umgeben ist, sondern auch in einem Innenbereich des Spulenträgers, in dem insbesondere eine erste Aussparung zur Aufnahme eines Magnetankers und/oder eine zweite Aussparung zur Aufnahme eines Magnetkerns vorhanden ist, angeordnet ist, eine ausreichende Abdichtung des Spulenträgers bzw. der Magnetspule gegenüber einem zu schaltenden Fluid aber auch gegenüber einem, von einem auf die Außenseite des Elektromagnetventils wirkenden Fluids erreicht werden kann, ohne dass es weiterer Dichtungsmaßnahmen bedarf. So werden insbesondere Kapillarwirkungen zwischen dem Spulenkörper und dem Kunststoffmaterial, die dazu führen könnten, dass ein geschaltes Fluid oder ein externes Fluid, wie Spritzwasser, durch einen Zwischenraum zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Spulenkörper zu der Spule gelangt, verhindert.
Weiterhin ermöglicht das zusätzliche Kunststoffmaterial in diesem Bereich, dass Herstellungstoleranzen der Spule ausgeglichen werden können. Es ist notwendig, dass für den Magnetanker eine Führung innerhalb des Spulenträgers bereitgestellt wird, diese jedoch genau vorbestimmte Dimensionen aufweisen muss, um eine problemlose Bewegung des Magnetankers innerhalb der Aussparung zu ermöglichen. Es kommt jedoch üblicherweise bei einer Umwicklung des Spulenträgers mit den Magnetspulenwicklungen aufgrund des während der Umwicklung ausgeübten Druckes bzw. Kraft zu einem Einzug bzw. Verkleinerung des Inneren des Spulenträgers. Dadurch, dass jedoch bei der Umspritzung des Spulenträgers auch flüssiger Kunststoff in einen Zwischenbereich zwischen einerseits dem Spulenträger und vorzugsweise weiteren Elementen, wie einem Magnetjoch und/oder einem Rückschlussblech, und andererseits einem, insbesondere in einer Spritzgussform angeordneten, Dorn, der einen vorbestimmten Durchmesser aufweist, fließt, werden durch den Einzug resultierende Toleranzen ausgeglichen. Somit wird durch den Dorn eine vorbestimmte Aussparung, die die Führung für den Magnetanker darstellt, bereitgestellt. Diese Führung des Magnetankers entsteht also beim Einbringen des Kunststoffmaterials, insbesondere dem Umspritzen, so dass ein vorbestimmtes Fertigmaß für die Aussparung festgelegt ist.
Vorzugsweise wird durch das Kunststoffmaterial auch eine zweite Aussparung zumindest teilweise gebildet, in die dann anschließend ein Magnetkern eingebracht werden kann. Weitere Elemente des Elektromagnetventils können vor dem Aufbringen des Kunststoffmaterials, insbesondere mittels Umspritzung mit dem Spulenkörper verbunden werden. Diese werden dann mit dem Spulenkörper von dem Kunststoffmaterial umgeben. Es kann sich beispielsweise um ein Joch oder Rückschlussbleche handeln.
Durch die Aufbringung des Kunststoffmaterials entsteht ein gemeinsamer, dichter Raum, in dem abgedichtet der Spulenkörper und die Spule, das optionale Joch und Rückschlussblech, aber auch die elektrischen Anschlusselemente für die Spule eingelagert sind. Jede Kapillarwirkung, die dazu führen könnte, dass ein Fluid zu dem Spulenkörper bzw. Spule bzw. Anschlusselementen gelangt, kann so vermieden werden. Die gewickelte Spule ist somit dicht umgeben von Kunststoffmaterial, insbesondere von diesem umspritzt.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Elektromagnetventil den Vorteil, dass das Kunststoffmaterial einstückig weitere Funktionskomponenten des Elektromagnetventils, wie einen Ventilsitz, Fluidanschlüsse, und die zuvor bereits erwähnte Führung des Ankers ausbilden kann. Dies eröffnet eine große Variabilität des Elektromagnetventils, da lediglich die vergleichsweise preisgünstige Spritzgussform an die gewünschte Positionierung dieser Einzelkomponenten angepasst werden muss und dann mittels deren Innenkontur an den gewünschten Stellen die jeweiligen Fluidanschlüsse ausgebildet werden können. Nach Herstellung des Kunststoffmaterials um die Spule herum muss zur Fertigstellung des Elektromagnetventils dann lediglich eine erste Zusammenbauergruppe, die vorzugsweise den Magnetanker, eine Feder und ein Ventilglied umfasst, in eine von dem Kunststoffmaterial ausgebildete Aussparung eingebracht werden. Zur Festlegung des Magnetankers wird dann noch der Magnetkern in eine Aussparung eingebracht.
Vorzugsweise wird dabei der Magnetkern mittels einer Befestigungsvorrichtung zu dem Spulenkörper bzw. dem Kunststoffmaterial fixiert, vorzugsweise mittels einer Rast- bzw. Klemmverbindung. Die Klemmverbindung hat ferner den Vorteil, dass eine zusätzliche Dichtkraft auf das Kunststoffmaterial ausgeübt werden kann, um zusätzlich einen Eintritt von Fluid aufgrund des Kapillareffekts zu unterbinden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert sind.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils;
2 eine perspektivische Aufsicht auf das Elektromagnetventil der 1; und
3 eine schematische Aufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils.
In 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1 dargestellt. Das Elektromagnetventil 1 umfasst einen Spulenträger 3, auf dem eine Magnetspule 5 aufgewickelt ist. In einem Innenbereich des Spulenträgers 3 ist eine erste Aussparung 7 und eine dazu koaxiale zweite Aussparung 9 ausgebildet.
Innerhalb der ersten Aussparung 7 ist ein Magnetanker 11 angeordnet, während in der zweiten Aussparung 9 ein Magnetkern 13 angeordnet ist. Während der Magnetkern 13 relativ zu der Magnetspule 5 bzw. Spulenträger 3 fixiert ist, ist der Magnetanker 11 entlang einer Achse A verschiebbar gelagert. Mittels einer Verschiebung des Magnetankers 11 kann eine Verbindung zwischen einem ersten Fluidanschluss 15 und zweiten Fluidanschlüssen 17, 19 wahlweise geschaltet werden. In 1 ist der Magnetanker 11 in einer unbestromten Situation der Magnetspule 5 dargestellt. Im unbestromten Zustand der Magnetspule 5 wird der Magnetanker 11 mittels eines Federelements 21 in eine Position vorgespannt, in der ein Ventilglied 23 des Magnetankers 11 auf einem Ventilsitz 25 aufliegt. Das Ventilglied 23 umfasst vorzugsweise zumindest ein, insbesondere elastisches, Dichtungselement 26. In dieser Position verschließt das Ventilglied 23 den Fluidanschluss 7, so dass ein durch den Fluidanschluss 15 zugeführtes Fluid durch eine Leitung 27 zu dem Fluidanschluss 19 fließt.
Wird hingegen die Magnetspule 5 bestromt, so kommt es zu einer Bewegung des Magnetankers 11 gegen die durch das Federelement 21 aufgebaute Federkraft, so dass das Ventilglied 23 die Leitung 27 verschließt, in dem es auf einem Ventilsitz 29 aufliegt. Dadurch ist jedoch der Ventilsitz 25 geöffnet und ein Fluid kann durch den Fluidanschluss 15 zu dem Fluidanschluss 17 fließen.
Zur Bestromung der Magnetspule 5 ist ein elektrischer Kontakt 31 vorgesehen. Das Elektromagnetventil 1 umfasst ferner ein Magnetjoch 33, sowie ein Rückschlussblech 35.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, wird der Spulenträger 3, die Magnetspule 5, das Magnetjoch 33 als auch das Rückschlussblech 35 sowie der Kontakt 31 zumindest bereichsweise von einem Kunststoffmaterial 37 umgeben. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Elektromagnetventilen reicht das Kunststoffmaterial 37 jedoch auch in einen ersten Abschnitt 39 im Bereich der ersten Aussparung 7 zwischen dem Magnetanker 11 und dem Spulenträger 3. Weiterhin reicht bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das Kunststoffmaterial 37 auch in einen zweiten Abschnitt 41 im Bereich der zweiten Aussparung 9 zwischen dem Magnetkern 13 und dem Spulenträger 3 bzw. Magnetspule 5.
Ferner wird durch das Kunststoffmaterial 37 die Fluidanschlüsse 15, 17 ausgebildet als auch ein erstes Verbindungselement 43. Das Verbindungselement 43 ist in Form einer Steckdose, in der der Kontakt 31 angeordnet ist, ausgebildet. Dies ermöglicht es, dass das Elektromagnetventil 1 mittels eines nicht dargestellten zweiten Verbindungselements, insbesondere einem einen weiteren elektrischen Kontakt aufweisenden Stecker, der in die Steckdose 43 eingesteckt werden kann, durch eine elektrische Verbindung mittels des Kontakts 31 und dem weiteren Kontakt angesteuert werden kann.
Obwohl bereits durch die Umspritzung mit dem Kunststoffmaterial 37 eine ausreichende Abdichtung im Bereich des Kontaktes bereitgestellt wird, kann als zusätzliche Absicherung ein Dichtungselement 44, beispielsweise in Form eines O-Rings, vorgesehen sein. Das Kunststoffmaterial 37 stellt selbst bereits eine Labyrinthabdichtung bereit, so dass Flüssigkeit, die in einen Zwischenbereich zwischen dem Kontakt 31 und dem Kunststoffmaterial 37 eintritt, nicht zu der Magnetspule 5, beispielsweise aufgrund eines Kapillareffekts, gelangen kann. In Situationen, in denen die Flüssigkeit mit erhöhtem Druck in den Bereich eintritt, beispielsweise bei einem Eintauchen des Elektromagnetventils 1 in die Flüssigkeit, bietet das Dichtungselement über diese Labyrinthdichtung hinaus eine zusätzliche Absicherung. Ein Eintauchen des Ventils in Flüssigkeit kann beispielsweise bei einem Durchfahren eines Gewässers mit einem Geländewagen auftreten. Insbesondere in solchen Situationen bietet das Dichtungselement eine zusätzliche Absicherung.
Weiterhin bildet das Kunststoffmaterial 37 eine Befestigungseinrichtung in Form einer Aussparung 45 aus. Diese Aussparung 45 ermöglicht es, dass der Magnetkern 13 innerhalb des Elektromagnetventils 1 fixiert werden kann, insbesondere in einer axialen Richtung der Achse A. Dadurch, dass das Kunststoffmaterial 37 in den ersten Abschnitt 39 bzw. in den zweiten Abschnitt 41 hineinreicht, werden folgende Vorteile erzielt. Durch das Kunststoffmaterial 37 wird im Bereich des ersten Abschnitts 39 eine Führungsbuchse für den Magnetanker 11 bereitgestellt. Die Führungsbuchse ist insbesondere von ihren Dimensionen her unabhängig von Bauteiltoleranzen des Spulenträgers 3. Kommt es nämlich zu einem Umwickeln des Spulenträgers 3 mit der Magnetspule 5, so entsteht eine Verformung des Spulenträgers 3. Diese Verformungen können durch das Kunststoffmaterial 37 ausgeglichen werden. Dazu ist vorgesehen, dass bei Aufbringung des Kunststoffmaterials 37, insbesondere mittels Umspritzen, ein Dorn in den Innenbereich des Spulenträgers 3 eingeführt wird. Durch den Außendurchmesser des Dorns wird damit das Maß der Aussparung 7 und damit die Führungsbuchse für den Magnetanker 11 festgelegt.
Dadurch, dass das Kunststoffmaterial 37 auch in den zweiten Abschnitt 41 hineinragt, wird erreicht, dass der Magnetkern 13 in den zweiten Abschnitt 41 eingepresst werden kann. Dadurch wird das Kunststoffmaterial 37 gegen die Innenwand des Spulenträgers 3 gedrückt und damit zusätzlich eine Abdichtung erreicht. Insbesondere wird so verhindert, dass ein über den Fluidanschluss 15 zugeführtes Fluid über einen Kapillareffekt zwischen dem Kunststoffmaterial 37 und dem Spulenkörper 3 zu der Magnetspule 5 wandern kann. Die Magnetspule 5 ist damit an keiner Stelle nicht durch das Kunststoffmaterial 37 abgedichtet. Neben dieser Dichtwirkung wird durch das Kunststoffmaterial 37 erreicht, dass auf sehr variable Weise die Fluidanschlüsse 15, 17 sowie das Verbindungselement 43 bereitgestellt werden kann.
In 2 ist eine perspektivische Aufsicht auf das Elektromagnetventil 1 dargestellt. Wie 2 zu entnehmen ist, wird durch das Kunststoffmaterial 37 der Fluidanschluss 17, 15 als auch die Verbindungseinrichtung 43 bereitgestellt. Ferner ist in das Kunststoffmaterial 37 eine Montageeinrichtung 47 integriert. Mittels der Montageeinrichtung 47 kann das Elektromagnetventil 1 mit einer nicht dargestellten Tragestruktur verbunden werden. Soll das Elektromagnetventil 1 abgewandelt werden, insbesondere eine Position des Verbindungselements 43 bzw. des Fluidanschluss 15 verändert werden, so kann auf einfache Weise eine Anpassung erfolgen. So müssen hierzu keine unterschiedlichen Einzelelemente des Elektromagnetventils vorgehalten werden, insbesondere kann der identische Magnetkern 13, der identische Magnetanker 11, die identische Magnetspule 5 und der identische Spulenträger 3 verwendet werden.
Lediglich die Umspritzung dieser Elemente ist dann in einer abgewandelten Form durchzuführen. Somit ist es möglich, mit den gleichen Funktionselementen das in 3 dargestellte Elektromagentventil 1‘ bereitzustellen. Diejenigen Elemente des Elektromagnetventils 1‘, die denjenigen des Elektromagnetventils 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen.
Wie sich aus einem Vergleich der 2 und 3 ergibt, unterscheidet sich das Elektromagnetventil 1‘ von dem Elektromagnetventil 1 dadurch, dass eine alternative Anordnung des Verbindungselements 43‘ und des Fluidanschlusses 15‘ realisiert wurde. Hierzu wurden die Einzelkomponenten in Form des Spulenträgers 3, der Magnetspule 5, des Magnetjochs 33, des Rückschlusselements 35 in eine abgewandelte Spritzgussform eingelegt und anschließend das Kunststoffmaterial 37‘ mittels Spritzguss erzeugt. Dadurch, dass das Kunststoffmaterial 37‘ sowohl das Verbindungselement 43‘ als auch die Fluidanschlüsse 15‘ und 17‘ ausformt, ist es möglich, nach Entnahme des Dorns zur Ausbildung der Abschnitte 37 und 41 und Einführen der Zusammenbaugruppe umfassend den Magnetanker 11, das Ventilglied 23, Federelemente 21 und anschließendem Einführen des Magnetkerns 13, das Elektromagnetventil 1‘ auszubilden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, den Figuren als auch den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 1‘: Elektromagnetventil
3: Spulenträger
5: Magnetspule
7: Aussparung
9: Aussparung
11: Magnetanker
13: Magnetkern
15, 15‘: Fluidanschluss
17, 17‘: Fluidanschluss
19, 19‘: Fluidanschluss
21: Federelement
23: Ventilglied
25: Ventilsitz
26: Dichtungselement
27: Leitung
29: Ventilsitz
31: Kontakt
33: Magnetjoch
35: Rückschlussblech
37, 37‘: Kunststoffmaterial
39: Abschnitt
41: Abschnitt
43: Verbindungselement
44: Dichtungselement
45: Aussparung
47, 47‘: Montageeinrichtung
A: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19820084 B4 [0004]
EP 2557343 A2 [0005]

Claims

Elektromagnetventil (1, 1‘) umfassend zumindest eine von zumindest einem Spulenträger (3) zumindest bereichsweise getragene Magnetspule (5), zumindest eine erste Aussparung (7) zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetankers (11) und zumindest eine zweite Aussparung (9) zur zumindest bereichsweisen Aufnahme zumindest eines Magnetkerns (13), wobei die Magnetspule (5) und/oder der Spulenträger (3) zumindest bereichsweise durch ein Kunststoffmaterial (37, 37‘) bedeckt ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (37, 37‘) ferner zumindest bereichsweise in einem ersten Abschnitt (39) zwischen der ersten Aussparung (7) einerseits und dem Spulenträger (3) und/oder der Magnetspule (5) andererseits angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (37, 37‘) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zumindest ein Magnetjoch (33), zumindest ein Rückschlussblech (35), zumindest einen ersten elektrischen Kontakt (31), zumindest ein Dichtungselement (44), zumindest eine, insbesondere elektrische, pneumatische und/oder hydraulische, Schaltung, wie eine Steuerschaltung, eine Regelschaltung und/oder Schutzschaltung, zumindest einen Widerstand, zumindest eine Diode und/oder zumindest ein Schutzelement umgibt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kunststoffmaterial (37, 37‘) zumindest bereichsweise in dem ersten Abschnitt (39) eine Führung, insbesondere ein Führungslager, für den Magnetanker (11) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Magnetanker (11) entlang einer ersten Achse (A) bewegbar in der ersten Aussparung (7) lagerbar ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (37, 37‘) zumindest bereichsweise in zumindest einem zweiten Abschnitt (41) zwischen der zweiten Aussparung (9) einerseits und dem Spulenträger (3) und/oder der Magnetspule (5) andererseits angeordnet ist, vorzugsweise der Spulenträger (3) und/oder die Magnetspule (5) im wesentlichen vollständig von dem Kunststoffmaterial (37, 37‘) umgeben und/oder eingekapselt ist bzw. sind, und/oder in dem zweiten Abschnitt (41) zumindest eine Befestigungseinrichtung (45) zur, insbesondere form- und/oder kraftschlüssigen, rastenden, schnappenden, reibschlüssigen und/oder zum Magnetanker (11) koaxialen, Fixierung des Magnetkerns (13) in der zweiten Aussparung (9), insbesondere in einer Richtung entlang der ersten Achse (A), vorgesehen ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kunststoffmaterials (37, 37‘) zumindest bereichsweise zumindest ein Fluidanschluss (15, 15‘, 17, 17‘), vorzugsweise alle Fluidanschlüsse, für ein mittels des Elektromagnetventils (1, 1‘) gesteuertes und/oder geregeltes Fluid, zumindest ein erstes Verbindungselement (43) zur Verbindung und/oder Fixierung zumindest eines, zumindest einen zweiten elektrischen Kontakt umfassenden, zweiten Verbindungselements, wobei vorzugsweise bei Fixierung des zweiten Verbindungselements eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontakt (31) und dem zweiten Kontakt herstellbar ist, zumindest ein Ventilsitz (25) und/oder eine Halterung für zumindest einen Ventilsitz und/oder zumindest eine Montageeinrichtung (47, 47‘) zur Verbindung des Elektromagnetventils (1, 1‘) mit zumindest einer Tragstruktur ausgebildet ist bzw. sind.
Elektromagnetventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (37, 37‘) mittels Gießen, Spritzgießen, Extrusion, Schäumen und/oder Blasformen hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils, insbesondere eines Elektromagnetventils (1, 1‘) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Bereitstellung zumindest eines ersten Bauteils (3, 5) eines elektromagnetischen Kreises und – zumindest teilweises Beschichten des ersten Bauteils (3, 5) mit zumindest einem Kunststoffmaterial (37, 37‘), wobei als erstes Bauteil zumindest eine von zumindest einem Spulenträger (3) zumindest bereichsweise getragene Magnetspule (5) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Beschichten das Kunststoffmaterial (37, 37‘) ferner zumindest bereichsweise in einem ersten Abschnitt (39) zwischen einer ersten Aussparung (7) zur Aufnahme zumindest eines Magnetankers (11) einerseits und dem Spulenträger (3) und/oder der Magnetspule (5) andererseits angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil ferner zumindest ein Magnetjoch (33), zumindest ein Rückschlussblech (35), zumindest ein erster elektrischer Kontakt (31), zumindest eine, insbesondere elektrische, pneumatische und/oder hydraulische, Schaltung, wie eine Steuerschaltung, eine Regelschaltung und/oder Schutzschaltung, zumindest einen Widerstand, zumindest eine Diode und/oder zumindest ein Schutzelement bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Beschichtens zumindest bereichsweise zumindest eine zweite Aussparung (9) zur Aufnahme zumindest eines Magnetkerns (13), zumindest bereichsweise in dem ersten Abschnitt (39) eine Führung, insbesondere ein Führungslager, zumindest eine Befestigungseinrichtung (45) zur Fixierung des Magnetkerns (13), zumindest ein Fluidanschluss (15, 15‘, 17, 17‘) zumindest ein erstes Verbindungselement (43), zumindest ein Ventilsitz (25) und/oder eine Halterung für zumindest einen Ventilsitz und/oder zumindest eine Montageeinrichtung (47, 47‘)ausgebildet wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Beschichten zumindest eine erste Zusammenbaugruppe in die erste Aussparung (7) und/oder die zweite Aussparung (9) eingebracht wird, wobei von der ersten Zusammenbaugruppe vorzugsweise zumindest der Magnetanker (11), zumindest ein Federelement (21) und/oder zumindest ein Ventilglied (23) umfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Beschichten, insbesondere im Anschluss an das Einbringen der ersten Zusammenbaugruppe (9, 11, 23), zumindest eine zweite Zusammenbaugruppe, vorzugsweise umfassend den Magnetkern (13), in die zweite Aussparung (9) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten mittels Gießen, Spritzgießen, Extrusion, Schäumen und/oder Blasformen erfolgt.
Verwendung eines Elektromagnetventil (1, 1‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere als Steuer- und/oder Regelventil, vorzugweise zur insbesondere qualitativen und/oder quantitativen Steuerung und/oder Regelung zumindest eines Heizfluids, eines Kühlfluids, eines Brennstoffs, eines Verbrennungsgases, eines Abgases, eines Überdrucks eines Fluids, eines Unterdrucks eines Fluids, eines Steuerungsfluids, insbesondere eines Steuerfluids zur Steuerung zumindest eines weiteren Steuer- und/oder Regelventils, wie einem Aktuator, und/oder weiteren Ventils, wie einer Steuerdose, einer Druckluft und/oder eines, insbesondere pneumatischen und/oder hydraulischen, Versorgungsmediums.