DE102017201453A1

DE102017201453A1 - Spulenbaugruppe, Verfahren zu ihrer Herstellung und damit ausgestattete Ventileinheit

Info

Publication number: DE102017201453A1
Application number: DE102017201453.9A
Authority: DE
Inventors: Lars Blassmann; Jürgen Gerhartz; Markus Lenz
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-08-02

Abstract

Es wird eine Spulenbaugruppe (1) vorgeschlagen, die über einen Kernkörper (43), einen Spulenträger (41) und mindestens eine auf den Spulenträger (41) aufgewickelte Spulenanordnung (45) verfügt, die in einem vom Spulenträger (41) begrenzten Spulenaufnahmeraum (56) angeordnet ist. Der Spulenträger (41) ist bei seiner Urformung an eine Mantelfläche (49) des Kernkörpers (43) angeformt und kann somit relativ dünnwandig ausgebildet sein. Dies wiederum ermöglicht es, zugunsten einer hohen Leistungsdichte besonders viele die Spulenanordnung (45) bildende Spulenwindungen im Spulenaufnahmeraum (56) anzuordnen. Es werden ferner ein Verfahren zur Herstellung der Spulenbaugruppe (1) sowie eine mit der Spulenbaugruppe (1) ausgestattete Ventileinheit (9) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenbaugruppe, mit einer mindestens eine elektrisch bestrombare Spule aufweisenden Spulenanordnung, einem von der Spulenanordnung umschlossenen Spulenträger und einem an seiner Mantelfläche von dem Spulenträger umschlossenen länglichen Kernkörper.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spulenbaugruppe und außerdem eine Ventileinheit, die zur Steuerung eines Fluidstroms dient und die mit einem beweglichen Ventilglied und mit einer elektrisch betätigbaren Antriebseinrichtung ausgestattet ist, wobei die Antriebseinrichtung zur Erzeugung mindestens einer die Steuerung des Fluidstromes bewirkenden Arbeitsbewegung des Ventilglieds ausgebildet ist.
Spulenbaugruppen der eingangs genannten Art werden insbesondere in der Automatisierungstechnik und dort beispielsweise in Fertigungsanlagen eingesetzt und sind dazu ausgebildet, bei einer elektrischen Betätigung elektromagnetische Felder zu erzeugen, über die eine beispielsweise von einem ferromagnetischen Ventilglied ausgeführte Arbeitsbewegung hervorgerufen werden kann. Derartige Spulenbaugruppen verfügen über wenigstens eine zu ihrer Betätigung elektrisch bestrombare Spulenanordnung, die um einen die Spulenanordnung tragenden Spulenträger herumgewickelt ist.
Eine Spulenbaugruppe der eingangs genannten Art ist aus der EP 3 018 392 A1 bekannt. Sie verfügt über eine Jochstruktur, die einen H-förmig gestalteten Kernkörper aufweist. Auf dem Kernkörper ist ein eine Spule tragender und somit einen Spulenträger bildender Trägerkörper angeordnet. Der Kernkörper verfügt über zwei Jochplatten, die miteinander über einen den Spulenträger tragenden Jochkern verbunden sind. An jeder Jochplatte ist ein Polschuh-Plattenkörper befestigt. Die Spulenbaugruppe weist eine relativ hohe Leistungsdichte auf, sodass eine Arbeitsbewegung eines Ankerelements mit relativ hoher Betätigungskraft ausgeführt werden kann. Wenn die Leistungsdichte der Spulenbaugruppe weiter erhöht werden soll, beispielsweise, wenn besonders hohe Betätigungskräfte nötig sind, ist die Spulenbaugruppe entsprechend anzupassen, was bisher durch eine konstruktive Vergrößerung der Spule und des Spulenträgers erfolgt, soweit dies aufgrund der baulichen Randbedingungen überhaupt möglich ist. Alternativ können zur Erhöhung der Betätigungskräfte auch mehrere Spulenbaugruppen eingesetzt werden. Beide Optionen sind mit relativ hohen Kosten und einem erhöhten Ressourcenverbrauch während des Betriebs verbunden.
Aus der DE 10 2013 011 759 A1 ist eine als Spulenanordnung bezeichnete Spulenbaugruppe bekannt, die als Bestandteil einer eine Arbeitsbewegung eines Ventilglieds hervorrufenden Antriebseinrichtung in einem Magnetventil angeordnet ist.
Aus der DE 10 2011 115 115 A1 ist eine als Spulenanordnung bezeichnete Spulenbaugruppe einer Antriebseinrichtung bekannt, die über einen eine Spule tragenden Spulenträger verfügt und die zur Betätigung eines Ventilglieds ausgebildet ist, das zur Steuerung einer Fluidströmung dient.
Aus der DE 10 2012 018 566 A1 ist eine eine Antriebseinrichtung aufweisende Ventileinrichtung bekannt. Die Antriebseinrichtung weist eine elektrisch betreibbare Spule, eine Permanentmagnetanordnung und Flussleitstücke auf, wobei durch die Antriebseinrichtung ein von einem beweglichen Anker gebildetes Ventilglied zu einer Arbeitsbewegung angetrieben wird.
Aus der DE 299 05 883 U1 ist eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung bekannt, die über einen Elektromagneten, einen mehrere Schenkel aufweisenden Kern und eine den Kern umgebende Spulenanordnung verfügt, wobei durch die Antriebsvorrichtung ein als Anker bezeichnetes Ventilglied zu einer Arbeitsbewegung angetrieben wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und kostengünstige, in ihrer Leistungsdichte optimierte Spulenbaugruppe zu schaffen. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung der Spulenbaugruppe und außerdem eine mit der Spulenbaugruppe ausgestattete Ventileinheit bereitgestellt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Spulenbaugruppe in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Spulenträger als ein bei seiner Urformung unter Bildung einer Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit an die Mantelfläche des Kernkörpers fest angeformter Formkörper ausgebildet ist.
Ferner wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur Herstellung einer Spulenbaugruppe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Spulenträger bei seiner Urformung an die Mantelfläche des Kernkörpers fest angeformt wird.
Die Aufgabe wird außerdem bei einer Ventileinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung eine erfindungsgemäß ausgebildete und/oder eine erfindungsgemäß hergestellte Spulenbaugruppe aufweist.
Durch die Erfindung wird eine Spulenbaugruppe bereitgestellt, deren Spulenträger an die Mantelfläche des Kernkörpers fest angeformt ist, sodass der Spulenträger und der Kernkörper eine zweckmäßigerweise unlösbare Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit bilden. Der Spulenträger kann aufgrund der festen Anformung an die Mantelfläche des Kernkörpers relativ dünnwandig ausgebildet werden, weil der Kernkörper den Spulenträger schon direkt nach seiner Herstellung gegen auf den Spulenträger einwirkende mechanische Belastungen abstützt. Am Spulenträger treten üblicherweise mechanische Belastungen und/oder Verformungen bei der Herstellung der Spulenbaugruppe auf, wenn die Spulenanordnung auf den Spulenträger aufgewickelt wird. Bisher werden die aus dem Stand der Technik bekannten Spulenträger als separate Bauteile unabhängig vom Kernkörper hergestellt und nach ihrer Bewicklung in einem gesonderten Montageschritt auf den Kernkörper montiert. Diese Spulenträger müssen relativ dickwandig hergestellt sein, damit sie eine ausreichende Stabilität gegen die bei der Herstellung und der Montage auftretenden mechanischen Belastungen und/oder Verformungen aufweisen. Durch die feste Anformung des Spulenträgers an die Mantelfläche des Kernkörpers wird bei der erfindungsgemäßen Spulenanordnung schon vor der Bewicklung eine hohe Stabilität des Spulenträgers erreicht, der folglich sehr dünnwandig und dementsprechend kostengünstig realisierbar ist.
Die dünnwandige Gestaltung vor allem des den Kernkörper umschließenden Abschnittes des Spulenträgers führt im Vergleich zu konventionellen Spulenbaugruppen bei gleicher äußerer Baugröße zu einer Vergrößerung des die Spulenanordnung aufnehmenden Wickelraumes, der mit zusätzlichen, die bestrombare Spule der Spulenanordnung bildenden Spulenwindungen aufgefüllt werden kann, sodass die Spulenanordnung über eine relativ hohe Anzahl von Spulenwindungen verfügt. Durch die dadurch im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Anzahl von Spulenwindungen ist die Leistungsdichte der Spulenanordnung der Spulenbaugruppe erhöht, sodass durch die Spulenbaugruppe relativ hohe Betätigungskräfte bereitgestellt werden können. Da der Spulenträger unmittelbar bei seiner Urformung an den Kernkörper angeformt wird bzw. ist, ergibt sich bei der Herstellung der Spulenbaugruppe eine Zeitersparnis, was die Herstellungskosten minimiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Spulenbaugruppe sieht vor, dass der Spulenträger bei seiner Urformung an die Mantelfläche des Kernkörpers fest angeformt wird, wobei die Spulenbaugruppe mindestens eine elektrisch bestrombare Spule aufweisende Spulenanordnung, einen von der Spulenanordnung umschlossenen Spulenträger und einen an seiner Mantelfläche von dem Spulenträger umschlossenen länglichen Kernkörper umfasst.
Beispielsweise wird bei der Urformung unter Verwendung eines geeigneten Formgebungswerkzeuges ein fließfähiges oder pastöses Material auf die Mantelfläche des Kernkörpers aufgebracht, wo es abkühlt und aushärtet, um den Spulenträger auszubilden.
Das Herstellungsverfahren kann beispielsweise auch als Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren ausgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Ventileinheit ist mit einer erfindungsgemäßen Spulenbaugruppe ausgestattet. Die Ventileinheit verfügt außerdem über ein bewegliches Ventilglied und eine elektrisch betätigbare Antriebseinrichtung, die zur Erzeugung mindestens einer die Steuerung eines Fluides bewirkenden Arbeitsbewegung des Ventilglieds ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung weist eine erfindungsgemäß ausgebildete und/oder eine erfindungsgemäß hergestellte Spulenbaugruppe auf. Dies hat den Vorteil, dass relativ hohe Betätigungskräfte auf das Ventilglied ausgeübt werden können, weil die elektrisch betätigbare Spulenbaugruppe über ein in Folge der hohen Leistungsdichte relativ starkes Magnetfeld verfügt.
Vorteile der Erfindung liegen unter anderem auch darin, dass die reduzierte Wandstärke am Spulenträgergrund die Wärmeabfuhr zwischen Spule und Kernkörper verbessert. Falls der Kernkörper als Blechpaket realisiert wird, bietet eine Umspritzung mit dem Spulenträgermaterial einen großen Vorteil bezüglich Toleranz- und Ebenheitsausgleich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Zweckmäßigerweise ist der den Spulenträger bildende Formkörper ein durch Spritzgießen aus Kunststoffmaterial oder einem anderen spritzgießfähigen Material, beispielsweise ein Keramikmaterial hergestellter Spritzgusskörper. Durch das Spritzgießen des Spulenträgers wird erreicht, dass der Spulenträger mittels einer einfach beherrschbaren Technologie fest und vorzugsweise unlösbar an die Mantelfläche des Kernkörpers angeformt ist.
Es ist vorteilhaft, wenn der Spulenträger ringsum spaltfrei an die Mantelfläche des Kernkörpers angeformt ist. Es ist dann zwischen der Mantelfläche des Kernkörpers und dem Spulenträger kein unnötiger Zwischenraum ausgebildet. Der Spulenträger ist bevorzugt direkt an die Mantelfläche des Kernkörpers angeformt, sodass beim Urformungsvorgang ein direkter Kontakt zwischen dem den Spulenträger bildenden Material und dem Kernkörper auftritt. Abhängig vom Material des Spulenträgers kann aber auch eine mittelbare Anformung nach vorheriger Applikation eines geeigneten Haftvermittlers stattfinden, wenn ein Haftverbund angestrebt wird. Durch die spaltfreie Anformung des Spulenträgers an die Mantelfläche des Kernkörpers entfällt ein Montagespalt zwischen Spulenträger und Kernkörper, sodass zusätzlicher Bauraum gewonnen wird, der dazu genutzt werden kann, um auf den Spulenträger zusätzliche Spulenwindungen aufzubringen. Die Spulenanordnung kann deshalb über eine relativ hohe Anzahl an Spulenwindungen verfügen, wodurch sich die Leistungsdichte der Spulenbaugruppe erhöht.
Zweckmäßigerweise ist der Spulenträger innerhalb der Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit an dem Kernkörper diesbezüglich unbeweglich angeordnet. Das Unterbinden einer Relativbewegung zwischen dem Spulenträger und dem Kernkörper hat den Vorteil, dass sich die Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit relativ einfach handhaben lässt. Die unbewegliche Anordnung des Spulenträgers am Kernkörper wird insbesondere durch eine spaltfreie Anformung des Spulenträgers an den Kernkörper und den daraus resultierenden Kontakt zwischen dem Material des Spulenträgers und dem Kernkörper begünstigt.
Vorzugsweise ist der Spulenträger kraftschlüssig an dem Kernkörper festgehalten. Der Spulenträger wird zweckmäßigerweise aufgrund von bei der Herstellung des Spulenträgers, beispielweise mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens, auftretenden mechanischen Spannungen, beispielsweise Schrumpfspannungen, des Werkstoffes des Spulenträgers an der Mantelfläche des Kernkörpers festgehalten. Die kraftschlüssige Fixierung kann mit einer formschlüssigen Fixierung kombiniert sein, beispielsweise indem Material des Spulenträgers in eine oder mehrere radiale Vertiefungen des vom Spulenträger umschlossenen Kernkörpers eingreift. Auch kann zusätzlich oder alternativ eine Haftverbindung ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Spulenträger rein kraftschlüssig an dem Kernkörper festgehalten. Der Spulenträger ist dabei insbesondere formschlusslos und haftschlusslos am länglichen Kernkörper festgehalten. Diese Bauform hat den sich positiv auf die Herstellungskosten auswirkenden Vorteil, dass keinerlei Befestigungsmittel, wie beispielsweise Klebstoffe, Befestigungsnuten oder Befestigungsschrauben vorzusehen sind, um den Spulenträger am Kernkörper festzuhalten.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kernkörper und der den Kernkörper umschließende Spulenträger koaxial zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise definiert der Kernkörper eine sich entlang seines länglichen Körpers erstreckende mittige Längsachse und der Spulenträger eine sich entlang seines Körpers erstreckende mittige Längsachse. Dabei ist die Längsachse des den Kernkörper umschließenden Spulenträgers koaxial zu der Längsachse des Kernkörpers angeordnet. Vorteilhaft ist auch die besonders kompakte Gestalt der Spulenbaugruppe, die durch diese Anordnung erreicht wird.
Vorzugsweise umschließt eine und zweckmäßigerweise jede Spule der Spulenanordnung sowohl den Spulenträger als auch den Kernkörper koaxial.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Spulenträger mindestens einen zwei axial zueinander beabstandete Seitenwandabschnitte des Spulenträgers verbindenden, an den länglichen Kernkörper angeformten rohrförmigen Verbindungsabschnitt aufweist. Der Verbindungsabschnitt begrenzt gemeinsam mit den Seitenwandabschnitten wenigstens einen den Kernkörper umschließende Spulenaufnahmeraum, in dem wenigstens eine Spule der Spulenanordnung gewickelt ist.
Der Verbindungsabschnitt und zweckmäßigerweise auch die Seitenwandabschnitte sind vorzugsweise kraftschlüssig und vorzugsweise spaltfrei und unmittelbar an der Mantelfläche des Kernkörpers angeformt. Zumindest der Verbindungsabschnitt, zweckmäßigerweise aber auch die Seitenwandabschnitte sind vorzugsweise relativ dünnwandig, sodass der Spulenaufnahmeraum des Spulenträgers relativ großvolumig gestaltet sein kann.
Es ist vorteilhaft, wenn die Seitenwandabschnitte des Spulenträgers ringförmig ausgebildet und wie der rohrförmige Verbindungsabschnitt mit ihren Innenumfangsflächen an die Mantelfläche des Kernkörpers angeformt sind. Die Seitenwandabschnitte erstrecken sich vorzugsweise rechtwinkelig bezüglich einer Längsachse des Kernkörpers. Die Ringform kann eine Kreisringform sein oder auch eine mehreckig und insbesondere rechteckig konturierte Ringform.
Abhängig von seinem Verwendungszweck innerhalb der Spulenbaugruppe besteht der Kernkörper bevorzugt aus einem ferromagnetischen oder einem nicht ferromagnetischen Material.
Der Kernkörper ist beispielsweise als ein zumindest partiell und zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei ihm um eine vorzugsweise zylindrische Hülse. Eine solche Ausgestaltung eignet sich besonders zur Verwendung als einen beweglichen Anker führendes Ankerführungsrohr einer zur Betätigung eines Ventils dienenden Antriebseinrichtung.
Der rohrförmige Hohlkörper besteht beispielsweise aus einem nicht oder nur geringfügig ferromagnetischen Material wie zum Beispiel einem austenitischen Stahl oder Messing oder einem Kunststoffmaterial. Hierdurch wird erreicht, dass es nicht zu magnetischen Kurzschlüssen kommt.
Der Kernkörper kann auch als ein hohlraumloser Massivkörper ausgeführt sein, der zweckmäßigerweise aus einem ferromagnetischen Material besteht. Beispielsweise definiert ein solcher Kernkörper einen eine relativ hohe Permeabilität aufweisenden Metallkern, der beispielsweise aus Eisen oder einer Nickel-Eisen-Kobalt Legierung besteht. Dies hat den Vorteil, dass die Feldlinien eines von der Spulenanordnung ausgebildeten Magnetfeldes sehr gut durch den Kernkörper hindurchgeleitet werden, was beispielsweise durch die Spulenbaugruppe bereitgestellten Betätigungskräfte erhöht.
Vorzugsweise weist die Spulenbaugruppe eine ferromagnetische Jocheinrichtung auf, die den Spulenträger zumindest partiell umschließt. Zweckmäßigerweise ist die vorzugsweise mehrteilige Jocheinrichtung an dem Kernkörper der Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit, insbesondere spaltfrei angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass Magnetfeldlinien des Magnetfelds durch die Jocheinrichtung gut geleitet werden. Die Jocheinrichtung besteht vorzugsweise aus einem eine relativ hohe Permeabilität aufweisenden Material, beispielsweis Eisen oder einer Nickel-Eisen-Kobalt Legierung. Hierdurch wird erreicht, dass eine durch die Spulenbaugruppe erzeugbare magnetische Betätigungskraft relativ hoch ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Spulenträger durch Spritzgießen hergestellt und ihn bildendes Material, beispielsweise Kunststoffmaterial oder ein spritzgussfähiges Keramikmaterial an den Kernkörper angespritzt ist.
Bevorzugt wird die mindestens eine Spule auf den Spulenträger aufgewickelt, nachdem der Spulenträger zuvor durch Urformung an den Kernkörper angeformt wurde. Dabei bilden der Kernkörper und der Spulenträger eine Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit, deren Komponenten insbesondere unlösbar miteinander verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass im Vergleich zur konventionellen Fertigungstechnik wenigstens ein Montageschritt eingespart werden kann. Die die Spule bildenden Spulenwindungen werden auf den zuvor an den Kernkörper angeformten Spulenträger aufgewickelt. Nach dem Aufwickeln des Spulendrahtes ist die Spule der Spulenbaugruppe zumindest im Wesentlichen fertiggestellt.
Zum Wickeln der Spule ist es nicht nötig, dass der Spulenträger auf einen zusätzlichen Wickeldorn eines Wickelwerkzeuges aufgesetzt wird, weil der Kernkörper unmittelbar selbst als Wickeldorn verwendbar ist. Der Einsatz eines gesonderten Wickeldorns kann daher entfallen. Ferner entfällt der ansonsten erforderliche Zusammenbau des Kernkörpers und des Spulenträgers nach dem Wickeln der Spule.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen erläutert. Hierbei zeigen:

1 ein bevorzugtes erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventileinheit, die mit einer erfindungsgemäßen Spulenbaugruppe eines bevorzugten Aufbaus ausgestattet ist, in einer perspektivischen Ansicht,
2 die Ventileinheit aus 1 in einer Schnittansicht gemäß Schnittlinie II-II,
3 die Ventileinheit aus 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
4 die Spulenbaugruppe der Ventileinheit der 1 in einem Ausschnitt gemäß Pfeil IV aus 3,
5 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventileinheit mit einer erfindungsgemäßen Spulenbaugruppe eines bevorzugten Aufbaus in einem Längsschnitt,
6 die Ventileinheit aus 5 im Längsschnitt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.

In den 1 bis 4 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und in den 5 und 6 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei jeweils eine Spulenbaugruppe 1 ersichtlich ist.
Die Spulenbaugruppe 1 kann ein Ventilglied 3 zu einer Arbeitsbewegung 5 antreiben, bei der es sich vorzugsweise um eine in den 1 und 5 durch einen Doppelpfeil angedeutete Linearbewegung handelt. Im Rahmen der Arbeitsbewegung 5 wird das Ventilglied 3 entlang einer Hauptachse 7 hin und her bewegt.
Die nachfolgende Beschreibung erfolgt anhand zweier in den beiden Ausführungsbeispielen dargestellter Ventileinheiten 9, die jeweils eine mit einer Spulenbaugruppe 1 ausgestattete Antriebseinrichtung 15 aufweisen. Unabhängig von dieser Beschreibung ist die Spulenbaugruppe 1 auch für andere Zwecke einsetzbar, die von Ventileinheiten 9 losgelöst sind, beispielsweise im Bereich von elektromagnetischen Stellantrieben.
In der folgenden Beschreibung werden funktionsgleiche Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Sofern die Komponenten im Detail Unterschiede aufweisen, werden sie gesondert erläutert.
Eine bevorzugte Nutzung der erfindungsgemäßen Ventileinheiten 9 ist beispielsweise in einer nicht dargestellten Fertigungsanlage in der Automatisierungstechnik vorgesehen. Durch die Ventileinheiten 9 strömt ein Fluid, bei dem es sich beispielsweise um Druckluft oder ein anderes Druckgas oder alternativ um Hydraulikflüssigkeit oder eine sonstige Flüssigkeit handelt.
Das Ventilglied 3 ist durch die in der Ventileinheit 9 angeordnete Antriebseinrichtung 15 zu der Arbeitsbewegung 5 antreibbar. Im Rahmen der Arbeitsbewegung 5 kann das Ventilglied 3 zwischen einer auf einem Ventilsitz 22 anliegenden Schließstellung und mindestens einer vom Ventilsitz 22 beabstandeten Offenstellung hin und her bewegt werden, um einen durch die Ventileinheit 9 strömenden Fluidstrom in der Schließstellung zu sperren oder in einer der Offenstellung freizugeben.
Die Ventileinheit 9 weist eine Ventilbetätigungseinrichtung 12 und vorzugsweise einen damit verbundenen Grundkörper 20 auf.
Der Grundkörper 20 verfügt zweckmäßigerweise über den Ventilsitz 22. Das im Rahmen der Arbeitsbewegung 5 bewegliche Ventilglied 3 liegt in der Schließstellung an dem Ventilsitz 22 des Grundkörpers 20 abdichtend an, sodass der Fluidstrom gesperrt ist. In jeder Offenstellung ist das Ventilglied 3 vom Ventilsitz 22 des Grundkörpers 20 derart beabstandet, dass der Fluidstrom mehr oder weniger freigegeben ist, sodass ein Fluidstrom mehr oder weniger stark strömen kann. Es kann vorgesehen sein, dass das Ventilglied 3 an seiner dem Ventilsitz 22 zugewandten Stirnseite über gummielastische Eigenschaften verfügt, um eine besonders gute Abdichtwirkung zu erzielen. Zweckmäßigerweise ist an dieser Stirnseite ein über gummielastische Eigenschaften verfügendes Abdichtelement 4, 4a angeordnet.
Der Grundkörper 20 verfügt über ein Fluidkanalsystem 24, das beispielsgemäß über einen ersten Fluidkanal 25 und einen zweiten Fluidkanal 26 verfügt. Zweckmäßigerweise münden der erste Fluidkanal 25 und der zweite Fluidkanal 26 jeweils unter Ausbildung einer Überströmöffnung 27 in eine Ventilgliedkammer 28 des Grundkörpers 20. Die Überströmöffnung 27 des ersten Fluidkanals 25 ist zweckmäßigerweise von dem Ventilsitz 22 umrahmt, sodass ein Fluiddurchtritt durch die Überströmöffnung 27 des ersten Fluidkanals 25 von dem Ventilglied 3, wie in oben beschriebener Weise, wahlweise gesperrt oder freigegeben werden kann. Das Ventilglied 3 ist vorzugsweise zumindest teilweise in der Ventilgliedkammer 28 des Grundkörpers 20 angeordet.
Der Grundkörper 20 könnte prinzipiell integral und vorzugsweise einstückig mit der Ventilbetätigungseinrichtung 12 ausgebildet sein. Bevorzugt ist er allerdings als ein bezüglich der Ventilbetätigungseinrichtung 12 separater Körper ausgebildet, vorzugsweise nach Art eines Sockels. Die Ventilbetätigungseinrichtung 12 ist vorzugsweise über nicht dargestellte Befestigungsmittel an dem Grundkörper 20 montiert. Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Dichtelement 29 zwischengefügt ist.
Exemplarisch ist der Grundkörper 20 so ausgebildet, dass die Ventilgliedkammer 28, in die der erste Fluidkanal 25 und der zweite Fluidkanal 26 des Fluidkanalsystems 24 münden, an einer in Achsrichtung der Hauptachse 7 orientierten, als Grundkörperstirnfläche 23 bezeichneten Außenfläche des Grundköpers 20 unter Ausbildung einer Ventilgliedkammeröffnung 31 ausmündet. Die Ventilgliedkammeröffnung 31 ist von der montierten Ventilbetätigungseinrichtung 12 abgedeckt.
Die Ventilbetätigungseinrichtung 12 der Ventileinheit 9 weist die Antriebseinrichtung 15 auf. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung 15, insbesondere vollständig, innerhalb einer von einem Ventilgehäuse 35 der Ventilbetätigungseinrichtung 12 begrenzten Gehäusekammer 36 angeordnet. Die Antriebseinrichtung 15 weist zu ihrer Betätigung Betätigungskontakte 63 auf, über die von außen her elektrische Betätigungssignale einspeisbar sind. An die Betätigungskontakte 63 ist beispielsweise eine nicht dargestellte elektronische Steuereinrichtung angeschlossen, die die Betätigung der Antriebseinrichtung 15 steuert.
Das Ventilglied 3 ist vorzugsweise über ein Federelement 30 am Ventilgehäuse 35 der Ventilbetätigungseinrichtung 12 abgestützt. Dadurch kann das Ventilglied 3 beispielsweise in die Schließstellung vorgespannt sein, in der das Ventilglied 3 abdichtend am Ventilsitz 22 anliegt.
Zweckmäßigerweise ist in der Gehäusekammer 36 außer der Antriebseinrichtung 15 ein insbesondere in Achsrichtung der Hauptachse 7 bewegliches Ankerelement 40 der Antriebseinrichtung 15 angeordnet. Das Ankerelement 40 ist zur Ausführung seiner Bewegung zweckmäßigerweise radial außen geführt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 erfolgt die Führung vorzugsweise durch eine Innenwandfläche 37 der Gehäusekammer 36, wobei zweckmäßigerweise auch eine Verdrehsicherung des Ankerelementes 40 erzielt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist das Ankerelement 40 von der Innenumfangsfläche eines sich in der Gehäusekammer 36 erstreckenden und an dem Grundkörper 20 fixierten Ankerführungsrohres 34 geführt, in das das Ankerelement 40 axial eintaucht.
Das Ankerelement 40 besteht bevorzugt aus ferromagnetischem Material, um mit einem von der Spulenbaugruppe 1 bei deren elektrischer Bestromung bereitgestellten Magnetfeld in nachfolgend genauer beschriebener Weise zusammenwirken zu können.
Zweckmäßigerweise mündet die Gehäusekammer 36 der Ventilbetätigungseinrichtung 12 an einer in Achsrichtung der Hauptachse 7 orientierten Außenfläche des Ventilgehäuses 35 der Ventilbetätigungseinrichtung 12 unter Ausbildung einer axialen Gehäusekammeröffnung 39 aus. Dies ist beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 der Fall. Diese Gehäusekammeröffnung 39 befindet sich insbesondere an der dem Grundkörper 20 entgegengesetzten Axialseite. Vorzugsweise kann durch die Gehäusekammeröffnung 39 hindurch die Antriebseinrichtung 15 in die Gehäusekammer 36 eingesetzt werden, bevorzugt in lösbarer Weise. Die Gehäusekammeröffnung 39 ist zweckmäßigerweise durch einen Gehäusedeckel 38 verschlossen, der abnehmbar sein kann. Beispielsweise legt der Gehäusedeckel 38 die in der Gehäusekammer 36 angeordnete Antriebseinrichtung 15 in Richtung der Hauptachse 7 fest, sodass eine ungewollte Relativbewegung der Antriebseinrichtung 15 bezüglich des Ventilgehäuses 35 ausgeschlossen ist.
Das Ventilgehäuse 35 kann beispielsweise auch haubenförmig ausgebildet sein, was auf das Ausführungsbeispiel der 5 und 6 zutrifft.
Die Antriebseinrichtung 15 ist dazu ausgebildet das Ventilglied 3 unter Vermittlung des Ankerelementes 40 zu der Arbeitsbewegung 5 anzutreiben. Zu diesem Zweck ist das Ventilglied 3 entweder mit dem Ankerelement 40 bewegungsgekoppelt, beispielsweise mechanisch verbunden - dies ist beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 der Fall -, oder das Ventilglied 3 ist unmittelbar von dem Ankerelement 40 gebildet, was auf das Ausführungsbeispiel der 5 und 6 zutrifft.
Infolge der vorgenannten Maßnahme führen das Ventilglied 3 und das diesbezüglich gesonderte oder in Baueinheit ausgeführte Ankerelement 40 die Arbeitsbewegung 5 stets gemeinsam aus, sodass man das Ventilglied 3 und das Ankerelement 40 gemeinsam auch als einen Ventilglied-Anker-Bewegungsverbund 47 bezeichnen kann. Zweckmäßigerweise ist die Innenwandfläche 37 der Gehäusekammer 36 bzw. die Innenfläche des Ankerführungsrohrs 34 so beschaffen, dass der Ventilglied-Anker-Bewegungsverbund 47 reibungsarm entlang der Hauptachse 7 geführt bewegt werden kann.
Die Spulenbaugruppe 1 verfügt über einen bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Spulenträger 41, der vorzugsweise von H-förmiger Gestalt ist und der über eine zentrale axiale Durchbrechung 33 verfügt, die im Folgenden auch als Durchgang 33 bezeichnet wird. Die Spulenbaugruppe 1 weist weiterhin einen Kernkörper 43 auf, bei dem es sich vorzugsweise um einen länglichen, insbesondere stabförmigen Körper handelt, der in dem Durchgang 33 des Spulenträgers 41 angeordnet ist. Der Kernkörper 43 kann je nach Verwendungszweck ganz oder teilweise rohrförmig gestaltet sein oder aus Vollmaterial bestehen. Der längliche Kernkörper 43 definiert vorzugsweise eine als Kernkörperachse 46 bezeichnete Längsachse, die beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 rechtwinkelig zu der Hauptachse 7 ausgerichtet ist und die beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 parallel zu der Hauptachse 7 ausgerichtet ist und mit der Hauptachse 7 insbesondere zusammenfällt.
Die Spulenbaugruppe 1 enthält weiterhin eine mindestens eine elektrisch bestrombare Spule 44 aufweisende Spulenanordnung 45. Die Bestromung kann über die weiter oben beschriebenen Betätigungskontakte 63 erfolgen. Die Spulenbaugruppe 1 ist ausgebildet, um bei Bestromung ihrer mindestens einen Spule 44 ein Magnetfeld zu erzeugen, das aufgrund magnetischer Wechselwirkung mit dem Ankerelement 40 die Arbeitsbewegung 5 des Ankerelements 40 oder gegebenenfalls des Ventilglied-Anker-Bewegungsverbundes 47 hervorruft.
Der Spulenträger 41 der Spulenbaugruppe 1 ist bei seiner Urformung an eine Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 fest angeformt. Die Mantelfläche 49 ist insbesondere radial bezüglich der Kernkörperachse 46 orientiert. Dadurch ist der Spulenträger 41 fest und vorzugsweise unbeweglich am Kernkörper 43 angeordnet, wobei er zusammen mit dem Kernkörper 43 eine Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit 32 bildet.
Der Spulenträger 41 ist somit ein bei seiner Urformung unter Bildung der Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit 32 an die Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 fest angeformter, insbesondere starrer Formkörper, vorzugsweise ein Kunststoff-Formkörper oder ein Keramik-Formkörper.
Der Spulenträger 41 ist hierbei nur beispielsweise von H-förmiger Gestalt. Er kann in einer beliebigen, durch ein urformendes Verfahren hergestellten Form, hergestellt sein. Beispielsweise auch in einer Form, die die Aufnahme von zwei Spulen 44 der Spulenanordnung 45 erlaubt. Der Spulenträger 41 definiert vorzugsweise eine als Spulenträgerachse 42 bezeichnete Längsachse, die sich zweckmäßigerweise entlang des Formkörpers des Spulenträgers 41 erstreckt.
Die Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit 32 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Spulenträger 41 ringsum spaltfrei an der Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 angeformt ist. Dies ist relativ einfach dadurch realisierbar, dass der Spulenträger 41 als Spritzgusskörper realisiert ist, der durch das urformende Verfahren des Spritzgießens an die Mantelfläche 49 angespritzt wurde. Verfahrenstechnisch wird dies beispielsweise so realisiert, dass der zuvor separat hergestellte Kernkörper 43 als Einlegeteil in einer Formkammer einer Gießform angeordnet wird, die die Negativgestalt des herzustellenden Spulenträgers definiert und in die anschließend flüssiges Material, insbesondere Kunststoffmaterial oder Keramikmaterial eingespritzt wird, das nach der Verfestigung den den Kernkörper 43 umschließenden Spulenträger 41 bildet. Alternativ besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit einer Zwei-Komponenten-Spritzgießfertigung des Kernkörpers 43 und des Spulenträgers 41, sodass kein Einlegeteil anfällt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der Spulenträger 41 kraftschlüssig an dem Kernkörper 43 festgehalten. Insbesondere können bei der Herstellung des Spulenträgers 41 im Rahmen der urformenden Formgebung radiale Schrumpfspannungen im Spulenträgermaterial auftreten, die für einen relativ festen Halt des Spulenträgers 41 an der Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 sorgen, ohne dass weitere Befestigungsmaßnahmen getroffen werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Spulenträger 41 rein kraftschlüssig an der Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 festgehalten ist.
Der an den Kernkörper 43 angeformte Spulenträger 41 ist bei nicht illustrierten Ausführungsbeispielen zusätzlich oder alternativ zu einem Kraftschluss axial formschlüssig und/oder anhaftend fixiert. Beispielsweise verfügt der Kernkörper 43 über eine oder mehrere umlaufende Befestigungsnuten, in die das Material des Spulenträgers eingreift und die dem Spulenträger 41 in der Achsrichtung der Spulenträgerachse 42 zusätzlichen Halt am Kernkörper 43 geben. Auch kann vor dem Anformen des Spulenträgermaterials eine dünne Schicht eines eine Haftverbindung begünstigenden Haftvermittlers auf den Kernkörper 43 aufgebracht werden oder worden sein.
Der Kernkörper 43 ist zweckmäßigerweise so in die Durchbrechung 33 des Spulenträgers 41 eingesetzt, dass die Spulenträgerachse 42 mit der Kernkörperachse 46 zusammenfällt. Sie sind in diesem Fall zueinander koaxial angeordnet, wie in den 2 und 5 dargestellt ist.
Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist die Spulenbaugruppe 1 so orientiert, dass die Spulenträgerachse 42 und die Kernkörperachse 46 mit einer zur Hauptachse 7 rechtwinkeligen Querachse 8 zusammenfallen. Im Gegensatz dazu ist aber auch eine dahingehende Orientierung möglich, bei der die Spulenträgerachse 42 und die Kernkörperachse 46 mit der Hauptachse 7 zusammenfallen, was auf das Ausführungsbeispiel der 5 und 6 zutrifft.
Der Kernkörper 43 kann radial außen eine runde oder eine unrunde Profilierung haben. Beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist er radial außen zylindrisch gestaltet. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist er prismatisch und insbesondere quaderförmig geformt.
Der Spulenträger 41 weist bei beiden Ausführungsbeispielen mindestens einen von dem Durchgang 33 durchsetzten rohrförmigen Verbindungsabschnitt 50 auf, der zwei in Achsrichtung der Spulenträgerachse 42 zueinander beabstandete und ebenfalls von dem Durchgang 33 durchsetzte Seitenwandabschnitte 52 des Spulenträgers 41 miteinander verbindet. Gemeinsam mit den beiden Seitenwandabschnitten 52, die den Verbindungsabschnitt 50 ringsum radial überragen, bildet der Verbindungsabschnitt 50 einen radial außen offenen Spulenaufnahmeraum 56 für mindestens eine Spule 44. Der Spulenträger 41 kann durchaus auch mehr als einen Verbindungsabschnitt 50 aufweisen. In diesem Fall verbinden die mehreren Verbindungsabschnitte 50 mehr als zwei Seitenwände und bilden beispielsweise zwei oder mehr Spulenaufnahmeräume 56. Jeder Spulenaufnahmeraum 56 ist radial innen von dem Verbindungsabschnitt 50 und axial beidseits von jeweils einem Seitenwandabschnitt 52 begrenzt.
Der rohrförmige Verbindungsabschnitt 50 erstreckt sich vorzugsweise entlang der Spulenträgerachse 42. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist der Verbindungsabschnitt 50 außen und innen mehreckig, insbesondere rechteckig profiliert, vergleichbar mit einem Rechteckrohr. Beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist er außen und innen kreisringförmig profiliert, beispielsweise nach Art eines Rundrohres. In beiden Fällen hat der Verbindungsabschnitt 50 eine radiale Innenumfangsfläche 58, die gemeinsam mit einer radialen Innenumfangsfläche 64 eines jeden der beiden ringförmigen Seitenwandabschnitte 52 eine in Bezug zur Spulenträgerachse 42 radial nach innen weisende Innenumfangsfläche 59 des Durchgangs 33 definiert, die bei der Urformung des Spulenträgers 41 fest und vorzugsweise direkt an die Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 angeformt wird bzw. ist, insbesondere spaltfrei. Zur besseren Unterscheidung sei die Innenumfangsfläche 59 des Durchgangs 33 im Folgenden auch als Durchgangs-Innenumfangsfläche 59 bezeichnet.
Der Verbindungsabschnitt 50 verfügt über eine in Bezug zur Spulenträgerachse 42 radial nach außen orientierte, als Wickelumfangsfläche 60 bezeichnete Außenumfangsfläche. Auf dieser Wickelumfangsfläche 60 ist die mindestens eine Spule 44 der Spulenanordnung 45 angeordnet. Bei der Herstellung der Spulenbaugruppe 1 wird zur Erzeugung der Spule 44 ein elektrisch leitender Spulendraht auf die Wickelumfangsfläche 60 rings um die Spulenträgerachse 42 herum aufgewickelt.
Die Wickelumfangsfläche 60 und die Innenumfangsfläche 58 des Verbindungsabschnitts 50 begrenzen zwischen sich eine bevorzugt hülsenförmige Wandung 62 des Verbindungsabschnitts 50. Diese Wandung 62 ist bevorzugt relativ dünn, was sich durch die Anformung des Spulenträgers 41 an den Kernkörper 43 sehr einfach realisieren lässt. Insbesondere kann der Verbindungsabschnitt 50 derart dünnwandig ausgebildet sein, dass er ohne die radiale Abstützwirkung des ihn durchsetzenden Kernkörpers 43 nahezu keine mechanischen Kräfte aufnehmen könnte. Solche mechanischen Kräfte entstehen beispielsweise beim Aufwickeln des Spulendrahtes auf die Wickelumfangsfläche 60. Aufgrund der radialen Abstützwirkung des Kernkörpers 43 bleibt der Verbindungsabschnitt 50 trotz geringer Wanddicke stabil.
Beispielsweise kann die Wandung 62 des Verbindungsabschnittes 50 von nur folienartig dünner Gestalt sein, sodass lediglich eine elektrisch isolierende Wirkung durch die Verbindungswandung 62 hervorgerufen wird.
Wie schon angesprochen, ist in dem von den Seitenwandabschnitten 52 und dem Verbindungsabschnitt 50 begrenzten Spulenaufnahmeraum 56 wenigstens eine den Verbindungsabschnitt koaxial umschließende Spule 44 der Spulenanordnung 45 angeordnet. Die Spulenanordnung 45 enthält bei beiden Ausführungsbeispielen jeweils nur eine einzige Spule 44, sie kann sich aber auch aus mehreren Spulen 44 zusammensetzen, die entweder miteinander verdrahtet sind oder individuell ausgebildet sind. Die Spulenanordnung 45 verfügt über die oben erwähnten elektrischen Betätigungskontakte 63, über die sie bestrombar ist, sodass ein Magnetfeld zum Bewirken der Arbeitsbewegung 5 des Ankerelements 40 und gegebenenfalls des Ventilglieds 3 hervorgerufen werden kann. Die Betätigungskontakte 63 sind zweckmäßigerweise partiell in den Spulenträger 41 eingebettet, beispielsweise durch Einstecken nach der Herstellung des Spulenträgers 41 oder durch Umspritzen unmittelbar bei der Urformung des Spulenträgers 41.
Die Seitenwandabschnitte 52 des Spulenträgers 41 sind vorzugsweise ringförmig und zweckmäßigerweise von plattenartiger Gestalt. Sie sind zweckmäßigerweise mit ihren in Bezug zur Spulenträgerachse 42 radial nach innen orientierten Innenumfangsflächen 64 radial außen an den Kernkörper 43 angeformt.
Weiterhin verfügen die Seitenwandabschnitte 52 über wenigstens eine axiale Seitenwandinnenfläche 65, die dem Spulenaufnahmeraum 56 zugewandt ist.
Die axiale Seitenwandinnenfläche 65 jedes Seitenwandabschnittes 52 begrenzt zusammen mit der Wickelumfangsfläche 60 und der ihr zugewandten axialen Seitenwandinnenfläche 65 eines in Achsrichtung der Spulenträgerachse 42 gegenüberliegend angeordneten Seitenwandabschnittes 52 einen Spulenaufnahmeraum 56.
Die Seitenwandwandabschnitte 52 des Spulenträgers 41 verfügen auch jeweils über eine vom Spulenaufnahmeraum 56 weg orientierte axiale Seitenwandaußenfläche 66.
Der beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 vorhandene, sich im Durchgang 33 des Spulenträgers 41 erstreckende Kernkörper 43 ist als ein hohlraumloser Massivkörper ausgebildet, der zweckmäßigerweise aus einem ferromagnetischen Material besteht. Der Kernkörper 43 ist in diesem Fall dazu ausgebildet, das von der mindestens einen Spule 44 der Spulenanordnung 45 bereitgestellte Magnetfeld gezielt zu dem Ankerelement 40 zu leiten.
Obwohl die Spulenbaugruppe 1 prinzipiell ohne eine magnetisch leitende Jocheinrichtung 70 ausgebildet sein könnte, verfügt sie bei beiden Ausführungsbeispielen in vorteilhafter Weise über jeweils eine solche Jocheinrichtung 70, die insbesondere aus einem ferromagnetischen Material besteht.
Die Jocheinrichtung 70 ist beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 mehrteilig ausgebildet. Sie verfügt hier vorzugsweise über eine Platteneinheit 71, die sich bevorzugt aus mehreren fest miteinander verbundenen Komponenten zusammensetzt und sich radial neben der Spulenanordnung 45 erstreckt, sodass sie den axialen Abstand zwischen den beiden Seitenwandabschnitten 52 überbrückt. Weiterhin verfügt die Jocheinrichtung 70 hier über wenigstens eine Jochseitenwand 72, die in einem magnetisch leitenden Kontakt mit dem Kernkörper 43 und vorzugsweise auch mit der Platteneinheit 71 steht und die jeweils einen der Seitenwandabschnitte 52 an der der axiale Seitenwandaußenfläche 66 flankiert.
Zweckmäßigerweise verfügt die Jocheinrichtung 70 über zwei Jochseitenwände 72, die an der Platteneinheit 71 und an dem Kernkörper 43 angeordnet sind. In diesem Fall wird das Magnetfeld bzw. der magnetische Fluss des von der Spulenanordnung 45 bereitgestellten Magnetfelds optimal geleitet, sodass das die Arbeitsbewegung 5 ausführende Ankerelement 40 mit relativ hohen Betätigungskräften betätigt werden kann. Die Jochseitenwände 72 sind zweckmäßigerweise U-förmig gestaltet und weisen jeweils zwei im Montagezustand an den Kernkörper 43 angeordnete Schenkel auf. Die Jochseitenwände 72 sind in diesem Fall beispielsweise reiterartig auf den Kernkörper 43 aufgesetzt.
Die Jocheinrichtung 70 kann auch einteilig ausgebildet sein, wie dies beispielhaft im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 dargestellt ist. In diesem Fall hat sie bevorzugt eine U-förmige Gestalt und verfügt über zwei sich beabstandet gegenüberliegende Jochschenkel 72a. Sie ist insbesondere so angeordnet, dass sie den Spulenträger 41 reiterartig übergreift, wobei ihre beiden Jochschenkel 72a jeweils einen der beiden Seitenwandabschnitte 52 des Spulenträgers 41 axial außen flankieren.
Die Spulenbaugruppe 1 wird bevorzugt dadurch hergestellt, dass der Spulenträger 41 unmittelbar bei seiner Urformung an die Mantelfläche 49 des Kernkörpers fest angeformt wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Spulenträger 41 durch ein Spritzgießverfahren hergestellt und an den Kernkörper 43 angespritzt wird. Bei der Herstellung wird der Kernkörper 43 beispielsweise in eine die Außenkontur des herzustellenden Spulenträgers 41 definierende Negativform eingelegt, in die anschließend ein verflüssigtes Kunststoff- oder Keramikmaterial unter vorzugsweise hohen Druck eingespritzt wird. Das noch flüssige Material verteilt sich in der Negativform des Spulenträgers 41 und fließt unter anderem an die Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43, an der das noch flüssige Material abkühlt und aushärtet, sodass es an der Mantelfläche 49 des Kernkörpers 43 insbesondere spaltfrei angeformt ist. Anschließend wird die Negativform entfernt und die ausgebildete Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit 32 wird entnommen.
Anschließend wird durch einen Spulenwickelvorgang die Spulenanordnung 45 in den Spulenaufnahmeraum 56 gewickelt. Dabei wird bevorzugt die Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit 32 um die Kernkörperachse 46 in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei ein eine Spule 44 der Spulenanordnung 45 bildender Spulendraht auf die Wickelumfangsfläche 60 des Spulenträgers 41 aufgewickelt wird.
Die Anformung des Spulenträgers 41 an den Kernkörper 43 hat den erheblichen Vorteil, dass ein Montageschritt zum Aufstecken eines separat vorgefertigten Spulenträgers 41 auf den Kernkörper 43 entfällt. Die Fertigungszeit ist dadurch sehr gering.
Ein separat gefertigter Spulenträger 41 müsste relativ große Wandstärken haben, um eine ausreichende Stabilität zu besitzen. Dies würde zu Lasten des verfügbaren Volumens des Spulenaufnahmeraumes 56 gehen. Die Kombination der Herstellung des Spulenträgers 41 mit dem Vorgang des Vereinigens mit dem Kernkörper 43 hat diesbezüglich den Vorteil, dass die Wandstärken des Spulenträgers 41 reduziert werden können, weil keine besondere Eigenstabilität erforderlich ist. Insbesondere wird der die Spulenanordnung 45 tragende Verbindungsabschnitt 50 sobald er gefertigt ist durch den ihn durchsetzenden Kernkörper 43 radial abgestützt, sodass er hohen radialen Kräften widerstehen kann, die beim engen Aufwickeln einer Spule 44 entstehen können. Somit kann das zur Befüllung mit Spulendraht verfügbare Volumen des Spulenaufnahmeraumes 56 relativ groß sein und dementsprechend auch die Leistungsdichte der Spulenbaugruppe 1.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist der Kernkörper 43 der Spulenbaugruppe 1 des zweiten Ausführungsbeispiels der 5 und 6 zumindest partiell und zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge als ein rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet. Aufgrund einer anderen Funktion als beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 besteht der Kernkörper 43 aus einem nicht ferromagnetischen Material, sodass er das von der Spulenanordnung 45 der Spulenbaugruppe 1 elektromagnetisch erzeugte Magnetfeld im Wesentlichen nicht beeinflusst.
Beispielsweise ist an dem Kernkörper 43 ein Flanschabschnitt 48 angeordnet, über den der Kernkörper 43 an der Grundkörperstirnfläche des Grundkörpers 20 angeordnet ist, sodass er von dem Grundkörper 20 in Verlängerung der Ventilgliedkammer 28 wegragt. Der Kernkörper 43 ist dabei zweckmäßigerweise unter Zwischenschaltung eines Dichtelements 29 an der Grundkörperstirnfläche 23 angeordnet.
Das vorzugsweise zylindrische Ankerelement 40 der Antriebseinrichtung 15 ist beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 im Kernkörper 43 entlang der Hauptachse 7 gleitverschieblich angeordnet. Der Kernkörper 43 bildet hier das weiter oben schon angesprochene Ankerführungsrohr 34. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Ventilglied 3 hier unmittelbar von dem Ankerelement 40 gebildet.
Das Ankerelement 40 weist eine axiale rückseitige Stirnfläche 53 auf, die entgegengesetzt zu seiner vorzugsweise das Abdichtelement 4a tragenden vorderen Stirnfläche orientiert ist. Dieser rückseitigen Stirnfläche 53 liegt im Innern des Ankerführungsrohres 34 ein axial ebenfalls in das Ankerführungsrohr 34 eintauchender ortsfester Jochkörper 75 der Jocheinrichtung 7 gegenüber, der zweckmäßigerweise magnetisch leitend an einem der beiden Jochschenkel 72a fixiert ist. Das Federelement 30 stützt sich einerseits an der rückseitigen Stirnfläche 53 des beweglichen Ankerelements 40 und andererseits an dem ortsfesten Jochkörper 75 ab, wobei es das Ankerelement 40 von dem ortsfesten Jochkörper 75 weg und gegen den Ventilsitz 22 drückt, wodurch beim Ausführungsbeispiel das von dem Ankerelement 40 gebildete Ventilglied 3 in die Schließstellung vorgespannt ist.
Der Jochkörper 75 dichtet den als Ankerführungsrohr 34 fungierenden hohlen Kernkörper 43 vorzugsweise an einer dem Flanschabschnitt 48 des Kernkörpers 43 abgewandten Seite des Kernkörpers 43 ab, vorzugsweise fluiddicht und unter Verwendung eines Dichtelements 29a.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3018392 A1 [0004]
DE 102013011759 A1 [0005]
DE 102011115115 A1 [0006]
DE 102012018566 A1 [0007]
DE 29905883 U1 [0008]

Claims

Spulenbaugruppe, mit einer mindestens eine elektrisch bestrombare Spule (44) aufweisenden Spulenanordnung (45), einem von der Spulenanordnung (45) umschlossenen Spulenträger (41) und einem an seiner Mantelfläche (49) von dem Spulenträger (41) umschlossenen länglichen Kernkörper (43), dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) als ein bei seiner Urformung unter Bildung einer Spulenträger-Kernkörper-Baueinheit (32) an die Mantelfläche (49) des Kernkörpers (43) fest angeformter Formkörper ausgebildet ist.
Spulenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Spulenträger (41) bildende Formkörper ein aus Kunststoffmaterial oder Keramikmaterial bestehender Spritzgusskörper ist.
Spulenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) ringsum spaltfrei an die Mantelfläche (49) des Kernkörpers (43) angeformt ist.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) kraftschlüssig an dem Kernkörper (43) festgehalten ist.
Spulenbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) rein kraftschlüssig an dem Kernkörper (43) festgehalten ist.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkörper (43) und der den Kernkörper (43) umschließende Spulenträger (41) koaxial angeordnet sind.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) mindestens einen zwei axial zueinander beabstandete Seitenwandschnitte (52) des Spulenträgers (41) verbindenden, an den Kernkörper (43) angeformten rohrförmigen Verbindungsabschnitt (50) aufweist, der gemeinsam mit den Seitenwandabschnitten (52) wenigstens einen den Kernkörper (43) umschließenden Spulenaufnahmeraum (56) begrenzt, in dem wenigstens eine Spule (44) der Spulenanordnung (45) angeordet ist.
Spulenbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandabschnitte (52) des Spulenträgers (41) ringförmig ausgebildet und mit ihren Innenumfangsflächen (64) an den Kernkörper (43) angeformt sind.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkörper (43) als ein zumindest partiell und zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet ist, an den der Spulenträger (41) bei seiner Urformung angeformt ist, wobei der Kernkörper (43) zweckmäßigerweise aus einem nicht ferromagnetischen Material besteht.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkörper (43) als ein hohlraumloser Massivkörper ausgeführt ist, der zweckmäßigerweise aus einem ferromagnetischen Material besteht.
Spulenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine ferromagnetische Jocheinrichtung (70) aufweist, die den Spulenträger (41) zumindest partiell umschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Spulenbaugruppe, die eine mindestens eine elektrisch bestrombare Spule (44) aufweisende Spulenanordnung (45), einen von der Spulenanordnung (45) umschlossenen Spulenträger (41) und einen an seiner Mantelfläche (49) von dem Spulenträger (41) umschlossenen länglichen Kernkörper (43) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) bei seiner Urformung an die Mantelfläche (49) des Kernkörpers (43) fest angeformt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Spulenbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (41) durch Spritzgießen aus Kunststoffmaterial oder Keramikmaterial hergestellt und an den Kernkörper (43) angespritzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Spulenbaugruppe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spule (44) auf den Spulenträger (41) aufgewickelt wird, nachdem der Spulenträger (41) zuvor durch Urformung an den Kernkörper (43) angeformt wurde.
Ventileinheit zur Steuerung eines Fluidstroms, mit einem beweglichen Ventilglied (3) und mit einer elektrisch betätigbaren Antriebseinrichtung (15), die zur Erzeugung mindestens einer die Steuerung des Fluidstroms bewirkenden Arbeitsbewegung (5) des Ventilglieds (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (15) eine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildete und/oder nach einem der Ansprüche 12 bis 14 hergestellte Spulenbaugruppe (1) aufweist.