DE102018124310A1

DE102018124310A1 - Magnetankerventil

Info

Publication number: DE102018124310A1
Application number: DE102018124310.3A
Authority: DE
Inventors: Peter NIEDERHOFER; Vadym Denysenko; Werner Janisch
Original assignee: Swoboda Wiggensbach KG
Current assignee: Swoboda Wiggensbach KG
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-10-03
Also published as: DE102018124310B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches Magnetankerventil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetankerventil.
Magnetventile sind in der Regel als 3/2-Wege Ventile bekannt, welche drei Fluidein- beziehungsweise -ausgänge haben, wobei die Ventilschaltung zwischen zwei Wegen umschaltet. Derartige Ventile werden insbesondere für Fluidsysteme wie beispielsweise Druckluftsysteme in Fahrzeugen verwendet. Dabei dient einer der beiden Wege üblicherweise zur Entlüftung, der andere speist die Druckluft oder ein anderes Fluid in ein Zielsystem, beispielsweise eine Druckluftbremse.
Derartige Magnetankerventile haben einen durch ein von einer oder mehreren Spulen erzeugtes Magnetfeld in zwei Ankerstellungen bewegbaren Anker, wobei der Anker in der Spule geführt ist. Jede Ankerstellung öffnet bzw. schließt eine Fluidöffnung, die in einem Kern ausgebildet sein kann, der ebenfalls mindestens teilweise in einer Spule aufgenommen ist. Das Magnetfeld wird durch die Spule variiert, wobei auch ein Permanentmagnet zwischen den Spulen angeordnet sein kann, der den Anker in einer der Ankerstellungen hält, sobald der Anker durch das veränderbare Magnetfeld der Spule in diese Ankerstellung gebracht und die Spule stromlos geschaltet wurde. Die beiden Ankerstellungen sind daher Ruhestellungen des Ankers. Zum Schließen der Fluidöffnungen der Kerne weist ein solcher Anker mindestens einen Dichtkörper auf. Kern(e), Anker und Dichtkörper sind koaxial zueinander im Inneren der Spule(n) angeordnet.
Die EP 3 086 334 A1 offenbart ein bistabiles Magnetventil, welches zwei Spulen, einen dazwischen angeordneten Permanentmagneten, koaxial im Inneren der Spulen angeordnet zwei Kerne und einen dazwischen linear beweglichen Anker aufweist, wobei der Anker zwei Dichtkörper aufweist, die durch eine Ankerfeder miteinander verbunden sind und durch diese in einer der Ankerstellungen gegen eine Fluidöffnung eines Kerns gedrückt werden. Offenbart ist ein zweiteiliger Anker, in dem zwei Dichtkörper angeordnet und mit einer zwischen ihnen befindlichen Ankerfeder vorgespannt im Inneren des Ankers axial beweglich angeordnet sind. Die beiden Ankerteile werden mittels Presspassung in einander geschoben und so gehalten, wobei die beiden Dichtkörper und die Ankerfeder zusammengesetzt in einen Ankerteil geschoben und mit dem zweiten Ankerteil umschlossen werden. Dies ist nachteilig, da eine derartige Ausgestaltung verschmutzungsanfällig und nicht standfest ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein konstruktiv einfaches Magnetankerventil vorzuschlagen, welches wartungs- und verschleißarm ist.
Dieses Problem wird durch ein pneumatisches Magnetankerventil aufweisend mindestens zwei Pneumatikanschlüsse, mindestens eine Spule, mindestens einen mindestens teilweise in der Spule angeordneten Kern, wobei der Kern einen in einer Öffnung endenden Pneumatikkanal aufweist, wobei weiter ein zu dem mindestens einen Kern linear beweglicher, rohrförmiger Anker vorgesehen ist, aufweisend zwei einander gegenüberliegende Stirnseitenöffnungen, der mindestens teilweise in der mindestens einen Spule angeordnet ist, wobei der Anker einen zu der Öffnung weisenden und im Benutzungsfall die Öffnung verschließenden ersten Dichtkörper aufweist, wobei das pneumatische Magnetankerventil einen dem ersten Pneumatikkanal mit der ersten Öffnung spiegelbildlich gegenüberliegenden zweiten Pneumatikkanal mit einer zweiten Öffnung aufweist, wobei der Anker einen zur zweiten Öffnung weisenden und in einem Benutzungsfall diese verschließenden zweiten Dichtkörper aufweist, wobei das pneumatische Magnetankerventil eine Rückstelleinheit aufweist, die den Anker entgegen einer Spulenwirkung bewegend ist, wobei der Anker mindestens einen fluiddurchgängigen axialen Durchgangskanal aufweist, wobei die beiden Dichtkörper zueinander lageveränderlich ausgebildet sind, dadurch gelöst, dass der Anker einstückig ausgebildet ist und mindestens im axialen Bereich jeder Stirnseitenöffnung mindestens eine Anschlagfläche aufweist und jeder Dichtkörper wenigstens eine Gegenanschlagfläche aufweist, wobei die Anschlagfläche und die Gegenanschlagfläche so zusammenwirkend sind, dass die Dichtkörper im Anker axial begrenzt bewegbar angeordnet sind.
Über die mindestens zwei Pneumatikanschlüsse gelangt das zu fördernde Fluid, beispielsweise Druckluft, in das Magnetankerventil und aus diesem in ein Zielsystem, beispielsweise eine Druckluftbremse eines Nutzfahrzeugs. Einer der Pneumatikanschlüsse befindet sich dabei erfindungsgemäß an dem mindestens einen Kern, welcher radial zumindest teilweise in der mindestens einen Spule bewegungsfest angeordnet ist. Auch wird mit großem Vorteil vorgeschlagen, dass der mindestens eine Kern einstückig ausgebildet ist. Dadurch ist der Kern besonders stabil und weist weniger Anfälligkeiten für Beschädigungen oder gar Brüche auf. Der mindestens eine Kern weist dabei erfindungsgemäß Befestigungseinrichtungen, beispielsweise Bohrungen auf, durch die der mindestens eine Kern mit dem restlichen Magnetankerventil verbindbar ist. Das Magnetventil weißt ein Gehäuse auf, an dem die Pneumatikanschlüsse enden und an dem Verbindungsvorrichtungen zu Fluidleitungen befindlich sind. Die Pneumatikanschlüsse führen in die Pneumatikkanäle innerhalb der Kerne, wobei sich die Pneumatikkanäle entlang der Längsachse der Kerne erstrecken. Die mindestens eine Spule ist erfindungsgemäß so angeordnet, dass sie zumindest teilweise den mindestens einen Kern und zumindest einen Teil des Ankers umschließt, sodass ein durch die Spule erzeugtes Magnetfeld den Anker zumindest in eine der beiden möglichen Ankerstellungen bringend ist. Die Rückstelleinheit ist dabei so ausgebildet, dass sie den Anker bei Bedarf in die jeweils gegenüberliegende, andere oder zweite Ankerstellung zurückführend ist. Dabei ist es erfindungsgemäß, dass die Rückstelleinheit mechanisch oder elektromagnetisch und nur bei Bedarf eine Rückstellkraft auf den Anker ausübend ist. Zwischen dem mindestens einem Kern und einem zweiten Pneumatikkanal ist erfindungsgemäß ein rohrförmiger Anker mit einem, insbesondere axialen, Hohlraum und zwei gegenüberliegenden Stirnseitenöffnungen vorgesehen, der innerhalb der mindestens einen Spule relativ zu dem mindestens einen Kern, insbesondere in axialer Richtung linear beweglich ist. Die Pneumatikkanäle weisen jeweils neben einem Pneumatikanschluss ein zweites, dem Anker zugerichtetes Ende in Form einer Öffnung auf. Am Anker ist erfindungsgemäß je Stirnseitenöffnung ein Dichtkörper vorgesehen, wobei je nach Ankerstellung einer der Dichtkörper an einer der Öffnungen dichtend anliegt. Die Dichtkörper können dabei zumindest teilweise im Anker angeordnet sein, können aber erfindungsgemäß auch gänzlich aus diesem herausragen. Die zueinander lageveränderliche Lagerung der Dichtkörper ermöglicht einen kraftschlüssigen Dichtsitz der Dichtkörper an der jeweiligen Öffnung des Kerns, also aus einer Gegenkraft gegen das teilweise Einschieben eines Dichtkörpers in den Anker, bzw. in Richtung des zweiten Dichtkörpers. Der Anker weist weiter mindestens einen fluiddurchgängigen axialen Durchgangskanal auf, durch den das Fluid durch den Innenraum des Ankers an den Dichtkörpern vorbei gelangen kann. Weiter ist es erfindungsgemäß, dass sich der Anker aufgrund des Magnetfeldes bewegt und die darin angeordneten Dichtkörper durch das Magnetfeld indirekt über den Anker mitbewegt werden. Dabei ist der Anker einstückig ausgebildet, wobei der Anker im axialen Bereich jeder Stirnseitenöffnung jeweils mindestens eine Anschlagfläche aufweist. Korrespondierend zu den Anschlagflächen weist jeder Dichtkörper wenigstens eine Gegenanschlagfläche auf. Erfindungsgemäß wirken die mindestens eine Anschlagfläche und die mindestens eine Gegenanschlagfläche so zusammen, dass die Dichtkörper im Anker axial begrenzt bewegbar angeordnet und nicht ohne gezielte äußere Einwirkungen aus dem Anker entfernbar sind. Es ist erfindungsgemäß besonders von Vorteil, wenn mindestens ein Dichtkörper bei Bedarf in den Anker eingedrückt und so innerhalb des Ankers gedreht werden kann, dass die mindestens eine Gegenanschlagfläche des einen Dichtkörpers durch die mindestens eine Anschlagfläche ein Ausschieben des Dichtkörpers aus der Stirnseitenöffnung des Ankers verhindernd ist.
In Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückstelleinheit eine zwischen Anker und dem mindestens einen Kern wirkende Spiralfeder ist. Die Spiralfeder ist dabei erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie den Anker in eine der beiden Ankerstellungen haltend ist, wobei der Anker in der gegenüberliegenden Ankerstellung durch ein über die gewünschte Dauer erzeugtes Magnetfeld der Spule positionierbar ist. Wird die Bestromung der Spule ausgesetzt, bewegt sich der Anker in die Ankerstellung zurück, in der die Spiralfeder eine minimale Auslenkung hat. Auch ist in einer derartigen Ausführungsform die Herstellung des Magnetankerventils besonders einfach.
Alternativ ist in Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rückstelleinheit eine zu der ersten Spule beabstandeten zweite Spule ist und zwischen den Spulen mindestens ein Permanentmagnet angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da eine Bestromung einer der Spulen lediglich im Fall des Ankerpositionswechsels benötigt wird. So wird der Anker durch eine gezielte Bestromung einer der Spulen durch diese angezogen oder abgestoßen und in eine gewünschte Ankerposition gebracht. Der mindestens eine Permanentmagnet erlaubt es der Vorrichtung, den Anker in der gewünschten Ankerposition zu halten, so dass auf eine weitere Bestromung mindestens einer der Spulen verzichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist eine Anordnung von Permanentmagneten an den voneinander wegweisenden Spulenenden erfindungsgemäß.
Ebenso ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Pneumatikkanal mit der zweiten Öffnung in einem zweiten Kern angeordnet ist, wobei dieser insbesondere mindestens teilweise in der zweiten Spule angeordnet ist. Durch einen zweiten Kern ist auch ein zweiter Pneumatikkanal in einer axialen Position, sodass das Ventil in eine durchgängige Leitung eingebaut werden kann, ohne ein Verlegen oder Verformen dieser Leitung durchführen zu müssen. Ebenfalls ist dadurch, insbesondere aber in Kombination mit einer zweiten Spule, eine Symmetrie hergestellt, die eine bestimmte Orientierung des Ventils nicht zwingend erforderlich macht und damit eine vereinfachte Herstellung der Vorrichtung ermöglicht.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlagfläche in einer radial einspringenden Anschlagsschulter ausgebildet ist und die Gegenanschlagfläche in einem durchmessergrößeren axialen Abschnitt mindestens eines Dichtkörpers ausgebildet ist. Diese Ausführungsform sieht eine besonders einfache Ausgestaltung des Ankers und der Dichtkörper vor.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Dichtkörper eine Polygonform mit mindestens drei Polygonspitzen aufweist, wobei die Gegenanschlagfläche dieses Dichtkörpers in einem axialen und radialen Rücksprung zwischen zwei Polygonspitzen angeordnet ist, sodass dieser Dichtkörper axial verschieblich und verdrehsicher im Anker angeordnet ist. Dieser Dichtkörper weist mindestens im axialen Querschnitt im Bereich der Stirnseitenöffnung des Ankers, erfindungsgemäß aber auch über seine gesamte axiale Länge eine Polygonform auf, wobei dieser Dichtkörper weiter mindestens einen axial-radial verlaufenden Rücksprung aufweist, der mit der mindestens einen Anschlagfläche, insbesondere in einer Anschlagschulter ausgebildeten Anschlagfläche, so zusammenwirkend ist, dass die Anschlagschulter sowohl eine drehfeste, als auch eine in axialer Richtung nach außen begrenzende Beweglichkeit der Dichtkörper innerhalb des Ankers ermöglichen. Dabei weist auch der mindestens eine Rücksprung eines Dichtkörpers vorteilhaft im Querschnitt eine Polygonform auf. Dabei ist es ebenfalls erfindungsgemäß, dass die Polygonformen und Rücksprünge der beiden Dichtkörper nicht identisch zueinander sein müssen oder sind und zumindest einer der beiden Dichtkörper so mit der Anschlagschulter an der, dem besagten Dichtkörper zugeordneten Stirnseitenöffnung, zusammenwirkend ist, dass der Dichtkörper im Anker drehfest und in axialer Richtung nach außen begrenzt beweglich angeordnet ist. Alternativ ist die mindestens eine Polygonspitze die Gegenanschlagfläche aufweisend, sodass der mindestens eine Dichtkörper keinen Rücksprung wie oben beschrieben aufweist. So ist unter anderem eine bajonettartige Verbindung vorgeschlagen, bei der mindestens einer der Dichtkörper in dem Anker eingehakt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtkörper ein Dichtelement und einen Träger aufweist. Erfindungsgemäß ist das Dichtelement in dem Träger angeordnet, insbesondere koaxial, wobei das Material des Dichtelements so gewählt ist, dass es die Öffnung fluiddicht verschließen kann und wobei das Material des Trägers dazu unterschiedlich sein kann. Insbesondere kann dieser aus einem härteren Material bestehen und so eine standfeste Polygonform und die mindestens eine Gegenanschlagfläche bilden. Diese Ausführungsform ermöglicht eine erhöhte Stabilität der Dichtkörper, ohne auf eine optimale Dichtwirkung verzichten zu müssen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Dichtkörper an dessen, der Stirnseitenöffnung des Ankers zugewandten, Seite einen axialen, im Querschnitt nicht-polygonförmigen, Bereich aufweist. Ein erfindungsgemäßes Beispiel wäre ein im Querschnitt kreisrunder Bereich, beispielsweise nur im axialen Bereich eines Rücksprungs, welcher die Bewegungsmöglichkeit des Dichtkörpers zumindest in axialer Richtung begrenzt, nicht jedoch eine Drehbewegung verhindert. Zwar ist damit dieser Dichtkörper so nicht durch die mindestens eine Anschlagschulter an der Stirnseitenöffnung des Ankers drehfest angeordnet, allerdings ist dies erfindungsgemäß auch nicht zwingend notwendig, solange dies der zweite Dichtkörper ist. Die beiden Dichtkörper sind so zwar nicht als Gleichteil ausgeführt, jedoch nach wie vor durch die zweite Stirnseitenöffnung aus dem Anker entfernbar und in diesen einsetzbar. Dies vereinfacht die Ankerkonstruktion und ermöglicht weiterhin ein unkompliziertes Entfernen und Wiedereinfügen der Dichtkörper in den Anker.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Stirnseitenöffnung des Ankers eine ringförmige Anschlagschulter aufweist. Diese ist bevorzugt zu dem oben genannten, im Querschnitt nicht-polygonförmigen, Bereich des einen Dichtkörpers korrespondierend ausgebildet, sodass diese Stirnseitenöffnung durch ihre Ausgestaltung eine gegen das Herausnehmen der Dichtkörper verschlossene Seite ist.
In Fortbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Anzahl der Anschlagschultern der Hälfte einer Anzahl von Polygonspitzen entspricht. Dies ist insbesondere im axialen Bereich des mindestens einen Rücksprungs von Vorteil, da so der Dichtkörper je Anschlagschulter durch zwei Polygonspitzen vor Verdrehung gesichert ist und eine Drehkraft auf jeweils zwei Polygonspitzen verteilt ist. Ebenso erlaubt es eine derartige Ausführungsform, den Dichtkörper in beide Drehrichtungen um seine Längsachse drehfest in dem Anker anzuordnen, da je eine der zwei Polygonspitzen je Anschlagschulter den Dichtkörper gegen eine Drehrichtung sichernd ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die polygonförmigen Querschnitte der Dichtkörper im Wesentlichen sternförmig sind. Dies ist insbesondere aufgrund der Ausnehmungen zwischen den Polygon- oder Sternspitzen von Vorteil, da diese einen deutlich besseren Fluiddurchlass durch den Anker an den Dichtkörpern vorbei ermöglichen. Auch ist eine Drehkraft zwischen Anschlagschulter und Polygonspitze in der Regel nicht so hoch, dass Materialschäden an den Polygonspitzen entstehen könnten. Auch kann diese Drehkraft aufgrund der Dopplung der Anzahl der Polygonspitzen relativ zu der Anzahl der Anschlagschultern auf mehrere Polygonspitzen aufgeteilt werden, sodass die Kraftbelastung nochmals verringert wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auch der zweite polygonförmige Dichtkörper mindestens einen axial-radial verlaufenden Rücksprung aufweist, der mit der mindestens einen Anschlagschulter so zusammenwirkend ist, dass er im Anker drehfest angeordnet ist. So ist mit Vorteil Gleichteiligkeit der beiden Dichtkörper erreicht, was Konstruktion und Herstellung vereinfacht. Ein Einführen in den Anker ist unverändert ermöglicht, da ein Vertauschen der Dichtkörper oder ein falsch orientiertes Einfügen der Dichtkörper keine Auswirkung haben. Auch führen Rücksprünge an beiden Dichtkörpern zu einer stabileren Anordnung des Dichtkörperpaars im Anker, da dieses axial begrenzt beweglich und drehfest über beide Dichtkörper ist.
Die bereits erwähnte Gleichteiligkeit der Dichtkörper, insbesondere der Träger, führt mit Vorteil zu einer vereinfachten Herstellung der beiden Dichtkörper- oder Träger und zu einem einfachen Einfügen der verbundenen Dichtkörper in den Anker. Ein Vertauschen der Dichtkörper oder ein falsch orientiertes Einfügen der Dichtkörper in den Anker ist unmöglich.
Sind die Dichtkörper im Anker in einem Winkel, insbesondere 90° zueinander angeordnet, ist mit Vorteil ein abruptes Austreten des Dichtkörperpaars bei der Lösung und Verdrehung eines der Dichtkörper aus der Rastposition an den Anschlagschultern verhindert. So ist sowohl das Entfernen als auch das Einfügen des Dichtkörperpaars kontrolliert durchgeführbar.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Träger aus einem Hart-Kunststoff bestehen und die Dichtelemente Elastomerkörper sind, insbesondere eingelegte oder einvulkanisierte Elastomerkörper. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Träger aus einem nichtmagnetischen Material bestehen. Hart-Kunststoff bietet dabei eine in der Herstellung besonders einfache und kostengünstige Variante im Vergleich zu Metallen oder sonstigen geläufigen Materialien. Die Dichtelemente sind dabei erfindungsgemäß besonders vorteilhaft als Elastomerkörper ausgebildet, da dieser selbst bei leichten Unebenheiten der Oberflächen die Öffnungen der Pneumatikkanäle abdichtet. Die Elastomerkörper sind erfindungsgemäß so in dem Träger angeordnet, dass ein Heraustrennen der Dichtelemente aus den Trägern deutlich erschwert ist und eine hohe Kraftausübung benötigt. Dadurch ist eine besonders hohe Stabilität und Langlebigkeit der Dichtkörper gegeben.
In Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass die Anzahl der Durchgangskanäle größer eins ist, insbesondere der Hälfte einer Anzahl von Polygonspitzen entspricht und ganz besonders bevorzugt durch die axial verlaufenden Zahngründe der Dichtkörper gebildet ist. So sind die Durchgangskanäle bereits in Form von ohnehin durch die Polygonform der Träger im axialen Querschnitt gebildeten Zahngründe gebildet, eine zusätzliche Bearbeitung der Dichtkörper oder des Ankers entfällt mit großem Vorteil.
Zuletzt ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Dichtkörper mit einem federelastischen Element, insbesondere einer Spiralfeder, miteinander verbunden ausgebildet sind. Eine derartige Verbindung ist besonders dazu geeignet, je nach Ankerstellung einen der in einem Dichtkörper aufgenommenen Dichtelemente gegen die Öffnung eines Pneumatikkanals zu pressen. Die Rückstellkraft des federelastischen Elements presst dabei gegen die Stauchrichtung des Dichtkörperpaares, sodass die Rückstellkraft in eine ausreichende Dichtung der Öffnung durch das Dichtelement erzeugt. Eine Spiralfeder stellt insbesondere in der Herstellung eine besonders einfache Ausführungsform des federelastischen Elements dar. Die Verbindung der Dichtkörper erleichtert weiterhin das Entfernen und das Einfügen des Dichtkörperpaars in den Anker.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

1: Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetankerventils.
2: Perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Trägerpaars mit federelastischem Element.
3: Perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ankers.

1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetankerventils. Das Magnetankerventil, welches als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, weist mindestens zwei Pneumatikanschlüsse 1 auf. Weiter kann das Magnetankerventil einen dritten Pneumatikanschluss 1 oder stattdessen eine Öffnung aufweisen, durch die das System entlüftbar ist, wie es beispielsweise bei Magnetankerventilen bei Druckluftbremsen von Nutzfahrzeugen üblich ist. Die beiden in 1 dargestellten Pneumatikanschlüsse 1 bilden einen Ein- oder Ausgang in das Magnetankerventil, wobei die Pneumatikanschlüsse 1 jeweils an einem Kern 3, insbesondere jeweils einstückigen Kern 3, angeordnet sind, durch den ausgehend vom Pneumatikanschluss 1 insbesondere in axialer Richtung ein Pneumatikkanal 5 führt, der an der axialen, im Innenraum des Magnetankerventils angeordneten Stirnseite des Kerns 3 in einer Öffnung 4 endet. Der Innenraum des Magnetankerventils wird in der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die zwei Spulen 2 und die zwei Kerne 3 gebildet. Alternativ kann die zweite Spule 2 eine beliebige Rückstelleinheit 9 sein, beispielsweise eine Feder, welche den Anker 6 in einer der Ankerstellungen hält, wobei der Anker 6 durch eine Bestromung der einen Spule 2 in die zweite Ankerstellung bewegbar ist. Auch ist es nicht zwingend, den zweiten Pneumatikkanal 5 wie den ersten Pneumatikkanal 5 in einem Kern 3 anzuordnen. Stattdessen kann der zweite Pneumatikkanal 5 im Gehäuse angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kerne 3 vorteilhaft zumindest teilweise von den Spulen 2 umschlossen. Zwischen den zwei Spulen 2 befindet sich mindestens ein Permanentmagnet 13. In dem oben genannten Innenraum des Magnetankerventils ist ein einstückiger Anker 6 mit zwei Stirnseitenöffnungen 7 axial lageveränderlich angeordnet, welcher durch die Magnetfelder der Spulen 2 in eine von zwei Ankerstellungen bewegt werden kann und durch das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 13 in dieser Ankerstellung gehalten wird. Die beiden Ankerstellungen entsprechen dabei einer maximalen Verschiebung des Ankers 6 in Richtung auf jeweils einen Kern 3, insbesondere so, dass der Anker 6 in beiden Ankerstellungen jeweils an einem der Kerne 3 anliegt.
In der in 1 dargestellten Position liegt der Anker 6 an dem linken Kern 3 an. In dem Anker 6 ist dabei ein Durchgangskanal 10 angeordnet, durch den die durch einen Pneumatikkanal 5 zugeführte Luft, oder ein sonstiges Fluid, durch den Innenraum des Magnetankerventils, insbesondere durch den Anker 6 in Richtung der zweiten Öffnung 4 fließen kann. Weiter sind im Anker 6 zwei Dichtkörper 8 zueinander axial bewegbar, angeordnet. Die Dichtkörper 8 weisen erfindungsgemäß vorteilhaft einen Träger 19 und ein Dichtelement 18 auf, wobei das Dichtelement 18 aus einem Elastomer gebildet ist, welcher in den Träger 19 eingelegt oder einvulkanisiert ist, sodass eine Verbindung zwischen Dichtelement 18 und Träger 19 möglichst nur durch große Krafteinwirkung gelöst werden kann. Die Dichtkörper 8 sind so ausgebildet, dass je ein Dichtkörper 8 je nach Ankerstellung eine der Öffnungen 4 abdichtend ist. Dabei wird einer der Dichtkörper 8 durch die Ankerstellung gegen eine der Öffnungen 4 gedrückt. Die Druckkraft kann erfindungsgemäß aus einer Druckfeder oder einem anderen federelastischen Element 22 ausgehen, welches die beiden Dichtkörper 8 miteinander verbindet. Die Dichtelemente 18 sind im Bereich der Stirnseitenöffnungen 7 des Ankers 6 von außerhalb des Ankers 6 zugänglich und können aus den Stirnseitenöffnungen 7 herausragen. Auch die Träger 19 können zumindest teilweise aus den Stirnseitenöffnungen 7 herausragen.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dichtkörperpaars 8 mit federelastischem Element 22. Die Dichtkörper 8 weisen jeweils mindestens eine Gegenanschlagfläche 12 auf, die mit der mindestens einen Anschlagfläche 11 des Ankers 6 (siehe 3) so zusammenwirkt, dass der Dichtkörper 8 innerhalb des Ankers 6 axial begrenzt bewegbar angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dichtkörperpaar 8 in den Anker 6 eingedrückt wird und durch eine Drehung innerhalb des Ankers 6 die Gegenanschlagflächen 12 zu den Anschlagflächen 11 gedreht werden, sodass ein Loslassen des Dichtkörperpaars 8 in einem Kontakt zwischen Gegenanschlagflächen 12 und Anschlagflächen 11 resultiert, die dann aneinander anliegend sind. Die mindestens eine Gegenanschlagfläche 12 ist dabei in einem durchmessergrößeren axialen Abschnitt 15 des Dichtkörpers 8 angeordnet, sodass eine erhöhte Stabilität des Dichtkörpers 8 und eine einfache Anformung der Gegenanschlagfläche 12 ermöglicht sind. Die Dichtkörper 8, insbesondere die Träger 19, weisen eine im axialen Querschnitt polygonale Form auf, welche sich axial erstreckende Polygonspitzen 16 und Zahngründe 21 aufweist. Während die Polygonspitzen 16 erfindungsgemäß die Innenwandung des Ankers kontaktierend sind, sind die Zahngründe 21 von der Innenwandung des Ankers beabstandet, sodass diese den mindestens einen Durchgangskanal 10 bilden. Die Dichtkörper 8 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein federelastisches Element 22 miteinander und zueinander beweglich verbunden. An einem vom anderen Dichtkörper 8 abweisenden Ende eines Dichtkörpers 8 ist ein axial-radial verlaufender Rücksprung 17 angeordnet, welcher, wie an dem Dichtkörperpaar 8 in 2 dargestellt, an mindestens einem Träger 19 eine im axialen Querschnitt polygonale Form aufweist. Der zweite Träger 19 kann dagegen einen Rücksprung 17 in Form eines nicht-polygonförmigen Bereichs 20 aufweisen, welcher als solcher den Träger 19 zwar nicht drehfest, aber axial begrenzt beweglich in dem Anker anordnet. Erfindungsgemäß können beide Träger 19 jeweils einen Rücksprung 17 aufweisen, der eine im axialen Querschnitt polygonale Form aufweist.
Dieser Bereich, der an der Anschlagschulter des Ankers anliegt und eine axiale Tiefe entsprechend einer maximalen Stauchung des Dichtkörperpaars 8 durch das Anpressen eines Dichtkörpers 8 an eine Öffnung eines Pneumatikkanals aufweist, ist besonders vorteilhaft sternförmig ausgebildet, sodass jeweils zwei der Polygonspitzen 16 an einer Anschlagschulter radial anliegen und den Dichtkörper 8 so drehfest in dem Anker halten. In den Trägern 19 ist jeweils ein Dichtelement 18, wahlweise auch jeweils eine Vielzahl an Dichtelementen 18, angeordnet, insbesondere als Elastomerkörper ausgebildet in den Träger 19 eingelegt oder einvulkanisiert.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ankers 6. Sichtbar sind der einstückige Anker 6 und die beiden Stirnseitenöffnungen 7, welche jeweils einen Radius des Innenmantels des Ankers 6 mit in den Innenraum des Ankers 6 gerichteten Anschlagflächen 11 aufweisen, welche mit den Gegenanschlagflächen der Dichtkörper eine axial begrenzte Bewegung der Dichtkörper innerhalb des Ankers 6 ermöglicht. Die Anschlagflächen 11 sind dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Stirnseitenöffnung 7 als radial einspringende Anschlagschultern 14 und an der anderen Stirnseitenöffnung als einzelne ringförmige Anschlagschulter 14 ausgebildet. Durch die Stirnseitenöffnungen 7 sind die in dem Anker 6 angeordneten Dichtkörper von außen zugänglich. Erfindungsgemäß sind die Dichtkörper so korrespondierend zu der Stirnseitenöffnung 7 ausgebildet, dass die Dichtkörper durch die Anschlagschultern 14 innerhalb des Ankers 6 drehfest und axial begrenzt bewegbar angeordnet sind. Dabei korrespondieren die erfindungsgemäßen axial-radialen Rücksprünge der Dichtkörper zu den Anschlagschultern 14. Dabei dient die ringförmige Anschlagschulter lediglich der axialen Begrenzung des daran anliegenden Dichtkörpers. Im Fall einer ringförmigen Anschlagschulter 14 kann einer der Dichtkörper einen wie in 2 dargestellten nicht-polygonförmigen Bereich aufweisen. Die Anzahl der Anschlagflächen 11 kann wie in 3 dargestellt gleich vier sein, erfindungsgemäß kann diese aber auch eine sonstige Zahl größer-gleich Eins sein. Dabei sind die Dichtkörper vorteilhaft so ausgebildet, dass die Anzahl der Polygonspitzen, insbesondere im Bereich des mindestens einen Rücksprungs, das Doppelte der Anzahl der Anschlagschultern 14 ist. Ein Anker 6 kann erfindungsgemäß eine wie hier dargestellte Stirnseitenöffnung 7 mit vier radial einspringenden Anschlagschultern 14 an beiden Stirnseiten, oder aber eine abweichende Anzahl von Anschlagflächen 11 aufweisen, sodass ein dazu korrespondierendes Dichtkörperpaar eine vorgegebene Anordnung in dem Anker 6 hat.
Bezugszeichenliste

1: Pneumatikanschluss
2: Spule
3: Kern
4: Öffnung
5: Pneumatikkanal
6: Anker
7: Stirnseitenöffnung
8: Dichtkörper
9: Rückstelleinheit
10: Durchgangskanal
11: Anschlagfläche
12: Gegenanschlagfläche
13: Permanentmagnet
14: Anschlagschulter
15: Durchmessergrößerer axialer Abschnitt
16: Polygonspitze
17: Rücksprung
18: Dichtelement
19: Träger
20: nicht-polygonförmiger Bereich
21: Zahngrund
22: federelastisches Element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3086334 A1 [0004]

Claims

Pneumatisches Magnetankerventil aufweisend mindestens zwei Pneumatikanschlüsse (1), mindestens eine Spule (2), mindestens einen mindestens teilweise in der Spule (2) angeordneten Kern (3), wobei der Kern (3) einen in einer Öffnung (4) endenden Pneumatikkanal (5) aufweist, wobei weiter ein zu dem mindestens einen Kern (3) linear beweglicher, rohrförmiger Anker (6) vorgesehen ist, aufweisend zwei einander gegenüberliegende Stirnseitenöffnungen (7), der mindestens teilweise in der mindestens einen Spule (2) angeordnet ist, wobei der Anker (6) einen zu der Öffnung (4) weisenden und im Benutzungsfall die Öffnung (4) verschließenden ersten Dichtkörper (8) aufweist, wobei das Pneumatische Magnetankerventil einen dem ersten Pneumatikkanal (5) mit der ersten Öffnung (4) spiegelbildlich gegenüberliegenden zweiten Pneumatikkanal (5) mit einer zweiten Öffnung (4) aufweist, wobei der Anker (6) einen zur zweiten Öffnung (4) weisenden und in einem Benutzungsfall diese verschließenden zweiten Dichtkörper (8) aufweist, wobei das pneumatische Magnetankerventil eine Rückstelleinheit (9) aufweist, die den Anker (6) entgegen einer Spulenwirkung bewegend ist, wobei der Anker (6) mindestens einen fluiddurchgängigen axialen Durchgangskanal (10) aufweist, wobei die beiden Dichtkörper (8) zueinander lageveränderlich ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) einstückig ausgebildet ist und mindestens im axialen Bereich jeder Stirnseitenöffnung (7) mindestens eine Anschlagfläche (11) aufweist und jeder Dichtkörper (8) wenigstens eine Gegenanschlagfläche (12) aufweist, wobei die Anschlagfläche (11) und die Gegenanschlagfläche (12) so zusammenwirkend sind, dass die Dichtkörper (8) im Anker (6) axial begrenzt bewegbar angeordnet sind.
Magnetankerventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinheit (9) eine zwischen Anker (6) und dem mindestens einen Kern (3) wirkende Spiralfeder ist.
Magnetankerventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinheit (9) eine zu der ersten Spule (2) beabstandeten zweite Spule (2) ist und insbesondere zwischen den Spulen (2) mindestens ein Permanentmagnet (13) angeordnet ist.
Magnetankerventil gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Pneumatikkanal (5) mit der zweiten Öffnung (4) in einem zweiten Kern (3) angeordnet ist, wobei dieser insbesondere mindestens teilweise in der zweiten Spule (2) angeordnet ist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (11) in einer radial einspringenden Anschlagsschulter (14) ausgebildet ist und die Gegenanschlagfläche (12) in einem durchmessergrößeren axialen Abschnitt (15) mindestens eines Dichtkörpers (8) ausgebildet ist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtkörper (8) eine Polygonform mit mindestens drei Polygonspitzen (16) aufweist, wobei die Gegenanschlagfläche (12) dieses Dichtkörpers (8) in einem axialen und radialen Rücksprung (17) zwischen zwei Polygonspitzen (16) angeordnet ist, sodass dieser Dichtkörper (8) verdrehsicher im Anker (6) angeordnet ist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (8) ein Dichtelement (18) und einen Träger (19) aufweist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtkörper (8) an dessen der Stirnseitenöffnung (7) des Ankers (6) zugewandten Seite einen axialen im Querschnitt nicht-polygonförmigen Bereich (20) aufweist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseitenöffnung (7) des Ankers (6) eine ringförmige Anschlagschulter (14) aufweist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Anschlagschultern (14) der Hälfte einer Anzahl von Polygonspitzen (16) entspricht.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonförmigen Querschnitte der Dichtkörper (8) im Wesentlichen sternförmig sind.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zweite polygonförmige Dichtkörper (8) mindestens einen axial-radial verlaufenden Rücksprung (17) aufweist, der mit der mindestens einen Anschlagschulter (14) so zusammenwirkend ist, dass er im Anker (6) drehfest angeordnet ist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkörper (8), insbesondere die Träger (19), gleichteilig zueinander ausgebildet sind.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkörper (8) im Anker (6) in einem Winkel, insbesondere 90° zueinander angeordnet sind.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (19) aus einem Hart-Kunststoff bestehen und die Dichtelemente (18) Elastomerkörper sind, insbesondere eingelegte oder einvulkanisierte Elastomerkörper.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Durchgangskanäle (10) größer eins ist, insbesondere der Hälfte einer Anzahl von Polygonspitzen (16) entspricht und ganz besonders bevorzugt durch die axial verlaufenden Zahngründe (21) der Dichtkörper (8) gebildet ist.
Magnetankerventil gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkörper (8) mit einem federelastischen Element (22), insbesondere einer Spiralfeder, miteinander verbunden ausgebildet sind.