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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil und ein Verfahren zum Justieren eines Magnetantriebs für ein Magnetventil.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnetventil und ein Verfahren zum Justieren eines Magnetantriebs für ein Magnetventil bereitzustellen, mit denen Toleranzanforderungen an Bauteile des Magnetantriebs auf einen günstiges Kostenniveau gebracht werden können.
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Diese Aufgabe wird für ein Magnetventil, das zur Beeinflussung eines Fluidstroms ausgebildet ist, mit den nachfolgenden Merkmalen gelöst. Hierbei weist das Magnetventil ein Ventilgehäuse auf, das einen Arbeitsraum begrenzt, der von einer flexiblen Membran in einen Fluidbereich und einen Betätigungsbereich getrennt wird, und in dem eine Wippe angeordnet ist, die schwenkbeweglich zwischen einer ersten Funktionsstellung und einer zweiten Funktionsstellung im Betätigungsbereich aufgenommen ist, wobei ein erster Fluidkanal und ein zweiter Fluidkanal zwischen einer Außenoberfläche des Ventilgehäuses und dem Fluidbereich erstreckt sind und eine erste Mündungsöffnung des ersten Fluidkanals als erster Ventilsitz ausgebildet ist, an den die Membran in der ersten Funktionsstellung der Wippe abdichtend angepresst ist und der in der zweiten Funktionsstellung von der Membran freigegeben ist.
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Ferner umfasst das Magnetventil einen Magnetantrieb, der ein rahmenförmig ausgebildetes Joch, eine im Joch angeordnete Magnetspule sowie ein erstes, endseitig mit dem Joch verbundenes und in einer Spulenausnehmung der Magnetspule aufgenommenes Ankerteil sowie ein zweites linearbeweglich in der Spulenausnehmung aufgenommenes Ankerteil aufweist, das längs einer Spulenachse der Magnetspule in Reihe zum ersten Ankerteil angeordnet ist und mit einem dem ersten Ankerteil abgewandten Endbereich über das Joch hinausragt, sowie ein Zwischenstück, das für eine Kraftübertragung zwischen dem zweiten Ankerteil und der Wippe ausgebildet ist und das dem Endbereich des zweiten Ankerteils zugeordnet ist, wobei der Endbereich kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Zwischenstück verbunden ist und/oder wobei das Zwischenstück formschlüssig an einem quer zur Spulenachse erstreckten Ringbund eines kraftschlüssig oder stoffschlüssig am Endbereich festgelegten Halteteils abgestützt ist.
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Bei dem Magnetventil handelt es sich um ein mediengetrenntes Ventil, das für den Einsatz zur Dosierung von Flüssigkeiten, insbesondere im Bereich der Labortechnik, vorgesehen ist. Durch die im Arbeitsraum angeordnete Membran wird eine fluiddichte Trennung zwischen dem Fluidbereich und dem Betätigungsbereich bewirkt. Die Aufgabe der Wippe besteht darin, eine von dem Magnetantrieb bereitgestellte Betätigungsbewegung in eine Schwenkbewegung umzusetzen, mit deren Hilfe ein Freigeben bzw. abdichtendes Verschließen wenigstens eines ersten Ventilsitzes durch die Membran bewirkt werden kann. Hierdurch wird die gewünschte Beeinflussung eines Fluidstroms erzielt, wobei der Fluidstrom beispielsweise an einem Eingangsanschluss des ersten Fluidkanals bereitgestellt wird und nach Durchströmen des ersten Fluidkanals am ersten Ventilsitz austritt, sofern dieser von der Membran bei entsprechender Funktionsstellung der Wippe freigegeben ist und nach durchströmten des Fluidbereich durch den zweiten Fluidkanal abströmen kann.
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Um ein derartiges Magnetventil in kompakter Bauweise mit ausreichender Leistungsfähigkeit zu günstigen Kosten herstellen zu können ist es vorteilhaft, wenn ein Hub, den das zweite Ankerteil längs der Spulenachse gegenüber dem ersten Ankerteil in Abhängigkeit von einer Bestromung der Magnetspule durchführt, einen geringen Betrag aufweist, also eine kleine Wegstrecke für das zweite Ankerteil ausreichend ist, um eine zuverlässige Betätigung der Wippe zum Verschließen und Freigeben zumindest des ersten Ventilsitzes mit der Membran zu gewährleisten. Um eine zuverlässige Abdichtung des ersten Ventilsitzes in der ersten Funktionsstellung der Wippe sowie eine vollständige Freigabe des ersten Ventilsitzes in der zweiten Vorzugsstellung der Wippe zu gewährleisten, muss unter der Voraussetzung, dass ein geringer Hub für das zweite Ankerteil gewünscht wird, um einen kompakten und kostengünstigen Magnetantrieb nutzen zu können, eine präzise Umsetzung der Linearbewegung des zweiten Ankerteils in Schwenkbewegung der Wippe gewährleistet werden. Um hierbei den Einsatz von Bauteilen, die mit engen und daher kostspielige Toleranzen hergestellt werden müssen, zu minimieren ist für das Magnetventil vorgesehen, eine Justierung der Position des Zwischenstücks längs der Spulenachse relativ zum zweiten Ankerteil durchzuführen. Auf diesem Weg kann eine Vielzahl von Toleranzen, die ansonsten bei der Positionierung des Zwischenstücks gegenüber der Wippe berücksichtigt werden müssten, eliminiert werden. Um diese Justierung vornehmen zu können, ist eine Einstellbarkeit für die Positionierung des Zwischenstücks relativ zum zweiten Ankerteil vorzusehen. Eine derartige Einstellbarkeit kann darüber realisiert werden, dass das Zwischenstück kraftschlüssig oder stoffschlüssig am Endbereich des zweiten Ankerteils aufgenommen ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Endbereich des zweiten Ankerteils zumindest bereichsweise in das mit einem Sackloch oder einer Durchgangsbohrung versehene Zwischenstück eintaucht. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Endbereich des zweiten Ankerteils das mit einer Durchgangsbohrung versehene Zwischenstück zumindest nahezu, insbesondere vollständig, durchsetzt und eventuell zumindest geringfügig in axialer Richtung über das Zwischenstück hinausragt.
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Für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zwischenstück und dem Endbereich des zweiten Ankerteils ist vorzusehen, dass eine Innenoberfläche einer im Zwischenstück ausgebildeten Ausnehmung, in die der Endbereich des zweiten Ankerteils eingreift, eine oder mehrere Berührflächen aufweist, die am Endbereich des zweiten Ankerteils anliegen und die derart zueinander angeordnet sind, dass ein von ihnen bestimmter Querschnitt geringfügig kleiner als ein Querschnitt von Anlageflächen an einer Außenoberfläche des Endbereichs des zweiten Ankerteils ist, an denen diese Berührflächen anliegen. Bei einem kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Endbereich des zweiten Ankerteils und dem Zwischenstück wird das Zwischenstück unter Verwendung einer geeigneten Justiereinrichtung soweit längs der Spulenachse auf den Endbereich des zweiten Ankerteils aufgepresst, bis ein vorgebbares Referenzmaß erreicht ist, das die Position des Zwischenstücks gegenüber einer am Magnetantrieb ausgebildeten Referenzfläche, beispielsweise einer Stirnfläche des Jochs, erreicht ist.
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Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Zwischenstück am Ende der Durchführung des Justiervorgangs stoffschlüssig am Endbereich des zweiten Ankerteils festgelegt wird, beispielsweise durch Verbindungsvorgänge wie Kleben, Löten, Schweißen.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Endbereich des zweiten Ankerteils und dem Zwischenstück ist vorgesehen, dass das Zwischenstück in axialer Richtung formschlüssig an einem Ringbund eines Halteteils anliegt und dass das Halteteil bei der Durchführung des Justiervorgangs derart längs der Spulenachse auf den Endbereich des zweiten Ankerteils aufgebracht wird, dass das gewünschte Referenzmaß erzielt wird. Eine Festlegung des Halteteils am Endbereich des zweiten Ankerteils kann kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig vorgesehen werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Halteteil ringförmig ausgebildet ist und auf eine Außenumfangsfläche des Endbereichs aufgeschoben ist. Vorzugsweise weist eine dem Joch abgewandte, als ebene Ringfläche ausgebildete Stirnfläche des Halteteils einen größeren Abstand zum Joch als eine Stirnfläche des Endbereichs auf. Dabei dient die Ringfläche des Halteteils als eine von zwei Referenzflächen, zwischen denen ein Abstand ermittelt wird, um die präzise Positionierung des Halteteils und damit auch des Zwischenstücks am Endbereich des zweiten Ankerteils ermitteln zu können. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Ankerteil und das Halteteil derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Ringfläche auch unter Berücksichtigung von Toleranzen stets einen größeren Abstand zum Joch als eine Stirnfläche des Endbereichs aufweist, da hierdurch eine vorteilhafte Abstützung der Stirnfläche des Halteteils auf einer ebenen Stützfläche während der Durchführung des Justiervorgangs ermöglicht wird.. Andernfalls muss die Stützfläche mit einer Ausnehmung versehen werden, in die der Endbereich des zweiten Ankerteils während der Durchführung des Justiervorgang eintauchen kann, während die Ringfläche auf der Stützfläche aufliegt.
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Alternativ ist vorgesehen, dass das Halteteil einen zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildeten und abschnittsweise in eine längs der Spulenachse des Endbereichs erstreckte Ausnehmung eingeschobenen Halteabschnitt sowie einen dem Joch abgewandten, zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildeten Stützabschnitt aufweist. Bei dieser alternativen Gestaltung des Halteteils ist durch eine geeignete Dimensionierung des zweiten Ankerteils und des Halteteils zu gewährleisten, dass ein Abstand zwischen einer dem Joch zugewandten Stirnfläche des Stützabschnitts und dem Joch stets größer als ein Abstand zwischen der Stirnfläche des Endbereichs und dem Joch ist.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass von einer dem Joch abgewandten Stirnseite des Zwischenstücks ein erster, insbesondere halbkugelförmig ausgebildeter, Betätigungsvorsprung abragt und dass ein zweiter, insbesondere halbkugelförmig ausgebildeter, Betätigungsvorsprung an einem linearbeweglich in einer Ausnehmung des Zwischenstück aufgenommenen Stützstempel ausgebildet ist und ebenfalls von der Stirnseite des Zwischenstücks abragt. Die Aufgabe des ersten Betätigungsvorsprungs und des zweiten Betätigungsvorsprungs liegt in einer definierten Bewegungsübertragung vom Zwischenstück auf die Wippe. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche, die an einer dem Zwischenstück zugewandten Oberfläche der Wippe ausgebildet sind und an der der erste Betätigungsvorsprung bzw. der zweite Betätigungsvorsprung anliegen, derart angeordnet sind, dass die Wippe in einer ersten Schaltstellung des zweiten Ankerteils den ersten Ventilsitz freigibt und in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Ankerteils dem ersten Ventilsitz mit der Membran abdichtet. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die erste Schaltstellung für das zweite Ankerteil durch Bestromung der Magnetspule hervorgerufen wird, wodurch es zu einer magnetischen Fluss in der Magnetspule, im Joch sowie im ersten Ankerteil kommt und ein Luftspalt zwischen dem ersten Ankerteil und dem zweiten Ankerteil, der auch als Arbeitsspalt bezeichnet wird, minimal ist oder verschwindet. Ferner kann exemplarisch vorgesehen sein, dass die zweite Schaltstellung für das zweite Ankerteil vorliegt, wenn die Bestromung der Magnetspule zumindest nahezu verschwindet oder vollständig abgeschaltet ist und das zweite Ankerteil zusammen mit dem Zwischenstück beispielsweise durch Einwirkung einer geeignet Federeinrichtung in eine Position längs der Spulenachse gebracht wird, in der der Luftspalt bzw. Arbeitsspalt eine maximale Ausdehnung aufweist.
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Ferner ist vorgesehen, dass der zweite Betätigungsvorsprung an einem linearbeweglich im Zwischenstück aufgenommenen Stützstempel ausgebildet ist. Die Aufgabe des Stützstempels besteht darin, in Abhängigkeit von einer Position des zweiten Ankerteils längs der Spulenachse eine Verlagerung des zweiten Betätigungsvorsprungs zu ermöglichen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Stützstempel durch eine Federeinrichtung in einer Vorzugsposition gegenüber dem Zwischenstück gehalten wird und aus dieser Vorzugsposition ausgelenkt wird, wenn eine Verlagerung des zweiten Ankerteils aufgrund einer sich verändernden Bestromung der Magnetspule eintritt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Federeinrichtung, die zur Vorgabe einer Vorzugsposition für das Zwischenstück längs der Spulenachse ausgebildet ist und eine Federeinrichtung, die dem Stützstempel zugeordnet ist, derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Zwischenstück aufgrund der Wechselwirkung des ersten Betätigungsvorsprungs mit der Wippe in der zweiten Funktionsstellung des zweiten Ankerteils eine Auslenkung der Wippe in die zweite Funktionsstellung und damit eine Freigabe des ersten Ventilsitzes bewirkt. Ferner ist vorgesehen, dass in der ersten Funktionsstellung des zweiten Ankerteils, in der der Luftspalt bzw. Arbeitsspalt gegenüber dem ersten Ankerteil minimal ist, insbesondere verschwindet, der zweite Betätigungsvorsprung aufgrund der Federwirkung der Federeinrichtung, die dem Stützstempel zugeordnet ist, die Wippe in die erste Funktionsstellung bringt von dadurch die abdichtende Auflage der Membran auf den ersten Ventilsitz hervorruft.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einer Ausnehmung im Zwischenstück, die zur Aufnahme des Endbereichs des zweiten Ankerteils oder zur Aufnahme des Halteteils ausgebildet ist, wenigstens ein längs der Spulenachse erstreckter und radial nach innen gerichteter Vorsprung ausgebildet ist, der einen Querschnitt der Ausnehmung um weniger als 5 Prozent, vorzugsweise um weniger als 2 Prozent, und um mindestens 0,5 Prozent reduziert. Hierbei liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein Querschnitt des Endbereichs des zweiten Ankerteils und ein Querschnitt der Ausnehmung im Zwischenstück identisch sind und die gewünschte kraftschlüssige Kopplung zwischen dem zweiten Ankerteil und dem Zwischenstück durch den wenigstens einen radial nach innen vorspringenden Vorsprung gewährleistet wird. Der wenigstens eine Vorsprung wird beim Aufschieben des Zwischenstücks auf den Endbereich des zweiten Ankerteils je nach Materialpaarung (Metall/Metall; Metall/Kunststoff) zwischen dem zweiten Ankerteil und dem Zwischenstück elastisch und gegebenenfalls auch plastisch deformiert oder zumindest teilweise spanabhebend abgetragen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Magnetantrieb mit einer vom Endbereich des zweiten Ankerteils durchsetzten Stirnfläche des Jochs auf einer Auflagefläche des Ventilgehäuses aufliegt. Hierbei dient die als Außenoberfläche ausgebildete Stirnfläche des Jochs als Referenzfläche sowohl im Hinblick auf die Justierung der Position des Zwischenstücks am Endbereich des zweiten Ankerteils als auch bezüglich der Position der Wippe, schwenkbeweglich im Ventilgehäuse aufgenommen ist. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Auflage des Ventilgehäuse des und eine Lagerbohrung im Ventilgehäuse, die zur Aufnahme einer Achse für die Wippe ausgebildet ist, durch geeignete Herstellweise oder geeignete Bearbeitung des Ventilgehäuses einen innerhalb eines engen Toleranzbands liegenden Abstand aufweisen, um eine präzise Betätigung durch das bezogen auf die Stirnfläche des Jochs justierte Zwischenstück zu gewährleisten.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Ventilgehäuse ein Ventilgehäuseoberteil und ein Ventilgehäuseunterteil umfasst, wobei die Membran abdichtend zwischen dem Ventilgehäuseoberteil und dem Ventilgehäuseunterteil angeordnet ist und wobei im Ventilgehäuseoberteil eine quer zur Spulenlängsachse ausgerichtete Lagerbohrung ausgebildet ist, die zur Aufnahme eines Gelenkbolzens der Wippe ausgebildet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Justieren eines Magnetantriebs für ein Magnetventil gelöst, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Magnetspule, die in einem rahmenförmig ausgebildeten Joch aufgenommen ist, wobei in einer Spulenausnehmung der Magnetspule ein erstes, endseitig mit dem Joch verbundenes Ankerteil aufgenommen ist, Einschieben eines zweiten Ankerteils in die Spulenausnehmung, so dass einander gegenüberliegende Stirnflächen des ersten Ankerteils und des zweiten Ankerteils in Berührkontakt stehen, Aufsetzen eines Zwischenstücks auf einen Endbereich des zweiten Ankerteils, der dem ersten Ankerteil abgewandt ist, Festlegen des Zwischenstücks am Endbereich nach Einstellen eines Referenzabstands zwischen einer dem Zwischenstück zugeordneten Referenzfläche und einer am Joch aus-gebildeten Referenzfläche.
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Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Referenzabstand ausgehend von einer am Zwischenstück ausgebildeten Referenzfläche gegenüber der am Joch ausgebildeten Referenzfläche ermittelt wird.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Referenzabstand ausgehend von einer Stirnfläche eines Halteteils, das zur Festlegung des Zwischenstücks am Endbereich befestigt wird, gegenüber der am Joch ausgebildeten Referenzfläche ermittelt wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Außenansicht eines Magnetventils,
- 2 eine ebene Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Magnetventils mit einer ersten Ausführungsform eines Endbereichs eines zweiten Ankerteils mit daran angebrachten Zwischenstück,
- 3 eine Ausschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Endbereichs eines zweiten Ankerteils mit daran angebrachten Zwischenstück,
- 4 eine Ausschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Endbereichs eines zweiten Ankerteils mit daran angebrachten Zwischenstück, und
- 5 eine stirnseitige Ansicht der dritten Ausführungsform gemäß der 4.
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Ein in der 1 in perspektivischer Darstellung gezeigtes Magnetventil 1 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Gestaltung auf und ist beispielsweise zur Verwendung in einer nicht dargestellten Dosiervorrichtung vorgesehen, mit der flüssige Medien dosiert werden können. Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Magnetventil 1 in ein Ventilgehäuse 2, ein Antriebsgehäuse 3 sowie ein Steuerungsgehäuse 4 unterteilt ist, die längs einer Hauptachse, die nachstehend auch als Spulenachse 30 bezeichnet wird, aneinander angereiht sind.
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Das Ventilgehäuse 2 ist seinerseits in ein Ventilgehäuseunterteil 5 und ein Ventilgehäuseoberteil 6 aufgeteilt. Das Ventilgehäuseunterteil 5 weist eine rein exemplarisch eben ausgebildete Unterseite 7 auf, mit der das Magnetventil 1 auf eine von Fluidkanälen durchsetzte, nicht dargestellte Verteilerplatte einer Dosiervorrichtung aufgesetzt werden kann. Angrenzend an das Ventilgehäuseoberteil 6 ist das Antriebsgehäuse 3 angeordnet, das die nachstehend näher beschriebenen Magnetantrieb 20 umgibt und diesen vor Umgebungseinflüssen schützt. Auf das Antriebsgehäuse 3 ist das Steuerungsgehäuse 4 aufgesetzt, in dem eine nicht dargestellte Ansteuereinrichtung, die beispielsweise als gedruckte Schaltung mit darauf aufgebrachten elektrischen und elektronischen Bauelementen ausgebildet sein kann, aufgenommen ist. Am Steuerungsgehäuse 4 ist eine nicht dargestellte elektrische Schnittstelle vorgesehen, mit der zum einen elektrische Energie für die Ansteuereinrichtung und den Magnetantrieb 20 an das Magnetventil 1 bereitgestellt werden kann. Ferner kann über die nicht dargestellte elektrische Schnittstelle auch eine Kommunikation zwischen einem übergeordneten Steuerung und dem Magnetventil 1 sowie gegebenenfalls eine Bereitstellung von Sensordaten oder Sensorsignalpegeln vom Magnetventil 1 an die übergeordnete Steuerung vorgenommen werden.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Antriebsgehäuse 3 und das Steuerungsgehäuse 4 zumindest bereichsweise mit einer längs der Spulenachse 30 erstreckten Ausnehmung 8 versehen sind, die es ermöglicht, eine nicht dargestellte Schraube in eine Bohrung 9 einzusetzen und somit das Antriebsgehäuse 3 zusammen mit dem Ventilgehäuse 2 an der nicht dargestellten Verteilerplatte einer Dosiervorrichtung festzulegen. Hierbei werden das Antriebsgehäuse 3, das Ventilgehäuseoberteil 6 sowie das Ventilgehäuseunterteil 5 aufeinander gepresst, womit gegebenenfalls eine Abdichtwirkung zwischen dem Antriebsgehäuse 3 und dem Ventilgehäuse 2 unterstützt wird.
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Wie der Darstellung der 2 entnommen werden kann, umfasst das Magnetventil 1 neben dem Magnetantrieb 20 als weitere wesentliche Komponenten eine schwenkbeweglich im Ventilgehäuseoberteil 6 angeordnete Wippe 10 sowie eine randseitig umlaufend zwischen dem Ventilgehäuseunterteil 5 und dem Ventilgehäuseoberteil 6 abdichtend geklemmte Membran 11. Die Membran 11 trennt einen vom Ventilgehäuseunterteil 5 und vom Ventilgehäuseoberteil 6 begrenzten Arbeitsraum 12 in einen Betätigungsbereich 15 und einen Fluidbereich 16 auf und gewährleistet die fluiddichte Abtrennung des Betätigungsbereichs 15 vom Fluidbereich 16.
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Rein exemplarisch weist das Ventilgehäuseunterteil 5 einen ersten Fluidkanal 51, einem zweiten Fluidkanal 52 sowie einen dritten Fluidkanal 53 auf, die sich jeweils ausgehend von der Unterseite 7 des Ventilgehäuseunterteils 5 parallel zur Spulenachse 30 erstreckten und in den Fluidbereich 16 ausmünden. Rein exemplarisch sind eine erste Mündungsöffnung 54 des ersten Fluidkanals 51 und eine zweite Mündungsöffnung 55 des zweiten Fluidkanals 52 jeweils in einem kreiszylindrisch ausgebildeten ersten Vorsprung 57 bzw. zweiten Vorsprung 58 angeordnet, dessen erste Stirnfläche 59 bzw. zweite Stirnfläche 60 jeweils als Ventilsitz ausgebildet ist. Dabei sind die Wippe 10 und die Membran 11 sowie die erste Stirnfläche 59 und die zweite Stirnfläche 60 derart angeordnet, dass in Abhängigkeit von einer Schwenkstellung der Wippe 10 die Membran 11 jeweils in abdichtende Verbindung mit der ersten Stirnfläche 59, was auch als erste Funktionsstellung der Wippe 10 bezeichnet werden kann, oder in abdichtende Verbindung mit der zweiten Stirnfläche 60, was auch als zweite Funktionsstellung der Wippe 10 bezeichnet werden kann, gebracht werden kann.
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Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass der dritte Fluidkanal 53 mittig zwischen dem ersten Fluidkanal 51 und dem zweiten Fluidkanal 52 angeordnet ist. Eine dritte Mündungsöffnung 56 des dritten Fluidkanals 53 mündet in eine Vertiefung 61 des Ventilgehäuseunterteils 5, die derart beschaffen ist, dass unabhängig von der Stellung der Wippe 10 und der dadurch bedingten Auslenkung der Membran 11 stets eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem dritten Fluidkanal 53 und dem Fluidbereich 16 gewährleistet ist. Dabei erstreckt sich die Vertiefung 61 auch um den ersten Vorsprung 57 und dem zweiten Vorsprung 58, so dass beispielsweise durch den ersten Fluidkanal 51 bereitgestelltes Fluid in die Vertiefung 61 und damit in den dritten Fluidkanal 53 strömen kann, sobald die Membran 11 von der Stirnfläche 59 abgehoben wird.
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Um bei der Schwenkbewegung der Wippe 10 und der daraus resultierenden Deformation der Membran 11 eine Überbelastung des Membranmaterials zu vermeiden, ist rein exemplarisch vorgesehen, dass ein Schwenkwinkel für die Wippe 10 weniger als 10 Grad, vorzugsweise weniger als 5 Grad, zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung beträgt, woraus resultiert, dass auch ein Hub des Magnetantriebs 20, der zur Betätigung der Wippe 10 vorgesehen ist, bezogen auf die Dimensionierung der Komponenten des Magnetventils 1 sehr klein ist.
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Der Magnetantrieb 20 umfasst zur Bereitstellung dieses Hubs, der auch als Betätigungshub für die Wippe 10 bezeichnet werden kann, eine rein exemplarisch kreiszylindrisch ausgebildete und einen Spulenkörper 22 umfassende Magnetspule 21. Die Magnetspule 21 ist in einem rahmenförmig gestalteten Joch 23 aufgenommen, das aus einem magnetflussleitenden Material wie beispielsweise Eisen hergestellt ist. In einer kreiszylindrischen, längs der Spulenachse 30 erstreckten Ausnehmung 24 im Spulenkörper 22 ist ein ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildetes und aus magnetflussleitenden Material, beispielsweise Eisen, hergestelltes erstes Ankerteil 25 angeordnet, das endseitig mit einer oberen Innenoberfläche 27 des Jochs 23 verbunden ist und das sich über einen Teilabschnitt der Ausnehmung 24 des Spulenkörpers 22 erstreckt. In Verlängerung des ersten Ankerteils 25 ist ein zweites Ankerteil 26 in der Ausnehmung 24 aufgenommen, das wie das erste Ankerteil 25 aus einem magnetflussleitenden Material, beispielsweise Eisen, hergestellt ist. Das zweite Ankerteil 26 ist im Gegensatz zum ersten Ankerteil 25 linearbeweglich längs der Spulenachse 30 in der Ausnehmung 24 aufgenommen und ragt mit einem Endbereich über eine rein exemplarisch eben ausgebildete und gemäß der Darstellung der 2 nach unten gewandte Stirnfläche 29 des Jochs 23 über das Joch 23 hinaus. Das zweite Ankerteil 26 ist bereichsweise im Spulenkörper 22 gleitbeweglich geführt und durchsetzt eine Flussleithülse 31, die in einer Ausnehmung 32 des Jochs 23 aufgenommen ist. Die Flussleithülse 31, die aus einem magnetflussleitenden Material hergestellt ist, dient zum einen zur gleitbeweglich Führung des zweiten Ankerteils 26 und zum anderen zur Magnetfluss-Kopplung des zweiten Ankerteils 26 mit dem Joch 23.
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Am Endbereich 28 des zweiten Ankerteils 26 ist ein Zwischenstück 33 angebracht, das für eine Bewegungsübertragung zwischen dem zweiten Ankerteil 26 und der Wippe 10 ausgebildet ist. Das Zwischenstück 33 wird durch eine rein exemplarisch als Wendelfeder ausgebildete Federeinrichtung 34, die unter Vorspannung zwischen das Zwischenstück 33 und eine axiale Stirnfläche der Flussleithülse 31 eingebaut ist, in axialer Richtung gegen einen Ringbund 36 eines Halteteils 35 gedrückt, wobei hier eine axial formschlüssige Verbindung zwischen dem Zwischenstück 33 und dem Ringbund 36 zugrundegelegt wird. Das Halteteil 35 ist rein exemplarisch abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet und kraftschlüssig an einem Endabschnitt 37 des Endbereichs 28 festgelegt. Dabei sind eine Erstreckung des Halteteils 35 und eine Erstreckung des Endabschnitts 37 des Endbereichs 28 längs der Spulenachse 30 derart gewählt, dass das Halteteil 35 selbst dann, wenn eine ringförmige Stirnfläche 38 des Halteteils 35 in einer gemeinsamen Ebene mit einer kreisrunden Stirnfläche 39 des Endabschnitts 37 angeordnet ist, nicht an einem Übergangsbereich 40 zwischen dem kleineren Durchmesser des Endabschnitts 37 und dem größeren Durchmesser des übrigen zweiten Ankerteils 26 anliegt.
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Dabei dient die ringförmige Stirnfläche 38 als Referenzfläche, die bei einer Justierung der Position des Zwischenstücks 33 in einen vordefinierten Abstand zur Stirnfläche 29 des Jochs 23 gebracht wird, wobei diese Justierung vorgenommen wird, wenn eine zweite Stirnfläche 42 des zweiten Ankerteils 26 an einer ersten Stirnfläche 41 des ersten Ankerteils 25 anliegt und damit ein Luftspalt oder Arbeitsspalt 62 zwischen dem ersten Ankerteil 25 und dem zweiten Ankerteil 26 verschwindet. Durch diese Einstellung des Abstands zwischen der Stirnfläche 38 und der Stirnfläche 29 wird eine axiale Position eines am Zwischenstück 33 in Richtung der Wippe 10 abragenden ersten Betätigungsvorsprungs 43 mit einer geringen Zahl von zu berücksichtigenden Toleranzen präzise zur Stirnfläche 29 des Jochs 23 positioniert. Als wirksame Toleranzen sind lediglich die Dickentoleranz für die Dicke des Ringbunds 36 sowie die Abstandstoleranz zwischen einer am Ringbund 36 aufliegenden Ringfläche 45 des Zwischenstücks 33 und dem Betätigungsvorsprung 43 zu berücksichtigen. Der Betätigungsvorsprung 43 liegt an einem ersten Kontaktpunkt 48 auf einer rein exemplarisch eben ausgebildeten Betätigungsfläche 50 der Wippe 10 auf und ermöglicht eine Krafteinleitung auf die Wippe 10.
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Der für die Betätigung der Wippe 10 ebenfalls erforderliche zweite Betätigungsvorsprung 44 ist stirnseitig an einem Stützstempel 46 ausgebildet, der seinerseits linearbeweglich im Zwischenstück 33 aufgenommen ist und der von einer Druckfeder 47, die am Zwischenstück 33 abgestützt ist, an zweiten Kontaktpunkt 49 auf der Betätigungsfläche 50 der Wippe 10 aufliegt.
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Im Hinblick auf die Darstellung der Wippe 10 und der Membran 11 in der 2 ist der Vollständigkeit halber anzumerken, dass die Wippe 10 sich in einer Übergangsstellung zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung befindet, so dass weder eine Abdichtung der ersten Mündungsöffnung 54 noch der zweiten Mündungsöffnung 55 gewährleistet ist. In der Praxis tritt die in der 2 gezeigte Stellung der Wippe 10 auf, wenn eine Umschaltung zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung oder eine Umschaltung zwischen der zweiten Funktionsstellung der erst Vorzugsstellung vorgenommen wird, so dass die Darstellung der 2 lediglich als Momentaufnahme zu verstehen ist.
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Die als Referenzfläche zu Justierung der Position des Zwischenstücks 33 dienende Stirnfläche 29 des Jochs 23 liegt auf einer dem Ventilgehäuseunterteil 5 abgewandten Auflagefläche 17 des Ventilgehäuseoberteils 6 auf. Ausgehend von dieser Auflagefläche 17 ist die Lage der Betätigungsfläche 50 der Wippe 10 von einer Toleranz für ein Abstandsmaß zwischen der Auflagefläche 17 und einer Mittelachse einer Lagerbohrung 19, die zur Aufnahme eines der Schwenklagerung der Wippe 10 dienenden Wippen-Lagerbolzens 18 ausgebildet ist, sowie von einer Toleranz des Abstandsmaßes zwischen der Mittelachse der Lagerbohrung 19 und der Betätigungsfläche 50 der Wippe 10 abhängig.
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Die für die präzise Betätigung der Wippe 10 durch den Magnetantrieb 20 zu betrachtende Toleranzkette umfasst somit die Toleranz für das durch den Justiervorgang festgelegte Abstandsmaß zwischen dem Betätigungsvorsprung 43 und der Stirnfläche 29 des Jochs 23 sowie die Toleranzen, die von dem Abstandsmaß zwischen der Auflagefläche 17 und dem Wippen-Lagerbolzen 18 und von dem Abstandsmaß zwischen dem Wippen-Lagerbolzen 18 und der Betätigungsfläche 50 der Wippe 10 bestimmt werden.
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Die in der 3 nur ausschnittartig dargestellte Ausführungsform eines Magnetantriebs 70 unterscheidet sich lediglich im Hinblick auf die Gestaltung des Halteteils 71 sowie im Hinblick auf die Gestaltung des Endbereichs 72 des zweiten Ankerteils 73 von der Ausführungsform des Magnetantriebs 20 gemäß der 2. Daher sind nur diese abweichend gestalteten Bauteile mit Bezugszeichen versehen. Bei der Ausführungsform gemäß der 3 ist das Halteteil 71 abschnittsweise als kreiszylindrischer Zapfen 74 ausgebildet, der kraftschlüssig in einer Bohrung 76 des zweiten Ankerteils 73 aufgenommen ist. Das Zwischenstück 33 stützt sich in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform der 2 an einem Ringbund 75 des Halteteils 71 in axialer Richtung ab. Für eine Justierung der Position des Zwischenstücks 33 ist vorgesehen, das Halteteil 71 derart mit dem Zapfen 74 in die Bohrung 76 einzupressen, dass der gewünschte Abstand zwischen dem Betätigungsvorsprung 43 und der Stirnfläche des Jochs 23 eingestellt wird.
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Bei der Ausführungsform eines Magnetantriebs 90 gemäß der 4 ist abweichend von den Ausführungsformen der Magnetantriebe 20 und 70 ein unmittelbares Aufpressen des entsprechend angepassten Zwischenstücks 91 auf den Endbereich 92 des zweiten Ankerteils 93 vorgesehen. Daher sind nur diese abweichend gestalteten Bauteile mit Bezugszeichen versehen. Für die Einleitung von Presskräften auf das Zwischenstück 91 weist dieses eine zwischen dem ersten Betätigungsvorsprung 43 und dem zweiten Betätigungsvorsprung 44 zentral angeordnete Druckfläche 94 auf, wie sie in der 5 rein schematisch in gestrichelter Darstellung eingezeichnet ist. Um bei einer Herstellung des Zwischenstücks 91, das vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, ein breites Toleranzfenster zugrundelegen zu können ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zur Aufnahme des Endbereichs 92 des zweiten Ankerteils 93 im Zwischenstück 91 ausgebildete Ausnehmung 95 mit einem Durchmesser hergestellt wird, der geringfügig größer als der Durchmesser des Endbereichs 92 ist. Um dennoch die gewünschte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zwischenstück 91 und dem Endbereich 92 zu gewährleisten, sind in der Ausnehmung 95 rein exemplarisch in gleicher Winkelteilung über den Umfang der Ausnehmung 95 verteilte, radial nach innen gerichtete Vorsprünge 96 vorgesehen, die eine lokale Querschnittsverengung für die Ausnehmung 95 bewirken und damit zu einer lokalen elastischen Deformation oder zu einer lokalen elastischen und plastischen Deformation des Zwischenstücks 91 führen, sobald das Zwischenstück 91 auf den Endbereich 92 aufgepresst wird.
