DE19537656A1

DE19537656A1 - Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils

Info

Publication number: DE19537656A1
Application number: DE19537656A
Authority: DE
Inventors: Horst Keuerleber; Werner Dipl Ing Brehm; Walter Dipl Ing Fleischer; Kurt Dipl Ing Gensheimer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-11-03
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: DE19537656B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei derartigen, in der Praxis verwendeten Elektromagnetventilen, die aus einem Magnetteil und aus einem Ventilanschlußelement bestehen, wird das Magnetgehäuse des Magnetteils im Tiefziehverfahren, d. h. spanlos hergestellt. In dem so vorgefertigten Magnetgehäuse wird anschließend in dessen Mantel durch Drehen ein Bördelrand mit einer umlaufenden Schulter ausgebildet. Um trotz der Abnutzung des Drehwerkzeugs im Bereich zwischen der Schulter und dem Bördelrand einen rechtwinkligen Übergang zu erzielen, wird in einem zusätzlichen Fertigungsschritt ein Hinterstich ebenfalls bsw. durch Drehen ausgebildet. Das so gefertigte Magnetgehäuse wird anschließend mit den Bauteilen des Magnetteils bestückt. Dann findet ggf. ein Ausspritzen des Magnetgehäuses mit Kunststoff statt. Um das Ventilanschlußelement mit dem Magnetteil bzw. dem Magnetgehäuse zu verbinden wird das Ventilanschlußelement im Bereich des Bördelrands in das Magnetgehäuse eingeschoben. Dabei ist ggf. zur reibungsarmen Lagerung des Ankers zwischen dem Magnetgehäuse und dem Ventilanschlußelement eine Membranfeder eingelegt, die auf der Schulter des Magnetgehäuses plan anliegt. Anschließend wird der Bördelrand des Magnetgehäuses gegen das Ventilanschlußelement umgebördelt, wodurch die gewünschte Verbindung zwischen dem Magnetgehäuse und dem Ventilanschlußelement erzielt wird.

Nachteilig bei dem bekannten Fertigungsverfahren ist, daß das Magnetgehäuse durch den spanend hergestellten Bördelrand mit Schulter und den durch einen zusätzlichen spanenden Fertigungsschritt ausgebildeten Hinterstich relativ aufwendig und somit teuer in der Herstellung ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Magnetgehäuse einfach und preiswert herstellbar ist. Da der Bördelrand und die Schulter während des Tiefziehprozesses des Magnetgehäuses spanlos ausgebildet werden, sind keinerlei Umrüst- bzw. Umspannarbeiten notwendig.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders preiswert und genau läßt sich das Magnetgehäuse herstellen, wenn auch der Hinterstich spanlos während des Tiefziehprozesses des Magnetgehäuses ausgebildet wird. Durch die Verwendung eines Werkstoffes mit geringer Koerzitivfeldstärke für das Magnetgehäuse können entweder die elektromagnetischen Eigenschaften des Elektromagnetventils verbessert werden, oder es wird durch größere Fertigungstoleranzen der Bauteile des Magnetkreises eine einfachere und damit preiswertere Herstellung des Elektromagnetventils ermöglicht. Eine längere Werkzeugstandzeit läßt sich erzielen, wenn der Hinterstich bei einem nach außen umgelegten Bördelrand ausgebildet wird.

Weiterhin ist zur Verbindung des Magnetgehäuses mit dem Ventilanschlußelement eine besonders geringe Bördelkraft erforderlich, wenn im Bördelrand wenigstens ein Längsschlitz ausgebildet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Elektromagnetventil im Längsschnitt, die Fig. 2 bis Fig. 6 verschiedene Phasen während der Herstellung eines Magnetgehäuses in schematischer Darstellung, die Fig. 7 eine Einzelheit X nach Fig. 6, Fig. 8 ein Magnetgehäuse bei einem ersten abgewandelten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt und die Fig. 9 ein Magnetgehäuse während eines Herstellungsschrittes bei einem zweiten abgewandelten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Fig. 1 dargestellte Elektromagnetventil ist beispielsweise in dem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs eingebaut und regelt auf bekannte Art und Weise einen Druckmittelfluß zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher. Das Elektromagnetventil hat ein Magnetteil 10 mit einem Magnetgehäuse 11. Das im Tiefziehverfahren hergestellte Magnetgehäuse 11 weist an einem Ende einen im Längsschnitt U-förmig eingezogenen Boden 12 und am gegenüberliegenden Ende einen umlaufenden Bördelrand 13 auf. Im Bereich des Bördelrands 13 ist im Innenraum 14 des Magnetgehäuses 11 eine zylindrische Vertiefung 15 mit einer umlaufenden Schulter 16 ausgebildet. Weiterhin ist im Innenraum 14 des Magnetgehäuses 11 eine Magnetspule 19 angeordnet, die einen im wesentlichen hülsenförmigen Magnetkern 20 umschließt. Im Magnetkern 20 ist eine Einstellschraube 21 zur Einstellung der Kennlinie des Elektromagnetventils eingesetzt. In der Einstellschraube 21 ist ein Gleitlager 22 angeordnet, in dem ein Stößel 23 gleitend geführt ist. Der Stößel 23 ist mit einem Anker 25 fest verbunden, gegen dessen Unterseite 26 sich eine Schraubenfeder 27 abstützt, die auf einer Stirnseite des Gleitlagers 22 aufliegt. Im Magnetkern 20 ist ferner auf der der Einstellschraube 21 gegenüberliegenden Seite eine zylindrische Vertiefung 29 ausgebildet, in die ein Fortsatz 30 des Ankers 25 eintaucht. Auf der Oberseite 31 des Ankers 25 ist ein Absatz 32 ausgebildet, der mit einer Membranfeder 33 verbunden ist, die plan auf der Schulter 16 aufliegt und bis zum Bördelrand 13 des Magnetgehäuses 11 heranragt.

In das mit den eben beschriebenen Einbauteilen vormontierte Elektromagnetventil wird im Bereich des Bodens 12 des Magnetgehäuses 11 Kunststoff eingespritzt, der die Zwischenräume im Innenraum 14 zwischen dem Magnetgehäuse 11, der Magnetspule 19 und dem Magnetkern 20 ausfüllt, wodurch insbesondere beim Betrieb des Elektromagnetventils eine gute Wärmeabfuhr erzielt wird. Gleichzeitig wird ein Stecker 35 an der Außenseite des Magnetgehäuses 11 angeformt, in dem Anschlußfahnen 36 für die Magnetspule 19 angeordnet sind.

In die Vertiefung 15 des Magnetgehäuses 11 ist ein Ventilanschlußelement 40 radialspielfrei eingesetzt, dessen ringförmig ausgebildete Unterseite 41 auf der Membranfeder 33 aufliegt. Das Ventilanschlußelement 40 ist mit dem Magnetteil 10 bzw. dem Magnetgehäuse 11 fest verbunden, indem der Bördelrand 13 des Magnetgehäuses 11 gegen die im Bereich der Vertiefung 15 angeordnete Mantelfläche 42 des Ventilanschlußelements 40 umgebördelt ist.

In dem Ventilanschlußelement 40, das beispielsweise aus Kunststoff besteht, sind, wie an sich bekannt, Kanäle fuhr ein Druckmittel und Anschlüsse zur Verbindung des Ventilanschlußelementes 40 bsw. mit einem Verbraucher A, einer Druckmittelquelle P und einem Rücklaufbehälter T ausgebildet. Entsprechend dem von der Druckmittelquelle P bereitgestellten hydraulischen Druck, der Federkraft der Feder 27 sowie der Bestromung der Magnetspule 19 wird mittels eines mit dem Stößel 23 zusammenwirkenden Ventilschiebers 43 der Druckmittelfluß im hydraulischen System gesteuert. Anstelle des Schiebers 43 ist genauso jedes andere Betätigungselement bzw. Ventilelement zur Druckmittelsteuerung, wie beispielsweise ein Sitzventil oder ein Kugelventil, denkbar. Ebenso kann der Aufbau des Magnetteils 10 des Elektromagnetventils vom gewählten Ausführungsbeispiel abweichen.

Wesentlich für die Erfindung ist das Herstellungsverfahren des Magnetgehäuses 11, wie in den Fig. 2 bis Fig. 6 dargestellt. In einem ersten Tiefziehschritt wird dabei aus einer Ronde 45 ein becherförmiges Rohgehäuse 46 hergestellt (Fig. 3). Durch das Tiefziehen wird die Wanddicke des Mantels 47 im Verhältnis zur Dicke des Bodens 48 des Rohgehäuses 46 beispielsweise um ca. 20% reduziert. Durch einen zweiten Tiefziehschritt (Fig. 4) wird zum einen der Außendurchmesser d₄ des Zwischengehäuses 49 im Verhältnis zum Außendurchmesser d₃ des Rohgehäuses 46 reduziert, zum anderen wird durch den nunmehr geringeren Außendurchmesser d₄ überschüssiges Material aus dem Bereich des ursprünglichen Bodens 48 des Rohgehäuses 46 im Bereich des Mantels 47 des Zwischengehäuses 49 angesammelt, so daß die Höhe h₄* des Zwischengehäuses 49 (rechter Teil der Fig. 4) größer ist als die entsprechende Höhe h₃ des Rohgehäuses 46. Ferner wird durch ein entsprechend geformtes Tiefziehwerkzeug bei dem zweiten Tiefziehschritt im Bereich des späteren Bördelrands 13 ein sogenannter Einzug 50 eingeformt. Der Einzug 50 bildet in dessen Bereich eine schräg verlaufende Mantelinnenwand 51 aus. Nach dem zweiten Tiefziehschritt wird die Höhe des Mantels 47 bsw. durch Abschlagen auf ein Maß h₄ (linker Teil der Fig. 4) reduziert. Dadurch wird die zuerst im oberen Ende spitz zulaufende Mantelinnenwand 51 abgeflacht, so daß eine ebene Oberseite 52 entsteht. Beim nachfolgenden dritten Tiefziehschritt (Fig. 5) wird die Wandstärke des Mantels 47 weiter reduziert, wobei überschüssiges Material zuerst ein Anwachsen der Höhe des Mantels 47 bewirkt. Gleichzeitig wird durch einen entsprechend geformten Stempel eine Zwischenschulter 53 eingeprägt, und anschließend die Mantelhöhe wieder auf das Maß h₄ reduziert. Es folgt ein vierter und letzter Tiefziehschritt (Fig. 6) zur Fertigstellung des Magnetgehäuses 11. Bei diesem Fertigungsschritt wird der Außendurchmesser D des Magnetgehäuses 11 auf sein endgültiges Maß gebracht und der U-förmig eingezogene Boden 12 eingeformt. Weiterhin wird die Wandstärke des Mantels 47 im Bereich des Bördelrands 13 weiter reduziert, wodurch die Höhe des Magnetgehäuses 11 auf sein endgültiges Maß H anwächst. Gleichzeitig wird ggf. ein Hinterstich 54 im Bereich der Schulter 16 eingeprägt (Fig. 7) und gleichzeitig der Abstand Y zwischen der Schulter 16 und dem eingezogenen Boden 12 eingestellt.

Mit den oben beschriebenen Fertigungsschritten wird somit der Bördelrand 13, die Schulter 16 und der Hinterstich 54 in spanlosen Verfahren während des Herstellprozesses des Magnetgehäuses 11 hergestellt.

Bei einem gemäß der Fig. 8 ersten abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Bördelrand 13 ein Längsschlitz 55 ausgebildet, der maximal die Höhe des Bördelrands 13 aufweist. Mit Hilfe des längsgeschlitzen Bördelrands 13 ist für das im Montagevorgang erforderliche Umlegen des Bördelrands 13 gegen die Mantelfläche 42 des Ventilanschlußelements 40 eine geringere Bördelkraft erforderlich. Zur weiteren Reduzierung der Bördelkraft können auch mehrere Längsschlitze 55 im Bördelrand 13 ausgebildet sein, die dann bevorzugt in gleichmäßigen Winkelabständen um die Längsachse des Magnetgehäuses 11 angeordnet sind. Die Ausbildung des Längsschlitzes 55 kann gleichzeitig mit einem der anderen Fertigungsschritte beim Herstellen des Magnetgehäuses 11 erfolgen, bevorzugt mit dem vierten Tiefziehschritt (Fig. 6). Es ist auch denkbar, für das Längsschlitzen einen separaten Fertigungsschritt zusätzlich einzufuhren.

Bei einem zweiten abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 9) ist der Bördelrand 13 bevorzugt im rechten Winkel nach außen vom Magnetgehäuse 11 weg umgeklappt. Das Umklappen erfolgt insbesondere nach dem in der Fig. 4 dargestellten zweiten Tiefziehschritt. Nach dem Umklappen des Bördelrands 13 kann durch ein entsprechend geformtes Werkzeug die exakte Ausbildung des Bördelrands 13 und das Einprägen des Hinterstichs 54 erfolgen. Das Wiederaufrichten des Bördelrands 13 erfolgt entweder gleichzeitig mit dem Einformen des Bodens 12, oder erst beim Verbinden des Magnetgehäuses 11 mit dem Ventilanschlußelement 40 mittels eines entsprechend ausgebildeten Bördelwerkzeugs. Beim zweiten abgewandelten Ausführungsbeispiel läßt sich die Standzeit des Werkzeugs für den Hinterstich 54 erhöhen, so daß auf Dauer bessere Fertigungstoleranzen erzielt werden können. Selbstverständlich kann auch zusätzlich das Merkmal des längsgeschlitzten Bördelrands 13 gemäß des ersten abgewandelten Ausführungsbeispiels (Fig. 8) bei dem zweiten abgewandelten Ausführungsbeispiel angewandt werden.

Ergänzend wird erwähnt, daß durch die Wandstärkenreduzierung im Bereich des Bördelrands 13 des Magnetgehäuses 11 der Außendurchmesser D des Magnetgehäuses 11 über seine gesamte Höhe H konstant ist. Dadurch wird ein besonders kompaktes Elektromagnetventil erzielt.

Unter den tiefziehfähigen Materialien zur Herstellung des Magnetgehäuses 11 eignet sich besonders der Werkstoff RFe80. Dieser ist nicht nur relativ preiswert, sondern besitzt auch eine geringe Koerizitivfeldstärke, insbesondere kleiner als 100 A/cm. Das bedeutet in Bezug auf den Magnetkreis des Elektromagnetventils, daß dieser besonders günstige magnetische Eigenschaften besitzt. Dadurch ist es möglich, selbst mit relativ großen Fertigungs- bzw. Maßtoleranzen der Bauteile des Magnetkreises, wie bsw. des Magnetkerns 20 und des Ankers 25, die zu einem großen Arbeitsluftspalt fuhren, eine hohe Magnetkraft zu erzielen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß sich mit diesem Werkstoff nicht nur das Magnetgehäuse 11 einfach herstellen läßt, sondern, daß bei normalen Fertigungstoleranzen auch ein besonders hochwertiger Magnetkreis geschaffen wird. Anderseits kann bei normalen Fertigungstoleranzen bei gleicher Magnetkraft ein besonders kompakter Aufbau des Elektromagnetventils erzielt werden. Ist ein hochwertiger Magnetkreis beim Elektromagnetventil nicht erforderlich, können anderseits die Fertigungs- bzw. Maßtoleranzen der Bauteile des Magnetkreises vergrößert werden, so daß sich das Elektromagnetventil noch einfacher und preiswerter herstellen läßt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils, bei dem ein Magnetteil (10), in dessen im Tiefziehverfahren hergestellten Magnetgehäuse (11) eine Magnetspule (19), ein Magnetkern (20) und ein mit einem Anker (25) verbundener Stößel (23) angeordnet sind, mit einem Ventilanschlußelement (40), das ein Ventilelement (43) zur Steuerung eines Druckmittelflusses hat, durch Umbördeln eines im Magnetgehäuse (11) ausgebildeten Bördelrandes (13) mit einer Schulter (16) gegen das Ventilanschlußelement (40) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Bördelrand (13) als auch die Schulter (16) während des Tiefziehprozesses des Magnetgehäuses (11) in spanlosen Umformverfahren hergestellt werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen dem Bördelrand (13) und der Schulter (16) ein Hinterstich (54) ausgebildet wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterstich (54) in einem spanlosen Fertigungsschritt in dem Magnetgehäuse (11) ausgebildet wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse (11) in vier aufeinanderfolgenden Tiefziehschritten hergestellt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Tiefziehschritts gleichzeitig ein Längsschlitz (55) im Bereich des Bördelrands (13) ausgebildet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ausbilden des Hinterstichs (54) der Bördelrand (13) vom Magnetgehäuse (11) nach außen geklappt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Elektromagnetventils nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das Magnetgehäuse (11) ein Material mit einer Koerzitivfeldstärke kleiner als 100 A/cm verwendet wird.