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Die
Erfindung betrifft einen Elektromagneten für ein Druckmittel steuerndes
Ventil mit einer aus einem Anker und einer Stange gebildeten Anordnung zum
Auslösen
von Steuervorgängen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Elektromagnet ist aus der
DE 42 17 871 A1 bekannt. Ein zylinderförmiger Anker aus
einem ferromagnetischen Material ist mit einer axial verlaufenden
Bohrung versehen. In der Bohrung ist eine Stange angeordnet, die
zur Ausführung von
Steuervorgängen
dient, zum Beispiel zur Betätigung
des Kolbens eines Ventils. Die Stange besteht aus Kunststoff. Sie
durchgreift den Anker auf seiner gesamten Länge und ist an beiden Enden
des Ankers formschlüssig
an diesem gehalten. Bei einem der Ausführungsbeispiele ist der Durchmesser
des nicht in der Bohrung gehaltenen Abschnitts der Stange größer als
der Durchmesser des in der Bohrung gehaltenen Abschnitts der Stange.
Wird die Stange in den Anker eingespritzt, muß der Anker vor dem Spritzvorgang
in die Spritzform eingelegt werden. Als Alternative ist vorgesehen,
eine separat gefertigte Stange durch den Anker hindurch zu führen und
das überstehende
Ende der Stange durch ein thermoplastisches Verfahren oder durch
Sicherungsscheiben festzulegen. Diese Maßnahmen erfordern zusätzliche
Arbeitsschritte und im Fall der Verwendung von Sicherungsscheiben
zusätzliche
Bauteile. Durch die Stange hindurch ist ein zentral angeordneter
Ausgleichskanal für
das Druckmittel geführt,
der sich über die
gesamte Länge
der Stange erstreckt. Die Stange erhält dadurch einen rohrförmigen Querschnitt.
Der Ausgleichskanal schwächt
die Stange insbesondere in dem Bereich, in dem sie Kraft auf ein Betätigungsglied,
zum Beispiel den Kolben eines Ventils, ausübt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Elektromagneten
der eingangs genannten Art den Aufbau der aus Anker und Stange bestehenden
Anordnung zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die
Erfindung macht sich zu Nutze, daß die aus Anker und Stange bestehende
Anordnung nur auf Druck beansprucht wird. Die kraftschlüssige Verbindung
von Anker und Stange erleichtert die Handhabung von Anker und Stange
bei der Montage des Elektromagneten. Der in dem Anker gehaltene
Abschnitt der Stange braucht nur so lang zu sein, daß er in
dem Anker in axialer Richtung geführt ist. Hierfür ist es
jedoch nicht erforderlich, die Stange durch den gesamten Anker hindurch
zu führen.
Durch den in dem Anker gehaltenen Abschnitt der Stange verlaufenden
Schlitz entstehen zwei federnde Zungen, die die Stange in dem Anker halten.
Gleichzeitig dient der Schlitz als Ausgleichskanal für das Druckmittel.
Hierzu erstreckt sich der Schlitz bis in den nicht in dem Anker
gehaltenen Abschnitt der Stange hinein. Da die Stange nach ihrer Herstellung
nur in die Bohrung des Ankers gesteckt zu werden braucht, wobei
die Schulter zwischen den Stangenabschnitten als Anschlag dient,
ist die Montage von Stange und Anker zeit- und kostensparend. Die
Stange läßt sich
kostengünstig
als Spritzgußteil herstellen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein scheibenförmiger
Flansch, der in Verlängerung
der Schulter in dem Bereich zwischen den beiden Abschnitten der
Stange verläuft,
dient als Antiklebscheibe. Vorzugsweise wird der Durchmesser des Flanschs
gleich dem äußeren Durchmesser
des Ankers im Anlagebereich gewählt.
Eine Verbesserung der Klemmwirkung zwischen Anker und Stange wird erreicht,
wenn der äußere Durchmesser
des in der Bohrung des Ankers gehaltenen Abschnitts der Stange geringfügig größer gewählt wird
als der Durchmesser der Bohrung des Ankers. Verjüngt sich der nicht in der Bohrung
gehaltene Abschnitt der Stange in Richtung seines freien Endes,
läßt sich
die Stange bei der Herstellung leichter entformen. Durch das konische
Zulaufen des nicht in der Bohrung gehaltenen Abschnitts der Stange
wirken sich Winkelfehler der Achsen von Anker und Stange nicht nachteilig
aus. Bei einer Stangen/Bauch-Lagerung der aus Stange und Anker gebildeten
Anordnung verbessert eine Vergrößerung des
Durchmessers des nicht in dem Anker gehaltenen Abschnitts der Stange,
die in einem Teilbereich erfolgt, die Führung der Stange. In diesem
Teilbereich angeordnete Nuten, die in Längsrichtung verlaufen, ermöglichen
einen Druckmittelausgleich. Die Nuten werden vorzugsweise gleichmäßig über dem
Umfang der Stange verteilt angeordnet. Durch eine Vergrößerung des
Durchmessers des Ankers in einem Teilbereich wird die Auflagefläche des
Ankers verringert. Durch diese Maßnahme läßt sich bei einer Stangen/Bauch-Lagerung
die Reibung verringern.
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Die
Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand
von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
erste aus einer Stange und einem Anker gebildete Anordnung gemäß der Erfindung
in räumlicher
Darstellung in der Art einer Explosionszeichnung,
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2 einen
Schnitt durch die in der 1 dargestellte Anordnung,
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3 eine
zweite aus einer Stange und einem Anker gebildete Anordnung gemäß der Erfindung
in räumlicher
Darstellung in der Art einer Explosionszeichnung,
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4 einen
Schnitt durch die in der 3 dargestellte Anordnung und
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5 einen
Schnitt durch einen Elektromagneten mit der in den 3 und 4 dargestellten Ausgestaltung
von Stange und Anker.
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Die 1 bis 5 zeigen
zwei jeweils aus einem Anker und einer Stange gebildete Anordnungen
gemäß der Erfindung
in verschiedenen Darstellungen. Die 1 und 2 zeigen
eine erste aus Anker und Stange gebildete Anordnung, die für eine Bauchlagerung
des Ankers ausgebildet ist. Die 3 und 4 zeigen
eine zweite aus Anker und Stange gebildete Anordnung, die für eine Stangen/Bauch-Lagerung
ausgebildet ist. Die 5 zeigt in schematischer Darstellung
einen Elektromagneten mit der aus Anker und Stange gebildeten Anordnung gemäß den 3 und 4.
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Die 1 zeigt
die erste Anordnung gemäß der Erfindung
in räumlicher
Darstellung. In der Art einer Explosionszeichnung sind ein Anker 10 und
eine Stange 11 dargestellt. Die 2 zeigt
einen Schnitt durch den Anker 10 und einen Schnitt durch
die Stange 11. Um Einzelheiten besser darstellen zu können, sind
der Anker 10 und die Stange 11 auch in der 2 auseinandergezogen
dargestellt.
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Der
Anker 10 besteht aus einem ferromagnetischen Material.
Er besitzt die Form eines Hohlzylinders mit kreisringförmigem Querschnitt.
Axial durch den Anker 10 verläuft eine Bohrung 12.
Der Durchmesser der Bohrung 12 ist mit D10i bezeichnet.
Der Durchmesser des Ankers 10 ist mit D10a bezeichnet. Der
Anker 10 ist als einfaches Drehteil herstellbar. Die Stange 11 besteht
aus Kunststoff. Sie läßt sich auf
einfache Weise als Spritzgußteil
herstellen. Die Stange 11 besteht aus zwei Abschnitten 13 und 14, von
denen der Abschnitt 13 in die Bohrung 12 eingesteckt
und dort gehalten ist, während
der Abschnitt 14 aus dem Anker 10 herausragt.
Der Durchmesser der Stange 11 im Abschnitt 13 ist
mit D11i bezeichnet. Die Stange 11 läuft im Abschnitt 14 in
Richtung ihres freien Endes leicht konisch zu. Der Durchmesser verringert
sich von D11a stetig auf D11c am freien Ende der Stange 11.
Diese Maßnahme
ermöglicht
einerseits ein einfaches Entformen der Stange bei der Herstellung,
andererseits wirken sich Winkelfehler der Achsen von Anker und Stange
nicht nachteilig aus. Der Durchmesser D11a ist größer als
der Durchmesser D11i. Im Übergangsbereich
zwischen den Abschnitten 13 und 14 ist ein scheibenförmiger Flansch 15 an
den Abschnitt 14 angeformt. Der Flansch 15 dient
als Antiklebscheibe. Der Durchmesser des Flanschs 15 ist
mit D11f bezeichnet. Er ist gleich dem äußeren Durchmesser D10a des
Ankers 10. Damit ergibt sich ein stufenloser Übergang
von dem Anker 10 zu dem Flansch 15.
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Der
Abschnitt 13 der Stange 11 ist kürzer als der
Anker 10. In den Ausführungsbeispielen
ist der Abschnitt 13 ungefähr halb so lang wie der Anker 10. Der
Abschnitt 13 ist mit einem Schlitz 16 versehen, der
den Abschnitt 13 in zwei federnde Zungen 17 und 18 teilt.
Der Durchmesser D11i des Abschnitts 13 ist geringfügig größer als
der Durchmesser D10i der Bohrung 12. Dadurch werden die
Zungen 17 und 18 beim Einstecken in die Bohrung 12 etwas
zusammengedrückt.
Diese Maßnahme
verbessert den Kraftschluß zwischen
den Zungen 17 und 18 und der Innenwand des Ankers 10.
Der Schlitz 16 erstreckt sich bis in den nicht in dem Anker 10 gehaltenen
Abschnitt 14 der Stange 11. Dabei durchdringt
der Schlitz 10 auch den Flansch 15. Der Schlitz 16 dient als
Ausgleichskanal für
das Druckmittel zwischen der Bohrung 12 und der Außenseite
des Abschnitts 14 der Stange 11.
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Da
der Durchmesser D11a der Stange 11 größer als ihr Durchmesser D11i
ist, ergibt sich eine kreisringförmige
Schulter 19, deren Breite gleich der halben Differenz zwischen
dem Durchmesser D11a und dem Durchmesser D11i ist. Die Stange 11 stützt sich
mit der Schulter 19 an dem Anker 10 ab. Da die Kraftübertragung
zwischen der Stange 11 und dem Anker 10 über die
Schulter 19 erfolgt, werden über den Flansch 15 keine Kräfte übertragen.
Der Flansch 15, insbesondere seine Dicke, kann daher so
dimensioniert werden, daß er
optimal als Antiklebscheibe wirkt, ohne dabei die mechanische Festigkeit
des Flanschs 15 berücksichtigen
zu müssen.
Auch wenn durch den Schlitz 16 grundsätzlich eine Schwächung des
Flanschs 15 erfolgt, ist die Schwächung zulässig, da die Kraftübertragung
zwischen der Stange 11 und dem Anker 10 nicht über den
Flansch 15 sondern über
die Schulter 19 erfolgt.
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Die 3 zeigt
die zweite Anordnung gemäß der Erfindung
in räumlicher
Darstellung. In der Art einer Explosionszeichnung sind ein Anker 10' und eine Stange 11' dargestellt.
Diese Bezugszeichen werden gewählt,
um kenntlich zu machen, daß die
Ausgestaltung von Anker und Stange teilweise von der Ausgestaltung
des Ankers 10 und der Stange 11 in den 1 und 2 abweicht.
Die 4 zeigt einen Schnitt durch den Anker 10' und einen Schnitt
durch die Stange 11'.
Um Einzelheiten besser darstellen zu können, sind der Anker und die
Stange auch in der 4 auseinandergezogen dargestellt.
Soweit Einzelheiten der in den 3 und 4 dargestellten zweiten
Anordnung mit Einzelheiten der in den 1 und 2 dargestellten
ersten Anordnung gleich sind, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
Durchmesser des Ankers 10' ist
in einem Teilbereich 20 gegenüber dem Durchmesser D10a des
Ankers 10' vergrößert, so
daß ein
Bund 21 entsteht. Der Durchmesser des Ankers 10' in dem Teilbereich 20 ist
mit D10b bezeichnet. Der Durchmesser des Abschnitts 14 der
Stange 11',
also des Abschnitts der Stange 11', der nicht in dem Anker 10' gehalten ist,
ist in einem Teilbereich 22 gegenüber dem Durchmesser D11a vergrößert, so
daß ein
Bund 23 entsteht. Der Bund 23 ist mit zwei Nuten 24 und 25 versehen.
Die Nuten 24 und 25 dienen zum Druckmittelausgleich
zwischen den an den Bund 23 angrenzenden Bereichen der
Stange 11'.
Der Bund 23 und der Bund 21 dienen als Lagerstellen
für eine
Stangen/Bauch-Lagerung der aus der Stange 11' und dem Anker 10' bestehenden
Anordnung. Die Nuten 24 und 25 liegen einander
gegenüber.
Werden mehr als zwei Nuten in dem Bund 23 vorgesehen, werden die
Nuten gleichmäßig über den
Umfang der Stange 11' verteilt.
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Die 5 zeigt
einen Schnitt durch einen vereinfacht dargestellten Elektromagneten 26.
Zwischen zwei Gehäuseteilen 27 und 28 ist
eine Magnetspule 29 gehalten. Die Stange 11' ist in den
Anker 10' gesteckt.
Der Schnitt durch die Stange 11' ist gegenüber der 4 um 90° gedreht.
Der Anker 10' ist
mit dem Bund 21 in dem Gehäuseteil 28 geführt und
die Stange 11' ist
mit dem Bund 23 in dem Gehäuseteil 27 geführt. Ein
Pfeil 30 symbolisiert eine Kraft F, die ständig auf
die Stange 11' wirkt.
Bei einem Magnetventil handelt es sich zum Beispiel um die Kraft
einer Feder, die als Gegenkraft zu der von dem Elektromagneten 26 erzeugten
Kraft den Steuerkolben des Magnetventils gegen die Stange 11' drückt. Bei
einer Bewegung der aus dem Anker 10' und der Stange 11' gebildeten
Anordnung in dem Elektromagneten 26 erfolgt über den
Schlitz 16 ein Druckmittelausgleich von der Bohrung 12 in
den Raum zwischen den Gehäuseteilen 27 und 28 und
von dort weiter über
die Nuten 24 und 25.