DE2647072C2 - Elektromagnetventil - Google Patents

Description

a) zum Erreichen einer Linearisierung der Magnetkraftkennlinien ist die seinem Joch (9) zugekehrte ringförmige Polfläche (36) des Ankers (13) plan und in einer Ebene liegend ausgebildet,

b) das Joch (9) hat einen größeren Durchmesser als der Anker (13) und eine zylindrische Aussparung (35) zum Eintauchen des Polflächenendes des Ankers (13) und

c) in allen drei Ankerstellungen des Elektromagnetventils taucht der Anker (13) in die zylindrische Aussparung (35) des Jochs (9) ein.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (35) im Joch (9) den gleichen Durchmesser hat wie die Bohrungen der den Anker (13) aufnehmenden ringzylindrischen Stücke (Mantelrohr 7, Ring 8).

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Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 74 02 511 ist ein Elektromagnetventil mit einem Elektromagnet, einem Joch, einem Anker, einer Rückstellfeder, zwei starr am Anker befestigten Schließkörpern und zwei zugeordneten Ventilsitzen bekannt. Die Rückstellfeder schiebt den Anker in eine Ausgangsstellung und drückt dabei einen der Schließkörper gegen den zugeordneten Ventilsitz. Bei Einschaltung des Elektromagnets überwindet der Anker die Kraft der Rückstellfeder und öffnet dadurch den ursprünglich geschlossenen Ventilsitz und schließt mittels des anderen Schiießkörpers den anderen Ventilsitz. An den einander zugekehrten Seiten haben das Joch und der Anker ebene Begrenzungsflächen, so daß die Magnetkraftkennlinie des Ankers stark progressiv gekrümmt ist, d. h., daß mit kleiner werdendem Abstand des Ankers zum Joch die Magnetkraft sehr stark ansteigt. Die Rückstellfeder ist so abgestimmt, daß ihre Rückstellkräfte immer kleiner sind ais die hubabhängigen Kräfte des Ankers, die nach Einschalten des Elektromagnets entstehen. Dabei spielt es im wesentlichen keine Rolle, um wieviel die Kräfte der Rückstellfeder kleiner sind als die K-äfte des Ankers in der jeweils zugeordneten Ankerausrichtung.

Durch die DE-OS 24 03 770 ist ein Elektromagnetventil bekannt, das ebenfalls zwei Ventilsitze hat. Unterschiedlich zur Funktionsweise des vorgenannten Elektromagnetventils ist, daß eine zusätzliche Ventilstellung wählbar ist, in der beide Ventilsitze geschlossen sind. Hierfür sind die Schließkörper relativ zu am Anker befestigten Mitnahmen beweglich angeordnet, so daß sie relativ zum Anker Hübe ausführen können. Desweiteren ist zusätzlich zu einer Rückstellfeder für den Anker innerhalb des Ankers noch beispielsweise eine Feder angeordnet, die die Schließkörper auseinander und gegen die Mitnahmen zu schieben versucht Der Elektromagnet ist mit zwei unterschiedlich starken Strömen erregbar. Die erste Erregungsstufe bewirkt die beschriebene zusätzliche Ventilstellung. In dieser zusätzlichen Ventilstellung stehen die Kräfte des Ankers mit denen der Federn im Gleichgewicht. Erst wenn der Elektromagnet mit dem stärkeren Strom erregt wird, zieht der Anker gegen die Wirkung der Federn den Schließkörper von dem in der Grundstellung verschlossenen Ventilsitz weg. Weil die verwendeten Federn im wesentlichen lineare Kennlinien haben, sind beim Elektromagnet mit der zusätzlichen Ventilstellung zur Erzeugung einer abgeflachten Magnetkraftkennlinie die Elemente Anker und Joch an ihren einander zugekehrten Enden gestuft ausgebildet. Eines der beiden Elemente hat eine zylindrische \ussparung und das andere Element hat einen zylindrischen Ansatz, der dazu bestimmt ist, in der zylindrischen Aussparung Platz zu finden. Der Anker und das Joch haben im wesentlichen gleich große äußere Durchmesser. Die Abflachung der Magnetkraftkennlinie ist umso ausgeprägter, je weniger radiales Spiel zwischen dem Ansatz und der zylindrischen Aussparung vorgesehen wird. Durch Herstellungstoleranzen bedingt kommen unterschiedliche Abflachungen der Magnetkraftkennlinie zustande, so daß es schwierig ist, die Federn, bei denen ebenfalls Fertigungstoleranzen unvermeidlich sind, auf die resultierenden Magnetkraftkennlinien abzustimmen. Desweiteren ist es teuer, sowohl das Joch als auch den Anker gestuft auszubilden. Außerdem besteht noch der Nachteil, daß in der Grundstellung des Ankers eine ringförmige Begrenzungskante der zylindrischen Aussparung und eine gegenüberliegende Begrenzungskante des Ansatzes des Jochs an eine gemeinsame Bezugsebene angrenzen mit der Gefahr, daß bei ungenügend genauer Führung des Ankers die genannten Begrenzungskanten gegeneinander treffen und den Anker blockieren.

Ein durch das deutsche Gebrauchsmuster 71 18 466 bekannter Elektromagnet hat ebenfalls ein gestuft ausgebildetes Ankerende und Jochende. Zusätzlich sind noch teuere Stufungen im Bereich eines Magnetfeldrückschlußrohres und eines zugeordneten Ankerflansches angeordnet. Bereits in der Ausgangsstellung taucht der Anker in das Joch ein. Der Anker ist nicht mit zwei Schließgliedern von der in der DE-OS 24 03 770

offenbarten Anordnung kombiniert. Ein Betrieb mit einer zusätzlichen Ankermittelstellung ist nicht vorgesehen.

Ein durch das deutsche Gebrauchsmuster 71 42 492 bekannter Elektromagnet hat einen zylindrisch ausgebildeten Anker mit einem ebenflächig begrenzten Ende und ein Joch, dessen Durchmesser größer ist als der des Ankers. Das Joch hat eine zylindrische Aussparung, in die der Anker eintauchbar ist. Eine zu dem Elektromagnet gehörende Magnetkraftkennlinie umfaßt Teilhübe des Ankers, die außerhalb der zylindrischen Aussparung liegen. Ein Betrieb des Elektromagnets mit unterschiedlichen Stromstärken und in Kombination mit zwei relativ zum Anker nachgiebig angeordneten Schließelementen gemäß der DE-OS 24 03 770 ist nicht vorgesehen. Eine Weiterbildung dieses Elektromagnets hat mehrere zeitlich nacheinander ineinander tauchende Stufungen und eine Magnetkraftkennlir^:e, die einen Hocker aufweist.

Es stellt sich die Aufgabe, ausgehend von der DE-OS 24 03 770 ein Elektromagnetventil, dessen Anker drei Stellungen einnehmen kann, in möglichst billiger Weise so weiterzubilden und zu verbessern, daß möglichst bei erhöhter Funktionssicherheit ein verbesserter magnetischer Nebenschluß im Bereich der Polfläche seines Ankers entsteht und das Elektromagnetventil dadurch eine besser an die Federkraftkennlinie von auf den Anker wirkenden Federn angepaßte Magnetkraftkennlinie erhält.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs wird die Aufgabe gelöst durch eine neue Kombination von Merkmalen, die zunächst aus dem Stand der Technik zu isolieren waren. Zusätzlich wurden mittels der neuen Kombination von Merkmalen die Vorteile der geringeren Toleranzempfindlichkeit und einer günstigeren Magnetkraftausbeute und einer Erleichterung bei der Anpassung der Federn erreicht.

Die Weiterbiidung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 hat den Vorteil, daß nach dem Zusammenführen von Einzelteilen wie einem Mantelrohr, einem unmagnetischen Ring und dem Joch eine den Anker aufnehmende Bohrung in billiger Weise zylindrisch herstellbar ist.

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

F i g. 1 das Elektromagnetventil im Schnitt und

F i g. 2 eine Einzelheit im Bereich der Polfläche des Ankers.

Ein Elektromagnetventil 1 ist zwischen einem Anschluß II als Druckempfänger sowie einem Anschluß I als Druckquelle und einem Anschluß II! als Entlastungsstelle 37 angeordnet. Die Druckquelle ist eine Pumpe 3 und der Druckempfänger ist ein Bremszylinder 2. Eine Spule 5 sitzt auf einem Spulenträger 6 und dieser wiederum ist auf ein Mantelrohr 7 geschoben, das mit einem unmagnetischen Ring 8 z. B. durch Schweißen verbunden ist.

Das Mantelrohr 7 mit dem Ring 8 sowie ein loch 9 und ein in diesem befestigter Einlaßventilsitz 12 sind fest miteinander verbunden. In dieser Einrichtung ist ein Anker 13 untergebracht. Ein Endstück 10, das einen Auslaßventilsitz 4 trägt und ein Justierring 38 sind durch eine Mantelrohrbördelung 15 im Mantelrohr 7 festgehalten.

Im Anker 13 ist eine mehrfach abgesetzte, durchgehende Aussparung 19 vorgesehen, in welche Schlicßkörper 20/22 des Einlaßventilsitzes 12 und 21/23 des Auslaßventilsitzes 4 eingesetzt sind.

Die beiden Schließkörper 20/22 und 21/23 sind mit Kugeln 20, 21 versehen, die in je einen Kugelhalter 22 und 23 eingelassen und befestigt sind. Der Kugelhalter 22 des Einlaßventil-Schließkörpers 20/22 liegt gewöhnlich an einer Schulter 24 der Ausnehmung 19 an. Dadurch ist der Schließkörper 20/22 vom Ventilsitz 12 abgehoben, das Einlaßventil 12, 20/22 ist geöffnet. Eine auf den Einlaßventilschließkörper 20/22 einwirkende

ίο Feder 25 stützt sich an einem Ring 26 ab, der in dem Anker 13 mit Hilfe eines weiteren Ringes 27 als Schulter befestigt ist. Der Ring 27 hat eine Aussparung, wodurch zwischen dieser und dem Ring 26 ein axialer Spalt 28 gebildet ist. der den Kugelhalter 23 des Auslaßventil-Schließkörpers 21/23 mit Axialspiel aufnimmt. Der Kugelhalter 23 ist mit axialen Durchbrüchen 23' für den Druckmitteldurchgang versehen.

Eine Ventilfeder 40 des Auslaßventils 4, 21/23 ist innerhalb der Feder 25 angeordnet und liegt mit ihrem einen Ende am Kugelhalter 23 an. Ihr anderes Ende ist auf einen Ring 29 aufgesetzt, der über drei Stangen 30 auf einer Platte 31 abgestützt ist, die auf einer Schulter

32 des den Einlaßventilsitz 12 tragenden Rohransatzes 11 liegt. Die drei Stangen 30 durchdringen den Kugelhalter 22, der zu diesem Zweck mit drei Durchbrüchen

33 entsprechenden Durchmessers versehen ist. Der Ring 29, die drei Stangen 30 und die Platte 31 bilden ein Zwischenstück 29,30,31.

Unter dem Anker 13 ist eine Feder 34 angeordnet, die bestrebt ist, den Anker 13 nach oben zu drücken, so daß bei stromlosen Magneten das Auslaßventil 4, 21/23 geschlossen und das Einlaßventil 12,20/22 geöffnet ist.

Im Joch 9 ist eine zylindrische Aussparung 35 vorgesehen, in welche das zylindrische Polflächenende des Ankers 13 mit der Polfläche 36 eintauchen kann. Die Polfläche 36 des Ankers 13 ist plan und liegt in einer einzigen Ebene. Die Aussparung 35 im Joch 9 hat den gleichen Durchmesser wie die Bohrung des den Anker 13 aufnehmenden Rohrstücks 7.

Wie am besten in der F i g. 2 zu erkennen, liegt in der Aussparung 35 auf dem Joch 9 ein ringscheibenförmiges Antiklebblech 41 und das untere Ende des Ankers 13 ist im Bereich seiner Polfläche und an der angrenzenden, zylindrischen Außenwand mit einem Überzug 39 aus unmagnetischem. metallischen Material versehen. Schließlich ist noch eine Überlappung a des Ankers 13 und des Jochs 9 und eine Nebenschlußbreite b angegeben. Durch die Überlappung a ist eine Aufsetzung einer Kante 13' des Ankers 13 auf eine Kante 9' des Jochs

so vermieden, wie es bei anderen Magnetbauarten vorkommen kann.

In der stromlosen Ausgangsstellung der Einrichtung ist der Druckempfänger 2 mit der Druckquelle 3 durch den hohlen Anker 13 und durch die Durchbrüche 33 und 23' in den Kugelhaltern 22 und 23 hindurch verbunden. Wird die Spule 5 mit der Stärke eines ersten Strompegels unter Strom gesetzt, so wird der Anker 13 nach unten gezogen, wobei sich die Feder 34 elastisch verformt. Außerdem streckt sich die Feder 40, so daß der

W) Schließkörper 21/23 des Auslaßventils 4,21/23 noch auf seinem Si'z 4 bleibt, solange, bis der Schließkörper 20/22 des Einlaßventils 12, 20/22 seinen Sitz 12 erreicht. uiiiJ das Einlaßventil 12,20/22 geschlossen ist.

Bei Steigerung des Stromes auf einen /weiten Strom-

h) pegel macht der Anker 13 einen weiteren Hub. Der Aiislaßventil-Schließkörper 21/23 wird vom Ring 27 von seinem Sitz 4 abgehoben und damit das Auslaßventil 4, 21/23 geöffnet. Nun kann sich das Druckmittel im

Druckempfänger 2 zur Entlastungsstelle 37 hin entspannen. Durch die zylindrische Aussparung 35 im Joch 9 kann der Anker 13 in seiner strombetätigten Endstellung mit seiner Polfläche 36 und mit seinem an die Polfläche 36 angrenzenden Mantelflächenbereich, die beide mit dem unmagnetischen Überzug 39 versehen sind, in die Aussparung 35 eintauchen. Durch die Überlappung a und die große Nebenschlußpolbreite b wird ein beachtlicher magnetischer Nebenschluß erzeugt. Dadurch werden die Magnetkraftkennlinien im Arbeitsbereich linearisiert, wodurch die Federkennlinie der Federn 25, 40 und 34 im Anker den Magnetkraftkennlinien besser angepaßt werden können.

Durch die verhältnismäßig große Überlappung der Bereiche der Aussparung 35 und des Ankerendes sind Toleranzen der Magnetkraft-Kennlinie in engen Bereichen darstellbar.

Durch die "lane und in einer einzigen Ebene liegende Polfläche 36 ist diese im Bereich der Mantelfläche des Ankers 13 größer als bei anderen Bauarten. Das hat zur Folge, daß eine günstigere Ausbeute der Magnetkraft, d. h. eine geringere Amperewindungszahl zu erreichen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30

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40

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Elektromagnetventil mit drei hydraulischen Anschlüssen, dessen Anker durch eine Rückstellkraft in Ausgangsstellung gehalten wird, in der ein erster und ein zweiter Anschluß miteinander verbunden sind und ein dritter Anschluß durch einen ersten Schließkörper verschlossen ist und bei dem der Anker durch eine Steuerkraft entgegen der Rückstellkraft in eine Endstellung bewegbar ist, in der mittels eines zweiten Schließkörpers der erste Anschluß verschlossen ist und durch Mitnahme des ersten Schließkörpers der zweite Anschluß mit dem dritten Anschluß verbunden ist, wobei die beiden Schließkörper relativ zum Anker entgegen den von vorgespannten Federn hervorgerufenen, in Richtung der Ventilsitze wirkenden Kräften, von am Anker vorgesehenen Mitnahmen abhebbar sind, von denen je eine kurz vor Erreichen einer Ankerendstellung mit einem Schließkörper in Eingriff kommt und den Schließkörper vom Ventilsitz abhebt, bei dem weiterhin eine Zwischenstellung für den Anker vorgesehen ist, in der beide Schließkörper auf den Ventilsitzen aufsitzen und ab der auf den Anker bei einer Weiterbewegung in die Endstellung eine erhöhte Rückstellkraft wirkt, die durch die zur Ansteuerung der Zwischenstellung zugeführte Steuerkraft nicht überwunden wird, sowie mit einem Joch, dem sich ein Polflächenende des Ankers beim Bewegen in die Ankerendstellung nähen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teils an sich bekannter Merkmale: