DE3705082A1 - Magnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil mit einem Elektromag­ neten, der das mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Absperror­ gan steuert, mit einer elektrischen Spule und einem innerhalb der Spule verschiebbar angeordneten Anker, der mit einem den Ventilsitz aufweisenden Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt und mit einer Druckstange verbunden ist, deren freies Ende als das Absperrorgan ausgebildet ist oder mit dem Absperrorgan zu­ sammenwirkt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Magnetventils.

Bekannte derartige Magnetventile werden z. B. in Verbindung mit einem Türschließer mit hydraulischer Dämpfung eingesetzt. Das Magnetventil ist dort in die Überströmleitung des Hydrau­ liköls geschaltet, um beim Öffnen der Tür und auch bei Dauer­ offenstellung den Abfluß des Öls aus dem Dämpfungsraum im Kol­ benzylinder und damit eine Bewegung des von einer starken Schließfeder beaufschlagten Kolbens in Schließrichtung zu ver­ hindern. Bei Ausführungen mit an der Tür angebrachten Sicher­ heitssensoren ermöglicht das Magnetventil bei Ansteuerung des Sensors ein Stoppen der Schließbewegung der Tür, indem das Ventil das vom Kolben verdrängte Öl am Abfließen hindert.

Da einerseits mit zunehmendem Ankerhub die Magnetkraft abnimmt und somit bei relativ großem Hub ein relativ starker Elektro­ magnet erforderlich wird und andererseits aber der Öffnungsweg der Kugel im Ventilsitz eine vorbestimmte Größe zum Durchlaß des Hydrauliköls aufweisen muß, ist eine Begrenzung des maxi­ malen Hubs und ein bestimmter Öffnungsweg des Absperrorgans im Ventilsitz erforderlich.

Bei den bekannten Ausführungen sind daher die auf den Ankerhub und den Öffnungsweg Einfluß nehmenden Bauteile, insbesondere Anker, Druckstange und entsprechende Gehäuseteile, als aufwen­ dig hergestellte Drehteile ausgebildet. Da sich die bei den Drehteilen unvermeidbaren Fertigungstoleranzen der Einzelteile in der Gesamtanordnung addieren, war es bisher erforderlich, die Einzelteile zu klassifizieren und zu paaren, um die ge­ wünschte Paßgenauigkeit der Teile zu erhalten. Hierbei auftre­ tende Fertigungsfehler ergaben Störungen der Betriebsfunktion.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetventil der eingangs ge­ nannten Art so weiterzubilden, daß es bei kostengünstigerer Herstellung sicherere Funktion im Betrieb gewährleistet, insbe­ sondere soll ein maximaler Ankerhub von 0,8 +/- 0,1 mm bei ei­ nem Öffnungsweg der Kugel von 0,4 mm realisiert werden können. Die Erfindung soll ferner ein kostengünstigeres, weniger auf­ wendiges Verfahren zur Herstellung bzw. zum Zusammenbau des Ventils schaffen.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß bei dem eingangs genannten Magnetventil vorgesehen ist, daß der Anker und/oder die Druckstange jeweils zwei Teile aufweist, deren Relativlage zueinander variabel einstellbar ist, so daß die Abmessung des Ankers bzw. der Druckstange in Verschieberichtung beim Zusam­ menbau des Ventils variabel eingestellt werden kann. Damit wird ein besonderes Herstellungsverfahren ermöglicht, mit dem auf einfache Weise der Anker und/oder die Druckstange äußerst maßgenau hergestellt werden kann, ohne daß ein Klassifizieren und Paaren der Teile erforderlich ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Druckstange einen Halter und einen mit dem Absperrorgan zusammenwirkenden Stift auf­ weist, wobei der Stift in den Halter variabel weit eingescho­ ben festlegbar ist. Bei einem derartig ausgebildeten Stift kann mit dem Verfahren gemäß Anspruch 6 die aus dem Anker aus­ kragende Länge der Druckstange mit hoher Maßgenauigkeit auf einfache Weise eingestellt werden.

Um die Längenabmessung des Ankers auf einfache Weise einstel­ len zu können, ist in bevorzugter Weiterbildung vorgesehen, daß der Anker zwei teleskopartig ineinander verschiebbare Bau­ teile aufweist, die z. B. als äußere und innere Hülse ausge­ bildet sind, wobei die innere Hülse als Einpreßhülse ausgebil­ det ist.

Eine vorteilhafte, federnde Lagerung der Druckstange wird da­ durch erreicht, daß die Druckstange innerhalb der inneren und/ oder äußeren Hülse gelagert ist und mit einem auskragenden Ende durch das mit dem Ventilgehäuse zusammenwirkende Stirnende der äußeren Hülse hindurchgeführt ist, wobei das nichtauskragende Ende der Druckstange auf einer in der inneren Hülse gelagerten Lagerfeder abgestützt ist und mit einem Anschlag innerhalb der äußeren Hülse zusammenwirkt. Die Lagerfeder gewährleistet, daß in Sperrstellung des Ventils der Anker am Ventilgehäuse im An­ schlag steht und gleichzeitig das Sperrorgan den Ventilsitz mit der exakt definierten Federkraft verschließt. Zu hohe Kraft würde den Ventilsitz, insbesondere bei längerer Betriebszeit, beschädigen. Bei zu geringem Andruck der Kugel würde der Ven­ tilsitz nicht sicher verschlossen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Magnetventils, wobei die erforderlichen maßgenauen Abmessungen der Bauteile durch Verpressen der Teile beim Zusammenbau erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Schnitt eines Magnetventils in Sperrstellung bei eingeschaltetem Elektromagnet;

Fig. 2 Ausschnitt in Fig. 1, jedoch in Offenstellung bei ausgeschaltetem Elektromagnet (verzerrter Maßstab);

Fig. 3 entsprechende Darstellung wie in Fig. 2, je­ doch in Zwischenstellung bei eingeschaltetem Elektromagnet;

Fig. 4 entsprechende Darstellung wie in Fig. 2 und 3, jedoch in Sperrstellung bei eingeschaltetem Elektromagnet;

Fig. 5 Schnitt der Fertigungseinheit Druckstange;

Fig. 6 Schnitt der Fertigungseinheit Druckstange mit äußerer Ankerhülse;

Fig. 7 Schnitt der Fertigungseinheit Druckstange, äu­ ßere Ankerhülse mit Einpreßhülse.

Das in Fig. 1 dargestellte Magnetventil weist ein im wesent­ lichen zylindrisches Ventilgehäuse 1 auf, das auf seiner einen Stirnseite mit einem Deckel 2 und auf der anderen Stirnseite mit einer Dichthülse 3 verschlossen ist. In der Dichthülse 3 ist der Ventilsitz 4 mit einem kugelförmigen Absperrorgan 5 an­ geordnet. Die Kugel 5 wirkt mit einer von einem Elektromagne­ ten 6 gesteuerten Druckstange 7 zusammen.

Der Ventilsitz 4 ist in einer zentralen Axialbohrung 8 in der Dichthülse 3 ausgebildet. Die Bohrung 8 ist abgestuft mit drei hintereinander angeordneten axialen Abschnitten unterschiedli­ chen Radius. In der Bohrung 8 ist die Druckstange 7 axial ange­ ordnet. In die Bohrung 8 münden radiale Bohrungen 10, 11, die mit entsprechenden radialen Bohrungen 12, 13 im Ventilgehäuse 1 fluchten. Die Bohrungen 10, 12 bilden die Zuleitung, die Boh­ rungen 11, 13 die Ableitung des Ventils.

Der Elektromagnet 6 ist innerhalb des Ventilgehäuses 1 gela­ gert. Er weist eine Magnetspule 16 auf, die in einem Spulenge­ häuse 17 aus Kunststoff angeordnet ist. Das Spulengehäuse 17 ist im wesentlichen topfförmig mit Boden 18 und äußeren radia­ len Flanken 19, 20 ausgebildet. Konzentrisch in dem Spulenge­ häuse 17 ist ein axial verschiebbarer Anker 22 gelagert. Der Anker 22 wirkt mit der Dichthülse 3 zusammen. Die Magnet­ spule 16 ist mit elektrischen Anschlußkabeln 25 versehen, die durch den Gehäusedeckel 2 hindurchgeführt sind.

Der Anker 22 ist mehrteilig ausgebildet. Er besteht aus einer äußeren Hülse 26, einer darin eingesetzten Einpreßhülse 27 und einer im Hohlraum zwischen der äußeren Hülse 26 und der Ein­ preßhülse 27 federgelagerten Druckstange 7. Die Druckstange 7 ragt mit ihrem freien Ende durch die Stirnseite 29 der äußeren Hülse 26 in die zentrale Bohrung 8 der Dichthülse 3.

Die Druckstange 7 ist zweiteilig ausgebildet. Sie besteht aus einem eine zentrale Durchgangsbohrung 32 aufweisenden Halter 31 und einem in die Bohrung 32 eingepreßten Stift 33. Der Hal­ ter 31 bildet das Lagerende der Druckstange 28. Das von dem Stift 33 abgewandte Ende des Halters 31 stützt sich auf einer in der Einpreßhülse 27 gelagerten Schraubenfeder 35 ab. Das dem Stift 33 zugewandte Ende 34 des Halters 31 kann mit der inneren Stirnwand 29 der Hülse 26 zusammenwirken. Die Feder 25 ist vorgespannt und beaufschlagt den Halter 31 in Richtung auf die Stirnwand 29.

Das Magnetventil kann in die Hydraulikleitung eines Türschlie­ ßers mit hydraulischer Dämpfung eingeschaltet sein, um in Sperr­ stellung des Ventils den Rückfluß des Hydrauliköls zu sperren und somit die Schließbewegung des Schließkolbens zu blockieren, wodurch eine Feststellung der Tür erhalten wird. In dem Ausfüh­ rungsbeispiel ist das Ventilgehäuse 1 in einem nicht dargestell­ ten Gehäuse des Türschließers gelagert. Fig. 1 zeigt auf dem Ventilgehäuse 1 ein Außengewinde 40, mit dem das Gehäuse 1 in das Türschließergehäuse verschraubt ist sowie Dichtringe 41, 42, 43.

Das dargestellte Magnetventil funktioniert folgendermaßen:

Wenn die Bestromung der Magnetspule 16 ausgeschaltet wird, wird der Anker 22 zusammen mit der Druckstange 7 unter dem Überdruck in der Zuleitung 10, 12 in der Darstellung in Fig. 1 nach links verschoben. Das Ventil steht damit in der Offenstellung, die in Fig. 2 für einen Ausschnitt in Fig. 1 vergrößert dargestellt ist. Für die Kugel 5 im Ventilsitz 4 ergibt sich damit ein freier Öffnungsweg von a, z. B. 0,4 mm. Das von der Druckstan­ ge 7 abgewandte Ende des Ankers 22, und zwar das überstehende Ende der Einpreßhülse 27 steht in dieser Ventilstellung gemäß Fig. 2 im Anschlag mit dem Boden 18 des Spulengehäuses 17. Das der Druckstange 7 zugewandte Ende der äußeren Hülse 26 ist mit Abstand b, z. B. 0,8 mm, von der Dichthülse 3 angeordnet. Die vorgespannte Feder 35 hält dabei den Halter 31 in Anschlag mit der inneren Stirnwand 29 der äußeren Hülse 26.

Wenn die Bestromung der Magnetspule 16 eingeschaltet wird, wird der Anker 22 von der metallischen Dichthülse 3 angezogen. Nach einem Teilhub c, z. B. 0,4 mm, liegt sodann das freie Ende der Druckstange 7 an der Kugel 5 im Ventilsitz 4 an, während der Anker 22 gegenüber der Dichthülse 3 noch einen Abstand von d, z. B. 0,4 mm, aufweist. Diese Zwischenstellung zeigt Fig. 3. Der Ventilsitz 4 ist in dieser Stellung bereits geschlossen, je­ doch bei relativ geringem Andruck der Kugel 5.

Fig. 4 zeigt das Ventil in der geschlossenen Endstellung. In dieser Stellung hat der Anker 22 den maximalen Hub e, z. B. 0,8 mm, ausgeführt. Er steht im Anschlag mit der Dichthülse 3. Die mit der Kugel 5 in Anschlag stehende Druckstange 7 ist ge­ gen Wirkung der vorgespannten Feder 35 in der Darstellung in Fig. 4 nach links verschoben. Der betreffende Federweg f be­ trägt z. B. 0,4 mm. Der Halter 31 steht in dieser Stellung mit dem Abstand f außer Anschlag der äußeren Hülse 26. Die Druck­ kraft der Feder 25 gewährleistet in der Sperrstellung gemäß Fig. 4 einen definierten Anpreßdruck der Druckstange 7 auf die Kugel 5 und damit einen bestimmten Sperrdruck des Ventils.

Im Falle eines Überdrucks in der Zuleitung 10, 12, der größer ist als der Anpreßdruck, wirkt die Feder 35 als Überdrucksiche­ rung. Unter Wirkung des Überdrucks wird nämlich die Druckstan­ ge 7 in Fig. 4 nach links bei weiterer Kompression der Druck­ feder 35 verschoben. Das Ventil öffnet damit. Nach Abbau des Überdrucks schließt dann das Ventil selbsttätig, indem die Druckstange 7 unter Einwirkung der Feder 35 wieder nach rechts verschoben wird.

Der Zusammenbau des Ventils erfolgt über bestimmte Montage­ schritte. Die Fig. 5 bis 7 zeigen die Fertigungseinheiten, die in den aufeinanderfolgenden Montageschritten hergestellt werden.

Im ersten Schritt wird die Druckstange 7 gemäß Fig. 5 zusam­ mengebaut, indem der Stift 33 in die Durchgangsbohrung 32 im Halter 31 so weit eingepreßt wird, daß er um eine Länge g, z. B. g =12,5+0,5 mm, auskragt.

Im nächsten Schritt wird die Einheit gemäß Fig. 6 erstellt. Hierfür wird zunächst die Druckstange der Fig. 5 in die äußere Ankerhülse 26 eingesetzt. Danach wird der Halter 31 mittels ei­ nes geeigneten Werkzeuges in Anschlag mit der inneren Stirn­ seite 29 der Hülse 26 gehalten und gleichzeitig der Stift 33 weiter in den Halter 31 eingeschoben, daß er nunmehr mit einer Länge h, z. B. h =6,7+/-0,005 mm, aus dem Halter 31 aus­ kragt.

Sodann wird die Einheit gemäß Fig. 7 zusammengebaut, indem die Einpreßhülse 27 in die Hülse 26 der in Fig. 6 hergestell­ ten Einheit eingepreßt wird, und zwar so weit, daß das freie Ende der Einpreßhülse 27 aus der Hülse 26 mit einer Länge i vorsteht, dabei ist z. B. i =0,4+/-0,5 mm.

Sodann wird die Magnetspule 16 mit Spulengehäuse 17 in das Ven­ tilgehäuse 1 eingesetzt, und dieses mit dem Deckel 2 einseitig verschlossen. Sodann wird auf dem Boden 18 des Spulengehäuses 17 eine Distanzscheibe mit einer Höhe, die dem maximalen Hub des Ankers 22 entspricht, eingelegt. Die Höhe der Distanzscheibe beträgt z. B. 0,8+/-0,1 mm. In diese Montageeinheit mit der Distanzscheibe wird sodann die in Fig. 7 dargestellte Einheit so eingesetzt, daß das überstehende Ende der Einpreßhülse 27 auf der Distanzscheibe aufliegt. Danach wird die Dichthülse 3 in das Gehäuse 1 eingesetzt und in seine in Fig. 1 darge­ stellte Endlage gepreßt. Dabei steht die Dichthülse 3 im An­ schlag mit der Ankerhülse 26. Gleichzeitig mit dem Einpressen der Dichthülse 3 in das Gehäuse 1 wird die Einpreßhülse 27 wei­ ter in die äußere Ankerhülse 26 hineingepreßt. In der Endstel­ lung der Dichthülse 3 erhält sodann der Anker 22 seine maßge­ naue Längenabmessung passend zum Ventilsitz 4. Die Druck­ stange 7 steht dabei mit ihrem freien Ende in Anschlag mit der Kugel 5 und hält diese in Sperrstellung, wie sie in Fig. 4 näher dargestellt ist.

In einem nächsten Schritt wird die Dichthülse 3 und der An­ ker 22 wieder aus dem Gehäuse 1 entnommen und die Distanz­ scheibe entfernt. Danach wird der Anker 22 wieder eingesetzt und das Gehäuse 1 mit der Dichthülse 3 verschlossen. Nun liegt das fertige Magnetventil vor, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Es besitzt einen maßgenauen Hub von e (siehe Fig. 4) durch die maßgenaue Längeneinstellung der Druckstange 7 und des Ankers 22. Beim Zusammenbau des Ventils wird eine Addition der Toleranzen der Einzelbauteile vermieden und eine maßgenaue Passung der Teile erhalten.

Claims (7)

1. Magnetventil mit einem Elektromagneten, der das mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Absperrorgan steuert, mit ei­ ner elektrischen Spule und einem innerhalb der Spule ver­ schiebbar angeordneten Anker, der mit einem den Ventil­ sitz aufweisenden Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt und mit einer Druckstange verbunden ist, deren freies Ende als das Absperrorgan ausgebildet ist oder mit dem Absperrorgan zusammenwirkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anker (22) und/oder die Druck­ stange (7) zwei Teile (26, 27; 31, 33) aufweist, deren Relativlage zueinander variabel einstellbar ist, so daß die Abmessung des Ankers (22) bzw. der Druckstange (7) in ihrer Verschieberichtung beim Zusammenbau des Ventils variabel eingestellt werden kann.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstange (17) einen Hal­ ter (31) und einen mit dem Absperrorgan (5) zusammenwir­ kenden Stift (33) aufweist, wobei der Stift (33) in dem Halter (31) variabel weit eingeschoben festlegbar ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anker (22) zwei te­ leskopartig ineinander verschiebbare Bauteile (26, 27) aufweist.

4. Magnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ineinander verschiebbaren Bau­ teile des Ankers (22) als äußere und innere Hülse (26 bzw. 27) ausgebildet sind, wobei die innere Hülse als Ein­ preßhülse (27) ausgebildet ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckstange (7) innerhalb der inneren und/oder äußeren Hülse (26 bzw. 27) gelagert ist und mit einem auskragenden Ende (33) durch das mit dem Ventilgehäuseteil (3) zusammenwirkende Stirnende der äuße­ ren Hülse (26) hindurchgeführt ist, wobei das nicht aus­ kragende Ende (31) der Druckstange (7) auf einer in der inneren Hülse (27) gelagerten Lagerfeder (35) abgestützt ist und mit einem Anschlag (29) innerhalb der äußeren Hülse (26) zusammenwirkt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils mit einem Elektromagneten, der das mit dem Ventilsitz zusammenwir­ kende Absperrorgan steuert, mit einer elektrischen Spule und einem innerhalb der Spule verschiebbar angeordneten Anker, der mit einem den Ventilsitz aufweisenden Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt und mit einer Druckstange verbunden ist, deren freies Ende als das Absperrorgan aus­ gebildet ist oder mit dem Absperrorgan zusammenwirkt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Ein Halter und ein Stift wird zur Bildung der Druck­ stange zusammengesetzt, indem der Stift in den Halter so eingepreßt wird, daß das freie Ende des Stiftes eine vorbestimmte Länge auskragt.
• b) Die gemäß a) hergestellte Druckstange wird in einen hohlen Ankerkörper so eingesetzt, daß der Halter in­ nerhalb des Ankerkörpers angeordnet ist und in An­ schlag mit der inneren Stirnwand des Ankerkörpers steht und der Stift durch das Stirnende des Ankerkör­ pers hindurch auskragt.
• c) Der Halter wird in Anschlag mit der inneren Stirn­ wand des Ankerkörpers gehalten und das auskragende Ende des Stiftes in den Halter so eingepreßt, daß der Stift eine vorbestimmte Länge aus dem Ankerkör­ per auskragt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Magnetventils mit einem Elektromagneten, der das mit dem Ventilsitz zusammenwir­ kende Absperrorgan steuert, mit einer elektrischen Spule und einem innerhalb der Spule verschiebbar angeordneten Anker, der mit einem den Ventilsitz aufweisenden Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt und mit einer Druckstange verbunden ist, deren freies Ende als das Absperrorgan aus­ gebildet ist oder mit dem Absperrorgan zusammenwirkt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) In einem Ankerkörper, in dem eine mit ihrem freien Ende auskragende Druckstange gelagert ist, wobei die­ se Einheit vorzugsweise hergestellt ist nach An­ spruch 6, wird eine Einpreßhülse, in der eine Lager­ feder gelagert ist, so eingepreßt, daß das freie Ende der Lagerfeder an der Druckstange innerhalb des Lagerkörpers angreift und die Einpreßhülse mit ihrem Endabschnitt an dem von der Druckstange abgewandten Ende des hohlen Ankerkörpers übersteht.
• b) In einem von der elektrischen Spule umgebenen, ein­ seitig geschlossenen Spulenkörper, der in einem Ven­ tilgehäuseteil gelagert ist, wird eine Distanz­ scheibe mit einer Höhe, die dem maximalen Hub des Ankers entspricht, eingelegt.
• c) Die gemäß 7. a) hergestellte Einheit wird in die ge­ mäß 7. b) hergestellte Einheit so eingesetzt, daß daß überstehende Ende der Einpreßhülse auf der Di­ stanzscheibe aufliegt.
• d) Die gemäß 7. c) hergestellte Einheit und das den Ven­ tilsitz aufweisende Ventilgehäuseteil wird so zusam­ mengesetzt, daß das freie Ende der Druckstange in den Ventilsitz ragt und das Stirnende des Ankerkör­ pers mit dem Ventilgehäuseteil in Anschlag steht und sie werden sodann so zusammengepreßt, daß die Gehäu­ seteile in ihrer Schließlage angeordnet sind.
• e) Die gemäß 7. d) hergestellte Einheit wird sodann de­ montiert, indem das den Ventilsitz aufweisende Ven­ tilgehäuseteil abgenommen wird, die gemäß 7. a) her­ gestellte Einheit herausgenommen und die Distanz­ scheibe entnommen wird.
• f) Die gemäß 7. e) erhaltenen Einheiten werden sodann ohne Distanzscheibe wieder zusammengesetzt.