DE3723747C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmagneten für ein Elektromagnetventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Allgemein enthält ein Betätigungsmagnet für ein Elektromag­ netventil eine Erregerspule, ein durch die Erregerspule be­ aufschlagtes inneres Gehäuse und einen Anker aus einem magne­ tisierbaren Material, der in dem Innengehäuse gleitend aufge­ nommen ist. Ein einwandfreies Gleiten des Ankers wird durch Führungen gewährleistet, die einen geringfügigen Abstand des Außenumfangs des Ankers vom Innenumfang des Innengehäuses si­ cherstellen und ein blockierendes Kippen und Verkanten des Ankers in dem Innengehäuse verhindern. Der Abstand ist gerade so groß gewählt, daß sich darin ansammelnder Staub oder ähnliche Fremdkörper keine Behinderung bei der Betäti­ gung des Ankers darstellen. Zusätzlich sind Mittel vorgese­ hen, um den Anker des Elektromagneten im Falle eines Strom­ ausfalls von Hand zu betätigen.

Aus der DE-OS 31 41 705 A1 ist ein gattungsgemäßer Betäti­ gungsmagnet für ein Elektromagnetventil bekannt, der eine Er­ regerspule, ein hohlzylindrisches Innengehäuse mit einem Schaft-Hülsenabschnitt, der innerhalb der Erregerspule sitzt, eine in dem Innengehäuse enthaltene, rohrförmige Gleitführung für einen Anker, sowie einen in einer gehäusefe­ sten Führungsbohrung verschiebbaren Handhilfsbetäti­ gungs-Stößel aufweist, dessen im Innern des Schaft-Hülsen­ abschnitts befindlicher Abschnitt mit einem Kopfstück verse­ hen ist.

Um eine Beschädigung der Gleitführung durch darin unter hohem Druck enthaltene Flüssigkeit, inbesondere Öl, zu ver­ meiden, ist es notwendig, daß die Gleitführung eine entspre­ chende Festigkeit aufweist. Diese kann z.B. durch Verwendung eines dickwandigen, zylindrischen Rohres als Gleitführung, nach der JP-A-50-43 523 erreicht werden, wobei sich aller­ dings als Nachteil ein beträchtlicher Verlust elektromagneti­ scher Kraft ergibt, der die Wirksamkeit des Betätigungsmagne­ ten herabsetzt.

Dieser Nachteil wird auch durch die Verwendung eines in der DE-GM 71 19 404.2 beschriebenen dünnwandigen Messingrohres, das gerade so schwach ausgeführt ist, daß kein allzu großer magnetischer Nebenschluß entsteht, nicht behoben.

Es ist auch bekannt (DE-OS 28 10 211), als Gleitführung ein kappenförmiges Rohr mit Boden zu verwenden, das aus Messing besteht und am bezüglich des Bodens anderen Ende einen radial nach außen abstehenden Ringflansch aufweist. An diesem Ringflansch wird eine Membran abgedichtet eingespannt und die Kappe durch Federkraft in dem Innengehäuse niederge­ halten.

Nach der DE-OS 21 03 426 ist zwischen dem Anker und dem In­ nengehäuse ebenfalls eine Hülse vorgesehen, die aus nichtmag­ netischem Werkstoff besteht und einen Boden aufweist, an dem sich der Anker bei stromdurchflossener Erregerspule mit seiner Stirnseite anlegt. Die eigentliche Führung des Ankers erfolgt durch Kugeln, die in in die Mantelfläche des Ankers eingearbeitete Vertiefungen eingelegt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betätigungsmagneten für ein Elektromagnetventil der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, bei dem die Gleitführung sicher gehalten und gegen De­ formation durch den wirkenden Öldruck geschützt ist und die elektromagnetische Kraft gut ausgenützt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß der Handhilfsbetätigungs-Stößel einerseits eine Notbetätigung bei Stromausfall ermöglicht und anderer­ seits jederzeit durch Federkraft mit seinem Kopfstück den zur Durchführung des Stößels durchbohrten Boden der Gleitfüh­ rung an den Bund des Endabschnittes des Schaft-Hülsenab­ schnittes drückt und hält. Dadurch kann auch eine dünnwandi­ ge Gleitführung verwendet und somit der Verlust an elektro­ magnetischer Kraft klein gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Betätigungsmagneten er­ findungsgemäßer Art,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispieles einer Gleitführung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Ausschnittdarstellung in vergrößertem Maß­ stab eines wichtigen Abschnittes des Betätigungs­ magneten nach Fig. 3,

Fig. 5 und 6 Frontansichten der einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Anschlages bzw. des Ankers bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4,

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie A-A′ der Fig. 4, und

Fig. 8 einen Schnitt nach Linie B-B′ der Fig. 4.

Es wird eine Ausführung der vorliegenden Erfin­ dung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, bei der die Er­ findung auf ein elektromagnetisches Proportionalventil ange­ wendet ist. In Fig. 1 und 2 ist ein Ventilgehäuse 1 eines Richtungs-Schaltventils gezeigt, das gleitbar einen Schieber 2 in seinem Inneren enthält. Das Ventilgehäuse 1 ist mit einer Ölkammer 3 versehen, die an einem Endabschnitt offen ist. Ein Magnet-Außengehäuse 4 ist an dem Innenumfang der Öffnung der Ölkammer 3 dichtend befestigt.

Das Außengehäuse 4 ist als rohrförmiger zylindrischer Körper ausgebildet. Eine Erregerspule 5 in dem Außengehäuse 4 ent­ hält in ihrem Inneren ein hohles hülsenförmiges Innengehäuse 6 aus magnetisierbarem Material. Das Innengehäuse 6 enthält einen allgemein geradlinigen rohrförmigen Schaft-Hülsenab­ schnitt 6 a, der bis in das Innere der Erregerspule 5 reicht, und einen Flanschabschnitt 6 b, der integral mit dem Schaft-Hülsenabschnitt 6 a ausgeführt ist und bis zu einer Schulter 3 a der Ölkammer 3 reicht. Ein ringförmiger, nichtmagnetisierbarer Abschnitt 7 ist in Höhe der Erregerspu­ le 5 zwischen die beiden Gehäuseabschnitte 6 a und 6 b einge­ setzt.

Bei dieser Ausführung schließt der nichtmagnetisierbare Ab­ schnitt 7 an den Schaft-Hülsenabschnitt 6 a an und sein rohr­ förmiges, nichtmagnetisierbares Material ist an einem Ende mit einer konkaven Kegelfläche versehen, die dort mit dem magnetisierbaren, anschließenden Material verschweißt ist. Alternativ kann dieser nichtmagnetisierbare Abschnitt 7 ein leerer Zwischenraum 7 sein.

Das Innengehäuse 6 enthält eine rohrförmige Gleitführung 8 mit einer Endfläche oder einem Boden und einen Anschlag 9 zur Begrenzung der Bewegung eines Ankers 13, der später näher erläutert wird. Die Gleitführung 8 ist aus einem dünnen, nichtmagnetisierbaren Material gebildet und an dem Bodenende mit einer Verbindungsbohrung 10 versehen, wie in Fig. 2 gezeigt. Der Randabschnitt 8 a des Bodens der Gleitfüh­ rung 8 sitzt an einem Bund 11 in dem Schaft-Hülsenabschnitt 6 a, während das durchgehende Öffnungsende der Gleitführung 8 am Umfang eines Fortsatzes 9 a des Anschlages 9 aufsitzt.

Der Fortsatz 9 a des Anschlages 9 ist innerhalb der Gehäuseabschnitte 6 a, 7, 6 b des Innengehäuses 6 enthalten und liegt darin innig an. Am vorderen Ende des Fortsatzes 9 a des Anschlages 9 ist ein Abschnitt 12 mit geringfügig redu­ ziertem Durchmesser im Vergleich zu dem Grundabschnitt vorge­ sehen. Dieser Abschnitt 12 mit reduziertem Durchmesser ist eng in das Öffnungsende der Gleitführung 8 eingepaßt. Zwi­ schen dem Grundende des Abschnittes 12 mit reduziertem Durch­ messer und dem Öffnungsende der Gleitführung 8 ist ein klei­ ner Zwischenraum C vorgesehen, damit die Gleitführung 8 sich in Axialrichtung dehnen kann. Der Fortsatz 9 a ist an einem Ende mit einem Flanschabschnitt 9 b des Anschlages 9 verbun­ den, der innerhalb des Flanschabschnittes 6 b des Innengehäu­ ses 6 sitzt und dessen Endfläche auf der Schulter 3 a auf­ sitzt.

Ein Anker 13 ist gleitbar innerhalb der Gleitführung 8 gehal­ ten. Der Anker 13 ist aus einem zylindrischen magnetisierba­ ren Material gebildet und an beiden Enden mit Bohrungen 14 bzw. 15 unterschiedlicher Durchmesser versehen, die miteinan­ der in Verbindung stehen. Die Bohrung 14 kleinen Durchmes­ sers steht mit der Ölkammer 3 über eine Durchgangsbohrung 16 im Anschlag 9 in Verbindung. Eine Rückholfeder 17 ist zwi­ schen die Endfläche des Ankers 13 und den Schieber 2 in die Durchgangsbohrung 16 eingesetzt. Der Anker 13 wird normaler­ weise, wenn er beaufschlagt ist, gegen die Kraft der Feder 17 gedrückt.

Der äußere Endabschnitt des Schaft-Hülsenabschnittes 6 a des Innengehäuses 6 ist mit einer Führungsbohrung 18 versehen, die mit dem Inneren des Schaft-Hülsenabschnittes 6 a in Ver­ bindung steht. Ein Stößel 19 zur Handbetätigung ist in Axial­ richtung gleitbar in der Führungsbohrung 18 aufgenommen. Der Teil des Stößels 19 im Innengehäuse 6 ist mit einem scheiben­ förmigen Kopfstück 20 versehen, das an die Endfläche des Ankers 13 angelegt werden kann. Das Kopfstück 20 ist mit einem Führungsstift 21 versehen, der von seiner Mitte aus in die größere Bohrung 15 des Ankers 13 hinein vorsteht. Zwi­ schen dem Kopfstück 20 und dem Bodenabschnitt der Bohrung 15 ist eine Ankerfeder 22 eingesetzt. Der Anker 13 wird durch die Ankerfeder 22 zu dem Anschlag 9 hin vorgespannt.

In der Zeichnung ist eine Gummikappe 23 zu sehen, die das Außenende des Stößels 19 überdeckt. Zwischen der Innenfläche der Kappe 23 und der Endfläche des Schaft-Hülsenabschnittes 6 a ist eine Feder 24 eingesetzt. Durch die Feder 24 wird der Stößel 19 nach außen gedrückt, so daß das Kopfstück 20 nor­ malerweise an dem Randabschnitt 8 a der Führung und damit an dem Boden 11 des Innengehäuses 6 anliegt. Ein Leitungsein­ führrohr 25 ist an einem Ende am Außenendabschnitt der Kappe 23 angeschlossen und enthält einen Strom-Zuführdraht, der zur Erregerspule 5 führt.

In Fig. 3 bis 8 ist eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der die Erfindung auf ein elektro­ magnetisches Umschaltventil angewendet ist. Der vorhergehen­ den Ausführung entsprechende Bestandteile sind hier wieder durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dieser Ausführung ist ein nichtmagnetisierbarer Abschnitt 7 des In­ nengehäuses 6 so ausgebildet, daß er an beiden Enden radiale Endflächen besitzt. Ein Stab 26 ist gleitend in eine Durch­ gangsbohrung 16 im Anschlag 9 statt der Rückholfeder 17 ein­ gepaßt und sitzt zwischen einer Endfläche eines Schiebers 2 und der dieser zugewandten Endfläche des Ankers 13.

Die Umfangsbereiche eines Fortsatzes 9 a des Anschlages 9 und eines Flanschabschnittes 9 b sind mit Ölnuten 27 und Verbin­ dungsbohrungen 28 versehen (siehe Fig. 4) und diese stehen mit einer Ölkammer 3 in Verbindung. Das vordere Ende des Fortsatzes 9 a ist so ausgebildet, daß es eine konkav geform­ te, verjüngte Oberfläche bildet, um die bei Erregung der Spule 5 magnetische Anzugsfläche zu erhöhen. Der Außenum­ fangsbereich einer Endfläche 29 ist mit einer radial ver­ laufenden, ebenen Anschlagfläche 30 versehen.

Ferner ist der Anker 13 hier nicht mit einer kleinen Bohrung 14 versehen, sondern enthält in seinem Umfang axial verlauf­ ende Ölnuten 31, damit Betriebsöl durchfließen kann und die Schmierung zwischen Anker 13 und Gleitführung 8 verbessert. Die Endfläche 32 des Ankers 13 gegenüber dem Anschlag 9 ist hier zu einer konvex geformten, sich verjüngenden Fläche aus­ gebildet. Der Außenumfangsbereich der Endfläche 32 ist mit einer radial verlaufenden, ebenen Anschlagfläche 33 verse­ hen, so daß er gegen die Anschlagfläche 30 anschlagen kann.

In dieser Ausführung sind die Endflächen 29 und 32 vergrö­ ßert, um eine erhöhte Anziehungskraft zu erzielen, wenn die Erregerspule 5 erregt wird, so daß ein sehr rasches Anspre­ chen des Ankers 13 erzielt wird und dieser sicher arbeitet.

Andererseits sind die Anschlagflächen 30 und 33 klein, um beim Entregen der Spule 5 nur eine geringe, durch Restmagnetismus begründete Halte­ kraft zu erreichen, so daß der Anker 13 rasch in seine Aus­ gangsstellung zurückfahren kann.

Mit der beschriebenen Ausbildung des Betätigungsmagneten wird beim Zusammenbau eine Gleitführung 8 in den Schaft-Hül­ senabschnitt 6 a des Innengehäuses 6 so eingesetzt, daß deren Randabschnitt 8 a an dem Bund 11 angelegt ist. Nachdem ein Stößel 19 von dem Inneren der Gleitführung 8 in eine Verbin­ dungsbohrung 10 eingesetzt wurde, wird der Anker 13, der in der größeren Bohrung 15 eine Ankerfeder 22 enthält, vom Öff­ nungsende der Gleitführung 8 her eingesetzt.

Zwischen dem Außenumfang des Ankers 13 und dem Innenumfang des Schaft-Hülsenabschnittes 6 a ist ein Freiraum entspre­ chend der Dicke der Gleitführung 8 aus nichtmagnetisierbarem Material gleichmäßig und zuverlässig ausgebildet. Deshalb kann der Raum leicht und sicher eingestellt werden und durch Einsetzen des Ankers 13 wird dessen koaxiale Anordnung bezüg­ lich der Erregerspule 5 von selbst erreicht, was die Her­ stellung des Betätigungsmagneten erleichtert.

Da ein Kopfstück 20, das integral mit dem Stößel 19 ausgebil­ det ist, normalerweise an dem Randabschnitt 8 a anliegt, wird so die Gleitführung 8 in ihrer vorbestimmten Lage gehalten und eine Verformung der Gleitführung vermieden.

Ferner sitzt das vordere Ende des Abschnittes 12 mit verrin­ gertem Durchmesser des Anschlages 9 gut eingepaßt in dem Öff­ nungsende der Gleitführung 8. Zusätzlich ist der Zwischen­ raum C zwischen dem Öffnungsende und dem Grundabschnitt des Abschnittes 12 mit verringertem Durchmesser gemäß Fig. 1 vor­ gesehen. Dementsprechend kann unter Druck eine Deformation des Öffnungsendes nach innen und außen sowie in Axialrich­ tung verhindert werden.

Da außerdem ein großer Teil des Umfanges der Gleitführung 8 durch das Innengehäuse 6 abgestützt wird, zusätzlich zur Anlage des Ankers 13, wird die Gleitführung 8 auch dann nicht verformt, wenn sie aus dünnem Material gebildet ist. So kann unter guter Ausnutzung der elektromagnetischen Kraft eine gleichmäßige und stabile Gleitfläche für den Anker 13 erzielt werden.

Der Betrieb des beschriebenen Betätigungsmagneten wird nun anhand der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung näher erläu­ tert. Der Anker 13 in der Gleitführung 8 ist an einem Ende mit einer Rückholfeder 17 und am anderen Ende mit einer An­ kerfeder 22 versehen. Der Anker 13 wird in einer Lage statio­ när gehalten, in der die Federn 17 und 22 gleiche Kraft aus­ üben. Ein Ende der Ankerfeder 22 liegt gegen die Endfläche des Schiebers 2 an, so daß eine Bewegung des Ankers 13 direkt auf den Schieber 2 übertragen werden kann.

Wenn die Erregerspule 5 unter diesen dargestellten Umständen erregt wird, baut sie ein Magnetfeld auf, in dem der Anker 13 nach Fig. 1 nach rechts gegen die Kraft der Rückholfeder 17 längs des Innenumfangs der Gleitführung 8 bewegt wird. Damit wird die Rückholfeder 17 so weit vorgespannt, daß die Kraft auf den Schieber 2 übertragen wird, der sich gegen eine (nicht dargestellte) weitere Rückholfeder bewegt, um eine vorbestimmte Öffnung zum Umschalten der Strömung von Drucköl zu schließen bzw. zu öffnen.

Andererseits wird, wenn die Erregerspule 5 beschädigt und nicht betriebsfähig ist, der Betätigungsmagnet über den Stößel 19 von Hand betätigt. Um dies zu erreichen, wird die Gummikappe 23 gemaß Fig. 1 nach rechts gedrückt und der an der Gummikappe 23 angebrachte Stößel 19 in gleicher Richtung geschoben. Damit bewegt sich der Stößel 19 gegen die Feder 24 in Axialrichtung. Das Kopfstück 20 am Stößel 19 wird an die Endfläche des Ankers angelegt und schiebt den Anker 13 in dieselbe Richtung. Damit wird der Anker 13 entsprechend dem Versatz des Stößels 19 bewegt, um die Betätigung des Richtungsschaltventils bei diesem Vorgang zu steuern.

Im folgenden wird die darüberhinausgehende Wirkungsweise eines Betätigungsmagneten nach den Fig. 3 bis 8 beschrieben. Die einander gegenüberliegenden Endbereiche des Fortsatzes 9 a und des Ankers 13 sind jeweils mit kegelförmigen Endflä­ chen 29, 32 versehen, die außen mit Randabschnitten mit ra­ dialen, ebenen Anschlagflächen 30, 33 zum Anschlag versehen sind. Die Anschlagflächen 30, 33 werden aneinander angelegt, so daß beim Erregen der Spule 5 die Anziehungskraft des Ankers 13 durch die vergrößerten Endflächen 29, 32 erhöht wird und beim Entregen der Spule 5 die Rest-Magnetkraft rasch geschwächt wird. Damit kann ein rasches Ansprechen des Ankers 13 erzielt werden.

Der Fortsatz 9 a und der Anker 13 sind an ihrem Umfang je­ weils mit Ölnuten 27 versehen, die mit einer Ölquelle in Ver­ bindung stehen, um die Schmierung des Ankers 13 zu verbes­ sern, was sich weiter positiv auf die hohe Zuverlässigkeit auswirkt.

Claims (5)

1. Betätigungsmagnet für ein Elektromagnetventil mit einer Erregerspule (5), einem hohlzylindrischen Innengehäuse (6) mit einem Schaft-Hülsenabschnitt (6 a), der innerhalb der Erregerspule (5) sitzt, mit einer in dem Innengehäu­ se (6) enthaltenen, rohrförmigen Gleitführung (8) aus nichtmagnetisierbarem Material für einen Anker (13), sowie mit einem in einer gehäusefesten Führungsbohrung (18) verschiebbaren Handhilfsbetätigungs-Stößel (19), dessen im Innern des Schaft-Hülsenabschnitts (6 a) befind­ licher Abschnitt mit einem Kopfstück (20) versehen und der durch Federwirkung in seine Ruhelage vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft-Hülsenabschnitt (6 a) des Innengehäuses (6) einen äußeren Endabschnitt mit der Führungsbohrung (18) für den Stößel (19) aufweist, die mit dem Innern des Innengehäuses (6) in Verbindung steht und an einem Bund (11) des Schaft-Hülsenabschnittes (6 a) mündet, daß die Gleitführung (8) einen Boden mit einer Verbin­ dungsbohrung (10) aufweist und mit dem die Verbindungs­ bohrung (10) umgebenden Randabschnitt (8 a) des Bodens an dem Bund (11) anliegt, und daß das Kopfstück (20) des Stößels (19) an dem Ran­ dabschnitt (8 a) des Bodens der Gleithülse anliegt.

2. Betätigungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Randabschnitt (8 a) des Bodens der Gleit­ führung (8) gegenüberliegenden Seite ein gehäusefester Anschlag (9) mit einem in das Innengehäuse (6) ragenden Fortsatz (9 a) vorgesehen ist, der an seinem vorderen Ende einen Abschnitt (12) verringerten Durchmessers auf­ weist, der in die Gleitführung (8) eingepaßt ist.

3. Betätigungsmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bundfläche des Abschnitts (12) verrin­ gerten Durchmessers und der Stirnfläche der Gleitführung (8) ein Zwischenraum (C) gebildet ist.

4. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Endflächen (29, 32) des Fortsatzes (9 a) und des Ankers (13) jeweils kegelstumpf­ förmig ausgebildet und an ihren Außenbereichen mit radia­ len, ebenen Anschlagflächen (30, 33) versehen sind (Fig. 4).

5. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Fortsatzes (9 a) ein Flanschab­ schnitt (9 b) vorgesehen ist, der eine Verbindungsbohrung (28) zu einer Ölkammer (3) aufweist, und daß der Fort­ satz (9 a) und der Anker (13) am Umfang mit Ölnuten (27, 31) versehen sind, die mit der Verbindungsbohrung (28) kommunizieren.