DE4029785A1 - Elektromagnet, insbesondere zur betaetigung von hydraulikventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbeson­ dere für Hydraulikventile, mit einem einen axial ver­ schiebbaren Anker abgedichtet umfangenden, einen Pol­ spalt aufweisenden und mit einer Magnetspule ausgestat­ teten Gehäuse. Derartige Elektromagnete werden verbrei­ tet zur Betätigung bspw. von Hydraulikventilen herange­ zogen.

Hierbei hat es sich gezeigt, daß insbesondere die Her­ stellung des Polspaltes einen oft hohen Aufwand erfor­ dert. So wird bspw. oft der Polkern durch einen nicht­ magnetischen Werkstoff, bspw. Hartlot, mit einem rohr­ förmigen Teil des Magnetgehäuses verbunden. Hierzu sind der Polkern und der Rohransatz getrennt zu erstellen, durch Hartlot miteinander in vorgegebenem Abstand zu verbinden, und zur Einhaltung vorgegebener Maße sowie der Zentrierung ist es erforderlich, den Polkern, die Verbindungsstelle sowie das angeschweißte Rohr sowohl von innen als auch von außen sowie stirnseitig nachzu­ drehen. In der DE-OS 19 64 297 wird empfohlen, den Polkern und das angesetzte, in das eigentliche Gehäuse eingreifende Rohr einstückig vorzuarbeiten und im Bereich des späteren Polspaltes eine Nut einzustechen, die durch Hartlot oder das Auftragsschweißen oder Aufgießen eines nichtmetallischen Werkstoffes ausgefüllt wird. Die Nut ist dann von außen zu überdrehen, und auch das Innere ist auszudrehen, bis der Nutgrund entfernt ist. Auch hier ist ein Auftragslöten oder Schweißen bzw. Aufgießen erforderlich, wenn auch hierbei die einstückig miteinander erstellten Teile nicht fest gegeneinander zu verspannen sind und die Stirnfläche bereits im ersten Drehvorgang hergestellt sein kann. Auf jeden Fall aber ist mindestens der Nutbereich von außen zu überdrehen und das Innere des Rohransatzes bis zum Polkern auszu­ drehen. Gleiche Vorschläge sind der DE-OS 22 36 586 zu entnehmen, die weiterhin empfiehlt, im Nutgrund eine so dünne Wandung stehen zu lassen, daß einerseits eine ausreichende Stabilität gesichert ist und andererseits der durch das magnetisierbare Material des Nutgrundes bewirkte magnetische Nebenschluß zum Polspalt sich nicht zu nachteilig bemerkbar macht.

In allen diesen Fällen ist jedoch das eigentliche, aufzubringende Magnetgehäuse so auszuarbeiten, daß das über dem Polspalt anschließende Rohrstück vom Gehäuse zentrierend und abgedichtet aufgenommen wird, so daß ein bis zwei weitere, Dichtungsringe aufnehnende Nute er­ forderlich werden.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Gehäuse für einen Elektromagneten zu schaffen, das sich mit geringem Aufwand herstellen läßt und den gewünschten Polspalt definiert und abgedichtet zu sichern vermag.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzei­ chens des Patentanspruchs 1. Das Joch des Gehäuses steht hierbei einer Polkernstirnfläche des Polkernes über den Polspalt direkt gegenüber, so daß sowohl am Polkern als auch am ihn übergreifenden Gehäuse die zur Erstellung erforderlichen Dreharbeiten auf ein Minimum reduziert werden. Der Polspalt selbst wird durch die Ausbildung des eingespannten Distanzringes eindeutig und sicher definiert, und bereits beim Aufeinanderpressen der sauber abgedrehten, einander zugekehrten Stirnflächen ergibt sich eine sichere und hohen Druckbelastungen genügende Abdichtung, die durch zusätzliche Verwendung eines elastischen Dichtungswerkstoffes noch weiterhin gesichert werden kann.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gegeben.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei

Fig. 1 schematisch-geschnitten einen bspw. auf ein Hydraulikventil aufbringbaren, dessen Betä­ tigung bewirkenden Elektromagneten,

Fig. 2 vergrößert einen den Querschnitt des Distanz­ ringes der Fig. 1 erläuternden Ausschnitt,

Fig. 3 in gleichartiger Darstellung einen Querschnitt durch einen einseitig konisch ausgebildeten Distanzring,

Fig. 4 geschnitten einen vergrößert dargestellten entspannten Distanzring, und

Fig. 5 weiter vergrößert einen Endbereich des Profi­ les des Distanzringes nach Fig. 4 mit einer ihn auskleidenden Dichtungsschicht.

In der Fig. 1 ist schematisch und geschnitten ein Elek­ tromagnet dargestellt, dessen Magnetgehäuse 1 gegen einen Polkern 2 verspannt ist. Hierbei stehen sich das rohrförmige Joch 3 des Magnetschlußgehäuses 1 und die Polkernstirnfläche 4 des Polkernes 2 über einen nicht­ magnetischen Polspalt gegenüber, dessen Abmessung durch die Ausbildung des zwischen ihnen vorgesehenen stüt­ zenden, aus nichtmagnetischem Werkstoff, bspw. Messing, gefertigten Distanzringes 5 bestimmt ist. Hierbei wird der Ankerraum 6 umschlossen, in dem ein Anker 7 axial verschieblich gehalten ist, indem in Bohrungen 8 und 9 vorgesehene, buchsenartige Gleitlager 10 und 11 mit dem Anker 7 verbundene bzw. ihn durchdringende Führungs­ stangen 12 und 13 umfassen. Mindestens einseitig ist der Hub des Ankers durch eine Anti-Klebscheibe 14 begrenzt. Eine auf ein aus isolierendem Kunststoff bestehendes Spulengehäuse 15 aufgewickelte und an Stecker 16 an­ geschlossene Wicklung 17 ist über einen Teil des Pol­ kernes 2 sowie des Joches 3 geschoben und wird vom Mantel 18 des Magnetgehäuses 1, der dieses auf dem Polkern 2 zentriert, schützend umgriffen. Druckdifferen­ zen sowie die Bewegung des Ankers 7 hemmende Druckpol­ ster werden vermieden, indem der Polkern 2 sowie der Anker 7 mit Ausgleichsbohrungen 19 und 20 versehen sind und auch das obere freie Ende der Bohrung 8 durch in das Magnetgehäuse 1 eingebrachte Bohrungen oder eine Nut der Führrungsstange 12 mit dem Ankerraum 6 verbunden ist. Der Ankerraum 6 ist durch festes Verspannen des Magnet­ gehäuses 1 gegen den Polkern 2 abgedichtet. Hierbei stützen sich die einander zugekehrten Stirnflächen des Joches 3 und des Polkernes 2 unter Aufnahme der gesamten Spannkraft gegen die Stirnflächen des Distanzringes 5 dichtend ab. Bewährt hat es sich jedoch, den Distanzring 5 mit einer Dichtungsschicht 21 auszukleiden oder, ggfs. zusätzlich, mit einer solchen Dichtungsschicht zu um­ kleiden. Wie insbesondere Fig. 4 und 5 zeigen, ist die Dichtungsschicht 21 und 22 zweckmäßig so ausgebildet, daß die Stirnflächen ihrer Endbereiche 23 entspannt über die des Distanzringes vorstehen, so daß beim Ver­ spannen des Joches 3 gegen die Polkernstirnfläche 4 auch die elastische Dichtungsschicht 21 in ihren Endbereichen 23 verspannt wird und damit mit einer gewissen Anpreß­ kraft auf den Stirnflächen des Joches 3 und des Pol­ kernes 2 aufliegt, wobei die wesentliche Spannkraft über den Distanzring 5 übernommen wird. Wie aus Fig. 4 und insbesondere 5 ersichtlich, ist zweckmäßig die Dich­ tungsschicht 21, 22 in ihren Endbereichen 23 nicht zylindrisch über die Stirnflächen des Distanzringes 5 vorstehend ausgeführt. Die über die Ebene der Stirn­ flächen des Distanzringes 5, 24 vorspringenden Endbe­ reiche 23 der Dichtungsschicht 21 sind vielmehr, von den Ebenen der Stirnflächen des Distanzringes 5 ausgehend, zunächst konisch ansteigend bzw. sich verjüngend ausge­ führt, und fallen weiterhin nach innen dann wieder ab. Hierdurch wird vermieden, daß beim Verspannen im Ver­ bindungsbereiche der Dichtungsschicht 21 mit der Innen­ fläche des Distanzringes 5, 24 so starke lokale Span­ nungen aufzutreten vermögen, die Ablösungserscheinungen auslösen könnten. Bei einer den Distanzring 5 ausklei­ denden Dichtungsschicht 21 wird im Falle eines unter Druck stehenden Ankerraumes 6 eine zusätzliche, deren Endbereich 23 anpressende und damit dichtende Kraft durch den Innendruck im Ankerraum 6 bewirkt.

Die Dichtungsschicht 21 kann auf die Innenfläche des Dichtungsringes 5 aufvulkanisiert bzw. aufgespritzt sein, sie kann, zweckmäßig unter Verwendung geeigneter Formen, durch Gießen aufgebracht sein, und sie kann getrennt als Schlauch bzw. Ring erstellt sein und entwe­ der, zweckmäßig vorgespannt, eingedrückt oder aufgezogen sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, vorgefertig­ te, schlauchartige Dichtungsschichten, gegebenenfalls vorgespannt, durch Kleben mit einem Innenmantel des Dichtungsringes zu verbinden.

Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, den Distanzring 5, 24 inklusive Dichtungsschicht 21, 22 mit einer lichten Weite auszuführen, welche die des Ankerraumes 6 über­ schreitet, und mit einem Außendurchmesser auszuführen, welcher die lichte Weite des Spulengehäuses 15 nicht oder nur geringfügig unterschreitet. Damit kann erreicht werden, daß der nur in axialer Richtung stützende Di­ stanzring 5, 24 leicht und sicher zentrierbar ist und andererseits im Ankerraum 6 auch bei der Herstellung innerhalb weiter Toleranzen sich nicht störend bemerkbar machen kann.

Zur Erzielung einer gewünschten Kraft-Weg-Kennlinie des Elektromagneten kann es erforderlich sein, mindestens die Polkernstirnfläche 4 des Polkernes 2 konisch auszu­ führen, wie dieses im rechten Halbschnitt der Fig. 1 sowie in Fig. 3 aufgezeigt ist. Darüber hinaus kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, das Joch 3 nach außen hin sich konisch verjüngen zu lassen. In jedem dieser Fälle ist der Distanzring 5, 24 in seinem Querschnitt dem des gewünschten Polspaltes anzupassen. Nach Fig. 2 mit achsnormal ausgebildeten Stirnflächen des Joches 3 und der Polkernstirnfläche 4 verlaufen auch die beiden Stirnflächen des Distanzringes 5 achsnormal, und in Fig. 3 mit konischer Ausbildung der Stirnfläche des Polkernes 2 ist auch die ihm gegenüberstehende Stirnfläche des Distanzringes 24 entsprechend konisch ausgeführt. Sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 3 ist erkenntlich, daß in­ folge der die Höhe des Distanzringes 5 bzw. 24 über­ schreitenden Länge der Dichtungsschicht 21 diese in ihrem Endbereiche 23 gestaucht wird und damit mit einer entsprechenden, elastisch bedingten Normalkraft auf den jeweiligen stützenden Stirnflächen aufliegt und unter Einwirkung dieser Verformungskraft auch sich im End­ bereich 23 konisch verstärkt und damit innerhalb eines Ringbereiches aufliegt, dessen Radiusdifferenz bzw. Breite größer ist als die Stärke der Dichtungsschicht 21.

In allen diesen Fällen wird mit einfachen Mitteln und getrennt leicht erstellbaren Bauteilen sowohl eine definierte Abstützung unter Bildung eines Polspaltes erreicht als auch gleichzeitig dessen sichere Abdichtung bewirkt. Hierbei haben sich für die Dichtungsschicht elastische Kunststoffe, Gummi oder dergleichen bewährt, während der Distanzring 5, 24 zweckmäßig aus nicht magnetisierbarem Material erstellt wird wie bspw. Ku­ pfer, Aluminium, Messing, Rotguß oder dergleichen, wobei im Einzelfalle auch zusätzlich die Korrosionsneigung bezüglich des den Ankerraum 6 erfüllenden Stoffes zu beachten ist.

Claims (11)

1. Elektromagnet, insbesondere für Hydraulikventile, mit einem einen axial verschiebbaren Anker abgedichtet umfangenden, einen Polspalt aufweisenden und mit einer Magnetspule ausgestatteten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetschlußgehäuse (1) gegen einen Polkern (2) verspannt ist, wobei zwischen diese gegeneinander abstützende Stirnflächen ein Distanzring (5, 24) aus einem nichtmagnetischen Material eingebracht ist, dessen Ausbildung den zwischen Polkernstirnfläche (4) und Joch (3) gebildeten Magnetspalt definiert.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (5, 24) auf seinem Innen-und/oder Außenmantel eine mit diesem verbundene Dichtungs­ schicht (21, 22) eines elastischen Dichtungswerk­ stoffes aufweist, deren Endbereiche (23) über die Stirnflächen des Distanzringes (5, 24) vorstehen.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsschicht (21, 22) mit einer Mantel­ fläche des Distanzringes (5, 24) verklebt oder durch Vulkanisieren mit dieser verbunden ist.

4. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsschicht (21, 22) auf den Distanz­ ring (5, 24) aufgespannt oder in ihn eingepreßt ist oder durch Umgießen bzw. Eingießen erstellt und mit ihm verbunden ist.

5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Distanzringes (5) bzw. der ihn auskleidenden Dichtungsschicht (21) die des den Anker (7) aufweisenden Raumes (8) des Joches (3) bzw. der Polkernstirnfläche (4) überschreitet.

6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Distanzringes (5) bzw. einer ihn umschließenden Dichtungsschicht (21) den Außendurchmesser eines einen Spulenkörper (15) der Magnetspule durchgreifenden Joches (3) der Polkern­ stirnfläche (4) unterschreitet oder erreicht.

7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Dichtungsschicht (22) sich von den angrenzenden Stirnflächen des Distanzringes (5, 24) aus konisch über diese erhebend die vorste­ henden Endbereiche (23) bilden.

8. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die distanzringfernen Zonen der Endbereiche (23) der Dichtungsschicht (22) annähernd konisch zurück­ treten.

9. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eine aus Gummi, elastischem Kunststoff bzw. Silikon gebildete Dichtungsschicht (21).

10. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander aufliegenden Stirnflächen des Joches (3) bzw. des Polkernes (2) einerseits und die des Distanzringes (5) andererseits achsnormal verlau­ fen.

11. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Stirnflächen des Distanzrin­ ges (24) sowie auf diese abgestützte des Joches (3) bzw. des Polkernes (4) konisch ausgebildet sind.