DE4221821A1 - Magnetventil, insbesondere von einem Proportionalmagneten betätigbares Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil, insbesondere von einem von einem Proportionalmagneten betätigbaren Ventil, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist.

Um Schwingungen des Magnetankers zu verhindern und um die Lauf­ flächen gegeneinander bewegbarer Teile zu schmieren, ist bei ei­ nem solchen Ventil der Ankerraum mit einem flüssigen Medium, normalerweise mit Öl gefüllt. Selbst wenn das Ventil in einem mit Öl gefüllten Behälter eingetaucht ist, will man verhindern, daß das das Ventil umgebende Öl in den Ankerraum eintritt und schließt deshalb diesen nach außen hin ab. Das das Ventil umge­ bende Öl ist nämlich normalerweise etwas verschmutzt und enthält kleine feste Partikel, die sich in engen Spalten des Ventils festsetzen und zu einer Schwergängigkeit des Ankers oder gar zum Totalausfall des Ventils führen würden.

Aus dem serienmäßigen Einsatz in Kraftfahrzeugen ist schon ein elektromagnetisch betätigbares Ventil bekannt, bei dem der mit Öl gefüllte Ankerraum nach außen hin völlig abgedichtet ist. Dazu sind bei dem bekannten Gerät zwei Gummimembrane benutzt, die an ihrem Außenrand jeweils zwischen einem Polstück des Ma­ gneten und einem Deckel des Magnetgehäuses eingespannt sind. Bei dem bekannten Ventil ist der in einem Durchgang des Magnetankers befestigte Stößel dicht durch jede der beiden Gummimembranen hindurchgeführt. Jenseits der ersten Gummimembran ragt er in eine Kammer, in der eine Druckfeder untergebracht ist, die sich über einen Federteller am Stößel und über eine Stellschraube am Deckel abstützt. Die Stellschraube besitzt einen durchgängigen Innensechskant, so daß die Kammer mit der Druckfeder nach außen geöffnet ist. Die Druckfeder ist eine Rückstellfeder, die den Magnetanker und den Stößel in Richtung auf eine Ruhelage zu be­ lastet.

Jenseits der zweiten Gummimembran wirkt der Stößel mit einem Schließkörper zusammen, der einstückig mit dem Stößel, aber auch als separates Teil ausgebildet sein kann.

Das bekannte Magnetventil ist dafür vorgesehen, um nach seinem Einbau in ein Kraftfahrzeug ganz in Öl eingetaucht zu sein. Es können jedoch auch Anwendungsfälle auftreten, bei denen das Ven­ til nur teilweise in Öl eingetaucht ist und im hinteren Bereich, in dem sich die erste Gummimembran befindet, von Luft umgeben ist. Es ist dann nicht völlig auszuschließen, daß zwischen dem Stößel und der auf ihn aufgezogenen Gummimembran Luft in den An­ kerraum eindringt und dadurch die Kennlinie des Magnetventils verändert. Zudem ist das Aufziehen der Gummimembran auf den Stö­ ßel mit beträchtlichem Aufwand verbunden, wobei der Stößel bei seiner Herstellung auch noch mit einer Ringnut versehen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zurunde, ein Magnetventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiterzu­ entwickeln, daß der Herstellungsaufwand vermindert werden kann und die Dichtheit des Ventils gegenüber dem Eindringen von Luft in den Ankerraum verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Magnetventil ge­ löst, das mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgestattet ist und bei dem zusätzlich die erste Gummimembran geschlossen ist. Dies bedeutet, daß der Stößel nicht durch die erste Gummimembran hindurchgeht. Diese dichtet deshalb den An­ kerraum hervorragend nach außen ab. Bei der Montage entfällt das Aufziehen der Gummimembran auf den Stößel. Eine besondere Bear­ beitung des Stößels, damit dieser die Gummimembran halten kann, ist nicht notwendig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Magnetven­ tils kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So ist bevorzugt gemäß Anspruch 2 die erste Gummimembran beid­ seitig mechanisch unbeaufschlagt. D.h., daß über die erste Gum­ mimembran keine Bewegungen des Stößels oder ähnlicher Teile übertragen werden. Die Gefahr der Beschädigung der Membran ist daher sehr gering. Auch wären zwei Teile über die Membran nicht starr miteinander gekoppelt, so daß eine Bewegung oder Verstel­ lung nur ungenau übertragen werden könnte.

Die Verbindung der dem Ankerraum gegenüberliegenden Seite der ersten Gummimembran nach außen geschieht zweckmäßigerweise durch eine Öffnung in einem Deckel, der zusammen mit einem bezüglich der Gummimembran gegenüberliegenden Polstück des Magneten die Gummimembran an ihrem Rand einspannt.

Soll über die erste Gummimembran keine Bewegung zwischen einzel­ nen Teiles des Ventils übertragen werden, so kann die Rückstell­ feder nicht mehr in einem auf der dem Ankerraum gegenüberliegen­ den ersten Seite der Gummimembran befindlichen Raum unterge­ bracht werden. Grundsätzlich ist es denkbar, die Rückstellfeder, vom Ankerraum aus betrachtet, jenseits der zweiten Gummimembran anzuordnen und dort auf den Stößel wirken zu lassen. Da sich in dem Bereich jenseits der zweiten Gummimembran der Schließkörper, ein Ventilsitz und verschiedene Kanäle des Ventils befinden, ist dort jedoch nur wenig Bauraum zum Unterbringen der Rückstellfe­ der vorhanden, wenn man das Ventil nicht vergrößern will. Vor­ teilhafterweise befindet sich deshalb die Rückstellfeder gemäß Anspruch 4 im Ankerraum. Dort ist die Rückstellfeder gemäß An­ spruch 5 bevorzugt zwischen einem Polstück und dem Magnetanker eingespannt. In platzsparender Weise weist das Polstück gemäß Anspruch 6 zentral eine zum Magnetanker hin offene Ausnehmung auf, auf deren Boden sich die Rückstellfeder abstützt.

Um ein "Ankleben" des Magnetankers an einem Polstück des Magne­ ten zu verhindern, ist bei bekannten Magnetventilen eine amagne­ tische Scheibe oder ein amagnetischer Ring zwischen dem Polstück und dem Magentanker angeordnet. In einer vorteilhaften Weiter­ bildung eines erfindungsgemäßen Magnetventils ist nun gemäß An­ spruch 7 der Weg des Magnetankers in die eine Richtung durch An­ schlagen des Stößels an ein Polstück begrenzt. Es wird also kein separates Teil, sondern der ohnehin amagnetische Stößel dazu verwendet, um ein "Ankleben" des Magnetankers am Polstück zu verhindern. Es ist leicht einzusehen, daß eine Ausbildung gemäß Anspruch 7 auch dann von Vorteil ist, wenn das Magnetventil nur eine oder gar keine Gummimembran besitzt.

Im Betrieb wirkt die Kraft der Rückstellfeder der Magnetkraft entgegen. Da Federelemente mit gewissen Toleranzen behaftet sind, wird meist gewünscht, die Federkraft einstellen zu können. Bei einem erfindungsgemäßen Magnetventil wird dies nun gemäß An­ spruch 9 auf vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß ein vom Schließkörper beaufschlagbarer Ventilsitz in Richtung der Achse des Stößels verstellbar ist. Insbesondere ist der Ventilsitz als separates Teil in einem Ventilgehäuse untergebracht und relativ zu diesem verstellbar.

Um Toleranzen ausgleichen zu können, ist es günstig, wenn der Schließkörper ein vom Stößel getrenntes Teil, insbesondere eine separate Kugel ist. Gemäß Anspruch 12 wird dieses getrennte Teil vorzugsweise eng mit einer Spielpassung am Ventilsitz geführt, wobei durch die in peripherer Richtung nur abschnittsweise vor­ handene enge Führung es erlaubt, daß Öl abströmt, wenn der Schließkörper vom Ventilsitz abgehoben ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetventils ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Magnetventil und

Fig. 2 eine Stirnansicht des Magnetankers mit eingesetztem Stößel des Magnetventils aus Fig. 1.

Das gezeigte Magnetventil besitzt ein topfförmiges Rückschluß­ teil 10, in dessen Boden 11 sich ein zentraler Durchgang 12 be­ findet, der die topfförmige Aufnahme 13 auf der einen Seite mit einer wesentlich flacheren, im Durchmesser jedoch an die topf­ förmige Aufnahme 13 heranreichenden Aufnahme 14 auf der anderen Seite des Bodens miteinander verbindet. In die topfförmige Auf­ nahme 13 ist ein Spulenkörper 15 aus Kunststoff mit einer Wick­ lung 16 eingesetzt. Der Spulenkörper 15 hat einen Innendurchmes­ ser, der dem Durchmesser des Durchgangs 12 entspricht. Von der Seite der Aufnahme 14 aus ist in das Rückschlußteil 10 und in den Spulenkörper 15 ein amagnetisches Führungsrohr 17 einge­ setzt, das sich in der Aufnahme 14 flanschartig nach außen er­ weitert und auf dem Boden dieser Aufnahme 14 aufliegt. Das Füh­ rungsrohr reicht etwa bis zum oberen Ende des Spulenkörpers 15.

Auf dem Spulenkörper 15 liegt ein im wesentlichen scheibenförmi­ ges Polstück 25 auf, das mit einem Bund 26, der sich in seinem Endbereich außen kegelstumpfartig verjüngt, in das Führungsrohr 17 hineinragt und mit einem äußeren Kragen 27 bis zum oberen Rand der topfförmigen Aufnahme 13 des Rückschlußteils 10 reicht. Zwischen dem Polstück 25 und einem Deckel 28 ist mit einem Wulst 24 an ihrem Außenrand eine geschlossene Gummimembran 29 einge­ klemmt, wobei der Raum zwischen der Gummimembran 29 und dem Pol­ stück 25 über eine axiale Bohrung 30 im Polstück 25 mit dem sich im Inneren des Führungsrohres 17 befindlichen Ankerraum 31 ver­ bunden ist. Innerhalb ihres Wulstes 24 ist die Gummimembran 29 völlig frei, also weder auf der einen Seite noch auf der anderen Seite von irgendeinem Teil beaufschlagt. Über sie wird keine Be­ wegung übertragen. Die Aufnahme 14 des Rückschlußteils 10 ist durch einen zweiten Deckel 32 verschlossen, der zugleich als Ge­ häuse für einen Ventilsitz 33 und einen Ventilschließkörper 34 dient. Zwischen dem Deckel 32 und dem auf dem Boden der Aufnahme 14 aufliegenden, flanschartigen Teil des Führungsrohrs 17 ist eine zweite Gummimembran 35 eingeklemmt.

Durch die beiden Gummimembranen 29 und 35 ist der mit Öl ge­ füllte Ankerraum 31 hermetisch nach außen abgeschlossen. Tempe­ raturbedingte Volumenänderungen des eingeschlossenen Öls werden durch Formänderung der beiden Gummimembranen ausgeglichen. Tem­ peraturbedingte und durch eine Formänderung der Gummimembran 29 bedingte Volumenänderungen des Mediums, das sich in der von dem Deckel 28 und der Gummimembran 29 gebildeten Kammer 23 befindet, werden dadurch ausgeglichen, daß das Medium durch eine zentrale, kleine Bohrung 22 des Deckels 28 zu- oder abströmt.

In dem Ankerraum 31 befindet sich der Magnetanker 40, der mit seiner zylindrischen Außenfläche 36 in dem Rohr 17 axial geführt ist. In eine zentrale axiale Bohrung 41, also in einen mit einem kreisrunden Querschnitt versehenen Durchgang des Magnetankers 40 ist ein Stößel 42 eingepreßt,der beide Stirnseiten 43 und 44 des Magnetankers 40 überragt. Auf Seiten der Stirnseite 44 taucht der Stößel 42 in eine zum Magnetanker 40 hin offene Ausnehmung 37 des Bundes 26 des Polstücks 25 ein. Er ist dort von einer als Rückstellfeder dienenden Schraubendruckfeder 45 umgeben, die zwischen dem Boden 38 der Ausnehmung 37 des Polstückes 25 und der Stirnseite 44 des Magnetankers 40 eingespannt ist, sich also im Ankerraum 31 befindet und den Stößel 42 und den Magnetanker 40 in Richtung auf die gezeigte Ruhelage zu belastet, die einem geschlossenen Ventil entspricht. Durch die Abstützung der Rück­ stellfeder 45 am Magnetanker 40, also sehr nahe an der Lager­ stelle der aus Magnetanker und Stößel bestehenden Baueinheit, hat den Vorteil, daß für von der Feder ausgeübte Querkräfte nur ein kurzer Hebelarm vorhanden ist, so daß Störkräfte auf den Ma­ gnetanker nur sehr klein sind. Man erkennt aus der Zeichnung, daß der axiale Abstand zwischen der Stirnseite 44 des Magnetan­ kers 40 und dem Polstück 25 größer ist als der axiale Abstand zwischen dem Stößel 42 und dem Boden 38 der Ausnehmung 37 des Polstücks 25. Bei einer Bewegung des Magnetankers 40 auf das Polstück 25 zu stößt also der Stößel gegen das Polstück und ver­ hindert, daß der Magnetanker 40 das Polstück berührt. Dadurch wird ein "Ankleben" des Magnetankers am Polstück verhindert.

An seinem die Stirnseite 43 des Magnetankers überragenden Ab­ schnitt ist der Stößel 42 mit einer Ringnut 46 versehen, in die die Gummimembran 35 mit einer Nabe 47 eingedrückt ist. Im Gegen­ satz zur Membran 29 ist also die Membran 35 nicht vollkommen ge­ schlossen, sondern besitzt einen zentralen Durchgang. Auf der dem Ankerraum 31 abgewandten Seite der Membran 35 beaufschlagt der Stößel 42 den separat hergestellten und als Kugel ausgebil­ deten Ventilschließkörper 34. Der Ventilsitz 33 ist mit einem Außengewinde versehen und verschieden weit in das Gehäuse 32 einschraubbar. Dadurch kann die Vorspannung der Schraubendruck­ feder 45 verändert werden.

Der Ventilsitz 33 umgibt die Kugel 34 mit einem zylindrischen Mantel 51, dessen Innendurchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel, der die Kugel 34 also eng führt. An einer Stelle ist der Mantel 51 mit einem Längsschlitz 52 ver­ sehen, so daß durch einen zentralen Durchgang 53 des Ventilsit­ zes 33 und durch den Längsschlitz 52 Öl zu einem Ausgang 54 des Gehäuses 32 strömen kann, wenn der Stößel 42 vom Magnetanker 40 mehr oder weniger weit zurückgezogen worden ist und im Durchgang 53 ein Druck ansteht. Anstelle eines Längsschlitzes kann der Mantel 51 auch eine oder mehrere radiale Bohrungen aufweisen.

Damit sich der Flüssigkeitsdruck zwischen der Ankerraumkammer zwischen dem Magnetanker 40 und der Gummimembran 29 und der An­ kerraumkammer zwischen dem Magnetanker 40 und der Gummimembran 35 ausgleichen kann, besitzt der Magnetanker 40 drei in Längs­ richtung verlaufende und zur zentralen Bohrung 41 hin offene Nu­ ten 50.

Claims (14)

1. Magnetventil, insbesondere von einem Proportionalmagne­ ten betätigbares Ventil, mit einem Magnetanker (40), der in ei­ nem durch eine erste Gummimembran (29) nach außen hin und durch eine zweite Gummimembran (35) abgedichteten und mit Öl gefüllten Ankerraum (31) linear bewegbar ist und einen Stößel (42) auf­ nimmt, der durch die zweite Gummimembran (35) dicht hindurch­ führt und jenseits von dieser mit einem Schließkörper (34) zu­ sammenwirkt, und mit einer Rückstellfeder (45), die den Magnet­ anker (40) und den Stößel (42) in Richtung auf eine Ruhelage zu belastet, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gummimembran (29) geschlossen ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gummimembran (29) beidseitig mechanisch unbeaufschlagt ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Gummimembran (29) an ihrem Rand (24) zwischen einem Polstück (25) und einem Deckel (28) eingespannt ist und daß der Deckel (28) eine Öffnung (22) nach außen besitzt.

4. Magnetventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Rückstellfeder (45) im Ankerraum (31) be­ findet.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (45) zwischen einem Polstück (25) und dem Ma­ gnetanker (40) eingespannt ist.

6. Magnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück (25) zentral eine zum Magnetanker (40) hin offene Ausnehmung (37) aufweist, auf deren Boden (38) sich die Rück­ stellfeder (45) abstützt.

7. Magnetventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anschlagen des Stößels (42) an ein Polstück (25) der Weg des Magnetankers (40) in die eine Richtung begrenzt ist.

8. Magnetventil nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stößel (42) innerhalb der als Schraubenfeder ausgebildeten Rückstellfeder (45) in die Ausnehmung (37) des Polstücks (25) hineinragt und der Boden (38) der Ausnehmung (37) als Anschlag für den Stößel (42) dient.

9. Magnetventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Schließkörper (34) beaufschlagbarer Ventilsitz (33) in Richtung der Achse des Stößels (42) verstell­ bar ist.

10. Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (33) verschieden weit in das Ventilgehäuse ein­ schraubbar ist.

11. Magnetventil nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkörper (34) ein vom Stößel (42) getrenntes Teil, insbesondere eine separate Kugel (34) ist.

12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (33) einen das getrennte Teil (34) führenden Mantel (51) aufweist, der das getrennte Teil (34) in bezüglich der Achse des Stößels (42) peripherer Richtung abschnittsweise eng umgibt.

13. Magnetventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (40) auf seiner radialen Au­ ßenfläche (36) axial verschiebbar gelagert ist.

14. Magnetventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (40) wenigstens einen von Stirnseite (43) zu Stirnseite (44) axial verlaufenden Kanal (50) und einen zentri­ schen Durchgang (41) zur Aufnahme des Stößels (42) aufweist und daß der Kanal von einer zu dem Stößel (42) hin offenen Nut (50) gebildet wird.