DE4228045A1

DE4228045A1 - Magnetventil, insbesondere Proportionalmagnetventil

Info

Publication number: DE4228045A1
Application number: DE19924228045
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Schleifstein; Claus Wenzel; Klaus Ullmann
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1994-03-03

Description

Die Erfindung geht aus von einem Magnetventil, insbesondere von einem Proportionalmagnetventil, bei dem in einem becherförmigen Magnetgehäuse die Wicklung, ein Anker und Rückschlußteile eines Elektromagneten untergebracht sind, bei dem das Magnetgehäuse auf seiner offenen Seite mit einem Deckel aus Kunststoff ver schlossen ist und das ein Ventilgehäuse zur Aufnahme eines vom Magnetanker steuerbaren Ventilkörpers aufweist.

Bekannt ist ein solches Magnetventil aus der DE-OS 23 36 927, wobei das Magnetgehäuse und das Ventilgehäuse einstückig aus Aluminium gefertigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu gestal ten, daß es kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Magnetventil ge löst, bei dem in Verbindung mit den Merkmalen aus dem Oberbe griff des Anspruches 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses An spruches das Magnetgehäuse aus Kunststoff gefertigt ist. Während die Herstellung des verhältnismäßig dünnwandigen Magnetgehäuses in einem an sich kostengünstigen Druckgußverfahren schwierig und mit einem hohen Werkzeugverschleiß verbunden ist, sofern als Werkstoff Aluminium verwendet wird, läßt sich Kunststoff ohne Probleme bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als Aluminium in einem Spritzgußverfahren zum Magnetgehäuse formen.

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

So wird vorzugsweise auch das Ventilgehäuse aus einem im Spritz guß oder Druckguß verarbeitbaren Werkstoff gefertigt. Dabei ist vor allem an Aluminium oder Kunststoff zu denken. Verwendet man für das Ventilgehäuse einen Kunststoff, so hat dieser gemäß An spruch 5 bevorzugt etwa denselben Wärmeausdehnungskoeffizient wie ein Gehäuse, in das das Ventilgehäuse einsteckbar ist. Ins besondere aus dem Einsatz in Kraftfahrzeugen ist es z. B. für die Getriebesteuerung bekannt, mehrere Magnetventile mit ihren Ven tilgehäusen in Bohrungen eines Verteilergehäuses einzusetzen, das meist aus Aluminium gefertigt ist. Es ist dann also günstig, für das Ventilgehäuse einen Kunststoff zu verwenden, dessen Wär meausdehnungskoeffizient wenigstens annäherungsweise mit demje nigen von Aluminium übereinstimmt. Durch Zugabe von Fasern oder mineralischen Füllstoffen läßt sich dieser Wärmeausdehnungskoef fizient auch beim selben Kunststofftyp in gewissen Grenzen ver ändern und an den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäuses, in das das Ventilgehäuse eingesteckt werden soll, anpassen.

Da bei einem erfindungsgemäßen Magnetventil sowohl das Magnetge häuse als auch der Deckel aus Kunststoff bestehen, erhält man eine besonders sichere und einwandfrei dichte und trotzdem auf einfache Weise herstellbare Verbindung zwischen dem Magnetge häuse und dem Deckel, wenn man diese beiden Teile gemäß Anspruch 7 durch Ultraschall miteinander verschweißt.

In der bevorzugten Ausführung gemäß Anspruch 8 ist der Ventil körper aus demselben Werkstoff wie das Ventilgehäuse gefertigt. Für eine kostengünstige Herstellung des Magnetventils ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper gemäß Anspruch 9 aus einem im Spritzguß oder Druckguß verarbeitbaren Werkstoff gefertigt ist und sich als einstückiges Bauteil vom Ventilgehäuse bis zum Mag netanker erstreckt. Dabei kann man sich vorstellen, daß ein sol cher Ventilkörper auch dann hinsichtlich der Kosten Vorteile bietet, wenn das Magnetgehäuse nicht aus Kunststoff gefertigt ist oder wenn bei einer völlig anderen Konstruktion z. B. Teile des magnetischen Rückschlußkreises das Magnetgehäuse bilden.

In einem Druckguß oder Spritzgußverfahren läßt sich ein Ventil körper, auch wenn er ein Schieberkolben ist, auf sehr kostengün stige und materialsparende Weise herstellen. Insbesondere kann man am Ventilkörper einen Ringbund erzeugen, dessen Durchmesser den sonstigen Durchmesser des Schieberkolbens übersteigt, ohne daß der Schieberkolben abgedreht werden müßte. Der Ringbund ist dafür da, um eine Rückstellfeder für den Ventilkolben, gegen de ren Kraft der Magnet arbeiten muß, abzustützen. Diese Rückstell feder stützt sich außerdem noch an einer Stufe des Ventilgehäu ses ab. Eine solche Anordnung der Rückstellfeder erscheint gün stiger als eine vor der Stirnseite des Ventilkörpers, da in be sonderen Anwendungen durch die Bohrung, in der sich der Ventil körper befindet und axial vor dem Ventilkörper Hydraulikflüssig keit zu- oder abgeführt wird und eine dort angeordnete Rück stellfeder den Fluß stören könnte.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Magnetventils sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem das Magnetgehäuse aus einem Kunststoff in einem Spritzgußverfahren und das Ventilgehäuse aus Aluminium in einem Druckgußverfahren hergestellt sind und

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem das Ventilge häuse und das Magnetgehäuse einstückig aus Kunststoff bestehen.

Zu dem Magneten 10 der beiden gezeigten Magnetventile gehört eine auf einen Kunststoffkörper 11 aufgewickelte Wicklung 12, die in einen ersten, topfförmigen Polschuh 13 eingesetzt ist. Dieser umgreift die Wicklung 12 außen auf ihrer gesamten Länge und ragt mit einem zentralen Dom 14 in das Innere des die Wick lung tragenden Kunststoffkörpers 11 hinein. An seinem Ende ist der Dom 14 innen bis zu einer bestimmten Tiefe ausgespart, so daß ein ringförmiger Endabschnitt 15 entstanden ist, der sich außen kegelig verjüngt. Diese Form des einen Polschuhs ist cha rakteristisch für Proportionalmagnete.

Der andere Polschuh besteht aus einer Platte 16, die an ihrem Außenrand auf dem Polschuh 13 aufliegt und einen zentralen Durchbruch aufweist, in den ein Rohr 17 eingepreßt ist, das in den Kunststoffkörper 11 hineinragt und im Abstand vor dem Ende 15 des Polschuhs 13 endet.

In dem Rohr 17 ist ein zylindrischer Magnetanker 18 längsbeweg lich geführt, der auch in den Freiraum innerhalb des ringförmi gen Endabschnitts 15 des Polschuhs 13 eintauchen kann.

Der Polschuh 13, der aus der Platte 16 und dem Rohr 17 beste hende Polschuh, der Kunststoffkörper 11 mit der Wicklung 12 und der Magnetanker befinden sich in einem becherförmigen Magnetge häuse 25, das an seiner offenen Seite durch einen eingesetzten Deckel 26 aus Kunststoff verschlossen ist, der innen am Magnet gehäuse 25 anliegt und der durch Ultraschallschweißen fest und dicht mit dem Magnetgehäuse 25 verbunden ist. Der Deckel 26 hält die Platte 16 nieder und dient auch als Endanschlag für den Ma gnetanker 18. Als Anschlag dient insbesondere eine zentrale, zy lindrische Erhöhung 27, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Magnetgehäuses 25 ist und die nach in nen von einem plattenförmigen Abschnitt 28 des Deckels 26 hoch ragt. Die beiden Enden der Wicklung 12 sind in Schlitzen 29 bzw. 30 axial durch die Platte 16 und einen auf dieser aufliegenden Flansch 31 des Deckels 26 hindurchgeführt und an zwei nicht nä her dargestellten, am Deckel 26 sitzenden Halteblechen befe stigt. An jedem Halteblech ist außerdem ein isolierter Draht an geschweißt. Die beiden Drähte sind in einem Kabel zusammengefaßt und verlassen das Magnetventil durch eine Bohrung 32 im Ab schnitt 28 des Deckels 26, wobei der eine Draht über 180 Grad um die Erhöhung 27 herum zur Bohrung 32 führt. Das Magnetgehäuse 25 und die Platte 28 sind bevorzugt aus demselben Kunststoff gefer tigt.

Das Ventilgehäuse 40 besitzt bei beiden Ausführungen eine in Achsrichtung des Magneten verlaufenden durchgehende Stufenboh rung 41 mit einem dem Polschuh 13 nahen Abschnitt 42 größeren Durchmessers und einem weiteren Abschnitt 43 kleineren Durchmes sers. Im Abstand voneinander münden in die Bohrung 41 zwei Rei hen von Radialbohrungen 44 bzw. 45. In der Bohrung 41 ist ein Schieberkolben 46 verschiebbar, der zwei voneinander beabstan dete Ringbunde 47 und dazwischen eine Ringnut 48 aufweist. Mit Hilfe des Schieberkolbens 46 sind entweder die Radialbohrungen 44 und 45 oder die Radialbohrung 44 und der vor dem Kolben be findliche Abschnitt der Bohrung 41 mit einem mehr oder weniger großen Öffnungsquerschnitt miteinander verbindbar.

Im Bereich des Abschnitts 42 der Bohrung 41 und durch eine Ring nut 49 vom einen Ringbund 47 getrennt, besitzt der Kolben 46 einen weiteren Ringbund 50, dessen Durchmesser größer als derje nige der Ringbunde 47, jedoch kleiner als derjenige des Ab schnitts 42 der Bohrung 41 ist. Zwischen dem Ringbund 50 und der Stufe 51 zwischen den beiden Bohrungsabschnitten 42 und 43 ist, den Kolben 46 umgebend, eine Schraubendruckfeder 52 eingespannt, die als Rückstellfeder für den Kolben 46 dient und gegen die der Magnet arbeiten muß. Diese besondere Anordnung der Rückstellfe der 52 ist gewählt, damit sie nicht den Fluß des Hydraulikmit tels in der Bohrung 41 vor dem Kolben 46 und am Öffnungsquer schnitt zu den Bohrungen 44 beeinträchtigt.

Hinter dem Ringbund 50 setzt sich der Kolben 46 in einem Stößel 53 fort, der sich durch eine zentrale Bohrung 54 im Polschuh 13 hindurch bis zum Magnetanker 18 erstreckt. Der Kolben 46 reicht also einstückig bis zum Magnetanker 18.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist das becherförmige Magnetge häuse 25 aus Kunststoff spritzgegossen. Das Ventilgehäuse 40 be steht aus Aluminium und ist entweder spanend aus einem Alumini umblock oder in einem Druckgußverfahren hergestellt. Das Magnet gehäuse 25 besitzt in seinem Boden 55 einen zentralen Durchgang, in den das Ventilgehäuse 40 mit einem Flansch 56, dessen Außen durchmesser dem Innendurchmesser des Magnetgehäuses 25 ent spricht, eingehängt ist. Der zentrale Durchbruch im Magnetge häuse 25 dient natürlich auch zum Durchgang des Kolbens 46. Der Polschuh 13 sitzt auf dem Flansch 56 des Ventilgehäuses 40 auf.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind das Magnetgehäuse 25 und das Ventilgehäuse 40 einstückig aus einem Kunststoff spritzge gossen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient wenigstens annähernd demjenigen von Aluminium entspricht. Als Kunststoff ist ein Po lyphenylensulfid verwendet, dem Glasfasern oder mineralische Füllstoffe beigegeben sind. Der zentrale Durchgang im Boden 55 des Magnetgehäuses 25 dient nur zum Durchtritt des Kolbens 46 und zu dessen Druckausgleich. Bei beiden Ausführungen ist für den Schieberkolben 46 derselbe Werkstoff wie für das Ventilge häuse 40 verwendet. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist dies Aluminium und bei der Ausführung nach Fig. 2 der schon erwähnte Kunststoff.

Claims

1. Magnetventil, insbesondere Proportionalmagnetventil, mit einem becherförmigen Magnetgehäuse (25) für einen Elektromagne ten mit einer Wicklung (12), einem Magnetanker (18) und Rück schlußteilen (13, 16, 17) aus Eisen, mit einem Deckel (26) aus Kunststoff, mit dem das Magnetgehäuse (25) auf seiner offenen Seite verschlossen ist, und mit einem Ventilgehäuse (40) zur Aufnahme eines vom Magnetanker (18) steuerbaren Ventilkörpers (46), dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäuse (25) aus Kunststoff gefertigt ist.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (40) aus einem im Spritzguß oder Druckguß verarbeitbaren Werkstoff gefertigt ist.

3. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventilgehäuse (40) aus einem Nichteisenmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefer tigt ist.

4. Magnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (40) mit dem Magnetgehäuse (25) einstückig aus Kunststoff gefertigt ist.

5. Magnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff etwa denselben Wärmeausdehnungskoeffizient wie ein Gehäuse, in das das Ventilgehäuse (40) einsteckbar ist, hat.

6. Magnetventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kunststoff ein insbesondere glasfaserverstärk tes oder mineralgefülltes Polyphenylensulfid ist.

7. Magnetventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (26) mit dem Magnetgehäuse (25) insbesondere durch Ultraschall verschweißt ist.

8. Magnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (46) aus demselben Werk stoff wie das Ventilgehäuse (40) gefertigt ist.

9. Magnetventil, insbesondere nach einem vorhergehenden An spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (40) aus einem im Spritzguß oder Druckguß verarbeitbaren Werkstoff gefer tigt ist und sich als einstückiges Bauteil vom Ventilgehäuse (40) bis zum Magnetanker (18) erstreckt.

10. Magnetventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (46) aus einem Nichteisenmetall, insbeson dere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Kunst stoff gefertigt ist.

11. Magnetventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (40) eine durchgehende Stufenbohrung (41) mit einer dem Magneten zugewandten Stufe (51) aufweist und daß eine als Rückstellfeder dienende Schraubenfeder (52), den Ventilkörper (46) umgebend, zwischen der Stufe (51) und einer Schulter (50) des Ventilkörpers (46) eingespannt ist.

12. Magnetventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper ein Schieberkolben (46) ist, der vor der Stufe (51) einen Ringbund (50) aufweist, dessen Durchmesser den sonstigen Durchmesser des Schieberkolbens (46) übersteigt und an dem sich die Rückstellfeder (52) abstützt.