EP2269198A1 - Elektromagnetventil - Google Patents

Elektromagnetventil

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EP2269198A1
EP2269198A1 EP09735881A EP09735881A EP2269198A1 EP 2269198 A1 EP2269198 A1 EP 2269198A1 EP 09735881 A EP09735881 A EP 09735881A EP 09735881 A EP09735881 A EP 09735881A EP 2269198 A1 EP2269198 A1 EP 2269198A1
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EP
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core
armature
coil
coil carrier
valve according
Prior art date
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EP09735881A
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English (en)
French (fr)
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Janusz Zurke
Rolf Dohrmann
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding

Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve with an electromagnetic circuit, which consists of a wound on a bobbin coil, an armature, an adjustable core, a return plate and a yoke, wherein the movable armature is mounted via means in the bobbin and at least indirectly to a valve closure member acts.
  • an electromagnetic circuit which consists of a wound on a bobbin coil, an armature, an adjustable core, a return plate and a yoke, wherein the movable armature is mounted via means in the bobbin and at least indirectly to a valve closure member acts.
  • solenoid valves are used in both pneumatic and hydraulic circuits in vehicles, such as e.g. in brake systems, operating systems or injection systems.
  • they can be used to control the pressure in pneumatic actuators or, for example, as recirculation valves of turbochargers.
  • these solenoid valves are designed either from on / off valves or as control valves.
  • Such a solenoid valve is disclosed, for example, in DE 41 10 003 C1 and in DE 42 05 565 C2.
  • the electropneumatic pressure transducer described has a screwed into a threaded bushing core, in which case the threaded bushing can also be made in one piece with the return plate.
  • the threaded bushing can also be made in one piece with the return plate.
  • additional fine tuning can take place in that a further core is provided in the core, which can extend into a recess of the anchor.
  • the armature is mounted in one or more bearings, which in turn are arranged in a steel bushing, wherein the steel bushing is provided in the coil carrier.
  • a solenoid valve wherein the coil carrier consists of a dimensionally stable and temperature-stable material, wherein the core is arranged via a direct positive connection in the coil carrier.
  • the coil carrier can have an internal thread, in which the core is arranged adjustable by means of an external thread. In this case, however, the core should still be held by an additional security device. It is also possible that the core has a self-tapping external thread, with which the core is adjustable to arrange in the coil carrier.
  • a plain bearing bush may be provided in the coil carrier.
  • Grivory HT2V-3H LF or Grivory XE3881 has proved particularly suitable as a material which is stable in terms of shape and temperature.
  • the electromagnetic circuit 2 is closed by a return plate 7 at a first axial end of the bobbin 3 and by a yoke 8.
  • the coil carrier is made in the present case of the material Grivory HT2V-3H LF.
  • the yoke 8 surrounds the coil carrier 3 with the coil 4 wound thereon.
  • the armature 6 has a sliding layer 9, so that it is displaceably mounted in the coil carrier 3.
  • the core 5 is made in two parts and consists of an inner core piece 10 and a radially surrounding the inner core 10 and coaxially thereto outer core piece 11, which has a self-tapping thread 12.
  • the outer core piece 11 also has an internal thread, which cooperates with an external thread of the inner core piece 10, wherein the inner core piece 10 extends into a corresponding circular recess 14 of the armature 6.
  • the outer core piece 11 has at the end located to the armature 6 a circular recess 13, whose diameter is slightly larger than the outer diameter of the armature 6, so that it can dip slightly into the recess 13 during actuation of the electromagnet. These recesses serve to bundle the electromagnetic field lines.
  • the core 5 is fixedly connected to the coil carrier 3 via the self-tapping thread 12 of the outer core piece 11 and is located on the return plate 7 at.
  • This return plate 7 in turn has a connection to the yoke 8. Accordingly, the electromagnetic field lines, which arise by energizing the coil 4, pass through the armature 6 and the core 5 along the return plate 7 and the yoke 8.
  • the bipartite of the core 5 is used for fine adjustment of the air gap between the armature 6 and the core 5 and thus for adjusting the magnetic characteristic, whereby the force acting on the armature 5 can be adjusted.
  • the coarse adjustment is made by the self-tapping thread of the outer core 11th
  • An alternative embodiment is that an external thread of the outer core piece 11 cooperates with an internal thread provided in the coil carrier 3 and is held in the set state by a safety element.
  • This safety device may be a knocked-in pin, a soldering or welding point or the like.
  • other storage options for the anchor such as a coil bearing bush arranged in the coil carrier can be provided.

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Abstract

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger (3) gewickelten Spule (4), einem Anker (6), einem einstellbaren Kern (5), einem Rückschlussblech (7) und einem Joch (8) besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, wobei der Spulenträger (3) aus einem form- und temperaturstabilen Werkstoff besteht, wobei der Kern (5) über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Elektromagnetventil
Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern, einem Rückschlussblech und einem Joch besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt. Für Elektromagnetventile sind viele unterschiedliche Anwendungsbereich in Verbrennungskraftmaschinen bekannt. So werden Elektromagnetventile sowohl in pneumatischen als auch in hydraulischenischen Kreisen in Fahrzeugen eingesetzt, wie z.B. in Bremsanlagen, Betriebssystemen oder auch Einspritzanlagen. Des Weiteren können sie zur Regelung des Druckes bei pneumatischen Stellern verwendet werden oder beispielsweise als Schubumlaufventile von Turboladern. Je nach Einsatzbereich sind diese Elektromagnetventile entweder aus Auf-/Zu-Ventile oder aber als Regelventile ausgeführt. Insbesondere bei einem Einsatz als Regel- oder Steuerventil ist es wichtig, einen koaxialen Versatz des Ankers im Magnetkreis zu verhindern, da hierdurch Radialkräfte erzeugt werden, die die gewünschten axialen Kräfte negativ beeinflussen.
Ein derartiges Elektromagnetventil wird beispielsweise in der DE 41 10 003 C1 und in der DE 42 05 565 C2 offenbart. Der beschriebene elektropneumatische Druckwandler weist einen in eine Gewindebuchse eingeschraubten Kern auf, wobei dabei die Gewindebuchse auch einteilig mit dem Rückschlussblech ausgeführt werden kann. Mit der Möglichkeit der definierten Einstellung des Eisenkerns ist es möglich, alle Auswirkungen mechanischer und elektromagnetischer Toleranzen auszuschalten. Dabei kann eine zusätzliche Feinabstimmung dadurch erfolgen, dass in dem Kern ein weiterer Kern vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung des Ankers hineinreichen kann. Der Anker ist in einem oder mehreren Lagern gelagert, die wiederum in einer Stahlbuchse angeordnet sind, wobei die Stahlbuchse im Spulenträger vorgesehen ist. Dabei führen Fluchtungsfehler zwischen den den Anker führenden bzw. den Kern fixierenden Bauteilen zu einem nicht zu vernachlässigendem Koaxialfehler des Ankers zum Kern. Zusätzlich bewirken Verformungen des Spulenträgers durch das Wickeln der Spule den Zusammenbau des elektromagnetischen Kreises oder das Spritzen des Gehäuses eine weitere Verstärkung des Koaxialfehlers.
Aus der DE 101 46 497 A1 ist eine weitere Ausführung eines elektromagnetischen Steuerventils bekannt. Hierbei wird ein hohlzylindrischer Anker direkt in einem entsprechend ausgeführten Spulenträger gelagert, der somit als Gleitlager für den Anker dient und aus einem spritzgegossenen Kunststoff besteht. Der Kern ist dabei mittels eines Anschlussnippels im Gehäuse befestigt und reicht in den Bereich des Spulenträgers, um gleichzeitig als weiterer Ventilsitz für ein mit dem Anker verbundenen Ventilverschlussglied zu dienen. Auch bei einer derartigen Anordnung lassen sich Koax-Fehler nicht vermeiden, da der Spulenträger nach dem Spritzen gewickelt wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung eines Koaxialfehlers wird in der DE 20 2007 002 100 U1 beschrieben. Diese elektromagnetische Stellvorrichtung sieht eine Zentrierhülse vor, die sowohl die Lager-Führungselemente des Ankersystems aufnimmt als auch den Eisenkern.
Alle vorgestellten Lösungsansätze zur Vermeidung des Koaxialfehlers, insbesondere bei einem Elektromagnetventil mit einem einstellbaren Kern, sind durch den hohen Bauteile- oder Fertigungsaufwand kostenintensiv.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Elektromagnetventil bereit zu stellen, mit dem die auftretenden Koaxialfehler mit möglichst geringen Bauteilen und einem geringen Fertigungsaufwand minimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Elektromagnetventil gelöst, bei dem der Spulenträger aus einem form- und temperaturstabilem Werkstoff besteht, wobei der Kern über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass ein besonders günstig herzustellendes Elektromagnetventil keinen koaxialen Versatz zwischen Kern und Anker aufweist. Dabei kann der Spulenträger ein Innengewinde aufweisen, in dem der Kern mittels eines Aussengewindes einstellbar angeordnet ist. In diesem Fall sollte der Kern jedoch noch durch ein zusätzliches Sicherungsorgan gehalten sein. Auch ist es möglich, dass der Kern ein selbstfurchendes Außengewinde aufweist, mit dem der Kern einstellbar im Spulenträger anzuordnen ist. Zur Lagerung des Ankers kann eine Gleitlagerbuchse im Spulenträger vorgesehen sein. Auch ist es möglich, zwischen dem Anker und der Innenseite des Spulenträgers eine Gleitschicht vorzusehen. Als besonders geeignet als form- und temperaturstabiler Werkstoff hat sich beispielsweise Grivory HT2V-3H LF oder Grivory XE3881 erwiesen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Der in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Kreis 2 eines Elektromagnetventils 1 , welches hier als elektropneumatischer Wandler ausgeführt ist, besteht aus einem Spulenträger 3, auf den eine Spule 4 gewickelt ist sowie einem im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten Kern 5, welcher in magnetischer Verbindung zu einem ebenfalls im Innern des Spulenträgers 3 angeordneten beweglichen Anker 6 steht. Der elektromagnetische Kreis 2 wird durch ein Rückschlussblech 7 an einem ersten axialen Ende des Spulenträgers 3 sowie durch ein Joch 8 geschlossen. Der Spulenträger ist im vorliegenden Fall aus dem Werkstoff Grivory HT2V-3H LF gefertigt.
Das Joch 8 umgibt den Spulenträger 3 mit der darauf gewickelten Spule 4. Der Anker 6 weist im vorliegenden Beispiel eine Gleitschicht 9 auf, so dass dieser verschiebbar angeordnet in dem Spulenträger 3 gelagert ist.
Der Kern 5 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem inneren Kernstück 10 sowie einem das innere Kernstück 10 radial umgebenden und koaxial dazu liegenden äußeren Kernstück 11 , welches ein selbstfurchendes Gewinde 12 besitzt. Das äußere Kernstück 11 weist außerdem ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde des inneren Kernstücks 10 zusammenwirkt, wobei das innere Kernstück 10 in eine entsprechende kreisförmige Ausnehmung 14 des Ankers 6 reicht. Auch das äußere Kernstück 11 weist am zum Anker 6 gelegenen Ende eine kreisförmige Ausnehmung 13 auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 6, so dass dieser beim Betätigen des Elektromagneten geringfügig in die Ausnehmung 13 eintauchen kann. Diese Ausnehmungen dienen der Bündelung der elektromagnetischen Feldlinien.
Der Kern 5 ist fest mit dem Spulenträger 3 über das selbstfurchende Gewinde 12 des äußeren Kernstücks 11 verbunden und liegt am Rückschlussblech 7 an. Dieses Rückschlussblech 7 wiederum weist eine Verbindung zum Joch 8 auf. Entsprechend verlaufen die elektromagnetischen Feldlinien, welche durch Bestromen der Spule 4 entstehen, durch den Anker 6 und den Kern 5 entlang des Rückschlussbleches 7 und des Jochs 8.
Im nicht bestromten Zustand besteht zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 ein Spalt 15, in dem bei Bestromen der Spule 4 ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches eine Axialbewegung des Ankers 6 zur Folge hat. Entsprechend wird das zum Kern 5 entgegengesetzte axiale Ende des Ankers 6 mit einer Ventilfläche 16 bei Bestromen der Spule 4 von einem Ventilsitz 17 abgehoben. Die weiteren Funktionen des elektropneumatischen Wandlers sind für die vorliegende Erfindung unerheblich. Entsprechend sei auf den zitierten Stand der Technik verwiesen. Wesentlich ist hier die Möglichkeit, durch Bewegung des Ankers 6 ein mit diesem gekoppeltes Verschlussglied zu bewegen, wodurch eine fluidische Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Einlasskanal und Auslasskanal hergestellt werden kann.
Die Zweiteiligkeit des Kerns 5 dient zur Feinjustierung des Luftspaltes zwischen dem Anker 6 und dem Kern 5 und somit zur Verstellung der magnetischen Kenngröße, wodurch sich die Kraftwirkung auf den Anker 5 einstellen lässt. Die Grob-Einstellung erfolgt durch das selbstfurchende Gewinde des äußeren Kernstücks 11. Ein alternative Ausführungsform besteht darin, dass ein Aussengewinde des äußeren Kernstücks 11 mit einem Im Spulenträger 3 vorgesehenen Innengewinde zusammenwirkt und durch ein Sicherheitsorgan im eingestellten Zustand gehalten wird. Dieses Sicherheitsorgan kann ein eingeschlagener Stift, eine Löt- oder Schweißstelle oder ähnliches sein. Auch können weitere Lagerungsmöglichkeiten für den Anker, wie zum Beispiel eine Im Spulenträger angeordnete Gleitlagerbuchse vorgesehen sein.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1. Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem einstellbaren Kern, einem Rückschlussblech und einem Joch besteht, wobei der bewegliche Anker über Mittel in dem Spulenträger gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlußglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (3) aus einem form- und temperaturstabilen Werkstoff besteht, wobei der Kern (5) über eine direkte formschlüssige Verbindung in dem Spulenträger angeordnet ist.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Spulenträger (3) ein Innengewinde aufweist, in dem der Kern (5) mittels eines Außengewindes einstellbar angeordnet ist.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (5) durch ein Sicherungsorgan gehalten ist.
4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (5) ein selbstfurchendes Außengewinde (12) aufweist, mit dem der Kern (5) einstellbar im Spulenträger (3) anzuordnen ist.
5. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des Ankers (6) eine Gleitlagerbuchse im Spulenträger (3) vorgesehen ist.
6. Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des Ankers (6) zwischen dem Anker (6) und der Innenseite des Spulenträgers (3) eine Gleitschicht (9) vorgesehen ist. Elektromagnetventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der form- und temperaturstabile Werkstoff beispielsweise Grivory HT2V-3H LF oder Grivory XE3881 ist.
EP09735881A 2008-04-21 2009-02-16 Elektromagnetventil Withdrawn EP2269198A1 (de)

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