JP6654366B2 - 電磁弁 - Google Patents

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Description

本発明は、ヨークと、アンカーロッドと、アンカーとを備える電磁石に関する。本発明はさらに、このような電磁石を備える電磁弁、このような電磁石の製造方法、および例えば前記のような方法において適用可能な組み立て装置に関する。
業界標準の電磁石は、典型的には、アンカーがヨークの外側でアンカーロッドと接続され、次にこのアンカーロッドがアンカーと共に、ヨーク内に形成されたアンカー室の側からアンカー孔部を通して挿入されるようにして製造される。アンカー室とは反対の側に、さらなるエレメント、例えばディスク、バネ等を備え、その直径がアンカー孔部の直径よりも大きいアンカーロッドを機械的に安定して接続すべきであり、そのために従来技術では、例えば溶接(例えばレーザ溶接)が使用される。
この溶接は比較的面倒であり、複雑である。なぜなら、細工の施された構成部材を取り付け状態に保持しなければならず、そのためには高いコストをかけなければならないからである。アンカーロッドを、アンカー室の外側に配置されたエレメントとあらかじめ組み立て、外側からアンカー孔部に装着し、その後、装着されたアンカーロッドをアンカーと接続するという反対の措置は不可能である。なぜなら、アンカー室内の組み立てスペースを溶接のために使用できないからである。
ここでは、アンカー孔部ないしアンカー孔部に配置されたベアリングを通してアンカーロッドを案内するが、もちろんこの案内が熱的な結合によって損なわれてはならないことに注意すべきである。プロセス管理はこの周辺条件を制御するが、とりわけ溶接が、互いに接続すべき材料の選択を制限することは欠点である。
したがって本発明の課題は、この従来技術を改善することである。
この課題は本発明によれば、請求項1に記載の電磁石、請求項4に記載の電磁弁、請求項8に記載の方法、および請求項12に記載の組み立て装置によって解決される。有利な実施形態は、例えばそれぞれの従属請求項に記載されている。
本発明は、電磁石に関するものであり、この電磁石は、
・第1の端部においてアンカー室に合流する貫通したアンカー孔部を備えるヨークと、
・第1の長手端部および第2の長手端部を有し、この第2の長手端部に向いた側であってアンカー室とは反対の側の領域に1つのディスクを支持するアンカーロッドと、
・アンカーと、を有し、
・アンカーロッドは、アンカー孔部を通って延在し、その第1の長手端部がアンカー室に突き出ており、
・アンカーは、アンカーロッドの第1の長手端部においてアンカーロッドにポジティブ結合、詳細にはかしめによって接続されている。
驚くべきことに、後処理無しでアンカーとアンカーロッドの構成群をアンカー孔部に、ないしアンカー孔部内に確実に案内できるようにかしめを実施できることが判明した。ここでかしめ工程は、アンカーロッドの変形が生じないように適切なやり方で実施される。
有利には、アンカーロッドを細工の施されたエレメント、例えばディスク等とあらかじめ組み立てることができ、このようにしてあらかじめ完成された構成群は、電磁石での組み立ての際に取り扱いを格段に容易にする。このことは、比較的高いプロセス確実性ないし組み立て確実性を随伴する。
ここではもはや溶接が行われないので、細工の施されたエレメントへの熱的ストレスも回避され、このことは構造を格段に容易にする。
本発明による提案は、非常に多様にも構成することができる。なぜなら、従来技術では必然的に設けなければならなかった、溶接すべきエレメントの材料均質性の周辺条件をもはや顧慮する必要がないからである。
したがって本発明による提案は、驚くべきことに、比較的高い組み立て確実性、すなわち低い製造コストと、さらに大きな構造的多様性とが結びついている。
本発明による電磁石は、とりわけ好ましくは、以下に記述する本発明の方法によって製造することができる。とりわけ方法の実施と関連するさらなる利点についても、同様に以下で言及する。
好ましくは、ポジティブ結合が、アンカーおよび/またはアンカーロッド内に配置された少なくとも1つの切欠部によって形成され、この切欠部は、アンカーロッドないしアンカーのかしめ隆起部を収容する。これにより安定した遊びの無い接続が可能になる。
好ましくは、アンカーロッドまたはアンカーが、溝、とりわけ周囲溝を切欠部として有し、この溝は、アンカーまたはアンカーロッドに、とりわけかしめる際に形成されるかしめ隆起部と係合する。これにより、アンカーとアンカーロッドとの間の接続をさらに改善することができる。
好ましくは、電磁石が、ヨークに隣接する磁気コアを有し、このヨークはアンカー室を少なくとも部分的に取り囲む。これにより、巻線によるアンカーの操作のための磁束線を有利に案内することができる。
さらに好ましくは、電磁石が、アンカー室を少なくとも部分的に取り囲む巻線を有する。これによりアンカーは、公知のように電気的に操作することができる。
好ましい実施形態によれば、ヨークには、アンカー孔部の第1の端部に対向する第2の端部において凹部が形成されており、この凹部にディスクを埋設することができる。これにより、ディスクの有利な埋め込みが可能になり、さらに液圧的減衰を、ディスクに通常備わっている媒体、例えば制御すべき油圧オイルによって行うことができる。
好ましくは、凹部が内径を有し、ディスクは外径を有する。この内径と外径の比は、さらに好ましくは、ディスクの運動の際に液圧的減衰が生じるように構成されている。このことは電磁石の稼働に対して有利であることが判明した。
好ましくは、直径比が416.7/17.0である。したがって、特に好ましくは、外径が416.7mmの寸法を有し、内径が同様に好ましくは17mmの寸法を有する。これらの値の周辺のそれぞれの値領域も好ましいことが理解される。例えば、外径は好ましくは400mmから430mmの間であってよく、内径は好ましくは15mmから19mmの間であってよい。
ディスクの沈込み深さは、好ましくは、ストローク端部の前方で0.5mmから0.9mmの間であり、とりわけ好ましくは0.7mmである。沈込み深さは、所望の減衰、温度および使用される媒体などのパラメータに依存して選択することができ、これにより電磁石の特性を最適化できることが理解される。
本発明はさらに、本発明の電磁石を有する電磁弁にも関する。ここで、好ましくはディスクとアンカーロッドの第2の長手端部との間に、バネ密閉エレメントがアンカーロッド上に取り付けられている。このバネ密閉エレメントはアンカーロッドによって共に動かされ、ヨーク内に形成された電磁弁の出口開口部を閉鎖および解放することができる。このようなバネ密閉エレメントは、有利には開口部の閉鎖に用いることができる。
本発明の電磁弁により、本発明の電磁石に関連して上述した利点を電磁弁のために利用することができる。電磁石に関しては、説明した全ての実施形態および変形例を用いることができる。説明した利点が相応に当てはまる。
特に好ましくは、このバネ密閉エレメントが、蛇行バネとして構成されており、この蛇行バネは、その半径方向外側領域に、出口開口部と相互作用するシール部分を有する。ここで蛇行バネは、有利には出口開口部を閉鎖するために規定の圧力を及ぼすことができる。
さらに好ましくは、電磁弁の閉鎖位置においてシール部分が出口開口部を閉鎖し、バネ密閉エレメントが、とりわけアンカー室の方向に荷重を加えられる。これにより、規定の予荷重により出口開口部の閉鎖が可能になる。
本発明はさらに電磁石の製造方法にも関し、この電磁石は、第1の端部においてアンカー室に合流する貫通したアンカー孔部を備えるヨークを有し、この電磁石はさらに、第1の長手端部および第2の長手端部を備えるアンカーロッドを有し、このアンカーロッドは、第2の長手端部に向いた領域にディスクを支持する。ここでアンカーロッドの第1の長手端部が、第1の端部に対向する第2の端部においてアンカー孔部の中へ、アンカーロッドの第1の長手端部がアンカー室に入るまで挿入され、次にアンカーがアンカーロッドの第1の長手端部に取り付けられ、アンカーとかしめられる。
この方法により、とりわけ、上記実施形態の少なくとも1つによる本発明の電磁石の有利な製造が可能である。上にすでに述べた利点が相応に当てはまる。
本発明の方法によりさらに、アンカーロッドと蛇行バネ、詳細には密閉エレメントとから成るロッド構成群をあらかじめ組み立て、例えばロッド/蛇行バネの軸方向の振れの偏心度を検査することができる。アンカーは、クリアランス無しでロッドに接続することができる。標準的かしめ工程を使用することができ、その際に従来技術による方法ではしばしば必要な紛失防止の固定器具を省略することができる。強固なかしめによって、接続を不当に操作することはできず、意図しない調整または調節も不可能である。
好ましい実施形態によれば、アンカーロッドは、かしめの前に組み立て装置上に装着されるため、アンカーロッドの第2の長手端部が組み立て装置上に載置され、アンカー孔部からの脱落に対して保護される。このような組み立て装置を使用することにより、プロセスの実施が有利になる。なぜなら、例えば作用する力を吸収することができるからである。
特に好ましくは、かしめ中にアンカーロッドが吸収しなければならない最大のすべき力が、組み立て装置のバネによって制限される。このことは、アンカーロッドの損傷を回避する。
さらに好ましくは、かしめが液圧式プレス機により操作されるかしめピストンを使用して実施される。これは実証済みのプロセスに相当する。
特に有利には、本方法が本発明による電磁石の製造に適用される。ここでは上に説明した電磁石の全ての実施形態および変形例を用いることができる。説明した利点が相応に当てはまる。
この関連で、電磁石に関して説明した全ての特徴および特性、しかしまた手順についても、本発明の方法の文言に関して同じように転用することができ、本発明の課題を達成するように使用することができ、共に開示されていることを述べておく。反対も同様のことが当てはまる。すなわち、方法に関連してだけ述べた構造的な、すなわち装置に応じた特徴も、装置請求の範囲の枠内で考慮することができ、請求することができ、同様に開示範囲に含まれる。
本発明はさらに、本発明の方法で使用するための組み立て装置にも関し、この組み立て装置は圧縮バネを有し、この圧縮バネは、アンカーロッドを押圧し、かしめ中にアンカーロッドに及ぼされる力を制限する。これにより、アンカーロッドを、本発明の方法の実施中に有利な形で保持することができ、損傷に対して保護することができる。
好ましくは、組み立て装置がさらに、バネを取り囲むブロックを有し、このブロック上には、本方法の実施中に、電磁弁の部材、詳細にはヨークを載置することができる。これにより、本方法の実施中にヨークを有利に保持することが可能になる。また、かしめ力も有利に導くことができる。
さらに好ましくは、バネの上に、アンカーロッドに接触するためのサポートエレメントが配置されている。これによりアンカーロッドの特に適切な保持が可能になる。
図面には、本発明がとりわけ実施例において概略的に示されている。
電磁石を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。 図1の電磁石の製造方法における工程を示す図である。
図面中、同じエレメントまたは互いに対応するエレメントにはそれぞれ同じ参照符号が付してあり、したがって合目的的でない限り、再度説明しない。明細書全体に含まれる開示内容は、意味的に、同じ参照符号ないし同じ構成部材符号を備える同じ部材に転用することができる。明細書中で選択された位置に関する記載、例えば上方、下方、側方等は直接的に記載され並びに図示された図面を基準にするものであり、位置が変化すれば、意味的に新たな位置に転用すべきである。さらに、図示され説明された種々の実施例の個別の特徴または特徴の組み合わせは、それ自体独立の、本発明のまたは本発明による解決手段である。
図1は、本発明の実施例による電磁石105を示す。この電磁石105は電磁弁100の構成部材である。
電磁石105はヨーク110を有し、このヨーク内ないしヨークには後で説明する別のコンポーネントが配置されている。電磁石105は、ヨーク110に隣接する磁気コア120を有し、このヨークはアンカー室117を少なくとも部分的に取り囲む。
ヨーク110内にはアンカー孔部115とアンカー室117が形成されている。アンカー室117の上方は磁気コア120によって閉鎖されている。アンカー室117内にはアンカー140が配置されており、このアンカーは、後でさらに詳細に説明するようにアンカーロッド150と接続されている。アンカーロッド150は、アンカー孔部115を通って下方に向かって延在している。
磁気コア120とアンカー140との間には圧縮バネ125が配置されており、この圧縮バネはアンカーを磁気コア120から離れるよう押圧する。アンカー室117の側方に巻線130が配置されており、この巻線はコイルシェル/コイル体135により取り囲まれている、ないし支持されている。巻線130を通して直流を印加することにより、アンカー140に磁力を及ぼすことができ、この磁力は圧縮バネ125によって及ぼされた力とは反対に作用する。これによりアンカー140をアンカーロッド150と共に、巻線130を流れる直流のスイッチオンおよびスイッチオフによって上昇および下降運動させることができる。
アンカー140の反対側にあるアンカーロッド150の端部に隣接して、アンカーロッド150はディスク152を有し、このディスクは半径方向で外側に突き出ている。ディスク152は凹部119内に包含されており、この凹部はヨーク110内に形成されている。
図1に示した状態では、アンカー140、アンカーロッド150およびディスク152が共通の上方位置に配置されている。この位置には、巻線130により調達される磁力によって、圧縮バネ152の力に抗して到達する。巻線130を流れる直流をスイッチオフすると、アンカー140、アンカーロッド150およびディスク152は一緒に共通の下方位置へ移動することが理解される。
アンカーロッド150の下方端部にはかしめリング160が配置されており、このかしめリングはアンカーロッド150とかしめられている。したがってかしめリング160はアンカーロッド150と強固に接続されている。
リング152とかしめリング160との間にはバネ密閉エレメント200が配置されている。ここでこのバネ密閉エレメント200は、リング152およびかしめリング160によってそれぞれ直接的に接続されるため、リング152とかしめリング160との間でバネ密閉エレメントは強固に締め付けられている。したがってバネ密閉エレメントは、上記の運動により上方位置と下方位置との間で共に運動する。言い替えると、バネ密閉エレメント200も、巻線130によって制御されて上昇および下降運動することができる。
ヨーク110内にはさらに2つの管路112と弁室116が形成されている。弁室116は2つの出口開口部を有し、これらの出口開口部から管路112が始まる。弁室116はさらに1つの入口118を有し、この入口を通って制御すべき媒体が弁室116に流入することができる。
図1から分かるように、バネ密閉エレメント200は、図示の上方状態では2つの出口開口部114を閉鎖する。したがってこの状態では、入口118を通って弁室116に流入した媒体は管路112に流入できない。これに対して、アンカー140、アンカーロッド150、ディスク152、かしめリング160およびバネ密閉エレメント200から成る結合体が図示しない下方位置にある場合、出口開口部114はバネ密閉エレメント200から解放される。これにより入口118を通って弁室116に流入する媒体は、出口開口部114を通って管路112に流入することができる。これにより媒体の流れを、電磁弁の典型的な機能に該当するよう制御することができる。媒体は典型的には油圧オイルである。ここでバネ密閉エレメントは、図1に図示されている上方位置では、閉鎖のためのある程度の予荷重によって出口開口部114に当接している。
ディスク152が凹部119に収容される特殊な構成により、アンカーロッド150および結合されたコンポーネントの運動の液圧的減衰が可能である。そのために媒体が用いられ、この媒体は弁室116から出て上方にも流れ、これによりディスク152のヨーク110への衝突を減衰する。
アンカー140を確実にアンカーロッド150と接続するために、アンカー140はかしめ隆起部144を有し、アンカーロッドは溝154を有する。そしてかしめ隆起部144は溝154に係合する。以下、さらなる図面を参照して、この接続が本発明の方法の実施例によってどのように形成されるかを詳細に説明する。ここで個々の図2から5はそれぞれ、このような方法の実施中の一状態を示す。
図2には、ヨーク110、アンカー140およびアンカーロッド150がまだ完全に互いに分離されている状態が示されている。ここでアンカーロッド150は、本発明の組み立て装置の実施例にしたがって構成された組み立て装置300に収容されており、この組み立て装置については次で詳細に説明する。
組み立て装置300はブロック310を有し、このブロックは組み立て装置300の大部分を占め、安定化を行う。ブロック310内にチャンバ314が形成されており、このチャンバは組み立て装置300の上側に向かって開放している。組み立て装置300の上側にはさらに、チャンバ314を側方に拡張する凹部312が配置されている。
チャンバ314内には下方にバネ320が配置されている。このバネは圧縮バネとして構成されており、したがってこのバネは、下方に向けられた圧力に対し上方に向けられた圧力によって対抗作用する。バネ320の上方ではチャンバ314内にサポートエレメント325が配置されており、このサポートエレメントは、アンカーロッド150を収容するように構成されている。図示のように図2に示した状態では、かしめリング160およびバネ密閉エレメント200がすでにアンカーロッド150と接続されている。そのために必要なプロセスは、図2に示した状態が本発明の方法によって開始される前に実施されている。したがって同様にかしめリング160およびバネ密閉エレメント200は、サポートエレメント325によって保持される。
図2に示した状態から出発して、先ずヨーク110がアンカーロッド150に上方から装着される。その際にアンカーロッド150は、ヨーク110のアンカー孔部115内に収容される。したがってヨーク110は、凹部312内でブロック310上に載置される。これにより図3に示した状態が得られる。
続いてアンカー140が上方からアンカーロッド150に装着される。アンカー140をアンカーロッド150とかしめられるようにするため、さらにかしめピストン170が、図4に示すように装着される。かしめピストン170は、上方からアンカー140に当接し、下方に向けられた力をアンカー140に及ぼす。この力は、ここでは液圧式かしめ機によって形成される。ここでアンカーロッド150に最大で及ぼされる力はバネ320によって制限される。なぜなら、バネはある程度の力から変形し、アンカーロッド150が保持されるサポートエレメント325は下方に移動すると考えられるからである。これにより、かしめ工程中のコンポーネントの損傷を効果的に阻止することができる。
かしめ工程により、アンカー140のかしめ隆起部144がアンカーロッド150の溝154と係合する。これにより、図4aおよび図4bにさらに詳細に示した状態が得られる。この状態ではアンカー140をアンカーロッド150から取り除くためには、格別の力を掛けなければ不可能である。
図5aは、かしめピストン170を取り除いた後の状態を示す。この状態から出発して、例えば巻線130または磁気コア140のようなさらなるコンポーネントを取り付けることができる。
さらに図5bの詳細図から、アンカー140とアンカーロッド150がかしめ隆起部144と溝154だけによって接続されているのではなく、さらなるかしめ隆起部146とさらなる溝156によっても接続されていることが分かる。これらはそれぞれかしめ隆起部144と溝154の下方に配置されており、上で説明したかしめ工程の際に、接続を改善するために互いに係合される。
本明細書および後に提出される特許請求の範囲により、将来的な保護を獲得が損なわれることはない。
詳細な審査において、とりわけ関連する従来技術においても、1つまたは別の特徴が本発明の目的に対して有利ではあるが決定的に重要ではないことが判明する場合、もちろんすでに現在において、とりわけ主請求項にこのような特徴をもはや有しない文言が務められる。このような下位の組み合わせであっても、本出願の開示内容により網羅される。
さらに、種々の実施形態に記載され図面に示された本発明の構成および変形は互いに任意に組み合わせることができることにも注意すべきである。その際に個別のまたは複数の特徴は互いに任意に交換することができる。これらの特徴の組み合わせも同様に共に開示されている。
従属請求項に記載された引用関係は、それぞれの従属請求項の特徴による主請求項の対象のさらなる構成を示唆する。しかしながらこれらは、引用された従属請求項の特徴に対する独立的具体的保護の達成の放棄と理解すべきではない。
明細書にだけ開示された特徴、または複数の特徴を含む特許請求の範囲からの個別の特徴であっても、従来技術からの画定のための本発明の本質的意義として、1つまたは複数の独立請求項に取り込むことができる。すなわち、このような特徴が他の特徴との関連で述べられた場合であっても、ないし他の特徴との関連で特に有利な結果を達成する場合であっても取り込むことができる。

Claims (10)

  1. 第1の端部においてアンカー室(117)に合流する貫通したアンカー孔部(115)を備えるヨーク(110)と、
    第1の長手端部および第2の長手端部を有し、当該第2の長手端部に向いた側であって前記アンカー室(117)とは反対の側の領域に1つのディスク(152)を支持するアンカーロッド(150)と、
    アンカー(140)と、を備える電磁石であって、
    前記アンカーロッド(150)は、前記アンカー孔部(115)を通って延在し、その第1の長手端部が前記アンカー室(117)に突き出ており、
    前記アンカー(140)は、前記アンカーロッド(150)の第1の長手端部において当該アンカーロッド(150)にかしめ結合によって接続されると共に、
    前記ヨーク(110)には、前記アンカー孔部(115)の第1の端部に対向する第2の端部において凹部(119)が形成されており、当該凹部にディスク(152)を埋設することができ、前記凹部(119)が内径を有し、前記ディスク(152)は外径を有し、前記内径と外径の比は、前記ディスク(152)の運動の際に液圧的減衰が生じるように構成され、
    前記ディスク(152)と前記アンカーロッド(150)の第2の長手端部との間に、バネ弾性密閉エレメント(200)が前記アンカーロッド(150)上に取り付けられており、前記バネ弾性密閉エレメント(200)は、前記アンカーロッド(150)によって共に動かされ、前記ヨーク(110)内に形成された電磁弁(105)の出口開口部(114)を閉鎖および解放することができることを特徴とする、
    電磁石。
  2. 前記かしめ結合が、前記アンカーロッド(150)内に配置された切欠部(154)と、当該切欠部が収容される前記アンカー(140)のかしめ隆起部(144)との結合、又は前記アンカー(140)内に配置された切欠部と、当該切欠部が収容される前記アンカーロッド(150)のかしめ隆起部との結合、のいずれかの結合から構成されることを特徴とする、請求項1に記載の電磁石。
  3. 前記切欠部が、前記アンカーロッド(150)の周囲溝で形成されることを特徴とする、請求項に記載の電磁石。
  4. 前記バネ弾性密閉エレメント(200)が、蛇行バネとして構成されており、当該蛇行バネは、その半径方向外側領域に、前記出口開口部(114)と相互作用するシール部分を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の電磁弁
  5. 電磁弁の閉鎖位置において前記シール部分が前記出口開口部(114)を閉鎖し、前記バネ弾性密閉エレメント(200)が、前記アンカー室(117)の方向に荷重を加えられる、ことを特徴とする、請求項に記載の電磁弁。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁弁の製造方法であり、前記電磁石は、第1の端部においてアンカー室に合流する貫通したアンカー孔部を備えるヨークを有し、前記電磁弁はさらに、第1の長手端部および第2の長手端部を備えるアンカーロッドを有し、当該アンカーロッドは、前記第2の長手端部に向いた領域にディスクを支持する製造方法であって、
    前記アンカーロッドの第1の長手端部が、前記第1の端部に対向する第2の端部においてアンカー孔部の中へ、前記アンカーロッドの前記第1の長手端部がアンカー室に入るまで挿入され、次に前記アンカーが前記アンカーロッドの第1の長手端部に取り付けられ、アンカーとかしめられることを特徴とする製造方法。
  7. 前記アンカーロッドは、かしめの前に組み立て装置に装着されるため、前記アンカーロッドの第2の長手端部が前記組み立て装置上に載置され、前記アンカー孔部からの脱落に対して保護されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 前記かしめ結合が、液圧式プレス機により操作され、上方からアンカー(140)に当接し、下方に向けられた力をアンカー(140)に及ぼすための、かしめピストンを使用して実施されることを特徴とする、請求項6又は7に記載の方法。
  9. 組み立て装置(300)が圧縮バネ(320)と、前記アンカーロッド(150)を収容して保持するサポートエレメント(325)とを有して、アンカーロッド(150)をアンカー(140)に挿入してかしめ結合する際に、サポートエレメント(325)は圧縮バネ(320)の伸縮によってアンカーロッド(150)に及ぼされる力を調整することを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一項に記載の方法で使用するための組み立て装置。
  10. 前記組み立て装置(300)がさらに、前記圧縮バネ(320)を取り囲むブロック(310)を有し、当該ブロック上には、本方法の実施中に、ヨーク(110)を載置することを特徴とする、請求項9記載の組み立て装置。
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