WO2011107310A1 - Elektromagnetventil - Google Patents

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Janusz Zurke
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Definitions

  • the invention relates to a solenoid valve with an electromagnetic circuit, which consists of a coil wound on a bobbin, an armature, a core and a return device, wherein the armature is substantially hollow and is movably mounted with an inwardly facing surface on a guide pin and at least indirectly acting on a valve closure member.
  • Such a solenoid valve is known from DE 102 48 125.
  • the solenoid valve serves as a drive for a diverter valve.
  • the known solenoid valve has disadvantages in particular with regard to the magnitude of the magnetic force and the linearity of the course of the magnetic force.
  • the object of the invention is to provide a solenoid valve which avoids these disadvantages.
  • At least the radially outwardly facing surface of the guide pin forms a first part which is directed towards the core and is designed to be magnetizable, and forms a second part, which is directed towards the armature and non-magnetizable is executed, such that between the first part and the second part, a control edge is formed.
  • Such a design ensures a substantial increase in the magnetic force in a simple manner. In addition, a more uniform course of the magnetic force over the Ventilhubweg.
  • a solenoid valve can be produced particularly cost-effectively if the guide pin is constructed from a first magnetizable section and from a second non-magnetizable section which, for example, are welded or pressed together. Characterized in that the control edge between the first and the second part directed to an anchor defined contour, such as a curved or pointed surface, an additional adjustment of the magnetic force is possible.
  • the solenoid valve is particularly easy to produce.
  • a particularly advantageous embodiment is given when the second non-magnetizable part serves as a bearing for the armature, wherein the second part of the guide pin has a larger diameter than the first part.
  • a particularly advantageous embodiment is further achieved in that the guide pin is arranged adjustable via a thread in the core. This makes it possible once again to fine tune the magnetic force within a certain range.
  • Figure 3 ei ne representation of the course of the magnetic force over the
  • FIG. 4 shows a section of a further embodiment of the invention
  • Electromagnetic valve according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the electromagnetic valve 1 according to the invention.
  • the solenoid valve according to the invention essentially consists of a housing 2, in which a coil 4 wound on a coil support 3, an armature 5 and a core 6 and a return device 6 are arranged.
  • the return device 7 consists of a return plate 8 and a yoke 9.
  • the movable armature 5 is formed as a non-illustrated valve rod, which indirectly or directly on a non-illustrated valve closure member ei effects.
  • the armature 5 has a bearing 10, which is arranged on its inner side, and which is designed as a plastic sliding bushing. With this bearing 10, the armature 5 is supported via a compression spring 1 1 on the core 6. The pressed-in bearing 10 and thus also the armature 5 slide in a known manner on a Guide pin 12 which is fixedly arranged in the core 6 in the present embodiment and which also receives the compression spring 11.
  • the guide pin 12 consists in the present embodiment of egg nem first magnetizable portion 13 and a second non-magnetizable portion 14. Between these two sections 13 and 14, a control edge 15 is formed, which ensures an improved transition of the magnetic field lines in the armature 5 and thus allows a larger magnetic force with the same space dimensions.
  • FIG. 2 now shows the solenoid valve 1 from FIG. 1 in an energized state.
  • the armature 5 with the pressed-in bearing 10 is moved against the force of the compression spring 1 1 in the direction of the core 6. It can be clearly seen that the armature 5 slides with the pressed-in bearing 10 substantially on the second portion 14, which is not magnetizable.
  • Figure 3 shows only the course of the magnetic force acting on the armature 5 over the valve.
  • the dashed line shows the course of the magnetic force of a conventional solenoid valve.
  • the solid line shows the course of the magnetic force of the inventive solenoid valve 1 of Figures 1 and 2. It can be clearly seen the increase of the magnetic force and the flattening of the curve in the area between the positions 1 and 2 shown in Figure 1 and Figure 2 hereby is a more precise control of a valve possible.
  • FIG. 4 shows in a partial section a further embodiment of a solenoid valve according to the invention.
  • the guide pin 12 is arranged via a thread 17 adjustable in the core 6.
  • the housing 2 ei ne recess 16 through which the fine adjustment of the guide pin 12 can be made After fine adjustment of the guide pin can be determined for example by welding points, and the recess can be closed in a known manner.
  • the guide pin may consist entirely of non-magnetizable material, with a first part directed towards the core being made magnetizable by means of a coating or an applied magnetic material. It is also conceivable that the guide pin is made entirely of magnetizable material, wherein the second part of the guide pin has a non-magnetizable socket on which then the anchor can slide. It is important in any case that a control edge between the first part and the second part of the guide pin is formed, which ensures a transition of the magnetic field lines.
  • first part of the guide pin and the second part of the guide pin as shown in the embodiment be made of solid material, these two parts can be connected to each other by known joining techniques, such as soldering, welding, etc. It is also conceivable that the control edge between the two parts is not formed as a plane but has a contour, such as a curved or pointed surface.

Abstract

Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem Kern und einer Rückschlusseinrichtung, wobei der Anker im Wesentlichen hohl ausgeführt ist und mit seiner nach innen gerichteten Fläche auf einem Führungsstift beweglich gelagert ist und zumindest die nach radial außen weisende Oberfläche des Führungsstiftes (12) einen ersten Teil (13) bildet, der zum Kern (6) gerichtet ist und magnetisierbar ausgeführt ist, und einen zweiten Teil (14) bildet, der zum Anker (5) gerichtet ist und nicht-magnetisierbar ausgeführt ist, derart, dass zwischen dem ersten Teil (13) und dem zweiten Teil (14) eine Steuerkante (15) ausgebildet 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 ein Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem Kern und einer Rückschlusseinrichtung, wobei der Anker im Wesentlichen hohl ausgeführt ist und mit einer nach innen gerichteten Fläche auf einen Führungsstift beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt.
Ein derartiges Elektromagnetventil ist aus der DE 102 48 125 bekannt. Hierbei dient das Elektromagnetventil als Antrieb für ein Schubumluftventil. Insbesondere im Brennkraftmaschinenbereich bestehen die ständigen Anforderungen, die Elektromagnetventile bei einem möglichst geringem Bauraum mit einer möglichst großen Magnetkraft zu versehen, die auch noch über einen großes Verstel Ibereich möglichst linear verlaufen soll, um eine genaue Ansteuerung der verschiedenen Ventiltypen zu gewährleisten. Das bekannte Elektromagnetventil weist insbesondere hinsichtlich der Höhe der Magnetkraft und der Linearität des Verlaufs der Magnetkraft Nachteile auf.
Daher stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein Elektromagnetventil zu verschaffen, das diese Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest die nach radial außen weisende Oberfläche des Führungsstiftes einen ersten Teil bildet, der zum Kern gerichtet ist und magnetisierbar ausgeführt ist, und einen zweiten Teil bildet, der zum Anker gerichtet ist und nicht-magnetisierbar ausgeführt ist, derart, dass zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil eine Steuerkante ausgebildet ist.
Durch eine derartige Ausführung ist auf einfache Weise eine wesentliche Erhöhung der Magnetkraft gewährleistet. Zudem erfolgt ein gleichmäßigerer Verlauf der Magnetkraft über dem Ventilhubweg. Besonders kostengünstig ist ein derartiges Elektromagnetventil herstellbar, wenn der Führungsstift aus einem ersten magnetisierbarem Teilstück und aus einem zweiten nichtmagnetisierbaren Teilstück aufgebaut ist, die beispielsweise miteinander verschweißt oder verpresst sind. Dadurch, dass die Steuerkante zwischen dem ersten und dem zweiten Teil eine zum Anker gerichtete definierte Kontur, wie zum Beispiel eine gewölbte oder zugespitzte Fläche, aufweist, ist eine zusätzliche Einstellung der Magnetkraft möglich.
Wenn der Führungsstift vollständig aus magnetisierbarem Material besteht, wobei der zweite Teil eine nichtmagnetisierbare Buchse, bspw. Kunststoffgleitbuchse aufweist, ist das Elektromagnetventil besonders einfach herstellbar.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dann gegeben, wenn der zweite nichtmagnetisierbaren Teil als Lager für den Anker dient, wobei der zweite Teil des Führungsstiftes einen größeren Durchmesser als der erste Teil aufweist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird des Weiteren dadurch erreicht, dass der Führungsstift über ein Gewinde im Kern einstellbar angeordnet ist. Damit ist es dann noch einmal möglich die Magnetkraft in einem gewissen Bereich fein zu justieren. Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben, hierbei zeigt:
Figur 1 : ei ne Schnittansicht des Erfindungsgemäßen
Elektromagnetventils in einer Position 1 ,
Figur 2 : ei ne Schnittansicht des Erfindungsgemäßen
Elektromagnetventils in einer Position 2,
Figur 3 : ei ne Darstellung des Verlaufs der Magnetkraft über den
Ventilhub bei einem Elektromagnetventil herkömmlicher Bauart und gemäß der Erfindung, und
Figur 4 : ei nen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform des
Erfindungsgemäßen Elektromagnetventils.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1. Derartige Elektromagnetventile werden insbesondere im Brennkraftmaschinenbereich und dabei beispielsweise für den Antrieb von Schubumluftventilen, elektropneumatischen Druckwandlern, etc. eingesetzt. Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, in dem eine auf einen Spulenträger 3 gewickelte Spule 4, ein Anker 5 sowie ei n Kern 6 und eine Rückschlusseinrichtung 7 angeordnet sind . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Rückschlusseinrichtung 7 aus einem Rückschlussblech 8 und einem Joch 9. Der bewegliche Anker 5 ist dabei als eine nicht weiter dargestellte Ventilstange ausgebildet, die indirekt oder direkt auf ein nicht dargestelltes Ventilverschlussglied ei nwirkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Anker 5 ein an seiner Innenseite angeordnetes Lager 10 auf, das als Kunststoffgleitbuchse ausgebildet ist. Mit diesem Lager 10 stützt sich der Anker 5 über eine Druckfeder 1 1 am Kern 6 ab. Das eingepresste Lager 10 und damit auch der Anker 5 gleiten auf bekannte Weise auf einem Führungsstift 12, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel fest im Kern 6 angeordnet ist und der auch die Druckfeder 11 aufnimmt.
Der Führungsstift 12 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus ei nem ersten magnetisierbaren Teilstück 13 und aus einem zweiten nicht- magnetisierbaren Teilstück 14. Zwischen diesen beiden Teilstücken 13 und 14 ist eine Steuerkante 15 ausgebildet, die einen verbesserten Übergang der Magnetfeldlinien in den Anker 5 gewährleistet und damit eine größere Magnetkraft bei gleichen Bauraumabmessungen ermöglicht.
Figur 2 zeigt nun das Elektromagnetventil 1 aus Figur 1 in einem bestromten Zustand . Der Anker 5 mit dem eingepressten Lager 10 ist gegen die Kraft der Druckfeder 1 1 in Richtung des Kerns 6 verschoben . Deutlich zu erkennen ist, dass der Anker 5 mit dem eingepressten Lager 10 im Wesentlichen auf dem zweiten Teilstück 14, das nicht magnetisierbar ausgeführt ist, gleitet.
Figur 3 zeigt nur den Verlauf der Magnetkraft, die auf den Anker 5 wirkt über den Ventilhub. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf der Magnetkraft eines herkömmlichen Elektromagnetventils. Die durchgezogene Linie zeigt den Verlauf der Magnetkraft des Erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 1 aus den Figuren 1 und 2. Deutlich zu erkennen ist die Steigerung der Magnetkraft und die Abflachung der Kurve im Bereich zwischen den in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Positionen 1 und 2 hierdurch ist eine genauere Ansteuerung ei nes Ventils möglich .
Figur 4 zeigt in einem Teilausschnitt eine weitere Ausführungsform eines Erfindungsgemäßen Elektromagnetventils. Hierbei ist der Führungsstift 12 über ein Gewinde 17 einstellbar im Kern 6 angeordnet. Um eine Feinjustierung nach Montage vornehmen zu können, weist das Gehäuse 2 ei ne Aussparung 16 auf, durch die hindurch die Feineinstellung des Führungsstiftes 12 vorgenommen werden kann . Nach Feineinstellung kann der Führungsstift beispielsweise durch Schweißpunkte festgestellt werden, und die Aussparung auf bekannte Weise geschlossen werden .
Darüber hinaus si nd natürlich noch weitere, hier nicht in im Einzelnen dargestellte, Ausführungsformen der Erfindung denkbar. So kann der Führungsstift beispielsweise vollständig aus nicht-magnetisierbarem Material bestehen, wobei ein erster Teil, der zum Kern gerichtet ist mittels ei ner Beschichtung oder eines aufgebrachten magnetischen Werkstoffes magnetisierbarer ausgeführt ist. Auch ist es denkbar, dass der Führungsstift vollständig aus magnetisierbarem Material besteht, wobei der zweite Teil des Führungsstiftes eine nicht-magnetisierbare Buchse aufweist auf die dann der Anker gleiten kann. Wichtig ist im jedem Fall, dass eine Steuerkante zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Führungsstiftes ausgebildet ist, die einen Übergang der Magnetfeldlinien gewährleistet.
Sollten der erste Teil des Führungsstiftes und der zweite Teil des Führungsstiftes wie im Ausführungsbeispiel gezeigt aus Vollmaterial hergestellt sein, so können diese beiden Teile durch bekannte Verbindungstechniken, wie zum Beispiel Löten, Schweißen, etc. miteinander verbunden werden. Denkbar ist auch, dass die Steuerkante zwischen den beiden Teilen nicht als Ebene ausgebildet ist sondern eine Kontur, wie zum Beispiel eine gewölbte oder zugespitzte Fläche, aufweist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Elektromagnetventil mit einem elektromagnetischen Kreis, der aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Anker, einem Kern und einer Rückschlusseinrichtung, wobei der Anker im Wesentlichen hohl ausgeführt ist und mit seiner nach innen gerichteten Fläche auf einem Führungsstift beweglich gelagert ist und zumindest indirekt auf ein Ventilverschlussglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die nach radial außen weisende Oberfläche des Führungsstiftes ( 12) einen ersten Teil ( 13) bildet, der zum Kern (6) gerichtet ist und magnetisierbar ausgeführt ist, und einen zweiten Teil ( 14) bildet, der zum Anker (5) gerichtet ist und nicht- magnetisierbar ausgeführt ist, derart, dass zwischen dem ersten Teil ( 13) und dem zweiten Teil ( 14) eine Steuerkante ( 15) ausgebildet ist.
2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstift ( 12) aus einem ersten magnetisierbarem Teilstück ( 13) und aus einem zweiten nicht-magnetisierbarem Teilstück ( 14) aufgebaut ist.
3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante ( 15) zwischen dem ersten und dem zweiten Teil ( 13, 14) eine zum Anker (5) gerichtete definierte Kontur, wie zum Beispiel eine gewölbte oder zugespitzte Fläche, aufweist.
4. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstift ( 12) vollständig aus magnetisierbarem Material besteht, wobei der zweite Teil eine nicht-magnetisierbare Buchse (10), bspw. Kunststoffgleitbuchse aufweist.
5. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite nicht magnetisierbare Teil (14) als Lager für den Anker (5) dient, wobei der zweite Teil (14) des Führungsstiftes (12) einen größeren Durchmesser als der erste Teil (13) aufweist.
6. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstift über ein Gewinde (17) im Kern einstellbar angeordnet ist.
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