WO2012034744A1 - Stromlos geschlossenes magnetventil - Google Patents

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WO2012034744A1
WO2012034744A1 PCT/EP2011/062459 EP2011062459W WO2012034744A1 WO 2012034744 A1 WO2012034744 A1 WO 2012034744A1 EP 2011062459 W EP2011062459 W EP 2011062459W WO 2012034744 A1 WO2012034744 A1 WO 2012034744A1
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WO
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spring
coil spring
pole core
armature
solenoid valve
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PCT/EP2011/062459
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Alaze
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP11736341.6A priority patent/EP2616294A1/de
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
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    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves

Definitions

  • the invention relates to a normally closed solenoid valve with a
  • Valve sleeve in which a pole core fixed and a valve tip having armature are arranged axially displaceable, wherein between the pole core and the armature, a coil spring acts to urge the valve tip in a valve seat.
  • Solenoid valves of the type mentioned are known from the prior art. They include a magnetic actuator, which comprises a magnetizable solenoid coil and a pole core and acts on an axially displaceable in the valve sleeve anchor.
  • the armature has a valve tip, which is urged against a valve seat in the de-energized state of the magnetic actuator. For this purpose, the armature is held biased in the valve sleeve.
  • a coil spring which acts between the pole core and the armature and is held biased.
  • the coil spring is supported at one end on the fixed pole core and the other end of the displaceable armature.
  • the armature has a recess in which the coil spring substantially rests and is guided. The beyond the recess extending part of
  • Coil spring is supported on the pole core and extends from the pole core facing end side of the armature to the armature facing the end face of the pole core, the distance from each other in the de-energized state forms the so-called working air gap.
  • This working air gap determines the maximum possible displacement travel of the armature. Disclosure of the invention
  • the solenoid valve according to the invention is characterized in that the pole core has an axial recess in which the coil spring is received at least in some areas. In contrast to the state of
  • Coil spring and the pole core acts. Overall, therefore, a solenoid valve is offered, which has a larger magnetic effective range, while simple design and easy to install.
  • the pole core facing end face of the armature has a small
  • the end face of the armature facing the pole core is particularly preferably designed to be closed in order to optimize the magnetic effective range.
  • the axial recess provided in the pole core is sufficient for supporting and guiding the coil spring. Preferably, most of the
  • the disc spring is connected in parallel to one another, wherein preferably the minimum preload force for urging the valve tip into the valve seat is ensured by the coil spring.
  • the disc spring is only interposed in the de-energized state, but not braced. Will the solenoid valve actuated or the magnetic coils are energized, the armature moves together with the disc spring against the coil spring until the
  • Disc spring comes into operative contact with the pole core and from there also provides or generates a spring force.
  • the disc spring preferably has a progressive characteristic curve.
  • the pole core facing end face of the armature is at least substantially convex and the armature facing the end face of the pole core is at least substantially concave.
  • Solenoid valve is applied with its outer edge region of the outer edge region of the pole core, whereby a maximum utilization of the disc spring from the center of the armature is ensured to the outer edge region of the pole core.
  • the solenoid valve When the solenoid valve is actuated, the armature, with its convex end face, can dip at least partially into the concave end face of the pole core.
  • At least one is in the axial recess of the pole core
  • Spring stopper arranged for adjusting the spring force of the coil spring.
  • the spring stopper can be positioned at the desired position in the Axialaussparung to the polkern salen stop
  • the spring stopper is non-positively in the
  • the spring stopper can be pressed into the recess to a desired point. This provides a simple way, the spring force during assembly of the
  • Spring stop element is designed as a ball or as a sleeve.
  • the ball points Advantageously, a diameter on the diameter of the
  • Axial recording exceeds, so that a press fit is generated.
  • the ball is then, as described above, to a desired location in the
  • the helical spring is thereby automatically centered in the axial recess due to the shape of the ball and the wire forming the helical spring, which preferably has a circular cross-section.
  • the ball it is also conceivable to press a cylinder into the axial recess.
  • Coil spring additionally or alternatively to the one described above
  • Disc spring is connected in parallel.
  • at least two parallel-connected coil springs are provided, of which a coil spring is arranged substantially in the pole core.
  • the additional coil spring has the advantage over the disc spring that its spring force acting on the solenoid valve can be adjusted more easily and more accurately.
  • the further coil spring is in one in the anchor
  • the other coil spring is held biased between the pressure piece and the anchor.
  • the pressure piece has a section which projects beyond the end face of the armature facing the pole core and which is supported directly or indirectly on the pole core.
  • Spring force is provided which urges the valve tip of the armature against the valve seat.
  • the axial recess is continuous
  • Axial recess formed wherein one end by the pressure piece and the opposite end are closed by a valve tip forming Einpressteil.
  • the pretensioning force of the further helical spring can be set between the pressure piece and the press-fit part. Due to the frictional connection of the press-in part with the armature, the helical spring force is then transmitted via the armature to the press-fit part
  • Coil spring held clamped and acts, as described above, together with the armature and the pole core upon actuation of the solenoid valve.
  • the pin is preferably in the spring stop forming sleeve or in a tapered portion of the axial recess of the pole core
  • the pin expediently has an outer diameter which is smaller than the inner diameter of
  • Coil spring is so that it is guided by the coil spring without friction, or the coil spring is deformed friction-free relative to the pin.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a solenoid valve in one
  • FIG. 2 shows a characteristic curve of the solenoid valve
  • Figure 3 shows a second embodiment of the solenoid valve with another
  • Figure 4 shows a third embodiment of the solenoid valve in a
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of the solenoid valve in a
  • FIG. 1 shows in a simplified longitudinal sectional illustration a solenoid valve 1, as is provided in particular for brake systems of motor vehicles, for example for ABS and / or ESP brake systems.
  • the solenoid valve 1 has a valve sleeve 2, in which a pole core 3 of a not closer
  • valve body 5 is held opposite end of the valve sleeve 2, a valve body 5 is held.
  • the valve body 5 has a valve seat 6 surrounding a valve opening.
  • Anchor 4 has at its the valve body 5 end facing a
  • a coil spring 10 which acts between the pole core 3 and the armature 4 in order to urge the valve tip 9 into the valve seat 6.
  • the coil spring 10 is arranged substantially in an axial recess 11, which guides the coil spring 10 and is open at least towards the armature 4, so that the coil spring 10 extends beyond the pole core 3 and urges the armature 4 with a biasing force.
  • a spring stop element 12 which is formed in the present case as a ball 13, frictionally held in the axial recess 1 1.
  • Valve tip 9 acting spring force of the coil spring 10 determined.
  • the coil spring 10 is thereby automatically centered in the axial recess 1 1 by the ball 13.
  • a plunger through the free space of the coil spring 10 by means of which the ball 13 is inserted into the axial recess 1 1, as indicated by an arrow 14.
  • the end face 17 is taken into account as a reference surface for spring adjustment.
  • the setting force of the coil spring 10 is slightly less than the setting force of the entire solenoid valve 1. This ensures that after setting the solenoid valve 1, the disc spring 15 is always biased according to the force difference between the set spring force of the coil spring 10 and the total spring force of the solenoid valve 1 what a better durability of the disc spring 15 to
  • the armature 4 has a pole core 3
  • the pole core 3 has an armature 4 facing end surface 17, which is concave and is interrupted only by the axial recess 1 1.
  • the end face 16 and the end face 17 are parallel to each other.
  • the coil spring 10 protrudes beyond the end face 17, at least in the area close to the axial recess 11, so that the armature 4
  • Working air gap ALS between the armature 4 and the pole core 3 is ensured.
  • the working air gap ALS of the solenoid valve 1 results from the position of armature 4 and pole core 3 after adjusting the solenoid valve and then still possible spring travel to the stop of the armature 4 to the pole core 3.
  • the working air gap ALS is chosen so large that the
  • Disk spring 15 is aligned flat in the non-actuated state of the solenoid valve 3.
  • the pole core 3 exerts a magnetic force on the armature 4 such that the armature is pulled in the direction of the arrow 14 against the pole core.
  • FIG. 2 shows a diagram of the spring force F as a function of the size of the working air gap ALS.
  • the spring force characteristic K and the magnetic force characteristic M is drawn, both depending on the
  • the disc spring 15 may be formed as a soft disc spring, whereby the entire spring characteristic K is hardly affected. As a result, however, it is possible to reduce the voltage in the disc spring 15 and thus interpret a durable disc spring 15.
  • Axialaussparung 7 of the armature 4 is arranged, which is in accordance with this
  • Embodiment extends through the entire armature 4. Also, in the axial recess 7, an axially displaceable pressure piece 20 is arranged such that the coil spring 18 is held biased between the pressure piece 20 and the press-in part 8. The pressure piece 20 penetrates the end face 16 of the armature 4, so that the disc spring 15 is held between the pressure piece 20 and the coil spring 10. The pressure piece 20 is displaceable up to an axial stop 24 of the axial recess 7 by the coil spring 18.
  • the tuning of the spring forces is preferably carried out such that approximately half of the stroke is received via the coil spring 18.
  • the coil spring 18 is ultimately supported on the disc spring 15. Since the C-value (spring stiffness) of the spring assembly of coil spring 10 and Disk spring 15 is greater than the C value of the coil spring 18, is in the actuation of the solenoid valve according to the distribution of
  • Solenoid valve 1 according to the second embodiment possible to ensure a stable variable solenoid valve 1.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the solenoid valve 1. Elements known from the preceding exemplary embodiments are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description above. Unlike the previous one
  • Embodiment of Figure 3 are present only the coil springs 10 and 18, but not the disc spring 15 is provided. Simply by providing the two parallel-connected coil springs 10 and 18, a progressive characteristic of the solenoid valve 1 can be adjusted.
  • a sleeve 21 is provided as a fixing element 12.
  • the sleeve 21 is held non-positively in the axial recess 7.
  • a pin 22 is frictionally held, the free end cooperates with the free end of the pressure piece 20.
  • the coil spring 18 is thus supported via the pressure piece 20, the pin 22 and the sleeve 21 on the pole core 3 from.
  • the coil spring 18 is first set in the armature 4 to a defined spring force.
  • the biasing force of the coil spring 10 in the pole core 3 is set via the sleeve 21 and / or the pole core 3 such that in the assembled state of the working air gap ALS is ensured.
  • the pin 22 is pressed so far into the sleeve 21, that a defined abutment of the pressure piece 20 takes place on the pin 22 for adjusting the spring characteristic of the solenoid valve 1.
  • Figure 5 shows another embodiment of the solenoid valve 1, which differs from the preceding embodiment of Figure 4 in that the pin 22 is pressed directly into the pole core 3, in particular in a tapered end portion 23 of the axial recess 1 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein stromlos geschlossenes Magnetventil (1), mit einer Ventilhülse (2), in der ein Polkern (3) fest und ein eine Ventilspitze (9) aufweisender Anker (4) axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern (3) und dem Anker (4) eine Schraubenfeder (10,18) wirkt, um die Ventilspitze (9) in einen Ventilsitz (6) zu drängen. Dabei ist vorgesehen, dass der Polkern (3) eine Axialaussparung (11) aufweist, in welcher die Schraubenfeder (10) zu ihrer Führung zumindest bereichsweise aufgenommen ist.

Description

Beschreibung Titel
Stromlos geschlossenes Magnetventil
Die Erfindung betrifft ein stromlos geschlossenes Magnetventil mit einer
Ventilhülse, in der ein Polkern fest und ein eine Ventilspitze aufweisender Anker axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern und dem Anker eine Schraubenfeder wirkt, um die Ventilspitze in einen Ventilsitz zu drängen.
Stand der Technik
Magnetventile der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen eine Magnetaktorik, die eine bestrombare Magnetspule sowie einen Polkern umfasst und auf einen in der Ventilhülse axial verlagerbaren Anker wirkt. Der Anker weist dabei eine Ventilspitze auf, die im stromlosen Zustand des Magnetaktors gegen einen Ventilsitz gedrängt wird. Hierzu ist der Anker vorgespannt in der Ventilhülse gehalten. Üblicherweise wird zum
Aufbringen der Vorspannung eine Schraubenfeder vorgesehen, die zwischen dem Polkern und dem Anker wirkt beziehungsweise vorgespannt gehalten ist. Die Schraubenfeder stützt sich dabei einendig an dem fest angeordneten Polkern und anderendig an dem verlagerbaren Anker ab. Üblicherweise weist der Anker eine Aussparung auf, in welcher die Schraubenfeder im Wesentlichen einliegt und geführt wird. Der über die Aussparung hinausgehende Teil der
Schraubenfeder stützt sich an dem Polkern ab und erstreckt sich von der dem Polkern zugewandten Stirnseite des Ankers bis zu der dem Anker zugewandten Stirnseite des Polkerns, deren Abstand zueinander im stromlosen Zustand den sogenannten Arbeitsluftspalt bildet. Dieser Arbeitsluftspalt bestimmt den maximal möglichen Verlagerweg des Ankers. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Magnetventil zeichnet sich dadurch aus, dass der Polkern eine Axialaussparung aufweist, in welcher die Schraubenfeder zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Im Unterschied zum Stand der
Technik ist hierbei die Schraubenfeder also in dem Polkern angeordnet und wird durch diesen geführt. Hierdurch wird insbesondere der Vorteil erreicht, dass der Wirkbereich des Ankers, der durch die Magnetkraft des Magnetaktors beaufschlagbar ist, größer ausfällt. Darüber hinaus entfällt auch ein
üblicherweise im Anker verlagerbar angeordnetes Druckstück, das zwischen der
Schraubenfeder und dem Polkern wirkt. Insgesamt wird somit ein Magnetventil geboten, das einen größeren magnetischen Wirkbereich aufweist, dabei einfach gestaltet und leicht montierbar ist. Bevorzugt weist die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers eine kleine
Vertiefung auf, die zum Ausrichten und Stützen der Schraubenfeder dient.
Besonders bevorzugt ist die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers jedoch geschlossen ausgebildet, um den magnetischen Wirkbereich zu optimieren. Die in dem Polkern vorgesehene Axialaussparung reicht zum Stützen und Führen der Schraubenfeder aus. Bevorzugt befindet sich der größte Teil der
Schraubenfeder in dem Polkern, sodass die Schraubenfeder im Wesentlichen von der Axialaussparung aufgenommen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Anker und der Schraubenfeder eine Scheibenfeder
zwischengeschaltet ist. Üblicherweise nimmt die Magnetkraft mit kleiner werdendem Arbeitsluftspalt stark zu. Dieser ansteigende Magnetkraftverlauf erschwert die stetige Stellbarkeit (Proportionalisierung) des Magnetventils in Bezug auf die Bestromung der Magnetspulen und der eingestellten
Druckdifferenz über den Ventilsitz. Die hier beanspruchte Kombination aus
Schraubenfeder und Scheibenfeder wird zum Erreichen einer optimalen
Federkennlinie genutzt. Vorzugsweise sind die Schraubenfeder und die
Scheibenfeder dabei parallel zueinander geschaltet, wobei bevorzugt die minimale Vorspannkraft zum Drängen der Ventilspitze in den Ventilsitz durch die Schraubenfeder gewährleistet wird. Die Scheibenfeder ist im stromlosen Zustand lediglich zwischengeschaltet, jedoch nicht verspannt. Wird das Magnetventil betätigt beziehungsweise werden die Magnetspulen bestromt, bewegt sich der Anker mitsamt der Scheibenfeder gegen die Schraubenfeder, bis die
Scheibenfeder in Wirkkontakt mit dem Polkern gelangt und ab da ebenfalls eine Federkraft bereitstellt beziehungsweise erzeugt. Die Scheibenfeder weist vorzugsweise einen progressiven Kennlinienverlauf auf.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers zumindest im Wesentlichen konvex und die dem Anker zugewandte Stirnfläche des Polkerns zumindest im Wesentlichen konkav ausgebildet ist. Dies hat zur Folge, dass die Scheibenfeder an dem Anker im Wesentlichen mittig anliegt, wodurch ein kurzer Kraftübertragungsweg auf die Schraubenfeder möglich ist. Darüber hinaus wird die Scheibenfeder bei Betätigung des
Magnetventils mit ihrem Außenrandbereich von dem Außenrandbereich des Polkerns beaufschlagt, wodurch eine maximale Ausnutzung der Scheibenfeder von der Mitte des Ankers zu dem Außenrandbereich des Polkerns gewährleistet wird. Der Anker kann bei Betätigung des Magnetventils mit seiner konvex ausgebildeten Stirnfläche zumindest bereichsweise in die konkav ausgebildete Stirnfläche des Polkerns eintauchen.
Vorzugsweise ist in der Axialaussparung des Polkerns mindestens ein
Federanschlagelement zum Einstellen der Federkraft der Schraubenfeder angeordnet. Das Federanschlagelement lässt sich an gewünschter Position in der Axialaussparung positionieren, um den polkernseitigen Anschlag
beziehungsweise Anlagepunkt der Schraubenfeder und damit die minimale Vorspannkraft der Schraubenfeder zu bestimmen.
Vorzugsweise ist das Federanschlagelement kraftschlüssig in der
Axialaussparung angeordnet. So kann das Federanschlagelement bis zu einem gewünschten Punkt in die Aussparung hineingepresst werden. Hierdurch wird eine einfache Möglichkeit geboten, die Federkraft bei der Montage des
Magnetventils einzustellen. Alternativ ist es auch denkbar, das
Federanschlagelement form- und/oder stoffschlüssig in der Axialaussparung anzuordnen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Federanschlagelement als Kugel oder als Hülse ausgebildet ist. Die Kugel weist vorteilhafterweise einen Durchmesser auf, der den Durchmesser der
Axialaufnahme übersteigt, sodass eine Presspassung erzeugt wird. Die Kugel wird dann, wie oben beschrieben, bis zu einer gewünschten Stelle in die
Axialaussparung hineingepresst. Die Schraubenfeder wird dabei aufgrund der Form der Kugel und des die Schraubenfeder bildenden Drahts, der vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, automatisch in der Axialaussparung zentriert. Alternativ zu der Kugel ist es auch denkbar, einen Zylinder in die Axialaussparung einzupressen. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zu der Schraubenfeder eine weitere
Schraubenfeder zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen
Scheibenfeder parallel geschaltet ist. Somit sind zumindest zwei parallel geschaltete Schraubenfedern vorgesehen, von denen die eine Schraubenfeder im Wesentlichen im Polkern angeordnet ist. Die weitere Schraubenfeder bietet gegenüber der Scheibenfeder den Vorteil, dass sich ihre auf das Magnetventil auswirkende Federkraft leichter und genauer einstellen lässt.
Vorzugsweise ist die weitere Schraubenfeder in einer in dem Anker
ausgebildeten Axialaussparung angeordnet, wobei bevorzugt in der Aussparung ein von der weiteren Schraubenfeder gegen den Polkern gedrängtes Druckstück axial verlagerbar angeordnet ist. Es ist also vorgesehen, dass in der
Axialaussparung die weitere Schraubenfeder zwischen dem Druckstück und dem Anker vorgespannt gehalten ist. Das Druckstück weist dazu einen über die dem Polkern zugewandte Stirnfläche des Ankers hinausragenden Abschnitt auf, der sich direkt oder indirekt an dem Polkern abstützt. Dadurch wird eine weitere
Federkraft bereitgestellt, die die Ventilspitze des Ankers gegen den Ventilsitz drängt. Vorzugsweise ist die Axialaussparung als durchgehende
Axialaussparung ausgebildet, wobei ein Ende durch das Druckstück und das gegenüberliegende Ende durch ein die Ventilspitze bildendes Einpressteil verschlossen werden. In Abhängigkeit von der Eindringtiefe des Einpressteils in die Axialaussparung kann die Vorspannkraft der weiteren Schraubenfeder zwischen dem Druckstück und dem Einpressteil eingestellt werden. Durch die kraftschlüssige Verbindung des Einpressteils mit dem Anker wird dann die Schraubenfederkraft über den Anker auf das Einpressteil übertragen
beziehungsweise, wenn das Magnetventil aktiviert beziehungsweise bestromt wird, wird das Einpressteil mitsamt der Ventilspitze durch den Anker in Richtung des Polkerns von dem Ventilsitz zurückgezogen. Ist die optionale Scheibenfeder zusätzlich vorgesehen, so ist diese zwischen dem Druckstück und der
Schraubenfeder verspannt gehalten und wirkt, wie oben beschrieben, mit dem Anker und dem Polkern bei Betätigung des Magnetventils zusammen.
Vorzugsweise ist in der Axialaussparung des Polkerns ein durch die
Schraubenfeder geführter und mit dem Druckstück zusammenwirkender Stift angeordnet. Über diesen Stift ist das Druckstück indirekt an dem Polkern abgestützt. Der Stift ist vorzugsweise in der den Federanschlag bildende Hülse oder in einem verjüngten Bereich der Axialaussparung des Polkerns
vorzugsweise kraftschlüssig gehalten. Der Stift weist zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser der
Schraubenfeder ist, sodass er reibungsfrei durch die Schraubenfeder geführt ist, beziehungsweise die Schraubenfeder reibungsfrei bezüglich des Stifts verformbar ist.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Magnetventils in einer
vereinfachten Längsschnittdarstellung,
Figur 2 einen Kennlinienverlauf des Magnetventils,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Magnetventils mit einer weiteren
Schraubenfeder,
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer
Längsschnittdarstellung und
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer
Längsschnittdarstellung.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung ein Magnetventil 1 , wie es insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise für ABS- und/oder ESP-Bremsanlagen vorgesehen wird. Das Magnetventil 1 weist eine Ventilhülse 2 auf, in welcher ein Polkern 3 eines hier nicht näher
dargestellten Magnetaktors fest angeordnet ist. Weiterhin ist in der Ventilhülse 2 ein Anker 4 axial verlagerbar angeordnet. An dem dem Polkern 3
gegenüberliegenden Ende der Ventilhülse 2 ist ein Ventilkörper 5 gehalten. Der Ventilkörper 5 weist einen eine Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz 6 auf. Der
Anker 4 weist an seinem dem Ventilkörper 5 zugewandten Ende eine
Axialaussparung 7 auf, in welcher ein Einpressteil 8 kraftschlüssig gehalten ist, wobei das Einpressteil 8 eine Ventilspitze 9 bildet, welche mit dem Ventilsitz 6 im unbestromten Zustand des Magnetventils 1 dichtend zusammenwirkt.
Dabei ist eine Schraubenfeder 10 vorgesehen, die zwischen dem Polkern 3 und dem Anker 4 wirkt, um die Ventilspitze 9 in den Ventilsitz 6 zu drängen. Die Schraubenfeder 10 ist dabei im Wesentlichen in einer Axialaussparung 11 angeordnet, die die Schraubenfeder 10 führt und zumindest zu dem Anker 4 hin offen ausgebildet ist, sodass die Schraubenfeder 10 sich über den Polkern 3 hinaus erstreckt und den Anker 4 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Um die Vorspannkraft einzustellen, ist in der Axialaussparung 1 1 ein Federanschlagelement 12, das im vorliegenden Fall als Kugel 13 ausgebildet ist, kraftschlüssig gehalten. Bei der Montage des Magnetventils 1 wird durch die Einpresstiefe der Kugel 13 in der Axialaussparung 11 die minimal auf die
Ventilspitze 9 wirkende Federkraft der Schraubenfeder 10 bestimmt. Die Schraubenfeder 10 wird dabei durch die Kugel 13 automatisch in der Axialaussparung 1 1 zentriert. Zur Einstellung der Federkraft kann dabei bei der Montage ein Stößel durch den freien Innenraum der Schraubenfeder 10 geführt werden, mittels dessen die Kugel 13 in die Axialaussparung 1 1 eingeschoben wird, wie durch einen Pfeil 14 angedeutet. Bei der Einstellung der Federkraft wird die Stirnfläche 17 als Referenzfläche zur Federeinstellung berücksichtigt. Beim Einstellen des Magnetventils 1 wird die Federkraft am Ventilsitz 6 gemessen und der Polkern 3 so lange in die Ventilhülse 2 eingedrückt, bis die erforderliche Federkraft erreicht ist. Die Einstellkraft der Schraubenfeder 10 ist dabei etwas geringer als die Einstellkraft des gesamten Magnetventils 1. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Einstellen des Magnetventils 1 die Scheibenfeder 15 entsprechend des Kraftunterschieds zwischen der eingestellten Federkraft der Schraubenfeder 10 und der Gesamtfederkraft des Magnetventils 1 immer vorgespannt ist, was eine bessere Dauerhaltbarkeit der Scheibenfeder 15 zur
Folge hat. Zwischen der Schraubenfeder 10 und dem Anker 4 ist weiterhin eine optionale Scheibenfeder 15 angeordnet. Der Anker 4 weist eine dem Polkern 3
zugewandte Stirnfläche 16 auf, die konvex ausgebildet ist, sodass die im unbelasteten Zustand eben ausgebildete Scheibenfeder 15 lediglich mittig auf der Stirnfläche 16 des Ankers 4 aufliegt. Die radiale beziehungsweise seitliche
Führung der Scheibenfeder 15 kann dabei beispielsweise durch die Ventilhülse 2 gewährleistet werden.
Der Polkern 3 weist eine dem Anker 4 zugewandte Stirnfläche 17 auf, die konkav ausgebildet ist und lediglich durch die Axialaussparung 1 1 unterbrochen wird.
Vorzugsweise verlaufen die Stirnfläche 16 und die Stirnfläche 17 parallel zueinander. Die Schraubenfeder 10 steht über die Stirnfläche 17 zumindest im Bereich nahe zu der Axialaussparung 11 hervor, sodass der Anker 4
vorgespannt in Richtung des Ventilsitzes 6 gehalten ist, wodurch ein
Arbeitsluftspalt ALS zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 3 gewährleistet wird. Der Arbeitsluftspalt ALS des Magnetventils 1 ergibt sich aus der Stellung von Anker 4 und Polkern 3 nach dem Einstellen des Magnetventils und des dann noch möglichen Federwegs bis zum Anschlag des Ankers 4 an dem Polkern 3. Vorzugsweise ist der Arbeitsluftspalt ALS derart groß gewählt, dass die
Scheibenfeder 15 im nicht-betätigten Zustand des Magnetventils 3 eben ausgerichtet ist.
Wird das Magnetventil 1 betätigt, also bestromt, so übt der Polkern 3 eine Magnetkraft auf den Anker 4 derart aus, dass der Anker in Richtung des Pfeils 14 gegen den Polkern gezogen wird. Zunächst wird dabei nur die Schraubenfeder
10 elastisch verformt, bis die Scheibenfeder 15 mit ihrem Außenrandbereich an den Außenrandbereich der Stirnfläche 17 des Polkerns 3 trifft. Ab diesem Zeitpunkt wirken die Schraubenfeder 10 und die Scheibenfeder 15 parallel, wie mit Bezug auf Figur 2 verdeutlicht wird.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Federkraft F in Abhängigkeit von der Größe des Arbeitsluftspalts ALS. In das Diagramm ist die Federkraftkennlinie K sowie die Magnetkraftkennlinie M eingezeichnet, die beide abhängig von dem
Arbeitsluftspalt ALS sind. Es ist dabei ein deutlicher Unterschied der
Federkennlinie K zwischen dem ersten Kennlinienbereich I, in welchem lediglich die Schraubenfeder 10 wirkt, und dem zweiten Kennlinienbereich II, in welchem die Schraubenfeder 10 und die Scheibenfeder 15 parallel wirken, zu erkennen.
Durch den Entfall des sonst üblicherweise vorgesehenen Druckstücks und der entsprechenden Schraubenfeder im Anker 4 kann die Auflagefläche des Ankers
4 an der Scheibenfeder 15 im Durchmesser reduziert werden. Dadurch wird der zur Verfügung stehende Federarm der Scheibenfeder 15 vergrößert, was zu einer besseren Ausnutzung der Hubspannung in der Scheibenfeder 15 führt. Optional kann die Scheibenfeder 15 als weiche Scheibenfeder ausgebildet sein, wodurch die gesamte Federkennlinie K kaum beeinflusst wird. Dadurch besteht jedoch die Möglichkeit, die Spannung in der Scheibenfeder 15 zu reduzieren und damit eine dauerfeste Scheibenfeder 15 auszulegen.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Spannung in der Scheibenfeder 15 ist es, wie oben beschrieben den Gesamthub des Magnetventils 1 so aufzuteilen, dass der erste Teil des Hubs über die Schraubenfeder 10 aufgenommen wird, und der zweite Teil des Hubs über die Schraubenfeder-Scheibenfeder- Kombination. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 dargestellt. Im Unterscheid zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist das Magnetventil 1 eine weitere Schraubenfeder 18 auf. Die weitere Schraubenfeder 18 ist in der
Axialaussparung 7 des Ankers 4 angeordnet, die sich gemäß diesem
Ausführungsbeispiel durch den gesamten Anker 4 erstreckt. Ebenfalls ist in der Axialaussparung 7 ein axial verlagerbares Druckstück 20 derart angeordnet, dass die Schraubenfeder 18 zwischen dem Druckstück 20 und dem Einpressteil 8 vorgespannt gehalten ist. Das Druckstück 20 durchdringt die Stirnfläche 16 des Ankers 4, sodass die Scheibenfeder 15 zwischen dem Druckstück 20 und der Schraubenfeder 10 gehalten ist. Das Druckstück 20 ist dabei maximal bis zu einem Axialanschlag 24 der Axialaussparung 7 durch die Schraubenfeder 18 verlagerbar.
Die Abstimmung der Federkräfte wird dabei vorzugsweise derart vorgenommen, dass circa die Hälfte des Hubs über die Schraubenfeder 18 aufgenommen wird. Die Schraubenfeder 18 stützt sich letztendlich an der Scheibenfeder 15 ab. Da der C-Wert (Federsteifigkeit) des Federpakets aus Schraubenfeder 10 und Scheibenfeder 15 größer ist als der C-Wert der Schraubenfeder 18, wird sich bei der Betätigung des Magnetventils entsprechend der Aufteilung der
Federsteifigkeiten auch das Federpaket aus Schraubenfeder 10 und
Scheibenfeder 15 etwas mitbewegen. Dadurch ergibt sich ein weicher Übergang zwischen dem linearen ersten Kennlinienbereich I und dem progressiven Kennlinienbereich II der Kennlinie K aus Figur 2. Sobald die Schraubenfeder 18 überbrückt ist, wenn also der Anker 4 mit seiner Stirnfläche 16 direkt an der Scheibenfeder 15 anliegt, wirkt nur noch das progressive Federpaket aus Schraubenfeder 10 und Scheibenfeder 15. Somit ist es auch mit dem
Magnetventil 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, ein stabil regelbares Magnetventil 1 zu gewährleisten.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1. Aus den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel aus Figur 3 sind vorliegend lediglich die Schraubenfedern 10 und 18, nicht jedoch die Scheibenfeder 15 vorgesehen. Allein durch das Vorsehen der zwei parallel geschalteten Schraubenfedern 10 und 18 lässt sich eine progressive Kennlinie des Magnetventils 1 einstellen.
Anstelle der Kugel 13 ist als Fixierelement 12 eine Hülse 21 vorgesehen. Die Hülse 21 ist kraftschlüssig in der Axialaussparung 7 gehalten. In der Hülse 21 wiederum ist ein Stift 22 kraftschlüssig gehalten, dessen freies Ende mit dem freien Ende des Druckstücks 20 zusammenwirkt. Die Schraubenfeder 18 stützt sich somit über das Druckstück 20, den Stift 22 und die Hülse 21 an dem Polkern 3 ab.
Zur Montage wird zunächst die Schraubenfeder 18 im Anker 4 auf eine definierte Federkraft eingestellt. Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 10 im Polkern 3 wird über die Hülse 21 und/oder den Polkern 3 derart eingestellt, dass im montierten Zustand der Arbeitsluftspalt ALS gewährleistet ist. Der Stift 22 wird so weit in die Hülse 21 eingepresst, dass eine definierte Anlage des Druckstücks 20 an dem Stift 22 zum Einstellen der Federkennlinie des Magnetventils 1 erfolgt. Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1 , das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 dahingehend unterscheidet, dass der Stift 22 direkt in den Polkern 3, insbesondere in einem verjüngten Endbereich 23 der Axialaussparung 1 1 eingepresst ist. Durch Wegfall des Federanschlagelements 12 lässt sich hierdurch eine besonders einfache und kostengünstige Variante des Magnetventils 1 realisieren.

Claims

Ansprüche
1. Stromlos geschlossenes Magnetventil (1), mit einer Ventilhülse (2), in der ein Polkern (3) fest und ein eine Ventilspitze (9) aufweisender Anker (4) axial verlagerbar angeordnet sind, wobei zwischen dem Polkern (3) und dem Anker (4) eine Schraubenfeder (10, 18) wirkt, um die Ventilspitze (9) in einen Ventilsitz (6) zu drängen, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (3) eine Axialaussparung (11) aufweist, in welcher die Schraubenfeder (10) zu ihrer Führung zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
2. Magnetventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) eine dem Polkern (3) zugewandte geschlossene Stirnfläche (16) aufweist.
3. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (4) und der Schraubenfeder (10) eine Scheibenfeder (15) zwischengeschaltet ist.
4. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine dem Polkern (3) zugewandte Stirnfläche (16) des Ankers (4) zumindest im Wesentlichen konvex und eine dem Anker (4) zugewandte Stirnfläche (17) des Polkerns (3) zumindest im Wesentlichen konkav ausgebildet ist.
5. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (11) mindestens ein
Federanschlagelement (12) zum Einstellen der Federkraft der
Schraubenfeder (10) insbesondere kraftschlüssig angeordnet ist.
6. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federanschlagelement (12) als in die
Axialaussparung (1 1) eingepresste Kugel (13) oder Hülse (21) ausgebildet ist.
7. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zu der Schraubenfeder (10) eine weitere
Schraubenfeder (18) parallel geschaltet ist.
8. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die weitere Schraubenfeder (18) in einer in dem Anker (4) ausgebildeten Axialaussparung (7) angeordnet ist.
9. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (7) ein von der weiteren Schraubenfeder (18) gegen den Polkern (3) gedrängtes Druckstück (20) axial verlagerbar angeordnet ist.
10. Magnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Axialaussparung (11) des Polkerns (3) ein durch die Schraubenfeder (10) geführter und mit dem Druckstück (20) zusammenwirkender Stift (22) angeordnet ist.
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