WO2023111019A1 - Elektromagnetische vorrichtung, sowie verfahren zum herstellen einer solchen elektromagnetischen vorrichtung - Google Patents

Elektromagnetische vorrichtung, sowie verfahren zum herstellen einer solchen elektromagnetischen vorrichtung Download PDF

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WO2023111019A1
WO2023111019A1 PCT/EP2022/085852 EP2022085852W WO2023111019A1 WO 2023111019 A1 WO2023111019 A1 WO 2023111019A1 EP 2022085852 W EP2022085852 W EP 2022085852W WO 2023111019 A1 WO2023111019 A1 WO 2023111019A1
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housing
electromagnetic device
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longitudinal axis
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PCT/EP2022/085852
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Ralf WÖRNER
Friedbert Röther
Benjamin Jensen
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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Definitions

  • Electromagnetic device and method for producing such an electromagnetic device are Electromagnetic device and method for producing such an electromagnetic device
  • the present invention relates to an electromagnetic device with a magnetic core, a coil body arranged circumferentially around the magnetic core and a housing, and a method for producing such an electromagnetic device.
  • electromagnetic devices are used, for example, in electromagnetic actuators, electromagnetic actuators being known, for example, in the form of electromagnetic switching or valve devices, such as in the form of an electromagnetic relay or solenoid valve.
  • Solenoid valves for example in the form of tilting armature valves, are used, for example, as control valves for regulating the pressure of air, for example in a vehicle, for example in a commercial vehicle or bus for passenger transport.
  • a brake system for a vehicle with an electronic service brake system includes at least one control valve for pressure regulation.
  • An electromagnetic actuator in the form of a tilting armature valve which has an electromagnetic device, is known, for example, from DE 10 2016 105 532 A1.
  • the electromagnetic actuator has an electromagnetic device that includes a magnetic core and a bobbin arranged around it.
  • the magnetic core is pressed or welded in the housing in order to establish a connection between the magnetic core and the housing.
  • the lowest possible magnetic Resistance can be achieved by avoiding a gap at the transition from the magnetic core to the housing or yoke.
  • the distance and the position of the magnet core to the housing generally have a great influence on a magnetic force to be generated.
  • the magnetic core, the coil body and the housing must generally be manufactured with high manufacturing precision in order to achieve a central alignment of the coil and magnetic core with respect to the housing and to avoid a misalignment of the magnetic core with respect to the housing.
  • Such a misalignment causes increased electromagnetic losses, which reduces efficiency and increases the spread of the functional parameters over production.
  • Due to the necessary high level of manufacturing accuracy conventionally manufactured electromagnetic devices often have increased electromagnetic losses, as a result of which the efficiency of the electromagnetic devices manufactured in this way is reduced.
  • the known manufacturing variants are complicated and time-consuming, since they require very precise machining of the individual parts of an electromagnetic device.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying an electromagnetic device of the type mentioned at the outset, which can be manufactured comparatively easily and with manufacturing tolerances at a lower level and which, viewed over several devices to be manufactured, provides largely constant magnetic characteristic values.
  • the invention relates to an electromagnetic device of the type mentioned in the opening paragraph according to the appended patent claims.
  • Advantageous training and developments of the invention are specified in the subclaims and the following description.
  • one aspect of the present invention relates to an electromagnetic device having a magnetic core with a longitudinal axis, which has a first region and a second region, a coil former which is arranged circumferentially around the second region of the magnetic core and has at least one receiving region for Recording at least one coil winding of a coil, and a housing with a magnetic material that surrounds the magnetic core and the coil body at least partially circumferentially and has at least one contact area in which the housing surrounds and contacts the magnetic core.
  • the first area of the magnetic core has at least one bulge on a surface of the magnetic core facing the contact area of the housing.
  • the magnet core contacts the contact area of the housing in the area of the bulge, the bulge being designed in such a way that the magnet core does not contact the housing in a section along the longitudinal axis between the bulge and the second area.
  • the electromagnetic device according to the invention enables the magnetic core to be centered in the housing quickly and reliably, because the magnetic core can be centered comparatively easily through the housing and through the coil body. With such a centering, the mutual alignment of the components can be improved and thus electromagnetic losses can be kept lower, in particular in comparison to known electromagnetic devices which are produced as described above. This also means that the electromagnetic device according to the invention has high efficiency.
  • the invention also makes it possible to manufacture the electromagnetic device easily and with lower manufacturing tolerances, in that the bulging of the magnetic core allows the magnetic core to be easily centered in the housing. This reduces the position tolerance of the magnetic core to a minimum and guarantees largely constant magnetic characteristics over several devices to be manufactured. In other words, this means that the device according to the invention enables more constant magnetic properties, even if manufacturing tolerances are set at a lower level than with conventional electromagnetic devices. Due to the low level of manufacturing tolerances, manufacturing processes for these individual parts are also more economical than for individual parts of conventional electromagnetic devices.
  • this configuration of the electromagnetic device allows the magnet core to be pushed into the housing in the longitudinal direction with little effort compared to the conventional manufacturing method and thereby provides a gap-free connection between the magnet core and the housing in a simple manner.
  • the bulge allows a kind of flow behavior of the housing, in particular of the housing material, to be caused when pressing in, which reduces the pressing force required to press the magnetic core into the housing and at the same time enables an angular offset between the housing and the longitudinal axis of the magnetic core, because the magnetic core in a section along the longitudinal axis between the bulge and the second area with the surrounding coil body does not contact the housing, so there is a leeway for an angular offset between the housing and the magnetic core.
  • the device according to the invention can be used in many types of electromagnetic devices that have a magnet core and a magnet housing, in which a precise alignment of the magnet core is important.
  • the electromagnetic device of the present invention can be applied not only to electromagnetic actuators such as a solenoid valve and electromagnet but also to electric relays.
  • the electromagnetic device according to the invention is preferably used, for example, in a solenoid valve, preferably a tilting armature valve, in a brake system of a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • the housing contacts the bobbin and exerts a force on the bobbin in a direction transverse to the longitudinal axis of the magnetic core.
  • the contact of the bobbin with the housing is advantageously such that the magnetic core, which is arranged in the bobbin, is thereby centered in the housing. This enables the magnetic core to be centered easily and quickly, as a result of which the electromagnetic device has constant magnetic properties.
  • the receiving area is formed by at least one wall, which has a first area that runs in the direction of the longitudinal axis of the magnetic core and at least a second area that runs transversely to the longitudinal axis of the magnetic core, the housing containing the second area of the wall contacted.
  • the contact of the second region with the housing makes it possible to center the coil body in the housing in a simple manner, which also enables the magnet core to be centered in the housing.
  • the central orientation of the magnetic core in the housing enables the manufacture of an electromagnetic device with constant magnetic properties.
  • the housing has an opening with a longitudinal extension along the magnet core and with a longitudinal axis.
  • the opening surrounds the magnetic core in the contact area of the housing, and the longitudinal axis of the magnetic core is arranged at an angular offset to the longitudinal axis of the opening.
  • a gap between the housing and the magnetic core can be reliably avoided by the interaction of the configuration of the opening of the housing and the bulge of the magnetic core.
  • This gap-free configuration results in constant magnetic properties for the electromagnetic device.
  • a certain angular offset of the longitudinal axis of the opening and the longitudinal axis of the magnetic core with the bulge is made possible and at the same time a gap-free contacting between the housing and the magnetic core is ensured.
  • an angular offset of a bore axis of the opening which represents the longitudinal axis of the opening, and the longitudinal axis of the magnet core is made possible.
  • the bulge on the surface of the magnet core facing the contact area of the housing is spherical.
  • a convex press-in zone is advantageously formed, which can be pressed into the housing.
  • the spherical bulge makes it possible, when the magnet core is pressed into the housing, to produce a type of flow behavior of the housing, in particular of the housing material, in order to generate the necessary press-in force to reduce.
  • an angular offset of a longitudinal axis of the housing opening or bore (bore axis) in the contact area of the housing to the longitudinal axis of the magnet core is made possible in order to achieve the best possible centric alignment of the magnet core in the housing during manufacture.
  • the spherical design is an advantageous embodiment of the bulge in this context because it allows an angular offset and compensation in a three-dimensional direction.
  • the housing of the electromagnetic device includes a magnetic material.
  • the case may mainly comprise a magnetic material.
  • the housing can also be constructed entirely of a magnetic material.
  • the magnet core is rotationally symmetrical in the first and second area. This enables the magnetic core to be manufactured quickly and repeatably.
  • the bulge has a maximum outside diameter that is larger than an outside diameter of the magnet core in the second area.
  • the magnet core contacts the housing directly or without a gap and, despite larger manufacturing tolerances, allows the magnet core to be aligned centrally in the housing by means of a corresponding pivoting movement on the bulge, without impairing the gap-free contact.
  • this configuration enables the magnetic core to be centered quickly and reliably in the housing, in particular with the aid of the coil former, because the magnetic core can be pivoted around the bulge in the housing without the housing or the magnetic core having to be reworked.
  • the magnetic core is cylindrical in the second area. This configuration allows the magnetic core to be pushed into the coil body quickly and easily. The same applies, of course, when the coil body is pushed onto the magnet core. To avoid repetition, inserting the magnetic core into the Equate bobbins with pushing the bobbin onto the magnet core.
  • the bobbin material comprises a plastic material.
  • a bobbin with such a bobbin material is cheap and easy to manufacture.
  • the coil body can also be formed entirely from a plastic, in particular a thermoplastic.
  • the electromagnetic device is designed as an electromagnetic actuator. This is an advantageous application of the electromagnetic device according to the invention.
  • the electromagnetic device which is designed as an electromagnetic actuator, has a movable magnetic armature body as a movable actuator element, which can be moved by a magnetic field caused by a current flow through the coil and the magnet core.
  • a movable magnetic armature body as a movable actuator element, which can be moved by a magnetic field caused by a current flow through the coil and the magnet core.
  • the armature body is mounted on the coil body or on the housing.
  • the electromagnetic device is designed as an electromagnetic switching or valve device with a movable magnetic armature body as a switching or valve element, which can be moved by a magnetic field caused by a current flow through the coil and the magnet core.
  • the electromagnetic device is designed as an electromechanical relay or solenoid valve.
  • the electromechanical device is designed as a solenoid valve for a pressure control module or air treatment of a vehicle.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing an electromagnetic device according to the invention, which has the following steps:
  • the coil former has a magnetic core receiving space into which the magnetic core is inserted.
  • the method can include the method step of aligning the magnetic core with the magnetic core receiving space in the coil former, so that the longitudinal axis of the magnetic core and a longitudinal axis of the magnetic core receiving space are aligned with one another.
  • FIG. 1A, 1B schematic cross-sectional representations of an exemplary tilting armature valve in which an electromagnetic device according to the invention, as shown in FIG. 2, can be used in principle
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration of an embodiment of an electromagnetic device according to the invention, as can be used, for example, in a tilting armature valve according to FIG.
  • FIG. 1 shows a simplified cross-sectional view of a tilting armature valve 100 in which an electromagnetic device according to the invention, as shown in an embodiment in FIG. 2 , can in principle be used.
  • 1 is intended to illustrate an exemplary, practical use of an electromagnetic device using a tilting armature valve.
  • the inventive configuration of the magnetic core and the coil body in a housing is shown in more detail in FIG. 2 according to an exemplary embodiment and can in principle be readily transferred by a person skilled in the art to a tilting armature valve according to FIG.
  • the person skilled in the art is familiar with the basic functioning of electromagnetic devices, such as switching or valve devices with an armature body that can be moved by a magnetic field as the switching or valve element.
  • the tilting armature valve 100 according to FIG. 1 can be an exemplary embodiment of a tilting armature valve 100 shown in DE 10 2016 105 532 A1.
  • this can be a solenoid valve provided with reference number 100 in FIG. 1 there.
  • other exemplary embodiments are also conceivable, for example in connection with electrical relays or Solenoid valves as described in the other publications mentioned above.
  • Related configurations of a solenoid valve described in DE 10 2016 105 532 A1 and its components as well as their use are also part of the disclosure of the present invention by reference.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view through a toggle armature valve 100 with the armature in the first position.
  • the tilting armature valve 100 has a coil element 110, an armature body (or armature for short) 115, a spring 120, a sealing element 125 and a cover shell 130.
  • the coil element 110 comprises at least one magnet core 135, a coil body 128 arranged circumferentially around the magnet core 135, and a coil 140 arranged circumferentially around the coil body 128 with a package of coil windings (not explicitly shown).
  • An end face of the armature 115 is supported by a bearing 145 .
  • the armature 115 is moveable between a first position 147 and a second position 149 .
  • the armature 115 is designed to be moved from the first position 147 into a second (tightened) position 149 when the coil 140 is activated.
  • the armature 115 can be held in the second position 149 .
  • the sealing element 125 is arranged on the side of the armature 115 facing away from the coil element 110 .
  • a valve seat 150 with an outlet 155 and an inlet 157 for a fluid 158 is formed in the cover shell 130 .
  • the outlet 155 can be closed in a fluid-tight manner by means of the sealing element 125 when the armature 115 is arranged in the first position 147 .
  • the sealing element 125 can also act as a damping element in order to prevent the armature 115 from striking the valve seat 150 .
  • the sealing element 125 can be attached to the armature 115 or a carrier element by vulcanization. It is also conceivable that an angle is generated when the armature 115 or sealing element 125 hits the valve seat 150 by means of an inclined nozzle or an obliquely shaped sealing element 125 or a curved armature 115 .
  • Such a nozzle which is not explicitly shown in FIG. 1A, does not necessarily have to be integrated into the tilting anchor valve 100, but can also be provided by external housing parts.
  • valve seat 150 is arranged in the coil element 110, although this is not shown explicitly in FIG. 1A for reasons of clarity. In this case, an actuator would then be advantageous that mediates a release of the output through the armature 115.
  • armature 115 has at least one at least partially round elevation 160 in a bearing section 162, elevation 160 advantageously engaging in a recess 165 or opening that is arranged in a section of a housing 170 of tilting armature valve 100 that is opposite elevation 160.
  • the armature 115 can slide in the recess during a movement from the first position 147 to the second position 149 after switching on a current flow through the coil 140 and is at the same time in a fixed position in the housing 170 or in relation to the cover shell 130 held.
  • the recess is advantageously designed in a trapezoidal manner so that the lowest possible friction is caused when the elevation slides over the surface of the recess 165 .
  • the recess 165 can be made of plastic material, for example, and can therefore be produced very easily and inexpensively.
  • the spring 120 is designed as a leaf spring and is arranged in the bearing section on a side of the armature 115 opposite the coil 140 .
  • the spring 120 serves to press the bearing ball(s) pressed into the armature 115, for example, into the (e.g. trapezoidal) mating shell or recess 165 in the housing 170 of the coil element 110 without play.
  • the armature 115 can be fixed by the spring 120 so that the armature 115 is held by the spring 120 in a predetermined position.
  • the armature 115 can also be hung on the coil element 110 .
  • the spring 120 which is configured as a leaf spring, for example, could then be omitted.
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view through a toggle armature valve 100 with the armature 115 in the second position 149.
  • a current is through the coil 140 is switched on and the armature 115 is attracted, so that a magnetic field represented by the field lines 180 builds up.
  • the armature 115 can fall back into the first position 147, for example as a result of gravity or a spring force of the restoring spring shown.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration of an embodiment of an electromagnetic device according to the invention, as can be used, for example, in a tilting armature valve according to FIG. 1 .
  • Identical, equivalent or analogous components are denoted in FIGS. 1 and 2 with the same reference symbols.
  • the armature 115 is not shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the electromagnetic device 105 has a coil element 110 in which the preferably cylindrical magnet core 135 comprises a bulge 200 in a first region 138, in particular a circumferential bulge, which has a spherical contour, for example having.
  • the magnetic core 135 is surrounded by the coil body 128 in a second region 139 of the magnetic core 135, which coil body is preferably of rotationally symmetrical design.
  • the coil body 128 has a receiving area 142 for receiving at least one coil winding 141 of the coil 140 .
  • the coil winding 141 of the coil 140 is arranged in the receiving area 142 .
  • the bulge 200 is preferably formed integrally with the magnetic core 135, but in principle can also be formed separately and attached to the magnetic core 135.
  • the receiving area 142 is formed by a wall 129 which has a first area 131 which runs in the direction of the longitudinal axis 137 of the magnet core 135, a second area 132 which runs transversely (preferably perpendicularly) to the longitudinal axis 137 of the magnetic core 135 and is arranged at a first end of the first area 131, and a third area 133, which also runs transversely (preferably perpendicular) to the longitudinal axis 137 of the magnetic core 135 and is arranged at a second end of the first area 131.
  • the first area 131, the second Area 132 and the third area 133 of the wall 129 together form a trough-like or, as illustrated, U-shaped receiving area 142 .
  • the coil body 128 has a magnetic core receiving space 143 which is formed by the first area 131 of the wall 129 of the receiving area 142 .
  • the magnetic core receiving space 143 is matched to the magnetic core 135 in such a way that the magnetic core 135 can be pressed into the magnetic core receiving space 143 of the coil former 128 .
  • the magnetic core accommodating space 143 has a cylindrical shape.
  • the receiving area 142 of the coil body 128 can also be formed only by the first area 131 of the wall 129 and the second area 132 of the wall 129, with the housing 170 (which is in particular a magnet housing) near the second end of the first Area 131 is arranged without the second end of the first area 131 touching the housing 170 .
  • the housing 170 has a rotationally symmetrical cavity, in particular with a pot-like shape, with an inner area 171 which is designed in such a way that the coil body 128 can be introduced into the housing 170 together with the magnetic core 135 .
  • the housing 170 has an opening 172 (approximately in the form of a bore) in a housing base 173, into which the first region 138 of the magnet core 135 is pressed with at least part of the bulge 200 .
  • the central opening 172 extends longitudinally along the magnet core 135 with a longitudinal axis 176.
  • the housing 170 has a contact area 175 in which the housing 170 surrounds the first area 138 of the magnet core 135 and at least partially contacts the bulge 200 of the magnet core 135. Due to manufacturing tolerances and to compensate for them, there can be an angular offset between the longitudinal axis 137 of the magnetic core 135 and the longitudinal axis 176 of the opening 172 . This angular offset can be achieved simply and efficiently by the bulge 200 by pivoting the longitudinal axis 137 of the magnet core 135 relative to the longitudinal axis 176 of the opening 172 .
  • the aim is a central alignment of the Magnetic core 135 in the area of the (not shown) anchor body 115, which is mounted on one side of the device 105, for example on the coil former 128.
  • the housing 170 has a peripheral side wall 174 which extends away from the housing base 173 essentially in the longitudinal direction of the opening 172 and thus delimits the inner region 171 in the radial direction.
  • the inside diameter of the inner area 171 is preferably somewhat smaller than the outside diameter of the coil body 128, in particular of the second area 132 of the wall 129 of the coil body 128, which preferably has the largest outside diameter of the coil body 128, so that when the coil body 128 is pushed into the housing 170 a radial pressure (represented by the force F) is exerted on the coil body 128, in particular on radially outer ends of the second region 132 of the wall 129 of the coil body 128.
  • An outer diameter of the third area 133 of the wall 129 is preferably smaller than the outer diameter of the second area 132 of the wall 129, so that the third area 133 does not contact the housing 170 in the installed state.
  • An outer diameter of the coil 140 is also smaller than the outer diameter of the second area 132 of the wall 129 of the bobbin 128. Due to the radial pressure exerted by the housing 170 on the bobbin 128, in particular on the second area 132 of the wall 129 of the bobbin 128, the Magnetic core 135 centered over bobbin 128 in housing 170.
  • this means that the magnetic core 135 is not primarily centered by the opening 172 in the housing 170, but rather in the second area 139 of the magnetic core 135, preferably by means of the housing 170 and bobbin 128, which is centered by the opening 172 and the contact area 175 of the Housing 170 is spaced in the longitudinal direction of the magnetic core 135.
  • the bulge 200 can be used to compensate for manufacturing deviations or tolerances in the opening 172 and/or the magnetic core 135 and/or the coil body 128 and the magnetic core 135 to be centered in the housing 170 without an air gap (which is necessary for the magnetic flux would be disadvantageous) between the magnetic core 135 and the contact area 175 of the housing 170 within the opening 172 arises.
  • the housing 170 is preferably designed in one piece.
  • the housing 170 comprises magnetic material, such as iron or other metallic material, as is known to those skilled in the art and is described, for example, in DE 102016 105 532 A1.
  • the bulge 200 arranged on the magnetic core 135 is arranged on an outer surface in the first region 138 of the magnetic core 135, so that the bulge 200, which is in particular circumferential, is in contact with the contact region 175 of the housing 170 when the magnetic core 135 is pushed in and in the end position is.
  • the bulge 200 can cause a type of flow behavior of the housing material of the housing 170 when it is pressed in, with the contact area 175 of the housing 170 remaining in contact with the bulge 200 .
  • first an insertion area 210 in particular a cylindrical insertion area, which has the same or a smaller outer diameter than an outer diameter d2 of the second area 139 of the , preferably cylindrical, magnetic core 135.
  • the outer diameter of the cylindrical insertion area 210 is smaller than an inner diameter d3 of the contact area 175 of the opening 172.
  • the insertion area 210 is followed by the bulge 200, which in the exemplary embodiment has a spherical contour.
  • the bulge 200 has a spherical profile.
  • the bulge 200 enables the magnet core 135 to pivot (represented by the double-headed arrows on both sides in Fig. 2) about a center point of the bulge 200, which is preferably located on the longitudinal axis 137.
  • the bulge 200 has an outer diameter d1 that is larger than the outer diameter d2 of the second region 139 of the magnetic core.
  • the outer diameter d1 preferably forms the largest outer diameter of the magnet core 135.
  • the bulge 200 is followed in the longitudinal direction of the magnet core 135 by a section 136 along the longitudinal axis 137 which lies between the bulge 200 and the second region 139 of the magnet core 135 which is surrounded by the coil former 128 .
  • the magnetic core 135 does not contact either the housing 170 or the bobbin 128 (when the longitudinal axis 137 is aligned with the longitudinal axis 176, as shown in FIG. 2), i.e. there is a clearance between the magnetic core 135 and the housing 170, in which the magnetic core 135 can be arranged (e.g.
  • the armature 115 which is mounted, for example, on the coil body 128 (in the area 132) or another element of the device 105 below the coil body 128 (cf. Fig. 1 and Fig. 2, not explicitly shown), is always centered, even under different manufacturing tolerances aligned with respect to the magnetic core 135, whereby the functioning of the tilting armature valve 100 can be ensured even under tolerance conditions.
  • An outer diameter d4 of the section 136 is smaller than the outer diameter d1 of the bulge 200, so that the magnetic core 135 in the section 136 does not contact the housing 170.
  • the outer diameter d4 can be smaller than or equal to the outer diameter d2 of the second area 139 of the magnetic core 135 .
  • the section 136 is followed by the second region 139 of the magnetic core 135 onto which the coil body 128 can be slid.
  • An electromagnetic device 105 according to the invention therefore preferably provides a bulge 200 in the magnetic core 135, which is designed in such a way that a convex press-in zone is created. According to the maximum possible inclination (due to manufacturing tolerances) of the longitudinal axis 137 of the magnetic core 135, this then merges into a second region 139 of the magnetic core 135 that is reduced in diameter compared to the bulge 200.
  • the bulge 200 in particular the spherical shape, causes the housing material to flow when it is pressed in (comparable to the pressing in of balls to close bores), which reduces the press-in force and at the same time an angular offset of the longitudinal axis 176 of the opening 172 to the longitudinal axis 137 of the magnetic core 135 is allowed.
  • the coil bobbin 128 can apply sufficient guiding force by the pressing force F of the housing 170 in order to position the magnetic core 135 in the housing 170 without being damaged in the process.

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Abstract

Eine elektromagnetische Vorrichtung weist einen Magnetkern mit einer Längsachse, der einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, einen umfangsmäßig um den zweiten Bereich des Magnetkerns angeordneten Spulenkörper, der wenigstens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung einer Spule aufweist, und ein Gehäuse mit einem magnetischen Material auf, das den Magnetkern und den Spulenkörper umfangsmäßig umgibt und wenigstens einen Kontaktbereich aufweist, in dem das Gehäuse den Magnetkern umgibt und kontaktiert. Der erste Bereich des Magnetkerns weist mindestens eine Auswölbung auf an einer dem Kontaktbereich des Gehäuses zugewandten Oberfläche des Magnetkerns, wobei die Auswölbung derart gestaltet ist, dass der Magnetkern in einem Abschnitt entlang der Längsachse zwischen der Auswölbung und dem zweiten Bereich das Gehäuse nicht kontaktiert.

Description

BESCHREIBUNG
Elektromagnetische Vorrichtung, sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen elektromagnetischen Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem Magnetkern, einem umfangsmäßig um den Magnetkern angeordneten Spulenkörper und einem Gehäuse, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektromagnetischen Vorrichtung.
Solche elektromagnetischen Vorrichtungen kommen beispielsweise in elektromagnetischen Aktuatoren zum Einsatz, wobei elektromagnetische Aktuatoren beispielsweise in Form von elektromagnetischen Schalt- oder Ventilvorrichtungen, wie etwa in Form eines elektromagnetischen Relais oder Magnetventils bekannt sind. Magnetventile, etwa in Form von Kippankerventilen, finden beispielsweise Verwendung als Steuerventil zur Druckregelung von Luft, etwa in einem Fahrzeug, wie beispielsweise in einem Nutzfahrzeug oder Bus zur Personenbeförderung. Beispielsweise umfasst ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einem elektronischen Betriebsbremssystem zumindest ein Steuerventil zur Druckregelung.
Ein elektromagnetischer Aktuator in Form eines Kippankerventils, der eine elektromagnetische Vorrichtung aufweist, ist beispielsweise aus DE 10 2016 105 532 A1 bekannt. Der elektromagnetische Aktuator verfügt über eine elektromagnetische Vorrichtung, die einen Magnetkern und einen darum angeordneten Spulenkörper umfasst.
Es sind darüber hinaus weitere Bauarten von Magnetventilen bekannt, wie beispielsweise in DE 10 2014 115 207 A1 , DE 10 2018 123 997 A1 , oder DE 10 2014 115 206 B3 beschrieben.
Allgemein wird bei elektromagnetischen Vorrichtungen der Magnetkern in dem Gehäuse verpresst oder verschweißt, um eine Verbindung zwischen Magnetkern und Gehäuse herzustellen. Mit dieser Methode kann ein möglichst geringer magnetischer Widerstand durch Vermeiden eines Spalts am Übergang vom Magnetkern zum Gehäuse bzw. Joch erreicht werden. Der Abstand und die Position des Magnetkerns zu dem Gehäuse haben auf eine zu erzeugende magnetische Kraft im allgemeinen einen großen Einfluss.
Bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren sind der Magnetkern, der Spulenkörper und das Gehäuse im Allgemeinen mit hohen Fertigungsgenauigkeiten herzustellen, um eine zentrische Ausrichtung von Spule und Magnetkern zum Gehäuse zu erlangen und mit der eine Schiefstellung des Magnetkerns zum Gehäuse vermieden werden soll. Eine solche Schiefstellung verursacht erhöhte elektromagnetische Verluste, wodurch die Effizienz reduziert und die Streuung der Funktionsparameter über die Produktion erhöht wird. Aufgrund der notwendigen hohen Fertigungsgenauigkeit weisen herkömmlich hergestellte elektromagnetische Vorrichtungen oftmals erhöhte elektromagnetische Verluste auf, wodurch die Effizienz der so hergestellten elektromagnetischen Vorrichtungen reduziert ist. Des Weiteren sind die bekannten Herstellungsvarianten kompliziert und zeitintensiv, da sie eine sehr exakte Bearbeitung der einzelnen Teile einer elektromagnetischen Vorrichtung erfordern.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die vergleichsweise einfach und mit Fertigungstoleranzen auf einem niedrigeren Niveau herstellbar ist und die dabei, über mehrere herzustellende Vorrichtungen betrachtet, weitgehend gleichbleibende magnetische Kennwerte liefert.
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß den beigefügten Patentansprüchen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Insbesondere betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem Magnetkern mit einer Längsachse, der einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, einen umfangsmäßig um den zweiten Bereich des Magnetkerns angeordneten Spulenkörper, der wenigstens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung einer Spule aufweist, und ein Gehäuse mit einem magnetischen Material, das den Magnetkern und den Spulenkörper wenigstens teilweise umfangsmäßig umgibt und wenigstens einen Kontaktbereich aufweist, in dem das Gehäuse den Magnetkern umgibt und kontaktiert. Der erste Bereich des Magnetkerns weist mindestens eine Auswölbung an einer dem Kontaktbereich des Gehäuses zugewandten Oberfläche des Magnetkerns auf. Der Magnetkern kontaktiert im Bereich der Auswölbung den Kontaktbereich des Gehäuses, wobei die Auswölbung derart gestaltet ist, dass der Magnetkern in einem Abschnitt entlang der Längsachse zwischen der Auswölbung und dem zweiten Bereich das Gehäuse nicht kontaktiert.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung ermöglicht eine schnelle und verlässliche Zentrierung des Magnetkerns im Gehäuse, weil der Magnetkern durch das Gehäuse und durch den Spulenkörper vergleichsweise einfach zentriert werden kann. Mit einer solchen Zentrierung können die Ausrichtung der Komponenten zueinander verbessert und dadurch elektromagnetische Verluste geringer gehalten werden, insbesondere im Vergleich zu bekannten elektromagnetischen Vorrichtungen, die wie oben beschrieben, hergestellt werden. Das bedeutet auch, dass die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung eine hohe Effizienz aufweist.
Mit der Erfindung ist es ferner ermöglicht, die elektromagnetische Vorrichtung einfach und mit geringeren Fertigungstoleranzen herzustellen, indem die Auswölbung des Magnetkerns eine einfache Zentrierung des Magnetkerns in dem Gehäuse erlaubt. Damit ist die Positionstoleranz des Magnetkerns auf ein Minimum reduziert und garantiert über mehrere herzustellende Vorrichtungen weitgehend gleichbleibende magnetische Kennwerte. Anders gesprochen bedeutet dies, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung konstantere magnetische Eigenschaften ermöglicht, auch wenn Fertigungstoleranzen auf einem niedrigeren Niveau angesetzt werden als bei herkömmlichen elektromagnetischen Vorrichtungen. Durch die Fertigungstoleranzen auf einem niedrigen Niveau sind zudem Herstellungsverfahren für diese Einzelteile wirtschaftlicher als bei Einzelteilen von herkömmlichen elektromagnetischen Vorrichtungen. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung der elektromagnetischen Vorrichtung, dass der Magnetkern in Längsrichtung mit einem im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren geringen Kraftaufwand in das Gehäuse einschiebbar ist und dabei auf einfache Weise eine spaltfreie Verbindung zwischen dem Magnetkern und dem Gehäuse bereitstellt. Die Auswölbung erlaubt es, dass beim Einpressen eine Art Fließverhalten vom Gehäuse, insbesondere vom Gehäusewerkstoff, hervorgerufen wird, was die notwendige Einpresskraft zum Einpressen des Magnetkerns in das Gehäuse reduziert und gleichzeitig einen Winkelversatz zwischen dem Gehäuse und der Längsachse des Magnetkerns ermöglicht, weil der Magnetkern in einem Abschnitt entlang der Längsachse zwischen der Auswölbung und dem zweiten Bereich mit dem umgebenden Spulenkörper das Gehäuse nicht kontaktiert, somit ein Spielraum für einen Winkelversatz zwischen Gehäuse und Magnetkern vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Grundsatz bei vielen Arten von elektromagnetischen Vorrichtungen angewendet werden, die einen Magnetkern und ein Magnetgehäuse besitzen, bei denen es auf eine präzise Ausrichtung des Magnetkerns ankommt.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung kann im Grunde nicht nur bei elektromagnetischen Aktuatoren, wie z.B. einem Magnetventil und Elektromagneten, sondern auch in elektrischen Relais verwendet werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung etwa in einem Magnetventil, vorzugsweise einem Kippankerventil, in einem Bremssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung kontaktiert das Gehäuse den Spulenkörper und übt eine Kraft in einer Richtung quer zur Längsachse des Magnetkerns auf den Spulenkörper aus. Der Kontakt des Spulenkörpers mit dem Gehäuse ist vorteilhaft dergestalt, dass der Magnetkern, der im Spulenkörper angeordnet ist, dadurch im Gehäuse zentriert wird. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Zentrierung des Magnetkerns, wodurch die elektromagnetische Vorrichtung konstante magnetische Eigenschaften aufweist. Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist der Aufnahmebereich durch wenigstens eine Wand gebildet, die einen ersten Bereich aufweist, der in Richtung der Längsachse des Magnetkerns verläuft, und wenigstens einen zweiten Bereich, der quer zu der Längsachse des Magnetkerns verläuft, wobei das Gehäuse den zweiten Bereich der Wand kontaktiert. Durch den Kontakt des zweiten Bereichs mit dem Gehäuse lässt sich auf einfache Weise eine Zentrierung des Spulenkörpers in dem Gehäuse ermöglichen, wodurch auch die Zentrierung des Magnetkerns im Gehäuse ermöglicht ist. Die zentrale Ausrichtung des Magnetkerns in dem Gehäuse ermöglicht die Herstellung einer elektromagnetische Vorrichtung mit konstant magnetischen Eigenschaften.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist das Gehäuse eine Öffnung mit einer Längserstreckung entlang des Magnetkerns und mit einer Längsachse auf. Die Öffnung umgibt im Kontaktbereich des Gehäuses den Magnetkern, und die Längsachse des Magnetkerns ist mit einem Winkelversatz zu der Längsachse der Öffnung angeordnet. Durch das Zusammenspiel der Ausgestaltung der Öffnung des Gehäuses und der Auswölbung des Magnetkerns kann ein Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Magnetkern verlässlich vermieden werden. Aus dieser spaltfreien Ausgestaltung ergeben sich konstante magnetische Eigenschaften für die elektromagnetische Vorrichtung. Ferner wird ein gewisser Winkelversatz der Längsachse der Öffnung und der Längsachse des Magnetkerns mit der Auswölbung ermöglicht und gleichzeitig eine spaltfreie Kontaktierung zwischen Gehäuse und Magnetkern sichergestellt. Anders gesprochen wird damit ein Winkelversatz einer Bohrungsachse der Öffnung, die die Längsachse der Öffnung darstellt, und der Magnetkern-Längsachse ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist die Auswölbung an der dem Kontaktbereich des Gehäuses zugewandten Oberfläche des Magnetkerns sphärisch ausgebildet. Mit der Auswölbung, insbesondere mit der sphärischen Auswölbung entsteht vorteilhaft eine ballige Einpresszone, die in das Gehäuse eingepresst werden kann. Mit der sphärischen Auswölbung ist es ermöglicht, beim Einpressen des Magnetkerns in das Gehäuse eine Art Fließverhalten des Gehäuses, insbesondere vom Gehäusewerkstoff, hervorzurufen, um die notwendige Einpresskraft zu reduzieren. Zudem wird ein Winkelversatz einer Längsachse der Gehäuseöffnung oder -bohrung (Bohrungsachse) im Kontaktbereich des Gehäuses zu der Magnetkern- Längsachse ermöglicht, um im Zuge der Herstellung eine möglichst gute zentrische Ausrichtung des Magnetkerns im Gehäuse zu erreichen. Die sphärische Ausgestaltung ist eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausführungsform der Auswölbung, weil sie einen Winkelversatz und Ausgleich in dreidimensionaler Richtung zulässt.
Das Gehäuse der elektromagnetischen Vorrichtung weist ein magnetisches Material auf. Das Gehäuse kann hauptsächlich ein magnetisches Material aufweisen. Das Gehäuse kann auch vollständig aus einem magnetischen Material aufgebaut sein.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist der Magnetkern im ersten und zweiten Bereich rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies ermöglicht eine schnelle und wiederholbare Herstellung des Magnetkerns.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist die Auswölbung einen größten Außendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser des Magnetkerns im zweiten Bereich. In einem Bereich mit diesem größten Durchmesser kontaktiert der Magnetkern direkt oder spaltfrei das Gehäuse und erlaubt es dem Magnetkern trotz größerer Fertigungstoleranzen durch eine entsprechende Schwenkbewegung an der Auswölbung zentral in dem Gehäuse ausgerichtet zu werden, ohne die spaltfreie Kontaktierung zu beeinträchtigen.
Außerdem ermöglicht diese Ausgestaltung, dass der Magnetkern, insbesondere mit Hilfe des Spulenkörpers, schnell und verlässlich im Gehäuse zentriert werden kann, denn der Magnetkern kann um die Auswölbung in dem Gehäuse verschwenkt werden, ohne dass eine Nachbearbeitung des Gehäuses oder des Magnetkerns erforderlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist der Magnetkern im zweiten Bereich zylindrisch ausgebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass der Magnetkern schnell und einfach in den Spulenkörper eingeschoben werden kann. Gleiches gilt natürlich auch, wenn der Spulenkörper auf den Magnetkern aufgeschoben wird. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist das Einschieben des Magnetkerns in den Spulenkörper mit dem Aufschieben des Spulenkörpers auf den Magnetkern gleichzusetzen.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist das Spulenkörpermaterial ein Kunststoffmaterial auf. Ein Spulenkörper mit einem solchen Spulenkörpermaterial ist günstig und einfach in der Herstellung. Der Spulenkörper kann aber auch gänzlich aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, gebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist die elektromagnetische Vorrichtung als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet. Dies ist eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung weist die elektromagnetische Vorrichtung, die als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet ist, einen bewegbaren magnetischen Ankerkörper als bewegbares Aktuatorelement auf, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule und den Magnetkern bewirktes Magnetfeld bewegbar ist. Hierdurch wird ein verlässliches Schalten eines elektromagnetischen Aktuators ermöglicht. Zudem ist eine zentrierte Ausrichtung des Magnetkerns in Bezug auf den Ankerkörper möglich, so dass eine bestimmungsgemäße Magnetfeldführung zwischen Magnetkern und Ankerkörper und Bewegung des Ankerkörpers ermöglicht sind, damit dieser seine Funktion gut erfüllen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung, die als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet ist, ist der Ankerkörper am Spulenkörper oder am Gehäuse gelagert.
Gemäß einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung ist die elektromagnetische Vorrichtung als elektromagnetische Schalt- oder Ventilvorrichtung mit einem bewegbaren magnetischen Ankerkörper als Schalt- bzw. Ventilelement ausgebildet, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule und den Magnetkern bewirktes Magnetfeld bewegbar ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromagnetische Vorrichtung als ein elektromechanisches Relais oder Magnetventil ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromechanische Vorrichtung als ein Magnetventil für ein Druckregelmodul oder Luftaufbereitung eines Fahrzeugs ausgebildet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, welches die folgenden Schritte aufweist:
- Vormontage des Spulenkörpers und des Magnetkerns zu einer Anordnung,
- Montage der Anordnung aus Spulenkörper und Magnetkern im Gehäuse,
- Zentrieren des Magnetkerns bei der Montage der Anordnung im Gehäuse durch eine Schwenkbewegung des ersten Bereichs des Magnetkerns in Relation zu dem Kontaktbereich des Gehäuses quer zu der Längsachse des Magnetkerns, und
- Fixieren der Anordnung aus Spulenkörper und Magnetkern im Gehäuse.
Die in Verbindung mit der elektromagnetischen Vorrichtung genannten Ausführungsformen und Vorteile treffen ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren zu. Es werden diese nicht nochmals wiedergegeben, um Wiederholungen zu vermeiden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Spulenkörper einen Magnetkernaufnahmeraum auf, in die der Magnetkern eingeschoben wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann das Verfahren den Verfahrensschritt Ausrichten des Magnetkerns zu dem Magnetkernaufnahmeraum in dem Spulenkörper aufweisen, so dass die Längsachse des Magnetkerns und eine Längsachse des Magnetkernaufnahmeraums zueinander fluchten.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können nebeneinander oder auch in beliebiger Kombination miteinander angewandt werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A, 1B schematische Querschnittsdarstellungen eines beispielhaften Kippankerventils, bei dem eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, dem Grundsatz nach zur Anwendung kommen kann,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Kippankerventil gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann.
Fig. 1 zeigt anhand von Fig. 1A und Fig. 1B eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Kippankerventils 100, bei dem eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, wie in einer Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt, dem Grundsatz nach zur Anwendung kommen kann. Dabei soll Fig. 1 einen beispielhaften, praxisgemäßen Einsatz einer elektromagnetischen Vorrichtung anhand eines Kippankerventils verdeutlichen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Magnetkerns und des Spulenkörpers in einem Gehäuse ist dabei in Fig. 2 gemäß eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt und kann vom Fachmann im Grundsatz ohne Weiteres auf ein Kippankerventil gemäß Fig. 1 übertragen werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass dem Fachmann die grundlegende Funktionsweise von elektromagnetischen Vorrichtungen, wie Schalt- oder Ventilvorrichtungen mit einem durch ein Magnetfeld bewegbaren Ankerkörper als Schalt- bzw. Ventilelement bekannt ist.
Bei dem Kippankerventil 100 gemäß Fig. 1 kann es sich dem Grundprinzip nach um ein Ausführungsbeispiel eines in DE 10 2016 105 532 A1 gezeigten Kippankerventils 100 handeln. Dabei kann es sich in einer Variante um ein in der dortigen Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 100 versehenes Magnetventil handeln. Es sind jedoch auch andere Ausführungsbeispiele denkbar, etwa in Zusammenhang mit elektrischen Relais oder Magnetventilen wie in den anderen oben genannten Druckschriften beschrieben. Diesbezügliche Ausgestaltungen eines in DE 10 2016 105 532 A1 beschriebenen Magnetventils und deren Komponenten sowie deren Verwendung sind durch Bezugnahme auch Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1A zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein Kippankerventil 100, bei dem sich der Anker in der ersten Position befindet. Das Kippankerventil 100 weist ein Spulenelement 110, einen Ankerkörper (oder kurz Anker) 115, eine Feder 120, ein Dichtelement 125 sowie eine Deckschale 130 auf. Dabei umfasst das Spulenelement 110 zumindest einen Magnetkern 135, einen umfangsmäßig um den Magnetkern 135 angeordneten Spulenkörper 128, sowie eine umfangsmäßig um den Spulenkörper 128 angeordnete Spule 140 mit einem Paket aus Spulenwicklungen (nicht explizit dargestellt) . Eine Stirnseite des Ankers 115 ist mittels eines Lagers 145 gelagert. Der Anker 115 ist zwischen einer ersten Position 147 und einer zweiten Position 149 bewegbar. Dabei ist der Anker 115 ausgebildet, bei einem Aktivieren der Spule 140 von der ersten Position 147 in eine zweite (angezogene) Position 149 bewegt zu werden. Bei aktivierter Spule 140 kann der Anker 115 in der zweiten Position 149 gehalten werden. Auf der dem Spulenelement 110 abgewandten Seite des Ankers 115 ist weiterhin das Dichtelement 125 angeordnet. In der Deckschale 130 ist ein Ventilsitz 150 mit einem Ausgang 155 und ein Eingang 157 für ein Fluid 158 ausgebildet. Dabei ist der Ausgang 155 mittels des Dichtelements 125 fluiddicht verschließbar, wenn der Anker 115 in der ersten Position 147 angeordnet ist. Das Dichtelement 125 kann hierbei ferner auch als Dämpferelement wirken, um ein Aufprallen des Ankers 115 auf den Ventilsitz 150 zu verhindern. Das Dichtelement 125 kann hierbei durch ein Vulkanisieren auf dem Anker 115 oder einem T rägerelement befestigt sein. Denkbar ist ferner, dass ein Winkel beim Auftreffen des Ankers 115 bzw. Dichtelementes 125 auf dem Ventilsitz 150 durch eine schräge Düse oder ein schräg ausgeformtes Dichtelement 125 oder einen gekrümmten Anker 115 erzeugt wird. Eine solche Düse, die in der Fig. 1A nicht explizit dargestellt ist, braucht nicht zwangsläufig in das Kippankverventil 100 integriert sein, sondern kann auch von externen Gehäuseteilen bereitgestellt werden.
Denkbar ist ferner, dass der Ventilsitz 150 in dem Spulenelement 110 angeordnet ist, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 1A nicht explizit dargestellt ist. In diesem Fall wäre dann ein Betätiger von Vorteil, der eine Freigabe des Ausgangs durch den Anker 115 vermittelt.
Der Anker 115 weist in diesem Ausführungsbeispiel mindestens eine zumindest teilweise runde Erhebung 160 in einem Lagerabschnitt 162 auf, wobei die Erhebung 160 günstigerweise in eine Ausnehmung 165 oder Öffnung eingreift, die in einem der Erhebung 160 gegenüberliegenden Abschnitt eines Gehäuses 170 des Kippankerventils 100 angeordnet ist. Hierdurch kann der Anker 115 in der Ausnehmung bei einer Bewegung von der ersten Position 147 in die zweite Position 149 nach einem Einschalten eines Stromflusses durch die Spule 140 gleiten und wird zugleich an einer fixen Position in dem Gehäuse 170 bzw. in Bezug zu der Deckschale 130 gehalten. Günstigerweise ist die Ausnehmung trapezförmig ausgestaltet, sodass eine möglichst geringe Reibung beim Gleiten der Erhebung über die Fläche der Ausnehmung 165 verursacht wird. Die Ausnehmung 165 kann beispielsweise aus Kunststoffmaterial gefertigt und hierdurch sehr einfach und kostengünstig herstellbar sein.
Die Feder 120 ist in diesem Beispiel als Blattfeder ausgebildet und im Lagerabschnitt auf einer der Spule 140 gegenüberliegenden Seite des Ankers 115 angeordnet. Die Feder 120 dient hierbei zum spielfreien Andrücken der beispielsweise im Anker 115 eingepressten Lagerkugel(n) in die (beispielsweise trapezförmige) Gegenschale bzw. Ausnehmung 165 im Gehäuse 170 des Spulenelementes 110. Der Anker 115 kann durch die Feder 120 fixiert werden, sodass der Anker 115 durch die Feder 120 in einer vorbestimmten Position gehalten wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine konstante Vorspannkraft auf den Anker 115 ausgeübt werden kann, und die von der Feder 120 auf den Anker 115 ausgeübte Kraft möglichst nahe an einem an der Drehachse liegenden Kraftangriffspunkt auf den Anker 115 eingeleitet werden kann.
Alternativ kann auch der Anker 115 an dem Spulenelement 110 eingehängt werden. In diesem Fall könnte dann die Feder 120, die beispielsweise als Blattfeder ausgestaltet ist, entfallen.
Fig. 1B zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein Kippankerventil 100, bei dem sich der Anker 115 in der zweiten Position 149 befindet. In diesem Fall ist ein Strom durch die Spule 140 eingeschaltet und der Anker 115 angezogen, sodass sich ein durch die Feldlinien 180 dargestelltes Magnetfeld aufbaut. Bei einem Ausschalten des Stroms durch die Spule 140 kann beispielsweise durch die Schwerkraft oder eine Federkraft der dargestellten Rückstellfeder der Anker 115 in die erste Position 147 zurückfallen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Kippankerventil gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann. Gleiche, gleichwirkende oder analoge Komponenten sind in Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Anker 115 ist in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Im Unterschied zum Kippankerventil 100 nach Fig. 1 weist die elektromagnetische Vorrichtung 105 gemäß Fig. 2 ein Spulenelement 110 auf, bei dem der vorzugsweise zylindrische Magnetkern 135 in einem ersten Bereich 138 eine Auswölbung 200, insbesondere eine umlaufende Auswölbung umfasst, die beispielsweise eine sphärische Kontur aufweist. Der Magnetkern 135 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem zweiten Bereich 139 des Magnetkerns 135 von dem Spulenkörper 128 umgeben, der vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Der Spulenkörper 128 weist einen Aufnahmebereich 142 zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung 141 der Spule 140 auf. In dem Aufnahmebereich 142 ist die Spulenwicklung 141 der Spule 140 angeordnet. Die Auswölbung 200 ist vorzugsweise integral mit dem Magnetkern 135 geformt, kann grundsätzlich aber auch separat geformt und an dem Magnetkern 135 angebracht sein.
Der Aufnahmebereich 142 ist im Querschnitt entlang der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 gesehen durch eine Wand 129 ausgebildet, die einen ersten Bereich 131 aufweist, der in Richtung der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft, einen zweiten Bereich 132, der quer (vorzugsweise senkrecht) zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft und an einem ersten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist, und einen dritten Bereich 133, der ebenfalls quer (vorzugsweise senkrecht) zur Längsachse 137 des Magnetkerns 135 verläuft und an einem zweiten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist. Der erste Bereich 131 , der zweite Bereich 132 und der dritte Bereich 133 der Wand 129 bilden zusammen einen trogartigen oder, wie dargestellt, U-förmigen Aufnahmebereich 142 aus.
Der Spulenkörper 128 weist einen Magnetkernaufnahmeraum 143 auf, der durch den ersten Bereich 131 der Wand 129 des Aufnahmebereichs 142 ausgebildet ist. Der Magnetkernaufnahmeraum 143 ist so auf den Magnetkern 135 abgestimmt, dass der Magnetkern 135 in den Magnetkernaufnahmeraum 143 des Spulenkörpers 128 eingepresst werden kann. Insbesondere hat der Magnetkernaufnahmeraum 143 eine zylinderartige Form.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Aufnahmebereich 142 des Spulenkörpers 128 auch nur durch den ersten Bereich 131 der Wand 129 und den zweiten Bereich 132 der Wand 129 ausgebildet sein, wobei das Gehäuse 170 (welches insbesondere ein Magnetgehäuse ist) nahe dem zweiten Ende des ersten Bereichs 131 angeordnet ist, ohne dass das zweite Ende des ersten Bereichs 131 das Gehäuse 170 berührt.
Das Gehäuse 170 weist einen rotationssymmetrischen Hohlraum, insbesondere mit einer topfartigen Form, mit einem Innenbereich 171 auf, der so ausgebildet ist, dass der Spulenkörper 128 zusammen mit dem Magnetkern 135 in das Gehäuse 170 eingebracht werden kann. Im Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 170 eine Öffnung 172 (etwa in Form einer Bohrung) in einem Gehäuseboden 173 auf, in die der erste Bereich 138 des Magnetkerns 135 mit wenigstens einem Teil der Auswölbung 200 eingepresst ist. Die zentrale Öffnung 172 hat eine Längserstreckung entlang des Magnetkerns 135 mit einer Längsachse 176. Das Gehäuse 170 weist einen Kontaktbereich 175 auf, in dem das Gehäuse 170 den ersten Bereich 138 des Magnetkerns 135 umgibt und die Auswölbung 200 des Magnetkerns 135 zumindest teilweise kontaktiert. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und zum Ausgleich dieser kann zwischen der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 und der Längsachse 176 der Öffnung 172 ein Winkelversatz vorliegen. Dieser Winkelversatz kann durch die Auswölbung 200 einfach und effizient erreicht werden, indem die Längsachse 137 des Magnetkerns 135 relative zur Längsachse 176 der Öffnung 172 verschwenkt wird. Ziel ist dabei gemäß einem Aspekt der Erfindung eine zentrale Ausrichtung des Magnetkerns 135 im Bereich des (nicht dargestellten) Ankerkörpers 115, der an der Vorrichtung 105, beispielsweise am Spulenkörper 128, einseitig gelagert ist. Durch eine Zentrierung des Magnetkerns relativ zum Anker 115 (und damit relativ zum Spulenkörper 128 an der Position des Wandbereichs 132 des Spulenkörpers) kann eine einwandfreie Funktionsweise des Magnetventils auch unter Toleranzbedingungen sichergestellt werden.
Das Gehäuse 170 weist eine umlaufende Seitenwand 174 auf, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung der Öffnung 172 vom Gehäuseboden 173 weg erstreckt und somit den Innenbereich 171 in radialer Richtung begrenzt. Der Innendurchmesser des Innenbereichs 171 ist dabei vorzugsweise etwas geringer als der Außendurchmesser des Spulenkörpers 128, insbesondere des zweiten Bereichs 132 der Wand 129 des Spulenkörpers 128, der vorzugsweise den größten Außendurchmesser des Spulenkörpers 128 aufweist, so dass bei Einschieben des Spulenkörpers 128 in das Gehäuse 170 eine radiale Pressung (dargestellt durch die Kraft F) auf den Spulenkörper 128, insbesondere auf radial äußere Enden des zweiten Bereichs 132 der Wand 129 des Spulenkörpers 128 ausgeübt wird. Ein Außendurchmesser des dritten Bereichs 133 der Wand 129 ist vorzugsweise geringer als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs 132 der Wand 129, so dass der dritte Bereich 133 im eingebauten Zustand das Gehäuse 170 nicht kontaktiert. Ein Außendurchmesser der Spule 140 ist ebenfalls geringer als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs 132 der Wand 129 des Spulenkörpers 128. Aufgrund der radialen Pressung durch das Gehäuse 170 auf den Spulenkörper 128, insbesondere auf den zweiten Bereich 132 der Wand 129 des Spulenkörpers 128, wird der Magnetkern 135 über den Spulenkörper 128 im Gehäuse 170 zentriert. Anders gesprochen bedeutet dies, dass der Magnetkern 135 nicht hauptsächlich durch die Öffnung 172 im Gehäuse 170 zentriert wird, sondern im zweiten Bereich 139 des Magnetkerns 135, vorzugsweise vermittels des Gehäuses 170 und Spulenkörpers 128, der von der Öffnung 172 bzw. dem Kontaktbereich 175 des Gehäuses 170 in Längsrichtung des Magnetkerns 135 beabstandet ist.
Eine solche Zentrierung, bei der der Magnetkern 135 außerdem spaltfrei das Gehäuse 170 im Kontaktbereich 175 kontaktiert, wird durch die Auswölbung 200 ermöglicht, die einerseits ein Verschwenken des Magnetkerns 135 relativ zur Längsachse 176 der Öffnung 172 des Gehäuses 170 erlaubt, andererseits durch ihre gerundete und über den Magnetkern 135 im Bereich 139 hinaus ausladende Form die spaltfreie Kontaktierung mit dem Gehäuse 170 weiterhin sicherstellt. Mit anderen Worten können mit der Hilfe der Auswölbung 200 Fertigungsabweichungen oder Toleranzen der Öffnung 172 und/oder des Magnetkerns 135 und/oder des Spulenkörpers 128 ausgeglichen und der Magnetkern 135 im Gehäuse 170 zentriert werden, ohne dass dabei ein Luftspalt (welcher für den magnetischen Fluss nachteilig wäre) zwischen dem Magnetkern 135 und dem Kontaktbereich 175 des Gehäuses 170 innerhalb der Öffnung 172 entsteht. Vorzugsweise ist das Gehäuse 170 dabei einstückig ausgebildet.
Das Gehäuse 170 weist magnetisches Material auf, z.B. Eisen oder anderes metallisches Material, wie dem Fachmann bekannt und beispielsweise in DE 102016 105 532 A1 beschrieben ist.
Die an dem Magnetkern 135 angeordnete Auswölbung 200 ist gemäß einer Ausführungsform an einer Außenfläche in dem ersten Bereich 138 des Magnetkerns 135 angeordnet, so dass die insbesondere umlaufende Auswölbung 200 beim Einschieben und in der Endposition des Magnetkerns 135 mit dem Kontaktbereich 175 des Gehäuses 170 in Kontakt ist. Durch die Auswölbung 200 kann beim Einpressen eine Art Fließverhalten vom Gehäusewerkstoff des Gehäuses 170 hervorgerufen werden, wobei der Kontaktbereich 175 des Gehäuse 170 mit der Auswölbung 200 in Kontakt bleibt.
In dem ersten Bereich 138 des Magnetkerns 135 ist, in Einschubrichtung des Magnetkerns 135 in das Gehäuse 170 gesehen, zunächst ein Einschubbereich 210, insbesondere ein zylindrischer Einschubbereich vorgesehen, der den selben oder einen geringeren Außendurchmesser aufweist, als ein Außendurchmesser d2 des zweiten Bereichs 139 des, vorzugsweise zylindrischen, Magnetkerns 135. Das bedeutet auch, dass der Außendurchmesser des zylindrischen Einschubbereichs 210 geringer ist als ein Innendurchmesser d3 des Kontaktbereichs 175 der Öffnung 172. Dies ermöglicht eine leichtere Montage des Magnetkerns 135 in dem Gehäuse 170, da der Magnetkern 135 auch bei einem Versatz zwischen der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 und der Längsachse 176 der Öffnung 172 in die Öffnung 172 einschiebbar ist. In Einschubrichtung gesehen folgt auf den Einschubbereich 210 die Auswölbung 200, die im Ausführungsbeispiel eine sphärische Kontur aufweist. Anders gesprochen weist die Auswölbung 200 in einer Ausführungsform ein kugelförmiges Profil auf. Die Auswölbung 200 ermöglicht dem Magnetkern 135 ein Schwenken (dargestellt durch den beiderseitigen Doppelpfeil in Fig. 2) um einen vorzugsweise auf der Längsachse 137 liegenden Mittelpunkt der Auswölbung 200. Die Auswölbung 200 weist einen Außendurchmesser d1 auf, der größer ist als der Außendurchmesser d2 des zweiten Bereichs 139 des Magnetkerns. Der Außendurchmesser d1 bildet vorzugsweise den größten Außendurchmesser des Magnetkerns 135.
Auf die Auswölbung 200 folgt in Längsrichtung des Magnetkerns 135 ein Abschnitt 136 entlang der Längsachse 137, der zwischen der Auswölbung 200 und dem zweiten Bereich 139 des Magnetkerns 135 liegt, der von dem Spulenkörper 128 umgeben ist. In diesem Abschnitt 136 kontaktiert der Magnetkern 135 weder das Gehäuse 170 noch den Spulenkörper 128 (wenn die Längsachse 137 mit der Längsachse 176 ausgerichtet ist, wie in Fig. 2 dargestellt), das heißt, es ist ein Freiraum zwischen dem Magnetkern 135 und dem Gehäuse 170 vorhanden, in dem der Magnetkern 135, etwa zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen, anordenbar (z.B. verschwenkbar) ist, so dass eine zentrierte Ausrichtung im zweiten Bereich 139 (insbesondere an der Position des Wandbereichs 132 in der Nähe der Ankerlagerung) erreicht wird, beispielsweise wenn dazu die Längsachse 137 des Magnetkerns 135 einen Winkelversatz zur Längsachse 176 der Öffnung 172 bildet. Damit ist der Anker 115, der z.B. am Spulenkörper 128 (im Bereich 132) oder einem anderen Element der Vorrichtung 105 unterhalb des Spulenkörpers 128 gelagert ist (vgl. Fig. 1 n Fig. 2 nicht explizit dargestellt), auch unter verschiedenen Fertigungstoleranzen immer zentriert in Bezug auf den Magnetkern 135 ausgerichtet, womit die Funktionsweise des Kippankerventils 100 auch unter Toleranzbedingungen sichergestellt werden kann.
Mit diesem Abschnitt 136 in Zusammenwirken mit der Auswölbung 200 ist es also möglich, dass der Magnetkern 135 bei Platzierung in der Öffnung 172, mithin im Kontaktbereich 175, schwenkbar ist. Ein Außendurchmesser d4 des Abschnitts 136 ist kleiner als der Außendurchmesser d1 der Auswölbung 200, so dass der Magnetkern 135 in dem Abschnitt 136 nicht das Gehäuse 170 kontaktiert. Der Außendurchmesser d4 kann kleiner als oder gleich dem Außendurchmesser d2 des zweiten Bereichs 139 des Magnetkerns 135 sein.
An den Abschnitt 136 anschließend folgt der zweite Bereich 139 des Magnetkerns 135 auf den der Spulenkörper 128 aufschiebbar ist.
Eine elektromagnetische Vorrichtung 105 gemäß der Erfindung sieht bei dem Magnetkern 135 vorzugsweise also eine Auswölbung 200 vor, die so gestaltet ist, dass eine ballige Einpresszone entsteht. Diese geht dann entsprechend der maximal möglichen Schrägstellung (durch Fertigungstoleranzen) der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 in einen im Vergleich zur Auswölbung 200 im Durchmesser reduzierten zweiten Bereich 139 des Magnetkerns 135 über. Durch die Auswölbung 200, insbesondere der sphärischen Form, wird beim Einpressen eine Art Fließverhalten vom Gehäusewerkstoff hervorgerufen (vergleichbar mit dem Einpressen von Kugeln zum Verschließen von Bohrungen), das die Einpresskraft reduziert und gleichzeitig einen Winkelversatz der Längsachse 176 der Öffnung 172 zu der Längsachse 137 des Magnetkerns 135 erlaubt. Somit besteht die Möglichkeit, dass der Spulenkörper 128 durch die Presskraft F des Gehäuses 170 genug Führungskraft aufbringen kann, um den Magnetkern 135 im Gehäuse 170 zu positionieren, ohne dabei beschädigt zu werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Kippankerventil
105 elektromagnetische Vorrichtung
110 Spulenelement
115 Ankerkörper
120 Feder
125 Dichtelement
128 Spulenkörper
129 Wand
130 Deckschale
131 erster Bereich
132 zweiter Bereich
133 dritter Bereich
135 Magnetkern
136 Abschnitt
137 Längsachse
138 erster Bereich
139 zweiter Bereich
140 Spule
141 Spulenwicklung
142 Aufnahmebereich
143 Magnetkernaufnahmeraum
145 Lager
147 erste Position
149 zweite Position
150 Ventilsitz
155 Ausgang
157 Eingang
158 Fluid
160 Erhebung
162 Lagerabschnitt
165 Ausnehmung 170 Gehäuse
171 Innenbereich
172 Öffnung
173 Gehäuseboden 174 Seitenwand
175 Kontaktbereich
176 Längsachse
180 Feldlinien
200 Auswölbung 210 Einschubbereich d1-d4 Durchmesser
F Kraft

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Elektromagnetische Vorrichtung (105), aufweisend: einen Magnetkern (135) mit einer Längsachse (137), der einen ersten Bereich
(138) und einen zweiten Bereich (139) aufweist, einen umfangsmäßig um den zweiten Bereich (139) des Magnetkerns (135) angeordneten Spulenkörper (128), der wenigstens einen Aufnahmebereich (142) zur Aufnahme wenigstens einer Spulenwicklung (141) einer Spule (140) aufweist, ein Gehäuse (170) mit einem magnetischen Material, das den Magnetkern (135) und den Spulenkörper (128) wenigstens teilweise umfangsmäßig umgibt und wenigstens einen Kontaktbereich (175) aufweist, in dem das Gehäuse (170) den Magnetkern (135) umgibt und kontaktiert, wobei der erste Bereich (138) des Magnetkerns (135) mindestens eine Auswölbung (200) an einer dem Kontaktbereich (175) des Gehäuses (170) zugewandten Oberfläche des Magnetkerns (135) aufweist, und der Magnetkern (135) im Bereich der Auswölbung (200) den Kontaktbereich (175) des Gehäuses (170) kontaktiert, wobei die Auswölbung (200) derart gestaltet ist, dass der Magnetkern (135) in einem Abschnitt (136) entlang der Längsachse (137) zwischen der Auswölbung (200) und dem zweiten Bereich (139) das Gehäuse (170) nicht kontaktiert.
2. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach Anspruch 1 , bei der das Gehäuse (170) den Spulenkörper (128) kontaktiert und eine Kraft in einer Richtung quer zur Längsachse (137) des Magnetkerns (135) auf den Spulenkörper (128) ausübt.
3. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach Anspruch 2, bei der der Aufnahmebereich (142) durch wenigstens eine Wand (129) gebildet ist, die einen ersten Bereich (131) aufweist, der in Richtung der Längsachse (137) des Magnetkerns (135) verläuft, und wenigstens einen zweiten Bereich (132), der quer zu der Längsachse (137) des Magnetkerns (135) verläuft, und das Gehäuse (170) den zweiten Bereich (132) der Wand (129) kontaktiert.
4. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Gehäuse (170) eine Öffnung (172) mit einer Längserstreckung entlang des Magnetkerns (135) mit einer Längsachse (176) aufweist, wobei die Öffnung (172) im Kontaktbereich (175) des Gehäuses (170) den Magnetkern (135) umgibt, und die Längsachse (137) des Magnetkerns (135) mit einem Winkelversatz zu der Längsachse (176) der Öffnung (172) angeordnet ist.
5. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Auswölbung (200) an der dem Kontaktbereich (175) des Gehäuses (170) zugewandten Oberfläche des Magnetkerns (175) sphärisch ausgebildet ist.
6. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Magnetkern (135) im ersten und zweiten Bereich (138, 139) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
7. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach Anspruch 6, bei der die Auswölbung (200) einen größten Außendurchmesser (d1) aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser (d2) des Magnetkerns (135) im zweiten Bereich (139).
8. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Magnetkern (135) im zweiten Bereich (139) zylindrisch ausgebildet ist.
9. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die als elektromagnetischer Aktuator (100) ausgebildet ist.
10. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach Anspruch 9, die einen bewegbaren magnetischen Ankerkörper (115) als bewegbares Aktuatorelement aufweist, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule (140) und den Magnetkern (135) bewirktes Magnetfeld (180) bewegbar ist.
11 . Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach Anspruch 10, bei der der Ankerkörper (115) am Spulenkörper (128) oder am Gehäuse (170) gelagert ist.
12. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die elektromagnetische Vorrichtung (105) als elektromagnetische Schalt- oder Ventilvorrichtung (100) mit einem bewegbaren magnetischen Ankerkörper (115) als Schalt- bzw. Ventilelement ausgebildet ist, der durch ein durch einen Stromfluss durch die Spule (140) und den Magnetkern (135) bewirktes Magnetfeld (180) bewegbar ist.
13. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die elektromagnetische Vorrichtung (105) als ein elektromechanisches Relais oder Magnetventil (100) ausgebildet ist.
14. Elektromagnetische Vorrichtung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die elektromagnetische Vorrichtung als ein Magnetventil (100) für ein Druckregelmodul oder Luftaufbereitung eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
15. Verfahren zum Herstellen einer elektromagnetischen Vorrichtung (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte:
- Vormontage des Spulenkörpers (128) und des Magnetkerns (135) zu einer Anordnung,
- Montage der Anordnung aus Spulenkörper (128) und Magnetkern (135) im Gehäuse (170),
- Zentrieren des Magnetkerns (135) bei der Montage der Anordnung im Gehäuse (170) durch eine Schwenkbewegung des ersten Bereichs (138) des Magnetkerns (135) in Relation zu dem Kontaktbereich (175) des Gehäuses (170) quer zu der Längsachse (137) des Magnetkerns (135), und
- Fixieren der Anordnung aus Spulenkörper (128) und Magnetkern (135) im Gehäuse (170).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006019464A1 (de) * 2006-03-21 2007-09-27 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil
DE102014115206B3 (de) 2014-10-20 2016-02-04 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kippankerventil für ein Druckregelmodul eines Fahrzeugs und Verfahren zum Betreiben eines Kippankerventils
DE102014115207A1 (de) 2014-10-20 2016-04-21 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Ventildichteinrichtung für ein Kippankerventil und Verfahren zum Herstellen einer Ventildichteinrichtung für ein Kippankerventil
DE102016105532A1 (de) 2016-03-24 2017-09-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kippankerventil und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102018123997A1 (de) 2018-09-28 2020-04-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Als Baueinheit ausgeführtes elektro-pneumatisches Druckregelmodul mit integriertem Inertialsensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10154257A1 (de) 2001-08-06 2003-02-27 Continental Teves Ag & Co Ohg Elektromagnetventil
DE10300414A1 (de) 2002-08-27 2004-03-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006019464A1 (de) * 2006-03-21 2007-09-27 Continental Teves Ag & Co. Ohg Elektromagnetventil
DE102014115206B3 (de) 2014-10-20 2016-02-04 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kippankerventil für ein Druckregelmodul eines Fahrzeugs und Verfahren zum Betreiben eines Kippankerventils
DE102014115207A1 (de) 2014-10-20 2016-04-21 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Ventildichteinrichtung für ein Kippankerventil und Verfahren zum Herstellen einer Ventildichteinrichtung für ein Kippankerventil
DE102016105532A1 (de) 2016-03-24 2017-09-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kippankerventil und Verfahren zur Herstellung desselben
EP3222897B1 (de) * 2016-03-24 2018-10-24 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kippankerventil und verfahren zur herstellung desselben
DE102018123997A1 (de) 2018-09-28 2020-04-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Als Baueinheit ausgeführtes elektro-pneumatisches Druckregelmodul mit integriertem Inertialsensor

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