DE102018115916A1

DE102018115916A1 - Elektromagnetisch betätigtes Ventil und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102018115916A1
Application number: DE102018115916.1A
Authority: DE
Inventors: Mario Kuhl; René Schulz; David Jung; Stefan Pilz; Wolfgang Petri; Thomas Lütz
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-02

Abstract

KurzfassungAufgabe: Es soll eine Beeinflussung des Fluidstroms als Funktion des Ventilhubs ermöglicht werden, insbesondere durch eine hubabhängige Veränderung des wirksamen Öffnungsquerschnitts für den Fluidstrom, wobei einfache und kostengünstig mit hoher Genauigkeit herstellbare Formen in eines der Bauteile des Ventils eingebracht werden sollen, und wobei radialwirkende Strömungskräfte sich gegenseitig ausgleichen sollen.Lösung: Eine zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) der Ventilhülse (3) besteht aus einer Mehrzahl von Teilgruppen (7, 7') von zylindrischen Öffnungen (6), wobei innerhalb jeder Teilgruppe (7, 7') die axialen Positionen der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) und die Durchmesser der Öffnungen (6) gleich sind, aber jede Teilgruppe (7) sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe (7') mit ebenfalls gleichen Durchmessern und axialen Positionen innerhalb der anderen Teilgruppe (7') hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) unterscheidet.Anwendung: Steuerung von Fluidströmen in Getrieben, Motoren und hydraulischen Steuerungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, sowie Verfahren zur Herstellung des Ventils.
Stand der Technik:
Elektromagnetisch betätigte Ventile sind bekannt und weit verbreitet, auch elektromagnetisch betätigte Ventile mit Ventilbauteilen aus Kunststoff sind bekannt, beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2012 009 951 A1 und DE 10 2014 012 306 A1 .
Die bekannten Ventile mit Kunststoffbauteilen sind entweder als Sitzventile ausgeführt, oder sie bieten nur geringe und in einigen Fällen unzureichende technische Mittel zur Beeinflussung des Fluidstroms durch das Ventil als Funktion des Ventilhubs.
Aufgabe:
Das erfindungsgemäße Ventil soll eine Beeinflussung des Fluidstroms als Funktion des Ventilhubs entsprechend einer Vorgabe ermöglichen, insbesondere durch eine hubabhängige Veränderung des wirksamen Öffnungsquerschnitts für den Fluidstrom, wobei einfache und kostengünstig mit hoher Genauigkeit herstellbare Formelemente in eines der Bauteile des Ventils eingebracht werden sollen, und wobei radialwirkende Strömungskräfte sich gegenseitig ausgleichen sollen.
Lösung:
Die auf die Vorrichtung gerichtete Hauptaufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Lösungen für die Unteraufgaben sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben, die beiden letzten Ansprüche beschreiben Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigte Ventil besteht mindestens aus einem Elektromagneten, einer Ventilhülse, einem Ventilschieber und einer Rückstellfeder, wobei die Ventilhülse aus Kunststoff hergestellt ist und zwei Gruppen von radialen Öffnungen aufweist.
Die Öffnungen der ersten Gruppe sind unabhängig vom Hub des Ventilschiebers immer vollständig geöffnet, sie dienen der Leitung des Fluids zur zweiten Gruppe.
Die Öffnungen der zweiten Gruppe sind steuernden Öffnungen, sie sind abhängig von Hub des Ventilschiebers verschlossen, teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet.
Dabei besteht die zweite Gruppe von Öffnungen aus einer Mehrzahl von Teilgruppen von zylindrischen Öffnungen, und innerhalb jeder Teilgruppe sind die axialen Positionen der Öffnungen auf der Ventilhülse und die Durchmesser der Öffnungen gleich.
Aber die erste Teilgruppe von Öffnungen unterscheidet sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen auf der Ventilhülse, und jede weitere Teilgruppe unterscheidet sich hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen auf der Ventilhülse von weiteren gegebenenfalls vorhandenen Teilgruppen.
In einer ersten Ausführung des elektromagnetisch betätigten Ventils unterscheiden sich die Teilgruppen der steuernden Öffnungen nur hinsichtlich ihrer Durchmesser.
In einer zweiten Ausführung des elektromagnetisch betätigten Ventils unterscheiden sich die Teilgruppen der steuernden Öffnungen nur hinsichtlich ihrer axialen Position auf der Ventilhülse.
In einer dritten Ausführung des elektromagnetisch betätigten Ventils unterscheiden sich die Teilgruppen der steuernden Öffnungen sowohl hinsichtlich ihrer Durchmesser als auch hinsichtlich der axialen Position auf der Ventilhülse.
Vorzugsweise besteht die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen aus mindestens zwei Teilgruppen, wobei die Öffnungen der jeweiligen Teilgruppe auf dem Umfang der Ventilhülse mit jeweils gleichem Winkelabstand verteilt sind. Dadurch ergibt sich vorzugsweise eine punktsymmetrische Anordnung um die Mittellinie der Ventilhülse.
Vorteilhafterweise sind die steuernden Öffnungen in der Ventilhülse durch ein spangebendes Verfahren hergestellt.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung sind die steuernden Öffnungen bei dem urformenden Herstellverfahren der Ventilhülse durch in dem Spritzwerkzeug bewegliche Schieber erzeugt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigten Ventils wird die Ventilhülse durch Spritzgießen von Kunststoff in eine Form und anschließende spangebende Bearbeitung hergestellt, wobei insbesondere eine innere Bohrung und ein Teil der radialen Öffnungen spangebend fertiggestellt werden.
In einem anderen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Ventils wird die Ventilhülse durch Spritzgießen von Kunststoff in eine Form hergestellt, wobei die radialen Öffnungen durch im Spritzwerkzeug bewegliche Schieber ausgespart werden.
Anwendung:
Ventile der hier beschriebenen Art werden zur Steuerung von Fluidströmen in Getrieben, Motoren und hydraulischen Steuerungen verwendet.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Ventils.

Das elektromagnetisch betätigte Ventil (1) besteht aus einem Elektromagneten (2), einer Ventilhülse (3), einem Ventilschieber (4) und einer nicht dargestellten Rückstellfeder (9).
Dabei ist die Ventilhülse (3) aus Kunststoff hergestellt und weist zwei Gruppen von radialen Öffnungen (5, 6) auf, eine erste Gruppe von Öffnungen (5), die unabhängig vom Hub des Ventilschiebers (4) immer vollständig geöffnet sind, und eine zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6), die abhängig von Hub des Ventilschiebers (4) verschlossen, teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet sind.
Die erste und die zweite Gruppe von Öffnungen (5, 6) sind außerhalb der Ventilhülse (3) fluidisch durch eine Dichtung (10) abgeteilt, innerhalb der Ventilhülse (3) einseitig fluidisch verbunden.
Die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) besteht aus einer Mehrzahl von Teilgruppen (7, 7') von zylindrischen Öffnungen (6), wobei innerhalb jeder Teilgruppe (7, 7') die axialen Positionen der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) und die Durchmesser der Öffnungen (6) gleich sind.
Jede Teilgruppe (7) unterscheidet sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe (7') mit ebenfalls gleichen Durchmessern und axialen Positionen innerhalb der anderen Teilgruppe (7') hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3).
In der beispielhaften Ausführung gemäß 1 unterscheiden sich die Teilgruppen (7, 7') der steuernden Öffnungen (6) sowohl hinsichtlich ihrer Durchmesser als auch hinsichtlich der axialen Position auf der Ventilhülse (3).
Die steuernden Öffnungen (6) innerhalb einer Teilgruppe (7) sind auf dem Umfang der Ventilhülse (3) mit jeweils gleichem Winkelabstand verteilt und punktsymmetrisch um die Mittellinie der Ventilhülse (3) angeordnet, damit sich die radialen Komponenten der Strömungskräfte bei einer Durchströmung mit einem Fluid gegenseitig ausgleichen.
Bezugszeichenliste

1.: Ventil
2.: Elektromagnet
3.: Ventilhülse
4.: Ventilschieber
5.: Erste Gruppe von Öffnungen
6.: Zweite Gruppe von Öffnungen
7.: Teilgruppe
8.: Bohrung
9.: Rückstellfeder
10.: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012009951 A1 [0002]
DE 102014012306 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1), mindestens bestehend aus einem Elektromagneten (2), einer Ventilhülse (3), einem Ventilschieber (4) und einer Rückstellfeder (9), wobei die Ventilhülse (3) aus Kunststoff hergestellt ist und zwei Gruppen von radialen Öffnungen (5, 6) aufweist, eine erste Gruppe von Öffnungen (5), die unabhängig vom Hub des Ventilschiebers (4) immer vollständig geöffnet sind, und eine zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6), die abhängig von Hub des Ventilschiebers (4) verschlossen, teilweise geöffnet oder vollständig geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) aus einer Mehrzahl von Teilgruppen (7, 7') von zylindrischen Öffnungen (6) besteht, wobei innerhalb jeder Teilgruppe (7, 7') die axialen Positionen der radialen Öffnungen (6) in der Ventilhülse (3) und die Durchmesser der Öffnungen (6) gleich sind, aber jede Teilgruppe (7) sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe (7') mit ebenfalls gleichen Durchmessern und axialen Positionen innerhalb der anderen Teilgruppe (7') hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen (6) in der Ventilhülse (3) unterscheidet.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilgruppen (7, 7') der steuernden Öffnungen (6) sich hinsichtlich ihrer Durchmesser unterscheiden.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilgruppen (7, 7') der steuernden Öffnungen (6) sich nur hinsichtlich ihrer axialen Position auf der Ventilhülse (3) unterscheiden.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilgruppen (7, 7') der steuernden Öffnungen (6) sich sowohl hinsichtlich ihrer Durchmesser als auch hinsichtlich der axialen Position auf der Ventilhülse (3) unterscheiden.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) aus mindestens zwei Teilgruppen (7, 7') besteht, wobei die Öffnungen (6) der jeweiligen Teilgruppe (7) auf dem Umfang der Ventilhülse (3) mit jeweils gleichem Winkelabstand verteilt sind und punktsymmetrisch um die Mittellinie der Ventilhülse (3) angeordnet sind.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuernden Öffnungen (6) in der Ventilhülse (3) durch ein spangebendes Verfahren hergestellt sind.
Elektromagnetisch betätigtes Ventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuernden Öffnungen (6) bei dem urformenden Herstellverfahren der Ventilhülse (3) durch im Spritzwerkzeug bewegliche Schiebermittel erzeugt sind.
Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetisch betätigten Ventils (1), das mindestens aus einem Elektromagneten (2), einem Ventilschieber (4) einer Rückstellfeder (9) und einer Ventilhülse (3) aus Kunststoff besteht, die zwei Gruppen von radialen Öffnungen (5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) aus einer Mehrzahl von Teilgruppen (7, 7') von zylindrischen Öffnungen (6) besteht, wobei innerhalb jeder Teilgruppe (7, 7') die axialen Positionen der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) und die Durchmesser der Öffnungen (6) gleich sind, aber die erste Teilgruppe (7) sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe (7') mit ebenfalls gleichen Durchmessern und axialen Positionen innerhalb der anderen Teilgruppe (7') hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) unterscheidet, und wobei die Ventilhülse (3) durch Spritzgießen von Kunststoff in eine Form und anschließende spangebende Bearbeitung hergestellt wird, wobei insbesondere eine innere Bohrung (8) und ein Teil der radialen Öffnungen (5, 6) spangebend fertiggestellt werden.
Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetisch betätigten Ventils (1), das mindestens aus einem Elektromagneten (2), einem Ventilschieber (4) einer Rückstellfeder (9) und einer Ventilhülse (3) aus Kunststoff besteht, die zwei Gruppen von radialen Öffnungen (5, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass, die zweite Gruppe von steuernden Öffnungen (6) aus einer Mehrzahl von Teilgruppen (7, 7') von zylindrischen Öffnungen (6) besteht, wobei innerhalb jeder Teilgruppe (7, 7') die axialen Positionen der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) und die Durchmesser der Öffnungen (6) gleich sind, aber die erste Teilgruppe (7) sich im Vergleich zu jeder anderen Teilgruppe (7') mit ebenfalls gleichen Durchmessern und axialen Positionen innerhalb der anderen Teilgruppe (7') hinsichtlich der Durchmesser und/oder der axialen Position der Öffnungen (6) auf der Ventilhülse (3) unterscheidet, und wobei die Ventilhülse (3) durch Spritzgießen von Kunststoff in eine Form hergestellt wird, wobei die radialen Öffnungen (5, 6) durch bewegliche Schieber ausgespart werden.