DE102018200084A1

DE102018200084A1 - Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung sowie elektromagnetische Ventilanordnung

Info

Publication number: DE102018200084A1
Application number: DE102018200084.0A
Authority: DE
Inventors: Henry Meißgeier; Andreas Mühlbauer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-01-04
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-01-05
Also published as: WO2019134916A1; DE102018200084B4; US20200370675A1; US11092259B2; CN111565865A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung (10), wobei ein Flachblech (12) mit sich parallel zu einer Blechlängsachse (14) erstreckenden Durchgangsnuten (16) und eine Scheibe (18) mit zu den Durchgangsnuten (16) formkomplementären Scheibenvorsprüngen (22) bereitgestellt werden, die Scheibenvorsprünge (22) mit den Durchgangsnuten (16) ein Eingriff gebracht werden, und dann ein Spulengehäuse (38) gebildet wird, indem das Flachblech (12) überlappungsfrei entlang der Blechlängsachse (14) um einen Umfang (20) der Scheibe (18) rollverformt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine elektromagnetische Ventilanordnung (10), die insbesondere mit einem solchen Verfahren hergestellt worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung, sowie eine elektromagnetische Ventilanordnung, die insbesondere mit einem solchen Verfahren hergestellt ist.
In Kraftstoffeinspritzsystemen können an verschiedenen Positionen des Weges, den ein Kraftstoff von einem Tank zu einer Brennkammer nimmt, Ventilanordnungen vorgesehen sein, beispielsweise als Einlassventil an einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die den Kraftstoff mit Druck beaufschlagt, aber auch beispielsweise als Entlastungsventil an verschiedensten Positionen des Kraftstoffeinspritzsystems, beispielsweise an einem Common Rail, das den druckbeaufschlagten Kraftstoff vor der Einspritzung in die Brennkammern speichert.
Häufig werden hierzu elektromagnetische Ventilanordnungen wie beispielsweise Magnetventile verwendet, die über eine magnetische Kraft geöffnet und geschlossen werden. Um diese magnetische Kraft zu induzieren, ist normalerweise eine Spule vorgesehen, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Dieses Gehäuse ist vorteilhaft so ausgebildet, dass es den Magnetfluss, der durch die Spule induziert wird, leiten kann.
Es ist wichtig, dass die Spule gut in dem Gehäuse montierbar ist, d. h. dass eine kollisionsfreie Einführung und ein fester Sitz des Wickelpaketes der Spule, auf welchem der Spulendraht aufgewickelt worden ist, gewährleistet ist. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Spulengehäuse kostengünstig hinsichtlich der Fertigung ausgeführt ist.
Bislang ist es bekannt, das Spulengehäuse einteilig durch Drehen und Fräsen auszubilden, d. h. durch spanende Verarbeitung. Diese Art der Fertigung ist sehr kostenintensiv und der Materialeinsatz ist sehr hoch.
Es sind weitere Ausführungsformen bekannt, bei denen das Spulengehäuse zweiteilig aufgebaut ist, indem eine Scheibe in einem Rohr positioniert und festgeschweißt wird. Die Einzelteile - Rohr und Scheibe - können dabei durch Tiefziehen bzw. Stanzen und Rollen kostengünstig hergestellt werden, es ist jedoch ein zusätzlicher Fügeprozess, nämlich das Schweißen, nötig. Beim Schweißen können Veränderungen der magnetischen Eigenschaften auftreten. Ebenso können dadurch Formabweichungen wegen des erhöhten Wärmeeintrags entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.
Eine elektromagnetische Ventilanordnung, die insbesondere mit diesem Verfahren hergestellt worden ist, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung werden die folgenden Schritte durchgeführt:

- Bereitstellen eines sich entlang einer Blechlängsachse erstreckenden Flachbleches, das wenigstens eine sich parallel zu der Längsachse erstreckende Durchgangsnut aufweist;
- Bereitstellen einer Scheibe mit wenigstens einem an einem Umfang der Scheibe angeordneten, formkomplementär zu der Durchgangsnut ausgebildeten Scheibenvorsprung;
- in Eingriff bringen des Scheibenvorsprungs mit der Durchgangsnut;
- Bilden eines Spulengehäuses durch überlappungsfreies Rollverformen des Flachbleches entlang der Blechlängsachse um den Umfang der Scheibe zu einem Rohrabschnitt.

Mit diesem beschriebenen Verfahren kann einfach und kostengünstig ein zweiteiliges Spulengehäuse bereitgestellt werden, bei dem die Einzelteile günstig durch beispielsweise Stanzen hergestellt werden können. Im Gegensatz zu dem bekannten Schweißverfahren wird hier die Verbindung der beiden Teile durch eine Rollverformung des Flachbleches erzielt, wobei das Flachblech um die Scheibe herum gerollt wird. Dabei wird der Scheibenvorsprung fest in die Durchgangsnut eingepresst, wodurch eine sichere Befestigung der Scheibe in dem Spulengehäuse gewährleistet ist.
Damit das Flachblech nach der Rollverformung die Scheibe vollständig aber überlappungsfrei umschließt, weist das Flachblech entlang seiner Blechlängsachse eine Länge auf, die dem Umfang der Scheibe entspricht.
Die Verbindung von Flachblech und Scheibe erfolgt daher innerhalb des Verfahrens der Rollverformung formschlüssig, weil durch den Scheibenvorsprung an der vorzugsweise gestanzten Scheibe ein Formschluss in der Durchgangsnut des vorzugsweise ebenfalls gestanzten Flachbleches, welches den Rohrabschnitt bildet, hergestellt werden kann.
Der zusätzliche Fügeprozess, der vom Schweißen bekannt ist, kann damit entfallen, da bei dem Rollverformen die Scheibe miteingerollt werden kann. Die axiale Position ist lediglich von verwendeten Stanzwerkzeugen abhängig.
Vorteilhaft wird ein Eingreifvorsprung an einem ersten Endbereich des Flachbleches entlang seiner Blechlängsachse und ein formkomplementär zu dem Eingreifvorsprung ausgebildeter Eingreifrücksprung an einem zweiten Endbereich des Flachbleches entlang seiner Blechlängsachse bereitgestellt. Bei dem Rollverformen greift der Eingreifvorsprung formschlüssig in den Eingreifrücksprung ein. Dadurch kann eine Naht gebildet werden, indem die beiden Endbereiche des Flachbleches formschlüssig ineinander greifen, um so das Flachblech überlappungsfrei in der Form des Rohrabschnittes zu halten.
Vorteilhaft werden wenigstens drei Durchgangsnuten an dem Flachblech und wenigstens drei Scheibenvorsprünge an der Scheibe bereitgestellt. Dabei ist ein Längenabstand jeweils zweier Durchgangsnuten gleich zu einer Länge eines Kreisbogens zwischen jeweils zwei Scheibenvorsprüngen. Je größer die Anzahl der Scheibenvorsprünge, die mit Durchgangsnuten zusammenwirken, desto sicherer ist die Scheibe in dem Rohrabschnitt zum Bilden des Spulengehäuses gesichert.
Die Durchgangsnuten sind dabei so an dem Flachblech entlang der Blechlängsachse angeordnet, dass sie im gerollten Zustand, d. h. wenn der Rohrabschnitt bereits vorliegt, äquidistant zueinander sind. Entsprechend sind auch die Scheibenvorsprünge an der Scheibe äquidistant zueinander angeordnet.
Vorteilhaft werden die Durchgangsnuten an einem sich parallel zu der Blechlängsachse erstreckenden Randbereich des Flachbleches bereitgestellt. Besonders vorteilhaft werden die Durchgangsnuten dabei in einem unteren Drittel des Flachbleches bereitgestellt, so dass die Scheibe einen im Wesentlichen unteren Abschluss des Spulengehäuses bilden kann.
Vorzugsweise wird die Scheibe als Kreisringscheibe bereitgestellt. So ist es später möglich, eine Anordnung aus einer Hülse, die einen Anker und einen Polkern aufweist, durch eine innere Aussparung in der Kreisringscheibe hindurchzuschieben und so zu montieren.
Vorzugsweise wird ein Flachblech bereitgestellt, das an einem sich parallel zu der Blechlängsachse erstreckenden Randbereich eine Aussparung aufweist, wobei der Randbereich gegenüberliegend zu dem Randbereich angeordnet ist, an dem sich die Durchgangsnuten befinden. Die Aussparung ermöglicht es, dass sich später eine Steckeranordnung durch die Aussparung hindurch aus dem fertigen Spulengehäuse hinaus erstrecken kann.
Vorzugsweise wird eine Spulenanordnung in das Spulengehäuse eingebracht, wobei die Spulenanordnung in direkten Kontakt mit der Scheibe gebracht wird.
Weiter vorteilhaft wird eine Hülse in die Kreisringscheibe eingesteckt, die einen Anker und ein Polstück aufweist.
Das Spulengehäuse mit Spulenanordnung, Anker und Polstück bildet dann einen fertigen Aktorbereich zum Betätigen eines Ventiles.
Eine elektromagnetische Ventilanordnung weist ein Spulengehäuse und eine in dem Spulengehäuse angeordnete Spulenanordnung auf, wobei das Spulengehäuse einen Rohrabschnitt mit äquidistant angeordneten Durchgangsnuten und eine Scheibe mit äquidistant angeordneten Scheibenvorsprüngen aufweist, wobei die Scheibenvorsprünge in die Durchgangsnuten eingreifen, und wobei die Spulenanordnung auf der Scheibe aufliegt.
Vorteilhaft weist der Rohrabschnitt eine Naht auf, wobei an der Naht ein Eingreifvorsprung und ein formkomplementär zu dem Eingreifvorsprung ausgebildeter Eingreifrücksprung zum Zusammenhalten des Rohrabschnittes formschlüssig ineinander greifen.
Vorzugsweise ist die Scheibe als Kreisringscheibe ausgebildet, wobei eine einen Anker und ein Polstück aufweisende Hülse in die Kreisringscheibe eingesteckt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Flussdiagramm, das einzelne Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung schematisch darstellt;
2 eine perspektivische Darstellung eines Flachbleches und einer Scheibe, die zu einem Spulengehäuse verbunden werden sollen;
3 eine perspektivische Darstellung einer Annäherung eines Scheibenvorsprungs der Scheibe aus 2 und einer Durchgangsnut des Flachbleches aus 2 zum Ineinandergreifen;
4 eine perspektivische Darstellung eines aus Scheibe und Flachblech durch eine Rollverformung gebildeten Spulengehäuses;
5 eine Längsschnittdarstellung durch das Spulengehäuse aus 4, wobei eine Spulenanordnung mit Spule aufliegend auf der Scheibe in dem Spulengehäuse befestigt ist;
6 eine perspektivische Darstellung des Spulengehäuses mit Spulenanordnung aus 5; und
7 eine schematische Längsschnittdarstellung des Spulengehäuses mit Spulenanordnung aus 5, wobei zusätzlich eine Hülse mit Anker und Polstück in die Spulenanordnung eingebracht ist.

1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung 10 zeigt. In dem Verfahren wird zunächst ein Flachblech 12, das eine entlang einer Blechlängsachse 14 sich erstreckende Durchgangsnut 16 aufweist, bereitgestellt. Ebenfalls bereitgestellt wird eine Scheibe 18, die an ihrem Umfang 20 einen Scheibenvorsprung 22 aufweist, der formkomplementär zu der Durchgangsnut 16 ausgebildet ist.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines solchen Flachbleches 12 und einer solchen Scheibe 18, wobei das Flachblech 12 drei Durchgangsnuten 16 und die Scheibe 18 entsprechend drei Scheibenvorsprünge 22 aufweist. Ein Längenabstand Δl zweier benachbarter Durchgangsnuten 16 ist dabei gleich zu einer Länge 1 eines Kreisbogens an dem Umfang 20 der Scheibe 18 zwischen jeweils zwei Scheibenvorsprüngen 22.
Nachdem in dem Verfahren gemäß 1 die Scheibe 18 und das Flachblech 12 bereitgestellt worden sind, wird ein Scheibenvorsprung 22 in Eingriff gebracht mit einer Durchgangsnut 16. Dies ist perspektivisch auch in 3 gezeigt.
Nachdem die beiden Elemente miteinander in Eingriff gebracht worden sind, wird das Flachblech 12 in einem weiteren Schritt durch Rollverformung entlang der Blechlängsachse 14 zu einem Rohrabschnitt 24 gerollt, wobei sich das Flachblech 12 um den Umfang 20 der Scheibe 18 legt, die weiteren Durchgangsnuten 16 mit den weiteren Scheibenvorsprüngen 22 in Eingriff kommen, und dadurch eine formschlüssige Befestigung der Scheibe 18 in dem Rohrabschnitt 24 erfolgt. Das Flachblech 12 wird dabei so um den Umfang 20 der Scheibe 18 herumgerollt, dass es den Umfang 20 zwar vollständig umgibt, jedoch überlappungsfrei anliegt. Die perspektivische Darstellung in 4 zeigt den durch die Rollverformung gebildeten Rohrabschnitt 24 mit dem überlappungsfreien Flachblech 12, in dem die Scheibe 18 angeordnet ist.
Wie in 2 zu sehen ist, weist das Flachblech 12 an einem ersten Endbereich 26 entlang seiner Blechlängsachse 14 einen Eingreifvorsprung 28 und an einen entlang der Blechlängsachse 14 gegenüberliegend zu dem ersten Endbereich 26 angeordneten zweiten Endbereich 30 einen Eingreifrücksprung 32 auf. Wird nun das Flachblech 12 um den Umfang 20 der Scheibe 18 rollverformt, greifen der Eingreifvorsprung 28 und der Eingreifrücksprung 32 ineinander, um so eine Naht 34 zu bilden, an der das Flachblech 12 durch einen Formschluss in der Form des Rohrabschnittes 24 gehalten verbleibt.
Die Durchgangsnuten 16 sind in einem parallel sich zu der Blechlängsachse 14 erstreckenden Randbereich 36 des Flachbleches 12 angeordnet, so dass die Scheibe 18 nach dem Rollverformen einen unteren Abschluss des Rohrabschnittes 24 und somit ein Spulengehäuse 38 zum Aufnehmen einer Spulenanordnung 40 bereitstellen kann.
Die Scheibe 18 ist als Kreisringscheibe 42 ausgebildet und weist eine Ausnehmung 43 auf, so dass Elemente der Ventilanordnung 10 durch die Scheibe 18 hindurchgesteckt und somit montiert werden können. Auch das Flachblech 12 weist eine Ausnehmung 44 auf, die an einem sich parallel zu der Blechlängsachse 14 erstreckenden Randbereich 36 angeordnet ist, der dem Randbereich 36, in dem die Durchgangsnuten 16 angeordnet sind, gegenüberliegt.
Mit Bezug auf 1 wird nach dem Schritt der Rollverformung in einem weiteren Schritt eine Spulenanordnung 40 in das Spulengehäuse 38 eingebracht. Die Spulenanordnung 40 weist eine Spule 46 und eine Steckeranordnung 48 auf, wobei sich die Steckeranordnung 48 durch die Ausnehmung 44 in dem Flachblech 12 nach außen erstrecken kann. Die Spulenanordnung 40 liegt auf der Scheibe 18 auf und wird so in dem Spulengehäuse 38 gehalten. 5 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch das Spulengehäuse 38 aus 4 mit darin eingebrachter Spulenanordnung 40. In 6 ist eine entsprechende perspektivische Darstellung von Spulengehäuse 38 mit Spulenanordnung 40 gezeigt.
Zum abschließenden Bilden eines Aktors 50 der Ventilanordnung 10 wird in einem letzten Schritt eine Hülse 52 in die Kreisringscheibe 42 eingesteckt, wobei in der Hülse 52 ein Anker 54 und ein Polstück 56 angeordnet sind, die von einer Feder 58 zueinander auf Abstand gehalten werden. Der Aktor 50 mit Spulengehäuse 38, Spulenanordnung 40 und Hülse 52 ist in 7 in einer schematischen Längsschnittdarstellung gezeigt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Ventilanordnung (10), aufweisend die Schritte: - Bereitstellen eines sich entlang einer Blechlängsachse (14) erstreckenden Flachbleches (12), das wenigstens eine sich parallel zu der Blechlängsachse (14) erstreckende Durchgangsnut (16) aufweist; - Bereitstellen einer Scheibe (18) mit wenigstens einem an einem Umfang (20) der Scheibe (18) angeordneten, formkomplementär zu der Durchgangsnut (16) ausgebildeten Scheibenvorsprung (22) ; - in Eingriff bringen des Scheibenvorsprungs (22) mit der Durchgangsnut (16); - Bilden eines Spulengehäuses (38) durch überlappungsfreies Rollverformen des Flachbleches (12) entlang der Blechlängsachse (14) um den Umfang (20) der Scheibe (18) zu einem Rohrabschnitt (24) .
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bereitstellen eines Eingreifvorsprunges (28) an einem ersten Endbereich (26) des Flachbleches (12) entlang seiner Blechlängsachse (14) und eines formkomplementär zu dem Eingreifvorsprung (28) ausgebildeten Eingreifrücksprunges (32) an einem zweiten Endbereich (30) des Flachbleches (12) entlang seiner Blechlängsachse (14), wobei der Eingreifvorsprung (28) bei dem Rollverformen formschlüssig in den Eingreifrücksprung (32) eingreift.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Bereitstellen von wenigstens drei Durchgangsnuten (16) an dem Flachblech (12) und wenigstens drei Scheibenvorsprüngen (22) an der Scheibe (18), wobei ein Längenabstand (Δl) jeweils zweier Durchgangsnuten (16) gleich ist zu einer Länge (1) eines Kreisbogens zwischen jeweils zwei Scheibenvorsprüngen (22).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Durchgangsnuten (16) an einem sich parallel zu der Blechlängsachse (14) erstreckenden Randbereich (36) des Flachbleches (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Scheibe (18) als Kreisringscheibe (42).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Einbringen einer Spulenanordnung (40) in das Spulengehäuse (38).
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch Einstecken einer einen Anker (54) und ein Polstück (56) aufweisenden Hülse (52) in die Kreisringscheibe (42) .
Elektromagnetische Ventilanordnung (10), insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend ein Spulengehäuse (38) und eine in dem Spulengehäuse (38) angeordnete Spulenanordnung (40), wobei das Spulengehäuse (38) einen Rohrabschnitt (24) mit äquidistant angeordneten Durchgangsnuten (16) und eine Scheibe (18) mit äquidistant angeordneten Scheibenvorsprüngen (22) aufweist, wobei die Scheibenvorsprünge (22) in die Durchgangsnuten (16) eingreifen, und wobei die Spulenanordnung (40) auf der Scheibe (18) aufliegt.
Elektromagnetische Ventilanordnung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (24) eine Naht (34) aufweist, wobei an der Naht (34) ein Eingreifvorsprung (28) und ein formkomplementär zu dem Eingreifvorsprung (28) ausgebildeter Eingreifrücksprung (32) zum Zusammenhalten des Rohrabschnittes (24) formschlüssig ineinandergreifen.
Elektromagnetische Ventilanordnung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (18) als Kreisringscheibe (42) ausgebildet ist, wobei eine einen Anker (54) und ein Polstück (56) aufweisende Hülse (52) in die Kreisringscheibe (42) eingesteckt ist.