DE10242816B4 - Elektromagnetisches Ventil - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetisches Ventil mit einer Spule (2), die fest mit einem Eisenkern (3) verbunden ist, und mit einer Ankerplatte (5), die gegenüber dem Eisenkern (3) in Richtung der Spulenlängsachse (22) beweglich gelagert ist, wobei an der Ankerplatte (5) mindestens ein erster Strömungskanal (8; 26, 27, 28) und mindestens ein zweiter Strömungskanal (9; 29) münden, die bei Stromfluß in der Spule (2) fluidisch voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (8; 26, 27, 28) im Randbereich (32) der Ankerplatte (5) auf der der Spule (2) zugewandten Seite (33) der Ankerplatte (5) mündet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- Aus der
DE 201 04 770 U1 ist ein elektromagnetisches Ventil bekannt. Das Ventil besitzt eine Spule, in der ein Eisenkern angeordnet ist. Am Eisenkern ist eine Ankerplatte angeordnet, die einen Dichtnoppen trägt. Der Eisenkern weist eine axiale Bohrung auf, die durch den Dichtnoppen bei Stromfluß in der Spule verschlossen ist. Die axiale Bohrung im Eisenkern beeinflußt den magnetischen Fluß im Eisenkern negativ. Die zur Verfügung stehende Kraft zum Anziehen der Ankerplatte ist hierdurch verringert. Um eine ausreichend große Kraft auf die Ankerplatte erzeugen zu können, muß somit eine größere Spule verwendet werden. Hierdurch wird die gesamte Baugröße der Anordnung vergrößert. - Aus der
DE 199 01 090 A1 ist ein elektromagnetisches Ventil bekannt, das bei Stromfluss in der Spule offen ist. In geschlossenem Zustand des Ventils liegt die Ankerplatte an einem Dichtsitz an und schließt das Ventil dadurch. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Ventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das mit wenigen Bauteilen einfach herstellbar ist und eine geringe Baugröße besitzt.
- Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Der im Randbereich der Ankerplatte mündende Strömungskanal behindert den elektromagnetischen Fluß nur geringfügig. Die Spule und der Eisenkern können somit bei ausreichenden auf die Ankerplatte erzeugten Kräften klein ausgebildet sein. Die Ankerplatte ist das einzige bewegte Teil, so daß nur geringe Kräfte benötigt werden.
- Eine vorteilhafte Bauform ergibt sich, wenn ein zweiter, mit dem ersten Strömungskanal zu verbindender Strömungskanal an der der Spule abgewandten Seite der Ankerplatte mündet. Der erste Strömungskanal ist bei Stromfluß insbesondere direkt von der Ankerplatte verschlossen. Zusätzliche Dichtelemente können auf diese Weise entfallen. Eine magnetisch günstige Ausbildung ergibt sich, wenn der erste und der zweite Strömungskanal über einen am Umfang der Ankerplatte ausgebildeten Ringspalt verbindbar sind. Die Ankerplatte kann als massive Platte ausgebildet sein, da keine Durchbrechungen zur Durchströmung benötigt werden. Gleichzeitig ist ein Verkanten der Ankerplatte an ihrem Außenumfang aufgrund des vorgesehenen Abstands vermieden.
- Eine einfache Herstellbarkeit des Ventils kann erreicht werden, wenn Spule und Eisenkern in einem gemeinsamen Gehäuse eingespritzt sind. Zusätzliche Fixierungsmittel sind somit nicht notwendig. Um eine gute Abdichtung durch die Ankerplatte zu erreichen, ist vorgesehen, daß das Gehäuse im Bereich der Mündung des ersten Strömungskanals eine Anlagefläche für die Ankerplatte bildet, gegenüber der der Eisenkern zurückgesetzt ist. Das insbesondere aus Kunststoff bestehende Gehäuse bildet so eine Dichtfläche für die Ankerplatte.
- Um einen günstigen magnetischen Fluß und damit große Kräfte bei kleiner Bauform zu erzeugen, ist vorgesehen, daß das Ventil ein Joch umfaßt, das insbesondere einteilig mit dem Eisenkern ausgebildet ist. Vorteilhaft ist das Joch mit dem Eisenkern und der Spule vollständig im Gehäuse eingespritzt. Der erste Strömungskanal ist zweckmäßig im Gehäuse ausgebildet. Das Joch weist im Bereich der Mündung des Strömungskanals eine Aussparung auf, so daß der Strömungskanal vollständig von dem das Gehäuse bildenden Kunststoff umgeben ist. Um die Abdichtung zwischen Joch und Gehäuse nicht zu beeinträchtigen, ist zweckmäßig auch das Joch gegenüber der Anlagefläche zurückgesetzt.
- Um einen ausreichenden Strömungsquerschnitt zu erreichen, sind mehrere erste Strömungskanäle vorgesehen, die durch einen Ringkanal am Gehäuseumfang fluidisch miteinander verbunden sind. Die ersten Strömungskanäle sind dabei insbesondere symmetrisch um die Längsachse der Spule angeordnet. Zur Erzeugung einer Rückstellkraft ist vorgesehen, daß die Ankerplatte in Richtung von der Spule weg federbelastet ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Ankerplatte von der Feder geführt ist. Die axiale Beweglichkeit der Ankerplatte ist zweckmäßig durch einen Anschlag begrenzt, der insbesondere an einem Gehäusedeckel ausgebildet ist.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden. anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Ventil, -
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in1 , -
3 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Ventil, -
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in3 . - Das in
1 dargestellte elektromagnetische Ventil1 besitzt eine Spule2 , in der ein Eisenkern3 angeordnet ist. Der Eisenkern3 ist einteilig mit einem die Spule2 an ihrem Außenumfang umgebenden Joch4 ausgebildet. Die Spule2 und das Joch4 mit dem Eisenkern3 sind in einem Gehäuse6 angeordnet, wobei die Bauteile in dem das Gehäuse6 bildenden Kunststoff eingespritzt sind. Das Joch4 ist topfförmig ausgebildet, wobei der Boden35 des Jochs4 mit dem Eisenkern3 verbunden ist. An der dem Boden35 abgewandten Seite des Jochs4 ist eine Ankerplatte5 in Richtung der Längsachse22 der Spule2 beweglich gelagert. - Das Gehäuse
6 ist an der dem Boden35 des Jochs4 abgewandten Seite von einem Gehäusedeckel7 verschlossen. An dem Gehäusedeckel7 ist ein mittiger Anschlag14 angeordnet, der die Bewegung der Ankerplatte5 in Richtung der Spulenlängsachse22 begrenzt. - Die Ankerplatte
5 ist kreisscheibenförmig ausgebildet und durch eine Feder13 konzentrisch zur Spulenlängsachse23 im Gehäuse6 gelagert. Zwischen dem Gehäuse6 und der Ankerplatte5 ist am Umfang der Ankerplatte5 ein Ringspalt11 gebildet. An der der Ankerplatte5 zugewandten Seite bildet das Gehäuse6 eine Anlagefläche20 . An der Anlagefläche20 mündet im Randbereich32 der Ankerplatte5 ein erster Strömungskanal8 , der beispielsweise einen Zulauf darstellt. Der erste Strömungskanal8 ist im Gehäuse6 ausgebildet. Das Joch4 weist im Bereich des ersten Strömungskanals8 eine Aussparung19 auf, so daß der erste Strömungskanal8 vollständig von dem das Gehäuse6 bildenden Kunststoff umgeben ist. Zweckmäßig sind mehrere, symmetrisch zur Spulenlängsachse22 angeordnete erste Strömungskanäle8 vorgesehen, die durch eine am Gehäuseumfang ausgebildete Ringnut12 fluidisch miteinander verbunden sind. Die Ringnut12 ist an ihrem Außenumfang dabei durch einen nicht dargestellten Ring oder Deckel verschlossen. Der Deckel kann dabei in einer am Gehäuse6 ausgebildeten umlaufenden Nut15 festgelegt sein. - Der Eisenkern
3 und das Eisenjoch4 können bis zur Anlagefläche20 reichen. Zweckmäßig sind sie jedoch gegenüber dieser geringfügig zurückgesetzt. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß die der Spule2 zugewandte Seite33 der Ankerplatte5 bei Stromfluß in der Spule2 dicht mit dem Gehäuse6 abschließt. Die am Gehäuse6 ausgebildete Anlagefläche20 bildet somit eine Dichtfläche. - Die Ankerplatte
5 ist auf der der Spule2 abgewandten Seite34 mittig an einer Spinnenbiegefeder13 festgelegt. Die Spinnenbiegefeder13 ist in Seitenansicht in2 dargestellt. Die Spinnenbiegefeder13 weist einen umlaufenden Rand16 auf, der am Gehäuse6 festgelegt ist. Der Rand16 ist über drei rotationssymmetrisch angeordnete Arme17 mit einem zentralen Befestigungsabschnitt18 verbunden, an dem die Ankerplatte5 festgelegt ist. Die Arme17 erstrecken sich vom Rand16 spiralförmig zum Befestigungsabschnitt18 . Die Spinnenbiegefeder13 zentriert und führt die Ankerplatte5 und übt eine Rückstellkraft auf die Ankerplatte5 in Richtung auf den Gehäusedeckel7 aus. Zwischen den Armen17 weist die Spinnenbiegefeder13 Durchbrechungen36 auf. - Das Ventil
1 dient zur fluidischen Verbindung eines oder mehrerer erster Strömungskanäle8 mit einem zweiten Strömungskanal9 , der im Beispiel der1 den Ablauf darstellt. Der zweite Strömungskanal9 mündet auf der der Spule2 abgewandten Seite34 der Ankerplatte5 und steht über Durchbrechungen10 im Gehäusedeckel7 mit der Gehäuseaußenseite in Verbindung. Bei ausgeschaltetem Stromfluß erzeugen der Eisenkern3 und das Joch4 keine Kraft auf die Ankerplatte5 , so daß die Ankerplatte5 über die Spinnenbiegefeder13 gegen den Anschlag14 gedrückt wird und der Strömungskanal8 mit dem zweiten Strömungskanal9 über den Ringspalt11 fluidisch verbunden ist. Bei eingeschaltetem Stromfluß in der Spule7 erzeugt die Spule2 ein Magnetfeld im Eisenkern3 und dem Joch4 , durch das die magnetische Ankerplatte5 angezogen wird. Die Ankerplatte5 liegt dann an der Anlagefläche20 am Gehäuse6 an und verschließt den ersten Strömungskanal8 fluiddicht. - Eine Ausführungsvariante eines elektromagnetischen Ventils ist in
3 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen wie in1 bezeichnen dabei gleiche Bauteile. Die Ankerplatte5 ist gegenüber dem Gehäuse6 über eine Schraubendruckfeder23 belastet, die sich an einer Seite an der Ankerplatte5 und an der anderen Seite am Gehäuse6 abstützt. Die Schraubendruckfeder23 ist dabei zwischen dem Eisenkern3 und dem Joch4 gelagert. Die Schraubendruckfeder23 beaufschlagt die Ankerplatte5 in axialer Richtung zur Spulenlängsachse22 . Es können darüber hinaus auch Maßnahmen getroffen werden, die eine radiale Lageänderung der Ankerplatte verhindern. An der der Spule3 gegenüberliegenden Seite34 ist die Beweglichkeit der Ankerplatte5 durch einen Anschlag24 begrenzt, der an einem Gehäusedeckel25 ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel25 ist mit dem Gehäuse6 an der Anschlagfläche20 verbunden. Der Gehäusedeckel25 weist eine zentrale Öffnung31 sowie Durchbrechungen30 auf, die am Randbereich des Gehäusedeckels25 angeordnet sind und die den zweiten Strömungskanal29 mit der Außenseite des Ventils21 verbinden. Der zweite Strömungskanal29 mündet an der Ankerplatte5 im Gehäuse6 . - Wie der Schnitt in
4 zeigt, sind drei erste Strömungskanäle26 ,27 ,28 vorgesehen, die symmetrisch um die Spulenlängsachse22 mit einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind. Das Joch4 weist im Bereich der ersten Strömungskanäle26 ,27 ,28 Aussparungen19 auf. Die ersten Strömungskanäle26 ,27 ,28 sind somit vollständig im Gehäuse6 ausgebildet. - Bei ausgeschaltetem Strom in der Spule
2 befindet sich die Ankerplatte5 in der in3 dargestellten Stellung. Die ersten Strömungskanäle26 ,27 ,28 sind über den Ringspalt11 mit dem zweiten Strömungskanal29 fluidisch verbunden. Die Schraubendruckfeder23 drückt die Ankerplatte5 gegen den Anschlag24 . Fließt in der Spule2 ein Strom, so wird im Eisenkern3 und im Joch4 ein Magnetfeld erzeugt, durch das die magnetische Ankerplatte5 an das Gehäuse6 angezogen wird. Die Ankerplatte5 wird entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder23 an die Anlagefläche20 am Gehäuse6 gedrückt. Der Eisenkern3 und das Joch4 sind gegenüber der Anlagefläche20 geringfügig zurückgesetzt, so da eine gute Abdichtung der ersten Strömungskanäle26 ,27 ,28 erreicht werden kann. Der Anschlag24 kann als umlaufender Rand ausgebildet sein, der die zentrale Öffnung31 gegenüber dem zweiten Strömungskanal29 mit der Ankerplatte5 abdichtet. Die zentrale Öffnung31 ist dann nur bei geschlossenen ersten Strömungskanälen26 ,27 ,28 mit dem zweiten Strömungskanal29 verbunden. Der Anschlag24 kann jedoch auch aus mehreren einzelnen Erhebungen gebildet sein, so daß in jeder Stellung der Ankerplatte5 der zweite Strömungskanal29 mit der zentralen Öffnung31 verbunden ist.
Claims (15)
- Elektromagnetisches Ventil mit einer Spule (
2 ), die fest mit einem Eisenkern (3 ) verbunden ist, und mit einer Ankerplatte (5 ), die gegenüber dem Eisenkern (3 ) in Richtung der Spulenlängsachse (22 ) beweglich gelagert ist, wobei an der Ankerplatte (5 ) mindestens ein erster Strömungskanal (8 ;26 ,27 ,28 ) und mindestens ein zweiter Strömungskanal (9 ;29 ) münden, die bei Stromfluß in der Spule (2 ) fluidisch voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (8 ;26 ,27 ,28 ) im Randbereich (32 ) der Ankerplatte (5 ) auf der der Spule (2 ) zugewandten Seite (33 ) der Ankerplatte (5 ) mündet. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Strömungskanal (
9 ;29 ) an der der Spule (2 ) abgewandten Seite (34 ) der Ankerplatte (5 ) mündet. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (
8 ;26 ,27 ,28 ) bei Stromfluß in der Spule (2 ) von der Ankerplatte (5 ) verschlossen ist. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (
8 ;26 ,27 ,28 ) und der zweite Strömungskanal (9 ;29 ) über einen am Umfang der Ankerplatte (5 ) ausgebildeten Ringspalt (11 ) verbindbar sind. - Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (
2 ) und der Eisenkern (3 ) in einem gemeinsamen Gehäuse (6 ) eingespritzt sind. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (
6 ) im Bereich der Mündung des ersten Strömungskanals (8 ;26 ,27 ,28 ) eine Anlagefläche (20 ) für die Ankerplatte (5 ) bildet, gegenüber der der Eisenkern (3 ) zurückgesetzt ist. - Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (
1 ;21 ) ein Joch (4 ) umfaßt. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (
4 ) einteilig mit dem Eisenkern (3 ) ausgebildet ist. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungskanal (
8 ;26 ,27 ,28 ) im Gehäuse (6 ) ausgebildet ist und das Joch (4 ) im Bereich der Mündung des Strömungskanals (8 ;26 ,27 ,28 ) eine Aussparung (19 ) aufweist. - Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erste Strömungskanäle (
8 ;26 ,27 ,28 ) vorgesehen sind, die durch einen Ringkanal (12 ) am Umfang des Gehäuses (6 ) fluidisch miteinander verbunden sind. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Strömungskanäle (
8 ;26 ,27 ,28 ) symmetrisch um die Längsachse (22 ) der Spule (2 ) angeordnet sind. - Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (
5 ) in Richtung von der Spule (2 ) weg federbelastet ist. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (
5 ) von der Feder (13 ) geführt ist. - Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Beweglichkeit der Ankerplatte (
5 ) durch einen Anschlag (14 ;24 ) begrenzt ist. - Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (
14 ;24 ) an einem Gehäusedeckel (7 ;25 ) ausgebildet ist.
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141128 |
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