DE10319632A1

DE10319632A1 - Pilotmagnetventil

Info

Publication number: DE10319632A1
Application number: DE2003119632
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Möller; Holger Dr.-Ing. Kruse
Original assignee: Rexroth Mecman GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-03
Also published as: DE10319632B4

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Pilotmagnetventil (1), umfassend ein mit Druckmittelkanälen (4) ausgebildeten Hauptventilkörper (2) und einen mit dem Hauptventilkörper (2) zusammenwirkenden, elektromagnetisch betriebenen Stellantrieb (3), umfassend ein Joch und einen mit dem Joch zusammenwirkenden, mit mindestens einer Dichtfläche (7a, 7b) ausgebildeten Anker (6) zum Öffnen und Schließen mindestens eines mit der Dichtfläche (7a, 7b) zusammenwirkenden Druckmittelkanals (4), wobei der Anker (6) axial beweglich zwischen dem Hauptventilkörper (2) und einem Polkern (8), in einem den Anker (6) zumindest teilweise aufnehmenden oder umgebenden Spulenkörper (10) angeordnet ist, wobei ferner Verbindungsmittel (11, 14) vorhanden sind, wobei die Verbindungsmittel 811, 14) im selben Schnittstellenbereich (5) angeordnet sind, um eine im Wesentlichen gleichzeitige mechanische und elektrische Verbindung des Stellantriebs (3) mit dem Hauptventilkörper (2) zu realisieren, wobei außerdem der Schnittstellenbereich (5) im Wesentlichen sandwichartig zwischen dem Hauptventilkörper (2) und dem Stellantrieb (3) ausgebildet ist und einen Ventilblock, umfassend mindestens ein Pilotmagnetventil (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Pilotmagnetventil umfassend einen mit Druckmittelkanälen ausgebildeten Hauptventilkörper und einen mit dem Hauptventilkörper zusammenwirkenden, elektromagnetisch betriebenen Stellantrieb, umfassend ein Joch und einen mit dem Joch zusammenwirkenden, mit mindestens einer Dichtfläche ausgebildeten Anker zum Öffnen und Schließen mindestens eines mit der Dichtfläche zusammenwirkenden Druckmittelkanals, wobei der Anker axial beweglich zwischen dem Hauptventilkörper und einem Polkern, in einem den Anker zumindest teilweise aufnehmenden oder umgebenden Spulenkörper angeordnet ist, wobei mechanische Verbindungsmittel zur lösbaren mechanischen Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper und/oder elektrische Verbindungsmittel zum elektrischen Verbinden des Stellantriebs mit einer Elektroeinheit vorhanden sind.
Derartige Pilotmagnetventile kommen üblicherweise in nahezu allen Bereichen des Maschinenbaus und benachbarter Gebiete zum Einsatz. Insbesondere finden derartige Pilotmagnetventile oder allgemeiner Magnetventile in der Handhabungstechnik, in der Steuerungstechnik und in der Antriebstechnik weite Verwendung, so zum Beispiel als Wege-, Sperr-, Strom- oder Sonderventile.

Aus der Patentschrift DE 36 09 366 C2 ist ein Magnetventil bekannt mit einem Ventilgehäuse, wenigstens einem Ventilsitz, einer Dichtfläche, welche von einem Anker in Richtung auf den Ventilsitz zu beziehungsweise von diesem weg bewegbar ist, sowie mit einer in einem Spulenkörper angeordneten und mit dem Anker zusammenwirkenden Spule, sowie mit einem das Ventilgehäuse und den Spulenkörper miteinander verbindenden mechanische Verbindungsmittel. Die mechanischen Verbindungsmittel umfassen wenigstens eine quer zur Längsachse des Spulenkörpers beziehungsweise des Ventilgehäuses verlaufende Anformung, die am Spulenkörper beziehungsweise an einem mit dem Spulenkörper verbundenen Teil oder am Ventilgehäuse beziehungsweise an einem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Teil angeordnet ist. Die mechanischen Verbindungsmittel umfassen weiter wenigstens eine quer zur Längsachse des Ventilgehäuses beziehungsweise des Spulenkörpers verlaufende Ausnehmung, die am Ventilgehäuse beziehungsweise an einem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Teil oder am Spulenkörper beziehungsweise an einem mit dem Spulenkörper verbundenen Teil angeordnet ist. Die Anformungen und Ausnehmungen sind dabei so ausgebildet und so zueinander angeordnet, dass sie nach Art eines Bajonettverschlusses zusammenwirken, wobei es die folgenden Merkmale aufweist. Die Anformung ist als ein sich nach außen erstreckender Vorsprung ausgebildet; die Ausnehmung wird von einem in der Wandung eines rahmenartigen Teiles angeordneten Schlitz, welcher an der dem Spulenkörper zugewandten Seite des Ventilgehäuses oder an der dem Ventilgehäuse zugewandten Seite des Spulenkörpers angeordnet ist und zur Aufnahme des die Vorsprünge aufweisenden Teils des Spulenkörpers oder des Ventilgehäuses dient, gebildet. Der Schlitz ist an einer der beiden aneinander gegenüberliegenden Seiten des rahmenartigen Teiles angeordnet, deren Abstand voneinander geringer ist als der Abstand zwischen den jeweils anderen beiden einander gegenüberliegenden Seiten. Das den Vorsprung tragende Teil ist so bemessen, dass sein größter Durchmesser gleich oder kleiner als der Abstand zwischen den Schlitz aufweisenden Seiten des rahmenartigen Teiles ist.

Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass das Magnetventil relativ groß baut, dass die mechanische und die elektrische Anbindung des Magnetventils separat erfolgt und insgesamt zu aufwendig ist, so dass die Wärmeleitung und der magnetische Fluss nicht optimal erfolgen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Pilotmagnetventil der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei dem eine funktionale elektrische und mechanische Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper bereitgestellt ist, so dass die Wärmeleitung und der magnetische Fluss optimiert sind, und die Anzahl an Verbindungselementen reduziert ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Pilotmagnetventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die mechanischen Verbindungsmittel und die elektrischen Verbindungsmittel im selben Schnittstellenbereich angeordnet sind, um eine im Wesentlichen gleichzeitige mechanische und elektrische Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper zu realisieren, wobei der Schnittstellenbereich im Wesentlichen sandwichartig zwischen dem Hauptventilkörper und dem Stellantrieb ausgebildet ist.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass bei der mechanischen Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper simultan die elektrische Verbindung zwischen Stellantrieb und Hauptventilkörper hergestellt ist. Auf diese Weise wird nur ein Handgriff benötigt, um Stellantrieb und Hauptventilkörper funktionstüchtig miteinander zu verbinden.

Ein weiterer Vorteil lässt sich dadurch erzielen, dass die Verbindungsmittel so ausgebildet sind, dass der Stellantrieb mit dem Hauptventilkörper über eine im Wesentlichen translatorische Bewegung mechanisch und/oder elektrisch verbindbar ist. Auf diese Weise kann mittels eines Handhabungsvorgangs eine einfache und wenig aufwendige Verbindung realisiert werden. Zudem lässt sich diese Verbindungsbewegung gut automatisieren.

In gleicher Weise lässt sich ein Vorteil dadurch erzielen, dass die Verbindungsmittel so ausgebildet sind, dass der Stellantrieb mit dem Hauptventilkörper über eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung verbindbar ist. Auch diese Ausgestaltung der Verbindungsmittel ermöglicht eine einfache Montage beziehungsweise Demontage und lässt sich einfach durchführen und demnach auch gut automatisieren.

Die Verbindung des Hauptventilkörpers und des Stellantriebs ist nicht alleine auf rotatorische und translatorische Bewegungen beschränkt. Vielmehr lässt sich die Verbindung zwischen Stellantrieb und Hauptventilkörper auch mittels einer Kombination aus translatorischer und rotatorischer Bewegung realisieren.

Eine vorteilhafte Maßnahme der Erfindung sieht vor, dass das Joch des Stellantriebs als Magnettopf ausgebildet ist, welcher im Wesentlichen das Gehäuse des Stellantriebs bildet und an dem mechanische Verbindungsmittel funktionsintegriert ausgebildet sind. Durch die Ausbildung des für einen elektromagnetisch betriebenen Stellantrieb notwendigen Jochs als Magnettopf, welcher zugleich das Gehäuse des Stellantriebs bildet, lässt sich über diese Funktionsintegration ein zusätzliches Gehäuse einsparen, wodurch das Gewicht des Pilotmagnetventils reduziert und zudem der Herstellungsaufwand minimiert ist. Weiterhin bildet die Ausbildung als Magnettopf den Vorteil, dass der Magnettopf die Spule beispielsweise gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung schützt. Durch die Ausbildung ist zum Schutz der Spule kein weiterer Aufwand wie beispielsweise Umspritzen erforderlich.

Eine besondere, die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass der aus einem den magnetischen Fluss leitenden Material hergestellte Magnettopf zudem eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Auf diese Weise ist ein effektiver Stellantrieb gewährleistet, der zum einen eine optimale Stellkraft durch einen optimierten Magnetfluss aufweist. Zudem leitet der Magnettopf die durch den Stellantrieb verursachte Wärme optimal über den Magnettopf ab, so dass hierdurch das Pilotmagnetventil zuverlässig funktioniert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Magnettopfs und des in dem Magnettopf angeordneten Spulenkörpers sieht vor, dass der Magnettopf und der Spulenkörper relativ zueinander rotatorisch bewegbar angeordnet sind, um bei einer Verbindung des Magnettopfs mit dem Hauptventilkörper über eine Rotationsbewegung des Magnettopfes relativ zu dem Hauptventilkörper eine Relativbewegung zwischen Spulenkörper und Hauptventilkörper zu vermeiden, so dass der Spulenkörper relativ zu dem Hauptventilkörper unbeweglich ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich der Stellantrieb optimal zu dem Hauptventilkörper positionieren. Zudem kann durch die Möglichkeit der Rotationsbewegung des Spulenkörpers zu dem Magnettopf der Spulenkörper relativ zu dem Hauptventilkörper fest positioniert werden und der Magnettopf sich nach Justierung des Spulenkörpers zu dem Hauptventilkörper in eine Arretierposition verdrehen. Somit kann auf eine aufwendige Ausbildung der Steckkontakte als Schleifkontakte verzichtet werden, da eine Relativbewegung zwischen Spulenkörper und Hauptventilkörper nicht zustande kommt.

Zur leichteren Verbindung des Magnettopfes mit dem Hauptventilkörper ist es vorteilhaft, dass der Magnettopf Verspannhilfsmittel aufweist. Diese können beliebig lösbar oder unlösbar an dem Magnettopf angeordnet sein. Diese Verspannhilfsmittel sind so ausgebildet, dass sie den Magnetfluss nicht wesentlich einschränken. Eine mögliche Ausgestaltung der Verspannhilfsmittel sieht vor, dass die Verspannhilfsmittel als Ausnehmung, vorzugsweise Bohrung, Deformation oder Einbeulung an dem Magnettopf angebracht sind.

Eine weitere positive Maßnahme sieht vor, dass mechanische Verbindungsmittel funktionsintegriert einteilig an dem Hauptventilkörper ausgebildet sind, wobei die mechanischen Verbindungsmittel mit korrespondierenden mechanischen Verbindungsmittel an dem Stellantrieb zusammenwirken. Durch die funktionsintegrierte, einteilige Ausbildung der Verbindungsmittel an dem Hauptventilkörper sind die Bauteile zur Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper auf eine Minimum reduziert, wobei keine Funktionseinschränkungen in Kauf genommen werden müssen.

Demgemäss sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die zusammenwirkenden mechanischen Verbindungsmittel an dem Stellantrieb und dem Hauptventilkörper nach An eines Schloss-Falle-Prinzips und/oder nach Art eines Bajonettverschlusses zum formschlüssigen Verbinden des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper zusammenwirken. Über diese beiden Prinzipien lassen sich entsprechend eine translatorische und/oder eine rotatorische Bewegung zur Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper realisieren. Die vorgenannten Arten der Verbindung sichern zudem eine zuverlässige, lösbare Verbindung des Stellantriebs und der Hauptventilkörpers.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass mechanische Verbindungsmittel einteilig an dem Magnettopf als Anformung ausgebildet sind, welche mit mechanischen Verbindungsmitteln an dem Hauptventilkörper, die als korrespondierende Ausnehmung ausgebildet sind, zusammenwirken, um eine Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper bereitzustellen. Als Anformung kann jede beliebige Anformung, Nase oder jeder beliebige Vorsprung verstanden werden, der zusammen mit einer entsprechenden Ausnehmung, Aussparung, Vertiefung oder dergleichen zusammenwirkt. Mittels der Anformung, welche mit einer entsprechenden Ausnehmung zusammenwirkt, ist ein einfaches und zuverlässiges Schloss-Falle-Prinzip beziehungsweise Bajonettverschluss-Prinzip zur Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper realisiert. Diese Ausgestaltung lässt sich auf einfache Weise realisieren. So lässt sich die Anformung beispielsweise mittels Einkrempen, Einrollen oder Umspritzen herstellen. Diese Ausführungsform stellt lediglich eine von vielen Ausführungsformen eines Schloss-Falle-Prinzips beziehungsweise eines Bajonettverschluss-Prinzips dar.

Entsprechend sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass mechanische Verbindungsmittel an dem Magnettopf als Ausnehmung ausgebildet sind, welche mit mechanischen Verbindungsmitteln an dem Hauptventilkörper, welche als korrespondierende Anformung ausgebildet sind, zusammenwirken, um eine Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper bereitzustellen. Mittels der Ausnehmung, welche mit einer entsprechenden Anformung zusammenwirkt, ist ebenfalls ein einfaches und zuverlässiges Schloss-Falle-Prinzip beziehungsweise Bajonettverschluss-Prinzip zur Verbindung des Stellantriebs mit dem Hauptventilkörper realisiert. Diese Ausgestaltung lässt sich auf einfache Weise realisieren. So lässt sich die Anformung an dem Hauptventilkörper beispielsweise mittels Einkrempen, Einrollen oder Umspritzen oder mittels Fügetechnik herstellen. Vorteilhaft ist ebenfalls, dass elektrische Verbindungsmittel funktionsintegriert an dem Hauptventilkörper ausgebildet sind, wobei die elektrischen Verbindungsmittel mit korrespondierenden elektrischen Verbindungsmitteln an dem Stellantrieb zusammenwirken. Durch die Funktionsintegration lassen sich zusätzliche Bauteile oder Bearbeitungsschritte beziehungsweise Herstellungsschritte reduzieren, was zu einem geringeren Fertigungsaufwand und zu einer einfacheren Montage beziehungsweise Demontage führt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der funktionsintegrierten Ausbildung der elektrischen Verbindungsmittel sieht vor, dass die an dem Hauptventilkörper funktionsintegrierten elektrischen Verbindungsmittel als in MID-Technik aufgebrachte, den elektrischen Strom leitende Kontaktflächen ausgebildet sind, welche mit korrespondierenden, an dem Stellantrieb angeordneten elektrischen Mitteln zusammenwirken.

Unter MID versteht man allgemein die Technologie räumlich integrierter elektronischer Schaltungsträger (MID = Molded Interconnect Devices). Sie ermöglicht die direkte Verbindung von mechanischen und elektronischen Funktionen auf spritzgegossenen Teilen oder Folien. Durch diese Technik lassen sich die Vielzahl an elektrischen Anschlüssen, Leitungen und dergleichen auf einfache Weise bündeln, so dass sich die elektrischen Verbindungsmittel leicht reduzieren lassen. Durch diese Bündelung der elektrischen Verbindungsmittel lassen sich so Bauteile einsparen und der Aufwand für die Montage/Demontage wird auf ein Minimum reduziert. Platinen und Federkontakte sind hierdurch nicht erforderlich.

Entsprechend erzielt man einen Vorteil dadurch, dass elektrische Verbindungsmittel funktionsintegriert an dem Spulenkörper ausgebildet sind, wobei die elektrischen Verbindungsmittel mit den an dem Hauptventilkörper ausgebildeten elektrischen Verbindungsmitteln zusammenwirken. Vorzugsweise ist der Spulenkörper relativ zu dem Hauptventilkörper nicht beweglich angeordnet, so dass die elektrische Verbindung zwischen Stellantrieb und Hauptventilkörper nur an diskreten Stellen erfolgt. Jedoch ist auch eine umlaufende elektrische Verbindung möglich.

So erhält man einen Vorteil, indem die an dem Spulenkörper funktionsintegrierten elektrischen Verbindungsmittel als den elektrischen Strom leitende Kontaktstifte ausgebildet sind, welche mit den korrespondierenden Kontaktflächen zusammenwirken. Diese Lösung bietet eine diskrete elektrische Verbindung zwischen Stellantrieb und Hauptventilkörper, wobei die Kontaktstifte in eine Ausnehmung des Hauptventilkörpers, welche die in MID-Technik aufgebrachten Kontaktflächen aufweist, hineinragt. Um zu Verhindern, dass die Stifte durch ungewolltes Verdrehen des Stellantriebs zum Hauptventilkörper abgeschert oder anders beschädigt werden, ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, welche ein ungewolltes Verdrehen des Stellantriebs relativ zu dem Hauptventilkörper verhindert.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass der Spulenkörper rotatorisch unbewegbar relativ zu dem Magnettopf lösbar mit dem Magnettopf verbunden ist, um eine simultane mechanische und/oder elektrische Verbindung des Stellantriebs und des Hauptventilkörpers zu realisieren. Mittels dieser Anordnung ist eine einfache Steckverbindung, das heißt eine Verbindung des Stellantriebs und des Hauptventilkörpers über eine translatorische Bewegung realisiert. Der Spulenkörper lässt sich axial bewegen, jedoch ist eine Rotationsbewegung relativ zu dem Magnettopf nicht möglich. Soll der Magnettopf mittels einer rotatorischen Bewegung mit dem Hauptventilkörper verbunden werden, so weisen der Hauptventilkörper und der Spulenkörper Schleifkontakte auf, damit eine durchgehende elektrische Verbindung gewährleistet ist.

Demzufolge sieht eine Ausführungsform vor, dass die elektrischen Verbindungsmittel als Schleifkontakte ausgebildet sind, um eine durchgehende elektrische Kontaktierung der elektrischen Verbindungsmittel des Stellantriebs und des Hauptventilkörpers bei einer mittels einer rotatorischen Bewegung durchgeführten Verbindung eines mit dem Magnettopf unbeweglich verbundenen Spulenkörpers zu ermöglichen.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass der Spulenkörper rotatorisch bewegbar relativ zu dem Magnettopf lösbar mit dem Magnettopf verbunden ist, um eine simultane mechanische und/oder elektrische Verbindung des Stellantriebs und des Hauptventilkörpers zu realisieren. Mittels dieser Anordnung ist eine einfache Schraubverbindung, das heißt eine Verbindung des Stellantriebs und des Hauptventilkörpers über eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung realisiert. Eine Rotationsbewegung des Spulenkörpers relativ zu dem Magnettopf ist möglich. Hauptventilkörper und Spulenkörper weisen entsprechend diskrete elektrische Kontakte auf, welche beispielsweise über Steckverbindungen realisiert sind, wobei eine durchgehende elektrische Verbindung gewährleistet ist.

Demzufolge ist es vorteilhaft, dass der Spulenkörper eine als Vorsprung ausgebildete Verdrehsicherung aufweist, falls der Spulenkörper rotatorisch bewegbar relativ zu dem Magnettopf ausgebildet ist. In diesem Fall ist zur Verhinderung einer ungewollten Bewegung und einer damit möglichen Beschädigung der elektrischen Verbindungsmittel eine Verdrehsicherung notwendig. Die Verdrehsicherung kann jede möglich die Funktion erfüllende Form aufweisen. Jedoch hat sich aus fertigungstechnischer Sicht herausgestellt, dass die Verdrehsicherung als Vorsprung ausgebildet ist, wodurch die Verdrehsicherung einteilig und somit funktionsintegriert an dem Spulenkörper ausgebildet ist. Hierdurch ist die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum beschränkt. Eine andere Form der Verdrehsicherung und eine zusätzliche Montagehilfe stellt eine Rasterung da. Diese kann statt dem Vorsprung oder in Kombination mit dem Vorsprung als Verdrehsicherung ausgebildet sein. Die Rasterung dient unter anderem zur Sicherung der Magnettopfposition im verspannten Zustand und verhindert so ein ungewolltes Lösen des Magnettopfes von dem Hauptventilkörper. Vorzugsweise weist die Rasterung Rasten auf, wobei es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, dass zwei Rasten in Umfangsrichtung des Magnettopfes angeordnet sind und eine weitere Raste zur Verhinderung eines Herausfallens des Spulenkörpers aus dem Magnettopf ausgebildet ist.

Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, dass der Polkern eine Druckmittelleitung aufweist, welche mit den Druckmittelleitungen des Hauptventilkörpers zusammenwirkt, um eine Abluftleitung bereitzustellen. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Druckmittelkanäle oder Druckmittelleitungen einsparen und diese funktionsintegriert in dem Polkern unterbringen. Der Polkern begrenzt zudem die Bewegung des axial beweglichen Ankers in eine Richtung und bildet ein Verschlusselement des Magnettopfes genauer der Durchgangsöffnung des Magnettopfes.

Der Anker ist dabei das Stellglied welches Dichtflächen aufweist, die mit den Ventilsitzen zusammenwirken und so ein Öffnen und Schließen der Ventilsitze bewirken. Der Anker weist dabei vorzugsweise eine einfache, leicht herstellbare Geometrie beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie auf. Auch aufgrund der einfacheren Geometrie lässt sich der Anker somit gegenüber dem Stand der Technik deutlich besser zentrieren, wodurch geringere Reibkräfte entstehen, was wiederum zu einer höheren Effektivität des Pilotmagnetventils führt. Der Anker verfährt üblicherweise in einem Polrohr. Vorteilhafter Weise kann bei der vorliegenden Erfindung auf ein Polrohr verzichtet werden, wodurch sich ein weiteres Bauteil einsparen lässt. Die einfache Geometrie des Ankers lässt sich insbesondere durch zusätzliche Nuten am Spulenkörper realisieren, da so das Druckmittel nicht durch entsprechende, an dem Anker ausgebildete Druckmittelkanäle oder dergleichen fließt, sondern durch entsprechende Nuten oder Ausformungen des Spulenkörpers.

Der Polkern kann mindestens eine Druckmittelleitung oder einen Druckmittelkanal und einen entsprechenden Ventilsitz aufweisen. Magnettopf und Polkern können zweiteilig ausgebildet sein, vorzugsweise mit eingepresstem Polkern, oder einteilig ausgebildet sein, vorzugsweise als Anformung. Die einteilige Ausbildung von Magnettopf, Ventilsitz und Polkern bietet den Vorteil, dass sich so günstige Toleranzen fertigen lassen, insbesondere auch auf die während des Betriebs entstehenden Wärmedehnungen. Zudem besteht nicht die Gefahr des Herausdrückens des Ventilsitzes. Somit geht der Kraftfluss auch nicht über den Spulenkörper, wodurch der Spulenkörper dünnere Wandstärken aufweisen kann, was zu einer zusätzlichen Gewichtsreduzierung des Pilotmagnetventils führt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Ventilsitz gleich am Magnettopf auszubilden, so dass der eingepresste Polkern insoweit gänzlich entfallen kann. Dies trägt zu einer weiteren Bauteileinsparung bei.

Zusätzlich zu dem Polkern kann ein weiteres Dichtelement zur Abdichtung der Durchgangsöffnung verwendet werden. Vorzugsweise werden zur Abdichtung der Durchgangsöffnung mit dem Polkern zusammenwirkende Dichtringe oder O-Ringe verwendet, die entsprechend in die Durchgangsöffnung eingepresst werden und somit eine optimale und zuverlässige Dichtung gewährleisten.

Es lassen sich mehrere Pilotmagnetventile zusammen anordnen. So erzielt man einen weiteren Vorteil dadurch, dass ein Ventilblock mindestens zwei erfindungsgemäße Pilotmagnetventile umfasst, wobei der Ventilblock einteilig ausgebildet ist oder mehrere miteinander verbundene einzelne Pilotmagnetventile umfasst. Hierdurch lässt sich auf kleinem Raum durch Kopplung mehrerer Pilotmagnetventile nahezu jede gewünschte Magnetventilfunktion realisieren.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pilotmagnetventils,
2a eine perspektivische Ansicht eines Magnettopfs in einer ersten Ausführungsform, und
2b eine perspektivische Ansicht eines Magnettopfs in einer zweiten Ausführungsform.
Das Pilotmagnetventil 1 nach 1 besteht aus einem hier nur teilweise dargestellten Hauptventilkörper 2, welcher mit einem elektromagnetisch betätigten Stellantrieb 3 zusammenwirkt. Der Hauptventilkörper 2 weist Druckmittelkanäle 4 auf, durch welche ein Druckmittel geleitet wird. Weiterhin weist der Hauptventilkörper 2 jeweils einen Schnittstellenbereich 5 auf. Der Schnittstellenbereich 5 ist dabei derart angeordnet, dass dieser im Wesentlichen die Kontaktfläche zwischen Stellantrieb 3 und Hauptventilkörper 2 darstellt und demnach im Wesentlichen sandwichartig zwischen Stellantrieb 3 und Hauptventilkörper 2 angeordnet ist. Der Stellantrieb 3, welcher elektromagnetisch betätigbar ist, weist einen als Ventilstößel ausgebildeten Anker 6 auf, welcher mit einer obere Dichtfläche 7a und einer untere Dichtfläche 7b versehen ist, um Druckmittelkanäle 4 abzudichten. Der Anker 6 ist dabei axial zwischen dem Hauptventilkörper 2 und einem Polkern 8 bewegbar. Anker 6 und Polkern 8 sind von einem Spulenkörper 9 samt Spule umgeben, welcher wiederum von einem als Magnettopf 10 ausgebildeten Joch umgeben ist. Der Magnettopf 10 weist eine Durchgangsöffnung unter anderem zur Aufnahme des Ankers 6 auf, welche durch den Polkern 8 abgeschlossen ist. Der Polkern 8 weist einen Druckmittelkanal auf, welcher mit den Druckmittelkanälen abhängig von der Stellung des Ankers 6 zusammenwirkt. Der Spulenkörper 9 samt Spule umgibt zumindest teilweise den Anker 6 und bewirkt zusammen mit dem als Magnettopf 10 ausgebildeten Joch und dem Polkern 8 eine Bewegung des Ankers 6.
Das Pilotmagnetventil 1 weist weiterhin mechanische Verbindungsmittel 11 auf, welche den Stellantrieb 3 und den Hauptventilkörper 2 miteinander verbinden. Die mechanischen Verbindungsmittel 11 in 1 sind dabei nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet, wobei die mechanischen Verbindungsmittel 11 in oder nahe dem Schnittstellenbereich 5 des Hauptventilkörpers 2 beziehungsweise des Stellantriebs 3 angeordnet. Die mechanischen Verbindungsmittel 11 sind in 1 als Anformung 12 an den Magnettopf 10 ausgebildet, wobei die Anformung 12 mit der korrespondierenden Ausnehmung am am Hauptventilkörper 2 zusammenwirkt, um eine Verbindung von Stellantrieb 3 und Hauptventilkörper 2 zu bewirken. Die Verbindung von Stellantrieb 3 und Hauptventilkörper 2 erfolgt in 1 über ein rotatorische Bewegung. Der Spulenkörper 9 ist drehbar in dem Magnettopf 10 angeordnet, damit die Verbindung des Stellantriebs 3 mit dem Hauptventilkörper 2, das heißt die über eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung des Magnettopfs 10 relativ zu dem Hauptventilkörper 2 realisierte Verbindung keine Relativbewegung des Spulenkörpers relativ zu dem Hauptventilkörper 2 bewirkt.
Weiterhin weist das Pilotmagnetventil 1 elektrische Verbindungsmittel 14 zur elektrischen Kontaktierung des Stellantriebs 3 und des Hauptventilkörpers 2 auf. Die elektrischen Verbindungsmittel 14 sind als ein oder mehrere Kontaktstifte 15 ausgebildet, welche die Kontaktflächen 16 des Hauptventilkörpers 2 kontaktieren. Die Kontaktflächen 16 des Hauptventilkörpers 2 sind in MID-Technik an dem Hauptventilkörper 2 angebracht. Wie in 1 dargestellt, erstreckt sich der Kontaktstift 15 in eine entsprechende, mit Kontaktflächen 16 ausgebildete Ausnehmung und stellt so die elektrische Verbindung zwischen Hauptventilkörper 2 und Stellantrieb 3 da. Der Kontaktstift 15 ist dabei so ausgebildet, dass er sämtliche für den Stellantrieb 3 benötigten Kontaktleitungen bündelt. Die die Kontaktstifte 15 und die Kontaktflächen 16 umfassenden elektrischen Verbindungsmittel 14 sind analog zu den mechanischen Verbindungsmitteln 11 ebenfalls in dem Schnittstellenbereich 5 des Pilotmagnetventils 1, das heißt zwischen Hauptventilkörper 2 und Stellantrieb 3 angeordnet.
2a zeigt ein erfindungsgemäßes, als Magnettopf 10 ausgebildetes Joch. Der Magnettopf 10 ist einstückig als zylindrisches Rohr mit einem Boden, welcher einen Kragen samt Durchgangsöffnung aufweist, ausgebildet. In seiner Wandung oder Mantelfläche weist der Magnettopf 10 eine Ausnehmung 13 auf, welche sich bis zur Stirnseite des offenen Rohrendes erstreckt, und so eine Aufnahme einer korrespondierenden Anformung ermöglicht, so dass nach Abschluss der Verbindung mittels einer rotatorischen und translatorischen Bewegung des Magnettopfs 10 relativ zu dem Hauptventilkörper eine formschlüssige Verbindung nach An eines Bajonettverschlusses entsteht.
2b zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnettopfs 10. In 2b weist der Magnettopf 10 eine in Richtung Rohraußenseite weisende Anformung 12 auf, welche an der Stirnseite des offenen Rohrendes angeordnet ist. Diese Anformung 12 wirkt mit einer korrespondierenden Ausnehmung zusammen, so dass nach Abschluss der Verbindung mittels einer rotatorischen und translatorischen Bewegung des Magnettopfs 10 relativ zu dem Hauptventilkörper eine formschlüssige Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses entsteht.

1: Pilotmagnetventil
2: Hauptventilkörper
3: Stellantrieb
4: Druckmittelkanal
5: Schnittstellenbereich
6: Anker
7a: obere Dichtfläche
7b: untere Dichtfläche
8: Polkern
9: Spulenkörper
10: Magnettopf
11: mechanische Verbindungsmittel
12: Anformung
13: Ausnehmung
14: elektrische Verbindungsmittel
15: Kontaktstift
16: Kontaktfläche

Claims

Pilotmagnetventil (1) umfassend ein mit Druckmittelkanälen (4) ausgebildeten Hauptventilkörper (2) und einen mit dem Hauptventilkörper (2) zusammenwirkenden, elektromagnetisch betriebenen Stellantrieb (3), umfassend ein Joch und einen mit dem Joch zusammenwirkenden, mit mindestens einer Dichtfläche (7a, 7b) ausgebildeten Anker (6) zum Öffnen und Schließen mindestens eines mit der Dichtfläche (7a, 7b) zusammenwirkenden Druckmittelkanals (4), wobei der Anker (6) axial beweglich zwischen dem Hauptventilkörper (2) und einem Polkern (8), in einem den Anker (6) zumindest teilweise aufnehmenden oder umgebenden Spulenkörper (9) angeordnet ist, wobei mechanische Verbindungsmittel (11) zur lösbaren mechanischen Verbindung des Stellantriebs (3) mit dem Hauptventilkörper (2) und/oder elektrische Verbindungsmittel (14) zum elektrischen Verbinden des Stellantriebs (3) mit einer elektronischen Steuereinheit vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Verbindungsmittel (11) und die elektrischen Verbindungsmittel (14) im selben Schnittstellenbereich (5) angeordnet sind, um eine im Wesentlichen gleichzeitige mechanische und elektrische Verbindung des Stellantriebs (3) mit dem Hauptventilkörper (2) zu realisieren, wobei der Schnittstellenbereich (5) im Wesentlichen sandwichartig zwischen dem Hauptventilkörper (2) und dem Stellantrieb (3) ausgebildet ist.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (11, 14) so ausgebildet sind, dass der Stellantrieb (3) mit dem Hauptventilkörper (2) über eine im Wesentlichen translatorische Bewegung mechanisch und/oder elektrisch verbindbar ist.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (11, 14) so ausgebildet sind, dass der Stellantrieb (3) mit dem Hauptventilkörper (2) über eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung verbindbar ist.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch des Stellantriebs (3) als Magnettopf (10) ausgebildet ist, welcher im Wesentlichen das Gehäuse des Stellantriebs (3) bildet und an dem mechanische Verbindungsmittel (11) funktionsintegriert ausgebildet sind.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnettopf (10) und der Spulenkörper (9), relativ zueinander rotatorisch bewegbar angeordnete sind, um bei einer Verbindung des Magnettops (10) mit dem Hauptventilkörper (2) über eine Rotationsbewegung des Magnettopfes (10) relativ zu dem Hauptventilkörper (2) eine Relativbewegung zwischen Spulenkörper (9) und Hauptventilkörper (2) zu vermeiden, so dass der Spulenkörper (9) relativ zu dem Hauptventilkörper (2) unbeweglich ausgebildet ist.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Verbindungsmittel (11) funktionsintegriert einteilig an dem Hauptventilkörper (2) ausgebildet sind, wobei die mechanischen Verbindungsmittel (11) mit korrespondierenden mechanischen Verbindungsmittel (11) an dem Stellantrieb (3) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden mechanischen Verbindungsmittel (11) an dem Stellantrieb (3) und dem Hauptventilkörper (2) nach Art eines Schloss-Falle-Prinzips und/oder nach Art eines Bajonettverschlusses zum formschlüssigen Verbinden des Stellantriebs (3) mit dem Hauptventilkörper (2) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Verbindungsmittel (11) einteilig an dem Magnettopf (10) als Anformung (12) ausgebildet sind, welche mit mechanischen Verbindungsmitteln (11) an dem Hauptventilkörper (2), welche als korrespondierende Ausnehmung (13) ausgebildet sind, zusammenwirken, um eine Verbindung des Stellantriebs (3) und dem Hauptventilkörper (2) bereitzustellen.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Verbindungsmittel (11) an dem Magnettopf (10) als Ausnehmung (13) ausgebildet sind, welche mit mechanischen Verbindungsmitteln (11) an dem Hauptventilkörper (2), welche als korrespondierende Anformung (12) ausgebildet sind, zusammenwirken, um eine Verbindung des Stellantriebs (3) und dem Hauptventilkörper (2) bereitzustellen.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungsmittel (14) funktionsintegriert an dem Hauptventilkörper (2) ausgebildet sind, wobei die elektrischen Verbindungsmittel (14) mit korrespondierenden elektrischen Verbindungsmitteln (14) an dem Stellantrieb (3) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Hauptventilkörper (2) funktionsintegrierten elektrischen Verbindungsmittel (14) als in MID-Technik aufgebrachte, den elektrischen Strom leitende Kontaktflächen (16) ausgebildet sind, welche mit korrespondierenden, an dem Stellantrieb (3) angeordneten elektrischen Mitteln (14) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Verbindungsmittel (14) funktionsintegriert an dem Spulenkörper (9) ausgebildet sind, wobei die elektrischen Verbindungsmittel (14) mit den an dem Hauptventilkörper (2) ausgebildeten elektrischen Verbindungsmitteln (14) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Spulenkörper (9) funktionsintegrierten elektrischen Verbindungsmittel (14) als den elektrischen Strom leitende Kontaktstifte (15) ausgebildet sind, welche mit den korrespondierenden Kontaktflächen (16) zusammenwirken.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (9) rotatorisch unbewegbar relativ zu dem Magnettopf (9) lösbar mit dem Magnettopf (9) verbunden ist, um eine simultane mechanische und/oder elektrische Verbindung des Stellantriebs (3) und des Hauptventilkörpers (2) zu realisieren.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungsmittel (14) als Schleifkontakte ausgebildet sind, um eine durchgehende elektrische Kontaktierung der elektrischen Verbindungsmittel (14) des Stellantriebs (3) und des Hauptventilkörpers (2) bei einer mittels einer rotatorischen Bewegung durchgeführten Verbindung eines mit dem Magnettopf (10) unbeweglich verbundenen Spulenkörpers (9).
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (9) rotatorisch bewegbar relativ zu dem Magnettopf (9) lösbar mit dem Magnettopf (9) verbunden ist, um eine simultane mechanische und/oder elektrische Verbindung des Stellantriebs (3) und des Hauptventilkörpers (2) zu realisieren.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (9) eine als Vorsprung ausgebildete Verdrehsicherung aufweist.
Pilotmagnetventil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem den magnetischen Fluss leitenden Material hergestellte Magnettopf (10) zudem eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff aufweist.
Pilotmagnetventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (8) eine Druckmittelleitung (4) aufweist, welche mit den Druckmittelleitungen (4) des Hauptventilkörpers (2) zusammenwirkt, um eine Abluftleitung bereitzustellen.
Ventilblock umfassend mindestens zwei Pilotmagnetventile (1) nach einem der vorherigen Ansprüche (1), wobei der Ventilblock einteilig oder aus mehreren miteinander verbundenen einzelnen Pilotmagnetventilen (1) realisiert ist.