DE19646835A1 - Elektromagnetventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 40 30 571 A1 ist bereits ein Elektromagnetventil hervorgegangen, das in seiner elektromagnetisch nicht erregten Grundstellung mittels eines an einem Ventilsitz im Ventilgehäu­ se anliegenden Ventilstößel einen Druckmitteldurchlauf trennt. In der elektromagnetisch erregten Stellung des Ventils ist der Magnetkreis über den die Spule weitgehend umschließenden Joch­ ring, über den Hülsenkörper, über den im Hülsenkörper einge­ setzten Magnetkern, über den am Magnetkern anliegenden Magne­ tanker und über das Ventilgehäuse geschlossen. Damit zwischen dem Jochring und dem Ventilgehäuse kein Kurzschluß des Magnet­ kreises entstehen kann, ist der Hülsenkörper aus einem nicht magnetischen Material.

Der Überbrückung des maximal möglichen Magnetankerluftspaltes sind wegen der erforderlichen Magnetfeldstärke, der konstruktiv vorgegebenen Spulendimensionierung als auch der möglichen Stromversorgung in der Praxis gewisse Grenzen gesetzt, womit sich mit elektrotechnisch vertretbarem Aufwand in der Regel nur kleine Magnetankerluftspalte und damit entsprechend kleine Magnetankerhübe ergeben, die bei hohem Druckmittelvolumenbedarf des am Ventil angeschlossenen Verbrauchers nur einen ungenügen­ den Ventilöffnungsquerschnitt ermöglichen.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elek­ tromagnetventil der bereits bekannten Bauart dahingehend zu verbessern, daß durch einfache, kostengünstige Maßnahmen und entsprechend kleinbauende Mittel ein funktionssicheres Elektro­ magnetventil geschaffen wird, das bei kleinem Stromverbrauch relativ große Ventilöffnungsquerschnitte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Elektromagnetventil der gattungsbildenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfol­ genden aus den Unteransprüchen und einem hierzu dargestellten Ausführungsbeispiel hervor, das nachfolgend anhand einer Zeich­ nung erläutert wird.

Die einzige Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößerter Darstellung die konstruktiven Einzelheiten eines in der Grundstellung elek­ tromagnetisch nicht erregten, in Sperrstellung befindlichen Elektromagnetventils. Die Abbildung zeigt hierzu rechts der Körpersymmetrieachse den Magnetanker 1 in nicht erregtem, das Ventilschließglied 7 am Ventilsitz 8 anliegenden Zustand, wäh­ rend links zur Ventilsymmetrieachse der Magnetanker 1 unter elektromagnetischer Erregung am Magnetkern 9 anliegt und somit ein hydraulischer Durchlaß zwischen dem Ventilschließglied 7 und dem Ventilsitz 8 gegeben ist.

Das Ventilgehäuse 2 ist beispielhaft in Patronbauweise ausge­ führt und mittels einer selbsteinscherenden Befestigung in einer Stufenbohrung eines Ventilblocks gehalten. In einer Boh­ rung des Ventilgehäuses 2 befindet sich ein zweiteiliger Magne­ tanker 1, der mit einem stößelförmigen Ventilschließglied 7 versehen ist, das gemäß der rechten Schnittdarstellung an dem Ventilsitz 8 anliegt. Oberhalb des Magnetankers 1 verschließt ein zylinderförmiger Magnetkern 9 den am Ventilgehäuse 2 be­ festigten Hülsenkörper 3, so daß der Innenraum des Ventilgehäu­ ses 2 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist. Eine gehäuse­ förmig von einem Jochring 10 teilumschlossene Ventilspule 6 ist auf den Hülsenkörper 3 aufgeschoben und kontaktiert den Magnet­ kern 9 als auch das aus Stahl gefertigte Ventilgehäuse 2. Der Jochring 10 umschließt die Ventilspule 6 topfförmig, wobei der Jochring 10 entsprechend dem Maß seiner Wandstärke die Mantel­ fläche des Magnetkerns 9 kontaktiert. Das Ventilgehäuse 1, der Jochring 2, der Magnetkern 9 und der Magnetanker 1 sind aus einem den Magnetfluß leitenden Werkstoff, während der Hülsen­ körper 3 aus einem den Magnetfluß nicht leitenden Material besteht. Innerhalb des Hülsenkörpers 3 ist der erfindungsgemäße zweiteilige Magnetanker 1 angeordnet. Dieser ist derart gestal­ tet, daß in seiner Grundstellung ein erster als auch ein zwei­ ter Magnetankerluftspalt S1, S2 gegenüber dem Magnetkern 9 verbleibt, wobei der erste Magnetankerluftspalt S1 des ersten Magnetankerteils 1a kleiner ist als der zweite Magnetankerluft­ spalt S2 des zweiten Magnetankerteils 1b. Beide Magnetanker teile 1a, 1b sind mit einem Teleskop vergleichbar und relativ ineinander axial beweglich geführt. Das erste Magnetankerteil 1a besteht aus einer dünnwandigen Hülse, die mit Radialspiel behaftet zwischen dem am Ventilgehäuse 2 befestigten Hülsenkör­ per 3 und dem zweiten Magnetankerteil 1b geführt ist. Ferner sind beide Magnetankerteile 1a, 1b mit Formschlußmittel verse­ hen, so daß abhängig von der Ventilschaltstellung das innere, im wesentlichen hohlzylinderförmig gestaltete Magnetankerteil 1b vom äußeren, hülsenförmigen Magnetankerteil 1a formschlüssig und dennoch in Axialrichtung begrenzt beweglich umgriffen wird. Der Formschluß zwischen beiden Teilen wird mittels eines am ersten Magnetankerteil 1a abgekröpften Endbereichs hergestellt, der sich in eine Ausnehmung 4 des zweiten Magnetankerteils 1b erstreckt. Hierbei ist die Höhe der Ausnehmung 4 zumindest der Hülsendicke des ersten Magnetankerteils 1a, zuzüglich des vom zweiten Magnetankerteils 1b zu überbrückenden Magnetankerluft­ spalts angepaßt. Zwecks Druckausgleich beiderseits des Magne­ tankers 1 weist das zweite Magnetankerteil 1b eine Druckaus­ gleichsbohrung 5 auf, die derart gestaltet ist, daß in ihr eine den Magnetanker 1 in der Grundstellung positionierende Druckfe­ der angeordnet werden kann.

Bei elektromagnetischer Erregung der Ventilspule 6 ergibt sich ein ungehinderter Magnetfluß vom Jochring 10 zum Magnetkern 9 und von dort nach Überbrückung des ersten, abbildungsgemäß kleineren Magnetankerluftspaltes S1 auf das erste, hülsenförmi­ ge Magnetankerteil 1a, wobei infolge des kleinen Magnetanker­ luftspaltes S1 eine größere Magnetkraft entsteht (siehe hierzu Magnetkraftkennlinien in Abhängigkeit des Magnetankerluftspal­ tes nach Fig. 2) als bei einem Ventil mit einteiligem Anker bekannter Ausführung und entsprechend großen Luftspalt zur Darstellung eines vergleichbar großen Ventilblocks. Bei der Überbrückung des konstruktiv klein dimensionierten Magnetanker­ luftspalts S1 wird mittels Formschluß vom ersten Magnetanker­ teil 1a auch das zweite Magnetankerteil 1b in Richtung auf den Magnetkern 9 bewegt, so daß der ursprünglich relativ große Magnetankerluftspalt S2 zwischen dem zweiten Magnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 sich nunmehr um den überbrückten Magne­ tankerluftspalt S1 des ersten Magnetankerteils 1a reduziert. Die erforderliche Magnetkraft zur Überbrückung des nunmehr zwischen dem zweiten Magnetankerteils 1b und dem Magnetkern 9 verbliebenen Restluftspalts S3 verringert sich damit gleich­ falls.

Bereits nach dem Zurücklegen des ersten Teilhubs beider Magne­ tankerteile 1a, 1b, der der Überbrückung des ersten Magnetan­ kerluftspaltes S1 entspricht, befindet sich das Ventilschließ­ glied 7 bereits in einer Teilöffnung, wodurch ein Teil der ursprünglich am Magnetanker 1 anstehenden hydraulischen Druck­ differenz bereits ausgeglichen wird. Der in der Teilöffnung des Ventils verbliebene Restluftspalt S3 zwischen dem zweiten Ma­ gnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 führt unter Berücksichti­ gung des gleichzeitig wirksamen hydraulischen Druckausgleichs am Magnetanker 1 zur vorteilhaften Verringerung der von der Ventilspule 6 zu leistenden Magnetkraft.

Obwohl die Teilhubstellung des Magnetankers 1 nicht unmittelbar in der Fig. 1 eingezeichnet ist, ist zweifelsohne klar, daß mit der Kontaktierung des äußeren, hülsenförmigen Magnetankerteils 1a an der Stirnfläche des Magnetkerns 9 zwangsläufig der rest­ liche Magnetankerluftspalt zwischen dem inneren, zylinderförmi­ gen Magnetankerteil 1b und dem Magnetkern 9 um das Maß des ersten Teilhubes erheblich reduziert ist. Sobald auch das zwei­ te Magnetankerteil 1b gemäß der linken Darstellung in Fig. 1 am Magnetkern 9 anliegt, ist der Magnetfluß zum Jochring 10 über das Ventilgehäuse 1 vollständig geschlossen. Es ergibt sich somit ein relativ großer Ventilhub mit einem entsprechend gro­ ßen Druckmitteldurchgang zwischen dem Ventilschließglied 7 und dem Ventilsitz 8, ohne daß gegenüber der bisher bekannten Ven­ tilcharakteristik eine Krafterhöhung infolge vergrößertem Ma­ gnetankerluftspalt zustande kommt. Aus technischer Sicht ist dabei zu beachten, daß die konzentrische und damit teleskop­ artige Führung beider Magnetankerteile 1a, 1b ineinander nicht nur zu einer besonders kompakten Bauweise führt, sondern auch der sogenannte magnetische Kurzschluß bei Kontaktierung des äußeren Magnetankerteils 1a am Magnetkern 9 durch seine dünn­ wandige, hülsenförmige Dimensionierung vernachlässigbar gering bleibt, so daß keine negativen Folgen auf die Schaltfunktion des inneren Magnetankerteils 1b infolge einer geringen Ablen­ kung des Magnetfeldes entstehen. Das vorgeschlagene Elektro­ magnetventil eignet sich beispielhaft für die Pumpensaugdrosse­ lung in schlupfgeregelten Bremsanlagen, wozu mittels einer Pulsbreitenmodulation der maximale Ventilhub in zwei Teilhüben bzw. zwei Stufen elektromagnetisch eingestellt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Magnetanker

1

a Magnetankerteil

1

b Magnetankerteil

2

Ventilgehäuse

3

Hülsenkörper

4

Ausnehmung

5

Druckausgleichsbohrung

6

Ventilspule

7

Ventilschließglied

8

Ventilsitz

9

Magnetkern

10

Jochring
S1, S2 Magnetankerluftspalt
S3 Restluftspalt

Claims (7)

1. Elektromagnetventil, mit einem Ventilgehäuse, das einen Ventilsitz und ein an einem Magnetanker angebrachtes Ven­ tilschließglied aufweist, mit einer am Ventilgehäuse anlie­ genden Ventilspule, die von einem Jochring begrenzt ist, mit einem Magnetkern, an dem sich der Magnetanker bei elek­ tromagnetischer Erregung abstützt, sowie mit einem den Ma­ gnetanker führenden und im Ventilgehäuse befestigten Hül­ senkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (1) zweiteilig ausgeführt ist.

2. Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweiteilige Magnetanker (1) einen ersten als auch einen zweiten Magnetankerluftspalt (S1, S2) gegenüber dem Magnetkern (9) aufweist, wobei der zwischen dem ersten Magnetankerteil (1a) und dem Magnetkern (9) gelegene erste Magnetankerluftspalt (S1) kleiner ist als der zwischen dem zweiten Magnetankerteil (1b) und dem Magnetanker (9) gele­ gene zweite Magnetankerluftspalt (S2).

3. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß beide Magnetankerteile (1a, 1b) relativ zueinander axial beweglich sind.

4. Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Magnetankerteil (1a) aus einer dünnwan­ digen Hülse besteht, die mit Radialspiel behaftet zwischen dem am Ventilgehäuse (2) befestigten Hülsenkörper (3) und dem zweiten Magnetankerteil (1b) geführt ist.

5. Elektromagnetventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetankerteile (1a, 1b) abhängig von der Ventilschaltstellung formschlüssig mitein­ ander im Eingriff stehen.

6. Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Formschluß mittels eines am ersten Magnetan­ kerteil (1a) abgekröpften Endbereichs hergestellt ist, der sich in eine Ausnehmung (4) des zweiten Magnetankerteils (1b) erstreckt.

7. Elektromagnetventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Höhe der Ausnehmungen (4) zumindest der Hül­ sendicke des ersten Magnetankerteils (1a), zuzüglich des vom zweiten Magnetankerteils (1b) zu überbrückenden Magne­ tankerluftspalt (S2) entspricht.