DE19810241C2 - Elektromagnetisches Wegeventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem elektromagnetischen Wegeventil entsprechend der Gattung des Anspruchs 1 aus. Derartige Wegeventile sind in vielfältigen Bauvarianten bekannt und werden u. a. in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um beispielsweise Gangwechsel auszulösen oder um das Druckniveau des Druckmittels dem aktuell zu übertragenden Drehmoment des Getriebes anzupassen.

Diese Anforderungen müssen bei einer möglichst kostengünstigen Bauweise eines Wegeventils präzise und über eine lange Betriebsdauer zuverlässig erfüllt werden.

Beispielhaft sei auf das in der DE 42 37 681 A1 veröffentlichte Wegeventil verwiesen. Dieses bekannte Wegeventil ist relativ teuer in seiner Herstellung, da der Polkörper und das Hydraulikteil zu einer einteiligen Baugruppe zusammengefaßt sind, die verhältnismäßig aufwendig spanend bearbeitet werden muß. Ferner ist diese Bauweise auf Wegeventile eingeschränkt, die im nichtbestromten Zustand der Spule geschlossen sind und läßt sich nicht ohne weiteres auf im stromlosen Zustand geöffnete Bauvarianten übertragen.

Darüber hinaus ist aus der DE 87 04 132 U1 ein Wegeventil bekannt, dessen Magnetspulengestell mit dem Magnetgestell mittels einer Haarnadelfeder verbunden ist. Letzterer fehlt es an einer magnetflußleitenden Funktion.

Methoden oder Einrichtungen zur Fixierung von Bauteilen sind auch aus der DE 93 07 936 U1 und der DE 196 03 383 A1 bekannt. In beiden Fällen erfolgt eine plastische Materialverformung, ohne daß es auf die Ausbildung einer magnetisch leitenden Verbindung ankommt.

Die Druckschrift DE 44 16 279 A1 offenbart darüber hinaus Magnetventile ohne irgendwelche Hinweise auf die Verankerung eines Magnetpols an einem Spulenkörper zu geben.

Ausgehend von der DE 42 37 681 A1, als nächstkommendem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach montierbares Magnetventil vorzuschlagen, das durch Funktionsintegration mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen auskommt und dabei unkompliziert im Aufbau ist. Diese Aufgabe wird von einem Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Ein elektromagnetisches Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist unter anderem den Vorteil auf, daß es aufgrund einer separat ausgebildeten Polgruppe, die mittels eines von außen montierbaren Fixierelements am Spulenkörper festgelegt ist, bei hoher Präzision und langer Lebensdauer besonders preisgünstig herstellbar ist. Dies wird u. a. durch ein Hydraulikteil erreicht, das einteilig mit dem Spulenkörper ausgebildet und spritzgußtechnisch aus Kunststoff herstellbar ist. Querkanäle zur Druckmittelführung lassen sich in einem derartigen Hydraulikteil ohne kostenintensive spanende Arbeitsgänge erzeugen. Ein derartiges Wegeventil kommt mit einer geringen Anzahl von Bauteilen aus und kann mit geringem Aufwand sowohl als stromlos offene als auch als stromlos geschlossene Variante realisiert werden. Durch die Anordnung des Zulauf-, des Arbeits- und des Rücklaufkanals erfolgt die Rückstellung des ausgelenkten Ankers durch den Druck im Druckmedium; eine Rückstellfeder für den Anker erübrigt sich somit. An der Führung des Ankers liegt zudem kein Druck an, so daß eine Beschädigung durch eingespülten Schmutz aus dem Druckmittel weitgehend vermieden wird. Gleiches gilt für den Ankerraum, der wegen seiner Abtrennung zum Hydraulikkreislauf gar nicht mit Druckmittel in Berührung kommt. Beim Herstellprozeß des Wegeventils ist der Arbeitsluftspalt des Ankers und der Ventilhub durch einen Luftspaltabgleich und aufgrund der relativ wenigen eingehenden Toleranzmaße in engen Grenzen einhaltbar, so daß das erfindungsgemäße Wegeventil trotz seiner kostengünstigen Bauweise in hoher Präzision herzustellen ist. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße elektromagnetische Wegeventil in seiner stromlos geschlossenen Bauform im Längsschnitt; Fig. 2 zeigt ein Steckblech als Einzelteil in der Draufsicht; ein Wegeventil in einer stromlos offenen Bauvariante im Längsschnitt ist in Fig. 3 dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Wegeventil 10 läßt sich in ein Magnetteil 11 und ein Hydraulikteil 12 gliedern. Das Magnetteil 11 besteht u. a. aus einer elektrisch ansteuerbaren Spule 13, die auf einen Spulenkörper 14 gewickelt ist. Dieser Spulenkörper 14 ist in einem Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt und ist einteilig mit dem das Druckmittel in Kanälen führenden Hydraulikteil 12 verbunden. Symmetrisch zu seiner Längsachse verläuft im Spulenkörper 14 eine durchgehende und in ihrem Innendurchmesser mehrfach abgesetzte Ausnehmung 15. In dieser Ausnehmung 15 ist eine vormontierte Polbaugruppe 16 aus einem Magnetpol 17, einem Anker 18 und einem Lagerstift 19 von außen eingesetzt. Die Polgruppe 16 wird dabei soweit in die Ausnehmung 15 eingeschoben bis der Magnetpol 17 mit seinem dem Hydraulikteil 12 zugewandten ersten Ende an einem Absatz 23 der Ausnehmung 15 anliegt. Das gegenüberliegende zweite Ende des Magnetpols 17 ragt dadurch bis kurz unterhalb der Mitte in das Innere der Spule 13 hinein.

Im Bereich seines ersten Endes ist der Magnetpol 17 mit einer umlaufenden Ringnut 22 versehen. Die Wandungen dieser Ringnut 22 fluchten in der Endposition des Magnetpols 17 mit den Wandungen eines im Spulenkörper 14 ausgebildeten Schlitzes 24, der den Spulenkörper 14 in radialer Richtung durchdringt. Parallel zum Schlitz 24 verläuft auf der dem Hydraulikteil 12 zugewandten Seite ein sacklochartig im Innern des Spulenkörpers 14 endender Rücklauf 45.

In den Schlitz 24 ist von außen ein in Fig. 2 dargestelltes Steckblech 25 aus magnetisch leitendem Material eingeschoben. Dieses Steckblech 25 ist an seinem in Montagerichtung vorn liegenden Ende zur Ausbildung von zwei parallelen, miteinander verbundenen Haltekrallen 26 mit einer axialen Längsausnehmung 30 (Fig. 2) versehen. Die Längsausnehmung 30 endet etwa im Mittenbereich des Steckblechs 25 in einem Radius. Die Abmessungen der Längsausnehmung 30 bzw. des Steckblechs 25 sind auf die Maße des Schlitzes 24 im Spulenkörper 14 bzw. auf die Abmessungen der Ringnut 22 des Magnetpols 17 abgestimmt. Das Steckblech 25 umgreift im montierten Zustand mit seinen beiden Haltekrallen 26 den Magnetpol 17 im Bereich der Ringnut 22 und legt diesen dadurch in einer definierten Endposition zum Spulenkörper 14 fest. Gleichzeitig wird der Magnetpol 17 durch den Kontakt mit dem Steckblech 25 magnetisch kontaktiert.

In Fig. 1 ist gegenüberliegend vom Rücklauf 45 eine von insgesamt zwei Kontaktzungen 27 erkennbar. Diese eine Kontaktzunge 27 ist in den Spulenkörper 14 eingepreßt und ist auf nicht dargestellte Weise mit der Spule 13 verbunden, um deren Spannungsversorgung sicherzustellen.

Das Steckblech 25 ragt in seiner Endlage mit seinen beiden Enden aus dem Schlitz 24 des Spulenkörpers 14 heraus.

Wenigstens eines der beiden Enden ist mit einem bügel- oder hülsenförmigen Flußleitelement 28 aus magnetisch leitendem Material gekoppelt. Eine zuverlässige magnetische Verbindung läßt sich vorzugsweise durch eine Vernietung der beiden Bauteile miteinander erreichen. Das Flußleitelement 28 erstreckt sich entlang der Längsseite des Magnetteils 11, setzt sich in einem dessen Stirnseite überspannenden Abschnitt 29 fort und endet in einem in das Innere der Spule 13 hineinragenden ringförmigen Bund 32. Der Bund 32 begrenzt zusammen mit dem Magnetpol 17 und der Wandung der Ausnehmung 15 einen als Ankerraum 33 bezeichneten Bereich, in dem der Anker 18 des Wegeventils 10 längsbeweglich geführt ist. Der Anker 18 weist zu seiner Führung einen zentrischen Lagerstift 19 auf, der unlösbar mit dem Anker 18 verstemmt ist. Der Lagerstift 19 durchdringt eine durchgehende Axialbohrung 34 im Magnetpol 17. An seinem im Inneren des Magnetpols 17 liegenden Ende ist in eine Bohrung des Lagerstifts 19 ein gehärteter Ventilstift 35 mit gegenüber dem Lagerstift 19 kleinerem Außendurchmesser eingepreßt. Dieser Ventilstift 35 wirkt an seinem freien Ende mit einem ersten Ventilglied 36 eines im Hydraulikteil 12 vorgesehenen ersten Ventils 31 zusammen. Dieses erste Ventil 31 hat einen Ventilsitz 37, der im nicht bestromten Zustand der Spule 13 vom Ventilglied 36 verschlossen ist. Als Ventilglied 36 dient im Ausführungsbeispiel exemplarisch eine Kugel.

Ein zweites Ventil 41, das in Richtung des Magnetteils 11 über dem ersten Ventil 31 angeordnet ist, wird von einem zweiten Ventilglied 38 und einem Ventilsitz 39 gebildet. Das zweite Ventilglied 38 ist in Form eines Bundes an dem dem Magnetpol 17 zugewandten Abschnitt des Ventilstifts 35 ausgebildet, den zweiten Ventilsitz 39 bildet eine Durchgangsbohrung 40 in einer Anschlagplatte 42. Die Anschlagplatte 42 ist aus gehärtetem Stahl hergestellt und als Einlegeteil in das Hydraulikteil 12 eingespritzt.

Das erste Ventil 31 steuert eine Druckmittelverbindung zwischen einem im Hydraulikteil 12 verlaufenden und vom Endabschnitt der Ausnehmung 15 gebildeten Zulaufkanal 43 und einem quer zu diesem angeordneten und den Zulaufkanal 43 anschneidenden Verbraucherkanal 44. Diese Druckmittelverbindung ist in der Schaltstellung des Wegeventils 10, d. h. im bestromten Zustand der Spule 13, geöffnet. Gleichzeitig ist dabei das zweite Ventil 41, das eine Druckmittelverbindung zwischen dem Verbraucherkanal 44 und einem Rücklauf 45 steuert, geschlossen. Ein Druckmittelfluß ist somit vom Zulaufkanal 43 zum Verbraucherkanal 44 möglich.

Der Rücklaufkanal 45 ist an der dem Magnetteil 11 zugewandten Seite des Hydraulikteils 12 angeordnet und verläuft mit axialem Abstand parallel zum Verbraucherkanal 44. Die Verbindung des Verbraucherkanals 44 mit dem Rücklaufkanal 45 erfolgt durch einen Kanalabschnitt 46 der Ausnehmung 15, an dessen Mündungsstelle in den Rücklaufkanal 45 der zweiten Ventilsitz 39 liegt. Im nichtbestromten Zustand der Spule 13 wird das erste Ventilglied 36 durch den Druck im Druckmittel auf den ersten Ventilsitz 37 gedrückt und unterbricht dadurch die Druckmittelverbindung zwischen dem Zulaufkanal 43 und dem Verbraucherkanal 44. In dieser Ruhestellung des Wegeventils 10 ist das zweite Ventilglied 38 vom zweiten Ventilsitz 39 abgehoben, so daß nun ein Druckmittel vom Verbraucherkanal 44 zum Rücklaufkanal 45 abströmen kann. Durch eine Bestromung bzw Nicht-Bestromung der Spule 13 ist das Wegeventil 10 in eine der beiden Schaltstellungen verbringbar.

Fig. 3 zeigt eine zweite Bauvariante eines Wegeventils 10, mit einem Magnetpol 17, der mit Hilfe eines von außen montierbaren und mit Haltekrallen 26 versehenen Steckblechs 25 relativ zum Spulenkörper 14 festgelegt ist.

Im Gegensatz zur beschriebenen ersten Bauvariante ist bei der zweiten Bauvariante die Druckmittelverbindung zwischen dem Zulaufkanal 43 und dem Verbraucherkanal 44 in der nicht bestromten Ruhestellung der Spule 13 offen bzw. in der bestromten Schaltstellung geschlossen. Erreicht wird dies mittels eines sogenannten Doppelsitzventils 50 im Hydraulikteil 12. Bei diesem Doppelsitzventil 50 steuert ein einzelnes Ventilglied 51, das im Ausführungsbeispiel exemplarisch als Kugel ausgebildet ist, gleichzeitig zwei einander gegenüberliegende Ventilsitze 52, 53. Das Ventilglied 51 ist hierfür zwischen den beiden Ventilsitzen 52, 53 plaziert. Der erste Ventilsitz 52 ist an der Mündungsstelle des Zulaufkanals 43 in den Verbraucherkanal 44 am Hydraulikteil 12 angeformt, der zweite Ventilsitz 53 befindet sich an der Mündungsstelle des Verbraucherkanals 44 in den von der durchgehenden Ausnehmung 15 gebildeten Kanalabschnitt 46, der den Verbraucherkanal 44 mit dem Rücklaufkanal 45 verbindet. Ausgebildet ist der zweite Ventilsitz 53 an einer Sitzhülse 54, die in den Kanalabschnitt 46 eingepreßt ist. Diese Sitzhülse 54 wird vom Ventilstift 35, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Sitzhülse 54 ist durchdrungen. Am freien Ende des Ventilstifts 35 liegt das Ventilglied 51 an. Dieses Ventilglied 51 wird vom Druck im Zulaufkanal 43 auf den zweiten Ventilsitz 53 gedrückt und sperrt dadurch den Rücklaufkanal 45 hydraulisch ab. Im bestromten Zustand der Spule 13 bewirkt die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Anker 18 und dem Magnetpol 17 eine auf das Ventilgied 51 einwirkende Kraft, durch die das Ventilglied 51 entgegen der Druckkraft des zufließenden Druckmittels auf den ersten Ventilsitz 52 gedrückt wird. Über den Kanalabschnitt 46 ist nun der Verbraucherkanal 44 mit dem Rücklaufkanal 45 hydraulisch gekoppelt.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Diesbezüglich anzumerken ist, daß die Verwendung eines gehärteten Ventilstifts 35 bzw. einer Anschlagplatte 42 lediglich dann vorzusehen ist, wenn ein besonders verschleißfestes Wegeventil 10 notwendig ist. Sollte der Anwendungsfall dies nicht erfordern, so könnte der Lagerstift 19 einteilig um die Länge des Ventilstifts 35 verlängert und, oder die Anschlagplatte 42 ganz weggelassen werden.

Claims (8)

1. Elektromagnetisches Wegeventil (10) mit einem Magnetteil (11) aus einer auf einem Spulenkörper (14) angeordneten Spule (13), einem am Spulenkörper (14) befestigten Magnetpol (17), einem Flußleitelement (28) und einem Anker (18) und mit einem Hydraulikteil (12), das Kanäle (43, 44, 45) und wenigstens ein den Druckmittelfluß zu den Kanälen (43, 44, 45) steuerndes Ventil (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (14) und das Hydraulikteil (12) ein einteiliges Bauelement bilden, daß der Magnetpol (17) mit Hilfe eines von außen montierbaren Fixierelements (25) an diesem Bauelement aus Spulenkörper (14) und Hydraulikteil (12) festgelegt ist, daß das Fixierelement (25) aus magnetisch leitendem Material besteht und mit dem Flußleitelement (28) des Magnetteils (11) magnetisch leitend verbunden ist.

2. Elektromagnetisches Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierelement (25) ein Steckblech mit einer zu wenigstens einem seiner Enden hin offenen Längsausnehmung (30) ist.

3. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetpol (17) eine Ringnut (22) oder wenigstens zwei einander gegenüberliegende Nutabschnitte aufweist, die im eingebauten Zustand des Magnetpols (17) mit einer im Spulenkörper (14) radial nach außen führenden Ausnehmung (24) fluchten, in die das Fixierelement (25) einschiebbar ist.

4. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (24) schlitzförmig ausgebildet ist.

5. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitende Verbindung zwischen dem Flußleitelement (28) und dem Fixierelement (25) eine Niet-Verbindung ist.

6. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das einteilige Bauelement aus Hydraulikteil (12) und Spulenkörper (14) spritzgußtechnisch aus Kunststoff hergestellt ist.

7. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (10) als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist.

8. Elektromagnetisches Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Ventil (31) des Hydraulikteils (12) als Kugelsitzventil ausgebildet ist.