DE3105652A1

DE3105652A1 - Ventilmagnet fuer gleichstrom

Info

Publication number: DE3105652A1
Application number: DE19813105652
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7132 Illingen Fageth; Rolf Dipl.-Ing. 7143 Vaihingen Ziegler
Original assignee: EKS Elektromagnetik Dr Scheuerer KG
Current assignee: EKS Elektromagnetik Dr Scheuerer KG
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1982-09-16

Description

Patentanwalt

EES Elektromagnetik 2 A 37 026/beu

Dr. Scheurer Kommanditgesellschaft ^ * _r- r· . Steinbeisstraße 50 ' ^u· ^reö· 138]

7143 Vaihingen/Enz

Ventilmagnet für Gleichstrom

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilmagneten für Gleichstrom gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Magnetventile bestehen aus einem die Handbetätigung ersetzenden Ventilmagneten mit einem Antriebsteil und aus einem Ventilteil, das einen vorgesehenen Strömungsweg einer Flüssigkeit öffnet und schließt. Der Antriebsteil besteht im allgemeinen aus einem Anker, der durch entsprechende Erregung einer die Patrone umgebenden Erregerspule für Gleichstrom hin- und herbewegbar ist und dabei mit einem Stößel das Ventilteil mechanisch betätigt.

Zur Bildung eines geschlossenen magnetischen Kreises wird die Erregerspule mit einem metallischen Mantel umhüllt, der den Rückschluß des Magnetkreises bildet und an den Stirnseiten mit metallischen Polplatten versehen ist, die den magnetischen Kreis zum Kern schließen. Um den magnetischen Widerstand des Kreises so gering wie möglich zu halten, sind die Polplatten mit den Stirnseiten des Mantels durch Formschluß bzw. Verzahnung verbunden, wobei der Luftspalt zwischen Stirnseite des Mantels und

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- 4 der Polplatte möglichst gering gehalten ist.

Zum Schutz des Ventilmagneten und zur Isolierung der Erregerspule ist es bekannt, den aus Erregerspule und Mantel bestehenden Block mit Kunststoff zu umpressen bzw. zu umgießen, wobei diese Kunststoffmasse durch im Mantel angeordnete öffnungen hindurchtritt. Durch die Öffnungen ist eine widerhakenartige Verankerung der innerhalb des Mantels und der außerhalb des Mantels befindlichen Kunststoffmasse geschaffen, so daß eine formschlüssige, unverrückbare Ummantelung erzielt ist.

Zur Erzielung geringer Herstellungskosten ist es bekannt, den Mantel aus ebenen, ausgestanzten Blechteilen als Ausgangsmaterial zu fertigen, wobei in die Blechteile vor der entsprechenden Formgebung Öffnungen für den Durchtritt der Kunststoffmasse eingebracht werden.

Die ebenen, gelochten Rohlinge werden dann z. B. in Kreisform zu einem Mantel gerollt, wobei in der Regel ein Längsschlitz an der Nahtstelle freibleibt, der durch die KunststoffVergußmasse ausgefüllt ist. Der Längsschlitz bedingt auch eine durch die Vergußmasse ausgefüllte Lücke in der Stirnseite des Mantels.

Der Formschluß zwischen Polplatte und Mantel ist durch eine zahnartige Verbindung zwischen axial stirnseitig vorstehenden Zapfen des Mantels und entsprechend angepaßten Ausnehmungen bzw. axial vorstehenden Zapfen der Polplatte gebildet. Aufgrund dieser ineingreifenden Verzahnung müssen die einzupassenden Gegenstücke sehr eng toleriert sein, um die Luftspalte möglichst klein zu halten. Dies ist sehr aufwendig und bedingt daher erhebliche Herstellungskosten .

Ventilmagnete der beschriebenen Art werden Betriebstemperaturen zwischen -20° Celsius und +160° Celsius ausgesetzt. Durch die unterschiedlich starken Temperaturbeanspruchungen dehnt sich der durch den Längs .schlitz offene Man trol unterschiedlich aus und

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versucht sich aufzuspreizen, was den Nachteil hat, daß sich die Luftspalte zwischen Polplatte und Mantel vergrößern, wodurch der magnetische Widerstand des Kreises erhöht und damit die Zugkraft des Ventilmagneten vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Mantel der Erregerspule so auszubilden, daß unabhängig von auftretenden Betriebstemperaturen eine weitgehend gleichbleibende Zugkraft des Ventilmagneten gewährleistet ist, wobei die Vorteile dor einfachen Mantelherstellung durch ebene Metallplatten beibehalten werden sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das'kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Durch das formschlüssige Ineinandergreifen ist sichergestellt, daß bei Temperaturschwankungen Aufweitungen des Mantels weitgehend nicht mehr auftreten können, da der Mantel die auftretenden Temperatürspannungen in sich aufnehmen kann.

Der Mantel selbst kann nunmohr sohr maßgenau hergcstulJ.I: worden, so daß auch bei Massenherstellung die Zugkraft der Ventilmagnete weitgehend gleich ist und nicht unverhältnismäßig stark streut.

Die Verzahnung der Stoßkanten ist vorzugsweise trapez- oder mäanderförmig ausgebildet, wobei die Verzahnung beim Stanzen des zur Bildung des Mantels vorgesehenen Metallteils bereits gefertigt wird .

Die mit dem erfindungsgemäßen Mantel zusammenwirkenden Polplatten weisen einen axial auf den Mantel gerichteten Ansatz auf, der vorzugsweise durch Einprägung in die Polplatte oder durch Tiefziehen gebildet ist. Der Ansatz ist in der im wesentlichen rechteckigen Polplatte weitgehend symmetrisch vorgesehen. Der Ansatz kann in den Innenraum des Mantels ragen und mit seiner Mantelfläche an der Innenwandung des Mantels etwa dichtend anliegen, wobei

weise dor Außendurchmesser des Ansatzes gegenüber dem Innendurchmesser des Mantels mit geringem Übermaß ausgebildet ist. Ebenso kann der Ansatz so ausgebildet sein, daß er den Mantel umfaßt, wobei der Innendurchmesser des Ansatzes vorzugsweise ein geringes Untermaß gegenüber dem Außendurchmesser des Mantels aufweist.

Durch die Ausbildung der Polplatte wird eine Verbindung zwischen Mantel und Polplatte geschaffen, deren Luftspalt vernachlässigbar klein ist. Der magnetische Widerstand dieser Verbindung ist daher minimal, so daß die Zugkraft des Magneten nicht beeinflußt wird. Auch bei erheblichen Temperaturschwankungen ändert sich der magnetische Widerstand dieser Verbindung nicht, da der Mantel die Temperatürspannungen ohne Aufspreizung aufnehmen kann, so daß der Luftspalt zur Polplatte im wesentlichen nicht ver-

\deshalb
größert wird und die Zugkraft des Ventilmagneten nicht abfällt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Ausführungsbeispielc der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgebildeter

Mantel in Draufsicht,

Fig. 1a . ein Mantel gemäß Fig. 1 in Seiten

ansicht mit Teilschnitt durch die Verzahnung gemäß Linie I-I aus Fig. 1,

Fig. 1b eine Stirnansicht auf den Mantel

gemäß Fig. 1,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Mantel

gemäß Fig. 1 mit tnäantlerfÖrmiger Verzahnung,

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Fig. 2a eine Stirnansicht des Mantels

gemäß Fig. 2,

Fig. 3 eine Ansicht einer Polplatte ohne

Verzahnung,

Fig. 3a einen Schnitt durch die Polplatte

gemäß Linie II-II aus Fig. 3,

Fig. 4 eine Ansicht einer Polplatte mit

Verzahnung,

Fig. 4a einen Schnitt durch die Polplatte

gemäß Linie III-III aus Fig. 4.

Der in den Fig. 1 bis 1b gezeigte Mantel 1 ist aus einem ebenen Metallteil, vorzugsweise einem Blechteil zu einem zylinderförmigen Körper geformt. Auch andere Körperformen, wie z. B. Rechteckformen, sind möglich. Das Material des Mantels weist eine relative Permeabilität bedeutet größer 1 auf.

Im Mantel 1 sind Öffnungen 2 zum Durchtritt einer Vergußmasse vorgesehen, wobei die Öffnungen vorzugsweise bereits in die ebene Platte z. B. durch Stanzen eingebracht sind.

An der Nahtstelle des Mantels 1 greifen die verzahnt ausgebildeten Stoßkanten 4 und 5'der Metallplatte formschlüssig ineinander, so daß der Mantel in Umfangsrichtung fest zusammengefügt ist.

Die Verzahnung 3 ist trapezförmig ausgebildet, wobei ein Trapezansatz 6 der Stoßkante 4 mit seiner größeren Grundseite der Stoßkante 5 zugewandt i:;b und in eine entsprechende; Ausnehmung der Stoßkante 5 eingreift. Die Verzahnung muß daher weitgehend radial zusammengefügt werden.

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Im Mantel 1 bilden sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausdehnung auch bei extremen Belastungen in ümfangsrichtung, wie sie bei starken Temperaturschwankungen auftreten, keine Schlitze. Die aufgrund der TemperatürSchwankungen auftretenden Spannungen im Mantel 1 können von diesem aufgenommen werden, wobei sein Durchmesser d bzw. D weitgehend gleichbleibt.

An den Stirnseiten 8, 9 des Mantels 1 sind Polplatten (z. B. Fig. 3, Fig. 4) vorgesehen, die mit dem Mantel zumindest radial formschlüssig in Verbindung stehen. So ist der Mantel 1 auf einer Stirnseite 8 mit axialen ZapfenSversehen, die in entsprechende Ausnehmungen einer Polplatte (z. B. Fig. 4) greifen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Mantels 1 ist es in einfacher Weise möglich, eine Polplatte (z. B. Fig. 3) in der Art eines Stopfens auf der Stirnseite 9
Zapfen vorgesehen sein müssen.

\daß Stopfens auf der Stirnseite 9 zu befestigen, ohne^xspezielle axiale

Das Metallteil zur Bildung des Mantels 1 wird vorteilhafterweise ausgestanzt, wobei beim Stanzvorgang gleichzeitig die Öffnungen 2 sowie die Verzahnung 3 an den Stoßkanten 4 und 5 vorgesehen ist. Eine derartige Ausbildung des Metallteils ermöglicht eine einfache, kostengünstige Massenfertigung, wobei die aus den Stanzteilen gefertigten zylinderförmigen Körper Durchmesser aufweisen, die innerhalb enger Toleranzgrenzen liegen.

In Fig. 2 ist ein Mantel 1' dargestellt, dessen Verzahnung 3 mäanderförmig ausgebildet ist. Eine derartige Verzahnung weist keine scharfen Ecken auf, so daß die Stanzform zur Bildung der Verzahnung 3¹ besonders einfach ausgelegt werden kann.

In den Fig. 3 und 4 sind Polplatten 20, 20 ' gezeigt, die je aus einem im wesentlichen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Metallteil gebildet sind. Symmetrisch zu den Achsen 23 des Metallteils ist ein axialer Ansatz 21 eingeprägt, vorzugsvieise durch Tiefziehen angeformt. Die Polplatte 20 wird auf die Stirnseite 9 des in Fig. 1 darge-

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stellten Mantels 1 aufgesetzt, wobei der Außendurchmesser Δ des Ansatzes 21 etwa dem Innendurchmesser d des Mantels 1 entspricht, so daß die Mantelfläche 22 des Ansatzes 21 etwa dichtend an der Innenwandung des Mantels anliegt. Vorzugsweise ist der Durchmesner Δ des Ansatzes 21 mit geringem Übermaß ausgebildet, so daß der Ansatz 21 stopfenartig in den Mantel 1 eingesetzt wird, wobei ein Aufspreizen des Mantels 1 durch die erfindungsgemäß ausgebildete Verzahnung 3 vermieden ist. Die Polplatte wird so eng anliegend am Mantel 1 festgelegt, so daß die Verbindung zwischen Mantel 1 und Polplatte 20 weitgehend ohne Luftspalte besteht, der magnetische Widerstand der Verbindung also gering und daher die magnetische Zugkraft des Ventilmagneten groß ist.

Neben einer weitgehend luftspaltfreien Verbindung der Polplatte 20 mit einem Man teil 1 wird durch dia Ausprägung b'/.w. durch day Tiefziehen zur Bildung des Ansatzes 21 eine Versteifung der Polplatte 20 erzielt, so daß der Körper aus Mantel 1 mit angesetzten Polplatten 20 eine hohe Steifigkeit aufweist, was insbesondere bei Belastungen durch starken Anschraubdruck vorteilhaft ist. Die axiale Steifigkeit sowie die radiale Steifigkeit eines derartigen Körpers ist wesentlich höher als vergleichbare Ausbildungen im Stand der Technik.

In Fig. 4 bzw. 4a ist eine Polplatte 20" dargestellt, die zum Ansetzen an die Stirnseite 3' des Mantels 1* (Fig. 2) vorgesehen ist. Entsprechend den Zapfen 10 des Mantels 1' weist die Polplatte 20' Ausnehmungen 24 auf, in die die Zapfen formechlüssig zu liegen kommen. Neben dieser Zapfenverbindung IsL der crfindungsgemäße Ansatz vorgesehen, so daß die in den Ausnehmungen liegenden Zapfen im wesentlichen als zusätzliche Sicherung der formschlüssigen Verbindung zwischen Mantel und Polplatte zu sehen sind. Vorteilhafterweise werden die Zapfen 10 nach Aufsetzen der Polplatte axial verstemmt, so daß sie eine axiale Sicherung der Polplatten darstellen. Hierzu kann es vorteilhaft sein, die Zapfen 10 in ihrer axialen Länge über den hinteren Rand der Polplatte geringfügig überstehen zu lassen.

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Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, einen Ansatz 21 derart auszubilden, daß der Ansatz in Kombination an der inneren sowie der äußeren Mantelfläche des Mantels 1 mit Preß-Sitz anliegt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die mit Innen- und/oder Außenanlage versehene Polplatte auf ihrer dem Mantel 1 abgewandten Seite zusätzlich mit einer Einprägung 26 mit einem Innendurchmesser S versehen sein, in welche ein Flansch einer druckdichten Patrone oder ein ähnliches Anschlußteil· des Kern eingepaßt werden kann. Hierdurch ergeben sich Vorteile bei bestimmten Einbauverhältnxssen.

* /Μ* Leerseite

Claims

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SKS Elektromagnetik A 37 026/beu·

Dr. Scheurer Kommanditgesellschaft

Steinbeisstraße 50 Ip

Vaihingen/Enz

Ansprüche

1/. Ventilmagnet für Gleichstrom mit einem die Erregerspule umhüllenden, rohrförmigen Mantel, dessen Stirnseiten mit Polplatten in Verbindung stehen, die vom Mantel radial formschlüssig gehalten sind, wobei der Mantel aus mindestens einem Metallteil geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Mantels (1, 1") sich gegenüberliegenden Stoßkanten (4, 5) eines Metallteils formschlüssig ineinandergreifen.
2. Ventilmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Stoßkanten (4, 5) zumindest über Teile ihrer axialen Länge eine gleichmäßige, der gegenüberliegenden Stoßkante (4, 5) entsprechend zugeordnete Verzahnung (3) aufweisen.
3. Ventilmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (3) trapezförmig ausgebildet ist.
4. Ventilmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (3) mäanderförmig ausgebildet ist.
5. Ventilmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dcidurch gekennzeichnet, daß die Polplatte (20, 20') einen axialen, auf

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den Mantel (1, 1') zuweisenden, dem Querschnitt des Mantels (1, 1') entsprechenden Ansatz (21) aufweist, der mit dem Mantel (1, 1') radial formschlüssig in Verbindung tritt.
6. Ventilmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (21) in die Polplatte (20, 20") eingeprägt, vorzugsweise durch Tiefziehen gebildet ist.
7. Ventilmagnet nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polplatte (20, 20') aus einer im wesentlichen·rechtwinkligen Platte besteht und der Ansatz

(21) symmetrisch zu einer Achse (23) der Polplatte (20, 20') vorgesehen ist.
8. Von ti!magnet nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (21) in den Innenraum des Mantels (1, 1¹) hineinragt und die Mantelfläche (22) des Ansatzes (21) etwa dichtend an der Innenfläche des Mantels

(1) anliegt.
9. Ventilmagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (<U) des Ansatzes (21) gegenüber dem Innendurchmesser (d) des Mantels (1) mit geringem Übermaß ausgebildet ist.
10. Ventilmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polplatte (20, 20') auf der dem Mantel (1, 1¹) abgewandten Stirnseite eine Einprägung (26) aufweist.

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