DE3925794A1 - Elektromagnetventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromagnetventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen bekannten Elektromagnet­ ventilen sind die einander zugewandten Stirnseiten von Anker und Gegenpol flach ausgebildet, was einen verhältnismäßig kleinen Arbeitsluftspalt ergibt, der noch nicht optimal ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Arbeitsluftspalt größer ist als bei bekannten derartigen Ventilen, wodurch sich eine günstigere Magnetkraftkennlinie ergibt als bei ebenen Gegenpolen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil, in Fig. 2 ein Diagramm bezüglich der Magnetkraftkennlinie, in Fig. 3 eine Einzel­ heit.

Beschreibung des Erfindungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 10 das etwa topfförmige Gehäuse des Elektro­ magnetventils bezeichnet, das vorzugsweise ein Tiefziehteil ist. Der Innenraum 11 ist im wesentlichen eingenommen durch die Spule 12, die sich um einen mittigen, vom Boden ausgehenden Zapfen 13 und den Anker 14 erstreckt. Der Zapfen 13 reicht etwa bis zur Mitte des Gehäuses. An seiner freien Stirnseite ist der konische Gegenpol 15 ausgebildet. Er ist über den Arbeitsluftspalt 16 vom ebenso geformten konischen Pol 17 des Ankers 14 getrennt, d. h. Pol und Gegenpol weisen dieselbe Konizität auf. In einer zylindrischen Ausnehmung 18 des Zapfens 13 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die auf den Anker 14 einwirkt. Dieser hat eine mittige Längsbohrung 20, in welcher ein Stößel 21 befestigt ist. Der Anker selbst ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet - mit Ausnahme des konischen Pols 17 - und mit seinem unteren Teil 14A in einer zylindrischen Vertiefung 23 einer Polscheibe 24 mit Spiel (Radialluftspalt) geführt. Am Außenumfang des Ankers 14 ist mindestens eine durch­ gehende Längsnut 25 ausgebildet, über welche Flüssigkeit, die sich im Ankerraum 26 befindet, rasch von vorne nach hinten verdrängt werden kann.

Wie die Fig. 3 besonders deutlich zeigt, ist am Außenumfang des Stößels 21 nahe der unteren Stirnseite des Ankers 14 eine Ringnut 27 ausgebildet, in welche durch einen Verstemmvorgang von der Stirn­ seite des Ankers her Werkstoff in diese Ringnut verdrängt wird.

Damit ist der Anker fest mit dem Stößel verbunden. Zum Verstemmen wird der Anker samt Stößel in eine Werkzeugaufnahme 28 aufgenommen und ein Maß x vom unteren Rand der Werkzeugaufnahme bis zur Spitze 29 des Stößels an einem Gegenhalter 30 festgelegt. Danach wird verstemmt.

An die Polscheibe 24 schließt sich der Flansch 32 des Ventilgehäuses 33 an, wobei der untere Rand 11A des Gehäuses um den Flansch 32 herum taumelgenietet ist. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist noch die Spulendurchführung 34 ausgebildet. Ansonsten ist das Gehäuse hermetisch abgeschlossen.

Die Spitze des in einer Bohrung 49 der Polscheibe 24 geführten Stößels 21 dringt durch die Bohrung 35 einer Ventilsitzplatte 36, an deren dem Anker entgegengesetzten Seite ein Ventilsitz 37 für einen kugeligen Ventilkörper 38 ausgebildet ist. Dieser befindet sich in einem Raum 39 des Ventilgehäuses, an dessen Unterseite der zweite Ventilsitz 40 ausgebildet ist. An diesen schließt sich eine Sack­ bohrung 41 an, in welche ein vom Äußeren des Gehäuses ausgehender Pumpenanschluß 42 eindringt. Außerhalb der Mitte dringt in den Raum 39 noch ein Verbraucheranschluß 44 ein. Zwischen der Ventilplatte 36 und der Polscheibe 24 befindet sich im Ventilgehäuse noch ein Raum 46, welcher von einer Querbohrung 47 durchdrungen ist, an welche der Behälter 45 angeschlossen ist.

Wenn die Spule 14 nicht erregt ist, drückt die Feder 19 über den Anker 14 und den Stößel 21 den Ventilkörper auf den Ventilsitz 40. Nun kann Druckmittel vom Verbraucheranschluß 44 über den Raum 39 und den Ventilsitz 37 sowie den Raum 46 und die Querbohrung 47 in den Tank abfließen. Der Pumpenanschluß 42 ist gesperrt. Daraus ist zu erkennen, daß das Elektromagnetventil stromlos geschlossen ist.

Wenn die Spule erregt ist, wird der Anker 14 entgegen der Kraft der Feder 19 zum Gegenpol 15 hin gezogen. Nun kann der von der Pumpe 43 erzeugte Druck den Ventilkörper 38 an den Ventilsitz 37 anlegen, so daß Druckmittel über den Raum 39 zum Verbraucheranschluß 44 fließen kann.

Durch die konische Formgebung von Pol 17 und Gegenpol 15 wird die Fläche des Arbeitsluftspalts vergrößert. Die Magnetkraft-Kennlinie K1 verläuft wesentlich flacher - siehe Fig. 2 - als diejenige K2 von Magnetventilen mit ebenen Gegenpolen. Auf der Abszisse ist der Weg s aufgetragen, auf der Ordinate die Magnetkraft F. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Anzugskraft bei großem Luftspalt und geringer Haltekraft im angezogenen Zustand erfüllt. Der Mittenver­ satz vom Anker zum Gegenpol im Gehäuse muß dabei allerdings gering sein, um die resultierende magnetische Querkraft zu minimieren und somit erhöhte Reibung oder gar ein Kippen des Ankers zu verhindern. Diese Forderung wird durch das vorliegende Elektromagnetventil in idealer Weise erfüllt, z. B. durch die einteilige Ausführung des Gehäuses.

Es ist noch zu erwähnen, daß die Polscheibe 24 drei Funktionen hat. Zum einen wird über sie und den Radialluftspalt 48 zwischen Außenum­ fang des Ankers und der zylindrischen Vertiefung 23 der Magnetfluß geleitet. Durch die Vertiefung 43 kann die Länge 1 des Radialluft­ spalts groß gehalten werden, wodurch die Luftspaltverluste minimiert werden. Außerdem ist es möglich, den Abstand Anker zur Polscheibe aufgrund des einteiligen Gehäuses und den dadurch geringen Mitten­ versatz klein zu halten, was sich wiederum günstig auf die magnetischen Verluste im Radialluftspalt 48 auswirkt. Außerdem dient die Bohrung 49 in der Mitte der Polscheibe zur Führung des Stößels 21. Eine weitere wichtige Funktion der Polscheibe besteht darin, den Ankerraum gegen das Eindringen insbesondere von ferromagnetischen Partikeln abzuschirmen, die vor allem beim Einsatz in Automatik­ getrieben zu einem hohen Anteil im Getriebeöl enthalten sind. Diese Partikel lagern sich besonders in den Gebieten mit höchster magnetischer Felddichte, also am Radial- und Arbeitsluftspalt ab, und können mit der Zeit zu einer Funktionsbeeinträchtigung oder zum Ausfall des Ventils führen. Besonders beim Rückschalten des Ankers 14, also wenn der Arbeitsanschluß 44 zum Tankanschluß 47 entleert wird, verhindert die Polscheibe, daß Druckmittel und damit die darin enthaltenen ferromagnetischen Teile in den Ankerraum 26 gespült werden.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Elektromagnetventils besteht darin, daß wegen der magnetischen Flußführung über die Polscheibe 24 das Ventilgehäuse aus verschiedenen Materialien, z. B. Stahl oder Aluminium, gefertigt werden kann. So kann dieses immer aus dem­ selben Werkstoff wie das Steuergehäuse z. B. des Automatikgetriebes gewählt werden, so daß der Spalt bei Temperaturänderungen sich auf­ grund gleicher Wärmedehnung nicht ändert und damit der Leckfluß nicht erhöht wird. Durch die besondere Konstruktion des Elektro­ magnetventils und im Zusammenhang mit der günstigen Magnetkraft­ kennlinie können Maßnahmen wie Einmeßvorgänge, Abgleichscheiben oder Einstellschraube entfallen.

Claims (7)

1. Elektromagnetventil mit einem im Querschnitt kreiszylindrisch ausgebildeten Anker (14) mit einem den Ventilkörper (38) betätigen­ den Stößel (21), wobei der Anker teilweise im Durchgang der ihn umgebenden Spule liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Elektromagneten (15, 17) konisch ausgebildet sind und dieselbe Konizität aufweisen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerraum (26) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und daß am Außenumfang des Ankers (14) mindestens eine durchgehende Längsnut (25) ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polscheibe (24) eine mittige zylindrische Vertiefung (23) hat, deren Durchmesser um den Radialluftspalt (48) größer ist als der Außendurchmesser des Ankers.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (38) als Kugel ausgebildet ist und mit zwei einander gegenüberliegenden Ventilsitzen (37, 40) zusammenwirkt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als 3/2-Ventil ausgebildet ist und daß in erregtem Zustand das von der Pumpe geförderte Druckmittel über den einen Ventilsitz mit dem Verbraucheranschluß (44) verbunden ist, in strom­ losem Zustand der Spule über den anderen Ventilsitz mit dem Behälteranschluß (47).

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die konische Stirnseite (17) des Ankers eine Druckfeder (19) einwirkt.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (14) eine mittige, durchgehende Längsbohrung (20) hat, in welcher der den Ventilkörper (38) berührende Stößel (21) fest angeordnet ist.